專利名稱：將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于植物生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料用于運(yùn)輸?shù)念I(lǐng)域。本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)狀況
生物燃料是植物來(lái)源燃料，其具有的特性類似于化石燃料的那些，允許它們?cè)趲缀醪唤?jīng)修改的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用。這些燃料具有若干環(huán)境優(yōu)勢(shì)。在生物燃料來(lái)自植物來(lái)源的情況下，在它們的燃燒中二氧化碳的平衡理論上是中性的，這是因?yàn)榭梢哉J(rèn)為在所述燃燒中產(chǎn)生的二氧化碳的相同量已先前從大氣的二氧化碳中經(jīng)過(guò)光合作用循環(huán)(經(jīng)數(shù)年時(shí)期)消耗。另夕卜，生物燃料不含有或含有少量的氮和硫化合物。因此，它們的燃燒不會(huì)產(chǎn)生(或者如果產(chǎn)生，應(yīng)以比化石燃料的情況更少的量)氮和硫氧化物，所述氮和硫氧化物導(dǎo)致對(duì)呼吸系統(tǒng)的刺激和損害而且是對(duì)流層臭氧形成和煙霧的來(lái)源。已知這些氧化物促進(jìn)酸雨的形成，硫氧化物是酸雨形成的主因。第一代生物燃料主要集中在生物柴油(連同生物乙醇)。如今，脂肪酸甲基和乙基酯被稱為生物柴油(或FAME)。生物柴油通過(guò)植物油與甲醇或乙醇的酯交換獲得。這種生物燃料具有一些缺點(diǎn)，它們限制其在目前發(fā)動(dòng)機(jī)中的用量為約6%。生物柴油的另一個(gè)缺點(diǎn)是延長(zhǎng)的或不恰當(dāng)?shù)膬?chǔ)存可促成其分解和脂肪酸的釋放。這些酸不完全可溶于混合物中，除了其酸性質(zhì)導(dǎo)致的可能的腐蝕以外，固體的形成可引起管道和過(guò)濾器中的問(wèn)題。然而，生物柴油目前不可代替常規(guī)柴油的主因與以下事實(shí)有關(guān):植物油主要從作物獲得，這使其爭(zhēng)奪農(nóng)田。這意味著，最后生物柴油的生產(chǎn)與食物生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)，顯著增加一些基礎(chǔ)食物的價(jià)格。為避免與食物生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)，已開(kāi)發(fā)第二代生物燃料，其必須回避具有作為食物的直接用途的植物、種子、塊莖等，以及，總的來(lái)說(shuō)，避免需要農(nóng)田的任何植物生物質(zhì)。在這些基礎(chǔ)上，旨在從半纖維素或纖維素(它們可得自木材(碎片或鋸屑)還有任何種類的植物生物質(zhì)殘留物)中開(kāi)發(fā)第二代生物燃料。第二代生物燃料的生產(chǎn)問(wèn)題的可能解決方案最近已被提出。在J.A.Dumesic及合作者(Science 2005，308，1446-1450; PTC 國(guó)際申請(qǐng) W02008151178, 2008;美國(guó)專利20090124839，2007)描述的方法中，進(jìn)行5-羥甲基糠醛(HMF ;或糠醛)的羥醛縮合以獲得具有9、12或15個(gè)碳原子的分子(見(jiàn)方案I)，所述分子在后續(xù)步驟中可氫化為它們相應(yīng)的烷烴。該技術(shù)具有若 干缺點(diǎn)。例如以下事實(shí):羥醛縮合需要第二原料，這是由于HMF或糠醛與自身的羥醛縮合是不可能的，所以必需進(jìn)行交叉羥醛縮合。帶著這個(gè)目的，Dumesic和合作者使用丙酮作為兩個(gè)呋喃分子的連接體。然而，交叉羥醛縮合涉及(就其本性來(lái)說(shuō))較低的選擇性，這是因?yàn)楸膳c自身縮合。方案1 (改編自 Science 2005，308，1446-1450)
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)燃料的方法，其特征在于它包含至少: a)第一個(gè)步驟，該步驟用催化劑和水在反應(yīng)條件下處理2-甲基呋喃以形成帶有至少10個(gè)碳原子的產(chǎn)物的混合物； b)第二個(gè)步驟，該步驟為a)中獲得的產(chǎn)物的混合物的催化氫化和脫水。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述第一個(gè)步驟中形成經(jīng)氧化的烴的混合物。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于在所述第一個(gè)步驟中所述產(chǎn)物的混合物至少包含2-甲基呋喃的一種低聚物。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于獲得的所述低聚物存在的百分?jǐn)?shù)為至少20重量％。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述第一個(gè)步驟的所述產(chǎn)物含有至少15個(gè)碳原子。
6.權(quán)利要求1-5的方法，其特征在于所述第一個(gè)步驟在酸催化劑存在下進(jìn)行。
7.權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述第一個(gè)步驟在礦物酸存在下進(jìn)行。
8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于所述第一個(gè)步驟在硫酸存在下進(jìn)行。
9.權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述步驟I在不溶性酸存在下進(jìn)行。
10.權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述步驟I在酸樹(shù)脂存在下進(jìn)行。
11.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述第一個(gè)步驟的所述反應(yīng)在(TC和200°C之間并優(yōu)選0°C和100°C之間的溫度下進(jìn)行。
12.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述第二個(gè)步驟的所述氫化/脫水在180°C和450°C之間并優(yōu)選220°C和400°C之間的溫度下進(jìn)行。
13.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述第二個(gè)步驟的所述氫化在0.1 bar和60 bar之間，并優(yōu)選3 bar和50 bar之間的氫壓力下進(jìn)行。
14.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述第二個(gè)步驟的所述催化劑包含至少金屬功能和脫水功能。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于所述第二個(gè)步驟的所述催化劑包含選自以下的元素的至少一種:Re、Pd、Ru、Pt、Rh、Ni或擔(dān)載的Cu。
16.權(quán)利要求15的方法，其特征在于載體選自活性炭、無(wú)機(jī)氧化物和它們的組合。
17.權(quán)利要求16的方法，其特征在 于所述載體為選自氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、二氧化硅和它們的組合的無(wú)機(jī)氧化物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生具有高烷烴含量和低氧化化合物含量的液體燃料的方法，所述方法包含至少第一個(gè)步驟，該步驟用催化劑和水在反應(yīng)條件下處理2-甲基呋喃以形成帶有至少10個(gè)碳原子的產(chǎn)物的混合物；和第二個(gè)步驟，該步驟為步驟1中獲得的產(chǎn)物或混合物的催化氫化和脫水，其使用合適的氫化和脫水催化劑。
文檔編號(hào)C10G3/00GK103189475SQ201180039136
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月16日
發(fā)明者A.科爾馬卡諾斯, M.倫茨, O.德拉托雷阿爾法羅 申請(qǐng)人:康斯喬最高科學(xué)研究公司, 巴倫西亞理工大學(xué)