[发明专利]具有用于氢化加工成运输燃料的化学组成的天然油的衍生和转化

说明书

技术领域

本发明涉及适用于生物燃料生产的方法、装置和/或原料以及由所述生物燃料生产得到的生物燃料组合物。

背景技术

源自于积累油的生物体的天然油已经被用作健康和营养食品、被用作润滑剂并且还被用作燃料。天然油具有许多来源，例如来自于生产油的种子作物（例如大豆、油菜籽、麻风树属）、动物加工的副产物（例如猪油和牛脂）、光合微生物（例如藻类、微藻类、蓝细菌）以及异养微生物（例如酵母、真菌、霉菌）。广泛的来源自然赋予了各种各样的产物组成和特性，包括例如脂肪酸饱和水平、链长度和杂质。通过应用遗传工程以改良产物特性，能够进一步扩大天然油的这种多重来源。

在燃料应用中，天然油的重要衍生物来自于甘油酯的酯交换。由于其作为食品的广泛流行，天然油-种子及其组成已成为工业标准。例如，油菜籽油的组成分布情况被认为是生物来源的FAME（脂肪酸甲酯）的公认标准。油菜籽油的脂肪酸分布情况为：富含18-碳脂肪酸，尤其是不饱和酸。下表显示了作为x:y的脂肪酸的统计分析，其中x是碳的数目，y是碳链中不饱和键的数目。

表1：油菜籽的脂肪酸范围

脂肪酸16:018:018:118:218:3占全部的%1-100.5-2.550-7015-356-12

不幸地，作为柴油燃料，由具有这样的组成的油制成的生物柴油燃料具有某些缺点。如下表中所示，油菜籽生物柴油的倾点相对高（-7至-4℃），并且不饱和键经受氧化降解，限制了储存寿命。油菜籽生物柴油的密度相对高，并且十六烷与最终的石油柴油一致，限制了通过掺混更低品质的重质材料（例如芳族化合物）来扩展柴油供应的能力。

也可以将油菜籽油进行氢化处理，由此将甘油酯转化成链烷烃，例如通过如下操作：

·利用氢进行催化还原（即，C18脂肪酸变为nC18链烷烃+水，并且丙三醇变为丙烷+水）

·催化脱羧或热脱羧（即，C18脂肪酸变为nC17烃+CO₂，随后进一步反应以制得nC17链烷烃、甲烷和CO）。

在氢化处理期间，典型地，油菜籽油中约一半的脂肪酸经由氢化而发生反应，另一半经由脱羧而发生反应。在任一种情况下，该过程产生具有优异的十六烷（即>80）的直链链烷烃，但冷流性差。此外，长的链长度（例如C18）需要进一步加工（例如异构化和/或裂化）以改善产物的冷流性。

当对氢化处理的长链链烷烃产物进行进一步的加工、特别是异构化以改善冷流性时，结果是具有改善的冷流性的燃料，例如下表2中的可再生柴油。然而，由进行这种进一步的加工而造成的得率损失是相当大的。

表2：生物柴油和可再生柴油的性质的比较

因此，对于替代性甘油酯组合物，存在着需求和期望，所述替代的甘油酯组合物提供改善的氢化处理原料和最终的柴油燃料产物。

发明内容