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1、10申请公布号CN104099123A43申请公布日20141015CN104099123A21申请号201310114627522申请日20130403C10G50/0020060171申请人湖北航天化学技术研究所地址441003湖北省襄樊市156信箱清河路58号72发明人邱贤平韦伟陈克海鲁统洁金凤叶丹阳孙绍海74专利代理机构襄阳中天信诚知识产权事务所42218代理人何静月54发明名称多环类高密度液体碳氢燃料及其制备方法57摘要本发明公开一种多环类高密度液体碳氢燃料及其制备方法，本发明的碳氢燃料含有614的二环庚烷、4764的四氢双环戊二烯、1018的四环十二烷、1217的四氢三环戊二烯、3。
2、7的四氢四环戊二烯。等多环化合物组分，密度096099G/CM3，体积热值4547MJ/L，运动粘度40为27MM2/S146MM2/S。本发明通过两步反应合成目标产物，第一步双环戊二烯与乙炔进行DIELSALDER加成反应，产物为不饱和的多环结构碳氢化合物混合物；第二步上述不饱和混合物进行催化氢化，获得相应的饱和碳氢燃料。该类高密度碳氢燃料合成路线简单，环境污染小、收率高，易于规模化生产。51INTCL权利要求书1页说明书4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页10申请公布号CN104099123ACN104099123A1/1页21一种多环类高密度液体碳。
3、氢燃料，其特征在于其重量组分包括614的二环庚烷、4764的四氢双环戊二烯、1018的四环十二烷、1217的四氢三环戊二烯、37的四氢四环戊二烯。2一种多环类高密度液体碳氢燃料的制备方法，其特征在于包括以下工序A）DIELSALDER加成反应将双环戊二烯与丙酮投入高压反应釜中，其中双环戊二烯与丙酮质量比115125，通入乙炔3060分钟，乙炔气体压力为23MPA，反应温度170200，DIELSALDER加成反应515H；反应完毕除去丙酮，得不饱和多环碳氢化合物混合物；B）催化加氢还原反应将上述不饱和多环碳氢化合物混合物溶于正己烷，加入加氢催化剂，氢气压力为15MPA4MPA，反应温度1301。
4、50，加氢反应520H，其中，不饱和多环碳氢化合物混合物与正己烷、加氢催化剂的质量比为10015012005001。3根据权利要求2所述多环类高密度液体碳氢燃料的制备方法，其特征在于所述加氢催化剂为钯碳加氢催化剂、雷尼镍加氢催化剂。4根据权利要求2所述多环类高密度液体碳氢燃料的制备方法，其特征在于工序B）中，还包括不饱和多环碳氢化合物混合物溶于正己烷，加入加氢催化剂后封闭反应釜，氮气置换反应釜中空气三次后通入氢气至15MPA4MPA，搅拌速率为1000转/分钟，反应至压力稳定后继续反应2H，将反应体系温度降至室温，倒出反应液，过滤除去催化剂，将滤液移至蒸馏装置除去正己烷。权利要求书CN1040。
5、99123A1/4页3多环类高密度液体碳氢燃料及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种新型多环类高密度液体碳氢燃料096099G/CM3及其合成方法，属于液体碳氢燃料制备技术。背景技术0002高密度液体碳氢燃料一般是指密度大于080G/CM3，组成可以是纯组分或是多种烃类的混合物，可应用于航空航天领域。高密度液体碳氢燃料具有较高的体积热值，可在燃料箱容积一定的情况下显著提高飞行器的航程、航速或载荷；或在保持飞行器性能不变的情况下减小燃料箱的体积，是低成本提高现有飞行器性能的有效途径；同时高密度液体碳氢燃料也是保障新型高超音速飞行器高航速、大载荷、远射程、高灵活性等要求的基础燃料。煤油类碳氢燃。
6、料受原油组成的限制，燃料中具有高张力能的环烷烃含量低，其密度最大约085G/CM3，燃烧热值最高约为37MJ/L，不能满足高超音速飞行器的需求；而人工合成的高密度碳氢燃料具有更高的密度可高于1G/CM3和热值，受到了世界上各研究机构的广泛重视，而且随着各类飞行器的发展，对燃料性能提出了越来越高的要求，因此研究新型高密度、高热值的燃料具有非常重要的意义。专利CN101121032A、CN1911878A、USP4401837等报道了常用的高密度液体碳氢燃料JP10、RJ5的合成，其合成路线一般先通过加成、加氢两步反应得到饱和的碳氢化合物，产物低温粘度大，不能直接作为液体燃料使用，需要进行分子结构。
7、异构反应降低其低温粘度，但是异构化反应副产物多，燃料收率低，而且环境污染严重，经济和社会成本很高。发明内容0003本发明的目的是提供一种满足空天飞行器发动机对高密度碳氢燃料的需求的多环类高密度液体碳氢燃料。0004本发明的另一目的是提供一种合成路线简单、环境污染小、收率高，易于规模化生产的上述多环类高密度液体碳氢燃料的制备方法。0005本发明的多环类高密度液体碳氢燃料，其重量组分包括614的二环庚烷C7H12、4764的四氢双环戊二烯C10H16、1018的四环十二烷C12H18、1217的四氢三环戊二烯C15H22、37的四氢四环戊二烯C20H28；是由双环戊二烯和乙炔为起始原料，通过DIE。
8、LSALDER加成反应和催化加氢还原反应制得。0006本发明的第一步双环戊二烯与乙炔进行DIELSALDER加成反应，产物为不饱和的多环碳氢化合物为主的混合物；第二步，将上述产物混合物进行催化氢化，获得多环类高密度液体碳氢燃料。0007本发明的技术方案包括以下工序A）DIELSALDER加成反应原材料为双环戊二烯和乙炔，丙酮为溶剂，将双环戊二烯与丙酮投入高压反应釜中，通入乙炔3060分钟分钟，乙炔气体压力为23MPA，反应温度170200，DIELSALDER加成反应515H，其中双环戊二烯与丙酮质量比115125；将溶剂丙酮蒸馏除去得中间产物（即降冰片二烯、说明书CN104099123A2/。
9、4页4四环十二烷二烯、三环戊二烯和四环戊二烯等不饱和多环碳氢化合物的混合物）；B）催化加氢还原反应将上述中间产物溶于正己烷，加入加氢催化剂，反应压力为15MPA4MPA，反应温度130150，加氢反应520H，其中，中间产物不饱和多环碳氢化合物的混合物与正己烷、加氢催化剂的质量比为10015012005001。0008本发明所述加氢催化剂为钯碳加氢催化剂、雷尼镍加氢催化剂。0009本发明的工序B）中，还包括不饱和多环碳氢化合物混合物溶于正己烷，加入加氢催化剂后封闭反应釜，氮气置换反应釜中空气三次后通入氢气至15MPA4MPA，搅拌速率为1000转/分钟，反应至压力稳定后继续反应2H，将反应体系。
10、温度降至室温，倒出反应液，过滤除去催化剂，将滤液移至蒸馏装置除去正己烷。0010本发明的优点在于1合成方法简单，只有DIELSALDER加成反应和还原反应两步，环境污染小，收率高，易于规模化生产，不需要进行分子结构异构反应；2原材料来源广泛，为工业原料双环戊二烯和乙炔，易于获取；3本发明合成制备的多环类高密度液体碳氢燃料，密度096099G/CM3，体积热值4547MJ/L，运动粘度40为27MM2/S146MM2/S，满足空天飞行器发动机对高密度碳氢燃料的需求。具体实施方案0011实施例1将100G双环戊二烯和150G丙酮加入1L高压反应釜中，通入乙炔30分钟，乙炔气体压力为25MPA，搅拌。
11、速率为900转/分钟，170反应5H后停止反应，将反应液移至蒸馏装置除去丙酮，得到92G不饱和多环碳氢化合物混合物。0012将80G不饱和多环碳氢化合物混合物溶于300ML正己烷投入1L高压反应釜中,加入04G钯碳加氢催化剂，封闭反应釜，氮气置换反应釜中空气三次后通入氢气至3MPA，搅拌速率为1000转/分钟，开启加热装置升温至130，反应至压力稳定后继续反应2H，将反应体系温度降至室温，倒出反应液，过滤除去催化剂，将滤液移至蒸馏装置除去正己烷，得到72G液体碳氢化合物。经红外光谱测试对比加氢后1615，1438，755CM1附近的强双键吸收峰消失，表明加氢反应进行的完全彻底。0013产物进行。
12、MSHPLC分析表征，产物含有61的二环庚烷、573的四氢双环戊二烯、122的四环十二烷、138的四氢三环戊二烯、45的四氢四环戊二烯。经测试该碳氢燃料密度为097G/CM3，体积热值45MJ/L，运动粘度40为54MM2/S。0014实施例2将100G双环戊二烯和200G丙酮加入1L的高压反应釜中，通入乙炔45分钟，乙炔气体压力为25MPA，搅拌速率为900转/分钟，170反应5H后停止反应，将反应液移至蒸馏装置除去丙酮，得到88G不饱和多环碳氢化合物混合物。0015将80G不饱和多环碳氢化合物混合物溶于300ML正己烷投入1L高压反应釜中,加入04G钯碳加氢催化剂，封闭反应釜，氮气置换反应。
13、釜中空气三次后通入氢气至4MPA，搅拌速率为1000转/分钟，开启加热装置升温至140，反应至压力稳定后继续反应2H，将反应体系温度降至室温，倒出反应液，过滤除去催化剂，将滤液移至蒸馏装置除去正己烷，得到67G液体碳氢化合物。经红外光谱测试对比加氢后1615，1438，755CM1附近的强双键吸收峰消失，表明加氢反应进行的完全彻底。说明书CN104099123A3/4页50016产物进行MSHPLC分析表征，含有79的二环庚烷、513的四氢双环戊二烯、157的四环十二烷、129的四氢三环戊二烯、43的四氢四环戊二烯。经测试该碳氢燃料密度为096G/CM3，体积热值46MJ/L，运动粘度40为2。
14、7MM2/S。0017实施例3将100G双环戊二烯和250G丙酮加入1L高压反应釜中，通入乙炔60分钟，乙炔气体压力为25MPA，搅拌速率为900转/分钟，190反应5H后停止反应，将反应液移至蒸馏装置除去丙酮，得到90G不饱和多环碳氢化合物混合物。0018将80G不饱和多环碳氢化合物混合物溶于300ML正己烷投入1L高压反应釜中,加入04G钯碳加氢催化剂，封闭反应釜，氮气置换反应釜中空气三次后通入氢气至3MPA，搅拌速率为1000转/分钟，开启加热装置升温至150，反应至压力稳定后继续反应2H，将反应体系温度降至室温，倒出反应液，过滤除去催化剂，将滤液移至蒸馏装置除去正己烷，得到72G液体碳。
15、氢化合物。经红外光谱测试对比加氢后1615，1438，755CM1附近的强双键吸收峰消失，表明加氢反应进行的完全彻底。0019产物进行MSHPLC分析表征，产物含有75的二环庚烷、545的四氢双环戊二烯、148的四环十二烷、143的四氢三环戊二烯、47的四氢四环戊二烯。经测试该碳氢燃料密度为099G/CM3，体积热值47MJ/L，运动粘度40为145MM2/S。0020实施例4将100G双环戊二烯和250G丙酮加入1L高压反应釜中，通入乙炔60分钟，乙炔气体压力为3MPA，搅拌速率为900转/分钟，190反应15H后停止反应，将反应液移至蒸馏装置除去丙酮，得到92G不饱和多环碳氢化合物混合物。。
16、0021将85G饱和多环碳氢化合物混合物溶于300ML正己烷投入1L高压反应釜中,加入05G雷尼镍加氢催化剂，封闭反应釜，氮气置换反应釜中空气三次后通入氢气至35MPA，搅拌速率为1000转/分钟，开启加热装置升温至170，反应至压力稳定后继续反应2H，将反应体系温度降至室温，倒出反应液，过滤除去催化剂，将滤液移至蒸馏装置除去正己烷，得到78G液体碳氢化合物。经红外光谱测试对比加氢后1615，1438，755CM1附近的强双键吸收峰消失，表明加氢反应进行的完全彻底。0022产物进行MSHPLC分析表征，产物含有85的二环庚烷、545的四氢双环戊二烯、148的四环十二烷、148的四氢三环戊二烯、。
17、48的四氢四环戊二烯。经测试该碳氢燃料密度为098G/CM3，体积热值46MJ/L，运动粘度40为141MM2/S。0023实施例5将100G双环戊二烯和200G丙酮加入1L高压反应釜中，通入乙炔45分钟，乙炔气体压力为25MPA，搅拌速率为900转/分钟，190反应10H后停止反应，将反应液移至蒸馏装置除去丙酮，得到91G不饱和多环碳氢化合物混合物。0024将80G不饱和多环碳氢化合物混合物溶于250ML正己烷投入1L高压反应釜中,加入1G雷尼镍加氢催化剂，封闭反应釜，氮气置换反应釜中空气三次后通入氢气至4MPA，搅拌速率为1000转/分钟，开启加热装置升温至140，反应至压力稳定后继续反应2H，将反应体系温度降至室温，倒出反应液，过滤除去催化剂，将滤液移至蒸馏装置除去正己烷，得到75G液体碳氢化合物。经红外光谱测试对比加氢后1615，1438，755CM1附近的强双键吸收峰消失，表明加氢反应进行的完全彻底。说明书CN104099123A4/4页60025产物进行MSHPLC分析表征，产物含有82的二环庚烷、536的四氢双环戊二烯、146的四环十二烷、143的四氢三环戊二烯、47的四氢四环戊二烯。经测试该碳氢燃料密度为098G/CM3，体积热值46MJ/L，运动粘度40为143MM2/S。说明书CN104099123A。