[发明专利]一种利用低碳芳烃合成航空煤油中芳香烃组分的方法

说明书

本发明提供了一种利用低碳芳烃合成航空煤油中芳香烃组分的方法，包括以下步骤：将低碳芳烃与低碳烯烃通过装有分子筛催化剂的固定床反应器中进行气相非均质反应；其中，分子筛催化剂为改性ZSM‑5分子筛催化剂或负载镓的ZSM‑5分子筛催化剂。本发明的方法，使用固体分子筛催化剂在固定床中进行气相非均质反应可以使反应物和产物连续不断的排出，不存在难分离的问题，所得烷基化产物主要是符合航空煤油要求的C8‑C15芳香烃，在合适的反应工况下，反应物连续不断通过催化剂，产物经冷阱冷凝后排出，实现了产物与催化剂的有效分离。最佳状态下，产物中C8‑C15芳香烃的选择性达90％以上，烷基化剂烯烃混合物的转化率约100％。

技术领域

本发明涉及燃料能源技术领域，尤其涉及一种利用低碳芳烃合成航空煤油中芳香烃组分的方法。

背景技术

随着航空工业和民航事业的快速发展，全世界航空燃料的使用量急剧增加。工业上制备航空燃料主要是通过石油等炼化制备，与此同时，航空业面临着制备燃油时不可再生能源短缺的现象以及在合成和使用过程中环境污染、废弃物再次利用与碳排放政策等一系列问题。近年来，全世界对化石能源消耗殆尽和对环境污染问题的关注致使人类亟需开发多种新的航空燃料合成方法，来保障能源的可持续使用，减轻环境污染程度，为航空业以及能源业今后的发展趋势提供理论支撑和技术指导。航空煤油属于航空燃料的一种类别，是目前大型客机使用最为广泛的喷气燃料，芳香烃占航空煤油的8～25％，且芳烃分子的碳数分布集中在C8～C15。

石油炼化和蒸汽裂解过程会产生低碳芳烃副产物，生物质中的木质素在深度热解后也会生成低碳芳烃，通过C-C耦合使低碳芳烃转化为符合航空煤油要求的芳烃组分近年来逐渐受到人们的关注。该技术可以提供石油化工业副产物的再次利用途径，减少环境污染。同时，木质素在植物中含量巨大，全世界每年再生木质素的速度很快，利用木质素深度热解后的产物可控合成航空燃料可以为航空业的发展提供能源保障，还能减少使用燃料时的碳排放。

然而，目前石油化工业中，主要使用低碳芳烃烷基化反应主要是用来合成单一产物，如甲苯、对二甲苯、乙苯等，很少有利用低碳芳烃多烷基化和烷基转移化等反应来合成大分子芳香烃混合物。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种利用低碳芳烃合成航空煤油中芳香烃组分的方法，以克服现有技术存在的技术缺陷。

第一方面，本发明提供了一种利用低碳芳烃合成航空煤油中芳香烃组分的方法，包括以下步骤：

将低碳芳烃与低碳烯烃通过装有分子筛催化剂的固定床反应器中进行气相非均质反应；

其中，所述分子筛催化剂为改性ZSM-5分子筛催化剂或负载镓的ZSM-5分子筛催化剂。

可选的，所述的利用低碳芳烃合成航空煤油中芳香烃组分的方法，所述改性ZSM-5分子筛催化剂的制备方法为：

将异丙醇铝溶于除盐水中，搅拌均匀，得到第一溶液；

将四丙基氢氧化铵溶液和正硅酸四乙酯溶液混合后，搅拌均匀，得到第二溶液；

将第一溶液滴加至第二溶液中，搅拌均匀后，置于反应釜中进行水热反应，反应完成后经分离、洗涤、干燥即得改性ZSM-5分子筛催化剂。

可选的，所述的利用低碳芳烃合成航空煤油中芳香烃组分的方法，所述负载镓的ZSM-5分子筛催化剂的制备方法为：

将所述改性ZSM-5分子筛催化剂与镓盐混合后分散至水中，加热后，蒸干；

将蒸干后的物质煅烧后，于氢气氛围下还原即得负载镓的ZSM-5分子筛催化剂。

可选的，所述的利用低碳芳烃合成航空煤油中芳香烃组分的方法，气相非均质反应的条件为：低碳芳烃与低碳烯烃的摩尔比为0.5:1～3:1、温度为200～400℃、压力为1～4MPa和空速为0.2～2h^-1。