燃料制造方法技术

本公开内容主要涉及将醇催化转化成适合用作燃料的烃酮。更具体地，本公开内容涉及将异丙醇-丁醇-乙醇(IBE)或丙酮-丁醇-乙醇(ABE)的混合物催化转化成适合用作燃料的酮。ABE或IBE混合物可以自生物质或糖的发酵获得。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请的交叉参考 本申请要求2013年4月26日提交的美国临时专利申请第61/816,617号的优先 权，在此将其全文并入作为参考。 专利
本公开内容主要涉及燃料的制造，更具体地，涉及将醇催化转化成适合用作燃料 例如汽油、喷气燃料和柴油机燃料中组分的经酮（hydrocarbonketones)。本文所述的方 法中使用的醇可以是自生物质的发酵得到的醇的混合物，包括，例如，发酵产生异丙醇-丁 醇-乙醇（IBE)或丙酮-丁醇-乙醇（ABE)。
技术介绍
由可再生资源制造燃料作为减少温室气体产生并减少石油进口的手段 已变得日益重要。参见L.D.Gomez,C.G.Steele-King,S.J.McQueen-Mason，New Phytologist, 178, 473 - 485,（2008)。木质纤维素生物质通常由纤维素、半纤维素和木质素 构成。这些生物质组分是不可食用的、富含碳水化合物的聚合物，其可以用作可再生的能量 来源。它们通常构成生物质干重的至少70%。这样，将这些不可食用的生物质组分转化成 生物燃料持续吸引着关注，其可以有益于环境并减少石油进口。参见A.Demirbas，Energy Sources，PartB:Economics，PlanningandPolicy, 3 (2) 177-185(2008)〇 目前，有若干可用于将生物质转化成燃料的方法。例如，化学处理路径可以涉及高 温热解或生物质液化；热解产物（合成气）可以经由费托化学反应转化成碳数较高的燃料。 生物路径通常首先使用纤维素酶和半纤维素酶将生物质的多糖内容物水解成单糖。然后经 由微生物将这些单糖转化成燃料。 早期由生物质生物制造燃料的努力包括将来源于淀粉的和来源于木质 纤维素的碳水化合物发酵成生物醇，例如生物乙醇和生物丁醇。参见Blanch,Η. ff.和C.R.WiIke,SugarsandChemicalsfromCellulose,ReviewsinChemical Engineering,eds.，N.E.Amundson和D.Luss,vol1，1 (1982)。这些由碳水化合物制造醇 (例如，乙醇和丁醇）的天然生物路径通常产生低分子量化合物，其通常更适合作为汽油添 加剂而不适作为喷气燃料和柴油机燃料。尽管代谢工程的进展已经能够进行若干种分子量 较高的喷气燃料和柴油机燃料化合物的生物制造，这些过程通常受困于低效价和低收率。 更近以来的努力聚焦于自木质纤维素生物质获得的碳水化合物来源。在预处理和 水解之后得自木质纤维素生物质的纤维素和半纤维素分别提供己糖和戊糖。随后可以通过 化学方法实现将这些糖脱水成糠醛和5-羟甲基糠醛（HMF)。生物路径可以将己糖和戊糖发 酵成短链醇（例如乙醇和丁醇）或发酵成碳数较高的烷烃和烯烃、萜烯和可以被酯化以用 作柴油的脂肪酸。 尽管将己糖和戊糖转化成短链醇是有效的，但目前达到碳数更高的产物的微生物 路径常常具有低收率和低产物效价。这些产品目前在经济上不如可用作汽油、喷气燃料和 柴油机燃料的添加剂或替代品的替代燃料有吸引力。因此，在本领域需要有由生物质制造替代燃料例如运输燃料和其他化学品的商业 上可行的方法，其允许选择性地控制产物。而且，本领域需要的是用于由生物质制造分子量 更高的燃料化合物和其他化学品的方法。
技术实现思路
一方面，提供一种制造烃酮混合物的方法，其包括使至少两种或更多种醇与金属 催化剂和任选的碱接触，以产生烃酮混合物，其中两种或更多种醇中的至少一种是仲醇。在 一些实施方式中，至少两种或更多种醇是。醇，两种或更多种醇中的至少一种是c3-c2。 仲醇。在一些实施方式中，仲醇是异丙醇、2-丁醇、2-戊醇、2-己醇、2-庚醇、2-辛醇、2-壬 醇、2-癸醇、2-十一烷醇、2-十二烷醇、2-十三烷醇、2-十四烷醇、2-十五烷醇、2-十六烷 醇、2-十七烧醇、2-十八烧醇、2-十九烧醇、2-二十烧醇、2, 3- 丁二醇、乙偶姻或其任意组 合。在一些实施方式中，两种或更多种醇是两种醇或三种醇。在一些实施方式中，两种醇是 异丙醇和正丁醇。在一些实施方式中，三种醇是异丙醇、正丁醇和乙醇。在一些实施方式中， 三种醇是2- 丁醇、正丁醇和乙醇。 另一方面，提供一种制造烃酮混合物的方法，其包括使仲醇和一种或多种伯醇与 金属催化剂和任选的碱接触，以产生烃酮混合物。在一些实施方式中，仲醇是C3C2。醇。在 一些实施方式中，仲醇是异丙醇、2-丁醇、2-戊醇、2-己醇、2-庚醇、2-辛醇、2-壬醇、2-癸 醇、2-十一烷醇、2-十二烷醇、2-十三烷醇、2-十四烷醇、2-十五烷醇、2-十六烷醇、2-十七 烧醇、2-十八烧醇、2-十九烧醇、2-二十烧醇、2, 3- 丁二醇、乙偶姻或其任意组合。在一些 实施方式中，一种或多种伯醇是。醇。在一些实施方式中，一种或多种伯醇是正丁醇、 乙醇或2-乙基-己醇或其任意组合。在一些实施方式中，仲醇是异丙醇，且一种或多种伯 醇是丁醇和乙醇。在一些实施方式中，异丙醇和乙醇以大约2.3:大约1的比例提供。在 一些实施方式中，丁醇以过量于异丙醇和乙醇的化学计量提供。在一些实施方式中，仲醇是 2_ 丁醇，一种或多种伯醇是正丁醇、乙醇或其任意组合。在一些实施方式中，使仲醇与金属 催化剂和任选的碱接触以将仲醇氧化产生酮。在一些实施方式中，至少一部分烃酮混合物 由酮的双烷基化产生。在一些实施方式中，至少70%的烃酮混合物由酮的双烷基化产生。 另一方面，提供一种制造烃酮化合物的方法，其包括：a)使生物质或糖与发酵宿 主接触，以产生发酵产物混合物，其中发酵产物混合物包括异丙醇、丁醇和乙醇；b)从发酵 产物混合物分离至少一部分异丙醇、丁醇和乙醇；和c)使分离的异丙醇、丁醇和乙醇与金 属催化剂和任选的碱接触，以产生烃酮混合物。在一些实施方式中，至少70%的烃酮混合物 是C7+烃酮。在一些实施方式中，至少40 %的烃酮混合物是C11+烃酮。另一方面，提供一种制造烃酮化合物的方法，其包括：a)使生物质或糖与发酵宿 主接触，以产生发酵产物混合物，其中发酵产物混合物包括丙酮、丁醇和乙醇；b)从发酵产 物混合物分离至少一部分丙酮、丁醇和乙醇；和c)使分离的丙酮、丁醇和乙醇与金属催化 剂和任选的碱接触，以产生烃酮混合物，其中至少20%的烃酮混合物是C7+烃酮。在一些实 施方式中，至少70 %的烃酮混合物是C7+烃酮。在一些实施方式中，至少40 %的烃酮混合物 是C11+烃酮。 在再另一方面，提供一种制造烃酮混合物的方法，其包括使丙酮和至少两种或更 多种伯醇与催化剂和任选的碱接触，以产生烃酮混合物。在一些实施方式中，催化剂包括水 滑石（HT)和一种或多种金属。在某些实施方式中，催化剂包括浸渍在水滑石上的两种或更 多种金属。在一些实施方式中，催化剂包括La203和一种或多种金属。在某些实施方式中， 催化剂包括浸渍在La203上的一种或多种金属。在一些实施方式中，催化剂包括MgO和一种 或多种金属。在某些实施方式中，催化剂包括浸渍在MgO上的一种或多种金属。在一可与 前述任一实施方式结合的实施方式中，催化剂进一步包括Ti02。 在其他实施方式中，催化剂包括Ti02和一种或多种金属。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造烃酮混合物的方法，其包括使丙酮和至少两种或更多种伯醇与催化剂和任选的碱接触，以产生烃酮混合物，其中所述催化剂包括：(i)一种或多种金属，和(ii)水滑石(HT)、氧化镧(La2O3)、二氧化钛(TiO2)或氧化镁(MgO)或其任意组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·C·贝尔，H·W·布兰奇，D·S·克拉克，S·斯里库马尔，F·D·托斯特，G·京巴什，K·A·古拉，A·A·戈卡莱，J·B·宾德，
申请(专利权)人：加利福尼亚大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US