[发明专利]一种由生物质衍生物制备高品质燃料的方法

说明书

本发明属于催化化学领域，涉及一种由生物质衍生物制备高品质运输燃料组分的新方法。本发明以可再生的生物质为原料，通过生物质基糠醛类化合物与生物质基羰基化合物的羟醛缩合制取生物质基α，β‑不饱和醛酮，生物质基α，β‑不饱和醛酮与β‑二羰基化合物进行迈克尔加成，以及所得迈克尔加成产物通过脱氧加氢三个步骤得到C₁₁‑C₂₇支链烷烃。该烷烃具有支链化程度较高、凝点较低、密度较大和辛烷值（十六烷值）较高等优点，符合航空煤油，柴油，坦克油，润滑油等运输燃料的规格，可用于生物质衍生物制备运输燃料组分的工业生产中。

技术领域

本发明属于化学工艺、催化化学和有机化学领域，特别涉及从生物质衍生物制备高品质燃料的技术。

背景技术

目前，汽油，柴油，航空煤油，坦克油等运输燃料主要来自于石油和煤等一次性能源。随着我国经济和国防事业的快速发展，运输燃料的需求大大增加，传统的一次性能源已经不能满足需求，而且一次性能源带来的环境问题也日益突出。因此，开发新能源成为当务之急。生物质具有可再生性，分布广泛，廉价易得等优点，已受到全世界研究人员的广泛关注。

运输燃料一般由直链烷烃，支链烷烃，环烷烃，芳香烃等组成。支链烷烃的存在，使得燃料的凝点降低，密度增加，辛烷值（十六烷值）增大，热值增大等。因此，运输燃料中含有一定比例的支链烷烃至关重要。

一般的，由生物质衍生物制备运输燃料的过程包括两步，首先，由于生物质衍生物如糠醛，5-羟甲基糠醛等含碳数较少，无法满足航空煤油、柴油等的要求,因此需要通过碳碳偶联反应来实现碳链的增长，得到高碳数的含氧前驱体。之后，通过含氧前驱体的脱氧加氢反应，得到烷烃。

已有技术中实现碳链增长的方法主要有以下三种：第一种方法是糠醛或者5-羟甲基糠醛与含α氢的酮类通过碱催化的羟醛缩合反应制取具有汽油,柴油或航空煤油链长范围的含氧中间体；第二种方法是在酸性催化剂作用下通过对糠醛、5-羟甲基糠醛等与呋喃类化合物发生烷基化反应获得具有汽油,柴油或航空煤油链长范围的含氧前驱体；第三种方法采用不同金属还原剂，对糠醛、5-羟甲基糠醛等进行安息香缩合反应，得到了具有航空煤油链长范围的含氧化合物。这三种方法形成燃料的含氧化合物，经过脱氧加氢之后，得到的烷烃主要以直链为主，支链化程度不高。

为解决现有的由生物质衍生物为原料制备运输燃料组分技术中高支链烷烃制备路径缺乏的问题。本发明以可再生的生物质衍生物为原料，通过生物质基α，β-不饱和醛酮的合成，生物质基α，β-不饱和醛酮与β-二羰基化合物的迈克尔加成，以及所得迈克尔加成产物的脱氧加氢三个步骤得到C₁₁-C₂₇的支链烷烃，可用于生物质衍生物制备高品质燃料组分的工业生产中。该运输燃料组分的合成方法中的主要原料均来自廉价易得、分布广泛的生物质资源，具有可再生性、生态毒性低和绿色环保等优点。我国的农作物面积大，有大量的的生物质资源可以利用，可以很好的实现能源转型，减少对传统矿石能源的依赖，符合当前国家节能减排，绿色可持续发展的发展理念，对实现伟大复兴中国梦具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由生物质衍生物制备高品质燃料的方法。为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种由生物质衍生物制备高品质燃料的方法，包括生物质基α，β-不饱和醛酮的合成，生物质基α，β-不饱和醛酮与β-二羰基化合物的迈克尔加成，以及所得迈克尔加成产物的脱氧加氢三个步骤，见以下反应方程式(以下生物质基羰基化合物不包括环戊酮和丁醛) (见附图1-3)