一种用于制备航空燃料的高级醇及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于制备航空燃料的高级醇及其制备方法和应用，具体涉及有机合成技术领域。本发明专利技术所公开的用于制备航空燃料的高级醇的制备方法，根据小分子乙醇适宜低温反应、丁醇等更长链的分子因为碳链长度增加而需要更高温度来反应的特点，采用多阶程序升温的方式进行乙醇水相偶联生成C8‑

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备航空燃料的高级醇及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及有机合成
，具体地，涉及一种用于制备航空燃料的高级醇及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]航空燃料是指用于为航空器供能的燃料，主要成分为碳数在8
‑
16范围内的直/支链烷烃、环烷烃和芳烃。
[0003]现有工艺在制备航空燃料时，常常先用过渡金属和碱催化剂催化乙醇在水相中的偶联，使其形成C8‑
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高级正/异构醇，再还原高级正/异构醇，即可选择性地生成C8‑
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直/支链烷烃，得到制备航空燃料的主要成分。其中乙醇在水相中偶联形成C8‑
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高级正/异构醇是制备航空燃料的重要过程，其偶联方式遵循Guerbet反应原理，可分为三个部分：(1)金属催化剂催化发生醇脱氢；(2)碱催化剂催化羟醛缩合；(3)金属催化剂对羟醛缩合产物进行加氢生成长链醇。
[0004]虽然目前这种通过乙醇制备航空燃料的工艺已有研究，但现有的工艺在制备航空燃料时效率仍然较低。这是因为在乙醇偶联生成C8‑
C
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高级醇的过程中，有着一系列碳原子数不同的醇类中间产物，且随着碳链的增长，醇脱氢需要更高的能量。所以在低温下进行乙醇的偶联时，不仅乙醇的转化速率慢，且丁醇等中间产物也难以脱氢、发生进一步偶联；然而高温也不利于乙醇偶联反应的进行，因为在高温下反应时，乙醇更容易发生重整副反应，尽管在高温下乙醇的转化速率提高，在同样的反应时间内乙醇的转化率提高，但由于乙醇重整反应生成的并非目标产物C8‑
C
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高级醇，因此目标产物的收率反而会降低，而这就意味着体系中生成C8‑
C
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高级醇的反应的选择性降低。具体而言，现有技术在采用乙醇偶联制备C8‑
C
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高级醇时，不论乙醇的转化率达到多高，C8‑
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高级醇的收率最高也只能达到30％左右，即目标反应的选择性较差；而在C8‑
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高级醇的收率能够达到30％的前提下当乙醇的转化率也较低时(目标反应的选择性＝目标产物的收率
÷
反应物的转化率)，目标反应的选择性提高，但制备方法的效率就降低了。
[0005]现有技术公开了一种制备聚芳硫醚树脂的梯度控温连续缩合方法，将反应物混合后连续送到串联的反应器中进行反应，并保证物料在不同的反应器中足够的停留时间；通过设定各反应器恒定在不同的温度或温度范围，实现了缩合反应的温度梯级控制，适配聚合反应不同进度，生产出了分子量集中且稳定的聚芳硫醚树脂。然而，在该现有技术所提供的梯度控温连续缩合方法中，反应的温度梯度是根据在聚芳硫醚树脂合成过程中的不同中间产物来设定的，同时由于在乙醇偶联生成C8‑
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高级醇的过程中中间反应繁多、产物复杂，所以通过对现有技术中升温程序的简单调整来从乙醇出发制备C8‑
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高级醇，具有较大难度，因而现有技术也就难以用于提高乙醇水相偶联反应中乙醇的转化速率和反应体系中生成C8‑
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高级醇的目标反应的选择性。

技术实现思路

[0006]为解决在乙醇水相偶联制备用于制备航空燃料的高级醇的过程中无法兼顾乙醇的高转化速率和体系中生成C8‑
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高级醇这一反应的高选择性的问题，本专利技术提供了一种用于制备航空燃料的高级醇的制备方法，在乙醇水相偶联反应的基础上采用多阶升温的程序，通过调控升温程序中每一保温阶段的温度、保温阶数等参数，在使乙醇快速转化的同时抑制了副反应的发生，提高了反应体系中生成C8‑
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高级醇这一反应的选择性。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种用于制备航空燃料的高级醇。
[0008]本专利技术的又一目的在于提供一种航空燃料。
[0009]本专利技术上述目的通过如下技术方案实现：
[0010]一种用于制备航空燃料的高级醇的制备方法，具体包括如下步骤：
[0011]将乙醇水溶液、金属催化剂及均相碱混合，采用多阶程序升温法进行乙醇水相偶联反应，得到碳数为8～16的用于制备航空燃料的高级醇；
[0012]多阶程序升温法中升温程序包括n个保温阶段，其中第一阶的保温温度为120～180℃，第n阶的保温温度为250～280℃，在第一阶到第n阶之间的(n
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2)个保温阶段，保温温度随阶数提高而逐渐递增，且不低于第一阶的保温温度、也不高于第n阶的保温温度；
[0013]升温程序中所有保温阶段的总保温时间为t，其中每一阶段的保温时间分别为t/n，所述总保温时间t高于6h。
[0014]在本专利技术的具体实施方式中，乙醇水溶液可以是乙醇含量为50wt％的水溶液，反应物的质量比可以是金属催化剂：均相碱：乙醇水溶液＝0.16：0.17：2。
[0015]在乙醇水相偶联形成用于制备航空燃料的高级醇的过程中，由于乙醇的偶联方式遵循Guerbet反应原理，需要同时用到金属催化剂和碱催化剂来分别催化脱氢或加氢以及羟醛缩合的过程，因此本专利技术向反应体系中加入了金属催化剂和均相碱两种催化剂，其中均相碱即为溶于水相中的碱。在本专利技术的具体实施方式中，均相碱可以是氢氧化钠，金属催化剂可以是选自Macklin的5％Pd/C，也可以是分别来自专利202110256353.8、202110217123.0、和202111585174.5的氮掺杂碳包覆镍催化剂、NiSn/C核壳型复合纳米催化剂和硫掺杂碳包覆镍催化剂。
[0016]采用多阶程序升温法进行乙醇水相偶联反应，是为了适配小分子乙醇适宜低温反应，丁醇等更长链的分子因为碳链长度增加而需要更高温度来反应的特点。这也是本专利技术将在第一阶和第n阶之间的(n
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2)个保温阶段的保温温度限定在第一阶与第n阶之间且逐渐递增的原因。在乙醇偶联形成用于制备航空燃料的高级醇的过程中，最终得到的产物C8‑
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高级醇并不是直接由几分子乙醇偶联得到的，而是通过中间产物如丁醇、己醇等偶联得到的，这些中间产物则是由乙醇偶联生成的。之所以随着反应物碳链长度的增加，偶联反应所需要的温度会提高，是因为碳链长度越长，就意味着反应物参与反应时需要的活化能越高。需要说明的是，第一阶和第n阶之间(n
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2)个保温阶段的具体保温温度，对反应物的转化率和目标产物的收率、目标反应的选择性影响不大。
[0017]将多阶程序升温法中升温程序第一阶的保温温度限定为120～180℃，是因为在第一个保温阶段中主要发生的反应是两分子乙醇偶联形成丁醇，以及一分子丁醇与一分子乙醇偶联形成己醇的反应。将反应温度限定为120～180℃，能够适配这两个主要反应所需要的活化能。若第一阶的反应温度低于120℃，则乙醇和丁醇无法从反应体系中吸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备航空燃料的高级醇的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：将乙醇水溶液、金属催化剂及均相碱混合，采用多阶程序升温法进行乙醇水相偶联反应，得到碳数为8～16的用于制备航空燃料的高级醇；所述多阶程序升温法中升温程序包括n个保温阶段，其中第一阶的保温温度为120～180℃，第n阶的保温温度为250～280℃，在第一阶到第n阶之间的(n
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2)个保温阶段，保温温度随阶数提高而逐渐递增，且不低于第一阶的保温温度、也不高于第n阶的保温温度；所述升温程序中所有保温阶段的总保温时间为t，其中每一阶段的保温时间分别为t/n，所述总保温时间t高于6h。2.如权利要求1所述用于制备航空燃料的高级醇的制备方法，其特征在于，所述升温程序中第一阶的保温温度为160～180℃。3.如权利要求1所述用于制备航空燃料的高级醇的制备方法，其特征在于，所述升温程序中第n阶的保温温度为250～265℃。4.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁军，古桔文，仇松柏，张浅，吴小平，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：