[发明专利]一种由生物质原料制备高密度燃料的方法

说明书

本发明涉及一种将原生生物质、纸制品、棉制品、以及木质纤维素平台化合物制备高密度燃料的方法。该方法分为两步：第一步是由生物质原料制备2,5‑己二酮；第二步为由2,5‑己二酮制备高密度燃料。在酸性水溶液、有机溶剂两相体系中，以A/B负载型贵金属作为催化剂，在一定温度和氢气压力条件下，可将原生生物质、纸制品、棉制品、以及木质纤维素平台化合物一步制备出高收率的2,5‑己二酮产物。在固定床连续式反应器的第一催化剂床层；在固定床连续式反应器的第二催化剂床层。本发明提供了一种从生物质原料出发制备高密度燃料的方法。

技术领域

本发明属于催化有机合成领域，特别涉及一种由生物质原料制备高密度燃料的方法。

背景技术

化石资源的日益匮乏、石油价格的增长、温室气体的大量排放以及社会对能源的需求，要求人们寻找可以替代化石资源的新能源。生物质作为唯一可再生的有机碳源，可以用于生产燃料、化学品及碳材料，成为目前研究的热点。

2,5-己二酮是重要的有机化学品，广泛的应用于合成树脂、硝基喷漆、着色剂、印刷油墨等高沸点溶剂，皮革鞣制剂，橡胶硫化促进剂，杀虫剂，药品原料以及生物质燃料[Green Chem.,2015,17,2393-2397]等众多领域。

2,5-己二酮的合成方法众多，如以2,5-己二醇氧化制备2,5-己二酮[Synlett,25(19),2757-2760]，5-甲基糠醇水解加氢制备2,5-己二酮[ChemSusChem 2017,10,711-719]，5-甲基糠醛水解加氢制备2,5-己二酮[Green Chem.,2016,18,3075-3081],5-羟甲基糠醛水解加氢制备2,5-己二酮[ChemSusChem 2014,7,96–100]以及目前报道最多的以2,5-二甲基呋喃水解的方法制备2,5-己二酮[ChemistrySelect 2016,6,1252–1255；CN101423467；CN 102439836]。

但是，上述制备2,5-己二酮的方法，所用原料5-羟甲基糠醛，2,5-二甲基呋喃，2,5-己二醇，5-甲基糠醛等价格高昂。由它们制备2,5-己二酮成本较高。最近，Flora Chambon等人在[Applied Catalysis A:General 504(2015)664–671]上，报道了以纤维素为原料，以ZrW为催化剂，加氢制备2,5-己二酮。但是，他们所获得的最高收率仅为24.5％，生产效率较低。

因此，开发出以原生生物质为原料，高产率的制备2,5-己二酮可以显著的降低其生产成本，拓展其应该范围，为将来大规模生产生物质基航空燃料奠定坚实的基础。

目前，国际上以生物质平台化合物为原料制备运输燃料已进行了相关的报道。Dumesic等人在专利[US7,671,246]中报道了5-羟甲基糠醛与丙酮通过碱催化的羟醛缩合反应，在经过低温加氢和加氢脱氧等步骤制取C₈-C₁₅范围的液体烷烃。Harvey等人采用生物质基β-蒎烯为原料，首先在Nafion酸催化下聚合，然后在PtO₂催化剂上催化加氢获得密度为0.94g/cm³,体积热值为39.5MJ/L的可再生液体燃料。然而，蒎烯只能由特殊种类的木材和植物获得，来源受限。专利CN106867565A报道了以生物质基环戊酮为原料，采用固定床双床催化剂系统一步合成了具有高密度的环烷烃燃料。

以生物质原料合成的2,5-己二酮为原料，通过一个装有双催化剂床层的固定床连续式反应器一步直接合成主要成分为C₆、C₁₂和C₁₈的环烷烃液体燃料。截止到目前，还没有文献报道过以生物质原料，经2,5-己二酮作为中间物，合成此类环烷烃燃料。

发明内容

本发明目的在于提供一种由生物质原料制备高密度燃料的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

该方法分为两步：