[发明专利]从可再生资源制备直链二元羧酸的方法

说明书

本专利申请根据35U.S.C.§119(e)，要求2008年12月12日提交的美国临时申请61/122,074的优先权和权益，该文献全文以引用方式并入作为本文的一部分以用于各种目的。

技术领域

本发明涉及生产直链二元羧酸的方法。

发明背景

羧酸尤其是长链二元羧酸是在聚合物、粘合剂、香料和抗生素的生产中使用的商业上重要的产品。HO(O)C(CH₂)_mC(O)OH(其中m＝7至16)形式的脂族二元羧酸被用作聚合物中间体，例如作为尼龙或聚酯产品中的共聚单体。尽管存在从石油化学原料合成长链直链二元羧酸的化学途径，但这样的合成是复杂的，并且得到的混合物包含链长较短的二元羧酸。因此，要获得用于聚合物所需的纯度的二元羧酸，大量的纯化步骤是必需的。二元羧酸的生产还可以通过用烷烃或脂肪酸作为碳源，用多种微生物，例如酵母发酵来进行。烷烃或脂肪酸可从石油原料获得。

高成本并且环境影响面积增大的世界化石燃料和有限石油储备已使得对可再生燃料源的关注增加。可再生资源包括用于汽车的源自玉米和糖的乙醇，以及用作柴油燃料的植物油。对柴油燃料领域的研究包括两个主要方面：生物柴油和绿色柴油。

对具有与石化基聚合物相似的或更好的性能特征的可再生的生物基聚合物的需求，加上化石原料越来越高的价格，使用于从可再生的原料生产直链长链二元羧酸的方法的开发成为高度合乎期望的。不仅如此，期望一种经济的、基于生物的生产直链长链二元羧酸的方法，所述方法使废弃物最小化并最大化可再生原料的生产用途。

发明概述

本发明涉及用于从可再生资源生产直链二元羧酸的方法。通过脂肪酸或脂肪酸酯的加氢处理获得的C₁₀、C₁₂、C₁₄、C₁₆或C₁₈链长的直链烃，被发酵为与所述烃具有相同碳链长度的直链二元羧酸。剩余的烃可被用作柴油燃料或被用于生产柴油燃料。

本文在一个或多个具体实施方案的上下文中描述了本发明的某些方法的特征，所述实施方案结合了各种此类特征。然而本发明的范围不限于任何具体实施方案中的仅某些特征的描述，并且本发明还包括(1)少于任何所述实施方案的所有特征的子组合，所述子组合的特征可在于不存在形成子组合所省略的特征；(2)每一个特征独立地被包括在任何所述实施方案的组合中；和(3)通过仅将两个或更多个所述实施方案中选定的特征进行分组，任选地与本文别处所公开的其他特征一起所形成的其他的特征组合。本文方法中的一些具体实施方案如下：

本文的一个可供选择的实施方案涉及从可再生资源生产C₁₀、C₁₂、C₁₄、C₁₆或C₁₈链长的直链二元羧酸。在加氢处理反应条件下，给料(所述给料为可再生资源)与催化剂接触，以生产具有至少为5∶1的偶数碳烃与奇数碳烃的比率并且包含C₁₀、C₁₂、C₁₄、C₁₆或C₁₈链长的直链烃的烃产物。然后，具有所期望的二酸产物的碳链长度的直链烃被发酵为相应碳链长度的直链二元羧酸。残余的烃产物可被用作柴油燃料或用作添加剂与石油柴油混合。适当的给料的实例包括但不限于：脂肪酸、来源于甘油三酯的脂肪酸的酯、植物油、以及动物油。催化剂包含氧化物、钼和一种或多种选自镍、钴、以及它们的混合物的活泼金属。

在本发明的一个可供选择的实施方案中，所提供的方法包括：

(a)提供给料，所述给料为可再生资源；

(b)使所述给料在氢气的存在下与催化剂接触，以生产具有至少为5∶1的偶数碳烷烃与奇数碳烷烃的比率并且包含C_n链长的直链烷烃的烃产物；和

(c)使所述C_n链长的直链烷烃发酵为C_n链长的直链二元羧酸；

其中n＝10、12、14、16或18；并且所述催化剂包含氧化物、钼和一种或多种选自镍、钴、以及它们的混合物的活泼金属；并且所述催化剂为硫化形式。

在本发明所提供的方法的另一个可供选择的实施方案中，所述给料可在氢气的存在下在约250℃至约425℃的温度和约500psig至约2500psig(约3450kPa至约17,250kPa))的压力下与催化剂接触。