[发明专利]将生物质转化为柴油

说明书

本发明涉及用于由生物质材料形成烃原料的方法和系统，以及由其形成的烃原料。本发明还涉及用于由烃原料形成生物来源柴油燃料的方法和系统，以及由其形成的生物来源柴油燃料，以及在该方法期间形成的中间经处理烃原料。

技术领域

本发明涉及用于由生物质材料形成烃原料的方法和系统，以及由其形成的烃原料。本发明还涉及用于由烃原料形成生物来源柴油燃料的方法和系统，以及由其形成的生物来源柴油，以及在该方法期间形成的中间经处理烃原料。

背景技术

能源需求多年来由于在个人和商业能力方面对技术的更大依赖性、增长的全球人口和发展中国家完成的所需技术进步而增大。能源通常主要来源于化石燃料，但是，随着这类资源供应下降，寻找提供能量的替代方法的研究受到更多重视。另外，对燃烧化石燃料的环境影响的认识的提高以及对减少温室气体排放的承诺显著增加了对更加绿色的能源的需求。

生物燃料被认为是一种有前景的更加环境友好的化石燃料(特别地，柴油、石脑油、汽油和喷气燃料)的替代物。目前，这类材料仅通过共混而部分地被生物来源燃料替代。由于与一些生物燃料的形成相关的成本，制造完全来源于生物质材料的燃料尚不是商业可行的。即使在生物来源燃料与化石燃料组合的情况下，共混一些生物来源燃料的困难可能导致延长的处理时间和更高的成本。

术语生物质通常用于由植物系来源(比如玉米、大豆、亚麻籽、油菜籽、甘蔗和棕榈油)形成的材料，但是该术语涵盖由任何近期存活的生物或其代谢副产物形成的材料。生物质材料与化石燃料相比包含更少量的氮和硫，并且不产生净的大气CO₂水平增加，因此经济上可行的生物来源燃料的形成会是对环境有益的。

高品质的化石燃料(比如柴油和喷气燃料)通过精炼原油来形成。所产生的柴油燃料主要包含饱和链烷烃(包括正构烷烃、异构烷烃和环烷烃)，而且还包含芳烃，比如萘和烷基苯。柴油燃料一般经历额外的精炼/提质过程，包括降低硫的存在量的加氢处理过程、减少较大烃化合物的存在的催化裂化和/或加氢裂化以及任选地与其他物流共混，从而产生满足柴油燃料产品的所有必要的化学、物理、经济和库存要求的燃料。

化石燃料系柴油由烃化合物的复杂混合物形成，其中大部分烃化合物包含10至22的碳数。

对于被视为可替代原油系柴油燃料的生物燃料来说，其还必须满足这些材料的标准化的化学和物理性质，如在“汽车燃料-柴油-要求和测试方法(Automotive fuels-Diesel-Requirements and test methods)”欧洲标准EN 590:2009和“柴油燃料油的标准规格(Standard Specification for Diesel Fuel Oils)”ASTM D975中所定义。这些标准定义了在欧洲的柴油燃料所需的规格性质，例如欧6(Euro 6)级柴油所需的标准在表1中示出。

表1

任何柴油燃料(或用于形成柴油燃料的烃原料)的特别重要的要求是：i)硫的存在量，和ii)材料的冰点。含硫烃的燃烧导致形成硫氧化物。硫氧化物被认为有助于形成气溶胶和颗粒物(碳烟)，其可能导致流动降低或燃烧机的过滤器和构件中的阻塞。此外，已知硫氧化物造成涡轮叶片的腐蚀，因此燃料中的高硫含量是非常不期望的。欧洲标准EN590:2009规定，柴油燃料可以含有至多10mg/kg的硫，但是在美国，最多15mg/kg的硫被认为是可接受的。

任何替代柴油燃料的一个必要性质是材料在较低温度的流动性。燃料的流动性可以基于材料的浊点和倾点来确定。柴油燃料含有在40℃至80℃的温度范围内熔化的石蜡，因此在较低温度，石蜡开始凝固，从而形成石蜡晶体。蜡开始析出并且燃料变得浑浊的温度被称为浊点。当燃料的温度降低到低于浊点时，更多石蜡从溶液中析出。在低于浊点大约3℃至5℃(对于不含倾点降低剂添加剂的燃料)，燃料不能再流动。柴油燃料中存在的固体石蜡可能导致流动降低或燃烧机的过滤器和构件中的阻塞。