由缩合的含氧化合物的加氢处理料流生成可再生生物燃料的方法技术

技术编号:11950494 阅读:127 留言:0更新日期:2015-08-26 19:21
可再生燃料可以获自含有C3-C5含氧化合物的生物油。在第一步骤中,对该生物油施以缩合反应,其中该含氧化合物经历碳-碳键形成反应以产生含有C6+含氧化合物的料流。在第二步骤中,将加氢处理该料流以产生C6+烃类。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及通过首先对C3至C5含氧化合物施以碳-碳键形成缩合反应并随后加氢处理所得C6+含氧化合物由含有C3至C5含氧化合物的生物质转化液体生成可再生生物燃料的方法。所述含氧化合物的缩合和加氢处理可以在单一反应器中发生。专利技术背景可再生能源如生物燃料提供了化石燃料的替代品和减少对石油的依赖的手段。考虑到其低成本和广泛可用性,生物质常常用作制造热解油(其相对可溶于水)或生物油的原料,所述热解油或生物油进而用于制造生物燃料。已经开发了许多不同的转化方法以便将生物质转化为生物油或热解油。现有的生物质转化方法包括例如燃烧、气化、慢速热解、快速热解、液化和酶促转化。热解油得自于生物质的热非催化处理。生物质的热催化处理提供了自发分离为水相和有机相的液体产物。生物油由有机相组成。热解油和生物油可以加工成运输燃料以及加工成烃化学品和/或特用化学品。虽然热解法和其它转化法产生高收率的此类油,制得的许多热解油和生物油因存在高水平的具有5个或更少碳原子(C5-)的低分子量含氧化合物而具有低品质。此类低MW含氧化合物可以是醇类、醛类、酮类、羧酸、二醇、酯类等等。具有孤立的羰基的那些包括醛类和酮类,如甲基乙烯基酮和乙基乙烯基酮。由于此类含氧化合物的高含量,此类油因而需要二次升级以便用作混入型(drop-in)无氧运输燃料。将含氧化合物转化为烃类的一种已知方法是加氢处理,其中该料流与氢气在压力下和在中等温度下(通常低于750℉)在固定床反应器上接触。运输燃料主要含有具有六个或更多碳原子的烃类(C6+)(尽管在一些汽油中存在少量C5烃)。由此,通过加氢处理C5-含氧化合物衍生的烃类在运输燃料中几乎不具有价值。此外,加氢处理C5-含氧化合物在反应器中消耗有价值的氢气。由此,热解油和生物油的二次升级的效率被C5-含氧化合物的存在抵消。因此寻求替代方法以提高加氢处理衍生自生物质的油的效率。已经寻求提高来自含有C5-含氧化合物、尤其C3至C5含氧化合物的料流的加氢处理的热解油与生物油的收率的方法。专利技术概述本专利技术涉及处理热解油或生物油的方法,其中在对该油施以加氢处理之前对含羰基C3含氧化合物、C4含氧化合物和C5含氧化合物以及此类含氧化合物的混合物施以缩合反应。该缩合反应形成碳-碳键以产生C6+含氧化合物,该C6+含氧化合物随后加氢处理为C6+烃类。在一个实施方案中,本专利技术涉及处理热解油或生物油的方法,其中对含羰基C3含氧化合物、C4含氧化合物和C5含氧化合物以及此类含氧化合物的混合物施以缩合反应。该缩合反应形成碳-碳键以产生C6+含氧化合物。C6+含氧化合物随后加氢处理为C6+烃类。来自热解油料流或生物油料流的加氢处理油的收率可以通过对该热解油或生物油料流中的含羰基C3-C5含氧化合物施以碳-碳键形成缩合反应并随后加氢处理(一种或多种)所得缩合物来提高。在一个实施方案中,可以通过首先对油中的含羰基C3-C5含氧化合物施以碳-碳键形成缩合反应由热解油或生物油进料流制造可再生生物燃料。所得料流随后加氢处理以制造加氢处理进料流。加氢处理可以在与缩合反应分开的反应器中进行,或者在与缩合反应相同的反应器中进行。可以由该加氢处理进料流提供可再生生物燃料。例如,可再生燃料可以通过将该加氢处理料流与获自精炼厂料流的液体烃合并来制备。在另一个实施方案中,可以通过以下方法由加氢处理的热解油或生物油来制造可再生生物燃料:首先将该料流进料至缩合反应器,如蒸馏塔,并随后对该料流中的C3-C5含氧化合物施以碳-碳键形成缩合反应,并随后加氢处理所得缩合物。加氢处理的缩合物随后可以施以分馏以提供具有低于大约420℉的终沸点的C6+石脑油馏分。在再一个实施方案中,可以通过以下方法由生物质来制造可再生生物燃料:首先从处理的生物质中分离含有C3-C5含氧化合物的主要为液体的相,经由碳-碳键形成反应由更高MW的含氧化物缩合物形成缩合物,随后加氢处理该缩合物。该缩合和加氢处理可以在分开的反应器中进行,或在单个反应器中进行。在又一个实施方案中,可以对加氢处理的缩合物施以分馏以提供含有(i)C5、C6、C7和C8烃类和(ii)C9+烃类的单独的烃馏分。此外,可以由所得分离的烃馏分制备运输燃料。在另一个实施方案中,将该加氢处理的缩合物分离为主要含有C6、C7、C8、C9和C10烃类的石脑油馏分和含有C11+烃类的烃馏分。该C3-C5含氧化合物可以包括含羰基部分,所述羰基部分包括羧酸、酯类、酮类和/或醛类。在一个实施方案中,该碳-碳键形成缩合反应由狄尔斯-阿尔德尔反应组成。在另一个实施方案中,该碳-碳形成缩合反应由醛醇缩合反应组成。在另一个实施方案中,该碳-碳形成缩合反应由罗宾逊成环反应组成。在又一个实施方案中,该含氧化合物的缩合可以在非均相酸催化剂的存在下进行。优选的非均相酸催化剂可以包括天然或合成沸石、磺化树脂(如磺化聚苯乙烯、磺化含氟聚合物、磺化含氟共聚物)、硫酸化氧化锆、氯化氧化铝和无定形SiAl。在再一个实施方案中,该含氧化合物的缩合可以在碱性催化剂的存在下进行。优选的碱性催化剂是选自碱金属氧化物、碱土金属氧化物、第IIB族的氧化物和第IIIB族的氧化物及其混合物的那些。包括在此类碱性催化剂中的是MgO、CaO、SrO、BaO、ZrO2、TiO2、CeO及其混合物。附图概述为了更充分理解在本专利技术的详述中提及的附图,给出各附图的简要描述,其中:图1是本文中定义的代表性方法的示意图,其中在引入到加氢处理器中之前缩合生物质衍生料流。图2是使用本文中定义的专利技术步骤的代表性方法的示意图,其中在分开的反应器中进行缩合反应和加氢处理。图3是使用本文中定义的专利技术步骤的代表性方法的示意图,其中在单一反应器中进行缩合反应和加氢处理。优选实施方案详述来自热解油或生物油的C6+烃类的收率可以通过本文中定义的方法来提高。该方法包括两个主要步骤。在第一步骤中,料流中低价值的含羰基C3、C4和C5含氧化合物在缩合反应中转化为更重质(C6+)含氧化合物。在该方法的第二步骤中,加氢处理该更重质含氧化合物以提供C6+烃类。该C3、C4和C5含氧化合物转化为更重质(C6+)含氧化合物的缩合反应和用于提供C6+烃类的该C6+含氧化合物的加氢处理可以在分开的反应器(separator reac本文档来自技高网...

【技术保护点】
由加氢处理的生物油制造可再生生物燃料的方法,所述方法包括:(a)对含羰基的含氧化合物施以碳‑碳键形成缩合反应,其中所述含氧化合物选自C3含氧化合物、C4含氧化合物和C5含氧化合物及其混合物,并且进一步其中所述C3、C4和C5含氧化合物源于生物油料流;(b)加氢处理步骤(a)的缩合物以形成加氢处理的进料流;和(c)由所述加氢处理的进料流生成C6+可再生生物燃料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.19 US 13/681,145;2013.03.15 US 13/843,4061.由加氢处理的生物油制造可再生生物燃料的方法,所述方法包
括:
(a)对含羰基的含氧化合物施以碳-碳键形成缩合反应,其中所
述含氧化合物选自C3含氧化合物、C4含氧化合物和C5含氧化合物及
其混合物,并且进一步其中所述C3、C4和C5含氧化合物源于生物油
料流;
(b)加氢处理步骤(a)的缩合物以形成加氢处理的进料流;和
(c)由所述加氢处理的进料流生成C6+可再生生物燃料。
2.权利要求1的方法,其中步骤(a)中的缩合在蒸馏塔中进行。
3.权利要求2的方法,其中蒸馏塔中的缩合在非均相酸催化剂的
存在下进行。
4.权利要求3的方法,其中所述非均相酸催化剂选自有机磺酸;
全氟烷基磺酸;沸石;硫酸化过渡金属氧化物,以及含有侧链磺酸、
羧酸、或磺酸基团的全氟化离子交换聚合物;苯乙烯和二乙烯基苯的
磺化共聚物;硫酸化的二氧化硅、氧化铝、二氧化钛和/或氧化锆;以
及无定形SiAl及其混合物。
5.权利要求4的方法,其中所述非均相酸催化剂选自ZSM类型
沸石、β沸石、磺化氟代聚合物或共聚物、硫酸化氧化锆和无定形SiAl。
6.权利要求5的方法,其中非均相催化剂是β沸石。
7.权利要求3的方法,其中所述非均相酸催化剂在所述蒸馏塔中
位于蒸馏塔中的预先确定的位置处,在所述预先确定的位置处含氧化

\t合物浓度提高。
8.权利要求1的方法,其中所述碳-碳键形成缩合反应是狄尔斯-
阿尔德反应。
9.权利要求8的方法,其中步骤(a)中的缩合在蒸馏塔中进行。
10.权利要求1的方法,其中步骤(a)的缩合物经醛醇缩合反应
制备。
11.权利要求1的方法,其中步骤(a)的缩合物经迈克尔加成反
应制备。
12.权利要求1的方法,其中步骤(a)的缩合物经鲁滨逊成环反
应制备。
13.权利要求1的方法,其中所述C3含氧化合物、C4含氧化合物
和C5含氧化合物选自羧酸、酮类和醛类。
14.权利要求13的方法,其中所述酮类是甲基乙烯基酮和乙基乙
烯基酮。
15.权利要求1的方法,其中步骤(b)的所述加氢处理的缩合物
分离为主要含有C5至C10烃类的石脑油馏分和含有C10+烃类的烃馏
分。
16.提高加氢处理生物油的收率的方法,所述加氢处理生物油来
自这样的生物油料流,其含有选自C3含氧化合物、C4含氧化合物和
C5含氧化合物及其混合物的含氧化合物,所述方法包括:
(a)对所述含氧化合物施以碳-碳键形成缩合反应;和
(b)加氢处理步骤(a)的一种或多种所述缩合物以提供加氢处
理的生物油,
其中加氢处理的C6+烃类的收率高于在不包括在加氢处理前对所
述含氧化合物施以缩合的基本类似的方法中获得的收率。
17.由加氢处理的生物油制造可再生生物燃料的方法,其包括:
(a)将生物油料流进料至蒸馏塔;
(b)在所述蒸馏塔中对来自所述生物油料流的含氧化合物施以碳
-碳键形成缩合反应,其中所述含氧化合物选自C3含氧化合物、C4含
氧化合物和C5含氧化合物以及其混合物;
(c)加氢处理步骤(b)的缩合物;和
(d)对加氢处理的缩合物施以分馏以提供180℉-420℉的石脑油
和至少一种沸点低于180℉的烃馏分。
18.由生物质制造可再生生物燃料的方法,其包括:
(a)从处理过的生物质中分离主要有机生物油相,其中所述有机
生物油相包含选自C3含氧化合物、C4含氧化合物和C5含氧化合物的
含氧化合物;
(b)经由碳-碳键形成反应由有机生物油相中的含氧化合物形成
缩合物;
(c)加氢处理步骤(b)中形成的缩合物,并
(d)对所述加氢处理的缩合物施以分馏以提供含有(i)C6至C10烃类和(ii)C10+烃类的单独的烃馏分。
19.权利要求18的方法,其中在步骤(c)中在具有催化床的加
氢处理器中加氢处理所述缩合物。
20.权利要求18的方法,其中由步骤(d)的分离的烃馏分制备

\t运输燃料。
21.权利要求18的方法,其中所述含氧化合物包括甲基乙烯基酮
和乙基乙烯基酮。
22.权利要求18的方法,其中步骤(b)的缩合物经醛醇缩合反
应、狄尔斯-阿尔德反应、迈克尔加成或鲁滨逊成环反应或其混合来制
备。
23.权利要求18的方法,其中步骤(b)的缩合物经狄尔斯-阿尔
德反应来制备。
24.由加氢处理的生物油制造可再生生物燃料的方法,所述方法
包括:
(a)对含有羰基含氧化合物的进料流施以碳-碳键形成缩合反应,
其中所述含氧化合物选自C3含氧化合物、C4含氧化合物和C5含氧化
合物以及其混合物并且进一步其中所述C3、C4和C5含氧化合物源于
生物油料流;
(b)加氢处理步骤(a)的缩合物以形成加氢处理的进料流;和
(c)由所述加氢处理的进料流生成C6+可再生生物燃料,...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·C·特维拉E·J·史密斯V·桑切斯B·穆雷S·J·麦克高文L·J·鲍尔L·梅尔M·M·拉米雷斯寇雷多雷斯C·帕拉迪瑟N·肯特
申请(专利权)人:KIOR股份有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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