[发明专利]将植物油转化成基础油和运输燃料

说明书

发明领域

本发明通常涉及由生物质获得的燃料和润滑剂，具体涉及可有效地从植物油或作物油制备基础油和运输燃料的方法和系统。

发明背景

因为许多原因而使得生物燃料越来越引起人们的兴趣，包括：(1)它们为可再生能源；(2)其生产受地理政治因素的影响小；(3)它们为直接替换现有车辆中的石油基燃料提供了可能性；以及(4)利用生物燃料前体对CO₂的提取(尤其是在纤维素原料的情况中)能够大大减少净温室气体的排放。参见Pearce，“Fuels Gold，”NewScientist，9月23日，pp.36-41，2006。

容易得到的生物燃料是植物油，其主要包含甘油三酸酯和一部分游离脂肪酸。然而，植物油的性质使其通常不适合用作车辆发动机中石油柴油的直接替代，因为植物油的粘度通常太高且不会充分完全燃烧，因此在发动机上留下有害的碳沉积物。另外，植物油在较低温度下易于凝胶化，由此阻碍了其在更寒冷气候下的使用。在将植物油与石油燃料共混时，能够减轻这些问题，但是在长期用于柴油机发动机中时仍存在问题。参见Pearce，2006；Huber等人，“Synthesis ofTransportation Fuels from Biomass：Chemistry，Catalysts，andEngineering，”Chem.Rev.，vol.106，pp.4044-4098，2006。

酯交换是目前将植物油转化成柴油相容燃料(即常规生物柴油)的方法，所述柴油相容燃料能够在常规柴油发动机中燃烧。参见Meher等人，“Technical Aspects of Biodiesel Production byTransesterification-A Review，”Renew.&Sustain.Energy Rev.，vol.10，pp.248-268，2006。然而，仍然存在与常规生物柴油燃料类似的寒冷流动性问题。这种问题至少部分是由于在低温如大约冰点(约0℃)下生物柴油通常变稠且不易流动的事实。常规生物柴油主要由甲酯构成，其具有连接到羰基的长的直链脂族基团。此外，植物油的酯交换展示的问题是，生产超过90％的柴油范围的燃料，而煤油或汽油范围的馏分很少或没有，由此限制了从所述植物油生产的燃料的类型。关于植物油和其它油向某些燃料(例如非柴油)的转化，希望首先必须将所述油转化成烷烃(链烷烃)。

还值得关注的是，脂肪酸(得自植物油)的不饱和现象有助于差的氧化稳定性和沉积物，且尽管加氢通常将提高燃料的氧化稳定性，但这使得燃料已经较差的低温性能变得更糟。对链烷烃进行异构化能够改善该问题。

因此，可有效地将植物油和/或作物油加工成更宽范围的燃料类型和润滑剂(通常是同时发生的)的方法和系统是极其有利的。

发明概述

在某些实施方案中，本发明涉及对含甘油三酸酯的生物衍生的油进行加工以生产基础油和运输燃料的方法(工艺)和系统，其中最初通过加氢处理(类型1)或直接异构化(类型2)进行这种加工。在所有这种情况中，所述加工实现了对生物衍生的油中的脂肪酸组分的至少部分低聚反应。在某些这种实施方案中，这种低聚反应用于提高至少一些产物的碳数，从而提供更宽范围的基础油和润滑剂组合物。通过某些这种系统/方法提供的多个产物流股(例如，柴油燃料+高值润滑剂)用于强化这些系统/方法相对于提供单一产物流股的各种系统/方法的经济性。

在某些实施方案中，本发明涉及用于生产基础油和柴油或其它运输燃料的一种或多种第一种类型的方法(类型1的方法)，所述方法包括下列步骤：(a)对含有甘油三酸酯的植物油进行加工从而实现其中含有的不饱和脂肪酸组分的低聚反应(例如二聚)和脱氧反应(例如，消除羧基、羰基和/或羟基部分)，从而提供低聚混合物，其中所述加工包括加氢处理和随后的除水；(b)在异构化催化剂上对所述低聚混合物进行异构化而得到异构化混合物，其中所述异构化混合物包含基础油组分和柴油燃料组分，且其中所述异构化混合物包含至少10wt％的碳数为30或更多的烷烃(链烷烃)；以及(c)对所述异构化混合物进行蒸馏而得到/生产基础油和柴油燃料。