專利名稱：將植物油轉(zhuǎn)化成基礎(chǔ)油和運(yùn)輸燃料的制作方法
將植物油轉(zhuǎn)化成基礎(chǔ)油和運(yùn)輸燃料
發(fā)明 領(lǐng)域本發(fā)明通常涉及由生物質(zhì)獲得的燃料和潤(rùn)滑劑，具體涉及可有效地從植物油或作 物油制備基礎(chǔ)油和運(yùn)輸燃料的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
因?yàn)樵S多原因而使得生物燃料越來越引起人們的興趣，包括(1)它們?yōu)榭稍偕?能源；(2)其生產(chǎn)受地理政治因素的影響小；(3)它們?yōu)橹苯犹鎿Q現(xiàn)有車輛中的石油基燃料 提供了可能性；以及(4)利用生物燃料前體對(duì)CO2的提取(尤其是在纖維素原料的情況中) 能夠大大減少凈溫室氣體的排放。參見Pearce，“Fuels Gold，”NewScientist，9月23日， pp.36-41,2006ο容易得到的生物燃料是植物油，其主要包含甘油三酸酯和一部分游離脂肪酸。然 而，植物油的性質(zhì)使其通常不適合用作車輛發(fā)動(dòng)機(jī)中石油柴油的直接替代，因?yàn)橹参镉偷?粘度通常太高且不會(huì)充分完全燃燒，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)上留下有害的碳沉積物。另外，植物油 在較低溫度下易于凝膠化，由此阻礙了其在更寒冷氣候下的使用。在將植物油與石油燃料 共混時(shí)，能夠減輕這些問題，但是在長(zhǎng)期用于柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)仍存在問題。參見Pearce， 2006 ；Huber 等 人，“Synthesis ofTransportation Fuels from Biomass Chemistry, Catalysts, andEngineering，” Chem. Rev.，vol. 106，pp. 4044-4098，2006。酯交換是目前將植物油轉(zhuǎn)化成柴油相容燃料(即常規(guī)生物柴油)的方法，所述 柴油相容燃料能夠在常規(guī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒。參見Meher等人，“Technical Aspects of Biodiesel Production byTransesterification-Α Review,，，Renew. &Sustain. Energy Rev.，vol. 10，pp. 248-268,2006。然而，仍然存在與常規(guī)生物柴油燃料類似的寒冷流動(dòng)性 問題。這種問題至少部分是由于在低溫如大約冰點(diǎn)(約0°C)下生物柴油通常變稠且不易 流動(dòng)的事實(shí)。常規(guī)生物柴油主要由甲酯構(gòu)成，其具有連接到羰基的長(zhǎng)的直鏈脂族基團(tuán)。此 夕卜，植物油的酯交換展示的問題是，生產(chǎn)超過90%的柴油范圍的燃料，而煤油或汽油范圍的 餾分很少或沒有，由此限制了從所述植物油生產(chǎn)的燃料的類型。關(guān)于植物油和其它油向某 些燃料(例如非柴油)的轉(zhuǎn)化，希望首先必須將所述油轉(zhuǎn)化成烷烴(鏈烷烴)。還值得關(guān)注的是，脂肪酸(得自植物油)的不飽和現(xiàn)象有助于差的氧化穩(wěn)定性和 沉積物，且盡管加氫通常將提高燃料的氧化穩(wěn)定性，但這使得燃料已經(jīng)較差的低溫性能變 得更糟。對(duì)鏈烷烴進(jìn)行異構(gòu)化能夠改善該問題。因此，可有效地將植物油和/或作物油加工成更寬范圍的燃料類型和潤(rùn)滑劑(通 常是同時(shí)發(fā)生的)的方法和系統(tǒng)是極其有利的。發(fā)明概述在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及對(duì)含甘油三酸酯的生物衍生的油進(jìn)行加工以生產(chǎn) 基礎(chǔ)油和運(yùn)輸燃料的方法(工藝)和系統(tǒng)，其中最初通過加氫處理(類型1)或直接異構(gòu)化 (類型2)進(jìn)行這種加工。在所有這種情況中，所述加工實(shí)現(xiàn)了對(duì)生物衍生的油中的脂肪酸 組分的至少部分低聚反應(yīng)。在某些這種實(shí)施方案中，這種低聚反應(yīng)用于提高至少一部分產(chǎn) 物的碳數(shù)，從而提供更寬范圍的基礎(chǔ)油和潤(rùn)滑劑組合物。通過某些這種系統(tǒng)/方法提供的多個(gè)產(chǎn)物流股(例如，柴油燃料+高值潤(rùn)滑劑)用于強(qiáng)化這些系統(tǒng)/方法相對(duì)于提供單一產(chǎn)物流股的各種系統(tǒng)/方法的經(jīng)濟(jì)性。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)基礎(chǔ)油和柴油或其它運(yùn)輸燃料的一種或 多種第一種類型的方法(類型ι的方法)，所述方法包括下列步驟(a)對(duì)含有甘油三酸酯 的植物油進(jìn)行加工從而實(shí)現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低聚反應(yīng)(例如二聚)和脫氧 反應(yīng)(例如，消除羧基、羰基和/或羥基部分)，從而提供低聚混合物，其中所述加工包括加 氫處理和隨后的除水；(b)在異構(gòu)化催化劑上對(duì)所述低聚混合物進(jìn)行異構(gòu)化而得到異構(gòu)化 混合物，其中所述異構(gòu)化混合物包含基礎(chǔ)油組分和柴油燃料組分，且其中所述異構(gòu)化混合 物包含至少IOwt %的碳數(shù)為30或更多的烷烴(鏈烷烴)；以及(c)對(duì)所述異構(gòu)化混合物進(jìn) 行蒸餾而得到/生產(chǎn)基礎(chǔ)油和柴油燃料。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及通過對(duì)含有甘油三酸酯的生物衍生的(例如、植 物基或作物基)油進(jìn)行加工而生產(chǎn)基礎(chǔ)油和柴油燃料的一種或多種第一種類型的系統(tǒng)(類 型1的系統(tǒng))，這種系統(tǒng)包含下列組件(a)加工子系統(tǒng)，其對(duì)含有甘油三酸酯的植物油進(jìn) 行加工從而實(shí)現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低聚反應(yīng)和脫氧反應(yīng)，從而提供低聚混合 物，其中所述加工包括加氫處理和隨后的除水；(b)在異構(gòu)化催化劑上對(duì)所述低聚混合物 進(jìn)行異構(gòu)化而得到異構(gòu)化混合物的異構(gòu)化單元，其中所述異構(gòu)化混合物包含基礎(chǔ)油組分和 柴油燃料組分，且其中所述異構(gòu)化混合物包含至少10襯％的碳數(shù)為30或更多的烷烴；以及 (c)對(duì)所述異構(gòu)化混合物進(jìn)行蒸餾而得到基礎(chǔ)油和柴油燃料的蒸餾單元。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)基礎(chǔ)油和柴油燃料的一種或多種第二種 類型的方法(類型2的方法)，這種方法包括下列步驟(a)對(duì)含有甘油三酸酯的植物油進(jìn) 行加工從而實(shí)現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低聚反應(yīng)，從而提供低聚混合物；(b)在 異構(gòu)化催化劑上對(duì)所述低聚混合物進(jìn)行異構(gòu)化而得到異構(gòu)化混合物，其中所述異構(gòu)化混合 物包含基礎(chǔ)油組分和柴油燃料組分；(c)將異構(gòu)化混合物中的水除去而得到干燥的異構(gòu)化 混合物，其中所述干燥混合物包含至少10襯％的碳數(shù)為30或更多的烷烴；(d)將所述干燥 的異構(gòu)化混合物分成較低沸點(diǎn)餾分和較高沸點(diǎn)餾分，其中隨后從所述較低沸點(diǎn)餾分中得到 柴油燃料；以及(e)隨后進(jìn)一步對(duì)所述較高沸點(diǎn)餾分的至少一部分進(jìn)行異構(gòu)化而得到基礎(chǔ) 油。在某些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及對(duì)含有甘油三酸酯的生物衍生的油進(jìn)行加工的一 種或多種第二種類型的系統(tǒng)(類型2的系統(tǒng))，這種系統(tǒng)包含下列組件(a)對(duì)含有甘油三 酸酯的植物油進(jìn)行加工從而實(shí)現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低聚反應(yīng)并從而提供低 聚混合物的加工子系統(tǒng)；(b)對(duì)所述低聚混合物進(jìn)行異構(gòu)化而得到異構(gòu)化混合物的第一異 構(gòu)化單元，其中所述異構(gòu)化混合物包含基礎(chǔ)油組分和柴油燃料組分；(c)將異構(gòu)化混合物 中的水除去而得到干燥的異構(gòu)化混合物的除水器，其中所述干燥的異構(gòu)化混合物包含至少 10襯％的碳數(shù)為30或更多的烷烴；(d)將所述干燥的異構(gòu)化混合物分成低沸點(diǎn)餾分和高沸 點(diǎn)餾分的分離單元，其中隨后從所述低沸點(diǎn)餾分中得到柴油燃料；以及(e)隨后進(jìn)一步對(duì) 所述高沸點(diǎn)餾分進(jìn)行異構(gòu)化而得到基礎(chǔ)油的第二異構(gòu)化單元。上面已經(jīng)相當(dāng)廣泛地列出了本發(fā)明的特征，從而可更好地理解下面本發(fā)明的詳 述。下文中將對(duì)形成本發(fā)明權(quán)利要求書主題的本發(fā)明另外的特征和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行說明。附圖簡(jiǎn)述
為了更完 全地理解本發(fā)明、及其優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在結(jié)合附圖來對(duì)下列說明做出評(píng)述，其 中

圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案以逐步的模式對(duì)生物源的含甘油三酸酯 的油進(jìn)行加工以制造基礎(chǔ)油和產(chǎn)物燃料的類型1的方法；圖2顯示了用于實(shí)施圖1中所述類型的方法的示例性的類型1的系統(tǒng)；圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的某些替代實(shí)施方案以逐步的模式對(duì)生物源的含甘油三 酸酯的油進(jìn)行加工以制造基礎(chǔ)油和產(chǎn)物燃料的類型2的方法；和圖4顯示了用于實(shí)施圖3中所述類型的方法的示例性的類型2的系統(tǒng)。發(fā)明詳述1.簡(jiǎn)介本發(fā)明的實(shí)施方案涉及對(duì)含有甘油三酸酯的生物衍生的油進(jìn)行加工以實(shí)現(xiàn)其中 含有的不飽和脂肪酸(羧酸)組分的低聚反應(yīng)和脫氧反應(yīng)，從而生產(chǎn)基礎(chǔ)油和運(yùn)輸燃料 (例如，柴油燃料)的方法(工藝)和系統(tǒng)。在這種方法和系統(tǒng)中的加工實(shí)現(xiàn)了脂肪酸組分 的至少部分低聚(例如，二聚)。在某些這種方法和系統(tǒng)(類型1)中，通過初始的加氫處理 來進(jìn)行所述加工，而在其它的這種方法和系統(tǒng)(類型2)中，通過異構(gòu)化步驟直接進(jìn)行所述 加工。鑒于先前技術(shù)中的上述限制，本發(fā)明方法和系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)包括但不限于，產(chǎn)生多種 產(chǎn)物流股、以及將這些流股中的一種或多種與傳統(tǒng)的煉油廠流股和工藝進(jìn)行集成的能力。2.定義在整個(gè)該說明書中，將某些術(shù)語(yǔ)和短語(yǔ)在它們第一次使用時(shí)進(jìn)行了定義，但是將 用于本說明書中某些其它術(shù)語(yǔ)定義如下如本文中所使用的，前綴“生物”是指與生物來源的可再生資源有關(guān)，例如通常排 除了化石燃料的資源。如本文中所使用的，“生物衍生的油”是指至少部分衍生自生物來源的任何含甘 油三酸酯的油，例如但不限于，作物、植物、微藻類等。這種油還可包含游離脂肪酸。今后 將生物來源稱作“生物質(zhì)”。關(guān)于更多將微藻類用作甘油三酸酯來源的優(yōu)勢(shì)，參見R. Baum, "Microalgae are Possible Source of Biodiesel Fuel, "Chem. &Eng. News,vol. 72(14), pp.28-29，1994。如本文中所定義的，“甘油三酸酯”是指具有下列分子結(jié)構(gòu)的一類分子
權(quán)利要求
1.一種包括下列步驟的方法a)對(duì)含有甘油三酸酯的植物油進(jìn)行加工從而實(shí)現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低 聚反應(yīng)，以提供低聚混合物；b)在異構(gòu)化催化劑上對(duì)所述低聚混合物進(jìn)行異構(gòu)化以得到異構(gòu)化混合物，其中所述異 構(gòu)化混合物包含基礎(chǔ)油組分和柴油燃料組分；c)將所述異構(gòu)化混合物中的水除去以得到干燥的異構(gòu)化混合物，其中所述干燥的異構(gòu) 化混合物包含至少IOwt %的碳數(shù)為30或更多的烷烴；d)將所述干燥的異構(gòu)化混合物分成較低沸點(diǎn)餾分和較高沸點(diǎn)餾分，其中隨后從所述較 低沸點(diǎn)餾分中得到柴油燃料；以及e)隨后進(jìn)一步對(duì)所述較高沸點(diǎn)餾分的至少一部分進(jìn)行異構(gòu)化以得到基礎(chǔ)油。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括對(duì)所述基礎(chǔ)油進(jìn)行加氫精制以制造加氫精制的基礎(chǔ)油的 步驟。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述植物油包含選自菜籽油、大豆、油菜籽、棕櫚、花生、小 桐子、黃油、藻類及其組合中的一種或多種生物衍生的油。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述低聚混合物包含低聚物組分，所述低聚物組分包含至 少50襯％的二聚體物質(zhì)。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述加工步驟包括加氫處理子步驟，且其中所述加氫處理 子步驟利用負(fù)載在氧化鋁上的鎳_鉬催化劑。
6.權(quán)利要求1的方法，其中通過分步結(jié)晶技術(shù)提高不飽和脂肪酸組分的濃度，從而提 高低聚反應(yīng)的收率。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述異構(gòu)化催化劑為在SAPOll載體上的貴金屬。
8.權(quán)利要求1的方法，其中在550華氏度至750華氏度的溫度下實(shí)施異構(gòu)化步驟。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述異構(gòu)化混合物包含至少20襯％的碳數(shù)為30或更多的 烷烴。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述柴油燃料包含至少70襯％的(12至(18烷烴，且其中所 述柴油燃料具有小于-10°C的傾點(diǎn)。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述基礎(chǔ)油具有小于-10°C的傾點(diǎn)，且其中所述基礎(chǔ)油具 有大于120的粘度指數(shù)。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述加氫精制的基礎(chǔ)油具有小于-10°C的傾點(diǎn)，且其中所 述加氫精制的基礎(chǔ)油具有大于120的粘度指數(shù)。
13.—種從植物油制造柴油燃料和基礎(chǔ)油的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含a)對(duì)含有甘油三酸酯的植物油進(jìn)行加工從而實(shí)現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低 聚反應(yīng)并從而提供低聚混合物的加工子系統(tǒng)；b)對(duì)所述低聚混合物進(jìn)行異構(gòu)化以得到異構(gòu)化混合物的第一異構(gòu)化單元，其中所述異 構(gòu)化混合物包含基礎(chǔ)油組分和柴油燃料組分；c)將異構(gòu)化混合物中的水除去以得到干燥的異構(gòu)化混合物的除水器，其中所述干燥的 異構(gòu)化混合物包含至少IOwt %的碳數(shù)為30或更多的烷烴；d)將所述干燥的異構(gòu)化混合物分成低沸點(diǎn)餾分和高沸點(diǎn)餾分的分離單元，其中隨后從 所述低沸點(diǎn)餾分中得到柴油燃料；以及e)隨后進(jìn)一步對(duì)所述高沸點(diǎn)餾分進(jìn)行異構(gòu)化以得到基礎(chǔ)油的第二異構(gòu)化單元。
14.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，還包含對(duì)所述基礎(chǔ)油進(jìn)行加氫精制以得到加氫精制的基礎(chǔ)油 的加氫精制單元。
15.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述加工子系統(tǒng)包括對(duì)含有甘油三酸酯的植物油或其衍 生物進(jìn)行加氫處理的加氫處理設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)含有甘油三酸酯的生物衍生的油進(jìn)行加工以提供基礎(chǔ)油和運(yùn)輸燃料的方法(過程)和系統(tǒng)，其中對(duì)其中含有的脂肪酸進(jìn)行部分低聚反應(yīng)以提供低聚混合物，從所述低聚混合物中提取基礎(chǔ)油和運(yùn)輸燃料。這種方法和系統(tǒng)能夠包括最初的加氫處理步驟或?qū)λ龅途刍旌衔锏闹苯赢悩?gòu)化。
文檔編號(hào)C10G3/00GK102105560SQ200980128430
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者S·J·米勒 申請(qǐng)人:雪佛龍美國(guó)公司