專利名稱：制備生物基燃料的高能效方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種制備燃料的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種利用生物脂肪酸制備噴氣式發(fā)動機燃料的高能效方法。
烷基酯類，包括甲酯或乙酯在內(nèi)，也被稱作“生物柴油”，是常規(guī)的石油來源的柴油燃料的一種可再生的、清潔的燃燒替代物。生物柴油由粗的或使用過的植物油或動物脂肪——通常為大豆油或菜籽油(其包括甘油三酯、甘油二酯、單酸甘油酯、脂肪酸(FA)，或其混合物)——制得。由于生物柴油由天然油或脂肪源制得，因而如果是從植物油得到，烷基酯通常包括C14至C18脂肪鏈，而如果是從動物脂肪得到，則烷基酯通常包括C16至C22脂肪鏈。生物柴油可以純的形式或與石油來源的柴油燃料混合的形式在柴油(燃燒-點火)發(fā)動機內(nèi)燃燒。生物柴油提供了可再生資源的優(yōu)點，并且比石油柴油具有更低的硫排放。
由生物來源的油制備生物柴油的常規(guī)路線是通過一種稱為酯交換的方法。常規(guī)的酯交換方法如下所示
但是，由該方法制得的生物柴油不滿足運輸柴油要求，例如，這些酯類通常在-10℃以下時凝膠化。為改進(jìn)性能，已開發(fā)出了熱及催化化學(xué)鍵斷裂(裂解)技術(shù)，其使得能夠?qū)⑸镉娃D(zhuǎn)化為以下物質(zhì)的生物基替代物石油來源的柴油燃料以及其它燃料例如噴氣式發(fā)動機燃料。
使FA鏈從甘油處斷裂，并使較長的FA鏈裂解為較短的(較低碳數(shù)的)分子，被用于確保在低溫(低至-50℃)時的足夠的燃料流動性能；需要除去氧來確保足夠的燃料能量密度，并且需要用氫替代氧以確保燃料的化學(xué)穩(wěn)定性(抗聚合性)。由于需要輸入額外的能量來使C16和C18FA鏈(其構(gòu)成大豆、向日葵、玉米、菜籽、低芥酸菜子、棉籽及其它常規(guī)植物油的主要FA成分)斷裂為較短的分子，使得這種方法的總能效降低。
因此，需要一種由生物源例如天然油及脂肪來制備燃料的更高能效方法。


發(fā)明內(nèi)容
本文公開了一種新的、高能效的制備噴氣式發(fā)動機燃料的方法。該方法是基于利用中鏈脂肪酸源，例如萼距花油(cuphea oil)，而無需使高能脂肪酸鏈裂解來獲得噴氣式發(fā)動機燃料及其它具有低溫流動性要求的燃料所需的較短分子。該方法的其它方面和優(yōu)點將在下面進(jìn)行更詳細(xì)地說明。
在一個實施方案中，制備噴氣式發(fā)動機燃料的方法包括，提供這樣一種中鏈脂肪酸源，所述中鏈脂肪酸源包括含有一種或多種具有不超過16個碳原子的中鏈脂肪酸基團(tuán)的甘油酯。該方法還包括，使所述一種或多種中鏈脂肪酸基團(tuán)從所述甘油酯斷裂，以形成甘油和一種或多種游離脂肪酸。另外，該方法包括使所述一種或多種中鏈脂肪酸與所述甘油分離。該方法還包括使所述一種或多種中鏈脂肪酸脫羧以形成一種或多種用于制備噴氣式發(fā)動機燃料的烴。
在另一個實施方案中，用于制備噴氣式發(fā)動機燃料的方法包括，提供這樣一種中鏈脂肪酸源，所述中鏈脂肪酸源包括含有一種或多種具有不超過16個碳原子的中鏈脂肪酸基團(tuán)的甘油酯。該方法還包括，使所述甘油酯直接脫羧，以同時使所述一種或多種中鏈脂肪酸基團(tuán)斷裂并形成一種或多種用于制備噴氣式發(fā)動機燃料的烴。
在另一個實施方案中，用于制備噴氣式發(fā)動機燃料的方法包括，提供這樣一種中鏈脂肪酸源，所述中鏈脂肪酸源包括含有一種或多種具有不超過16個碳原子的中鏈脂肪酸基團(tuán)的甘油酯。另外，該方法還包括，使所述甘油酯還原以形成一種或多種用于制備噴氣式發(fā)動機燃料的烴。
上文相當(dāng)寬泛地概括了本發(fā)明實施方案的特征及技術(shù)優(yōu)勢，以便下文對本發(fā)明進(jìn)行的詳細(xì)說明可得以更好地理解。構(gòu)成本發(fā)明權(quán)利要求主題的本發(fā)明其它特征及優(yōu)點將在以下進(jìn)行說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，所公開的概念和具體實施方案可很容易地用作基礎(chǔ)來改進(jìn)或設(shè)計實現(xiàn)相同發(fā)明目的的其它結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)意識到的是，這些等同結(jié)構(gòu)并不偏離所附權(quán)利要求書中所闡述的本發(fā)明的主旨和范圍。



對本發(fā)明優(yōu)選實施方案的詳細(xì)說明現(xiàn)將參照以下附圖進(jìn)行 圖1A-B示例說明了本發(fā)明方法的一種實施方案； 圖2A為顯示噴氣式發(fā)動機燃料(例如JP-8噴氣式發(fā)動機燃料)中正烷烴混合物的理想色譜圖； 圖2B為顯示JP-8噴氣式發(fā)動機燃料主要包含C6-C16烴的色譜圖；和 圖3為示例說明用于制備一種燃料(例如JP-8噴氣式發(fā)動機燃料)的方法的一種實施方案的方框圖。
注釋和命名方法 在以下說明書及權(quán)利要求書中使用了某些術(shù)語來指代特定的系統(tǒng)元件。本文不欲對名稱不同而功能相同的元件進(jìn)行區(qū)別。
在以下論述及權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”和“包含”以一種開放式的方式使用，因此應(yīng)被解釋為意指“包括，但不限于......”。
如本文中所使用的，“噴氣式發(fā)動機燃料”可指代在噴氣式飛機中用作燃料的任何組合物。

具體實施例方式 圖1A-B示例說明一種用于制備液體燃料(例如噴氣式發(fā)動機燃料)的方法的一種實施方案。通常，原料混合物(例如天然脂肪酸源，如天然植物或植物油和/或脂肪)可依次或串聯(lián)或同時經(jīng)以下加工步驟處理，因此所述操作無需以特定順序完成。在實施方案中，可首先提供脂肪酸(FA)源。然后該脂肪酸源被分解或斷裂成FA鏈和甘油，如圖1A所示。然后可將所述FA鏈與所述甘油分離。最后，可使所述FA鏈脫羧以形成一種或多種烴，并且可能如果需要可將任何不飽和烴鏈氫化生成一種或多種噴氣式發(fā)動機燃料所需的烷烴，如圖1B中所示。
所公開方法的一個創(chuàng)新點在于，通過首先選擇包含長度與所需燃料產(chǎn)品相應(yīng)的FA鏈的天然油來制備生物基噴氣式發(fā)動機燃料。即，正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴的混合物可制成與現(xiàn)有的噴氣式發(fā)動機燃料類型的碳鏈混合物相匹配。通常，噴氣式發(fā)動機燃料包含具有8至16個碳原子的烴的混合物，以及痕量的C6-C8和痕量的C17以上烴。優(yōu)選地，所述痕量為小于10％，甚至更優(yōu)選小于5％。因此，希望選擇含有這樣的脂肪酸組合物的脂肪酸源所述脂肪酸組合物具有與最終的噴氣式發(fā)動機燃料產(chǎn)品(例如JP-4、JP-5、JP-6、JP-7、JP-8、Jet A1、JetA、Jet B、煤油、Diesel 1、Diesel 2、Fuel oil 1、Fuel oil 2等)相同或基本相似的碳原子數(shù)，或者相同或基本相似的分子量分布。
優(yōu)選地，提供中鏈脂肪酸源作為本發(fā)明方法的原料。本文中，“中鏈脂肪酸”指在脂肪酸主鏈上具有不超過16個碳原子的飽和或不飽和脂肪酸基團(tuán)。中鏈脂肪酸的實例包括但不限于己酸(C6)、辛酸(C8)、癸酸(C10)和月桂酸(C12)。中鏈脂肪酸源指生物來源的或天然的油類，或者含有具有中鏈脂肪酸基團(tuán)的甘油酯的油類的混合物。所述甘油酯可以是單酸甘油酯、甘油二酯、甘油三酯，或它們的混合物。因而，本發(fā)明方法的實施方案無需將C16、C18以及更長FA鏈裂解為較短的烴的高能量輸入要求。
在一個實施方案中，中鏈脂肪酸源可包括下式的甘油酯
其中R1-R3可各自獨立地包含烷基、烯基或氫。R1-R3彼此可相同或不同。所述烷基或烯基可具有1至16個碳原子。此外，所述烷基或烯基可以是帶支鏈的或無支鏈的。
在一個實施方案中，所述中鏈脂肪酸源可以是萼距花油。所述萼距花油可以是由以下四種萼距花有花植物種得到的油類的混合物披針葉萼距花(Cuphea lanceolata)、香膏萼距花(Cupheacarthagenensis)、Cuphea epilobiifolia和Cuphea strigulosa。此外，所述中鏈脂肪酸源可包括但不限于，椰子油、棕櫚油、杏仁油、低芥酸菜子油、可可油、玉米油、棉籽油、亞麻油、葡萄子油、橄欖油、棕櫚仁、花生油、紅花油、芝麻油、大豆油、向日葵油、核桃油，或其混合物。這些油類中各自的FA組成列于表1和2中。在一些實施方案中，所述中鏈脂肪酸源也可以由基因修飾植物源得到。在另一實施方案中，所述中鏈脂肪酸源可以是藻油。所述藻油可由藻的任何種得到?；蛘撸鲈逵涂捎稍宓幕蛐揎椃N得到。
所述油混合物，在經(jīng)過上述加工步驟處理之后，可得到與典型的噴氣式發(fā)動機燃料(例如JP-8)的烴組成和/或代表性分子量分布相當(dāng)?shù)恼龢?gòu)烷烴產(chǎn)品混合物?；蛘撸蓪碜詣游锘螋~類來源的脂肪酸源與萼距花得到的油混合。從該組中所選定的脂肪酸源的FA組成列于表3中。
表1.所選定萼距花種的脂肪酸組成(以總脂肪酸的％計) 表2.所選定產(chǎn)油植物的脂肪酸組成 表3.所選定動物油的脂肪酸組成 可利用萼距花來源的、植物來源的、動物的以及單細(xì)胞來源的油類的混合物來進(jìn)行所述混合物向噴氣式發(fā)動機燃料的轉(zhuǎn)化。另外，來自基因修飾來源的油類也可用于混合適合的原料。表1、2和3中所列的油類不應(yīng)被理解為封閉式的，因為無論是目前已知的油類還是目前未知的油類對于本發(fā)明主旨而言作為原料可能是同樣適合的。
一旦選擇了合適的中鏈脂肪酸源，無論是油類還是混合物形式，即可對所述脂肪酸源進(jìn)行處理以使所述脂肪酸從甘油骨架中斷裂出來?？赏ㄟ^使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法使所述脂肪酸從所述甘油中斷裂出來。此外，所述脂肪酸基團(tuán)可發(fā)生斷裂而不使所述甘油骨架發(fā)生化學(xué)變化。但是，所述脂肪酸優(yōu)選通過使用例如熱化學(xué)催化方法斷裂。如本文中所用的，“熱化學(xué)催化方法”是指其中加熱反應(yīng)物來引發(fā)反應(yīng)并且另外還使用一種或多種催化劑的任何方法。一種這樣的用于使脂肪酸從甘油骨架斷裂的熱化學(xué)催化方法記載于Myllyoja等人的美國專利申請No.11/477,922(“Myllyoja”)中，將該專利申請的全部內(nèi)容通過引證的方式納入本說明書。在一個實施方案中，斷裂方法包含如Myllyoja中所述的脫羧反應(yīng)。
或者，本方法可包括，通過使FA鏈在仍連接于甘油骨架時脫羧，從而同時使脂肪酸基團(tuán)斷裂并形成甘油和一種或多種烴產(chǎn)物，來使中鏈脂肪酸源從甘油分解。因此烴產(chǎn)物的鏈長可能會比原始的FA短一個碳。
在另一個實施方案中，F(xiàn)A鏈可在仍連接于甘油骨架時被還原，也形成甘油和一種或多種烴產(chǎn)物。因而所述烴產(chǎn)物可包含與偶聯(lián)至甘油酯的原始FA相同的碳鏈長度。所述還原優(yōu)選在氫和任何合適的催化劑的存在下進(jìn)行。在另一個實施方案中，脂肪酸源可通過甘油骨架的化學(xué)還原來分解，由此形成丙烷、丙醇、丙二醇、其它甘油來源的產(chǎn)物，或其混合物。
適合用于將天然脂肪酸源轉(zhuǎn)化為正烷烴的催化劑可以是單一金屬，例如鈀、鉑、鎳、銀、金、銅；或者混合金屬或助催化劑(promoted)金屬，例如鈷-鉬、鎳-鉬。催化劑金屬或混合金屬可負(fù)載于碳、硅石、氧化鋁或本領(lǐng)域已知的其它材料上。此外，催化劑可以是多孔的。金屬-載體結(jié)合物可以是粉末或成型擠出物形式。擠出物可以成型為任意3-維形狀。以上所列并非全部，其它金屬亦可起到與本文所列出的金屬相同的作用。
所述中鏈脂肪酸源的轉(zhuǎn)化可在催化劑的存在下，于約250℃至約350℃、優(yōu)選約280℃至約320℃、但更優(yōu)選約300℃下進(jìn)行。所述脂肪酸源的轉(zhuǎn)化可在氫的存在下，優(yōu)選地在表壓約50psig(磅/平方英寸)至約200psig、優(yōu)選約75psig至約150psig、更優(yōu)選約90psig至約125psig下進(jìn)行。所述催化劑最優(yōu)選用氫預(yù)處理而使活性金屬還原后使用。所述催化劑的還原在提高的溫度下進(jìn)行，從而使得還原步驟中形成的水除去。
或者，脂肪酸可通過酶法——例如美國專利No.4,394,445中所述的方法——斷裂，其中出于各種目的，該專利申請的全部內(nèi)容通過引證的方式納入本文；或可通過本領(lǐng)域已知的其它生物學(xué)方法斷裂?？捎妹傅膶嵗ǖ幌抻邗ッ浮⒅久?、蛋白酶或其結(jié)合物。本文中所用的“生物學(xué)方法”為任何利用生物有機體(例如細(xì)菌、藻類等)來實現(xiàn)所需反應(yīng)的方法。在另一個實施方案中，脂肪酸可通過對脂肪酸源中的甘油酯進(jìn)行酸催化水解而從甘油骨架斷裂。
脂肪酸從甘油斷裂后，可將甘油與脂肪酸進(jìn)行分離。分離可通過任何合適的方法——包括但不限于，液-液萃取、超臨界溶劑萃取、蒸餾、膜式過濾、酸化、離心，通過按比重分離，或其組合完成。一旦從脂肪酸中分離，分離出的甘油即可用于進(jìn)一步重整或其它目的。
從甘油分離后，可對脂肪酸進(jìn)行處理以形成噴氣式發(fā)動機燃料所需的C8-C16烷烴。在實施方案中，可將所述脂肪酸脫氧或脫羧而形成所需的烷烴。如同脂肪酸從甘油斷裂一樣，脂肪酸脫氧可通過使用熱化學(xué)催化方法或生物學(xué)方法完成。一種合適的熱化學(xué)催化脫氧方法的實例詳細(xì)記載于

M.，Kubickova，I.，

-Arvela，P.，

K.，Murzin，D.Yu.，Continuous deoxygenation of ethyl stearate-amodel reaction for production of diesel fuel hydrocarbons，Catalysis ofOrganic Reactions 115，(2006)，415-425中，出于各種目的，該文獻(xiàn)的全部內(nèi)容通過引證的方式納入本說明書中。所述脫氧反應(yīng)可在固定床管狀反應(yīng)器中使用非均相催化劑于提高的溫度和壓力下進(jìn)行。
如圖2中所示，可由本方法的實施方案制得的噴氣式發(fā)動機燃料的一個具體類型是JP-8噴氣式發(fā)動機燃料。該噴氣式發(fā)動機燃料包含這樣一種主要為C8-C16正構(gòu)烷烴的混合物，其中還有較少量的其它烴類化合物。得到的產(chǎn)物可包括一種主要是這樣的正構(gòu)烷烴的混合物，所述烷烴處于C8-C16碳數(shù)范圍內(nèi)并且處于合適的能夠滿足JP-8的MIL-DTL-83133E規(guī)格的比例，例如圖2中所示的。在實施方案中，由所公開的方法制得的一種或多種烴可通過蒸餾來除去較長的或較短的FA鏈或其烴產(chǎn)物，以滿足具體的燃料要求。任何已知的蒸餾柱及蒸餾技術(shù)均可與本發(fā)明的方法結(jié)合使用。
除C8-C16正構(gòu)烷烴外，得到的噴氣式發(fā)動機燃料可包括異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴及烷基-芳香族烴類。在一個具體的實施方案中，所述噴氣式發(fā)動機燃料可包含以下組成約20％正構(gòu)烷烴、約40％異構(gòu)烷烴、約20％環(huán)烷烴和約20％烷基-芳香族烴類。因而，在一個實施方案中，所述由脂肪酸制得的一種或多種烴中的至少一部分可被異構(gòu)化。噴氣式發(fā)動機燃料制備所需的異構(gòu)烷烴可通過標(biāo)準(zhǔn)石油煉制工藝使用工業(yè)上使用的催化劑來使正構(gòu)烷烴異構(gòu)化制得。異構(gòu)化可例如通過使用鉑、鈀、銀、金、銅、鎳、其它過渡金屬或其它已知催化劑負(fù)載于合適載體上實現(xiàn)。雜多酸也可用作催化劑。載體可以是絲光沸石、鎂堿沸石、水合硅酸鋁或本領(lǐng)域已知的其它載體。異構(gòu)化溫度可以在200℃-300℃范圍內(nèi)，優(yōu)選240℃-275℃，最優(yōu)選240℃。初始的氫壓可以為大氣壓至10000psig，優(yōu)選200-2000psig，最優(yōu)選500-1200psig。反應(yīng)器可以是適合所需目的的任何類型，包括但不限于高壓釜型及連續(xù)管式。催化劑可以是粉末或成型的小球形式。
噴氣式發(fā)動機燃料烷基-芳香族化合物通常包含可通過本領(lǐng)域已知方法制備的碳數(shù)在C8-C16范圍內(nèi)的烷基苯化合物，例如美國專利4,229,602中所述的，出于各種目的，將該專利申請的全部內(nèi)容通過引證的方式納入本文?；蛘?，芳香族化合物可通過多種方案提供，其中之一可包括使用將木素(可從萼距花和其它含生物油的種子或外殼或從其它來源如藻類回收的)轉(zhuǎn)化為噴氣式發(fā)動機燃料品質(zhì)的烷基苯化合物的技術(shù)。環(huán)烷烴可由烷基-芳香族化合物通過例如美國專利5,000,839中所述的工藝制備，出于各種目的，將該專利申請的全部內(nèi)容通過引證納入本文。此外，其它來源的天然烷烴例如常規(guī)的化石基燃料也可被混合而構(gòu)成生物-化石燃料混合物。圖3中概括了所公開的用于制備燃料級產(chǎn)物的方法的一個實施方案的完整綜合示意圖。
圖3示例出了一套概括性的工藝步驟，其中一些可通過熱化學(xué)催化方法、生物學(xué)(包括基于酶的、基于有機體的或其它生物學(xué)的)方法或者熱化學(xué)催化方法和生物學(xué)方法的組合實施；當(dāng)將所述工藝步驟應(yīng)用于原料甘油三酯的具體混合物時，可產(chǎn)生燃料級產(chǎn)物。例如，在上述方法中，脂肪酸源；熱化學(xué)催化技術(shù)、生物學(xué)技術(shù)，以及/或者熱化學(xué)催化技術(shù)和生物學(xué)技術(shù)的結(jié)合；以及所用的反應(yīng)條件，對于燃料——例如能夠滿足JP-8噴氣式發(fā)動機燃料的美國軍用MILDTL-83133E規(guī)格的燃料——的制備而言是合適的。其它的可由本發(fā)明方法的實施方案制備的噴氣式發(fā)動機燃料的一些實例包括，但不限于，JP-4、JP-5、JP-6、JP-7、JP-8、Jet A1、Jet A、Jet B、煤油、Diesel 1、Diesel 2、Fuel Oil 1、Fuel Oil 2或其結(jié)合物。優(yōu)選地，所制得的噴氣式發(fā)動機燃料包含至少約10％、優(yōu)選至少約25％、更優(yōu)選至少約50％的由天然中鏈脂肪酸源制得的烴。當(dāng)然，本方法的實施方案可用于除噴氣式發(fā)動機燃料之外的其它類型燃料。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的多種示例性實施方案，提供以下實施例。
實施例 將含有經(jīng)還原催化劑的合適反應(yīng)器加熱至300℃。首先向該加熱的反應(yīng)器中引入氫氣流至壓力100psig。調(diào)節(jié)氫氣流速使其與基于生物油進(jìn)料速率和最小化學(xué)計量比要求所需的氫氣流速相比處于過量。將天然脂肪酸源例如生物油泵入反應(yīng)器中，同時使溫度和氫氣流速維持不變。脂肪酸源在氫氣的存在下與催化劑接觸。結(jié)果使脂肪酸源轉(zhuǎn)化為主要為正構(gòu)烴的產(chǎn)物。正構(gòu)烴的某些異構(gòu)化可能發(fā)生，也可能不發(fā)生，這取決于所使用的催化劑和載體。產(chǎn)物混合物通過冷卻反應(yīng)器的出口管線而冷凝，產(chǎn)物收集在接收器容器中?？蓪⒋之a(chǎn)物進(jìn)行蒸餾，并從蒸餾過程中回收對于噴氣式發(fā)動機燃料而言合適的沸點范圍的鏈烷烴產(chǎn)物。所述鏈烷烴產(chǎn)物在合適的反應(yīng)器中經(jīng)異構(gòu)化催化劑和條件處理。得到的產(chǎn)物為粗產(chǎn)物，其可進(jìn)行二次蒸餾(seconddistillation)。得到的產(chǎn)物含有可用作噴氣式發(fā)動機燃料混合原料的正構(gòu)烴和異構(gòu)烴的混合物。將所述正構(gòu)烷烴產(chǎn)物或者異構(gòu)產(chǎn)物經(jīng)芳構(gòu)化和還原條件進(jìn)行進(jìn)一步處理，可提供可用作噴氣式發(fā)動機燃料的其它混合原料的芳香族產(chǎn)物和環(huán)烷烴產(chǎn)物。對這些混合原料進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合將提供用作噴氣式發(fā)動機燃料的混合物?；蛘撸线m的烷基-芳香族組分可購得，并與異構(gòu)產(chǎn)物進(jìn)行混合?；蛘?，可將合適的環(huán)烷烴產(chǎn)物與異構(gòu)的及烷基芳香族的混合物混合，從而提供用作噴氣式發(fā)動機燃料的混合物。
盡管已示出并描述了本發(fā)明的實施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可在不偏離本發(fā)明的主旨和教導(dǎo)的情況下對其進(jìn)行改變。本文中所述的實施方案和所提供的實施例僅為示例性的，并不意欲進(jìn)行限制。本文公開的本發(fā)明的多種變形和改變都是可行的，并且在本發(fā)明范圍內(nèi)。因而，保護(hù)范圍并不限于以上所作描述，而僅由隨附的權(quán)利要求書限定，并且該范圍包括權(quán)利要求主題的所有等同方案。
在發(fā)明背景部分對參考文獻(xiàn)進(jìn)行的論述并非承認(rèn)其為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，尤其對于
公開日期可能晚于本申請優(yōu)先權(quán)日的任何參考文獻(xiàn)。本文所引的所有專利、專利申請以及出版物的全部公開內(nèi)容在此通過引證的方式納入本文，以對本文所陳述的例子、過程或其它細(xì)節(jié)進(jìn)行補充為限。
權(quán)利要求
1.一種制備噴氣式發(fā)動機燃料的方法，包括
a)提供一種中鏈脂肪酸源，所述中鏈脂肪酸源包括含有一種或多種具有不超過16個碳原子的中鏈脂肪酸基團(tuán)的甘油酯；
b)使所述一種或多種中鏈脂肪酸基團(tuán)從所述甘油酯斷裂，以形成甘油和一種或多種游離脂肪酸；
c)使所述一種或多種中鏈脂肪酸與所述甘油分離；和
d)使所述一種或多種中鏈脂肪酸脫羧以形成一種或多種用于制備噴氣式發(fā)動機燃料的烴。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述一種或多種中鏈脂肪酸基團(tuán)為C6至C16脂肪酸基團(tuán)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述一種或多種中鏈脂肪酸基團(tuán)具有與選自JP-4、JP-5、JP-6、JP-7、JP-8、Jet A1、Jet A、Jet B、煤油、Diesel 1、Diesel 2、Fuel oil 1和Fuel oil 2的噴氣式發(fā)動機燃料基本相似的分子量分布。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述脂肪酸源包括萼距花油、椰子油、棕櫚油、藻油，或其結(jié)合物。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述萼距花油來源于選自披針葉萼距花(Cuphea lanceolata)、香膏萼距花(Cuphea carthagenensis)、Cupheaepilobiifolia、Cuphea strigulosa及其結(jié)合物的萼距花植物種。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述一種或多種中鏈脂肪酸基團(tuán)為飽和或不飽和。
7.權(quán)利要求1的方法，還包括使所述一種或多種烴氫化以形成一種或多種烷烴。
8.權(quán)利要求1的方法，其中(b)包括通過使用熱化學(xué)催化方法、生物學(xué)方法或酶法使所述一種或多種中鏈脂肪酸基團(tuán)從所述甘油酯斷裂。
9.權(quán)利要求8的方法，其中(b)包括脫羧反應(yīng)。
10.權(quán)利要求8的方法，其中所述熱化學(xué)催化方法使用一種催化劑，所述催化劑包括鈀、鉑、鎳、銀、金、銅、鈷-鉬、鎳-鉬，或其結(jié)合物。
11.權(quán)利要求1的方法，其中(c)包括通過熱化學(xué)催化方法、生物學(xué)方法或其組合使所述一種或多種中鏈脂肪酸脫羧。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述熱化學(xué)催化方法使用一種催化劑，所述催化劑包括鈀、鉑、鎳、銀、金、銅、鈷-鉬、鎳-鉬，或其結(jié)合物。
13.權(quán)利要求1的方法，還包括蒸餾所述一種或多種烴。
14.權(quán)利要求1的方法，還包括還原所述甘油以形成丙烷、丙醇、丙二醇或其結(jié)合物。
15.權(quán)利要求1的方法，還包括使所述一種或多種烴中的至少一部分異構(gòu)化。
16.權(quán)利要求1的方法，還包括由所述一種或多種烴中的至少一部分形成環(huán)烷烴。
17.權(quán)利要求1的方法，還包括由所述一種或多種烴中的至少一部分形成烷基苯化合物。
18.權(quán)利要求1的方法，其中所述噴氣式發(fā)動機燃料包括JP-4、JP-5、JP-6、JP-7、JP-8、Jet A1、Jet A、Jet B、煤油、Diesel 1、Diesel2、Fuel oil 1或Fuel oil 2。
19.權(quán)利要求1的方法，其中所述噴氣式發(fā)動機燃料包括至少50重量％的由所述中鏈脂肪酸源制得的一種或多種烴。
20.一種制備噴氣式發(fā)動機燃料的方法，包括
a)提供一種中鏈脂肪酸源，所述中鏈脂肪酸源包括含有一種或多種具有不超過16個碳原子的中鏈脂肪酸基團(tuán)的甘油酯；和
b)使所述甘油酯直接脫羧，以同時使所述一種或多種中鏈脂肪酸基團(tuán)斷裂并形成一種或多種用于制備噴氣式發(fā)動機燃料的烴。
21.權(quán)利要求20的方法，其中(b)包括使用熱化學(xué)催化方法以使所述甘油酯脫羧。
22.一種制備噴氣式發(fā)動機燃料的方法，包括
a)提供一種中鏈脂肪酸源，所述中鏈脂肪酸源包括含有一種或多種具有不超過16個碳原子的中鏈脂肪酸基團(tuán)的甘油酯；和
b)使所述甘油酯還原以形成一種或多種用于制備噴氣式發(fā)動機燃料的烴。
23.權(quán)利要求22的方法，其中(b)包括在氫和催化劑的存在下還原所述甘油酯。
全文摘要
本文公開了一種新的、高能效的制備噴氣式發(fā)動機燃料的方法。該方法是基于利用一種中鏈脂肪酸源，例如萼距花油，而無需使高能脂肪酸鏈裂解來獲得噴氣式發(fā)動機燃料及其它具有低溫流動性要求的燃料所需的較短分子。在一個實施方案中，制備噴氣式發(fā)動機燃料的方法包括提供一種中鏈脂肪酸源。該方法還包括使所述一種或多種中鏈脂肪酸基團(tuán)從所述甘油酯斷裂，以形成甘油和一種或多種游離脂肪酸。該方法還包括使所述一種或多種中鏈脂肪酸脫羧以形成一種或多種用于制備噴氣式發(fā)動機燃料的烴。
文檔編號C10L1/18GK101815777SQ200780100944
公開日2010年8月25日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者T·R·奧利克, C·A·沃肯, R·C·蒂伯, P·潘西格勞 申請人:能源與環(huán)境研究中心基金會