專利名稱：蠟和油混合物的高剪切加氫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總地來說，本發(fā)明涉及加氫方法。更具體來說，本發(fā)明涉及利用高剪切對蠟和油的多重混合物進(jìn)行加氫。
背景技術(shù)：
蠟和硬性油脂長期以來被用于制造蠟燭。此外，從古代起，蠟就已在金屬的脫蠟鑄造中用作可移除模型。從化學(xué)上說，蠟是一類包含長鏈烷烴、酯、聚酯以及長鏈伯醇與脂肪酸的羥基酯的脂類。最近也已開發(fā)了將高度加氫的甘油三酯用作蠟替代物(例如美國專利 No. 6，811，824、美國專利No. 6，890，982和美國專利No. 7，267，743)。存在不同類型的蠟 動物蠟(例如蜂蠟)，植物蠟(例如大豆蠟、米糠蠟)、礦物蠟(例如蒙旦蠟)、石油蠟(例如石蠟、微晶體蠟)和合成蠟(例如聚乙烯蠟、費(fèi)-托蠟)。具體來說，石蠟是烴類，通常為鏈長均勻的烷烴的混合物。它們已被用于對紙和布料進(jìn)行涂覆，以獲得防水和抗污染功能。 在食品工業(yè)中，石蠟已被用作容器的密封劑、食品的涂層(例如蛋糕、奶酪)和食品添加劑 (例如口香糖)。植物油主要從植物種子提取。除了可食用植物油之外，還存在不可食用的類型，例如亞麻籽油、桐油和蓖麻油，它們可用于潤滑劑、涂料、化妝品、藥品和某些工業(yè)應(yīng)用中。從化學(xué)上說，植物油被認(rèn)為是甘油的三酸酯，并典型地包含脂肪酸、甘油單酯、甘油二酯和甘油三酯。為了增加植物油的熔點(diǎn)，通常用過部分或完全加氫來轉(zhuǎn)化不飽和的植物油，在所述加氫過程中碳雙鍵被打破并加入兩個(gè)氫原子。如果通過該過程消除了所有碳雙鍵，它被稱為完全加氫。隨著加氫過程的發(fā)展，飽和程度增加，油的粘度和熔點(diǎn)也增加。加氫程度通常通過產(chǎn)物的碘值來度量。碘值(IV)越低，加氫程度越高，熔點(diǎn)也越高。在油類加氫中的一個(gè)現(xiàn)象，是大多數(shù)加氫發(fā)生在末端脂肪酸上，因?yàn)楦视腿サ闹行谋墼谝欢ǔ潭壬媳荒┒酥舅崞帘巍＿@使得到的產(chǎn)物更脆。一個(gè)實(shí)例是從天然更加飽和的油類制造的人造黃油比從加氫大豆油制造的人造黃油更容易涂開。具有高熔點(diǎn)(> 48°C或120 T )的高加氫植物油、植物蠟已被用在諸如蠟燭、紙板涂層和粘合劑的應(yīng)用中。 然而，這些植物蠟易碎，這是由于加氫程度高，產(chǎn)生了硬質(zhì)蠟，它們在彎折后傾向于破裂，并且不適合諸如柔性包裝和粘合劑的應(yīng)用。將植物蠟用于蠟燭制造一般來說是不理想的，因?yàn)橄炘诠袒髢A向于破裂，這從美觀角度來說不理想。為了克服低IV加氫植物蠟的缺陷，已使用添加劑對蠟進(jìn)行改性，以使它們更具柔性、易碎性降低并具有更高熔點(diǎn)。已添加的化合物包括甘油單酯和二酯、乙烯基聚合物、石蠟和微晶體蠟、苯乙烯丁二烯聚合物、脂肪酸、α烯烴和甘油。石油中的油或蠟也可以與植物或動物蠟/油混合，以改變它們的性質(zhì)。石油蠟源自于原油加工，通常是在潤滑油的制造過程中。合成蠟也使用費(fèi)-托方法制造，所述費(fèi)-托方法可以包含較高分子量材料加氫裂化成較低分子量的蠟。加氫裂化方法對于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說是已知的。當(dāng)存在碳-碳雙鍵的不飽和度時(shí)，通常對石油中的油或蠟進(jìn)行加氫處理，以消除雙鍵并使油或蠟更穩(wěn)定。也使用氫與油或蠟混合物中可能存在的硫和/或芳香環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行反應(yīng)，以消除硫和/或芳香環(huán)結(jié)構(gòu)。在加氫處理、加氫脫硫和加氫裂化過程中，通常使用各種催化劑，包括鎳、酮、各種金屬氧化物和沸石。但是，這樣的改性引起的其他問題，例如(1)用于在蠟燭中賦予柔性的添加劑具有不理想的燃燒特性；( 添加劑通常是不可再生的，引起環(huán)境擔(dān)憂； 以及(3)對于添加劑的添加來說需要附加的混合，這增加了制造成本和時(shí)間。因此，持續(xù)存在著對開發(fā)性質(zhì)優(yōu)越的蠟的經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)方法的需求和興趣。發(fā)明概述本文公開的實(shí)施方案描述了生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的方法。方法包括(1)提供石油蠟和基礎(chǔ)油；( 將所述石油蠟和基礎(chǔ)油與含氫氣體在高剪切裝置中混合以形成進(jìn)料； 以及⑶對所述進(jìn)料進(jìn)行足夠時(shí)間的加氫，以產(chǎn)生增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物。對進(jìn)料的加氫實(shí)現(xiàn)了至少一種下列效果進(jìn)料的脫硫、加氫裂化、不飽和成分的還原以及進(jìn)料的芳香族成分的還原。石油蠟包括具有式CnH2n+2的烷烴，其中η = 20-40?；A(chǔ)油包括牛乳脂、可可脂、 可可脂代用品、霧冰草脂、燭果脂、乳脂、霧冰藜脂、Phulwara脂、娑羅脂、牛油樹脂、婆羅洲油脂、豬油、羊毛脂、牛脂、羊脂、其他動物脂、芥花油、蓖麻油、椰子油、芫荽油、玉米油、棉籽油、榛果油、大麻籽油、亞麻籽油、芒果核油、繡線菊油、牛蹄油、橄欖油、棕櫚油、棕仁油、精煉油棕油、棕櫚油硬脂、精煉油棕仁油、棕仁油硬脂、花生油、菜籽油、米糠油、紅花油、茶梅油、大豆油、芝麻油、葵花籽油、妥爾油、椿花油、植物油、海油及其組合。在某些情況下，基礎(chǔ)油包含大豆油。在某些其他情況下，基礎(chǔ)油包含棕櫚油。在某些實(shí)施方案中，基礎(chǔ)油還包含至少一種抗氧化劑?？寡趸瘎┌箟难嶙貦八狨?、生育酚、受阻酚類化合物或其組合。在某些情況下，進(jìn)料具有高于70的碘值。在實(shí)施方案中，進(jìn)料含有1-99重量％的石油蠟和99-1重量％的基礎(chǔ)油。在某些實(shí)施方案中，形成進(jìn)料包括使蠟、油和含氫氣體的混合物經(jīng)歷超過約20，OOOs-I的剪切速率。在某些情況下，形成進(jìn)料包括形成包含分散在液體相中的含氫氣體氣泡的分散體，其中氣泡具有小于的5. 0 μ m的平均直徑。在某些情況下，形成分散體包括將含氫氣體與液體相在高剪切裝置中接觸，其中高剪切裝置包含至少一個(gè)轉(zhuǎn)子，并且其中至少一個(gè)轉(zhuǎn)子在形成分散體的過程中以至少22.9m/S(4，500ft/min)的尖端速度旋轉(zhuǎn)。在分散體形成過程中高剪切裝置的能量消耗高于1000W/m3。在某些實(shí)施方案中，生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的方法還包括將一部分產(chǎn)生的加氫產(chǎn)物重新循環(huán)通過高剪切混合。在某些實(shí)施方案中，對進(jìn)料進(jìn)行加氫包括使用鎳催化劑。在某些情況下，將催化劑與石油蠟、基礎(chǔ)油和含氫氣體在高剪切裝置中混合。在某些其他情況下，催化劑被構(gòu)建在高剪切裝置的催化表面中，當(dāng)所述石油蠟、基礎(chǔ)油和含氫氣體的混合物與催化表面進(jìn)行接觸時(shí)，加氫反應(yīng)在其中發(fā)生。在某些實(shí)施方案中，生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的方法還包括將氫供體溶劑導(dǎo)入高剪切裝置以形成進(jìn)料。在某些情況下，通過與石油蠟進(jìn)行混合來導(dǎo)入氫供體溶劑。在某些情況下，通過與基礎(chǔ)油進(jìn)行混合來導(dǎo)入氫供體溶劑。在某些其他情況下，通過與石油蠟和基礎(chǔ)油兩者進(jìn)行混合來導(dǎo)入氫供體溶劑。氫供體溶劑包括四氫化萘和菲。在某些實(shí)施方案中，通過將石油蠟與通過本公開方法生產(chǎn)的增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物進(jìn)行混合，獲得了混合蠟。在某些其他實(shí)施方案中，通過將酯類與通過本公開方法生產(chǎn)的增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物進(jìn)行混合，獲得了混合蠟。
本文公開的實(shí)施方案還描述了用于生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的系統(tǒng)。系統(tǒng)包含具有至少一個(gè)入口和一個(gè)出口的反應(yīng)器和具有至少一個(gè)入口和一個(gè)出口的至少一個(gè)高剪切混合裝置。所述高剪切混合裝置的至少一個(gè)出口與所述反應(yīng)器的至少一個(gè)入口流體連通。 在某些實(shí)施方案中，系統(tǒng)還包含溫度控制系統(tǒng)，其調(diào)控反應(yīng)器的溫度。在某些其他實(shí)施方案中，系統(tǒng)還包含一個(gè)或多個(gè)泵，其調(diào)控所述反應(yīng)器和高剪切混合裝置的壓力。在某些情況下，將反應(yīng)器的溫度維持在室溫至約200°C之間。在某些情況下，反應(yīng)器的壓力在約 202. 65kPa (2atm)至約5. 6MPa_6. IMPa (55_60atm)的范圍內(nèi)。在某些其他情況下，反應(yīng)器的壓力在約202. 65kPa(2atm)至約5. 6MPa_6. IMPa(55_60atm)的范圍內(nèi)。在其他情況下，反應(yīng)器的壓力在約810.6kPa(8atm)至約1. 5MPa(15atm)的范圍內(nèi)。在某些情況下，將反應(yīng)器的壓力維持在接近大氣壓(Iatm)下。在實(shí)施方案中反應(yīng)器具有至少一個(gè)用于氣態(tài)產(chǎn)物出口和至少一個(gè)用于液態(tài)或蠟狀產(chǎn)物的出口。在實(shí)施方案中，高剪切混合裝置包含至少一個(gè)轉(zhuǎn)子和至少一個(gè)定子，它們相隔一定剪切間隙，其中剪切間隙是至少一個(gè)轉(zhuǎn)子與至少一個(gè)定子之間的最小距離，其中高剪切混合裝置的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生高于22.9m/S(4，500ft/min)的尖端速度。在某些實(shí)施方案中，高剪切混合裝置包含反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。在某些其他實(shí)施方案中，高剪切混合裝置包含至少一個(gè)催化表面。


為了更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，現(xiàn)在將參考隨附的圖，其中圖Ia是示意圖，概述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，對蠟和油的多重混合物進(jìn)行高剪切加氫的基本概念。圖Ib是工藝流程圖，說明了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，對蠟和油的多重混合物進(jìn)行高剪切加氫的系統(tǒng)和方法的構(gòu)造。圖加是在系統(tǒng)的實(shí)施方案中使用的多級高剪切裝置的縱向橫截面圖。圖2b是在系統(tǒng)的實(shí)施方案中使用的單級高剪切裝置的縱向橫截面圖。表示法和命名在下面的說明書和權(quán)利要求書中使用的某些術(shù)語用于指稱系統(tǒng)的特定部件。本文件不打算在只是名稱而不是功能不同的部件之間進(jìn)行區(qū)分。在下面的討論和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”和“包含”以開放方式使用，因此應(yīng)該被解釋為意指“包括但不限于……”。本文中使用的術(shù)語“脂肪酸”廣泛適用于在動物脂肪、植物和海油中發(fā)現(xiàn)的羧酸 (典型為(6至(2(|)。脂肪酸可以以飽和、單不飽和或多不飽和的形式天然地發(fā)現(xiàn)。脂肪酸的天然幾何構(gòu)型是順式異構(gòu)體構(gòu)型。順式異構(gòu)體構(gòu)型非常有助于這些酸的流動性。術(shù)語“脂肪酸”是指甘油三酯中作為甘油三酯的長碳鏈組分的組分。本文中使用的“飽和”、“飽和脂肪”和“飽和脂肪酸”，除非另有說明，否則是指不含不飽和度的C4至C26脂肪酸或酯。術(shù)語“不飽和的”是指在烴鏈中存在至少一個(gè)碳-碳雙鍵?！暗庵怠笔侵净蛴椭写嬖诘牟伙柡碗p鍵的總數(shù)的度量。本文中使用的術(shù)語“碘值” 或“IV”是指與100克脂肪樣品所吸收的鹵素等價(jià)的碘的克數(shù)。詞組“高不飽和脂肪”包括通過Wijs方法測定時(shí)碘值高于110的脂肪和油或其混合物。本文中使用的術(shù)語“反式”、“反式脂肪酸”、“反式異構(gòu)體”和“脂肪酸的反式異構(gòu)體”是指含有通常由脂肪加氫或部分加氫產(chǎn)生的反式構(gòu)型的雙鍵的脂肪酸和/或酯。在低反式脂肪或油中，總脂肪酸組合物中包含的反式脂肪低于約6重量％。本文中使用的術(shù)語“脂肪”和“油”意在包含所有可食用的脂肪酸甘油三酯，不論其來源或其在室溫下是固體還是液體。因此，術(shù)語“脂肪”和術(shù)語“油”包括正常為液體和正常為固體的植物和動物脂肪和油。天然和合成的脂肪和油都被包括在這些術(shù)語中。本文中使用的術(shù)語“可食用油”或“基礎(chǔ)油”是指在室溫下基本上為液體，并具有高于70、更優(yōu)選高于100的IV?；A(chǔ)油可以是未加氫油或部分加氫油、改性油(例如經(jīng)漂白和/或除臭的)或其混合物。當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語“蠟”包括包含一定量油的蠟進(jìn)料。例如，潤滑油進(jìn)料或含油蠟是含有高的油含量的這種蠟進(jìn)料。這些蠟進(jìn)料中包含的油有時(shí)被提取出來，以產(chǎn)生精制蠟。在本公開的范圍內(nèi)也考慮到了這種精制蠟。本文中使用的術(shù)語“催化表面”是指裝置中由催化材料(例如金屬、合金等)構(gòu)建的表面，使得當(dāng)適合的底物與所述催化表面發(fā)生接觸時(shí)所述表面表現(xiàn)出催化活性。在本文件中，術(shù)語“催化表面”的使用包括所有這樣的表面，而不論表面的形狀和尺寸、構(gòu)建材料、 制造方法、活性程度或使用目的。當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語“分散體”是指包含不容易混合和溶解在一起的至少兩種可區(qū)別物質(zhì)(或“相”)的液化混合物。當(dāng)在本文中使用時(shí)，“分散體”包含“連續(xù)”相(或 “基質(zhì)”)，其在其中容納有其他相或物質(zhì)的不連續(xù)的液滴、氣泡和/或顆粒。因此，術(shù)語分散體可以是指包含懸浮在液體連續(xù)相中的氣泡的泡沫，第一種液體的液滴整個(gè)分散在包含與第一種液體不互溶的第二種液體的連續(xù)相中的乳液，以及其中整個(gè)分布有固體顆粒的連續(xù)液體相。當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語“分散體”包含其中整個(gè)分布有氣泡的連續(xù)液體相、其中整個(gè)分布有固體顆粒(例如固體催化劑)的連續(xù)液體相、其中整個(gè)分布有基本上不溶于連續(xù)相的第二種液體的液滴的第一種液體的連續(xù)相，以及其中整個(gè)分布有固體顆粒、不互溶液體液滴和氣泡的任一種或組合的液體相。因此，分散體在某些情況下可以作為均相混合物(例如液體/液體相)或作為非均相混合物(例如氣體/液體、固體/液體或氣體/固體/液體)存在，這取決于所選的用于組合的材料的性質(zhì)。詳細(xì)描述本文公開了用高剪切促進(jìn)的蠟和油的多重混合物的加氫系統(tǒng)和方法，用于生產(chǎn)增強(qiáng)的植物油蠟。當(dāng)在本公開中使用時(shí)，加氫實(shí)現(xiàn)了至少一種下列效果進(jìn)料的脫硫、加氫裂化、不飽和成分的還原以及進(jìn)料的芳香族成分的還原。用于生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的系統(tǒng)。圖Ia示意顯示了蠟和油的多重混合物的高剪切加氫的基本概念。將1-99重量％的蠟(例如石蠟)和99-1重量％的油(例如植物油) 在高剪切裝置中與一定量氫氣或含氫氣體(H2)混合在一起。在進(jìn)入高剪切裝置之前或之后，向混合物加入用于加氫的催化劑。在高剪切加工后，混合物進(jìn)入加氫階段。不希望受到具體理論的限制，據(jù)信高剪切混合促進(jìn)加氫反應(yīng)，由此在該過程中不需要典型的高溫和高壓，這降低了分子降解一一較長鏈被打碎形成較小分子——的可能性。這樣的過程能夠產(chǎn)生具有優(yōu)選的熔點(diǎn)、柔性和狹窄的分子量分布的增強(qiáng)的蠟替代物。
圖Ib是根據(jù)本公開的實(shí)施方案，用于生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的一種可能構(gòu)造的工藝流程圖。在圖Ib的實(shí)施方案中，系統(tǒng)100包含泵5、外部高剪切混合裝置(HSD) 40和加氫反應(yīng)器10。如圖Ib中所示，高剪切裝置40位于加氫反應(yīng)器10的外部。每個(gè)這些部件將在下文中更詳細(xì)地進(jìn)一步描述。管線21表示油進(jìn)料流，其可以與泵5相連，用于導(dǎo)入待加氫的油或脂肪。管線23標(biāo)出了將要與油混合的蠟進(jìn)料流。在某些實(shí)施方案中，可以在泵5之前添加儲存容器，以容納蠟-油混合物。管線13將泵5與HSD 40相連，管線18將HSD 40 與反應(yīng)器10相連。管線22可以與管線13相連，以導(dǎo)入含氫氣體(例如H2)?？蛇x地，管線 22可以與HSD 40的入口相連。管線17可以與反應(yīng)器10相連，用于移除未反應(yīng)的氫氣和/ 或其他反應(yīng)或產(chǎn)物氣體。經(jīng)管線16提取加氫產(chǎn)物。在某些實(shí)施方案中，一部分或所有提取出的產(chǎn)物經(jīng)管線20重新循環(huán)，用于多次傳送加工。如果需要，其他部件或加工步驟可被整合到系統(tǒng)100各處中，這在閱讀了下文中描述的過程描述后將變得明顯的。例如，管線20 可以與管線21或管線13相連，以提供通過HSD 40和反應(yīng)器10的重新循環(huán)(在圖Ib中未顯不)ο高剪切混合裝置。外部高剪切混合裝置(HSD)40，有時(shí)也被稱為高剪切裝置或高剪切混合裝置，被構(gòu)造成通過管線13接收包含待加氫的蠟、油和分子氫的入口料流?？蛇x地，HSD 40可以被構(gòu)造成通過獨(dú)立的入口管線(未顯示)接收液體和氣態(tài)反應(yīng)物料流。盡管在圖Ib中僅顯示了一個(gè)高剪切裝置，但應(yīng)該理解，系統(tǒng)的某些實(shí)施方案可以具有兩個(gè)或更多個(gè)以串聯(lián)或并聯(lián)流動方式排列的高剪切混合裝置。HSD 40是利用了一個(gè)或多個(gè)含有轉(zhuǎn)子/定子組合的發(fā)生器的機(jī)械裝置，每個(gè)發(fā)生器在定子和轉(zhuǎn)子之間具有間隙。每個(gè)發(fā)生器組的轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙可以是固定的，也可以是可調(diào)節(jié)的。在某些實(shí)施方案中，可以使用兩個(gè)或更多個(gè)轉(zhuǎn)子構(gòu)造來增強(qiáng)剪切，其中內(nèi)部轉(zhuǎn)子和外部轉(zhuǎn)子以相反方向旋轉(zhuǎn)。與單一轉(zhuǎn)子/定子裝置類似，外部轉(zhuǎn)子也面對定子。具有多個(gè)反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的高剪切裝置具有的機(jī)械復(fù)雜性和后續(xù)維護(hù)的增加，使得它們在需要極端剪切時(shí)最為有用。HSD 40被構(gòu)造成能夠在流過高剪切裝置的反應(yīng)物混合物中產(chǎn)生亞微米或微米尺度的氣泡。高剪切裝置含有機(jī)殼或機(jī)座，以便可以控制反應(yīng)混合物的壓力和溫度。一般來說，根據(jù)高剪切混合裝置混合流體的能力，它們可被分成三種主要類型?；旌鲜菧p小流體中的顆粒或非均質(zhì)物質(zhì)的尺寸的過程。混合的程度或充分性的一種度量，是混合裝置產(chǎn)生的用于破裂流體顆粒的每單位體積的能量密度。類型根據(jù)投送的能量密度進(jìn)行區(qū)分。三類具有足夠能量密度、能夠穩(wěn)定地產(chǎn)生顆粒尺寸在亞微米到五十微米范圍內(nèi)的混合物或乳液的工業(yè)用混合器包括均化閥系統(tǒng)、膠體磨和高速混合器。在被稱為均化閥系統(tǒng)的第一類高能裝置中，待處理的流體在非常高的壓力下被泵過狹縫閥，進(jìn)入壓力較低的環(huán)境中?？邕^閥的壓力梯度以及產(chǎn)生的湍流和空化作用發(fā)揮作用，以打破流體中的任何顆粒。這些閥系統(tǒng)最通常是用于牛奶均化中，可以產(chǎn)生亞微米至約一微米范圍內(nèi)的平均顆粒尺寸。在能量密度譜的另一端是被稱為低能裝置的第三類裝置。這些系統(tǒng)通常具有在被加工流體的儲液器中以高速轉(zhuǎn)動的槳葉或流體轉(zhuǎn)子，它更常見的許多應(yīng)用是食物制品。 這些低能系統(tǒng)習(xí)慣上用于在被處理的流體中可以接受大于20微米的平均顆粒大小的情況中。根據(jù)投送到流體的混合能量密度，介于低能裝置和均化閥系統(tǒng)之間的是膠體磨和其他高速轉(zhuǎn)子-定子裝置，它們被分類為中能裝置。典型的膠體磨構(gòu)造包括圓錐形或圓盤狀的轉(zhuǎn)子，它與互補(bǔ)的、液體冷卻的定子之間被緊密控制的轉(zhuǎn)子-定子間隙隔開，該間隙通常在0.0254mm至10. 16mm(0. 001-0. 40英寸)之間。轉(zhuǎn)子通常由電動馬達(dá)通過直接驅(qū)動或皮帶機(jī)械驅(qū)動。當(dāng)轉(zhuǎn)子以高速轉(zhuǎn)動時(shí)，它將流體泵到轉(zhuǎn)子的外表面和定子的內(nèi)表面之間，在間隙中產(chǎn)生的剪切力對流體進(jìn)行加工。許多適當(dāng)調(diào)整的膠體磨能夠在被加工的流體中產(chǎn)生 0. 1-25微米的平均顆粒尺寸。這些能力使得膠體磨適合于各種不同的應(yīng)用，包括膠體和油 /水基乳液的加工，例如化妝品、蛋黃醬、或硅酮/銀汞齊形成所需的乳液的加工，到屋面浙青的混合。尖端速度是單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)子的尖端所經(jīng)過的外周距離。因此，尖端速度是轉(zhuǎn)子直徑和旋轉(zhuǎn)頻率的函數(shù)。尖端速度(單位為例如米/分鐘)可以通過用轉(zhuǎn)子尖端所經(jīng)過的外周距離2 π R、其中R是轉(zhuǎn)子的半徑(單位為例如米)、乘以旋轉(zhuǎn)的頻率次數(shù)(單位為例如轉(zhuǎn)/分鐘，rpm)來計(jì)算。膠體磨可以具有例如超過22.9m/S(4500ft/min)的尖端速度， 并可以超過40m/s (7900ft/min)。出于本公開的目的，術(shù)語“高剪切”是指尖端速度能夠超過5. lm/S(1000ft/min)、并需要外部機(jī)械驅(qū)動電力裝置將能量驅(qū)動到待反應(yīng)產(chǎn)物的料流中的機(jī)械轉(zhuǎn)子定子裝置(例如膠體磨或轉(zhuǎn)子-定子分散器)。例如，在HSD 40中，可以獲得超過22.9m/S(4500ft/min)的尖端速度，并可以超過40m/s (7900ft/min)。在某些實(shí)施方案中，HSD 40能夠以至少22.9m/S(4500ft/min)的尖端速度投送至少300L/h。功率消耗可以是約1.5kW。HSD 40將高的尖端速度與非常小的剪切間隙相組合，在被加工的材料上產(chǎn)生了顯著的剪切力。剪切力的量將依賴于流體的粘度。因此，在高剪切裝置運(yùn)行過程中，在轉(zhuǎn)子尖端產(chǎn)生了壓力和溫度升高的局部區(qū)域。在某些情況下，局部升高的壓力是約 1034. 2Mpa(150, OOOpsi)。在某些情況下，局部升高的溫度是約500°C。在某些情況下，這些局部的壓力和溫度升高可以持續(xù)數(shù)納秒或數(shù)皮秒。輸入到流體中的能量的近似值(kW/L/min)可以通過測量馬達(dá)能量(kW)和流體輸出(L/min)來估算。正如上面提到的，尖端速度是與產(chǎn)生了施加于反應(yīng)物的機(jī)械力的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)元件的末端有關(guān)的速度(ft/min或m/s)。在實(shí)施方案中，HSD 40的能量消耗大于1000W/m3。在實(shí)施方案中，HSD 40的能量消耗在約3000W/m3至約7500W/m3的范圍內(nèi)。剪切速率是尖端速度除以剪切間隙寬度(轉(zhuǎn)子和定子之間的最小間隙)。在HSD 40中產(chǎn)生的剪切速率可以大于20，000s—1。在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少40，OOOs^10 在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少100,000s-1。在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少 500, 000s—1。在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少1，000, 000s—1。在某些實(shí)施方案中，剪切速率是至少1，600，000s-1。在實(shí)施方案中，HSD 40產(chǎn)生的剪切速率在20，000s1到100，000s1 的范圍內(nèi)。例如，在一個(gè)應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子尖端速度是約40m/s (7900ft/min)，剪切間隙寬度是 0. 0254mm(0. 001英寸)，產(chǎn)生的剪切速率是1，600，OOOiT1。在另一個(gè)應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子尖端速度是約22. 9m/S(4500ft/min)，剪切間隙寬度是0. 0254mm (0. 001英寸)，產(chǎn)生的剪切速率是約 901，600s_1oHSD 40能夠?qū)錃飧叨确稚⒒蜻\(yùn)輸?shù)桨伙柡透视腿サ闹饕后w相(連續(xù)相)中，所述不飽和甘油三酯正常地、在使至少一部分氫氣與甘油三酯發(fā)生反應(yīng)以產(chǎn)生包含增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物的產(chǎn)物料流的條件下，與氫氣不混溶。在實(shí)施方案中，不飽和加氫進(jìn)料流還包含催化劑。在某些實(shí)施方案中，HSD 40包含膠體磨。適合的膠體磨由例如IKA. Works，Inc. (Wilmington, NC)和 APV North America, Inc. (Wilmington, MA)制造。在某些情況下，HSD 40 包括 IKA Works，Inc.的 Dispax Reactor 0高剪切裝置含有至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)元件，它產(chǎn)生施加于反應(yīng)物的機(jī)械力。高剪切裝置含有至少一個(gè)定子和至少一個(gè)定子，它們相隔一定間隙。例如，轉(zhuǎn)子可以是圓錐形或圓盤形的，可以與形狀互補(bǔ)的定子隔開。在實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子和定子都含有多個(gè)外周相隔的齒。在某些實(shí)施方案中，定子是可調(diào)整的，以在每個(gè)發(fā)生器(轉(zhuǎn)子/定子組)的轉(zhuǎn)子和定子之間獲得所需的剪切間隙。轉(zhuǎn)子和/或定子的齒之間的溝槽，在交替的級中可以交替定向以增加湍流。每個(gè)發(fā)生器可以由任何適合的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動，它們被構(gòu)造成能提供必需的轉(zhuǎn)動。在某些實(shí)施方案中，定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙(剪切間隙寬度)在約 0.0254mm(0.001英寸)至約3. 175mm(0. 125英寸)之間。在某些實(shí)施方案中，定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙(剪切間隙寬度)為約1. 52mm(0. 060英寸)。在某些構(gòu)造中，定子和轉(zhuǎn)子之間的最小間隙(剪切間隙)至少為1. 78mm(0. 07英寸)。高剪切裝置產(chǎn)生的剪切速率可以沿著流動途徑隨縱向位置而變化。在某些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子被設(shè)定為以與轉(zhuǎn)子的直徑和所需的尖端速度相稱的速度旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)施方案中，高剪切裝置在定子和轉(zhuǎn)子之間具有固定的間隙(剪切間隙寬度)?？蛇x地，高剪切力裝置具有可調(diào)節(jié)的間隙(剪切間隙寬度)。在某些實(shí)施方案中，HSD 40含有單級分散室(即單一轉(zhuǎn)子/定子組合，單一發(fā)生器)。在某些實(shí)施方案中，高剪切力裝置40是多級直列式分散器，并含有多個(gè)發(fā)生器。在某些實(shí)施方案中，HSD 40含有至少兩個(gè)發(fā)生器。在其它實(shí)施方案中，高剪切力裝置40含有至少三個(gè)高剪切力發(fā)生器。在某些實(shí)施方案中，高剪切力裝置40是多級混合器，因此剪切速率(正如上面提到的，它與尖端速度成正比變化，與轉(zhuǎn)子/定子間隙寬度成反比變化)沿著流動途徑隨縱向位置而變化，正如在下文中進(jìn)一步描述的。在某些實(shí)施方案中，外部高剪切裝置的每一級具有可互換的混合工具，提供了靈活性。例如 IKA Works，Inc. Wilmington，NC 禾口 APV North America, Inc. Wilmington,MA 的DR 2000/4Dispax Reactor ’ ,含有三級分散模塊。該模塊可以包含多達(dá)三個(gè)轉(zhuǎn)子/定子組合(發(fā)生器)，可以為每一級選擇細(xì)、中等、粗和超細(xì)。這允許產(chǎn)生具有所需氣泡尺寸 (例如氫氣泡)的狹窄分布的分散體。在某些實(shí)施方案中，每一級用超細(xì)發(fā)生器操作。在某些實(shí)施方案中，至少一個(gè)發(fā)生器組具有大于約5. 08mm(0. 20英寸)的最小轉(zhuǎn)子/定子間隙 (剪切間隙寬度)。在可選實(shí)施方案中，至少一個(gè)發(fā)生器組具有大于約1. 78mm(0. 07英寸) 的最小轉(zhuǎn)子/定子間隙?，F(xiàn)在參考圖2a，它顯示了適合的高剪切裝置200的縱向剖面圖。圖加的高剪切裝置200是含有三個(gè)級或轉(zhuǎn)子-定子組合的分散裝置。高剪切裝置200是含有三個(gè)級或轉(zhuǎn)子-定子組合220、230和MO的分散裝置。轉(zhuǎn)子-定子組合可以被稱為發(fā)生器220、230、 240或級，對此沒有限制。三個(gè)轉(zhuǎn)子/定子組或發(fā)生器220、230和240沿著驅(qū)動軸250串聯(lián)排列。轉(zhuǎn)子-定子組合的數(shù)量(一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)等)不意味著限制本公開的范圍。圖2b 顯示了單級高剪切裝置，其也可以是適合于主題物質(zhì)的高剪切混合裝置。第一個(gè)發(fā)生器220含有轉(zhuǎn)子222和定子227。第二個(gè)發(fā)生器230含有轉(zhuǎn)子223和定子228。第三個(gè)發(fā)生器240含有轉(zhuǎn)子2M和定子229。對于每個(gè)發(fā)生器來說，轉(zhuǎn)子由輸入 250可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動，并繞著軸沈0以箭頭265指示的方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的方向可以與箭頭沈5 顯示的方向相反(例如繞著旋轉(zhuǎn)軸260順時(shí)針或逆時(shí)針)。定子227、2洲和229與高剪切裝置200的壁255固定連接。正如上文中提到的，每個(gè)發(fā)生器具有剪切間隙寬度，它是轉(zhuǎn)子和定子之間的最小距離。在圖加的實(shí)施例中，第一個(gè)發(fā)生器220具有第一個(gè)剪切間隙225 ；第二個(gè)發(fā)生器230 具有第二個(gè)剪切間隙235 ；第三個(gè)發(fā)生器240具有第三個(gè)剪切間隙M5。在實(shí)施方案中，剪切間隙225、235、245的寬度在約0. 025mm至約10. Omm的范圍內(nèi)?？蛇x地，方法包括使用高剪切裝置200，其中間隙225、235、M5的寬度在約0. 5mm至約2. 5mm的范圍內(nèi)。在某些情況下，剪切間隙寬度被維持在約1. 5mm?？蛇x地，剪切間隙225、235、M5的寬度對于發(fā)生器 220、230、240來說是不同的。在某些情況下，第一個(gè)發(fā)生器220的剪切間隙225的寬度大于第二個(gè)發(fā)生器230的剪切間隙235的寬度，后者又大于第三個(gè)發(fā)生器MO的剪切間隙245 的寬度。正如上面提到的，每個(gè)級的發(fā)生器是可以互換的，提供了靈活性。高剪切裝置200 可以被構(gòu)造成使得沿著物流260的方向剪切速率將縱向逐級增加。發(fā)生器220、230和240可以具有粗、中等、細(xì)和超細(xì)的特征。轉(zhuǎn)子222、223和224 以及定子227、2觀和2 可以具有帶齒的設(shè)計(jì)。每個(gè)發(fā)生器可以具有兩組或多組轉(zhuǎn)子-定子齒。在某些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子222、223和2M在每個(gè)轉(zhuǎn)子的周緣含有10個(gè)以上周邊分隔的轉(zhuǎn)子齒。在實(shí)施方案中，定子227、2觀和2 在每個(gè)定子的周緣含有10個(gè)以上周邊分隔的定子齒。在實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子的內(nèi)徑是約12cm。在實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子的直徑是約6cm。在實(shí)施方案中，定子的外徑是約15cm。在實(shí)施方案中，定子的直徑是約6. km。在某些實(shí)施方案中，轉(zhuǎn)子的直徑是60mm，定子的直徑是64mm，提供了約4mm的間隙。在某些實(shí)施方案中，三級中的每一級使用超細(xì)發(fā)生器操作，含有在約0. 025mm至約4mm之間的剪切間隙。對于其中固體顆粒將通過高剪切裝置40進(jìn)行運(yùn)送的應(yīng)用來說，可以選擇適合的剪切間隙寬度(轉(zhuǎn)子和定子之間的最小間隙)，以適合地減小顆粒尺寸并增加顆粒表面積。在實(shí)施方案中，這可能有利于通過剪切和分散顆粒來增加催化劑表面積。在某些實(shí)施方案中，高剪切裝置200在任何轉(zhuǎn)子/定子級中包含至少一個(gè)催化表面。在某些情況下，催化表面被構(gòu)造成作為轉(zhuǎn)子的一部分。在某些情況下，催化表面被構(gòu)造成作為定子的一部分。在某些情況下，催化表面被構(gòu)造成作為轉(zhuǎn)子和定子的一部分。當(dāng)反應(yīng)物混合物被導(dǎo)入剪切裝置200時(shí)，當(dāng)混合物與催化表面發(fā)生接觸時(shí)誘導(dǎo)了催化反應(yīng)。高剪切裝置200被構(gòu)造成在入口 205處從管線13接收反應(yīng)物料流。反應(yīng)混合物包含氫氣作為可分散相，不飽和(或部分飽和)的加氫進(jìn)料作為連續(xù)相。進(jìn)料料流還可以包含顆粒狀固體催化劑組分。進(jìn)入入口 205的進(jìn)料料流被順序泵過發(fā)生器220、230、然后是 240,以便形成產(chǎn)物分散體。產(chǎn)物分散體通過出口 210(以及圖Ib的管線18)流出高剪切裝置200。每個(gè)發(fā)生器的轉(zhuǎn)子222、223、224以高的速度相對于固定的定子227、2觀、2四旋轉(zhuǎn)， 提供了高剪切速率。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將流體例如進(jìn)料料流泵進(jìn)入口 205，向外通過剪切間隙(以及，如果存在的話，通過轉(zhuǎn)子齒之間的空間和定子齒之間的空間)，產(chǎn)生了局部高剪切條件。 高剪切力作用在流體流經(jīng)的剪切間隙225、235和M5中(以及如果存在的話，轉(zhuǎn)子齒和定子齒之間的間隙中)的流體上，加工流體并產(chǎn)生產(chǎn)物分散體。產(chǎn)物分散體經(jīng)過高剪切出口 210(以及圖Ib的管線18)流出高剪切裝置200。產(chǎn)物分散體具有在大氣壓下小于約5 μ m的平均氫氣泡尺寸。在加壓條件(外部施加的或剪切誘導(dǎo)的)下，氣泡尺寸所壓力增加而減小。該原理適用于后文中關(guān)于氣泡尺寸的描述。除非另有指明，否則標(biāo)出的是大氣壓下的氣泡尺寸。在實(shí)施方案中，HSD 40產(chǎn)生平均氣泡尺寸小于約1.5μπι的分散體。在實(shí)施方案中，HSD 40產(chǎn)生平均氣泡尺寸小于 Iym的分散體；優(yōu)選情況下，氣泡的直徑是亞微米級的。在某些情況下，平均氣泡尺寸從約 0. Iym至約Ι.Ομπι。在實(shí)施方案中，HSD 40產(chǎn)生平均氣泡尺寸小于約400nm的分散體。在實(shí)施方案中，HSD 40產(chǎn)生平均氣泡尺寸小于IOOnm的分散體。高剪切裝置200產(chǎn)生的分散體，其中包含的氣泡能夠在大氣壓下保持分散至少約15分鐘。不受理論的限制，在乳液化學(xué)中，已知分散在液體中的亞微米顆?；驓馀?，主要通過布朗運(yùn)動效應(yīng)進(jìn)行運(yùn)動。高剪切裝置200所產(chǎn)生的產(chǎn)物分散體中的氣泡，在通過固體催化劑顆粒的邊界層時(shí)可能具有更高的運(yùn)動性，從而通過增加反應(yīng)物的運(yùn)輸促進(jìn)并加速了催化反應(yīng)。在某些情況下，高剪切裝置200包括IKA Works，Inc. Wilmington, NC和APV North America, he. Wilmington，MA 的 Dispax Reactor ’⑧。有幾種型號可用，它們具有各種不同的入口 /出口連接、馬力、尖端速度、輸出rpm和流速。高剪切裝置的選擇取決于通量要求，以及流出高剪切裝置200的出口 210的管線18 (圖lb)中的分散體中顆?；驓馀莸乃璩叽?。例如，IKA DR 2000/4型，含有皮帶驅(qū)動、4M發(fā)生器、PTFE密封環(huán)、入口法蘭 25. 4mm(l英寸)衛(wèi)生級卡箍、出口法蘭19mm(3/4英寸)衛(wèi)生級卡箍，2HP功率，輸出速度 7900rpm,流量容力(水)約300_700L/h (取決于發(fā)生器)，尖端速度9. 4-4lm/s (1850ft/min 至 8070ft/min)。反應(yīng)器。加氫反應(yīng)器10 (圖lb)是其中可以發(fā)生加氫反應(yīng)的任何類型的容器。例如，可以串聯(lián)或并聯(lián)使用連續(xù)或半連續(xù)攪拌釜式反應(yīng)器，或一個(gè)或多個(gè)批式反應(yīng)器。在某些應(yīng)用中，反應(yīng)器10可以是塔式反應(yīng)器，在其他應(yīng)用中是管式反應(yīng)器或多管式反應(yīng)器?？梢栽O(shè)想任何數(shù)量的反應(yīng)器入口管線，在圖Ib中顯示了其中一個(gè)(管線18)。在某些實(shí)施方案中，入口管線(在圖Ib中未顯示)可用于將催化劑或催化劑漿料導(dǎo)入反應(yīng)器10。催化劑或催化劑漿料也可以經(jīng)過管線21、23或13 (在圖Ib中未顯示)添加，與蠟-油混合物在HSD 40中混合。但是需要小心以使催化劑不會由于HSD 40中的高剪切力而大范圍降解，以便催化劑不失去其加氫活性。反應(yīng)器10可以包含用于排出氣體的排氣管線17和用于加氫產(chǎn)物料流的出口產(chǎn)物管線16。在實(shí)施方案中，反應(yīng)器10包含多個(gè)反應(yīng)器產(chǎn)物管線16。加氫反應(yīng)將在適合的時(shí)間、溫度和壓力條件存在時(shí)發(fā)生。從這種意義上說，只要溫度和壓力條件適合，加氫反應(yīng)就可以發(fā)生。當(dāng)使用循環(huán)的漿料基催化劑時(shí)，反應(yīng)更可能發(fā)生在圖Ib顯示的反應(yīng)器10外部的位點(diǎn)。然而，通常情況下離散的反應(yīng)器/容器10是理想的， 以允許增加停留時(shí)間、攪拌和加熱和/或冷卻。當(dāng)使用反應(yīng)器10時(shí)，反應(yīng)器可以是固定床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器或輸送床反應(yīng)器，并且由于催化劑的存在及其對氫化速率的影響，可能變成發(fā)生氫化反應(yīng)的主要位置。因此，反應(yīng)器10可以是可以發(fā)生加氫反應(yīng)的任何類型的容器。例如，反應(yīng)器10可以包含一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)的釜式或管式反應(yīng)器。加氫反應(yīng)可以是其中作為反應(yīng)混合物的另一種組分的催化劑存在于相同相中的均相催化反應(yīng)，或包含固體催化劑的非均相催化反應(yīng)。當(dāng)使用反應(yīng)器10時(shí)，反應(yīng)器10可以作為漿料反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器、滴流床反應(yīng)器、 流化床反應(yīng)器、泡罩塔或本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的其他方法操作。反應(yīng)器10可以包含一個(gè)或多個(gè)下列部件攪拌系統(tǒng)，加熱和/或冷卻設(shè)備，壓力測量儀器，溫度測量儀器，一個(gè)或多個(gè)注射點(diǎn)，以及液位調(diào)節(jié)器(未顯示)，正如在反應(yīng)容器設(shè)計(jì)領(lǐng)域熟知的那樣。例如，攪拌系統(tǒng)可以包括馬達(dá)驅(qū)動的混合器。加熱和/或冷卻裝置可以包括例如熱交換器。可選地，因?yàn)樵谀承?shí)施方案中大部分反應(yīng)物轉(zhuǎn)化可以在HSD 40中發(fā)生，因此反應(yīng)器10在某些情況下可能主要用作儲存容器。盡管一般不太希望，但在某些應(yīng)用中可以省略反應(yīng)器10，特別是如果多個(gè)高剪切裝置/反應(yīng)器串聯(lián)使用時(shí)，正如下面進(jìn)一步描述的。熱交換裝置。除了上面提到的反應(yīng)器10的加熱/冷卻能力之外，在圖Ib中顯示的實(shí)施方案的修改中，還可以考慮其它外部或內(nèi)部的用于加熱或冷卻加工料流的熱交換裝置。例如，可以通過本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的任何方法向反應(yīng)器10加入熱或從中除去熱。也可以考慮使用外部加熱和/或冷卻熱交換裝置。當(dāng)高剪切加氫以多次傳送方式操作時(shí)，一個(gè)或多個(gè)這樣的熱交換裝置的一些適合的位置是在泵5與HSD 40之間、HSD 40與反應(yīng)器10之間、以及反應(yīng)器10與泵5之間。這樣的熱交換裝置的某些非限制性的實(shí)例是殼式、管式、板式和盤管熱交換器，正如本技術(shù)領(lǐng)域中已知的。泵。泵5被構(gòu)造成用于連續(xù)或半連續(xù)操作，并可以是任何能夠提供大于 202. 65kPa(2atm)壓力、優(yōu)選大于303. 975kPa (3atm)壓力、以允許受控的物流通過HSD 40 的適合的泵裝置。例如，Roper泵公司(Commerce Georgia)的Roper 1型齒輪泵、Dayton Electric Co (Niles,IL)的Dayton壓力倍增泵2P372E型，是適合的泵。優(yōu)選情況下，泵的所有接觸部分由不銹鋼、例如316不銹鋼構(gòu)成。在系統(tǒng)的某些實(shí)施方案中，泵5能夠產(chǎn)生高于約20 . 5kPa(20atm)的壓力。除了泵5之外，一個(gè)或多個(gè)其它的高壓泵(未顯示)可以包含在圖Ib顯示的系統(tǒng)中。例如，在HSD 40與反應(yīng)器10之間可以包含與泵5類似的增壓泵，用于升高反應(yīng)器10中的壓力，或者可以將循環(huán)泵置于管線17上，用于將來自于反應(yīng)器 10的氣體重新循環(huán)到HSD 40。作為另一個(gè)實(shí)例，可以包含與泵5類似的補(bǔ)料泵。增強(qiáng)的蠟替代物的生產(chǎn)?，F(xiàn)在將參考圖Ib對從蠟-油混合物生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的方法進(jìn)行描述?？梢允褂迷诒景l(fā)明中的起始材料廣泛變化。出于本發(fā)明的目的，起始材料包括一種或多種精制或未精制過的、經(jīng)漂白或未漂白的和/或經(jīng)除臭或未除臭的脂肪和/或油類。 脂肪和/或油類可以包括單一脂肪或油或多于一種的脂肪和/或油的組合。進(jìn)料流中的起始甘油三酯油或脂肪(在后文中稱為“基礎(chǔ)油”)包含未加氫和/或部分加氫的油。脂肪和油類可以是飽和、單不飽和或多不飽和的，或其任何組合。基礎(chǔ)油可以選自魚油、動物油、植物油、合成油、遺傳修飾的植物油及其衍生物和/或混合物。在實(shí)施方案中，基礎(chǔ)油包含植物油。在某些情況下，起始材料是單不飽和或多不飽和植物油。在某些其他情況下，起始材料是多不飽和植物油。在其他情況下，起始甘油三酯基礎(chǔ)油是經(jīng)精制、漂白和除臭的(RBD) 植物油。在實(shí)施方案中，基礎(chǔ)油起始甘油三酯包含選自大豆、棕櫚、油菜籽、紅花、低芥酸菜子、花生、棉籽、棕櫚核、橄欖、蓖麻、葵花籽、玉米、榛子、米糠、芝麻和亞麻籽油的植物油。石油蠟包括含油蠟、微晶體蠟凡士林油和石蠟。石蠟包括通式為CnH2n+2的烷烴，其中η在20-40 的范圍內(nèi)。正如上文中提到的，碘值是油的不飽和程度的常用度量。在實(shí)施方案中，基礎(chǔ)油具有從約70至高于約170的IV。在實(shí)施方案中，油進(jìn)料在室溫下是液體。在某些實(shí)施方案中，油進(jìn)料是室溫下為固體的油和室溫下為液體的油的混合物。在實(shí)施方案中，蠟進(jìn)料在室溫下是固體。在某些情況下，本發(fā)明的基礎(chǔ)油具有高于120的碘值。在某些情況下，基礎(chǔ)油的IV高于130。在某些其他情況下，基礎(chǔ)油的IV高于135。在其他情況下，基礎(chǔ)油的IV高于140。在實(shí)施方案中，基礎(chǔ)油是碘值在約130至135范圍內(nèi)的粗大豆油。在實(shí)施方案中， 基礎(chǔ)油主要包含碘值高于約70的甘油三酯油。在某些實(shí)施方案中，該碘值高于約130。在其他實(shí)施方案中，碘值高于約170?；A(chǔ)油可以是改性的，例如通過漂白或除臭?；A(chǔ)油可以包含痕量游離脂肪酸?；A(chǔ)油的來源和用于制造基礎(chǔ)油的方法對于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說是已知的。在實(shí)施方案中，基礎(chǔ)油源自于天然存在的液體油，例如葵花籽油、低芥酸菜子、大豆油、橄欖油、玉米油、花生油、紅花油、高油酸葵花籽油、紅花油、經(jīng)純化的脂肪酸甲酯的甘油酯、聚甘油酯及其組合。適合的液體油餾分還可以從例如棕櫚油、豬油和動物脂獲得，例如通過分餾或通過直接酯交換然后分離油。基礎(chǔ)油可能具有氧化傾向。在這樣的情況下，可以向管線21中的基礎(chǔ)油添加抗氧化劑。一些油含有天然抗氧化劑，其他油天然對氧化穩(wěn)定。對于天然穩(wěn)定的油來說，可能不需添加抗氧化劑。添加的抗氧化劑的量取決于幾種因素，包括油的最終用途、油將被暴露的溫度、壓力和氧氣量以及暴露的時(shí)間長度。在實(shí)施方案中，基礎(chǔ)油包含的抗氧化劑在以重量計(jì)約0. 至約0.5%的范圍內(nèi)。適合使用的有各種不同的抗氧化劑，包括但不限于生育酚、丁基化羥基甲苯 (BHT)、丁基化羥基苯甲醚(BHA)、叔丁基對苯二酚(TBHQ)、乙二胺四乙酸(EDTA)、沒食子酸酯(即沒食子酸丙酯、沒食子酸丁酯、沒食子酸辛酯、沒食子酸十二烷基酯)、生育酚、檸檬酸、檸檬酸酯(即檸檬酸異丙酯等)、愈創(chuàng)樹脂、去甲二氫愈創(chuàng)木酸(NDGA)、硫代二丙酸、抗壞血酸、抗壞血酸酯(即抗壞血酸棕櫚酸酯、油酸抗壞血酸酯、硬脂酸抗壞血酸酯等)、酒石酸、卵磷脂、甲基硅氧烷、聚合的抗氧化劑(Anoxomer)、植物(或香料和草藥)提取物(即迷迭香、鼠尾草、牛至、百里香、墨角蘭等)機(jī)器混合物。在實(shí)施方案中，抗氧化劑是抗壞血酸棕櫚酸酯。在實(shí)施方案中，抗氧化劑是抗壞血酸棕櫚酸酯與生育酚的組合。其他類型的抗氧化劑包括聚合物穩(wěn)定劑，例如受阻酚類化合物。受阻酚類化合物的實(shí)例是Cit3a IRGAN0X 1010。供氫抗氧化劑(例如受阻酚類和芳香族仲胺)通過與有機(jī)物質(zhì)競爭過氧自由基，由此終止鏈反應(yīng)并穩(wěn)定任何其他氧化反應(yīng)，來抑制氧化和增加穩(wěn)定性。在某些情況下，抗氧化劑例如抗壞血酸棕櫚酸酯、生育酚和受阻酚類化合物可以組合使用。取決于用戶的需要，加熱和加氫反應(yīng)可以以分批、連續(xù)或半連續(xù)方式執(zhí)行。在實(shí)施方案中，半連續(xù)和連續(xù)操作允許通過向系統(tǒng)100連續(xù)導(dǎo)入起始材料(例如基礎(chǔ)油和/或催化劑)進(jìn)行持續(xù)加工。向加氫進(jìn)料油添加石油蠟可以有益地改變加氫的植物油產(chǎn)物的性質(zhì)。增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物(在后文中稱為EHP)可用作石油蠟和石油蠟混合物的部分或完全代用品。在實(shí)施方案中，向加氫進(jìn)料油添加石油蠟引起成品植物油蠟的塑化，使其適合作為石油蠟例如凡士林油和微晶體蠟以及常規(guī)石蠟的代用品。包含石油蠟的進(jìn)料油的加氫反應(yīng)可以通過本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的任何手段來執(zhí)行。在實(shí)施方案中，加氫通過將油-蠟混合物與氣態(tài)氫在高溫和高壓下進(jìn)行反應(yīng)來進(jìn)行。在實(shí)施方案中，利用高剪切來增強(qiáng)包含石油蠟的油的加氫。在實(shí)施方案中，使用外部高剪切混合器來加速加氫反應(yīng)。在這樣的實(shí)施方案中，將氫、加氫進(jìn)料和任選的催化劑在高剪切混合器中混合并導(dǎo)入到反應(yīng)器10中，在反應(yīng)器中隨著時(shí)間控制反應(yīng)條件，直到達(dá)到所需IV值?，F(xiàn)在將參考圖Ib討論包含石油蠟的進(jìn)料油的利用高剪切的加氫。通過調(diào)整進(jìn)料料流21和23的流速，管線13中的加氫進(jìn)料(油-蠟混合物)可以包含1重量％至99重量％的不飽和基礎(chǔ)油和99重量％至1重量％的石油蠟。在用于加氫反應(yīng)的操作中，將可分散的含氫氣體料流導(dǎo)入管線22，并在管線13中與加氫進(jìn)料合并。含氫氣體可以是基本上純的氫氣或包含氫氣的氣體料流。在實(shí)施方案中，含氫氣體被直接進(jìn)料到HSD 40中，而不是與管線13中的液體加氫進(jìn)料合并。可以操作泵5泵送加氫進(jìn)料，建立起壓力并向HSD 40進(jìn)料，以提供遍布高剪切裝置(HSD)40的受控物流。在某些實(shí)施方案中，泵5將HSD入口料流的壓力增加到超過 202. 65kPa(2atm)、優(yōu)選超過約303. 975kPa(3大氣壓)。通過這種方式，可以將高剪切與壓力相組合，以增加反應(yīng)物的充分混合和加氫。在實(shí)施方案中，首先將反應(yīng)物和如果存在的話、催化劑(例如水性溶液和催化劑) 在反應(yīng)器10中混合。反應(yīng)物經(jīng)例如入口管線(在圖Ib中未顯示)進(jìn)入反應(yīng)器10?？梢栽O(shè)想任何數(shù)量的反應(yīng)器10入口管線。在實(shí)施方案中，反應(yīng)器10裝有催化劑，并且如果需要的話，將催化劑按照催化劑供應(yīng)商推薦的步驟進(jìn)行活化。在泵送后，管線13中的氫氣和加氫進(jìn)料在HSD 40中混合，所述HSD 40用于產(chǎn)生含氫氣體在加氫進(jìn)料中的細(xì)小分散體。在HSD 40中，含氫氣體和加氫進(jìn)料被高度分散，導(dǎo)致形成了氫氣的納米氣泡、亞微米尺度氣泡和/或微氣泡，出色溶解在溶液中并增加反應(yīng)物混合。例如，IKA 的DR 2000/4型分散器，是串聯(lián)排列的配置有三個(gè)轉(zhuǎn)子和定子組合的高剪切三級分散裝置，可用于產(chǎn)生可分散含氫氣體在包含加氫進(jìn)料的液體相中的分散體(即 “反應(yīng)物”)。轉(zhuǎn)子/定子組可以例如如圖加中所示進(jìn)行配置。合并的反應(yīng)物經(jīng)線13進(jìn)入高剪切裝置并進(jìn)入第一級轉(zhuǎn)子/定子組合。第一級的轉(zhuǎn)子和定子可以分別具有周邊分隔的第一級轉(zhuǎn)子齒和定子齒。從第一級流出的粗分散體進(jìn)入第二級轉(zhuǎn)子/定子。第二級的轉(zhuǎn)子和定子也可以分別包含周邊分隔的轉(zhuǎn)子齒和定子齒。從第二級出現(xiàn)的氣泡尺寸減小的分散體進(jìn)入第三級轉(zhuǎn)子/定子組合，其可以包含分別具有轉(zhuǎn)子齒和定子齒的轉(zhuǎn)子和定子。分散體經(jīng)管線18流出高剪切裝置。在某些實(shí)施方案中，剪切速率沿著流動方向260縱向逐級增加。例如，在某些實(shí)施方案中，第一級轉(zhuǎn)子/定子的剪切速率高于隨后級中的剪切速率。在其他實(shí)施方案中，剪切速率沿著流動方向基本上恒定，每一級中的剪切速率基本上相同。如果高剪切裝置40包含PTFE密封件，密封件可以使用本技術(shù)領(lǐng)域已知的任何適合技術(shù)來冷卻。例如，流入管線13或管線21的反應(yīng)物料流可用于冷卻密封件，并由此在進(jìn)入高剪切裝置40之前進(jìn)行了所需的預(yù)加熱。HSD 40的轉(zhuǎn)子可以被設(shè)定成以與轉(zhuǎn)子的直徑和所需尖端速度相稱的速度旋轉(zhuǎn)。正如上面描述的，高剪切裝置(例如膠體磨或帶有鋸齒邊緣的分散器)在定子和轉(zhuǎn)子之間具有固定間隙，或者具有可調(diào)整的間隙。HSD 40用于將含氫氣體與加氫料流充分混合。在方法的某些實(shí)施方案中，通過操作高剪切裝置降低了反應(yīng)物的運(yùn)輸阻力，使得反應(yīng)速度增加了超過約5%。在方法的某些實(shí)施方案中，通過操作高剪切裝置降低了反應(yīng)物的運(yùn)輸阻力， 使得反應(yīng)速度增加了超過約5倍。在某些實(shí)施方案中，反應(yīng)速度增加了至少10倍。在某些實(shí)施方案中，速度增加倍數(shù)在約10倍至約100倍的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，HSD 40以至少4500ft/min、并且可以超過7900ft/mir^40m/ s)的尖端速度投送至少300L/h。功率消耗可以是約1.5kW。盡管測量HSD 40中旋轉(zhuǎn)的剪切部件或旋轉(zhuǎn)元件的尖端的即時(shí)溫度和壓力是困難的，但據(jù)估計(jì)在空化條件下，在充分混合的反應(yīng)物中觀察到的局部溫度超過500°C，壓力超過500kg/cm2。高剪切混合導(dǎo)致了含氫氣體分散在微米或亞微米尺度的氣泡中。在某些實(shí)施方案中，得到的分散體具有小于約 1.5μπι的平均氣泡尺寸。因此，經(jīng)管線18從HSD 40出來的分散體包含微米和/或亞微米尺度的氣泡。在某些實(shí)施方案中，平均氣泡尺寸在約0.4μπι至約1.5μπι的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，得到的分散體具有小于約Iym的平均氫氣泡尺寸。在某些實(shí)施方案中，平均氣泡尺寸小于約400nm，并且在某些情況下可以是約lOOnm。在許多實(shí)施方案中，微泡分散體能夠在大氣壓下保持分散至少15分鐘?！┓稚⒑?，獲得的氣體/液體或氣體/液體/固體分散體(在固體催化劑在HSD 40中混合的情況下)經(jīng)管線18流出HSD 40并進(jìn)料到反應(yīng)器10，如圖bl中所示。作為反應(yīng)物在進(jìn)入反應(yīng)器10之前充分混合的結(jié)果，顯著部分的化學(xué)反應(yīng)可能在存在或不存在催化劑的情況下在HSD 40中發(fā)生。因此，在某些實(shí)施方案中，反應(yīng)器/反應(yīng)器10可能主要用于加熱以及從增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物中分離未反應(yīng)的氫氣并將該氫氣重新循環(huán)回到HSD的入口。 可選地或此外，反應(yīng)器10可以用作主要反應(yīng)容器，大部分加氫反應(yīng)在其中發(fā)生。例如，在實(shí)施方案中，反應(yīng)器10是包含加氫催化劑固定床的固定床反應(yīng)器。加氫反應(yīng)器10可以以連續(xù)或半連續(xù)流動方式操作，或者它可以以分批方式操作。 可以使用加熱和/或冷卻設(shè)備(例如冷卻盤管)和溫度測量儀器將反應(yīng)器10的內(nèi)含物維持在指定反應(yīng)溫度下。可以使用適合的壓力測量儀器監(jiān)測容器內(nèi)的壓力，并可以使用液位調(diào)節(jié)器(未顯示)，使用本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的技術(shù)控制容器中的反應(yīng)物液位。內(nèi)含物可以連續(xù)或半連續(xù)攪拌。氫供體溶劑。在某些實(shí)施方案中，利用氫供體溶劑來加強(qiáng)增強(qiáng)的蠟替代物生產(chǎn)中的加氫反應(yīng)。氫供體溶劑是由具有可轉(zhuǎn)移的氫的氫化萘、例如四氫化萘和菲構(gòu)成的溶劑。在大多數(shù)情況下，氫供體溶劑含有芳香基團(tuán)；結(jié)果，在氫供體溶劑的增強(qiáng)下產(chǎn)生的增強(qiáng)的蠟替代物適合于食品之外的蠟應(yīng)用。在某些實(shí)施方案中，將氫供體溶劑與蠟混合，然后導(dǎo)入到高剪切裝置中。在某些實(shí)施方案中，將氫供體溶劑與油混合，然后導(dǎo)入到高剪切裝置中。在某些實(shí)施方案中，將氫供體溶劑與蠟和油兩者混合，然后導(dǎo)入到高剪切裝置中。在某些其他實(shí)施方案中，將氫供體溶劑作為獨(dú)立料流導(dǎo)入到高剪切裝置中。催化劑。如果使用催化劑來促進(jìn)加氫反應(yīng)，催化劑可以作為漿料或催化劑料流導(dǎo)入到反應(yīng)器10中?？蛇x地或此外，催化劑可以添加到別處。例如，在實(shí)施方案中，催化劑漿料可以直接注入到管線21中。在實(shí)施方案中，反應(yīng)器10包含本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的適合用于加氫的任何催化劑。在實(shí)施方案中，使用鎳加氫催化劑。理想情況下，加氫進(jìn)料反應(yīng)物的主體或整體操作溫度維持在低于其閃點(diǎn)。在某些實(shí)施方案中，高剪切加氫的操作條件包括從室溫至約260°C范圍內(nèi)的溫度。在實(shí)施方案中， 溫度在約100°C至230°C的范圍內(nèi)。在實(shí)施方案中，溫度在約160°C至180°C的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，反應(yīng)器10中的反應(yīng)溫度為室溫至約200°C。在某些其他實(shí)施方案中，反應(yīng)器10中的反應(yīng)溫度為100°C至180°C。在具體實(shí)施方案中，反應(yīng)器10中的反應(yīng)溫度具體來說在約155°C至約160°C的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，反應(yīng)器10中的反應(yīng)壓力在約 202. 65kPa (2atm)至約5. 6MPa_6. IMPa (55_60atm)的范圍內(nèi)。在某些實(shí)施方案中，反應(yīng)壓力在約810. 6kPa至約1.5MPa(8atm至約15atm)的范圍內(nèi)。在實(shí)施方案中，反應(yīng)器10在大氣壓或近大氣壓下操作。任選地，如果需要，管線18中的分散體可以在進(jìn)入反應(yīng)器10之前進(jìn)行進(jìn)一步加工。在反應(yīng)器10中，通過與氫氣反應(yīng)來進(jìn)行/繼續(xù)進(jìn)行加氫?？梢詫θ萜鞯膬?nèi)含物進(jìn)行連續(xù)或半連續(xù)攪拌，可以控制(例如使用熱交換器)反應(yīng)物的溫度，并且可以使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)調(diào)控容器10內(nèi)部的流體液位。根據(jù)具體應(yīng)用的需要，加氫產(chǎn)物可以以連續(xù)、半連續(xù)或逐批方式產(chǎn)生。過量的未反應(yīng)氫氣可以經(jīng)氣體管線17流出反應(yīng)器10。在實(shí)施方案中，對反應(yīng)物和條件進(jìn)行選擇，以使管線17中的氣體料流包含以重量計(jì)低于約6%的未反應(yīng)氫氣。在某些實(shí)施方案中，管線17中的反應(yīng)氣體料流包含以重量計(jì)約1 %至約4%的氫氣?？梢詫?jīng)管線17移除的反應(yīng)氣體進(jìn)行進(jìn)一步處理，并且如果需要，可以將未反應(yīng)的氫氣重新循環(huán)到例如 HSD 40。增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物(在后文中稱為EHP)通過管線16流出反應(yīng)器10。EHP可以適合作為石油基蠟例如石蠟和微晶體蠟的代用品，用于各種應(yīng)用中，包括粘合劑、蠟燭、紙涂層、 柴火、刨花板、復(fù)合板材、浙青改性、水果涂層、石膏板、電纜填充、化妝品中作為凡士林油的代用品、在PVC中作為塑料潤滑劑以及常規(guī)使用石油蠟的其他應(yīng)用中。EHP的屬性可以包括柔性、粘性和/或硬度改性?？梢源嬉灾亓坑?jì)至100%的凡士林油或微晶體蠟。與常規(guī)的加氫蠟隨著加氫水平的增加(隨著碘值降低)傾向于變硬和變脆相反，本公開的實(shí)施方案的EHP可以克服這些缺陷?？梢哉{(diào)整石油蠟的量以在所需范圍內(nèi)改變得到的EHP的熔點(diǎn)。在實(shí)施方案中， EHP的熔點(diǎn)為約40°C至50°C (110 120 0F )；在實(shí)施方案中，EHP的熔點(diǎn)為約70°C至約 750C (160 °F至約165 0F )。在實(shí)施方案中，EHP適合用作例如燭蠟，這是由于加氫進(jìn)料中存在石油蠟而降低了脆性。在實(shí)施方案中，將1重量％至99重量％ WEHP與99重量％至1重量％的傳統(tǒng)石油蠟相混合。向傳統(tǒng)石油蠟添加EHP，可以用作膠粘劑/粘合劑以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的膠粘劑和粘合劑例如乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)。使用EHP代替?zhèn)鹘y(tǒng)化學(xué)粘合劑是理想的，因?yàn)镋HP是生物可降解的。此外，EHP可以是食品級的，并且蠟適合于食用目的，例如用于涂層產(chǎn)品盒。在其他實(shí)施方案中，可以添加單、二、三、四或五酯，以修改或增進(jìn)最終組合物的所需物理性質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，可能需要將反應(yīng)器10的內(nèi)含物在第二次傳送過程中通過HSD 40。在這種情況下，管線16可以如管線20所指示的與管線21相連，使得管線16的至少一部分內(nèi)含物從反應(yīng)器10重新循環(huán)，并由泵5泵入管線13并因此進(jìn)入HSD 40。附加的含氫氣體可以經(jīng)管線22注入管線13，或者它可以直接添加到高剪切裝置中(未顯示)。在其他實(shí)施方案中，在將產(chǎn)物料流中的一部分未飽和液體重新循環(huán)到高剪切裝置40之前，可以對管線16中的產(chǎn)物料流進(jìn)行進(jìn)一步處理(例如從其中分離飽和的產(chǎn)物)。在某些實(shí)施方案中，兩個(gè)或更多個(gè)類似HSD 40或構(gòu)造不同的高剪切裝置串聯(lián)排列，用于進(jìn)一步增強(qiáng)加氫反應(yīng)。多個(gè)裝置的操作可以采取分批或連續(xù)的方式。在某些需要單次傳送或“一次通過”方法的情況下，使用串聯(lián)的多個(gè)高剪切裝置也可能是有利的。在多個(gè)高剪切裝置串聯(lián)操作的某些實(shí)施方案中，可以省略反應(yīng)器10。例如，在實(shí)施方案中，管線 18中的出口分散體可以進(jìn)料到第二個(gè)高剪切裝置。當(dāng)多個(gè)高剪切裝置40串聯(lián)操作時(shí)，附加的氫氣可以注入到每個(gè)裝置的入口進(jìn)料流中。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)高剪切裝置40并聯(lián)操作，來自它們的出口分散體被導(dǎo)入一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器10中。特點(diǎn)。在HSD 40中增強(qiáng)氫氣與加氫進(jìn)料的混合，這種應(yīng)用潛在地允許對加氫進(jìn)料進(jìn)行更快和/或更完全的加氫。在某些實(shí)施方案中，增強(qiáng)的混合使增加處理料流的通量成為可能。在某些實(shí)施方案中，將高剪切混合裝置整合到已建立的工藝方法中，從而能夠增加生產(chǎn)(即更高的通量)。與某些試圖通過簡單地增加反應(yīng)器溫度來增加加氫程度的方法相反，由外部高剪切混合所提供的優(yōu)越的分散和接觸，在許多情況下可以允許降低總體操作壓力，同時(shí)維持或甚至增加反應(yīng)速度。不希望受到具體理論的限制，據(jù)信高剪切混合的水平或程度足以增加質(zhì)量傳遞速率，并產(chǎn)生局部非理想條件，能夠使原本根據(jù)吉布斯自由能預(yù)測預(yù)計(jì)將不會發(fā)生的反應(yīng)得以發(fā)生。局部非理想條件據(jù)信在高剪切裝置內(nèi)部發(fā)生， 導(dǎo)致增加的溫度和壓力，其中最顯著的增加據(jù)信是局部壓力的增加。高剪切裝置中壓力和溫度的增加是即時(shí)的和局部的，一旦流出高剪切裝置后，快速返回到主體或平均系統(tǒng)條件。 在某些情況下，高剪切混合裝置誘導(dǎo)足夠強(qiáng)度的空化作用，將一種或多種反應(yīng)物解離成自由基，其可以加劇化學(xué)反應(yīng)，或允許反應(yīng)在與通常需要的條件相比嚴(yán)苛性更低的條件下發(fā)生?？栈饔靡部梢酝ㄟ^產(chǎn)生局部湍流和液體微循環(huán)(聲學(xué)流動)來增加運(yùn)輸過程的速率。在化學(xué)/物理處理應(yīng)用中使用空化現(xiàn)象的概述，由Gogate等提供在“空化作用新興的技術(shù)，，中(Cavitation :A technology on the horizon), Current Science91 (No. 1) 35-46 (2006) )0本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的某些實(shí)施方案的高剪切混合裝置誘導(dǎo)空化作用，由此將氫氣和甘油三酯解離成自由基，它們?nèi)缓筮M(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物。在高剪切裝置40內(nèi)產(chǎn)生的管線18中的分散體酮的微米尺度和/或亞微米尺度氫氣泡的增加的表面積，導(dǎo)致氫氣與經(jīng)管線13導(dǎo)入到加氫進(jìn)料中的不飽和油的更快和/或更完全的反應(yīng)。正如上文中提到的，其他的益處是在較低溫度和壓力下操作反應(yīng)器10的能力，從而導(dǎo)致操作和基建成本兩者的節(jié)省。在加氫反應(yīng)中使用高剪切的益處包括但不限于更快的循環(huán)時(shí)間、增加的通量、由于能夠設(shè)計(jì)更小的加氫反應(yīng)器和/或在較低溫度和/或壓力下操作加氫反應(yīng)器而導(dǎo)致的降低的操作成本和/或降低的基建費(fèi)用。外部高剪切機(jī)械裝置的使用提供了氫和加氫進(jìn)料在反應(yīng)器/高剪切裝置中的受控環(huán)境下的快速接觸和混合。高剪切裝置降低了加氫反應(yīng)的質(zhì)量傳遞限制并從而增加了總體反應(yīng)速率，降低了未反應(yīng)氫氣的量，增加了加強(qiáng)的加氫產(chǎn)物中的飽和程度，和/或允許在預(yù)計(jì)可能不會發(fā)生實(shí)質(zhì)性反應(yīng)的總體操作條件下發(fā)生實(shí)質(zhì)性加氫反應(yīng)。上面的描述可能在用于所公開的方法的實(shí)例性實(shí)施方案中使用了植物油。然而， 本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員將會容易地認(rèn)識到，所公開的方法適用于大量各種不同的脂肪和油類，包括牛乳脂、可可脂、可可脂代用品、霧冰草脂、燭果脂、乳脂、霧冰藜脂、Phulwara脂、娑羅脂、牛油樹脂、婆羅洲油脂、豬油、羊毛脂、牛脂、羊脂、其他動物脂、芥花油、蓖麻油、椰子油、芫荽油、玉米油、棉籽油、榛果油、大麻籽油、亞麻籽油、芒果核油、繡線菊油、牛蹄油、橄欖油、棕櫚油、棕仁油、精煉油棕油、棕櫚油硬脂、精煉油棕仁油、棕仁油硬脂、花生油、菜籽油、米糠油、紅花油、茶梅油、大豆油、芝麻油、葵花籽油、妥爾油、椿花油、植物油、海油及其組合。
盡管已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員可以對其進(jìn)行修改而不背離本發(fā)明的精神和教導(dǎo)。本文描述的實(shí)施方案僅僅是示例性的，不是打算進(jìn)行限制。本文公開的發(fā)明的許多變化和修改是可能，并處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。當(dāng)數(shù)值范圍或限度被明確陳述時(shí)，這些表述的范圍或限度應(yīng)該被理解為包含了處于明確陳述的范圍或限度內(nèi)的同樣量值的重疊的范圍或限度(例如從約1至約10包含了 2、3、4等；大于 0. 10包含了 0. 11,0. 12,0. 13等)。對于任何權(quán)利要求的要素來說，使用術(shù)語“可選地”，目的是指目標(biāo)要素是需要的，或者是不需要的。兩種選擇方案都打算包含在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。較廣義的術(shù)語例如包含(comprises)、包括(includes)、具有(having)等的使用，應(yīng)該被理解為為較狹義的術(shù)語例如由…組成(consisting of)、基本上由…組成(consisting essentially of)、基本上由…構(gòu)成(comprised substantially of)等提供了支持。因此，保護(hù)的范圍不受上面提出的描述的限制，而是僅僅受限于下面的權(quán)利要求書，其范圍包括權(quán)利要求書的主題內(nèi)容的所有等同方式。每個(gè)和所有的權(quán)利要求被整合在說明書中作為本發(fā)明的實(shí)施方案。因此，權(quán)利要求書是進(jìn)一步的描述，是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案的補(bǔ)充。所有本文引用的專利、專利申請和出版物的公開內(nèi)容，在它們?yōu)楸疚奶岢龅膬?nèi)容提供示例性的、程序性的或其它詳細(xì)情況的補(bǔ)充的程度上，在此引為參考。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的方法，所述方法包括a.提供石油蠟和基礎(chǔ)油；b.將所述石油蠟和基礎(chǔ)油與含氫氣體在高剪切裝置中混合以形成進(jìn)料；以及c.對所述進(jìn)料進(jìn)行足夠時(shí)間的加氫，以產(chǎn)生增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物。
2.權(quán)利要求1的方法，其中對所述進(jìn)料進(jìn)行加氫實(shí)現(xiàn)了至少一種下列效果進(jìn)料的脫硫、加氫裂化、不飽和成分的還原以及進(jìn)料的芳香族成分的還原。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述石油蠟包括由式CnH2n+2所示的烷烴，其中η= 20-40。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述基礎(chǔ)油選自牛乳脂、可可脂、可可脂代用品、霧冰草脂、 燭果脂、乳脂、霧冰藜脂、Phulwara脂、娑羅脂、牛油樹脂、婆羅洲油脂、豬油、羊毛脂、牛脂、 羊脂、其他動物脂、芥花油、蓖麻油、椰子油、芫荽油、玉米油、棉籽油、榛果油、大麻籽油、亞麻籽油、芒果核油、繡線菊油、牛蹄油、橄欖油、棕櫚油、棕仁油、精煉油棕油、棕櫚油硬脂、精煉油棕仁油、棕仁油硬脂、花生油、菜籽油、米糠油、紅花油、茶梅油、大豆油、芝麻油、葵花籽油、妥爾油、椿花油、植物油、海油及其組合。
5.權(quán)利要求1的方法，其中基礎(chǔ)油還包含至少一種抗氧化劑。
6.權(quán)利要求5的方法，其中至少一種抗氧化劑包括抗壞血酸棕櫚酸酯、生育酚、受阻酚類化合物或其組合。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述進(jìn)料具有高于70的碘值。
8.權(quán)利要求1的方法，其還包括將一部分產(chǎn)生的加氫產(chǎn)物重新循環(huán)通過高剪切混合。
9.權(quán)利要求1的方法，其中對所述進(jìn)料進(jìn)行加氫包括使用鎳催化劑。
10.權(quán)利要求9的方法，其中將所述催化劑與所述石油蠟、基礎(chǔ)油和含氫氣體在高剪切裝置中混合。
11.權(quán)利要求1的方法，其還包括將氫供體溶劑導(dǎo)入所述高剪切裝置以形成進(jìn)料。
12.權(quán)利要求11的方法，其中將氫供體溶劑導(dǎo)入所述高剪切裝置包括將所述氫供體溶劑與石油蠟或與基礎(chǔ)油或與兩者混合。
13.權(quán)利要求11的方法，其中所述氫供體溶劑包括四氫化萘和菲。
14.按照權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物。
15.混合蠟，其包含按照權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物和石油蠟。
16.混合蠟，其包含按照權(quán)利要求1的方法生產(chǎn)的增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物和酯類。
17.用于生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含具有至少一個(gè)入口和一個(gè)出口的反應(yīng)器，和具有至少一個(gè)入口和一個(gè)出口的至少一個(gè)高剪切混合裝置，其中所述高剪切混合裝置的至少一個(gè)出口與所述反應(yīng)器的至少一個(gè)入口流體連通。
18.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述反應(yīng)器包含至少一個(gè)用于氣態(tài)產(chǎn)物的出口和至少一個(gè)用于液態(tài)或蠟狀產(chǎn)物的出口。
19.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述高剪切混合裝置包含至少一個(gè)轉(zhuǎn)子和至少一個(gè)定子，它們相隔一定剪切間隙，其中剪切間隙是該至少一個(gè)轉(zhuǎn)子與該至少一個(gè)定子之間的最小距離，其中高剪切混合裝置的至少一個(gè)轉(zhuǎn)子能夠產(chǎn)生高于22. 9m/s (4, 500ft/min)的尖端速度。
20.權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中高剪切混合裝置包含至少一個(gè)催化表面。
全文摘要
本文公開的實(shí)施方案描述了用于生產(chǎn)增強(qiáng)的蠟替代物的系統(tǒng)。系統(tǒng)包含具有至少一個(gè)入口和一個(gè)出口的反應(yīng)器，以及具有至少一個(gè)入口和一個(gè)出口的至少一個(gè)高剪切混合裝置。所述高剪切混合裝置的至少一個(gè)出口與所述反應(yīng)器的至少一個(gè)入口流體連通。高剪切混合裝置可以包含反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。高剪切混合裝置還可以包含至少一個(gè)催化表面。本文公開的實(shí)施方案還描述了增強(qiáng)的蠟替代物的生產(chǎn)方法。方法包括(1)提供石油蠟和基礎(chǔ)油；(2)將石油蠟和基礎(chǔ)油與含氫氣體在高剪切裝置中混合，以形成進(jìn)料；以及(3)對所述進(jìn)料進(jìn)行足夠時(shí)間的加氫，以產(chǎn)生增強(qiáng)的加氫產(chǎn)物。
文檔編號C11C3/12GK102317422SQ201080007555
公開日2012年1月11日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月11日
發(fā)明者格雷戈里·G·博辛格, 阿巴斯·哈桑, 阿齊茲·哈桑, 雷福德·G·安東尼 申請人:Hrd有限公司