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以可再生纤维素为原料 高密度航空煤油制备成功
来源:中国化工报 发布时间:2019-4-10 9:42:22

  近日,中科院大连化物所航天催化与新材料研究室李宁研究员、中科院张涛院士团队、生物能源研究部路芳研究员团队,以及天津大学化工学院邹吉军教授团队共同合作,开发出了将可再生碳资源——不可食用的纤维素转化成为高密度航空煤油的新方法。

 

  采用该方法可制备清洁、可再生的生物质航空燃料,对于保证我国能源安全和减少航空领域二氧化碳排放均有非常重要的意义。

 

  “传统的以煤、石油和天然气为代表的化石能源,不但储量有限,具有不可再生性,同时使用过程中还会排放大量的二氧化碳,引发气候变暖等环境问题。”论文通讯作者之一李宁介绍说。为此,联合攻关团队将目光转向了廉价易得、可再生的生物质原料——纤维素。

 

  据了解,以纤维素为原料合成航空煤油在国外已有报道。但这些工作主要集中在以纤维素为原料合成普通航空煤油方面,在高密度航空煤油领域却鲜有进展。与普通的航空煤油相比,高密度航空燃料的使用可在不改变油箱体积的前提下有效增加飞行器的航程、载荷、飞行速度,可为我国航空煤油的多元化供应提供技术储备。

 

  研究人员介绍,他们采用两步法将纤维素转化为高密度航空煤油。首先,他们采用氢解反应高选择性地将纤维素转化为2,5-己二酮,并通过反应分离的方法,最终获得71.4%的2,5-己二酮分离碳收率;随后,采用双床层催化系统通过羟醛缩合—加氢—加氢脱氧反应,将2,5-己二酮转化为具有支链结构的C12和C18的多环烷烃燃料,碳收率为74.6%.在该过程中获得的多环烷烃具有高密度(0.88g/mL)和低冰点(225K)的特性。

 

  论文第一作者、大连化物所博士后刘艳廷介绍,该混合物具有比常规航空煤油更高的密度和较低的凝固点,既可作为高密度先进航空燃料单独使用,也可以作为燃料添加剂,提高航空煤油的体积热值。

 

  “在实际应用中,我们可以利用高密度航空生物燃料远航程、高载荷的特点,减少长途飞行旅程中的转机次数和航空运输中需要的航班次数,进而降低飞机在起飞和降落过程的噪音、二氧化碳以及其他污染物排放,为我国绿色航空事业贡献力量。”刘艳廷表示。

 

  下一步,该联合研究团队还将通过对溶剂、催化剂以及反应工艺的不断改进,提高该技术经济性,使其变得更加环保、高效。

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