[发明专利]烃类燃料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种烃类燃料及其制备方法，其中，制备方法包括，亲电取代反应：将芳香烃、降冰片烯和酸性催化剂加入到反应釜中，经过惰性气体置换后升温，发生第一反应，生成第一反应液，所述的第一反应液中含有芳香基取代降莰烷，其中所述的芳香烃为碳数小于12的轻质芳香烃；加氢稳定反应：将所述的第一反应液蒸馏，除去第一反应液中的芳香烃和降冰片烯，得到芳香基取代降莰烷，加入加氢催化剂和氢气，发生第二反应，得到所述的烃类燃料。本发明的制备方法，过程简单，原料易得；得到的烃类燃料密度高、体积热值高。

技术领域

本发明涉及一种燃料的制备方法，特别是涉及一种烃类燃料和以轻质芳烃为原料制备高密度烃类燃料的方法。

背景技术

高密度燃料是具有高密度、高体积热值的可储型液体碳氢燃料，是为战斗机和战略战术导弹等飞行提供动力保障的关键，燃料性能决定了飞行器的飞行性能(包括航程、航速和有效载荷)。体积热值是燃料的关键指标，在飞行器燃料箱容积一定的情况下，燃料的体积热值越高，所能提供的推进能量越多，从而显著提高飞行器性能；在保持飞行器性能不变的情况下，使用高体积热值燃料可减小燃料箱的体积，实现飞行器小型化，提高其机动性和突防能力。由于液体烃类燃料的体积热值与密度成正比关系，要提高燃料体积热值，必须提高其密度，因此提高燃料的密度和低温性能对发展高体积热值的液体烃类燃料具有非常重要的意义。

自上世纪60年代开始发展高密度烃类燃料以来，许多国家在该领域取得了显著成果。现有技术中，常用的高密度液体氢燃料JP-10、RJ-4、RJ-5的合成，其合成路线一般通过加成反应来形成多环类烯烃；加氢饱和后形成多环烷烃，再通过异构化反应来控制其空间结构来对其分子骨架进行重构，再经分离提纯等工艺得到高能液体燃料，合成步骤繁琐且收率较低。如JP-10由环戊二烯发生Diels-Alder反应制得双环戊二烯，并将其做为原料合成挂式四氢双环戊二烯，再经异构化反应重排。再如，美国开发的新一代高密度碳氢燃料RJ-7由四氢三环戊二烯、氢化环戊二烯/茚加成物，挂式四氢双环戊二烯三种组分构成，该类燃料制备方法中各组分需要全部需以较为昂贵的原料如(环戊二烯、降冰片烯等)的多环烯烃分别合成、提纯，导致其制备成本极为昂贵。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种以芳烃为原料的合成制备路线简单、制备成本低廉、收率高的高密度烃类液体碳氢燃料的方法。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本发明提出的一种烃类燃料的制备方法，包括，亲电取代反应：将芳香烃、降冰片烯和酸性催化剂加入到反应釜中，经过惰性气体置换后升温，发生第一反应，生成第一反应液，所述的第一反应液中含有芳香基取代降莰烷，其中所述的芳香烃为碳数小于12的轻质芳香烃；加氢稳定反应：将所述的第一反应液蒸馏，除去第一反应液中的芳香烃和将冰片烯，得到芳香基取代降莰烷，加入加氢催化剂和氢气，发生第二反应，得到所述的烃类燃料。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的一种烃类燃料的制备方法，其中所述的芳香烃为苯、甲苯、二甲苯、乙苯、异丙苯、叔丁基苯、四氢萘中的一种或两种以上的组合。

优选的，前述的一种烃类燃料的制备方法，其中所述的亲电取代反应中，所述的芳香烃与所述的降冰片烯的质量之比为1∶1-5∶1。

优选的，前述的一种烃类燃料的制备方法，其中所述的第一反应的反应温度为150-280℃

优选的，前述的一种烃类燃料的制备方法，其中所述的酸性催化剂为硫酸、BF₃、AlCl₃、ZSM-5、ZSM-35、ZSM-48、MCM-22中的一种或两种以上的组合。

优选的，前述的一种烃类燃料的制备方法，其中所述的加氢稳定反应中，所述的加氢催化剂为钯负载型催化剂、钌负载型催化剂、铂负载型催化剂、铑负载型催化剂中的一种或两种以上的组合。