專利名稱：膜生物烴燃料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及節(jié)能技術(shù)。而且，本發(fā)明涉及新穎燃料的制備。本發(fā)明更特別涉 及由生物質(zhì)生產(chǎn)烴燃料。
現(xiàn)有技術(shù)汽油在全世界范圍內(nèi)用作發(fā)動機(jī)的燃料。這種燃料的消耗日益增加。它的來源是 有限的，將在不久的將來耗竭。此外，還存在環(huán)境污染的問題。由于機(jī)動車數(shù)量的增加，燃 料的消耗增加，導(dǎo)致污染排放增多。因此，迫切需要通過促進(jìn)用于機(jī)動車的替代燃料來控制 污染。在上文中已經(jīng)提到汽油是有限且會耗竭的資源。在發(fā)展中國家，機(jī)動車是每個社 會階層的必需品，但是無法承受的燃料成本增加阻礙了這種必需性。因此，迫切需要開發(fā)一 種具有多種和可再生來源的替代燃料。因此，開發(fā)新的能源成為科學(xué)家的重要任務(wù)，包括由可再生資源生產(chǎn)石油的新方 法。隨著機(jī)動車和飛機(jī)工業(yè)的快速發(fā)展，全世界對石油的需求極速增加。天然資源是有 限的，而且被少數(shù)國家(統(tǒng)稱為石油輸出國組織(Organization ofPetroleum Exporting Countries，OPEC))壟斷。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多油田，但是石油的供給還是不足。石油需求 的增加已經(jīng)通過引入裂解方法而大大得到改善，實(shí)際上目前更多石油是通過裂解而非原來 的石油蒸餾方法得到的。但是，這仍然無法滿足要求，因?yàn)槭澜缟鲜偷墓?yīng)并不是持續(xù)無 限的。在印度這樣的國家，至今為止幾乎沒有油田，因此我們直接面臨'合成石油 (Synthetic Petrol)‘的問題。印度必須具有充足的發(fā)動機(jī)燃料。必須很快以某種方式生 產(chǎn)石油，這一目標(biāo)留待化學(xué)家去實(shí)現(xiàn)。但是，目前的情勢似乎并不像想像得那么悲觀。我們 當(dāng)然能指望我們廣闊的煤田來提供合成產(chǎn)品。而且，由這種資源去生產(chǎn)燃料油的工作已經(jīng) 在英國和德國等國家得到充分推進(jìn)。以下給出制備'合成石油'的主要方法貝吉烏斯(Bergius)法。煤在催化劑存在下，在較高溫度下氫化得到液體烴的混 合物。在該方法中，將細(xì)粉末化的煤和合適的催化劑制成糊劑，在該方法中產(chǎn)生重油。然后， 將該煤糊劑預(yù)熱，并用泵抽送到轉(zhuǎn)化器中。在此將糊劑加熱到450°C，在250個大氣壓下鼓 吹氫氣通過。已經(jīng)是乏氫的有機(jī)化合物的高分子絡(luò)合物和元素碳的混合物的煤與氫結(jié)合， 形成飽和度更高的化合物。這些化合物經(jīng)過裂解和同步氫化，得到烷烴的混合物。該混合 物就是'合成石油(Synthetic Petroleum)‘或'原油'。石油生產(chǎn)快速接近高峰期，然后不可逆的下降并不是神話。直到1998年，國際能 源機(jī)構(gòu)(International Energy Agency)才提出世界石油生產(chǎn)的高峰期。但是在三月份， 在莫斯科舉行的G8能源部長級峰會(G8 Energy Ministers' meeting)上，IEA提出世界 石油生產(chǎn)的高峰期可能在2010年到2020年期間。這一觀點(diǎn)與近來已經(jīng)提出的預(yù)估大致相 符?；蛟S，這種即將來臨的事件的信號目前已經(jīng)得到世界范圍內(nèi)的嚴(yán)重關(guān)注，這是非常有益 的。到目前為止，政府部門通常對該問題置之不理。政府非常短視。
科學(xué)和技術(shù)的限制。目前社會上似乎已經(jīng)形成一種輕松的論調(diào)，即沒有任何問題能夠難倒我們?！翱?學(xué)家將解決任何問題"的想法成為公眾的一種普遍安慰劑，因而忽略事實(shí)。有什么方法可 以解救這種況狀？Piementel 和 Giampietro (1994)已經(jīng)警告技術(shù)并不能代替基本的天然資源如食品、森林、陸地、水、能量和生物多樣
性......我們必須實(shí)際認(rèn)識到什么是技術(shù)為幫助人類喂養(yǎng)自身和提供其它基本資源所能
夠和不能夠?qū)崿F(xiàn)的部分。Bartlett (1994)已經(jīng)觀察到人們對于未來普遍的樂觀性，并將其 寫成文章；總是有一些受歡迎且善于說服別人的科技樂天派，他們堅信人口增長是有利的， 人腦具有無窮的能力找到解決所有擁擠、環(huán)境破壞和資源短缺問題的技術(shù)方案。這些科技 樂天派通常不是生物或物理學(xué)家。政治家和商人往往是科技樂天派的虔誠信徒。Bartlett提到"我們科學(xué)家可能并不能解決任何問題"。坦白地說，科學(xué)和技術(shù)不能無止境地拯救人類脫離任何本身在不斷疊加的困境， 目前是人口，人口目前的指數(shù)型增長，以及未來這些人口如何得到支持。在此情況中，如果開發(fā)更便宜、污染更少且是可再生資源的本土燃料，則可以解決 世界經(jīng)濟(jì)問題，并且能減輕所有社會階層的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。在巴西和印度之類的國家中已經(jīng)在這方面采取措施，將汽油按不同百分比與乙醇
混合ο從遠(yuǎn)古時代開始草本產(chǎn)品已經(jīng)以一種或其它形式用作燃料。一些富含油如松油、 桉葉油等的草本，以及糖蜜(mollases)的發(fā)酵產(chǎn)物(即醇)也是眾所周知的燃料。一 些其它草本產(chǎn)品如菔烯、二戊烯、萜品油烯、普通松節(jié)油、硫酸鹽松節(jié)油(15% -25% )和 揮發(fā)性脂族烴本身是用于火箭(Rockets)的自燃液體燃料氧化物組合，其具有95%的含 10% -30%發(fā)煙硫酸的硝酸。后來在1958年，已有報導(dǎo)，作為廢物在氣田、煤礦和化石燃料 礦床燃燒的揮發(fā)性液體含有短鏈烴，包括與乙醇和甲基四氫呋喃混合的丁烷和其它烷烴， 該揮發(fā)性液體可用作機(jī)動車燃料。文獻(xiàn)調(diào)查顯示二戊烯已經(jīng)在多達(dá)175個美國專利中出現(xiàn)，檸檬烯在592個專利中 出現(xiàn)，萜烯在約1174個專利中出現(xiàn)。但是，這些專利發(fā)明與本發(fā)明沒有任何關(guān)聯(lián)。來自上 述文獻(xiàn)調(diào)查的5個可引用專利如下1.雙沖程發(fā)動機(jī)油組合物(美國專利第4，759，860號_7月沈日，1988)揭示了 僅僅作為潤滑油而非燃料使用萜烯。2.來自生物質(zhì)的烴基燃料(美國專利第5，186，722號-2月16日，1993)揭示了 一種將含萜烯的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為烴燃料的方法，并沒有揭示直接用作燃料的萜烯。在該專利 中還揭示了在2000rpm使用20%檸檬烯將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)自動停工和爆震，而在本發(fā)明中，檸 檬烯的用量可以高達(dá)80 %，仍然使發(fā)動機(jī)安全且良好地運(yùn)行。3.發(fā)動機(jī)燃料(Engine Fuel)(美國專利第5，501，713號_3月洸日，1996)揭示 了燃料由萜烯、醇和潤滑油組成，其中檸檬烯不超過50%。4.發(fā)動機(jī)燃料(美國專利第5，575，822號-11月19日，1996)揭示的燃料最多僅 含42%萜烯，以及80% -90%石腦油。5.發(fā)動機(jī)燃料(美國專利第5，607，486號_3月4日，1997)揭示的發(fā)動機(jī)燃料最多僅含25%的萜烯，以及10% -15%的石腦油和70% -80%的甲醇。編號3、4和5的專利中提及的甲醇和石腦油的使用并不適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)，因?yàn)樗?們是毒性物質(zhì)。本發(fā)明中的萜烯超過陽%，不使用毒性成分。在印度，還沒有發(fā)現(xiàn)與本申請中描述的發(fā)明相同或基本相同的專利或出版物。本發(fā)明涉及由生物質(zhì)制備新型烴燃料，和大規(guī)模生產(chǎn)所述烴燃料的方法。本發(fā)明 具體而非排它性地涉及還原具有C2tl-C6直碳鏈的烴的方法。大部分常規(guī)燃料即石油、柴油 和煤油都在此范圍內(nèi)。眾所周知，烴燃料正在被耗盡，變得非常稀有和昂貴。研究和開發(fā)的 方向是發(fā)明一種將取代現(xiàn)有技術(shù)中已知燃料的新型烴燃料。此外，研究的方向是找到一種基于生物源的新穎的能源燃料。發(fā)明出一種新穎的 生物燃料和制備生物燃料的方法將大大節(jié)省外匯，因?yàn)槭澜鐕?yán)重依賴于相互之間進(jìn)口烴燃 料。除了上述事實(shí)，使用該烴燃料還具有各種其它優(yōu)點(diǎn)，它們將在下文中一一敘述。已經(jīng)描述了本發(fā)明基于生物源的新穎烴燃料的重要性，在下文中將描述烴燃料的 組成，所述燃料的制備方法，以及在各種工業(yè)(包括運(yùn)輸)中使用該燃料的各種益處。因此，本發(fā)明的主要目的是找到一種基于生物源的新穎烴燃料，該燃料是獨(dú)特的。本發(fā)明的另一個目的是發(fā)明一種新穎的制備所述烴燃料的方法。本發(fā)明的另一個目的是發(fā)明一種新穎的烴燃料，與已知的燃料的相比，該燃料向 大氣中排放的一氧化碳量極少，因此得到生態(tài)友好的大氣。以下列出在由新穎的生物質(zhì)源制備該烴燃料的方法中使用的基本原料。乳香(BOSTOLLIA0VALIF0L0LATA)植物科-橄欖科(BURSERACEAE)屬-乳香屬(B0STOLLIA)種-0VALIF0LI0LATE這是一種中等或大的分枝樹，其樹干高15-121英尺，周長為3-5英尺，通常在印度 海拔450-950Msl的干燥且多坡的落葉林中找到。在印度只有一種，其余種類在阿拉伯和非 洲國家中找到。葉-是頂部團(tuán)簇的，長橢圓形到披針形?；ㄝ?管狀寬闊的鐘狀(Tube Broadly campanulate)，瓣5-7三角形?；ò?5-7，白色，卵形，底座囊狀。盤-環(huán)形，圓齒狀，無花萼。雄蕊-10-16，插在盤下方。子房-3室的，胚珠2還發(fā)現(xiàn)另一種變體，即SERRATA，該變體具有鋸齒狀的有軟毛的葉子。提取高揮發(fā)性乳香油的方法1.在純化的脂肪上吸收2.用揮發(fā)性溶劑提取3.層析法4.蒸汽蒸餾和分餾(專利蒸餾方法(patent still methods))萜類萜類是有機(jī)化合物，它在植物領(lǐng)域中產(chǎn)生，由某些植物的樹液和組織得到，即乳香禾口蓽澄爺(boswellia and piper cubeba)。異戊二烯規(guī)則類萜遵循異戊二烯規(guī)則，類萜的碳骨架可利用異戊二烯規(guī)則表示。在乳香植物的葉和樹干中發(fā)現(xiàn)單類萜和倍半類萜。含萜烯烴的乳香油通常為淺黃色，具有令人愉快的氣味。以下是乳香油的典型組 成比重 15°C -0. 8446二戊烯(或)檸檬烯分子式-C10H16分子量-136.23碳-88.16%氫-11.84%實(shí)際上，不溶于水，但是可溶于醚。d-形式，機(jī)油，沸點(diǎn) _175°C -178°C將上述原料按它們的比例均勻混合，加熱，得到烴燃料。該烴燃料可就這樣使用， 或者作為原料與氧化鋁一起在容器中加熱。當(dāng)進(jìn)行加熱時，大分子破裂為小分子。這導(dǎo)致 烴燃料的品質(zhì)與航空燃料的品質(zhì)匹配。不同原料的協(xié)同效應(yīng)導(dǎo)致烴燃料的特定品質(zhì)。本發(fā)明的烴燃料的不同優(yōu)點(diǎn)如下1.與常規(guī)烴燃料相比，一氧化碳的排放量較少，因此是生態(tài)友好的。2.生產(chǎn)成本很低，因此該燃料是非常經(jīng)濟(jì)的。3.該燃料僅由生物源得到，該生物源可廣泛得到，在地球上很豐富，羥基38X碳燃 料(hydro y 38 X carbon fuel)是理想的能源，可以分解為較輕的材料，從而得到新型的 烴燃料，該燃料可廣泛用于需要烴燃料的能量和運(yùn)輸領(lǐng)域。1.乙醇通過淀粉和糖發(fā)酵制得。2.甲醇由木材制得。3.甲酸乙酯主要通過發(fā)酵水甘蔗基(fermentation water sugarcane base)制得。4.環(huán)戊烷由己二酸的乙基酯制得。己二酸來自甜菜汁。對于依據(jù)本發(fā)明的烴燃料，其中原料過氧化苯甲酰(BENZOIL PEROXIDE)不應(yīng)超過 組合物總重量的10%。對于依據(jù)本發(fā)明的烴燃料，其中原料丙三醇(Glycerine)不應(yīng)超過組合物總重量 的 40%。對于依據(jù)本發(fā)明的烴燃料，其中檸檬烯是基本不飽和的化合物，具有碳-碳雙鍵 Oc = CO0它們可通過還原法轉(zhuǎn)化為飽和化合物。該轉(zhuǎn)化過程通過在催化劑存在下， 使化合物暴露在氫氣噴射流下進(jìn)行。在還原過程中，萜烯/烯烴轉(zhuǎn)化為烷烴。
催化劑
使用的各類催化劑是Pt/H2 (2 個大氣壓)RuM2 (5 個大氣壓)Rh/H2 (5 個大氣壓)。所述原料需要與Al2O3 —起加熱，以得到烴燃料。對于依據(jù)本發(fā)明的制備所述烴燃料的新穎方法，其中將上述原料在容器中均勻地 混合，任選地進(jìn)行加熱。在上述方法中，大分子破裂為小分子。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的詳述現(xiàn)在，將結(jié)合以下說明詳細(xì)描述本發(fā)明。在以下說明中清楚地描述了本發(fā)明的特 征和進(jìn)行本發(fā)明的方式。本發(fā)明一般涵蓋新穎烴燃料的組成，以及制備所述烴燃料的方法。背景醚是通式R-O-R1的化合物，其中R和R1可以是烷基或芳基(苯環(huán))。像醇一樣， 醚與水相關(guān)，烷基替代氫原子。在醇中，水的一個氫原子被烷基替代。在醚中，兩個氫都被 烷基替代。在對稱醚中，兩個烷基相同，而在非對稱醚中，兩個烷基不相同。H-O-H R-O-H R-O-R1水 醇 醚醚的例子包括
權(quán)利要求
1.一種協(xié)同草本基烴燃料，其中以下組分的比例如下 組分重量比例2% -60% 1% -5% 1% -5% 5% -25% 10% -40% 10% -20% 5% -30% 5% -25% 2% -10% 22% -40%。
2.如權(quán)利要求1所述的協(xié)同草本基烴燃料，其特征在于，以下原料按照以下重量比例 使用，從而得到具有最佳效應(yīng)的所述燃料的理想組合檸檬烯過氧化苯甲酰異丙醇丙三醇四氫呋喃叔丁醇甲酸乙酯甲醇環(huán)戊烷乙醇組分重量比例a.檸檬烯25%b.過氧化苯甲酰1%C.異丙醇1%d.丙三醇5%e.四氫呋喃15%f.叔丁醇10%g·甲酸乙酯5%h.甲醇5%i.環(huán)戊烷12%j·乙醇15%。
3.如權(quán)利要求1所述的烴燃料，量的5%。
4.如權(quán)利要求1所述的烴燃料，其特征在于，其中甲酸乙酯、異丙醇、四氫呋喃、檸檬烯 是基本化合物，其包含可還原組分，需要使它們在說明書中定義的催化劑存在下暴露于氫 氣噴射流來進(jìn)行處理。
5.一種烴燃料，該烴燃料具有理想重量組合的下述組成，其中在此提及的特定原料組 合得到烴燃料，組分重量比例四氫呋喃 甲酸乙酯 甲醇 檸檬烯 叔丁醇20% -40% 25% -40% 25% -40% 10% -15% 25% -40%其中，所述原料不需要加熱以獲得所述烴燃料。
6.一種烴燃料，該烴燃料具有理想重量組合的下述組成，其中在此提及的特定原料組 合得到烴燃料，組分重量比例叔丁醇20%環(huán)戊烷10%甲酸乙酯50%四氫呋喃10%其中，所述原料在組合形成烴燃料時p-lxl，需要在Al2O3存在下加熱。
7.一種具有以下組成的烴燃料 組分重量比例 檸檬烯 60% 環(huán)戊烷 20%四氫呋喃10%叔丁醇10%。
8.一種新穎的制備如權(quán)利要求1所述的烴燃料的方法，其中，將上述原料在容器中均 勻地混合，得到烴燃料，任選地進(jìn)行加熱，從而使較大的烴分子斷裂為較小的分子。
9.如權(quán)利要求1所述的新穎的來自生物源的烴燃料，其特征在于，所述方法在合適的 催化劑存在下進(jìn)行。
10.如權(quán)利要求1所述的新穎的來自生物源的烴燃料，其特征在于，所述方法在催化劑 Ru (H2 ； 5個大氣壓)或Pt (H2 ； 2個大氣壓)存在下進(jìn)行。
11.如權(quán)利要求1所述的新穎的來自生物源的烴燃料，其特征在于，所述方法在催化劑 1 (H2 ； 5個大氣壓)存在下進(jìn)行。
12.如權(quán)利要求1所述的新烴燃料，其具有已開發(fā)的以下組成各自比例為20%、70% 和10%或70%、20%和10%的乙醇、四氫呋喃和叔丁醇。
13.如權(quán)利要求1所述的新烴燃料，其具有已開發(fā)的以下組成各自比例為20%、70% 和10%或70%、20%和10%的甲醇、四氫呋喃和異丙醇。
14.如權(quán)利要求1所述的新烴燃料，其具有已開發(fā)的以下組成各自比例為40%、50% 和10%或50%、40%和10%的甲酸乙酯、四氫呋喃和異丙醇。
15.一種如說明書中所述的來自生物源的協(xié)同草本基烴燃料。
全文摘要
本發(fā)明涉及新穎的烴燃料，和由新穎的生物質(zhì)源制備所述烴燃料的方法。該烴燃料具有以下所定義比例的組分a.檸檬烯2％-60％；b.過氧化苯甲酰1％-5％；c.異丙醇1％-5％；d.丙三醇5％-25％；e.四氫呋喃10％-40％；f.叔丁醇10％-20％；g.甲酸乙酯5％-30％；h.甲醇5％-25％；i.環(huán)戊烷2％-10％；j.乙醇22％-40％。
文檔編號C10L1/18GK102083948SQ200880129224
公開日2011年6月1日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者拉瑪·龐努皮賴 申請人:拉瑪·龐努皮賴