制造重质酯、酸和其衍生物的方法技术

提供用于精制天然油和用于生产重质酯、重质酸、和/或其重质衍生物的方法和组合物，其中所述组合物通过如下制造：使具有小于或等于C24的烃链长度的轻质不饱和酯或轻质不饱和酸与烯烃原料进行交叉易位，从而形成包括具有大于C18的烃链长度的重质酯或重质酸的易位产物组合物，其中所述易位产物中的至少一部分烃链长度大于所述起始原料中的烃链长度。在某些实施方式中，所述轻质不饱和酯或者轻质不饱和酸通过如下得到：使天然油原料在易位反应器中在易位催化剂的存在下反应，以形成包括烯烃和轻质不饱和酯的易位产物组合物，然后将所述烯烃从所述轻质不饱和酯分离。在一些实施方式中，可将所述轻质不饱和酯组合物水解以形成所述轻质不饱和酸组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造重质酯、酸和其衍生物的方法相关申请的交叉引用本申请要求2013年8月1日提交的美国临时专利申请No.61/861,345和2012年10月9日提交的美国专利申请No.13/647,825的优先权权益。将前述申请各自的公开内容引入本文作为参考，如同在本文中完全阐述一般。
技术介绍
蒙旦(montan)蜡，也称作褐煤(lignite)蜡、LP蜡和/或S蜡，是通过褐煤或褐色煤(browncoal)(次烟煤)的溶剂提取而获得的硬蜡。由于其一直保藏在煤中，因此其实际上是变成化石的植物蜡。在商业规模上最早的生产是在德国在19世纪后半叶，并且德国继续供应全球蒙旦蜡产量的大部分。蒙旦蜡的组成取决于它所提取自的材料，但是均含有变化量的蜡、树脂和沥青。必须将树脂通过用溶剂(二乙基醚、丙酮)提取而除去。蒙旦的蜡组分是如下的混合物：长链(C24-C30)酯(62-68重量％)，长链酸(22-26重量％)，和长链醇、酮和烃(7-15重量％)。蒙旦必须经过大量的(extensive)铬酸处理来精制，该工艺例如在加利福尼亚已经被禁止。蒙旦蜡是硬且脆的并且具有高的熔点；其性质与天然植物蜡(诸如巴西棕榈)的那些类似，其可替代天然植物蜡(诸如巴西棕榈)。复写纸是粗制蒙旦蜡的最大消费者。目前，蒙旦蜡的最高使用是在汽车抛光剂(carpolishes)(30％)中。另外的应用包括个人护理应用、鞋抛光剂(鞋油，shoepolishes)、电绝缘体、和在塑料和造纸工业中的润滑剂。抛光剂中的蒙旦蜡改善耐磨损性、提高防水性、并且赋予高光泽。取决于精制和衍生，可由蒙旦蜡获得具有不同性质的蜡。由于蒙旦蜡提取自褐色煤，该粗蜡需要大量的且昂贵的清洁。近来，在德国岩层中的可提取的蒙旦蜡的浓度已经下降。由于该产品的供应的不确定性和变化的性质、以及其相对高的成本，具有与蒙旦蜡类似性质的蒙旦蜡代用品是合乎需要的。巴西棕榈蜡得自棕榈树，其产蜡林几乎仅生长在巴西半干旱的东北部。巴西棕榈蜡形成于棕榈的叶子上，并且通过如下而除去：将叶子割下，干燥，并且机械地除去所述蜡。通过熔融和过滤或离心将杂质从所述蜡除去。在价格和可获得性方面的宽的波动已经导致巴西棕榈蜡所服务的市场去寻求替代物。巴西棕榈蜡的主要组分是长链醇和酸的脂族和芳族酯，具有较少量的游离脂肪酸和醇、和树脂。巴西棕榈蜡非常硬，针入度在25℃下为2dmm和在43.3℃下仅为3dmm。某些等级的巴西棕榈蜡也可具有天然蜡的较高熔点之一。例如，一种等级的巴西棕榈蜡具有84℃的熔点，具有在98.9℃下3960cSt的粘度，8的酸值，和80的皂化值。该硬度和高熔点在与其分散颜料诸如炭黑的能力结合时容许巴西棕榈蜡提高在热印刷油墨中的使用。巴西棕榈蜡还被广泛地用作用于使有机溶剂和油胶凝的有机结构剂(structurant)，从而使得所述蜡成为溶剂和油膏配方的有价值的组分。巴西棕榈蜡抛光至高光泽并且因此被广泛地用作用于物品(诸如皮革、糖果(candies)、和丸剂(pills))的抛光试剂。其它用途包括化妆品和熔模铸造应用(例如，铜合金、铸铜合金)。小烛树蜡收获自墨西哥科阿韦拉(Coahuila)州和奇瓦瓦(Chihuahua)州的灌木，并且在非常少的程度上，收获自美国德克萨斯州(Texas)的大弯区(BigBendregion)的灌木。将整个成熟植物连根拔起并且浸在用硫酸酸化的沸水中。所述蜡漂浮至表面并且被过滤。小烛树蜡的主要组分是烃、长链醇和酸的酯、长链醇、甾醇、和中性树脂、以及长链酸。典型地，小烛树蜡具有70℃的熔点、在25℃下3dmm的针入度、14的酸值、和55的皂化值。小烛树的主要市场包括化妆品、食品和药品。小冠椰子蜡是由生长在巴西的棕榈树的叶子得到的褐色蜡。小冠椰子难以收获，因为其不像巴西棕榈蜡那样从叶子剥落并且并且必须被刮掉下来。小冠椰子有时作为巴西棕榈的替代物用在不需要浅色蜡的应用中。米糠蜡提取自粗制米糠油。可将其脱胶、通过溶剂提取降低脂肪酸含量、和漂白。所述蜡主要由C22-C36醇(28重量％)、山萮酸(16重量％)和木蜡酸(43重量％)的酯组成。蜂蜡是在蜜蜂的蜂巢中产生的天然蜡，并且包括若干化合物(诸如脂肪酸和各种各样的长链醇)的混合物。蜂蜡可包括长链(C30-C32)脂族醇的棕榈酸酯、棕榈油酸酯、和油酸酯酯，其中棕榈酸三十烷基酯对蜡酸的比率为大约6:1。蜂蜡典型地具有约62-64℃(144-147°F)的熔点范围、约204.4℃(400°F)的闪点、和约958-970kg/m3的在15°F的密度。易位是这样的催化反应：其涉及经由碳-碳双键的形成和切断而在包含一个或多个双键的化合物(例如，烯属化合物)之间的次烷基单元的互换。易位可在两同样分子之间发生(常称作自易位)和/或其可在两不同分子之间发生(常称作交叉易位)。自易位可示意性地如方程I中所示那样表示。其中R1和R2为有机基团。交叉易位可示意性地如方程II中所示那样表示。其中R1、R2、R3和R4为有机基团。近年来，对于用于制造典型地由石油来源得到的材料的环境友好的技术，一直存在提高的需求。例如，研究者一直在研究使用天然油原料诸如基于植物和种子的油制造生物燃料、蜡、塑料等的可行性。在一个非限制性实例中，使用易位催化剂制造烛用蜡，如WO2006/076364中描述的，将其全部引入本文作为参考。涉及天然油原料的易位反应提供对于目前而言和对于未来而言有前途的解决方案。感兴趣的天然油原料包括诸如如下的非限制性实例：天然油(例如，植物油、鱼油、动物脂肪)和天然油的衍生物诸如脂肪酸和脂肪酸烷基(例如，甲基)酯。可通过许多不同的易位反应将这些原料转化成工业上有用的化学品(例如，蜡、塑料、化妆品、生物燃料等)。重要的反应类别包括，作为非限制性实例，自易位、与烯烃的交叉易位、和开环易位反应。以下提供有用的易位催化剂的代表性的非限制性实例。易位催化剂可为昂贵的，并且因此，期望改善易位催化剂的效率。在某些情况下，天然油原料的易位可提供制造可难以通过其它手段制造的化学中间体的有用途径。或者，在其它一些情况下，天然油原料的易位可提供制造现有化合物或材料的“绿色”代替物的有用途径。因此，存在开发采用天然油易位来制造商业上和/或技术上有用的化合物和材料的工艺和系统的持续需求。另外，对如下的天然油脂肪酸或酯蜡存在需求：其可完全地取代和/或替代其它蜡(诸如蜂蜡、蒙旦蜡、巴西棕榈蜡、小烛树蜡、或者小冠椰子蜡)，或者可用作用于这样的蜡的增量剂。
技术实现思路
公开了用于精制天然油和用于生产重质(高重，high-weight)酯和其衍生物的方法和系统。在第一方面中，制造重质酯或重质酸包括提供包括不饱和酯和/或不饱和酸的起始原料，其中所述原料中的大部分烃链长度小于或等于C24。所述方法任选地包括将所述起始原料中的不饱和酯水解以形成经水解的原料。所述方法进一步包括任选地对所述起始原料或所述经水解的原料进行酯交换以形成经酯交换的原料。所述方法进一步包括在易位催化剂的存在下将所述起始原料、所述经水解的原料、或者所述经酯交换的原料与烯烃原料进行交叉易位，从而形成包括具有大于C18的烃链长度的重质酯或重质酸的易位产物，其中所述易位产物中的至少一部分烃链长度大于所述起始原料中的烃链长度。在某些实施方式中，所述方本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造重质酯、重质酸、和/或其重质衍生物的方法，包括：提供包括不饱和酯和/或不饱和酸的起始原料，其中所述原料中的大部分烃链长度小于或等于C24；任选地将所述起始原料中的不饱和酯水解以形成经水解的原料；任选地对所述起始原料或所述经水解的原料进行酯交换以形成经酯交换的原料；使所述起始原料、经水解的原料、或者经酯交换的原料与烯烃原料在易位催化剂的存在下交叉易位，从而形成包括具有大于C18的烃链长度的重质酯或重质酸的易位产物，其中所述易位产物中的至少一部分烃链长度大于所述起始原料中的烃链长度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.10.09 US 13/647,825;2013.08.01 US 61/861,3451.制造重质酯、重质酸、和/或其重质衍生物的方法，包括：提供包括不饱和酯和/或不饱和酸的起始原料，其中所述原料中的大部分烃链长度小于或等于C24；任选地将所述起始原料中的不饱和酯水解以形成经水解的原料；任选地对所述起始原料或所述经水解的原料进行酯交换以形成经酯交换的原料；使所述起始原料、经水解的原料、或者经酯交换的原料与烯烃原料在易位催化剂的存在下交叉易位，从而形成包括具有大于C18的烃链长度的重质酯或重质酸的易位产物，其中所述易位产物中的至少一部分烃链长度大于所述起始原料中的烃链长度，和或者(a)将所述重质酯还原以形成重质醇；或者(b)使所述重质酯与醇进行酯交换。2.权利要求1的方法，进一步包括在将所述易位产物从升高的温度冷却至环境温度时搅动所述易位产物的至少一部分，从而改变所述易位产物的至少一种性质。3.权利要求1或2的方法，进一步包括将所述重质酯还原以形成重质醇。4.权利要求3的方法，进一步包括使所述重质醇与脂肪酸酯进行酯交换。5.权利要求4的方法，其中所述起始原料包括脂肪酸酯，所述脂肪酸酯在该脂肪酸酯的C9-C10位置处具有不饱和碳-碳键，其中所述烯烃原料包括C16-C26α-烯烃的混合物，其中所述脂肪酸酯为C16-C18脂肪酸甲酯，从而形成C40-C52重质酯组合物。6.权利要求5的方法，进一步包括将所述C40-C52重质酯组合物与烃原料以及游离脂肪酸原料共混，从而形成蜂蜡状组合物。7.权利要求1或2的方法，进一步包括使所述重质酯与醇进行酯交换。8.权利要求7的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：B弗思，BM皮斯，AD伊尔瑟曼，G佐普，TA墨菲，R韦特坎普，M莫里贝贝尔，
申请(专利权)人：埃莱万斯可再生能源科学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US