[发明专利]用于获得柴油样燃料的方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于获得从粗妥尔油(tall oil)获得柴油样燃料(与柴油相似的燃料，diesel like fuel)或柴油样燃料添加剂(与柴油相似的燃料添加剂，diesel like fuel additive)的富集材料的方法，并且涉及这样的富集材料(enriched material)。此外，本发明涉及柴油样燃料或柴油样燃料添加剂，并且涉及用于从粗妥尔油获得它们的方法。

背景概述

由于温室效应和世界上的油井最终将耗尽的事实，在整个世界范围内对备选的可再生燃料存在兴趣。例如，已经引入生物乙醇作为汽油的替代物或作为汽油中的添加物以降低或消除对温室效应的贡献。

类似地，已经发现了生物柴油作为石油柴油的替代物或添加物的用途，生物柴油指的是由脂肪酸的长链烷基(甲基、丙基或乙基)酯组成的植物油类或动物脂肪类柴油燃料。通常，生物柴油通过来源于植物油或动物脂肪给料的甘油三酯与醇如甲醇的酯交换制备，得到脂肪酸甲酯(FAME：s)和甘油。尽管通常使用甲醇钠和甲醇钾来生产甘油三酯的烷基酯，但是因为甲醇是可用的最廉价的醇，乙醇以及高级醇如异丙醇和丁醇可以用来生产烷基酯。

对于生产的每公吨生物柴油来说，作为副产物获得大约100kg的甘油。尽管对于所获得的甘油已有市场，其在整体上有助于该工艺的经济效果，但是全球生物柴油生产的增加已经导致了对粗含水甘油的市场价格的冲击。当前，甘油的产生由此降低了总体工艺经济效果。

各种各样的植物和动物油可以用于生产生物柴油。作为常见的实例，可以提及菜子油和大豆油，动物脂肪包括牛脂、猪油、黄色油脂、鸡脂，以及生产ω-3脂肪酸的副产物，和来自盐生植物(halophyte)如毕氏海蓬子(Salicornia bigelovii)的油。

然而，当前世界范围的植物油和动物脂肪的生产不足以代替液体化石燃料使用。此外，一些人反对生产额外植物油所需的大量耕作和所致施肥、杀虫剂使用和土地用途转化。因此存在对用于生产适用于进一步精制柴油机燃料和燃料添加剂的原材料的备选来源的需要。

欧盟也已经宣布在未来将严格限制由粮食作物生产燃料。这项声明进一步暗示更多的可再生柴油机燃料需要来自非粮食作物。

在酯交换之后，不同于直链植物油，生物柴油具有与石油柴油(petroleum diesel)相似的燃烧性能。因此，生物柴油可以代替在大多数当前用途中的石油柴油。与用于代替汽油的乙醇相似，生物柴油的有效热值(大约37MJ/kg)比石油柴油的热值低约9％。因此，与石油柴油相比，生物柴油获得较低的燃料经济性。此外，如果使用生物柴油作为燃料，与石油柴油相比，柴油机的发动机性能(例如扭矩最大值和功率最大值)通常降低。

因此找到不受上述用作生物燃料或用作石油柴油的添加剂的缺点困扰的例如油菜子甲酯的可再生替代物将会是令人感兴趣的。

Keskinen等人(参考Energy Conversion and Management(能量转换与管理)51(2010)2863-286)已经报道了使用从妥尔油得到的脂肪酸和树脂酸(在本领域内也表示松香酸)的甲酯作为石油柴油的添加剂。脂肪和树脂酸是通过蒸馏以除去不皂化物(unsaponifiable)而从妥尔油得到的。此外，其他人也已经报道了使用从妥尔油得到的脂肪酸的酯的作为石油柴油的添加剂。例如，WO2009/029344公开了涉及这样的用途的方法。在所公开的方法中，将通过萃取得到的妥尔油进行蒸馏以获得包含用于随后酯化的脂肪酸的馏出物。

在US3,177,196和US2,354,812中，分别公开了用于通过萃取分馏妥尔油，即从视黄酸和不皂化物中分离脂肪酸的方法。类似地，US4,543,900公开了用于通过萃取分馏妥尔油，即从不皂化物中分离脂肪酸的方法。

然而，本领域公开的方法都没有克服基于FAME：s的生物柴油的固有的较低燃料经济性和发动机性能。

在本领域内，存在用于由可再生植物类原料生产柴油样燃料的甘油三酯的酯交换的替代方案。例如，WO2009/011639公开了用于由来源于植物的富羧酸有机材料，通过在以下至少三个工艺阶段中处理所述富羧酸材料来制造可再生柴油燃料的方法：a)在真空下的蒸馏步骤b)在多相脱羧催化剂存在下的脱羧步骤；c)分离步骤，其中将二氧化碳与步骤b)中形成的可再生柴油分离。然而，蒸馏步骤以及脱羧步骤是消耗能量的。此外，使用超过100℃的温度将引发(聚)芳族烃的形成和聚合。