[发明专利]通过催化快速热解方法的化学品和燃料掺和物备料

说明书

本发明提供了用于生产燃料掺和物备料和化学品的催化快速热解方法。此外，本发明提供了可再生掺和物备料的组合物，可再生燃料掺和物的组合物，以及符合汽油规格(gasoline specification)和规定的100％可再生燃料的组合物。

发明领域

本发明涉及改进的催化快速热解方法。具体而言，本发明涉及通过催化快速热解从可再生原料生产燃料掺和物备料和化学品的改进方法，以及涉及由此生产的化学品，燃料掺和物备料和燃料组合物。

背景技术

现代炼油厂通过多个单元操作和转化反应将原油转化为若干单独的物流，称为包括柴油，喷气燃料和汽油掺和物备料，其储存在单独的罐中，使得它们可以以计算的比例掺和在一起以获得消费者在加油站泵(service station pump)购买的各种等级的“成品”汽油。汽油产物是烃的复杂掺和物，受到某些个体化学化合物、化学元素的浓度和化学成分类别的各种技术和法规限制。例子包括成品汽油中允许的苯量的限制(目前为0.62体积％)，间接受元素硫总量的规格限制的有机硫化合物量的限制(目前为30ppm)，和芳烃和烯烃的总量限制，直接用于新配方汽油，或间接通过由美国环保署(US EPA)管理的空气有毒物质的所谓“复杂模型”计算的限值。对汽油也有物理性质限制，例如其里德蒸气压(Reid VaporPressure)(RVP)和蒸馏中间点和终点。

在美国，存在另外的法则，其要求汽油、喷气和柴油燃料在特定的最小和最大水平之间包含可再生来源的掺和物备料。今天，这些限制是由国会通过可再生燃料标准(“RFS”)制定的。RFS要求到2022年需要生产210亿加仑的先进生物燃料。这些先进生物燃料的一部分将是可替代的运输燃料，如生物质衍生的汽油、喷气燃料和柴油。继续努力从生物质生产这种燃料以满足要求，并且人们认为对从生物质经济地生产的汽油、喷气和柴油燃料的需求强劲。在美国用于满足汽油掺和要求的主要可再生来源的汽油掺和物备料是乙醇，主要由玉米或糖发酵生产。对国家可再生汽油库的一个小的但不断增长的贡献是所谓的“第二代”纤维素乙醇，其由非食品生物质如玉米秸秆制成。

有几个问题使得乙醇成为不太理想的可再生汽油掺和物备料。其中之一是大多数乙醇是由玉米生产的，否则玉米可用于人类或动物食品。此外，如果可以生产除乙醇之外的其他可再生燃料来源，那么用于种植玉米用于乙醇生产的土地可以重新用于种植其他种类的粮食作物。这是一个社会问题，对乙醇生产不利；乙醇也存在许多技术缺点。

乙醇作为燃料掺和物备料的技术缺点包括以下事实:乙醇具有吸湿性，因此不能在用于运送常规汽油或其他纯烃产物的管道中运输，否则可能发生水滴和管道腐蚀问题。这导致建立了分离的乙醇供应链和基础设施，并需要“飞溅掺和”来制造最终的汽油组合物。当在汽油分配和油罐车仓库(tanker truck depot)中将乙醇添加到汽油中时发生飞溅掺和，这使得炼油厂更难以优化其中间“基础”汽油配方(例如用于氧气混合的新配方汽油(Reformulated Gasoline)掺和物备料或“RBOB”，以及用于含氧掺和(OxygenateBlending)的常规掺和物备料或“CBOB”)，其在加入乙醇后成为“成品”汽油。这可能产生导致“辛烷泄漏(octane giveaway)”的次优组合物，这意味着消费者可能接收的汽油的辛烷值高于服务站泵标签上所述的辛烷值。

此外，已经表明乙醇对某些汽油发动机和燃料系统中使用的某些弹性体密封材料具有不利影响。对于旧发动机和非道路发动机(例如用于诸如船和四轮车的休闲车辆(recreational vehicle)的非道路发动机)来说，这个问题更糟。

乙醇作为燃料掺和物备料的另一个缺点是乙醇具有比典型汽油组分更低的能量密度，因为它是含有元素氧的极性分子。与汽油相比，乙醇每液体产物的能量密度低约32％。汽油的能量密度范围为112,000至116,000BTU/gal(44-46MJ/kg)，而乙醇为76,000BTU/gal(30MJ/kg)。