[发明专利]用于生物原料的加氢异构化催化剂

说明书

相关申请的交叉引用

按照35U.S.C.§119(e)该申请要求2010年8月2日提交的美国专利申请号61/369,878的优先权的权益，其以引用方式全部在此并入。

技术领域

本发明通常属于用于由生物原料形成内燃机的燃料和润滑剂的催化剂。更具体而言，提供用于由加氢脱氧的源于植物的油或者动物脂形成柴油机燃料的加氢异构化催化剂。

背景技术

诸如源于植物和动物的油的生物原料提供可再生能源的来源。可将这些油加工以形成适合内燃机的燃料和润滑剂。通常，需要将油化学上重新安排以制备可在以及与例如汽油和柴油机中使用的燃料和/或润滑剂。这些方法通常提供第一氢化处理/加氢脱氧步骤以及第二异构化步骤，该第一氢化处理/加氢脱氧步骤分解生物原始材料的结构以形成直链烷烃，该第二异构化步骤重新安排直链烷烃至支链化合物内，该支链化合物提供合适性能性质，例如鲸蜡烷、浊点等。例如，美国专利号7,232,935(Jakkula)涉及制备生物起源的烃组分的方法，其中使用逆流原则来操作异构化步骤。

诸如铝硅酸盐沸石和SAPO类型的筛的分子筛通常与之前金属和基质/胶结剂一起使用以形成这类方法的催化剂。对开发这些催化剂有连续需求以得到高产量的所需燃料和/或润滑剂，同时具有所需性能性质。

发明概述

提供用于加工生物基原料至生物柴油燃料内的加氢异构化催化剂。这些催化剂包含催化材料和基质组分，其中催化材料包含分子筛，分子筛包含预先装载的铂族金属。将催化材料和基质组分一起加工以形成加氢异构化催化剂。

也提供加氢异构化催化剂，该加氢异构化催化剂包含通过以下步骤制备的用于加工生物基进料至生物燃料内，其包含预先装载的分子筛和基质组分：合成分子筛；纯化分子筛；在没有基质组分下使分子筛与铂族金属缔合以在形成催化剂主体之前形成预先装载的分子筛；使预先装载的分子筛与基质组分混合以形成混合物；加工混合物以形成催化剂主体；以及干燥和煅烧催化剂主体以形成加氢异构化催化剂。

其他方面提供制备生物燃料的方法，该方法包括：提供源于生物基进料的烷烃的来源；使加氢脱氧的生物基进料接触本发明的加氢异构化催化剂；以及生成生物燃料。生物基进料通常为源于植物或动物。示例性源于植物的油为芥花油、蓖麻油、椰子油、玉米油、棉籽油、大麻籽油、亚麻子油、芥子油、橄榄油、棕榈油、花生油、菜籽油、豆油、大豆油、向日葵油、及其组合。示例性源于动物的生物基进料包括动物脂、润滑脂、油类及其组合。

发明详述

提供用于加工生物基进料至生物柴油燃料内的加氢异构化催化剂。也提供制备和使用其的方法。这些催化剂包含催化材料和基质组分。催化材料由具有预先装载的铂族金属的分子筛构成。将催化材料和基质组分一起加工以形成加氢异构化催化剂。提到“预先装载的”是指在没有基质组分下以及在煅烧沸石和/或形成催化剂主体之前将分子筛浸渍或者使分子筛与铂族金属缔合。已经发现，在与基质组分混合以及形成催化剂主体之前诸如铂的铂族金属的预先装载导致高效加氢异构化催化剂，得到柴油机燃料的极好产量。如果需要，也可将铂族金属放置在基质上。

催化剂可包含全部铂族金属量，其是预先装载的铂族金属的量和基质基铂族金属的量的总和。在一个或多个实施方案中，将铂族金属在分子筛上浓缩。即，将全部存在于加氢异构化催化剂的大部分铂族金属与分子筛缔合。在一个实施方案中，使100重量％的铂族金属与分子筛缔合。在一个或多个实施方案中，使全部铂族金属的51至99重量％位于分子筛上以及使全部铂族金属的1至49重量％位于基质上。其他实施方案提供使99％、95％、90％、85％、80％、75％、70％、65％、60％、55％、或者甚至51重量％的铂族金属与分子筛缔合。

如本文所使用，分子筛是指具有不大于20A的孔尺寸的基本上均匀孔分布的材料。沸石是具有相当均匀孔尺寸的铝硅酸盐结晶材料，取决于沸石的类型和在沸石晶格中所包括的阳离子的类型和量，其通常直径为约3至10埃。SAPO类型分子筛是指共享四面体框架的角，其中大部分四面体位置均被铝和磷填充。SAPO类型分子筛的非限制性例子包括硅磷酸铝和金属-磷酸铝。具体非限制性例子包括SAPO-11和SAPO-41。

在具体的实施方案中，分子筛是一维孔沸石，其非限制性例子包括ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-48、SAPO-11、和SAPO-41。