通过氧解反应用天然油原料制备喷气式发动机燃料的方法技术

本发明专利技术提供了一种用含有天然油的原料制备喷气式发动机燃料组合物的方法。该方法包括使原料与氧在足以形成氧解产物的条件下反应。该方法进一步包括在足以形成喷气式发动机燃料组合物的条件下使所述氧解产物氢化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及一种通过天然原料的氧解反应(oxygen-cleaved reactions)来制备喷气式发动机燃料的方法。
技术介绍
臭氧解(Ozonolysis)是本领域广为人知的化学反应。臭氧解是烯烃与臭氧的反应，其中不饱和的碳碳双键断裂并由与氧相连的双键代替，如下列方程式I所表示R1R2C=CR3R4 + O3^ R1R2C=O + O=CR3R4(I)其中R1、R2、R3和R4是有机基团或氢。氧化裂解也是本领域广为人知的化学过程。涉及烯烃化合物的氧化裂解反应条件的实例在美国专利5596111和5939572中有所描述，它们都通过引用结合于此。在氧化裂解反应中，通过烯烃化合物与氧在过氧化物、溶剂以及无机氧化物催化剂存在下反应来制备羧酸，如下列方程式所示R1R2C=CR3R4 + O2, H2O2 ^ R1R2COOH + R3R4COOH(II)其中R1、R2、R3和R4是有机基团或氢。近年来，对那些通常衍生自原油的材料的环境友好制备技术的需求增加。例如，研究人员已经研究了使用天然原料(例如植物油和种子油)制造生物燃料、蜡、塑料等的可行性。感兴趣的天然原料包括，例如天然油(例如植物油、鱼油、动物油脂)以及天然油的衍生物，例如脂肪酸和脂肪酸烷基(例如甲基)酯。通过许多不同的反应，可以将这些原料转化为工业有用的化学品(例如蜡、塑料、化妆品、生物燃料等)。近年来，对基于石油的运输燃料的需求有所增长。人们担心世界的石油产量可能无法满足需求。此外，对基于石油的运输燃料的增长性需求导致更多温室气体的产生。具体地，在美国航空业对产生的温室气体的贡献超过10%。由于对燃料的增长性需求以及温室气体的产量增加，需要探索制备环境友好、替代性燃料源的方法。具体地，需要探索用天然原料制备环境友好喷气式发动机燃料的方法。专利技术概述本专利技术公开了通过氧解反应(例如臭氧解或氧化裂解)用天然油制备喷气式发动机燃料的方法。根据本专利技术，包含天然油的原料与氧在足以形成氧解产物的条件下反应。该方法进一步包括在足以形成喷气式发动机燃料组合物的条件下使氧解产物氢化。一方面，所述方法包括含天然油的原料(例如豆油)与臭氧在足以形成臭氧解产物的条件下反应。该方法进一步包括在足以形成喷气式发动机燃料组合物的条件下使臭氧解产物氢化。另一方面，所述方法包括含天然油的原料(例如豆油)与氧在足以形成氧化裂解产物的条件下反应。该方法进一步包括在足以形成喷气式发动机燃料组合物的条件下使氧化裂解产物氢化。附图说明图1是用天然油与臭氧反应制备喷气式发动机燃料组合物的过程的示意图。图2是用天然油与氧气反应制备喷气式发动机燃料组合物的过程的示意图。专利技术详述本专利技术涉及用天然油原料制备喷气式发动机燃料的方法。在本文中使用时，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象，除非上下文中明确规定。例如，提到“取代基”时既包括一个取代基也包括两个或更多个取代基等。在本文中使用时，术语“例如”、“比如”、“诸如”或“包括”指的是引入例子进一步详细地说明主题。除非特别说明，提供的这些例子仅用于帮助理解本专利技术公开内容描述的申请，并不想限定为任何形式。在本文中使用时，术语“天然油”、“天然原料”或“天然油原料”指的是衍生自植物源或动物源的油。术语“天然油”包括天然油的衍生物，除非特别指出。天然油的例子包括， 但不限于植物油、藻油、动物油脂、松浆油、这些油的衍生物以及这些油的任意组合等。植物油的代表性例子包括低芥酸菜籽油、菜籽油、椰子油、玉米油、棉籽油、橄榄油、棕榈油、花生油、红花油、芝麻油、豆油、葵花油、亚麻籽油、棕榈仁油、桐油、麻风树油、蓖麻油。动物油脂的代表性例子包括猪脂、牛脂、鸡脂、黄油和鱼油。松浆油是木纸浆产品的副产物。在本文中使用时，术语“天然油的衍生物”指的是使用化学领域一种已知方法或多种已知方法的组合从天然油中衍生的化合物或化合物的混合物。这些方法包括皂化、支化、 氢化(部分或全部)、异构化、氧化和环氧。天然油的衍生物可以是衍生自天然油甘油酯的脂肪酸甲酯(FAME)。天然油衍生物的代表性例子包括树胶、磷脂、皂脚、酸化皂脚、油泥蒸馏物、天然油的脂肪酸和脂肪酸烷基(例如甲基)酯。例如，天然油衍生物可以是衍生自天然油甘油酯的脂肪酸甲酯(FAME)。在一些优选的实施方式中，原料包括低芥酸菜籽油或豆油，例如精炼的、脱色的和脱臭的豆油(即RBD豆油)。豆油是甘油的不饱和多元醇酯，其通常包含约95重量％或更多(例如99重量％或更多)的脂肪酸甘油三酯。豆油的多元醇酯中主要的脂肪酸包括饱和脂肪酸，例如棕榈酸(十六烷酸)和硬脂酸(十八烷酸)；以及不饱和脂肪酸，例如油酸(9-十八烯酸)、亚油酸(9，12-十八碳二烯酸)和亚麻酸(9，12， 15-十八碳三烯酸)。在本文中使用时，术语“产量”可以指用氧解反应和氢化反应制备的喷气式发动机燃料的总重量。还可以定义为产率％的形式，其中用制备的喷气式发动机燃料的总重量除以天然油原料的总重量。还可以指分离步骤和/或异构化反应后喷气式发动机燃料的总重量。在本文中使用时，术语“氧解产物”既可以指“臭氧解产物”又可以指“氧化裂解产物”。在本文中使用时，术语“氧”可以指臭氧(O3)、氧气(O2)或元素氧(0)。在本文中使用时，术语“臭氧解产物”指的是烯烃与臭氧在足以使不饱和碳碳双键裂解且用与氧相连的双键代替的条件下的反应产物。在本文中使用时，术语“氧化裂解产物”指的是烯烃与氧气在足以使不饱和碳碳双键裂解且用与氧相连的双键或羧基代替的条件下的反应产物。在本文中使用时，术语“异构化反应”、“异构体”或“异构化”指的是直链烃类化合物(例如正链烷或正烯烃)向支化的烃类化合物(例如异链烷烃或异烯烃)的反应和转化。 例如，正戊烷可以异构化为正戊烷、2-甲基丁烷和2，2_ 二甲基丙烷的混合物。正链烷或正烯烃的异构化可用于改善燃料组合物的总体性能。在本文中使用时，术语“产量”可以指用氧解反应和氢化反应制备的喷气式发动机燃料的总重量。还可以指分离步骤和/或异构化反应后喷气式发动机燃料的总重量。还可以定义为产率％的形式，其中用制备的喷气式发动机燃料的总重量除以天然油原料和低分子量烯烃的总重量。在本文中使用时，术语“喷气式发动机燃料”或“航空燃料”可以指煤油型或石脑油型的燃料油分，或军用级喷气式发动机燃料组合物。“煤油型”喷气式发动机燃料(包括Jet A和Jet A-1)的碳数分布介于约8和16之间。Jet A和Jet A-I的闪点通常介于38°C和 66°C之间，自燃温度约为210°C，冰点介于约-47°C和_40°C之间，15°C时的密度约为0. 8g/ cc，能量密度约为42.8-43.2MJ/kg。“石脑油型”或“宽馏分”喷气式发动机燃料(包括Jet B)的碳数分布介于约5和15之间。Jet B的闪点通常介于-23°C和0°C之间，自燃温度约为 250°C，冰点约为_65°C，密度约为0. 78g/cc，能量密度约为42. 8-43. 5MJ/kg。“军用级”喷气式发动机燃料指的是喷气式飞机燃料或“JP”编号的体系(JP-1，JP-2，JP-3，JP-4，JP-5， JP-6，JP-7，JP-8等)。为了应对超音速飞行中承受的热量和压力，军用级喷气式发动机燃料可以包含本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备喷气式发动机燃料组合物的方法，其包括：提供包含天然油的原料；使所述原料与氧在足以形成氧解产物的条件下反应；并且在足以形成喷气式发动机燃料组合物的条件下使所述氧解产物氢化，其中所述喷气式发动机燃料组合物包含碳数分布介于５到１６个碳数的烃。

【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：梅尔·卢肯斯，
申请(专利权)人：埃莱文斯可更新科学公司，
类型：发明
国别省市：US