本發(fā)明涉及涉及化合物有機(jī)合成，具體涉及一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法。
背景技術(shù)：
1、碳?xì)涓呙芏热剂鲜且环N密度大于0.80g/cm3的液體碳?xì)浠衔?，具有高能量密度和體積燃燒熱值，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，如飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、航天飛船和衛(wèi)星等。其發(fā)展背景主要源于對(duì)飛行器性能提升的需求以及對(duì)可持續(xù)發(fā)展的追求。傳統(tǒng)高密度燃料主要以石油化學(xué)品為原料合成，但隨著化石能源的枯竭以及環(huán)境污染問(wèn)題的加劇，綠色合成技術(shù)逐漸成為研究重點(diǎn)。近年來(lái)，以生物質(zhì)資源為原料合成高密度燃料受到廣泛關(guān)注。例如，利用木質(zhì)纖維素平臺(tái)分子合成的高密度燃料，通過(guò)構(gòu)筑多環(huán)烷烴結(jié)構(gòu)，可顯著提高燃料密度和體積燃燒熱值。此外，生物質(zhì)來(lái)源的單萜烯和倍半萜等也被用于合成高密度燃料，但需解決低溫粘度大的問(wèn)題。從技術(shù)角度來(lái)看，碳?xì)涓呙芏热剂系男阅懿粌H取決于其分子骨架結(jié)構(gòu)，如直鏈、支鏈和環(huán)狀結(jié)構(gòu)，還與空間構(gòu)型密切相關(guān)。研究表明，分子中碳數(shù)和環(huán)數(shù)越多，燃料密度越大。例如，以環(huán)烷烴為主的火箭煤油密度可達(dá)0.83g/cm3，遠(yuǎn)高于鏈烷烴類航空煤油。此外，通過(guò)光催化技術(shù)和綠色催化劑的引入，可實(shí)現(xiàn)高密度燃料的綠色合成。隨著對(duì)高密度燃料需求的增加，其研究方向逐漸向高能量、綠色化和高性能化發(fā)展。未來(lái)，如何進(jìn)一步提高燃料的能量密度、降低冰點(diǎn)、優(yōu)化低溫性能以及實(shí)現(xiàn)可持續(xù)生產(chǎn)，將是碳?xì)涓呙芏热剂涎芯康闹攸c(diǎn)。
2、酚類化合物一直都在我們生產(chǎn)生活中有著重要的用途，如生產(chǎn)生活中使用廣泛的酚醛樹(shù)脂主要是由酚類化合物(如甲酚、二甲酚)和甲醛縮合而來(lái)，具有很好的耐腐蝕、耐熱、力學(xué)性能(energy&fuels,2021,35(22):18385-18395)。在醫(yī)藥領(lǐng)域酚類化合物主要扮演著中間體的角色，如水楊酸(鄰羥基苯甲酸)是藥物阿司匹林的中間體?；瘖y品領(lǐng)域如4-甲氧基酚類化合物是抗氧化劑bha(3-叔丁基-4-羥基苯甲醚)的中間體，它們都有著不可替代的作用。同樣從節(jié)約資源保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，使用木質(zhì)素酚類平臺(tái)化合物催化轉(zhuǎn)化為多環(huán)烷烴燃料則是一個(gè)具有前景的方向。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，該方法能簡(jiǎn)化制備步驟，提高收率，能夠制得性能優(yōu)良的高密度航空燃料
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，包括以下步驟：
3、s1、在酸催化劑的催化作用下，將桉葉油與酚類化合物按照摩爾比1:(0.6-1.0)加入到溶劑中，桉葉油首先發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)然后脫水與酚類化合物發(fā)生烷基化反應(yīng)，得到具有雙環(huán)結(jié)構(gòu)和三環(huán)結(jié)構(gòu)的烷基化產(chǎn)物；
4、s2、將步驟s1制備得到的烷基化產(chǎn)物加入到溶劑中，在metal/c和固體酸催化劑的共同催化下，進(jìn)行加氫脫氧生成高密度航空燃料。
5、優(yōu)選的，步驟s1中，所述酸催化劑為對(duì)甲苯磺酸、sba-15、sf樹(shù)脂、t-62mp、amberlyst15、al-mcm-41、mcm-41、hpw/sio2、hpw/mcm-41、d600、cd750、cd250、so4/zro2-tio2中的一種或多種。
6、優(yōu)選的，步驟s1中，所述酸催化劑的質(zhì)量為桉葉油總質(zhì)量的10％；反應(yīng)溫度為60-160oc，反應(yīng)時(shí)間為9-21h；底物濃度為10-15mol/l。
7、優(yōu)選的，步驟s1中，所述溶劑選自碳酸丙烯酯、甲苯、環(huán)己烷、四氫呋喃、二氯乙烷、碳酸二甲酯、正辛烷、正己烷中的一種。
8、優(yōu)選的，步驟s1中，所述酚類化合物為鄰甲基苯酚、對(duì)甲基苯酚、間甲基苯酚、二甲酚、4-乙基苯酚、乙酸芐酯、愈創(chuàng)木酚、苯酚、2-甲氧基-4-丙基苯酚中的一種。
9、優(yōu)選的，步驟s2中，所述metal/c為pd/c、ru/c、rh/c、pt/c中的一種；所述固體酸催化劑為h-y、h-beta、h-mor、al-mcm-41中的一種；所述metal/c和固體酸催化劑之間的質(zhì)量比為1:(0.8-1.2)。
10、優(yōu)選的，步驟s2中，催化劑用量與步驟s1制備得到的烷基化產(chǎn)物之間的質(zhì)量比為(0.01-0.3):1；底物濃度為0.01-1mol/l。
11、優(yōu)選的，步驟s2中，所述加氫脫氧反應(yīng)在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行；溫度為160-220℃，反應(yīng)時(shí)間為6-14h，氫氣壓力為3-5mpa。
12、優(yōu)選的，步驟s2中，所用溶劑選自碳酸丙烯酯、甲醇、異丙醇、十三烷、甲苯、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、正己烷、乙酸乙酯、乙腈中的一種或多種。
13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
14、(1)本發(fā)明采用酚類化合物與桉葉油作為原料，通過(guò)兩步法有效地合成高密度航空燃料。在第一步中，酚類化合物通過(guò)與桉葉油的化學(xué)反應(yīng)形成初步的中間產(chǎn)物，然后進(jìn)入第二步，通過(guò)催化劑的作用進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，使其達(dá)到高密度、高穩(wěn)定性以及良好的燃燒性能。最終得到的燃料密度大于0.90g/ml，這使得其在航空燃料領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢(shì)。(2)本發(fā)明創(chuàng)新性地以生物質(zhì)為原料，采用綠色可持續(xù)的路線，不僅減少了對(duì)石油資源的依賴，而且避免了傳統(tǒng)化石能源的環(huán)境負(fù)擔(dān)。生物質(zhì)原料主要來(lái)源于植物材料，具有可再生性和低碳排放的特點(diǎn)。在整個(gè)合成過(guò)程中，未產(chǎn)生有害的廢氣或有毒副產(chǎn)物，符合現(xiàn)代環(huán)保理念。通過(guò)這一新型綠色路線的開(kāi)發(fā)，能夠有效地降低航空燃料的生產(chǎn)成本。
1.一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，其特征在于，具體步驟為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，其特征在于，步驟s1中，所述酸催化劑為對(duì)甲苯磺酸、sba-15、sf樹(shù)脂、t-62mp、amberlyst15、al-mcm-41、mcm-41、hpw/sio2、hpw/mcm-41、d600、cd750、cd250、so4/zro2-tio2中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，其特征在于，步驟s1中，所述酸催化劑的質(zhì)量為桉葉油質(zhì)量的10％；反應(yīng)溫度為60-160℃，反應(yīng)時(shí)間為9-21h；底物濃度為10-15mol/l。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，其特征在于，步驟s1中，所述溶劑選自碳酸丙烯酯、甲苯、環(huán)己烷、四氫呋喃、二氯乙烷、碳酸二甲酯、正辛烷、正己烷中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，其特征在于，步驟s1中，所述酚類化合物為鄰甲基苯酚、對(duì)甲基苯酚、間甲基苯酚、二甲酚、4-乙基苯酚、乙酸芐酯、愈創(chuàng)木酚、苯酚、2-甲氧基-4-丙基苯酚中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，其特征在于，步驟s2中，所述metal/c為pd/c、ru/c、rh/c、pt/c中的一種；所述固體酸催化劑為h-y、h-beta、h-mor、al-mcm-41中的一種；所述metal/c和固體酸催化劑之間的質(zhì)量比為1:(0.8-1.2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，其特征在于，步驟s2中，催化劑用量與步驟s1制備得到的烷基化產(chǎn)物之間的質(zhì)量比為(0.01-0.3):1；底物濃度為0.01-1mol/l。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，其特征在于，步驟s2中，所述加氫脫氧反應(yīng)在釜式反應(yīng)器中進(jìn)行；溫度為160-220℃，反應(yīng)時(shí)間為6-14h，氫氣壓力為3-5mpa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由桉葉油與酚類化合物制備高密度航空燃料的方法，其特征在于，步驟s2中，所用溶劑選自碳酸丙烯酯、甲醇、異丙醇、十三烷、甲苯、四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、正己烷、乙酸乙酯、乙腈中的一種或多種。