[发明专利]生产用于燃料和石油应用的酮的方法

说明书

本发明涉及一种由包含脂肪酸和/或脂肪酸衍生物的生物来源的原料生产酮的方法，该酮适用于制造基础油或柴油组分，该原料至少部分地为液体形式，该方法通过使原料经历催化酮化反应，其中酮化反应在包括一个或多个酮化反应器(A’,B’)的系统中进行，酮化反应器各自包括至少一个酮化催化剂床(G’)，并进一步包括：‑将原料(1’)与包含CO₂的载气流(5’)一起引入到酮化反应器中；‑从酮化反应器排出的流出物(2’,4’)中分离出包含CO₂的气体(8’,10’)，从而将包含酮的流出物用作进一步的酮化反应器的原料(2’)或用于从流出物中回收(4’)酮；和‑将分离的包含CO₂的气体(8’,10’)再循环并用于酮化反应器(A’,B’)的载气流中。本发明进一步涉及一种用于在一个或多个酮化反应器中生产酮的系统，以及一种包含CO₂并且在酮化反应中产生的气体用作载气的用途。

技术领域

本发明涉及燃料和基础油生产领域。更具体地，本发明涉及一种在包含一个或多个酮化反应器的系统中从包含脂肪酸和/或脂肪酸衍生物的生物来源的原料生产酮的方法以及该酮用于制造燃料和基础油组分的用途。

背景技术

基础油可用于现代发动机润滑技术。高质量的基础油应使发动机能够提供高水平的性能和功率，而不会损害燃油经济性或环境标准，并且在基础油和润滑剂的生产中需要可再生资源。来自生物质的油包含游离脂肪酸和/或甘油三酸酯，但是，对于具有所需质量的基础油，脂肪酸中的烃链长度太短。

通过合并两个脂肪酸以形成长链酮的酮化是形成合适的长链烃(也可用作基础油或柴油燃料组分)的合适反应路线。长链酮可以很容易被氢化生成直链烃。这些烃又可以进一步异构化以生产各种基础油或柴油燃料组分。该路线基于以下反应方案：

脂肪酸+脂肪酸＝酮+CO₂+H₂O(酮化反应)

酮+2H₂＝正石蜡+H₂O(加氢脱氧反应)

正石蜡＝异石蜡(异构化反应)

因此，酮化可以是例如基础油生产技术中的第一步，并且是在适合酮化工艺的催化剂上进行的。例如在WO 2007/068795中公开了包括使用酮化反应的基础油生产技术，其通过引用并入本文。

对于工艺的材料和能量效率而言，酮化步骤是整个工艺中的关键步骤，原因在于在应用于例如基础油中之前，酮产品会进行进一步的催化转化，例如加氢脱氧和异构化。酮化步骤对反应器温度敏感并且是吸热反应(即消耗能量)，并且某些组分(特别是H₂O和CO₂)的汽化进一步降低反应器温度，从而对酮化过程产生不利影响。出于实际原因，与最佳温度相比，大型工厂通常在略低的温度下运行。但是，在比最佳温度低的温度下运行需要补偿更大量的催化剂，这反过来会增加不需要的重副产物(如三聚体)的产生。

此外，在酮化反应过程中产生的水抑制了酮化过程。

最后，酮化反应需要使用催化剂床。酮化反应逸出/产生的气体可能会由于流经催化剂床的液体不均匀而在催化剂床处引起问题，从而进一步不利地影响反应。

因此，需要增强基础油生产中的酮化步骤，目的是减少吸热反应和产水的不利影响。

US 2013/0310608公开了一种减少在乙酸酮化为丙酮过程中产生的挥发性有机化合物的排放的方法。该酮化产生含有二氧化碳和挥发性有机化合物的气态副产物流。可以将这种气态副产物流进料到用于加热酮化反应进料流的直燃炉中，在该炉中，挥发性有机化合物在炉中通过燃烧而被破坏。二氧化碳流进一步充当供应到炉中的燃料的稀释剂。

US 2017/324449公开了一种由脂肪酸生产酮或烃基础油的方法，脂肪酸优选源自生物来源。酮化反应在脱羧偶联区中以气相进行，其中，温度比在脱羧偶联区中脂肪酸分压下脂肪酸的冷凝点高20至100℃。