制备燃料和溶剂的方法技术

本申请涉及制备燃料和溶剂的方法。本发明专利技术描述了从脂肪酸资源制备燃料和溶剂的方法。本发明专利技术还公开了通过本文所述方法制备的燃料和溶剂。

Method for producing fuel and solvent

The invention relates to a method for preparing fuel and solvent. Methods of preparing fuels and solvents from fatty acid resources are described. The present invention also discloses fuel and solvent prepared by the method described in this paper.

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号为200780033501.8母案的分案申请。该母案的申请日为2007年7月12日；专利技术名称为“制备燃料和溶剂的方法”。相关申请交叉引用本申请要求2006年7月14提交的美国临时申请60/807,358的优先权。此申请的所有教授全文通过引用结合到本文中。
技术介绍
开发可再生能源以及可再生和生物可降解工业品和消费品及材料的社会压力和经济压力日益增加。将天然原料催化转化成增值产品产生了其应用跨越传统经济部门的新的方法和技术。新的焦点集中在生物提炼上，可将生物提炼描述为通过加工成包含平台化学品、燃料和消费品的多种产品获得增值的农业和林业原料的加工。以前已深入研究了将牛油和其他有机油转化成生物柴油。此转化传统包括将甘油三酯酯基转移成三个甲酯化的脂肪酸和一个游离的甘油分子。所得“生物柴油”的化学、流变和燃烧性质也得到了广泛研究。遗憾的是，已表明这些甲酯基燃料比传统的石油基柴油燃料更易氧化，并且具有更低的热值。因此，传统的生物柴油必须与现有的柴油储料共混，也可能必须补加抗氧化剂，以延长储存期限，并避免在罐、燃料系统和过滤器中形成沉积物。如果甲酯化反应可被认为是清洁控制反应，则以前在工业中已利用的一种相对未成熟供选方法为热解。热解包括用热处理农业底物制备液体燃料产品。大多数文献报告利用粗的未加工农产品制备增值燃料。在文献中已报告了作为制备液体燃料机制热解的很多不同方法，这些方法落在包括迅速、快速和慢速热解的不同方案下。以前已研究了在这些不同方案下热解各种农产品，包括蓖麻油、松木、甜高梁和低芥酸菜子。根据使用条件，包括所用温度、停留时间和底物的纯度，产生的产物的平衡在蒸气、液体和残余固体(碳)之间变化。少数研究之一着眼于脂肪酸的热解，而不是甘油三酯或集中在脂肪酸盐热解的更多复杂底物。研究中使用的条件使得不产生均匀脱羧产物。而是产生烃分解产物的混合物，这种混合物还未由作者鉴定。通常，在高温和高压不包含其他相互作用官能团的羧酸的脱羧从文献很难了解。获得促进脂肪酸脱羧或较大较小烷烃和烯烃的裂化反应所需化学和方法的较佳基本理解可允许将来研发出新的燃料和溶剂技术。一方面，本文描述缺氧条件下质子化游离脂肪酸的热处理。此方法的性质确保有可能制备比传统生物燃料更高级别的燃料，又可能制备比热解更高产率的合乎需要的产物。
技术实现思路
本专利技术描述了从脂肪酸资源制备燃料和溶剂的方法。本专利技术还公开了通过本文所述方法制备的燃料和溶剂。本文所述材料、方法和制品的优点部分在以下说明中阐述，或者可通过实施下述方面认识。通过在附加权利要求书中特别指出的要素及组合，将实现和获得以下所述的优势。应当了解，前述一般描述和以下详述两者仅为示例性和说明性，而非限制性。附图说明结合到本说明书并组成本说明书一部分的附图说明了以下所述的数个方面。图1显示(a)砂浴和吹洗系统和(b)微型反应器的示意图。图2显示封闭微型反应器的示意图。图3显示微型反应器吹洗系统的示意图。图4显示砂浴系统。图5显示TechneSBS-4砂浴的示意图。图6显示测量反应器内温的改进的反应器的示意图。图7显示测量反应器内压的改进的反应器的示意图。图8显示液体分析的GC-FID温度分布。图9显示气体分析的GC-TCD温度分布。图10显示关于370℃、410℃和450℃控制器设定点温度的硬脂酸热解期间反应器内温作为时间的函数，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图11显示在350℃和500℃之间的温度30分钟反应时间后硬脂酸的戊烷可溶热解产物的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图12显示在400℃和550℃之间的温度5分钟反应时间后硬脂酸的戊烷可溶热解产物的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图13显示在500℃加热硬脂酸5分钟后生成的一般阶梯系列的鉴定(图12中的色谱图)，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图14显示通过运行外标校准的在500℃5分钟后硬脂酸的一般戊烷可溶热解产物，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图15为显示热解产物校准的外标试验的GC-FID色谱图，其中标准物为(1)购得的C8-C20烷烃混合物，和(2)羧酸标准物。图16为显示在400℃5分钟的热解产物在戊烷(第一萃取)和甲苯(第二萃取)中的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图17为显示在450℃5分钟的热解产物在戊烷(第一萃取)和甲苯(第二萃取)中的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图18为显示在450℃进行的1小时反应的在硬脂酸热解产物干燥和重新悬浮之前(a)和之后(b)的产物分布差异的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图19为显示萃取溶剂戊烷和内标溶液(在戊烷中的十九烷酸甲酯)的GC-FID色谱图。图20为显示来自T＝350℃和t＝4和8小时分批反应的戊烷可溶硬脂酸热解产物的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图21为显示来自T＝370℃和t＝1-8小时分批反应的戊烷可溶硬脂酸热解产物的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图22为显示来自T＝390℃和t＝0.5-8小时分批反应的戊烷可溶硬脂酸热解产物的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图23为显示来自T＝410℃和t＝0.5-8小时分批反应的戊烷可溶硬脂酸热解产物的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图24为显示来自T＝430℃和t＝0.5-8小时分批反应的戊烷可溶硬脂酸热解产物的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图25为显示来自T＝450℃和t＝0.5-8小时分批反应的戊烷可溶硬脂酸热解产物的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图26为显示来自T＝500℃和t＝0.5-4小时分批反应的戊烷可溶硬脂酸热解产物的GC-FID色谱图，其中反应在N2气氛中进行，并且初始在大气压力。图27显示作为温度和时间的函数的生成的C8-C20烷烃的百分率。图28显示作为温度和时间的函数的生成的C8-C20烯烃的百分率。图29显示对于0.5小时反应的作为温度的函数的C8-C20烷烃的摩尔产率。图30显示对于1小时反应的作为温度的函数的C8-C20烷烃的摩尔产率。图31显示对于4小时反应的作为温度的函数的C8-C20烷烃的摩尔产率。图32显示对于8小时反应的作为温度的函数的C8-C20烷烃的摩尔产率。图33显示在T＝390℃作为碳数和反应时间的函数的烷烃与烯烃的摩尔比率。图34显示在T＝410℃作为碳数和反应时间的函数的烷烃与烯烃的摩尔比率。图35显示在T＝430℃作为碳数和反应时间的函数的烷烃与烯烃的摩尔比率。图36显示在T＝450℃作为碳数和反应时间的函数的烷烃与烯烃的摩尔比率。图37显示作为温度和时间的函数的C17的烷烃与烯烃的摩尔比率。图38显示根据GC-TCD分析来自410℃反应1小时的硬脂酸热解的一般气体组成。图39显示根据GC-TCD分析的甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和空气标准物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从脂肪酸资源制备燃料或溶剂的方法，所述方法包括：a.从脂肪酸资源分离一种或多种游离脂肪酸，其中所形成的游离脂肪酸组成具有大于90%重量的游离脂肪酸；和b. 在脱羧催化剂不存在下的惰性气氛下加热步骤(a)产生的游离脂肪酸，以使所有或实质所有的游离脂肪酸转化成烷烃、烯烃或烷烃与烯烃的混合物，其中所述加热步骤在390℃至430℃的温度下进行以将芳族化合物的生成减到最少。

【技术特征摘要】
2006.07.14 US 60/8073581.一种从脂肪酸资源制备燃料或溶剂的方法，所述方法包括：a.从脂肪酸资源分离一种或多种游离脂肪酸，其中所形成的游离脂肪酸组成具有大于90%重量的游离脂肪酸；和b.在脱羧催化剂不存在下的惰性气氛下加热步骤(a)产生的游离脂肪酸，以使所有或实质所有的游离脂肪酸转化成烷烃、烯烃或烷烃与烯烃的混合物，其中所述加热步骤在390℃至430℃的温度下进行以将芳族化合物的生成减到最少。2.权利要求1的方法，其中所述脂肪酸资源包括植物油、动物脂肪、废食用油、脂类、磷脂或甘油三酯。3.权利要求1的方法，其中所述步骤(a)包括(i)从植物油或动物脂肪分离一种或多种甘油三酯，和(ii)使甘油三酯水解产生...

【专利技术属性】
技术研发人员：D布雷斯勒，
申请(专利权)人：艾伯塔大学校董，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA