[发明专利]用于产生生物衍生的丙二醇的改进的方法

说明书

本发明总体上涉及用于制造一种生物衍生的丙二醇的方法。更具体地，本发明涉及用于通过一种基于生物的原料–常规地，甘油或五和六个碳的糖类和/或糖醇类–与氢的反应以提供一种包括丙二醇的多元醇产物混合物来制造一种生物衍生的丙二醇的方法，其中对该多元醇产物混合物进行进一步处理以产生一种商业上可接受的、基于生物的、与今天在很多种不同的应用中使用的基于石油的或石油衍生的商品丙二醇产品相当的等效物。

本发明涉及可再生来源的产品的开发，这些可再生来源的产品能够用作商业上可接受的材料的代替物，这些材料目前是由常规的化石燃料操作在下游区制成的，并且尤其是例如丙二醇和乙二醇的商品。例如，可以按它们的碳同位素比率使用ASTM国际放射性同位素标准方法D6866将这样的基于生物的可再生的材料从它们的石油衍生的对应物中区分开，将该方法的披露通过引用以其全部内容并入。方法D6866是基于以下的事实即在任何给定的材料内碳的同位素的同位素比率，例如该13C/12C碳同位素比率或该14C/12C碳同位素比率，可以使用某些既定的具有高精确度的分析方法（例如同位素比质谱仪）来确定。

ASTM方法D6866，类似于放射性碳定年，将衰变的碳同位素保留在一个样品中的量与如果它是由完全最近生长的材料制成的则将会在同一个样品中出现的量进行比较。该百分比被称为该产品的基于生物的含量。在一个石英样品管中燃烧样品并且将气态的燃烧产物转移到一个硼硅酸盐破坏密封管（break seal tube）内。在一种方法中，液体闪烁用于计算在该气态燃烧产物中的在二氧化碳内的多种碳同位素的相对量。在第二种方法中，使用加速器质谱法来计算（14C）并且测量（13C/12C）13C/12C和14C/12C的同位素比率。百分之零的14C表示在一种材料中完全缺乏14C原子，从而表示一种化石（例如基于石油的）碳源。百分之一百的14C，在对于1950后14C的爆炸喷射进入大气进行校正后，表示一种现代的碳源。ASTM D6866有效地以在基于生物的材料与石油衍生的材料之间的份数进行区分，因为同位素分级由于生理学过程，例如像在植物内在光合作用过程中的二氧化碳输送，导致特定的同位素比率存在于天然的或基于生物的化合物中。相比之下，由于石油产生的过程中的不同的化学过程和同位素分级，石油或石油衍生的产品的13C/12C碳同位素比率不同于存在于天然的或基于生物的化合物中的同位素比率。此外，与石油产品相比，不稳定的14C碳放射性同位素的放射性衰变在基于生物的产品中导致不同的同位素比率。如在此所使用的，“生物学衍生的”、“生物衍生的”、和“基于生物的”可以可互换地使用来指以下的材料，这些材料的碳含量由ASTM D6866以整体或显著部分（例如，至少约百分之20或更多）显示为来源于或基于生物产品或可再生的农业材料（包括但不限于植物、动物和海洋材料）或林业材料。

已经常规地从石油化学源生产了丙二醇和乙二醇。基于石油的或石油衍生的丙二醇的商业生产涉及氧化丙烯的水和，该氧化丙烯主要通过丙烯的氧化制成。乙二醇的商业生产类似地涉及氧化乙烯的水和，该氧化乙烯通过乙烯的氧化制成。丙烯和乙烯进而是汽油制造的工业副产物，例如作为瓦斯油的流体裂解或烃类的蒸汽裂解的副产物。

然而，世界石油供应正以渐增的速度耗尽。由于可供使用的石油供应的减少或由于获得和加工石油的成本增加，将会使得自其衍生的不同的化学制品（例如丙二醇和乙二醇）的制造更加困难。因此，在最近几年，已经进行了很多研究用于开发适合的基于生物的丙二醇和乙二醇产品，这些产品可以是与来源于石油精炼和加工方法的丙二醇和乙二醇产品可互换的，但是这些产品是从可再生而非不可再生的材料制成的。

由于这些努力，已经由数个团体开发了多种方法，这些方法涉及尤其是五和六个碳的糖类和/或糖醇类的氢解，从而使高级碳水化合物断裂成为具有更低分子量的碎片以形成属于该乙二醇或多元醇系列的化合物。含有五碳链的糖类，例如核糖、阿拉伯糖、木糖和来苏糖，以及对应五碳链的糖醇类，例如木糖醇和阿拉伯糖醇，是在这些材料之中，这些材料是在授予Werpy等人的US7,038,094中所想到的，像例如是六个碳的糖类例如葡萄糖、半乳糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖、阿洛糖、阿卓糖、甘露糖、古洛糖、艾杜糖和太洛糖以及六碳链的糖醇类例如山梨糖醇。这些基于碳水化合物的原料中的一些是作为纯的或纯化的材料可商购的。这些材料还可以作为副产物或甚至废品从其他方法（例如玉米加工）中获得。这些糖醇还可以是在氢化一种糖的初始阶段中产生的中间产物。