[发明专利]用于与汽油或柴油燃料调合用作发动机燃料的变性燃料乙醇组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2010年8月6日提交的美国申请No.12/852,290的部分继续申请（该美国申请要求2010年2月2日提交的美国临时申请No.61/300,815，和2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,696，2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,699；2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,728以及2010年5月19日提交的美国临时申请No.61/346,344的优先权），并且是2010年10月13日提交的美国申请No.12/903,756的部分继续申请（该美国申请要求2010年5月7日提交的美国临时申请No.61/332,726和2010年2月2日提交的美国临时申请No.61/300,815的优先权），通过引用将它们的全部内容和披露并入本文。

发明领域

本发明总体上涉及生产和/或纯化用于生产变性燃料乙醇、特别是变性燃料乙醇组合物的方法。

发明背景

乙醇常规地由石油化工原料例如油、天然气或煤生产，由原料中间体例如合成气生产，或者由淀粉质材料或纤维素材料例如玉米(corn)或甘蔗生产。由石油化工原料以及由纤维素材料生产乙醇的常规方法包括乙烯的酸催化水合、甲醇同系化、直接醇合成和费-托合成。石油化工原料价格的不稳定性促使常规生产的乙醇成本波动，在原料价格升高时，这使得对乙醇生产的替代来源的需要比以往更大。通过发酵将淀粉质材料以及纤维素材料转化为乙醇。然而，发酵通常用于燃料用或消费用乙醇的消费性生产。此外，淀粉质或纤维素材料的发酵与食品来源构成竞争并且对用于工业用途所可生产的乙醇的量施加了限制。

关于使用发酵产生的乙醇，国际货币基金组织(International Monetary Fund)在2008年观察到这样的燃料占该年全球液体燃料供给的1.5%，但却代表了粮食作物消耗量增长的近一半，这主要是由于在美国玉米基乙醇(corn-based ethanol)的使用引起的。在2011年，40%的美国玉米作物将进入发动机燃料。此外，认为该事实在粮食价格上涨中起到了作用。

无水乙醇或基本上无水的乙醇常优选用于燃料应用。然而，无水乙醇或基本上无水的乙醇通常难以由常规加氢和分离方法获得。例如，常规加氢反应中产生的乙醇和水可以形成二元共沸物。该共沸物含有约95%乙醇和约5%水。因为该共沸物的沸点(78℃)刚好稍低于纯乙醇的沸点(78.4℃)，所以难以通过简单、常规的蒸馏由粗乙醇组合物获得无水或基本上无水的乙醇组合物。

由上述方法形成的常规乙醇组合物含有必须去除的杂质。例如，美国专利No.5,488,185利用石油化工原料并且涉及含有作为杂质的乙烷的乙烯流或含有作为杂质的丙烷的丙烯流，在水合催化剂存在下将所述乙烯流或丙烯流用水蒸气水合分别产生乙醇或异丙醇。在移出醇后使气态产物流经历吸附，从而产生富乙烯料流或富丙烯料流。将富乙烯料流或富丙烯料流再循环到水合反应器。

美国专利No.5,185,481和5,284,983涉及用于生产乙醇的常规发酵方法。所生产的乙醇组合物包含杂质例如甲醇、乙醛、正丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、3-甲基丁醇、二乙醚、丙酮、仲丁醇和巴豆醛。这些参考文献还公开了用包含液态二氧化碳或超临界态二氧化碳的抽提溶剂处理粗乙醇水溶液的分离方法。

美国专利No.5,445,716;5,800,681和5,415,741涉及乙醇和异丙醇的混合物的分离方法。通过常规蒸馏或精馏难以将乙醇与异丙醇分离，这是因为它们的沸点接近。乙醇可易于通过萃取蒸馏与异丙醇分离。有效的萃取剂是二戊烯、苯甲醚和乙苯。这些参考文献中的混合物包含显著量的异丙醇，例如至少21.5wt.%的异丙醇。

此外，美国专利No.5,858,031涉及提高含水醇基燃料组合物在空气中自由燃烧期间所产生的火焰的可见度的方法。所述燃料包括约10%-30%体积的水，和约70%-90%体积的醇混合物（包括乙醇和异丙醇），其中乙醇占该燃料组合物的约24%-83%体积。该方法包括提供异丙醇量为约7%-60%体积的燃料组合物，其中燃料中异丙醇与乙醇的体积比不超过2:1。

虽然常规方法可以生产和/或纯化乙醇组合物，但是这些方法依赖于石油化工原料或发酵技术来产生乙醇组合物。

因此，需要不依赖于石油化工原料并且不使用发酵技术的可用于生产变性燃料乙醇组合物的乙醇生产方法。

发明概述