[发明专利]一种由糠醇制备JP-10航空燃料的方法

说明书

本发明涉及一种由糠醇制备JP‑10航空燃料的方法。该方法以糠醇为原料制备JP‑10航空燃料共分为四个反应：反应一为糠醇溶液在碱催化剂或不添加催化剂的条件下，经重排反应制备羟基环戊烯酮；反应二为羟基环戊烯酮与环戊二烯发生D‑A反应生成C10含氧化合物；反应三将上一步生成的C10含氧化合物加氢脱氧生成桥式四氢双环戊二烯；反应四为桥式四氢双环戊二烯异构化生成挂式四氢双环戊二烯，所获得的挂式四氢双环戊二烯可以直接用作JP‑10航空燃料。本发明中所用催化剂、原料廉价易得，对糠醇的重排反应、羟基环戊烯酮D‑A反应和加氢脱氧反应具有较高的活性和选择性。本发明提供了一种由木质纤维素基平台化合物糠醇合成JP‑10航空燃料的一种廉价高效合成方法。

技术领域

本发明涉及一种由糠醇制备JP-10航空燃料的方法。具体包括四步反应：反应一为糠醇溶液在碱催化剂或不添加催化剂的条件下，经重排反应制备羟基环戊烯酮；反应二为羟基环戊烯酮与环戊二烯发生D-A反应生成C10含氧化合物；反应三将上一步生成的C10含氧化合物加氢脱氧生成桥式四氢双环戊二烯；反应四为桥式四氢双环戊二烯异构化生成挂式四氢双环戊二烯，所获得的挂式四氢双环戊二烯可以直接用作JP-10航空燃料。与目前已有报道的制备JP-10航空燃料的方法相比，本发明原料来源为可再生的生物质平台化合物糠醇，摆脱了对传统化石能源的依赖。本发明提供了一种由木质纤维素基平台化合物合糠醇合成JP-10航空燃料的一种廉价高效合成方法。

背景技术

化石资源的日益减少以及由化石能源燃烧引起的温室气体的大量排放等环境问题日益突出，加之能源的社会需求量持续增加，因此，可替代化石资源的新能源的开发势在必行。生物质作为一种可再生的有机碳源应用于碳材料、燃料及化学品的生产中已成为目前的热点研究。

航空燃料JP-10是一种国际上常用的高密度航空燃料。根据美国军用规范MIL-P-87107C-1989,该燃料的密度为0.935g/cm³(16℃)，冰点为-78℃，燃烧热值为42.1MJ/Kg，具有比常规碳氢燃料更高的能量密度，是一种性能优异的航空燃料。广泛应用于超音速战斗机、巡航导弹、火箭等飞行器。JP-10是由挂式四氢双环戊二烯构成的单组分燃料，纯度达98.5％。目前的JP-10合成路线为：以桥式双环戊二烯为原料，加氢成为桥式四氢双环戊二烯，然后在AlCl₃、H₂SO₄等催化剂的催化下异构成为挂式四氢双环戊二烯。该方法各步副产物较多，需要复杂的分离过程，酸催化异构化步骤对环境污染严重，收率低。也有一些其它方法合成的JP-10航空燃料，但是它们均以来自于化石能源的环戊二烯或双环戊二烯为原料，高度依赖于不可再生的化石能源。

糠醇是重要的生物质平台化合物之一，以可再生的生物质及其平台化合物糠醇为原料合成JP-10航空燃料未有报道。本课题组长期从事生物质催化转化制备油品和化学品的工作(中国专利：申请号：201110346501.1和ChemSusChem.2012,5,1958–1966；Bioresource Technology.2013,134,66–72；Chem.Commun.,2013,49,5727-5729)。开发了一系列生物质及其平台化合物高效利用的路线。本专利描述的由糠醇制备JP-10航空燃料的制备方法，所用催化剂简单易得，价格低廉；制备工艺中，除了氢气外，无需消耗其它计量比的试剂。整个路线绿色环保，利用可再生的生物质平台化合物糠醇高效的制备出了JP-10航空燃料。

发明内容

本发明目的在于提供一种由糠醇制备JP-10航空燃料的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

以糠醇为原料制备JP-10航空燃料共分为四个反应：