雙環(huán)戊二烯連續(xù)聚合制備高密度燃料

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1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文雙環(huán)戊二烯連續(xù)聚合制備高密度燃料姓名：姜凱申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：化學(xué)工藝指導(dǎo)教師：張香文20070101摘要高能量密度液體燃料具有較高的密度和體積燃燒熱值，是提高現(xiàn)有飛行器航程和負荷的有效手段，新型高馬赫數(shù)飛行器的發(fā)展也對高能量密度燃料提出了更高的要求；因此其合成日益受到重視。一般來說，燃料的密度越大，冰點就越高，粘度也越大。合成高能量密度燃料的關(guān)鍵是設(shè)計具有較低冰點的多環(huán)烴類燃料分子，并在合成過程中對分子構(gòu)型進行控制。雙環(huán)戊二烯(DCPD)是石油裂解制乙烯裝置的C5副產(chǎn)物環(huán)戊二烯(CPD)的-聚體，目前我國正在興建多項大型乙烯工程，雙環(huán)戊二烯的產(chǎn)量將會急劇增加，是

2、合成高能量密度燃料的理想原料。本文以橋式雙環(huán)戊二烯(endo．DCPD)為原料，在連續(xù)反應(yīng)器考中考察DCPD的Diels-Alder聚合反應(yīng)，通過對聚合產(chǎn)物的分離、加氫、提純得到密度大于1．0g／cm3的高密度燃料，并對DCPD催化聚合反應(yīng)的效果和可行性進行初步探索。對比連續(xù)反應(yīng)和間歇反應(yīng)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)DCPD聚合更適合在連續(xù)反應(yīng)器中進行。連續(xù)聚合反應(yīng)能夠在較短的反應(yīng)時間下獲得更高的轉(zhuǎn)化率、目標(biāo)產(chǎn)物收率以及更優(yōu)越的TCPD構(gòu)型組成。通過對DCPD連續(xù)聚合反應(yīng)條件進行考察，以優(yōu)化TCPD產(chǎn)物構(gòu)型組成為首要目標(biāo)，同時兼顧保持較高的轉(zhuǎn)化率和目標(biāo)產(chǎn)物收率，得到了實驗考察范圍內(nèi)較佳的反應(yīng)條件：原料中D

3、CPD／甲苯為70％／30％(質(zhì)量比)，壓力1．2~2MPa，溫度140～1600C，停留時間2．8rain。通過不同原料的對比實驗，提出了DCPD加壓連續(xù)聚合反應(yīng)機理，認為在反應(yīng)過程中endo．DCPD在高溫下裂解為CPD是反應(yīng)進行的引發(fā)步驟，DCPD與CPD發(fā)生Diels．Alder環(huán)加成反應(yīng)生成TCPD，并且同時存在end0．DCPD轉(zhuǎn)化為exo-DCPD的異構(gòu)化反應(yīng)以及endo．TCPD和eXO．TCPD之間的平衡反應(yīng)。以HD為擇形催化劑，通過比較DCPD熱聚合以及催化聚合反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)催化劑的加入可以提高主反應(yīng)速率，優(yōu)化產(chǎn)物構(gòu)型，還催化生成了一種新的TCPD空間異構(gòu)體。對兩種不同構(gòu)

4、型組成的聚合反應(yīng)產(chǎn)物進行分離、加氫、提純后得到兩種高密度燃料，對這兩種高密度燃料及其與膽．10混配的燃料性能測定結(jié)果表明，含掛式結(jié)構(gòu)更多的燃料擁有更好的低溫性能。但合成的燃料常溫下粘度較高，不能單獨作為燃料使用，與口．10混配后可以獲得密度較高、低溫性能較好的燃料。關(guān)鍵詞：高能量密度燃料，雙環(huán)戊二烯，環(huán)戊二烯三聚物，Diels-Alder反應(yīng)ABSTRACTHigh-energydensityliquidfuelwhichhashighdensityandlargeheatingvalueisaneffectivemeanstoincreasetheflightrangeofaircra

5、fts，thereforethesynthesisofithasdrawnmuchattention．Generallyspeaking，thefreezingpointandviscosityoffuelsarehi}ghwhenthedensityofwhichishigh．Thekeyofthesynthesisofhigh—energyfuelistodesignnaphthenichydrocarbonmoleculewhichhaslowfreezingpoint，andtocontroltheconfigurationofmolecules．Thisthesispaperi

6、sfocusedontheoligomerizationofdicyclopentadiene(DCPD)incontinuous-flowreactor．Hi【gh-energyfuelwhichhasthedensityhigherthan1．0g／cm’Wassynthesizedwithendo-DCPDasrawmaterials．Also，theeffectandfeasibilityofcatalyticoligomerizationofDCPDWasdiscussed．Comparedwiththebatchwisereaction，thecontinuous—flowr

7、eactionwasmorefavorablebecauseitCallachievehigherconveBion，higherobjectproductyieldandsuperiorisomerproportion．ThereactionconditionsofDCPDthermaloligomerizationincontinuous-flowreactorWasinvestigated，andtheopticaloneWa