專利名稱：將植物油轉(zhuǎn)化成基礎油和運輸燃料的制作方法
將植物油轉(zhuǎn)化成基礎油和運輸燃料
發(fā)明 領域本發(fā)明通常涉及由生物質(zhì)獲得的燃料和潤滑劑，具體涉及可有效地從植物油或作 物油制備基礎油和運輸燃料的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
因為許多原因而使得生物燃料越來越引起人們的興趣，包括(1)它們?yōu)榭稍偕?能源；(2)其生產(chǎn)受地理政治因素的影響?。?3)它們?yōu)橹苯犹鎿Q現(xiàn)有車輛中的石油基燃料 提供了可能性；以及(4)利用生物燃料前體對CO2的提取(尤其是在纖維素原料的情況中) 能夠大大減少凈溫室氣體的排放。參見Pearce，“Fuels Gold，”NewScientist，9月23日， pp.36-41,2006ο容易得到的生物燃料是植物油，其主要包含甘油三酸酯和一部分游離脂肪酸。然 而，植物油的性質(zhì)使其通常不適合用作車輛發(fā)動機中石油柴油的直接替代，因為植物油的 粘度通常太高且不會充分完全燃燒，因此在發(fā)動機上留下有害的碳沉積物。另外，植物油 在較低溫度下易于凝膠化，由此阻礙了其在更寒冷氣候下的使用。在將植物油與石油燃料 共混時，能夠減輕這些問題，但是在長期用于柴油機發(fā)動機中時仍存在問題。參見Pearce， 2006 ；Huber 等 人，“Synthesis ofTransportation Fuels from Biomass Chemistry, Catalysts, andEngineering，” Chem. Rev.，vol. 106，pp. 4044-4098，2006。酯交換是目前將植物油轉(zhuǎn)化成柴油相容燃料(即常規(guī)生物柴油)的方法，所述 柴油相容燃料能夠在常規(guī)柴油發(fā)動機中燃燒。參見Meher等人，“Technical Aspects of Biodiesel Production byTransesterification-Α Review,，，Renew. &Sustain. Energy Rev.，vol. 10，pp. 248-268,2006。然而，仍然存在與常規(guī)生物柴油燃料類似的寒冷流動性 問題。這種問題至少部分是由于在低溫如大約冰點(約0°C)下生物柴油通常變稠且不易 流動的事實。常規(guī)生物柴油主要由甲酯構成，其具有連接到羰基的長的直鏈脂族基團。此 夕卜，植物油的酯交換展示的問題是，生產(chǎn)超過90%的柴油范圍的燃料，而煤油或汽油范圍的 餾分很少或沒有，由此限制了從所述植物油生產(chǎn)的燃料的類型。關于植物油和其它油向某 些燃料(例如非柴油)的轉(zhuǎn)化，希望首先必須將所述油轉(zhuǎn)化成烷烴(鏈烷烴)。還值得關注的是，脂肪酸(得自植物油)的不飽和現(xiàn)象有助于差的氧化穩(wěn)定性和 沉積物，且盡管加氫通常將提高燃料的氧化穩(wěn)定性，但這使得燃料已經(jīng)較差的低溫性能變 得更糟。對鏈烷烴進行異構化能夠改善該問題。因此，可有效地將植物油和/或作物油加工成更寬范圍的燃料類型和潤滑劑(通 常是同時發(fā)生的)的方法和系統(tǒng)是極其有利的。發(fā)明概述在某些實施方案中，本發(fā)明涉及對含甘油三酸酯的生物衍生的油進行加工以生產(chǎn) 基礎油和運輸燃料的方法(工藝)和系統(tǒng)，其中最初通過加氫處理(類型1)或直接異構化 (類型2)進行這種加工。在所有這種情況中，所述加工實現(xiàn)了對生物衍生的油中的脂肪酸 組分的至少部分低聚反應。在某些這種實施方案中，這種低聚反應用于提高至少一部分產(chǎn) 物的碳數(shù)，從而提供更寬范圍的基礎油和潤滑劑組合物。通過某些這種系統(tǒng)/方法提供的多個產(chǎn)物流股(例如，柴油燃料+高值潤滑劑)用于強化這些系統(tǒng)/方法相對于提供單一產(chǎn)物流股的各種系統(tǒng)/方法的經(jīng)濟性。在某些實施方案中，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)基礎油和柴油或其它運輸燃料的一種或 多種第一種類型的方法(類型ι的方法)，所述方法包括下列步驟(a)對含有甘油三酸酯 的植物油進行加工從而實現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低聚反應(例如二聚)和脫氧 反應(例如，消除羧基、羰基和/或羥基部分)，從而提供低聚混合物，其中所述加工包括加 氫處理和隨后的除水；(b)在異構化催化劑上對所述低聚混合物進行異構化而得到異構化 混合物，其中所述異構化混合物包含基礎油組分和柴油燃料組分，且其中所述異構化混合 物包含至少IOwt %的碳數(shù)為30或更多的烷烴(鏈烷烴)；以及(c)對所述異構化混合物進 行蒸餾而得到/生產(chǎn)基礎油和柴油燃料。在某些實施方案中，本發(fā)明涉及通過對含有甘油三酸酯的生物衍生的(例如、植 物基或作物基)油進行加工而生產(chǎn)基礎油和柴油燃料的一種或多種第一種類型的系統(tǒng)(類 型1的系統(tǒng))，這種系統(tǒng)包含下列組件(a)加工子系統(tǒng)，其對含有甘油三酸酯的植物油進 行加工從而實現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低聚反應和脫氧反應，從而提供低聚混合 物，其中所述加工包括加氫處理和隨后的除水；(b)在異構化催化劑上對所述低聚混合物 進行異構化而得到異構化混合物的異構化單元，其中所述異構化混合物包含基礎油組分和 柴油燃料組分，且其中所述異構化混合物包含至少10襯％的碳數(shù)為30或更多的烷烴；以及 (c)對所述異構化混合物進行蒸餾而得到基礎油和柴油燃料的蒸餾單元。在某些實施方案中，本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)基礎油和柴油燃料的一種或多種第二種 類型的方法(類型2的方法)，這種方法包括下列步驟(a)對含有甘油三酸酯的植物油進 行加工從而實現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低聚反應，從而提供低聚混合物；(b)在 異構化催化劑上對所述低聚混合物進行異構化而得到異構化混合物，其中所述異構化混合 物包含基礎油組分和柴油燃料組分；(c)將異構化混合物中的水除去而得到干燥的異構化 混合物，其中所述干燥混合物包含至少10襯％的碳數(shù)為30或更多的烷烴；(d)將所述干燥 的異構化混合物分成較低沸點餾分和較高沸點餾分，其中隨后從所述較低沸點餾分中得到 柴油燃料；以及(e)隨后進一步對所述較高沸點餾分的至少一部分進行異構化而得到基礎 油。在某些實施方案中，本發(fā)明涉及對含有甘油三酸酯的生物衍生的油進行加工的一 種或多種第二種類型的系統(tǒng)(類型2的系統(tǒng))，這種系統(tǒng)包含下列組件(a)對含有甘油三 酸酯的植物油進行加工從而實現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低聚反應并從而提供低 聚混合物的加工子系統(tǒng)；(b)對所述低聚混合物進行異構化而得到異構化混合物的第一異 構化單元，其中所述異構化混合物包含基礎油組分和柴油燃料組分；(c)將異構化混合物 中的水除去而得到干燥的異構化混合物的除水器，其中所述干燥的異構化混合物包含至少 10襯％的碳數(shù)為30或更多的烷烴；(d)將所述干燥的異構化混合物分成低沸點餾分和高沸 點餾分的分離單元，其中隨后從所述低沸點餾分中得到柴油燃料；以及(e)隨后進一步對 所述高沸點餾分進行異構化而得到基礎油的第二異構化單元。上面已經(jīng)相當廣泛地列出了本發(fā)明的特征，從而可更好地理解下面本發(fā)明的詳 述。下文中將對形成本發(fā)明權利要求書主題的本發(fā)明另外的特征和優(yōu)勢進行說明。附圖簡述
為了更完 全地理解本發(fā)明、及其優(yōu)勢，現(xiàn)在結合附圖來對下列說明做出評述，其 中

圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的某些實施方案以逐步的模式對生物源的含甘油三酸酯 的油進行加工以制造基礎油和產(chǎn)物燃料的類型1的方法；圖2顯示了用于實施圖1中所述類型的方法的示例性的類型1的系統(tǒng)；圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的某些替代實施方案以逐步的模式對生物源的含甘油三 酸酯的油進行加工以制造基礎油和產(chǎn)物燃料的類型2的方法；和圖4顯示了用于實施圖3中所述類型的方法的示例性的類型2的系統(tǒng)。發(fā)明詳述1.簡介本發(fā)明的實施方案涉及對含有甘油三酸酯的生物衍生的油進行加工以實現(xiàn)其中 含有的不飽和脂肪酸(羧酸)組分的低聚反應和脫氧反應，從而生產(chǎn)基礎油和運輸燃料 (例如，柴油燃料)的方法(工藝)和系統(tǒng)。在這種方法和系統(tǒng)中的加工實現(xiàn)了脂肪酸組分 的至少部分低聚(例如，二聚)。在某些這種方法和系統(tǒng)(類型1)中，通過初始的加氫處理 來進行所述加工，而在其它的這種方法和系統(tǒng)(類型2)中，通過異構化步驟直接進行所述 加工。鑒于先前技術中的上述限制，本發(fā)明方法和系統(tǒng)的優(yōu)勢包括但不限于，產(chǎn)生多種 產(chǎn)物流股、以及將這些流股中的一種或多種與傳統(tǒng)的煉油廠流股和工藝進行集成的能力。2.定義在整個該說明書中，將某些術語和短語在它們第一次使用時進行了定義，但是將 用于本說明書中某些其它術語定義如下如本文中所使用的，前綴“生物”是指與生物來源的可再生資源有關，例如通常排 除了化石燃料的資源。如本文中所使用的，“生物衍生的油”是指至少部分衍生自生物來源的任何含甘 油三酸酯的油，例如但不限于，作物、植物、微藻類等。這種油還可包含游離脂肪酸。今后 將生物來源稱作“生物質(zhì)”。關于更多將微藻類用作甘油三酸酯來源的優(yōu)勢，參見R. Baum, "Microalgae are Possible Source of Biodiesel Fuel, "Chem. &Eng. News,vol. 72(14), pp.28-29，1994。如本文中所定義的，“甘油三酸酯”是指具有下列分子結構的一類分子
權利要求
1.一種包括下列步驟的方法a)對含有甘油三酸酯的植物油進行加工從而實現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低 聚反應，以提供低聚混合物；b)在異構化催化劑上對所述低聚混合物進行異構化以得到異構化混合物，其中所述異 構化混合物包含基礎油組分和柴油燃料組分；c)將所述異構化混合物中的水除去以得到干燥的異構化混合物，其中所述干燥的異構 化混合物包含至少IOwt %的碳數(shù)為30或更多的烷烴；d)將所述干燥的異構化混合物分成較低沸點餾分和較高沸點餾分，其中隨后從所述較 低沸點餾分中得到柴油燃料；以及e)隨后進一步對所述較高沸點餾分的至少一部分進行異構化以得到基礎油。
2.權利要求1的方法，還包括對所述基礎油進行加氫精制以制造加氫精制的基礎油的 步驟。
3.權利要求1的方法，其中所述植物油包含選自菜籽油、大豆、油菜籽、棕櫚、花生、小 桐子、黃油、藻類及其組合中的一種或多種生物衍生的油。
4.權利要求1的方法，其中所述低聚混合物包含低聚物組分，所述低聚物組分包含至 少50襯％的二聚體物質(zhì)。
5.權利要求1的方法，其中所述加工步驟包括加氫處理子步驟，且其中所述加氫處理 子步驟利用負載在氧化鋁上的鎳_鉬催化劑。
6.權利要求1的方法，其中通過分步結晶技術提高不飽和脂肪酸組分的濃度，從而提 高低聚反應的收率。
7.權利要求1的方法，其中所述異構化催化劑為在SAPOll載體上的貴金屬。
8.權利要求1的方法，其中在550華氏度至750華氏度的溫度下實施異構化步驟。
9.權利要求1的方法，其中所述異構化混合物包含至少20襯％的碳數(shù)為30或更多的 烷烴。
10.權利要求1的方法，其中所述柴油燃料包含至少70襯％的(12至(18烷烴，且其中所 述柴油燃料具有小于-10°C的傾點。
11.權利要求1的方法，其中所述基礎油具有小于-10°C的傾點，且其中所述基礎油具 有大于120的粘度指數(shù)。
12.權利要求1的方法，其中所述加氫精制的基礎油具有小于-10°C的傾點，且其中所 述加氫精制的基礎油具有大于120的粘度指數(shù)。
13.—種從植物油制造柴油燃料和基礎油的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含a)對含有甘油三酸酯的植物油進行加工從而實現(xiàn)其中含有的不飽和脂肪酸組分的低 聚反應并從而提供低聚混合物的加工子系統(tǒng)；b)對所述低聚混合物進行異構化以得到異構化混合物的第一異構化單元，其中所述異 構化混合物包含基礎油組分和柴油燃料組分；c)將異構化混合物中的水除去以得到干燥的異構化混合物的除水器，其中所述干燥的 異構化混合物包含至少IOwt %的碳數(shù)為30或更多的烷烴；d)將所述干燥的異構化混合物分成低沸點餾分和高沸點餾分的分離單元，其中隨后從 所述低沸點餾分中得到柴油燃料；以及e)隨后進一步對所述高沸點餾分進行異構化以得到基礎油的第二異構化單元。
14.權利要求13的系統(tǒng)，還包含對所述基礎油進行加氫精制以得到加氫精制的基礎油 的加氫精制單元。
15.權利要求13的系統(tǒng)，其中所述加工子系統(tǒng)包括對含有甘油三酸酯的植物油或其衍 生物進行加氫處理的加氫處理設備。
全文摘要
本發(fā)明涉及對含有甘油三酸酯的生物衍生的油進行加工以提供基礎油和運輸燃料的方法(過程)和系統(tǒng)，其中對其中含有的脂肪酸進行部分低聚反應以提供低聚混合物，從所述低聚混合物中提取基礎油和運輸燃料。這種方法和系統(tǒng)能夠包括最初的加氫處理步驟或?qū)λ龅途刍旌衔锏闹苯赢悩嫽?br> 文檔編號C10G3/00GK102105560SQ200980128430
公開日2011年6月22日 申請日期2009年7月22日 優(yōu)先權日2008年7月24日
發(fā)明者S·J·米勒 申請人:雪佛龍美國公司