[发明专利]用于制备可用作燃料组分的化合物的整合的方法

说明书

本申请是申请日为2014年2月11日、申请号为201480008434.4、发明名称为“用于制备可用作燃料组分的化合物的整合的方法”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及一种由生物学来源的材料开始，来生产用于柴油或者汽油的组分的整合的方法。还描述了用于这些燃料的具体组分。

已知的是由化石来源的燃料燃烧所产生的排放物(其含有二氧化碳(CO₂)，一氧化碳(CO)，氮氧化物(NO_x)，硫氧化物(SO_x)，未燃烧的烃(HC)，挥发性有机化合物和颗粒(PM))是环境问题的原因，所述环境问题例如臭氧的产生，在氮和碳氧化物情况中的温室效应和在硫和氮氧化物情况中的酸雨。

在近年中，原油成本的增加和对于上述环境问题的不断成熟的认识，已经提高了对于寻找可选择的、生物可降解的和可再生能源的必要性。因此，用来源于可选择的能源例如植物油，动物脂肪，生物质，藻类的燃料不断代替来源于化石能源的燃料例如煤，石油，天然气在全球范围内已经日益引起关注，并且因此本领域已经进行了努力来由可再生能源来获得新燃料。

一种通常加入到燃料中的氧化的化合物(其也可以获自可再生来源)是乙醇，但是其缺点是与水可混溶，吸湿和在宽的温度范围内与粗柴油不可混溶；也因此会发生相分离，并且所获得的混合物是不稳定的，如Lapuerta等人在“Fuel”(2007)，第86卷，第1351-1357页出版的文章“Stability of diesel-bioethanol blends for use in diesel engines”，中所述。另一种醇(其也可以获自可再生来源，其可以作为待加入燃料中的组分)是丁醇，其具有相比于乙醇，与粗柴油更好的可混溶性：但是，它仍然是不令人满意的。实际上，在低的温度，丁醇-粗柴油共混物是不均匀的。与使用这些醇有关的另一问题是醇-粗柴油混合物低的十六烷值，其引起内燃压缩柴油机的高点火延迟。

还已知的是将生物柴油和加氢处理的植物油(HVO)直接使用，或者与粗柴油混合使用。生物柴油通常包含脂肪酸烷基酯的共混物，特别是脂肪酸甲酯(FAME)的共混物，并且可以由含有甘油三酸酯的天然来源(通常是甘油与具有长烷基链的脂肪酸的三酯)的原材料开始来生产。所述的原材料本身，或者在所述原材料进行分离后所获得的甘油三酸酯，在醇(特别是甲醇)和催化剂存在下进行了酯交换过程，来获得所述的脂肪酸烷基酯，特别是所述的脂肪酸甲基酯(FAME)。但是，使用这些脂肪酸甲酯(FAME)本身或者与粗柴油混合使用具有与氧化稳定性相关的各种问题，还在FAME的合成过程中，形成了作为副产物的甘油(大约10重量％)，它的使用是用于提质生物柴油的生产方法的重要方面。

还已知的是使用加氢处理的植物油(HVO)，也称作绿色柴油，其是通过来源于可再生来源的材料在氢和催化剂存在下氢化/脱氧来生产的，所述来源于可再生来源的材料例如大豆油，菜油，玉米油，向日葵油，其包含甘油三酸酯和游离脂肪酸，如Holmgren J.等人在“Hydrocarbon Processing”，2007年9月，第67-71页出版的论文“New developments in renewable fuels offer more choices”中所述。这个文章指出所述的加氢处理的植物油(HVO)相对于脂肪酸甲基酯(FAME)的最佳特征具体在于更好的氧化稳定性和改进的冷性质。此外，所述的加氢处理的植物油(HVO)不具有更大的氮氧化物(NO_x)排放量的问题。但是，归因于所述的加氢处理的植物油(HVO)中缺乏氧原子，它们与粗柴油以低于5体积％的量(相对于所述混合物的总体积)混合在柴油机中的使用没有提供在颗粒物排放(PM)方面的明显益处。

所以感到必需寻找可用作燃料的新组合物，在其中存在着来源于可再生能源的组分。还感到必需开发甘油(它的市场目前是饱和的)作为起始材料，用于获得生物学来源的化合物，其可以提供作为燃料组分的高性能。目前，甘油的可能用途之一是以醚化反应的方式将它与烯烃反应，来产生相应的醚，其可以用作汽油和柴油的氧化组分。主要所用的烯烃和众多专利的目标是异丁烯。与异丁烯的反应导致形成甘油的叔丁基醚，其中最令人关注的是二叔丁基醚。但是在这些醚中，生物学组分明显是少数的，因为它们由两个，或甚至三个异丁烯分子/甘油分子组成：因此，它们在达到生物学来源的方面配额的贡献是不够高的。