[发明专利]从天然油原料中提炼燃料的方法

说明书

相关申请

本申请要求2009年10月12日提交的美国临时申请No.61/250,743作为其优先权，此处合并该临时申请全部内容作为参考。

背景技术

歧化反应又称为复分解反应或者置换反应，是通过碳-碳双键(烯烃)发生断裂并在分子间重新结合生成新产品的过程，该反应一般需要催化剂催化。根据反应过程中分子骨架的变化，可分为两类：自岐化和交叉岐化。自岐化如式(I)所示

(I)

式中R1和R2为有机基团

交叉岐化如式(II)所示

(II)

式中R¹、R²、R³、R⁴均为有机基团。

近年来，对以石油作为原料制造产品的环境友好型技术需求持续增长。例如，科研工作者正在研究通过植物或种子提炼的得到的天然油原料来制造生物燃料、石蜡、塑料等的可行性。一个非限制性的例子是，PCT/US2006/000822报道了通过歧化催化反应制备烛用蜡的工艺，此处合并其全部作为参考。天然油的烯烃歧化反应具有很好前景

天然油原料包含但不限于天然油(植物油、鱼油和动物脂肪)以及天然油的衍生物如脂肪酸、脂肪酸烷基脂(如甲基脂)等。这些天然油原料一般通过几步不同的歧化反应来制备石蜡、塑料、化妆品以及生物燃料。典型的歧化反应包含但不限于自歧化、交叉岐化以及开环歧化等。一些典型的歧化反应催化剂将在下面讲述。由于现有催化剂都很贵，因此有必要改进催化剂的效能。

近年来，对汽油的需求持续增长，但是石油是不可再生能源，同时大量使用石油也造成温室气体的大量排放，特别是在美国航空业排放了超过10％的温室气体。由于对能源需求的增加以及温室气体排放的增加，有必要开发环境友好的可替代的能源，特别是开发环境友好的、从天然原料中提炼能源和化学品的技术。

发明概述

本发明涉及通过对天然油原料在岐化催化剂的作用下发生歧化反应而炼制天然油原料的方法。

在本发明的一具体实施方式中，本发明方法包括含有天然油的原料在催化剂的作用下发生歧化反应得到歧化产物，该歧化产物含有烯烃和酯类；该方法同时包括从酯类中分离出烯烃；该方法还包括在醇的存在下使酯类发生酯交换反应而得到酯交换产物。

在某些具体实施方式中，本发明方法还包括在原料反应之前要对原料进行处理，以减少反应时催化剂的中毒。在一些实施例中，原料通过化学处理来降低催化剂的中毒。在另一些实施例中，原料在无氧环境下加热到超过100℃，并保持足够长时间来降低催化剂中毒。

在某些具体实施方式中，本发明方法还包括使用一种水溶性的磷化氢试剂把催化剂从脂和烯烃中分离出来。

在某些具体实施方式中，催化剂先溶解在溶剂中，再进行催化反应。在一些实施例中，该溶剂为甲苯。

在某些具体实施方式中，本发明方法还包括对烯烃进行加氢，以得到燃料组合物。在一些实施例中，所得到的燃料为航空煤油，含碳数为5-16；在另一些实施例中，所得到的燃料为柴油，含碳数为8-25。在一些实施例中，燃料组合物为：(a)煤油型喷气燃料，含碳数分布在8到16之间，闪点在38-66℃之间，自燃温度接近210℃，凝固点在-47℃到-40℃之间；(b)石脑油型喷气燃料，含碳数分布在5到15之间，闪点在0-23℃之间，自燃温度接近250℃，凝固点低至-65℃；(c)柴油型燃料，含碳数介于8到25，15.6℃时比重介于0.82到1.08，十六烷值高于40，蒸馏温度介于180-340℃。

在某些具体实施方式中，本发明方法还包括烯烃的齐聚反应，以得到下列至少一种：聚α-烯烃、聚内烯烃、矿物油替代品或生物柴油等。

在某些具体实施方式中，本发明方法还包括从通过液-液分离法从酯交换产物中分离得到甘油、然后水洗酯交换产物进一步除去甘油、最后干燥酯交换产物除去水分。在一些实施例中，该方法还包括蒸馏酯交换产物以分离得到如下化学产品的一种或者几种：9-癸烯酸酯、9-十一烯酸酯、9-十二烯烃酸酯。在另一些实施例中，该方法还包括水解酯交换产物得到9-癸烯酸、9-十一烯酸、9-十二烯烃酸中的一种或者几种。在某些具体实施方式中，水解过程除了得到酸之外，还相应地生成一种或者多种酸的碱金属盐或者碱土金属盐。

在某些具体实施方式中，本发明方法还包括使酯交换的产物发生反应，得到二聚体。