基于Diels-Alder化学合成煤基高能量密度燃料的模型物反应研究

摘要：

选取基于煤基油中轻质芳烃为前驱体化学合成高能量密度燃料的工艺过程为研究对象,利用轻质芳烃模型化合物,研究了其Diels-Alde化学合成高能量密度燃料过程的反应机理与催化原理.结果表明,在分子筛催化剂作用下,以苯、甲苯、二甲苯和四氢萘等芳烃为前驱体可与降冰片烯发生Diels-Alde化学合成,生成具有多个封闭环平面组成的立体分子构型的高能量密度燃料.其转化率分别为85.2％,93.1％,99.0％和98.3％,选择性分别为95.2％,93.5％,95.5％和15.3％,轻质单环芳烃(BTX)具有优异的选择性和反应性;MCM-22催化剂因具有较大的孔结构和适度的酸性,其反应活性高于ZSM-5,SAPO-34和ZSM-35催化剂;增加反应时间和升高反应温度均有利于Diels-Alder合成反应.通过轻质芳烃模型物化学合成制备的高能量密度燃料具有较高的密度和能量密度,分别为0.941 8 g/cm3和43.79 MJ/L,远高于石油基和煤基喷气燃料.煤基石脑油经过催化重整后,可得到富集轻质芳烃组分,其单环芳烃(BTX、苯、甲苯、二甲苯)含量高达71.05％,另外,仍可通过柱层析或萃取精馏等先进的分离富集技术,进一步提高轻质芳烃组分富集度.因此,以煤基石脑油为起始原料,通过催化重整或柱层析分离后,得到的富集轻质芳烃组分完全可作为前驱体化学合成真实体系下的煤基高能量密度燃料.

关键词：煤基高能量密度燃料、化学合成、煤基喷气燃料、煤基石脑油

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分类号：TQ529;TQ517.4

资助基金：国家重点研发计划资助项目2017YFB0602403;北京市科技计划资助项目Z161100002616038

在线出版日期：2018-09-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：2061-2067