一种生物质直接制备环状燃料中间体的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质直接制备环状燃料中间体的方法，在氯化胆碱类离子液体和氯化锡助催化剂共同作用下，直接一步将生物质与环戊酮反应高效生成C10和C15环状生物燃料中间体，无需中间产物分离，解决了传统碱催化、离子液体催化步骤繁多，涉及多反应器操作、中间产物的分离提纯复杂，且多单元操作会降低转化效率和产品质量的问题。

A method for direct preparation of cyclic fuel intermediates from biomass

【技术实现步骤摘要】
一种生物质直接制备环状燃料中间体的方法
：本专利技术涉及生物质能源
，具体涉及一种生物质直接制备环状燃料中间体的方法。
技术介绍
：高效合成生物液态燃料中间体是生物质能领域研究的热点之一，常用路线是先将生物质原料在酸催化下进行水解，脱水后产生糠醛类化合物，再进一步水解或加氢可制备糠醇、甲基酮等呋喃衍生物，但这种方法所得到的生物质平台化合物C原子数(C5-C6)含量较低，不能直接转化制备高密度、高质量的液态烷烃燃料。通过C-C偶联反应(羟醛缩合、烷基化反应等)来增长碳链将其转化为多碳中间体，进而通过加氢脱氧反应得到C8～C20生物液态燃料，其中羟醛缩合是目前应用广泛且最有前景的方法之一。羟醛缩合通常是由碱催化剂催化，例如NaOH、Mg(OH)2、氨水和活化白云石催化剂等，这类碱性催化剂具有很高的催化活性，可以显著缩短反应时间，反应物的转化率较高，目标产物的选择性和收率几乎都在90％以上，但存在催化剂难以回收、容易对环境造成极大污染等问题。更重要的是碱催化过程与上游生物质产糠醛类平台化合物的酸性体系不相容，因此，当前生物质制备液态燃料中间体过程步骤会较为繁多，涉及多反应器操作、中间产物的分离提纯等复杂工艺，然而多单元操作会降低转化效率和产品质量，同时也会增加投资成本。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种生物质直接制备环状燃料中间体的方法，在氯化胆碱类离子液体和氯化锡助催化剂共同作用下，直接一步将生物质与环戊酮反应高效生成C10和C15环状生物燃料中间体，无需中间产物分离，解决了传统碱催化、离子液体催化步骤繁多，涉及多反应器操作、中间产物的分离提纯复杂，且多单元操作会降低转化效率和产品质量的问题。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种生物质直接制备环状燃料中间体的方法，该方法包括以下步骤：在氯化胆碱类离子液体中，加入生物质与环戊酮，以氯化锡为助催化剂，在60-120℃下反应30min-3h，液相中获得C10和C15生物燃料中间体，固相主要成分为纤维素；所述氯化胆碱类离子液体包括：乳酸/氯化胆碱类离子液体、尿素/氯化胆碱类离子液体、丙三醇/氯化胆碱类离子液体；生物质在氯化胆碱类离子液体中的质量浓度为1％-5％，所述生物质与环戊酮质量比1:3-1:10。特别地，乳酸/氯化胆碱类离子液体制备方法如下：乳酸与氯化胆碱按照摩尔比8-12：1混合制得。尿素/氯化胆碱类离子液体制备方法如下：尿素与氯化胆碱按照摩尔比8-12：1混合制得。丙三醇/氯化胆碱类离子液体制备方法如下：丙三醇与氯化胆碱按照摩尔比8-12：1混合制得。所述生物质包括玉米芯等农作物、地筋等中药渣、狼尾草等能源植物。本专利技术的有益效果如下：氯化胆碱类离子液体质子化与金属氯化物配位协同作用，和氯化锡助催化剂共同作用下，直接一步将生物质与环戊酮反应高效生成C10和C15环状生物燃料中间体，与传统碱催化、离子液体催化相比，本方法无中间产物分离，过程简单高效，更利于产业化；解决了现有技术步骤繁多，涉及多反应器操作、中间产物的分离提纯复杂，且多单元操作会降低转化效率和产品质量的问题。具体实施方式：以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例1：将乳酸和氯化胆碱按照摩尔比8:1混合制得乳酸/氯化胆碱类离子液体，加入玉米芯，使其质量浓度为5％，按照玉米芯与环戊酮质量比为1:3加入环戊酮，加入4mmol氯化锡助催化剂，在60℃下反应3h，液相中获得C10和C15生物燃料中间体的选择性分别为52.79％和46.67％，总收率为99.46％，固相纤维素含量为78％。实施例2：将尿素和氯化胆碱按照摩尔比12:1混合制得尿素/氯化胆碱类离子液体，加入地筋药渣，使其质量浓度为1％，按照玉米芯与环戊酮质量比为1:5加入环戊酮，加入6mmol氯化锡助催化剂，在100℃下反应2h，液相中获得C10和C15生物燃料中间体的选择性分别为57.52％和3.54％，总收率为61.05％，固相纤维素含量为82％。实施例3：将丙三醇和氯化胆碱按照摩尔比12:1混合制得丙三醇/氯化胆碱类离子液体，加入能源植物狼尾草，使其质量浓度为2％，按照玉米芯与环戊酮质量比为1:10加入环戊酮，加入8mmol氯化锡助催化剂，在120℃下反应30min，液相中获得C10和C15生物燃料中间体的选择性分别为24.15％和27.69％，总收率为51.84％，固相纤维素含量为91％。以上实施例证明，利用以上所述类离子液体/金属氯化物体系，可以直接将生物质转化为环状燃料中间体，过程简单、高效。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质直接制备环状燃料中间体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在氯化胆碱类离子液体中，加入生物质与环戊酮，以氯化锡为助催化剂，在60-120℃下反应30min-3h，液相中获得C10和C15生物燃料中间体，固相主要成分为纤维素；所述氯化胆碱类离子液体包括：乳酸/氯化胆碱类离子液体、尿素/氯化胆碱类离子液体、丙三醇/氯化胆碱类离子液体；生物质在氯化胆碱类离子液体中的质量浓度为1％-5％，所述生物质与环戊酮质量比1:3-1:10。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物质直接制备环状燃料中间体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在氯化胆碱类离子液体中，加入生物质与环戊酮，以氯化锡为助催化剂，在60-120℃下反应30min-3h，液相中获得C10和C15生物燃料中间体，固相主要成分为纤维素；所述氯化胆碱类离子液体包括：乳酸/氯化胆碱类离子液体、尿素/氯化胆碱类离子液体、丙三醇/氯化胆碱类离子液体；生物质在氯化胆碱类离子液体中的质量浓度为1％-5％，所述生物质与环戊酮质量比1:3-1:10。


2.根据权利要求1所述生物质直接制备环状燃料中间体的方法，其特征在于，乳酸/氯化胆碱类离子液体制备方法如下：乳酸与氯化胆碱按照摩尔比8-12：1混合制得。

【专利技术属性】
技术研发人员：余强，陈小燕，张宇，王闻，孙永明，王忠铭，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44