[发明专利]通过饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的混合物的柯尔贝脱羧进行的烃类的生产

说明书

将来自植物和动物脂肪的油水解为脂肪酸以进行柯尔贝反应。本发明涉及一种用于使C4‑C28脂肪酸电化学脱羧的高生产率柯尔贝反应工艺，基于饱和和不饱和脂肪酸含量选择脂肪酸的来源，以在C6‑C54烃类合成期间降低阳极钝化电压。C6‑C54烃类可经过烯烃复分解和/或加氢异构化反应工艺合成重质燃料油、柴油燃料、煤油燃料、润滑油基础油以及线性α‑烯烃产物，其用作聚合物、洗涤剂和其它精细化学品的前体。

技术领域

来自植物和动物脂肪的油类被水解成脂肪酸以进行柯尔贝反应。本发明涉及一种用于使C4-C28脂肪酸电化学脱羧的柯尔贝反应工艺，其具有高生产率，通过基于脂肪酸组成仔细选择来自植物和动物脂肪的原料油，以降低阳极钝化电压，并合成C6-C54烃类。C6-C54经过烯烃复分解反应和/或加氢异构化反应工艺合成重质燃料油、柴油燃料、煤油燃料、润滑油基础油以及线性α-烯烃产物，其用作聚合物、洗涤剂和其它精细化学品的前体。

背景技术

本背景部分中的描述可用于理解本发明，但可不构成现有技术。

全球石油产量预计将在约2020年达到峰值，此后下降，这可能导致2020之后全球经济下滑。需要石油的替代烃源。需要发明可替代的、大规模的用于生产烃类的工艺。这些工艺需要是经济的，以成功地纳入自由市场经济。正在进行研究以确定可用于所需烃类的大规模生产的替代工艺，以及这些工艺的原料。正在开发用于经济的化学工艺的可替代和可再生原料以制备烃类，如燃料油、柴油燃料、煤油燃料、润滑油基础油和线性α-烯烃。这些特殊的烃类目前由加工石油获得。

一些可替代和可再生原料是植物油、微生物产油和脂肪酸、以及动物脂肪。如植物油和动物脂肪等原料为甘油三酯，可以使用酯水解、柯尔贝电解、烯烃复分解反应和加氢异构化加工所述甘油三酯以生产燃料油、柴油燃料、煤油燃料、润滑油基础油和线性α-烯烃。酯水解可用于将含有甘油三酯的油和脂肪转化为游离脂肪酸(FFA)。脂肪酸可经由柯尔贝电解被脱羧并转化为更大的烃类。柯尔贝电解产生的烯烃可以使用催化剂经由烯烃复分解进行反应以通过断开和再生碳碳双键重新分配烯烃。由使用催化剂的烯烃复分解形成的线性烯烃可被加氢异构化以添加烃的分支。

有许多植物油可以从作物中大量获得。以下表1示出可从每公顷或英亩作物获得的体积(公升和加仑)的量。回收食品油也被用作原料生产前述烃类。

表1：从各种作物中获得的植物油的量

植物油和动物脂肪(如牛脂或猪油)含有甘油三酯的混合物，其可被水解获得各种脂肪酸。大多数来源于植物油和来源于动物脂肪的游离脂肪酸通常具有10-20个碳原子，其具有零个、一个、两个或三个碳碳双键。

柯尔贝电解反应是一种在制备烃类过程中用于脂肪酸脱羧的化学反应过程。柯尔贝电解反应过程可以使用单一的脂肪酸或脂肪酸混合物。脂肪酸的一个重要的可再生来源来自植物油和动物脂肪的甘油三酯的水解。

在利用柯尔贝电解反应从脂肪酸中生成烃类中，存在问题。这些问题包括产生钝化电压(在柯尔贝电解反应期间柯尔贝槽电极处的电压降)，这需要更高的槽电压，从而导致消耗大量电力。如果植物油和动物脂肪是经济上可行的来源，可以由其产生烃类，那么需要在电气使用效率方面改善柯尔贝电解反应。

本发明的各个实施例是在这种背景下提出的。

发明内容

已观察到，在柯尔贝电解反应期间，钝化电压的产生取决于羧酸底物的类型。如上所述，急需减少由柯尔贝反应过程所使用的浪费的电，本发明人已经通过利用原料的脂肪酸组成与钝化电压降低之间的关联性来完成，在本文详细描述。