CN114981389A - 通过线性烯烃的异构化获得的甲基链烷烃及其在热管理中的用途 - Google Patents

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Abstract

可以通过以下制备具有有限甲基支化的甲基链烷烃：在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，和氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。包含这样的甲基链烷烃的热传递流体可以使用在各种热管理系统中，例如在电动车辆、服务器场或需要有效热传递的其它场所的各种系统内。

Description

通过线性烯烃的异构化获得的甲基链烷烃及其在热管理中的 用途
优先权
本申请要求2019年12月6日提交的美国临时申请号62/944,456和2020年4月6日提交的欧洲专利申请号20168142.6的优先权和权益，其公开内容通过引用全部并入本文。
领域
本公开内容涉及热传递流体和它们的生产和使用方法。
背景
在电动车辆(EV)行业，近年来已实现电池技术的许多进展以促进更大的功率输送和降低的充电频率。进一步发展电动车辆技术所需的进步包括开发更有效的冷却系统，以促进从各种电动车辆部件的热传递。可以需要改进热传递的电动车辆的特定部件包括例如一个或多个电池、车轴、电动车辆功率电子器件和/或电动机。用于电动车辆的快速充电站可以类似地需要高效冷却。虽然电动车辆的某些部件可以使用常规的夹套冷却流体和技术(例如还与内燃机结合使用的二醇水溶液)冷却到不同程度，但是由于常用的热传递流体的导电性，通过直接冷却流体接触对电动车辆的电池和动力部件的有效冷却代表完全不同的挑战。
所有电池在它们充电或放电时都产生热。充电或放电的速率变得越快，每单位时间产生的热量越大。对于小型电池，暴露于环境大气可以有效地消耗所排放的热，使得不需要单独的冷却系统。在电动车辆中，确保令人满意的车辆性能所需的大的电池尺寸和快速的放电速率使散热更受关注。同样，电动车辆在充电站处的快速电池充电速率也可以导致明显的电池加热，并且呈现类似的热管理问题。
除了影响或控制车辆性能，在优选的操作范围之外的电池温度，对于锂离子电池通常为约15℃-35℃，也可以对电池的性能产生负面影响。电池的各个电芯之间的内部温度梯度可以类似地影响电池的操作性能。除了差的电池或车辆性能，在优选的温度范围之外和/或以内部热梯度操作电池也可能提高电池失效、失控过热、着火和/或爆炸的风险。因此，在电池充电或放电和车辆操作期间的有效热管理可以成为电动车辆的性能可以进一步提高多少的限制因素。需要先进热管理的其它技术可以类似地受现有热传递技术的限制。
目前用于冷却电动车辆的电池的策略可以采用相变材料、散热片或空气冷却中的一种或多种。这些方法中的每个都可以具有显著的限制，在它们能够直接从电池消耗的热量方面和/或由于它们对车辆性能的影响。例如，散热片引入了车辆在行驶时必须携带的过大重量，从而降低了车辆的效率和性能。
采用热传递流体的冷却系统是另一散热策略，其可以用于电动车辆的电池和其它产热部件以及需要有效热管理的其它设备或场所。因为流体可以表现出比空气更高的热导率和热容，所以与其它散热策略相比，流体可以促进从电池或其它产热部件、设备或场所更有效的散热。此外，流体可以放置与电池、动力电子器件、电动机或其它产热部件直接表面接触，以促进最佳的热传递，包括产热部件部分或完全浸没在热传递流体中的配置。供选择地，合适的热传递流体可以套在产热部件周围和/或循环通过产热部件，例如电池、动力电子器件或电动车辆动力部件。
虽然将产热部件浸没或部分浸没在热传递流体中可以提供最佳的热传递，但是由于流体的导电性，目前常用的许多热传递流体不适合用于将电池、动力部件和/或电动机浸入其中。水性热传递流体，例如二醇水溶液，例如可能不适合用于电池、动力部件或电动机的浸入，这是由于当导电热传递流体接触电池的导线或各种电气部件时可能发生的短路和电池、部件或电机失效。碳氟化合物流体是绝缘体，并且可以满足适合的热传递流体的某些性能要求，包括令人满意的倾点值和闪点值，但是来自流体燃烧的烟雾会导致不期望的健康和环境影响。对于电动车辆和其它需要有效热管理的设备和场所中的冷却应用，硅树脂(聚硅氧烷)热传递流体会有类似的问题。
具有有限的甲基支化的长链甲基链烷烃是绝缘体，并且对于其中二醇水溶液可能不适合的应用而言可以提供令人满意的热传递性能，但没有与碳氟化合物、聚硅氧烷和其它替代热传递流体相关的缺点。然而，尚未确定具有可接受的闪点、倾点和运动粘度的组合的长链甲基链烷烃的有效合成。
热传递流体技术的局限性正阻碍需要更有效的热管理的各种领域的进一步发展，例如电动车辆和其中的部件、高速计算机、服务器场、数据处理中心、云计算中心、蜂窝塔(特别是5G)、发电站、固定电池存储位置等。需要更有效的合成方法来获得替代的热传递流体，以促进这些领域和需要有效热管理的其它领域中的进一步发展。
概述
制备甲基链烷烃的方法可以包括使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，接触发生在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下；和氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。本文还公开了通过前述方法制备的热传递流体。
本文提供的热管理系统可以包含这样的热传递流体，其中热管理系统经配置在热源和散热结构之间循环热传递流体。本文提供的电池系统可以包含这样的热传递流体和电池，其中热传递流体与电池接触。
本公开内容的热管理方法可以包括提供包含一种或多种甲基链烷烃的热传递流体，和操作或放置与热传递流体接触的产热部件。
附图简要描述
包括以下附图来说明本公开内容的某些方面，并且以下附图不应被视为排他性实施方案。公开的主题能够在形式与功能上显著的修改、改变、组合和等效，如受益于本公开内容的本领域普通技术人将想到的。
图1显示说明当在存在氢的情况下用各种包含固体酸组分和氢化组分的负载催化剂处理1-十六碳烯时获得的产物分布的柱状图。
图2显示说明当在各种条件下在存在氢的情况下用0.6重量％Pt涂覆的ZSM-48处理1-十六碳烯时获得的产物分布的柱状图。
图3显示说明当在各种条件下在存在氢的情况下用0.6重量％Pt涂覆的ZSM-23处理1-十六碳烯时获得的产物分布的柱状图。
详述
本公开内容涉及热管理，并且更具体地涉及包含甲基链烷烃的热传递流体和制备甲基链烷烃的混合物的方法。
如以上讨论，有效的热管理可在许多位置，特别是关于将电动车辆的电池或其它电力部件维持在期望的操作温度范围中同时还保持车辆性能并保持高的操作效率是有挑战的。没有有效热管理的情况下，可以发生灾难性的电池和/或车辆失效。在其它高性能应用中有效的冷却可以类似地有问题，特别是在需要冷却的设备或场所必须保持与热传递流体电绝缘的情况下。基于二醇水溶液的热传递流体提供一些迄今可用的最佳热管理性能，但是这样的流体的导电性使它们不适合某些应用，例如电池、动力部件或电动机直接浸入其中。使用这样流体或其它散热策略的间接散热可以代表远不那么有效的热管理解决方案，但是当具有令人满意性能的唯一可得的热传递流体导电时它们可能是唯一可行的供选择的方案。
具有位于长碳链上的有限甲基支化例如单个甲基基团的甲基链烷烃(例如7-甲基十五烷)可以具有对于其中二醇水溶液和其它导电的热传递流体可能不令人满意的情况而言可接受的热传递性质。有利地，这样的甲基链烷烃不存在目前可得的绝缘热传递流体例如碳氟化合物和聚硅氧烷伴随的问题。不幸地，目前具有位于碳链深处的单个甲基分支的这样的长链甲基链烷烃的具体合成在经济上或技术上是不可行的，尤其是在商业上可行的生产规模上。例如，通过线性α-烯烃的基于茂金属二聚产生的乙烯叉基烯烃的氢化可以提供单一甲基链烷烃，但是产生乙烯叉基烯烃和相应甲基链烷烃的技术目前不够先进以促进大规模地经济可行的生产。通过长链烷烃的加氢异构化的甲基链烷烃的供选择的合成可以导致链烷烃产物的复杂混合物，常具有宽范围的碳链长度和多种无规支化出现，由此使混合物不适合于许多热传递应用。这种类型的过度甲基支化可以使甲基链烷烃对于在热传递应用中有效循环而言太粘。当存在过多甲基支化时倾点还可能不可接受地提高。
本公开内容表明异构甲基链烷烃(每种处于在碳链长度大小的窄范围内并特征是有限的甲基支化)的混合物可以是对含有单一长链甲基链烷烃的热传递流体的合适的供选择的方案。有利地，可通过应用本文的公开内容以比用于产生单一甲基链烷烃化合物目前可行的明显更简单的方式容易地产生甲基链烷烃的这种混合物。可以在单个生产线中在单个反应容器内使用可从化学和石化工业获得的容易得到的廉价的线性烯烃来形成甲基链烷烃的这种混合物。线性α-烯烃(LAO)和线性内烯烃(LIO)都可以经历根据本文公开内容的加工以形成具有有限甲基支化的甲基链烷烃，其可以适合于在各种热传递应用中使用。
更具体地，根据本文公开内容，线性烯烃可以在包含位于常见固体载体上的固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂存在的情况下经历容易的异构化。固体酸组分促进具有一系列的甲基基团和双键位置的支化烯烃的形成，支化烯烃可以随后在氢化组分的促进下氢化以去除烯属不饱和并提供一种或多种甲基链烷烃，每种特征为碳链比产生它的线性烯烃短至少一个碳原子。以这种方式产生的甲基链烷烃可以主要特征为在碳链的任何内部碳原子(亚甲基基团)处的一个甲基基团，其中甲基基团由线性烯烃的碳链的异构化产生。非常有限量的更广泛异构化和对应的聚甲基化可以在一些情况下发生，使得一个或多于一个甲基基团可以存在于一些甲基链烷烃分子上。通常不在本文描述的方法中形成具有大于甲基的烷基基团的烷基链烷烃。如此，用于形成根据本文公开内容的甲基链烷烃的线性烯烃可以比目标大小范围内产生的最大甲基链烷烃大至少一个碳原子。更典型地，线性烯烃例如LAO或LIO比目标大小范围内的最大甲基链烷烃大两个或更多个碳原子，包括大三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或十个碳原子，以导致可以在存在固体酸组分的情况下在反应条件下发生的有限量的碳链裂化。可以通过调节反应条件和/或固体酸组分来调整裂化的程度从而由各种线性烯烃进料提供甲基链烷烃的不同产物分布和/或不同大小范围。此外，可以选择单一线性烯烃或两种或更多种线性烯烃的混合物以将具有特定大小范围的甲基链烷烃为目标，其可以原位产生目标甲基链烷烃组合物而不是通过反应后共混。通过调节反应条件和/或固体酸组分改变裂化的程度可以允许在本文公开内容中有效使用不同碳链长度的线性烯烃。例如，当使用LAO形成根据本文公开内容的甲基链烷烃时，可以调节反应条件和/或固体酸组分以促进长链LAO的更有效的利用，否则其价值可能有限。因此，本文本公开内容提供相当大的灵活性，以由一系列线性烯烃原料产生具有一系列碳链长度的各种甲基链烷烃。作为仍另外的优点，本公开内容中使用的反应条件和固体酸组分在烯烃异构化和氢化期间由于在这个过程期间实质上不存在烯烃或甲基链烷烃之间的分子内反应没有导致重质副产物的显著形成(即具有比一种或多种线性烯烃更多碳原子的反应产物)。
按照本公开内容产生的甲基链烷烃可以除了其它物理性质具有粘度、倾点和闪点的特别期望的组合，其可以适合于提供良好的热传递性质及其有利的用途。特别地，主要具有一个甲基分支/C14-C16碳链的甲基链烷烃可以特征为约100℃或更高、特别地约130℃或更高的闪点，约-15℃至约-95℃、特别地约-15℃至约-50℃的倾点，和在100℃下约0.8cSt至约1.5cSt、特别地在100℃下约1.25cSt至约1.45cSt的运动粘度值，其可以代表对于热传递应用特别有用的性质范围。有利地，这些性质可以与单一甲基链烷烃化合物能得到的性质非常相当。还可以在本文公开内容中进一步调节产物分布和/或碳链长度以在一些情况下提供闪点、倾点、粘度和/或热传递效率的另外调节。其它组分也可以与本公开内容的甲基链烷烃组合，根据需要改变任何闪点、倾点、粘度、热传递效率或其它性能性质。各种应用特定的需要还可以影响是否需要额外的组分与甲基链烷烃组合以促进在特定应用中使用。
在电动车辆和其它应用中目前使用的锂离子电池具有实际操作温度限制为约70℃以提供低于它们约125℃-140℃的失效温度的非常高的安全系数，高于该失效温度可能发生失控反应导致电池失效和可能的火灾。按照本文公开内容产生的一些甲基链烷烃可以具有闪点为约130℃至约150℃，包括约135℃至约145℃，或甚至更高温度，考虑到电池低得多的有效操作温度，这不应成为问题。如此，可以需要最少共混甲基链烷烃与其它组分以改变闪点，特别地升高闪点以产生用于电池冷却的有效热传递流体。然而，应领会可以不同地配制适合于其它应用的热传递流体，并且在一些情况下各种应用特定的添加剂可以与甲基链烷烃组合。还应领会可以根据需要或期望进一步提高闪点，例如通过提高较重的甲基链烷烃(例如C16+甲基链烷烃)的比例，这可以通过适当选择用于产生根据本文公开内容的甲基链烷烃的LAO原料和/或催化剂实现。
在本文详细描述和权利要求书内的所有数值都是由“约”或“大约”关于所指出的值修饰，并且考虑了本领域普通技术人员所预期的实验误差和偏差。除非另外指出，环境温度(室温)为约25℃。
如本公开内容和权利要求书中使用的，除非上下文另外明确规定，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数形式。
本文如措辞例如“A和/或B”中使用的术语“和/或”意图包括“A和B”、“A或B”、“A”和“B”。
就本公开内容的目的而言，使用元素周期表的族的新的编号方案。在所述编号方案中，从左至右从1至18顺序编号族(列)，除了f区元素(镧系元素和锕系元素)。
术语“烃”是指一类含有与碳键合的氢的化合物，并且涵盖(i)饱和的烃化合物、(ii)不饱和的烃化合物和(iii)烃化合物(饱和的和/或不饱和的)的混合物，包括具有不同碳原子数的烃化合物的混合物。术语“Cn”是指每个分子或基团具有n个碳原子的烃(一种或多种)或烃基基团，其中n是正整数。这样的烃化合物可以是线性的、支化的、环状的、无环的、饱和的、不饱和的、脂族的或芳族的中的一种或多种。任选的杂原子取代可以存在于烃或烃基团中。
术语“烃基”和“烃基基团”本文可互换使用。术语“烃基基团”是指当从母体化合物去除时具有至少一个未填充的价位置的任何C1-C100烃基团。
术语“烷基”是指不具有不饱和碳-碳键的烃基基团。任选的杂原子取代或支化可以存在于烷基基团中，除非本文另有规定。
术语“烯基”是指具有碳-碳双键的烃基基团。术语“烯烃(alkene)”和“烯烃(olefin)”本文可以同义使用。类似地，术语“烯属的(alkenic)”和“烯属的(olefinic)”本文可以同义使用除非另外指出，这些术语涵盖所有可能的几何异构体。
术语“线性”和“线性烃”是指具有连续碳链而没有取代侧链分支的烃或烃基基团。
术语“线性α-烯烃(LAO)”是指在碳主链的末端(端)碳原子处携带碳-碳双键的烯属烃。最经常地，在LAO中不存在侧链分支，虽然在给出的LAO分子中可以偶然存在少量的支化组分。如此，术语“LAO”等价地指代未支化的烯属烃和携带单个烃基分支特别是甲基分支的烯属烃。在一些实施方案中，小于约5重量％的甲基支化的LAO可以存在于线性烯烃进料中。
术语“分支”、“支化的”和“支化的烃”是指具有线性碳主链的烃或烃基基团，其中烃基侧链从线性碳主链伸出。术语“未支化的”是指没有从中伸出的侧链基团的直链烃或烃基基团。
因此，可以按照本公开内容通过以下产生甲基链烷烃：使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，接触发生在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下；和氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。
特别的方法配置可以包括那些：线性烯烃是线性内烯烃(LIO)、线性α-烯烃(LAO)或它们的任何混合物。LAO由于它们的广泛可得性和更容易进行根据本文公开的异构化的能力可以是特别合适的。为了产生目标大小甲基链烷烃，碳链大小范围为约9至约25个碳原子，特别是碳链大小范围为约14至约16个碳原子，合适的LAO可以包括1-癸烯、1-十一碳烯、1-十二碳烯、1-十三碳烯、1-十四碳烯、1-十五碳烯、1-十六碳烯、1-十七碳烯、1-十八碳烯、1-十九碳烯、1-二十碳烯、1-二十一碳烯、1-二十二碳烯、1-二十三碳烯、1-二十四碳烯、1-二十五碳烯、1-二十六碳烯、1-二十七碳烯、1-二十八碳烯、1-二十九碳烯、1-三十碳烯或它们的任何混合物，任选进一步与一种或多种LIO组合。具有包含约10至约26个碳原子的碳主链的线性烯烃可以是特别期望的，以产生在前述碳链大小范围内的甲基链烷烃。在本文公开内容中，任何单一LAO或两种或更多种不同LAO的任何混合物可以用于产生具有目标大小范围的甲基链烷烃，任选进一步与一种或多种LIO组合。适合于在本文公开内容中使用的LAO可以分离自石油精炼料流，或它们可以通过由低分子量原料材料开始的几种工艺合成，例如通过乙烯的低聚或通过从费-托合成分离副产物。如此，LAO代表形成根据本文公开内容的甲基链烷烃的通用和廉价的原料，另外该方法作为整体提供优于形成甲基链烷烃的其它路线的经济优势。
按照本公开内容产生的甲基链烷烃可以包括其中甲基链烷烃中的至少大部分具有一个甲基分支，和每个甲基链烷烃具有包含约9至约25个碳原子或约14至约25个碳原子的碳主链的那些。更广泛的甲基化可以发生在一些情况下，使得一种或多种甲基链烷烃共同具有范围为1-约3的支化指数，包括约1.1、约1.2、约1.3、约1.4、约1.5、约1.6、约1.7、约1.8、约1.9、约2.0、约2.1、约2.2、约2.3、约2.4、约2.5、约2.6、约2.7、约2.8、约2.9、或约3.0，包括它们的任何子范围。在特定实例中，单甲基链烷烃可以占大多数，使得一种或多种甲基链烷烃可以共同具有范围为1.0-约1.2、或1.0-约1.4、或1.0-约1.6、或1.0-约1.8、或1.0-约2.0的支化指数。在再更特别的实例中，一种或多种甲基链烷烃中的至少约70重量％可以具有包含约14个原子、15个碳原子、16个碳原子、14或15个碳原子、15或16个碳原子、或14-16个碳原子的碳主链，特别是其中这样的碳主链包含一个甲基基团的情况。
可以如下计算甲基链烷烃的混合物内的支化指数：(0×％线性链烷烃+1×％单支化链烷烃+2×％二支化链烷烃+3×％三支化链烷烃)/100；其中％线性+％单支化+％二支化+％三支化＝100％。可以类似地加权更高度支化的甲基链烷烃(例如四支化的和更高)以确定支化指数。例如，由10％线性C16、30％单支化C16、50％二支化C16和10％三支化C16组成的C16甲基链烷烃的混合物具有1.6的支化指数。
以下方案1说明一般过程，由此在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下线性α-烯烃(例如C16+和/或C18+LAO)可以转化成甲基链烷烃。如显示的，固体酸组分可以首先使LAO异构化成单支化内烯烃，其中由异构化产生的一个甲基基团可以沿着碳链“走”至任何可用的亚甲基基团以形成一种或多种支化的烯烃(结构1A和1B，其可以以任何比例形成)。在方案1中，变量m是代表经历异构化的线性α-烯烃中亚甲基基团数的整数。变量o和n每个是可以范围从0直至小于m的整数，并且o+n之和为m-1。虽然未在方案1中显示，但是双键还可以迁移到末端碳原子之外的其它位置。一旦根据本文公开内容支化烯烃经历氢化以形成相应的甲基链烷烃(结构2A和2B)，双键的位置变得无意义。也可以从LIO开始产生类似范围的结构。因此，按照本文公开内容产生的甲基链烷烃可以特征为存在于任意C-2、C-3、C-4等的甲基基团。应领会所得的一种或多种甲基链烷烃中所得的甲基基团的位置和分布可以取决于使用的固体酸组分、反应条件、使异构化反应平衡的时间、和它们的任何组合。虽然未在方案1中显示，但是有限量的进一步异构化可以发生在一些分子上从而导致具有多于一个甲基基团的一些甲基链烷烃。
Figure BDA0003745350520000101
方案1
在方案1中没有描述裂化。应领会在裂化条件下由LAO或LIO形成的甲基链烷烃可以除了由异构化所导致的碳链变短外它们的碳链变短一个或多个额外的碳原子。以下方案2说明一般过程，由此在裂化条件下在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下线性α-烯烃(例如C18+LAO)可以转化成甲基链烷烃，其中p是裂化过程中损失的碳原子数并且为2或更大的整数。变量m同样是代表线性α-烯烃中亚甲基基团数的整数。变量o’和n’是范围从0至m-p的整数，并且o’+n’之和为m-p。可以在本文公开内容中形成有裂化发生和没有裂化发生情况下形成的甲基链烷烃的混合物。
Figure BDA0003745350520000111
方案2
在美国专利7,482,300、9,433,935和10,016,747中提供了合适的氢化组分和固体酸组分，所述专利中每个通过引用全文并入本文。合适的氢化组分、固体酸组分和反应条件的进一步描述如下。
合适的氢化条件、适合于促进氢化的氢化组分、反应器等将是本领域普通技术人员熟悉的。合适的氢化组分可以包含能够活化分子氢的来自元素周期表第6-12族，特别是第6和8-10族的金属。用于促进氢化的合适金属的实例包括Ni、Mo、Co、W、Mn、Cu、Zn、Ru、Pt和Pd，特别是Ni、Pt或Pd。这些金属的混合物还可以用于促进本文公开内容中的氢化，例如Co/Mo、Ni/Mo、Ni/W和Pt/Pd。氢化组分的量可以范围为约0.1重量％-约30重量％/进行异构化的线性烯烃的单位重量，例如至少约0.1重量％、或至少约0.3重量％、或至少约0.5重量％、或至少约0.75重量％、或至少约1.0重量％、或至少约1.5重量％、或至少约2重量％、或至少约5重量％。另外或供选择地，氢化催化剂的量可以为小于约30重量％的非零量，例如小于约20重量％的非零量，或小于约15重量％的非零量，或小于约10重量％的非零量，或小于约5重量％的非零量，或小于约2重量％的非零量。
合适的固体酸组分可以包括沸石，特别是在沸石结构骨架中含有10-或12-元环的那些。特别合适的沸石可以包括ZSM-48和ZSM-23，以及几种其它的。其它合适的沸石固体酸组分可以包括例如ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-35、沸石β、TON(θ-1)、或它们的组合，例如ZSM-23和/或ZSM-48，任选进一步与前述沸石中一种或多种组合。可以适合于在本文公开内容中使用的固体酸组分的其它实例包括例如EU-1、ZSM-35(或镁碱沸石)、ZSM-11、ZSM-57、NU-87、SAPO-11、ZSM-22、EU-2、EU-11、ZBM-30和同构材料例如NU-10、EU-13、KZ-1和NU-23。这些固体酸组分可以类似地与ZSM-48、ZSM-23或其它沸石材料结合使用。
固体酸组分和氢化组分在本文公开内容中可以是同时负载的。合适的负载催化剂配置包括其中氢化组分沉积在固体酸组分上或固体酸组分和氢化组分两者都设置在本文公开内容中常见的固体载体或粘合剂上的那些。合适的固体载体和粘合剂对促进异构化和/或裂化通常是惰性的，并且可以包括物质例如氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、氧化锆或它们的组合，例如氧化铝和/或氧化钛或二氧化硅和/或氧化锆和/或二氧化钛。双功能催化剂中氢化组分相对于固体酸组分的装载量可以范围为约0.01重量％至约20重量％、或约0.05重量％至约15重量％、或约0.1重量％至约2重量％、或约0.1重量％至约1重量％。
足以将线性烯烃催化异构化为一种或多种支化烯烃的温度的特别的实例可以包括约200℃至约300℃、或约200℃至约220℃、或约220℃至约240℃、或约240℃至约260℃、或约260℃至约280℃、或约280℃至约300℃的温度。
当形成根据本文公开内容的甲基链烷烃时使用的总压力可以为范围为约50psig至约500psig、或约100psig至约200psig、或约200psig至约300psig。
氢可以以足以促进最初异构化反应产物的氢化的流速存在。在特别的情况下，流速可以使得氢相对于进行异构化的线性烯烃以约7:1至约70:1的摩尔量存在。
当形成根据本文公开内容的甲基链烷烃时液(linear)时空速(LHSV)值可以包括例如约1h-1至约5h-1、或约1h-1至约2h-1、或约2h-1至约3h-1、或约3h-1至约4h-1、或约4h-1至约5h-1。
具有碳链大小范围为约9至约25个碳原子的甲基链烷烃可以共同具有约90℃或更高，例如约90℃至约300℃的闪点(ASTM D92)，和/或具有约-15℃或更低，例如约-15℃至约-98℃或约-40℃至约-98℃的倾点(ASTM D97)，和/或100℃下约2.5cSt或更低，例如约0.5cSt至约2.5cSt的运动粘度(ASTM D445)。
按照本文公开内容形成的某些甲基链烷烃可以包含其中至少约70％的甲基链烷烃包含具有14至16个碳原子的碳主链的那些。这样的甲基链烷烃可以提供特别有利的热传递性质。这样的甲基链烷烃可以共同具有约130℃或更高、或约135℃或更高或约140℃或更高，包括约135℃至约145℃或约130℃至约150℃的闪点(ASTM D92)，和/或具有约-15℃至约-50℃、或约-30℃至约-50℃、或约-40℃至约-50℃的倾点(ASTM D97)，和/或具有100℃下约1.5cSt或更小，包括约1.25cSt至约1.45cSt的运动粘度(ASTM D445)。术语“共同”本文意为“以组合方式”。因此，根据本文公开内容形成的多种甲基链烷烃可以总共表现出以下性质中的一种或多种，即使甲基链烷烃的混合物内一些甲基链烷烃没有单独表现出在期望范围内的值。
可以与本文公开的甲基链烷烃组合包括额外的组分。在可以与甲基链烷烃组合存在以解决特别的应用特定需要的额外组分中包括例如基础油、芳族烃、聚α-烯烃、链烷烃、酯、醚、天然气合成油基础油、费-托蜡衍生基础油、蜡衍生加氢异构化的基础油、硅树脂油、抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂、抗磨损剂、分散剂、洗涤剂、粘度改性剂和它们的任何组合。下文中讨论可以存在的额外组分的合适实例。
本领域已知适合于包括在热传递流体中的宽范围的基础油。可以可用于本公开内容的基础油包括天然油、矿物油和合成油、和非常规油(或它们的混合物)，其任何可使用未精炼的、精炼的或再精炼的，后者还被称为再生或再加工油。未精炼的油包括直接从天然或合成来源获得的并且在没有额外净化的情况下使用的那些。这些包括直接从干馏操作获得的页岩油，直接从初级蒸馏获得的石油和直接从酯化工艺获得的酯油。精炼的油与关于未精炼的油讨论的油类似，除了精炼的油经受一个或多个净化步骤以改进至少一种热传递流体基础油性质。本领域技术人员将熟悉许多净化工艺。这样的净化工艺可以包括溶剂提取、二次蒸馏、酸萃取、碱萃取、过滤、渗滤和它们的任何组合。再精炼的油通过与精炼油类似的方法获得，但使用之前使用的油作为原料。
第I、II、III、IV和V组是由美国石油协会(API Publication 1509；www.API.org)为了制定热传递流体基础油的指南创建并定义的宽泛的基础油料类别。第I组基础油料具有在约80至120之间的粘度指数并含有大于约0.03％硫和小于约90％饱和物。第II组基础油料具有在约80至120之间的粘度指数并含有小于或等于约0.03％硫和大于或等于约90％饱和物。第III组基础油料具有大于约120的粘度指数并含有小于或等于约0.03％硫和大于约90％饱和物。第IV组基础油料包括聚α-烯烃(PAO)。第V组基础油料包括未包括在第I-IV组中的基础油料。表1总结了这五组每个的性质。
表1
Figure BDA0003745350520000141
天然油包括动物油、植物油(例如蓖麻油和猪油)和矿物油。可使用具有有利的热氧化稳定性的动物和植物油。在天然油中，矿物油是优选的。矿物油就它们的原油来源而论，例如就它们是链烷烃、环烷烃或混合的链烷烃-环烷烃而论广泛变化。衍生自煤或页岩的油也可以是有用的。天然油也可以关于它们生产和净化所用的方法，例如它们的蒸馏范围和它们是直馏的或裂化的、加氢精炼或溶剂提取的而言变化。
第II组和/或第III组氢化加工或氢化裂化的基础油料，包括合成油例如烷基芳族化合物和合成酯也是可以在本文公开内容中使用的公知的基础油料油。
合成油包括烃油。烃油包括油例如聚合的和互聚的烯烃(例如聚丁烯、聚丙烯、丙烯-异丁烯共聚物、乙烯-烯烃共聚物和乙烯-α-烯烃共聚物)。聚α-烯烃(PAO)油基础油料是常使用的合成烃油。通过实例的方式，可以使用衍生自C8、C10、C12或C14烯烃或它们的混合物的PAO，如在美国专利号4,956,122、4,827,064和4,827,073中描述，其每个通过引用并入本文。
其它可用的油基础油料包括蜡异构油(isomerate)基础油料和基础油，包含加氢异构化的蜡状油料(例如蜡状油料例如瓦斯油、疏松蜡、燃料加氢裂化器底部物等)、加氢异构化的费-托蜡、天然气合成油(GTL)基础油料和合成油、和其它蜡异构油加氢异构化的基础油料和基础油、或它们的混合物。费-托蜡(费-托合成的高沸点残余物)是具有非常低硫含量的高度链烷烃。用于产生这样的基础油料的加氢处理可以使用无定形的加氢裂化/加氢异构化催化剂，例如专用润滑加氢裂化(LHDC)催化剂或结晶的加氢裂化/加氢异构化催化剂之一，优选沸石催化剂。
天然气合成油(GTL)基础油、费-托蜡衍生基础油和其它蜡衍生加氢异构化的(蜡异构油)基础油可以有利地使用在本公开内容中，并可以具有100℃下约3cSt至约50cSt、优选约3cSt至约30cSt、更优选约3.5cSt至约25cSt的可用的运动粘度，如由具有100℃下约4.0cSt的运动粘度和约141的粘度指数的GTL 4举例说明。这些天然气合成油(GTL)基础油、费-托蜡衍生基础油和其它蜡衍生加氢异构化的基础油可以具有约-20℃或更低的可用的倾点，并在一些条件下可以具有约-25℃或更低的有利的倾点，具有约-30℃至约-40℃或更低的可用的倾点。天然气合成油(GTL)基础油、费-托蜡衍生基础油和蜡衍生加氢异构化的基础油的可用组成记载在例如美国专利号6,080,301、6,090,989和6,165,949中，并且通过引用全部并入文本。
酯可以包含可用的基础油料。可以通过使用酯例如二元酸与一元链烷醇的酯和一元羧酸的多醇酯来确保添加剂溶解力和密封相容性特性。前一类型的酯包括例如二羧酸例如邻苯二甲酸、琥珀酸、烷基琥珀酸、烯基琥珀酸、马来酸、壬二酸、辛二酸、癸二酸、富马酸、己二酸、亚油酸二聚体、丙二酸、烷基丙二酸、烯基丙二酸等与各种醇例如丁醇、己醇、十二烷醇、2-乙基己醇等的酯。这些类型的酯的具体实例包括己二酸二丁酯、癸二酸二(2-乙基己基)酯、富马酸二正己酯、癸二酸二辛酯、壬二酸二异辛酯、壬二酸二异癸酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二癸酯、癸二酸二(二十烷基)酯等。
可用于本公开内容的基础油可以包括对应于API第I组、第II组、第III组、第IV组和第V组油和它们的混合物的各种油中任何，优选API第II组、第III组、第IV组和第V组油和它们的混合物，更优选第III组、第IV组和第V组基础油和它们的混合物。高度链烷属基础油可有利用于本公开内容中可用的热传递流体。还可使用少量的第I组基础油料，例如用于稀释共混至配制的润滑油产品中的添加剂的量。甚至关于第II组油料，优选的是第II组油料在与该油料相关的较高品质范围内，例如第II组基础油料具有在范围100<VI<120内的粘度指数。
基础油可以构成本公开内容的热传递流体的主要或次要组分并且可以以范围为约50-约99重量％，包括约70-约95重量％或约85-约95重量％的量存在，基于组合物的总重量。基础油根据ASTM标准方便地具有100℃下约2.5cSt至约12cSt(或mm2/s)和优选100℃下约2.5cSt至约9cSt(或mm2/s)的运动粘度。如果需要可以使用合成和天然基础油的混合物。如果需要可以使用第I、II、III、IV和/或V组基础油料的双峰混合物。
含有本公开内容的甲基链烷烃的热传递流体可以额外含有一种或多种常使用的热传递流体性能添加剂，包括但不限于抗氧化剂、腐蚀抑制剂、抑泡剂和其它。这些添加剂通常与不同量的稀释油一起输送，稀释剂油的量可以范围为热传递流体的5重量％至50重量％。可用于本公开内容的添加剂不必须可溶于热传递流体。本公开内容的热传递流体中使用的性能添加剂的类型和数量不受本文作为说明显示的实例限制。
热传递流体可以包括至少一种抗氧化剂。抗氧化剂在服役期间阻止流体的氧化降解。这样的降解可以导致金属表面上的沉积物，油泥的存在，或热传递流体中粘度提高。本领域普通技术人员将领会各种各样的氧化抑制剂可以可用于热传递流体。参见例如Klamann，Lubricants and Related Products,Verlag Chemie,Deerfield Beach,FL；ISBN0-89573-177-0，和美国专利号4,798,684和5,084,197。
热传递流体可以包括至少一种腐蚀抑制剂。使用腐蚀抑制剂以减小与热传递流体接触的金属零件的降解。腐蚀抑制剂是保护金属表面免于受水或其它污染物化学侵蚀的添加剂。各种各样的腐蚀抑制剂可商购得到。如本文所用的，腐蚀抑制剂包括抗锈添加剂和金属减活剂。合适的腐蚀抑制剂还包括芳基噻嗪、烷基取代的二巯基噻二唑、烷基取代的二巯基噻二唑和它们的混合物。
合适的腐蚀抑制剂的一种类型是优先润湿金属表面，从而用油膜保护它的极性化合物。另一类型的腐蚀抑制剂通过将它加入到油包水乳液中从而吸收水，使得仅油接触金属表面。又一类型的腐蚀抑制剂化学附着至金属以产生非反应性表面。合适的添加剂的实例包括二硫代磷酸锌、金属酚盐、碱性金属磺酸盐、脂肪酸和胺。可以以约0.01重量％至5重量％、优选约0.01至1.5重量％、更优选0.01至0.2重量％、再更优选0.01至0.1重量％(以接收状态为基础)的量使用这样的添加剂，基于热传递流体的总重量。
可以有利地添加抑泡剂至热传递流体。这些试剂阻止稳定泡沫的形成。硅树脂和有机聚合物是典型的抑泡剂。例如，聚硅氧烷例如硅树脂油或聚二甲基硅氧烷提供抑泡性质。抑泡剂可商购得到并可以以常规的少量与其它添加剂例如破乳剂一起使用；通常这些添加剂的总量小于1重量％和通常小于0.1重量％。在一种实施方案中，可以以约0.01至5重量％，包括约0.1至3重量％或约0.5至1.5重量％的量使用这样的添加剂。
热传递流体可以包括至少一种抗磨损剂。合适的抗磨损剂的实例包括磷化合物的油溶性胺盐、硫化烯烃、二烃基二硫代磷酸金属盐(例如二烷基二硫代磷酸锌)、含硫代氨基甲酸酯的化合物，例如硫代氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯酰胺、硫代氨基甲酸醚、亚烷基偶联的硫代氨基甲酸酯和双(S-烷基二硫代氨基甲酰基)二硫化物。
在热传递流体中使用的抗磨损剂可以本质上是无灰的或形成灰的。优选地，抗磨损剂是无灰的。所谓的无灰抗磨损剂是在燃烧时基本上不形成灰的材料。例如，含有非金属的抗磨损剂被认为是无灰的。
本公开内容的热传递流体可以额外含有一种或多种的其它常使用的热传递流体性能添加剂，包括但不限于分散剂、洗涤剂、粘度改性剂、金属钝化剂、离子液体、极压添加剂、防粘剂(anti-seizure agent)、蜡改性剂、降失水剂、密封相容剂、润滑剂、防污剂、发色剂、抑泡剂、破乳剂、乳化剂、增浓剂、润湿剂、胶凝剂、粘着剂、着色剂和其它。为了综述许多常使用的添加剂，参见Klamann，Lubricants and Related Products,Verlag Chemie,Deerfield Beach,FL；ISBN0-89573-177-0；还参见美国专利号7,704,930，其公开内容通过引用全文并入本文。这些添加剂通常与不同量的稀释油一起输送，其可以范围为5重量％-50重量％。
热传递流体可以包括至少一种分散剂。在电子设备部件操作期间，产生不溶于油的氧化副产物。分散剂帮助将这些副产物保持在溶液中，因此减少它们沉积在金属表面上。在热传递流体的配方中使用的分散剂可以本质上是无灰的或形成灰的。优选地，分散剂是无灰的。所谓的无灰分散剂是在燃烧时基本上不形成灰的有机材料。例如，含有非金属或不含硼酸化金属的分散剂被认为是无灰的。
合适的分散剂通常含有与相对高分子量烃链连接的极性基团。极性基团通常含有氮、氧或磷中至少一种元素。典型的烃链含有50至400个碳原子。
热传递流体可以包括至少一种洗涤剂。可用于本公开内容的说明性洗涤剂包括例如碱金属洗涤剂、碱土金属洗涤剂、或一种或多种碱金属洗涤剂和一种或多种碱土金属洗涤剂的混合物。典型的洗涤剂是含有分子的长链疏水部分和分子的较小阴离子或疏油亲水部分的阴离子材料。洗涤剂的阴离子部分通常衍生自有机酸例如硫酸、羧酸(例如水杨酸)、磷酸、苯酚、或它们的混合物。反离子通常是碱土或碱金属。
可在本公开内容的热传递流体中包括粘度改性剂(还被称为粘度指数改进剂(VI改进剂)和粘度改进剂)。粘度改性剂为热传递流体提供高温和低温可操作性。这些添加剂赋予升高温度下的剪切稳定性和低温下可接受的粘度。合适的粘度改进剂包括高分子量烃、聚酯和充当粘度改性剂和分散剂两者的粘度改性剂分散剂。这些聚合物的典型分子量为约10,000至1,500,000，更优选约20,000至1,200,000和甚至更典型地在约50,000至1,000,000之间。
合适的粘度改性剂的实例包括甲基丙烯酸酯、丁二烯、烯烃或烷基化苯乙烯的线性或星型聚合物和共聚物。聚丁二烯是常使用的粘度改性剂。另一合适的粘度改性剂是聚甲基丙烯酸酯(例如各种链长度甲基丙烯酸烷基酯的共聚物)，其一些配制物也充当倾点抑制剂。其它合适的粘度改性剂包括乙烯和丙烯的共聚物、苯乙烯和异戊二烯的加氢嵌段共聚物和聚丙烯酸酯(例如各种链长度丙烯酸酯的共聚物)。具体实例包括50,000至200,000分子量的基于苯乙烯-异戊二烯或苯乙烯-丁二烯的聚合物。
热传递流体可以包括至少一种金属钝化剂。金属钝化剂/减活剂包括例如苯并三唑、甲苯基三唑、2-巯基苯并噻唑、二烷基-2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑；N,N'-二亚水杨基乙二胺、N,N'-二亚水杨基丙二胺；二烷基二硫代磷酸锌和二硫代氨基甲酸二烷基酯。本公开内容的热传递流体中金属钝化剂浓度可范围为约0.01-约5.0重量％，包括约0.01至约3.0重量％或约0.01重量％至约1.5重量％，基于热传递流体的总重量。
离子液体是所谓的盐熔体，其优选在室温下为液体和/或通过定义具有熔点小于100℃。它们几乎没有蒸气压并因此没有气蚀(cavitation)性质。另外，通过选择离子液体中的阳离子和阴离子，可以提高热传递流体的寿命，并且通过调节电导率，这些液体可在存在电荷积累的设备例如电动车辆部件中使用。离子液体的合适阳离子包括季铵阳离子、
Figure BDA0003745350520000201
阳离子、咪唑
Figure BDA0003745350520000202
阳离子、吡啶
Figure BDA0003745350520000203
阳离子、吡唑
Figure BDA0003745350520000204
阳离子、
Figure BDA0003745350520000205
唑
Figure BDA0003745350520000206
阳离子、吡咯烷
Figure BDA0003745350520000207
阳离子、哌啶
Figure BDA0003745350520000208
阳离子、噻唑
Figure BDA0003745350520000209
阳离子、胍
Figure BDA00037453505200002010
阳离子、吗啉
Figure BDA00037453505200002011
阳离子、三烷基锍阳离子或三唑
Figure BDA00037453505200002012
阳离子。
在电气设备部件中，产生静电，尤其当热传递流体在使用中时。为了减小该危害，可将导电性抗静电添加剂添加至热传递流体并遍布在热传递流体中。热传递流体将由此避免与基础油料的局部分解有关的性能降低和来自静电积累的安全问题。
可添加被称作“抗静电流体”或“抗静电添加剂”的一类产品(其也是石油蒸馏物)以调节热传递流体的导电性至安全水平，例如在100pico-s iemen/米导电性或以上。需要非常少量的这些抗静电流体从而将导电性提升至期望的水平，例如10至30毫升/1,000加仑的烃。
可以将常规的倾点抑制剂(还被称为润滑油流动改进剂)添加至本公开内容的热传递流体。可以将倾点抑制剂添加至本公开内容的热传递流体以降低流体将流动或可倾倒的最低温度。合适的倾点抑制剂的实例包括聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚芳酰胺、卤代链烷烃蜡和芳族化合物的缩合产物、乙烯基羧酸酯聚合物和富马酸二烷基酯、脂肪酸的乙烯基酯和烯丙基乙烯基醚的三元共聚物。美国专利号1,815,022；2,015,748；2,191,498；2,387,501；2,655,479；2,666,746；2,721,877；2,721,878和3,250,715描述了可用的倾点抑制剂和/或它们的制备，其每个通过引用并入本文。可以以约0.01至5重量％、优选约0.1至3重量％、和更优选约0.5至1.5重量％的量使用这样的添加剂。
热传递流体可包括至少一种密封相容剂。密封相容剂通过引起流体中的化学反应或弹性体中的物理改变来帮助使弹性体密封件膨胀。用于热传递流体的合适的密封相容剂包括有机磷酸酯、芳族酯、芳族烃、酯(例如邻苯二甲酸丁基苄基酯)和聚丁烯基琥珀酸酐。可以以约0.01至5重量％、优选约0.1至3重量％、和更优选约0.5至1.5重量％的量使用这样的添加剂。
热传递流体可包括至少一种摩擦改性剂。摩擦改性剂是可改变表面摩擦系数的任何一种或多种材料。如果需要，摩擦改性剂，也称为减摩剂，或润滑剂或油性剂，和改变基础油、配制的热传递流体或功能流体的改变表面摩擦系数的能力的其它这类试剂可以有效地与本公开内容的基础油或热传递流体组合使用。降低摩擦系数的摩擦改性剂与本公开内容的基础油和热传递流体组合特别有利。
说明性的摩擦改性剂可以包括例如有机金属化合物或材料，或它们的混合物。可用于本公开内容的热传递流体中的说明性的有机金属摩擦改性剂包括例如钼胺、钼二胺、有机钨酸盐、二硫代氨基甲酸钼、二硫代磷酸钼、钼胺络合物、羧酸钼等和它们的混合物。类似的基于钨的化合物可以是优选的。
可用于本公开内容的热传递流体中的其它说明性摩擦改性剂包括例如烷氧基化的脂肪酸酯、链烷醇酰胺、多元醇脂肪酸酯、硼酸化的甘油脂肪酸酯、脂肪醇醚和它们的混合物。
热传递流体可包括至少一种极压剂(EP)。可溶于油的EP剂包括含有硫和氯硫的EP剂，氯化的烃EP剂和磷EP剂。这样的EP剂的实例包括氯化的蜡；硫化的烯烃(例如硫化的异丁烯)、有机硫化物和多硫化物例如二苄基二硫化物、双-(氯苄基)二硫化物、二丁基四硫化物、硫化的油酸的甲基酯、硫化的烷基酚、硫化的二戊烯、硫化的萜烯和硫化的Diels-Alder加合物；磷硫化的烃，例如硫化磷与松节油或油酸甲酯的反应产物；磷酯，例如亚磷酸二烃酯和三烃酯，包括亚磷酸二丁酯、亚磷酸二庚酯、亚磷酸二环己酯、亚磷酸戊基苯酯；亚磷酸二戊基苯酯、亚磷酸三癸酯、亚磷酸二硬脂基酯和聚丙烯取代的苯酚亚磷酸酯；硫代氨基甲酸金属盐，例如二辛基二硫代氨基甲酸锌和庚基苯酚二酸钡；烷基和二烷基磷酸的胺盐或衍生物；和它们的混合物(如在美国专利号3,197,405中描述，其通过引用并入本文)。
可以以约0.01至5重量％，包括0.01至1.5重量％、0.01至0.2重量％、或0.01至0.1重量％(以接收状态为基础)的量使用极压剂，基于热传递流体的总重量。
当热传递流体含有以上讨论的添加剂中的一种或多种时，将添加剂(一种或多种)以足够使热传递流体和添加剂进行预期功能的量共混至热传递流体中。在以下表2中显示可用于本公开内容的这种添加剂的典型量。
注意许多添加剂从添加剂制造商作为浓缩物运输，含有与一定量的基础油稀释剂(一种或多种)一起的一种或多种添加剂。因此，以下表2中的重量数量以及本文提到的其它量针对活性成分(即成分的未稀释部分)的量。以下表明的重量％值基于热传递流体的总重量。
表2
Figure BDA0003745350520000221
前述添加剂都是可商购得到的材料。这些添加剂可以独立添加，但是也可以在可从热传递流体添加剂的供应商获得的包中预组合。具有各种成分、比例和特性的添加剂包是可得的和选择适当的包将考虑最终热传递流体的必要用途。
本文描述的热传递流体对于并入电动车辆而言可以是特别兼容的。因此，本文公开的电动车辆可以包含产热部件和与产热部件接触的本公开内容的热传递流体。任何本文规定的热传递流体可以并入电动车辆或经配置用于在电动车辆中使用的电池系统。
热传递流体可以与电动车辆中的产热部件的外表面接触，包括夹套和浸没的配置。夹套配置包括热传递流体没有直接接触电池的电芯部件或其它产热部件的任何配置。与此相对，浸没的配置包括电池的一个或多个电芯部件或其它产热部件与热传递流体直接接触的任何配置。即，浸没的配置不必然意味着电池或其它产热部件完全浸入热传递流体中，虽然可以是这样的。某些浸没的配置可以包括电池电芯封闭在合适的容器中和热传递流体在容器和电池电芯的壁之间循环的那些。在更具体的实施方案中，产热部件可以至少部分浸没在热传递流体中。在一些实施方案中，产热部件可以完全浸没在热传递流体中。当接触产热部件的外表面时热传递流体可以在开放或封闭系统中。例如，封闭系统可以经配置为使热传递流体在产热部件和散热结构例如散热器、辐射器或能够从热传递流体去除过量热的类似结构之间循环。
在其它实施方案中，产热部件可以包含多个经配置用于循环热传递流体的内部通道。因此，热传递流体还可以接触产热部件除了外表面的额外表面。特定产热部件例如电动车辆的电动机或电池的工程设计可以决定是否可以适合存在内部通道。新兴电动机设计例如直接安装到每个轴的电动机例如可以需要与常规并入在车辆车身内的那些不同的冷却方式。当可以适合存在内部通道时，在一些实施方案中热传递流体除了接触产热部件的外表面之外可以在内部通道内循环。当热传递流体接触产热部件的外表面并也在产热部件的内部通道内循环时，可以使用两种不同的热传递流体来源。例如，在特别的实施方案中，接触外表面并在内部通道内循环的热传递流体可以彼此隔离(例如通过存在于分开的容器中)，使得热传递流体没有掺合。此外，接触外表面并在内部通道内循环的热传递流体可以是相同的或不同的，根据本公开内容的各种实施方案。
在一些或其它实施方案中，本公开内容的电动车辆可以还包含与热传递流体流体连通的散热结构。在说明性实施方案中，散热结构可以包含常规的散热器例如辐射器、散热片或类似的空气冷却结构。还可以在各种情况下使用非常规的且新兴的散热结构。在更特别的实施方案中，热传递流体可以经配置为在产热部件和散热结构之间循环。任何类型的泵可以帮助从产热部件至散热结构循环热传递流体。
在再更特别的实施方案中，在本文描述的电动车辆内的产热部件可以是电池、电动机、多个电动机、动力部件、电机部件、轴、或它们的任何组合。动力部件可以包括例如DC/AC逆变器、DC/DC转换器或AC/DC转换器。电动车辆的高功率快速充电站也可以使用本文公共开的热传递流体冷却。在一些实施方案中，本文描述的热传递流体可以接触至少为电动车辆提供动力所使用的电池的外表面，包括电池浸没或部分浸没在热传递流体中。电动车辆的电机或电机部件可以通过本公开内容的热传递流体或通过常规的热传递流体例如二醇水溶液热调节。然而，在更特别的实施方案中，电动车辆的电池和电机或电机部件都可以与本文描述的热传递流体中的一种或多种流体连通。与电池和电机或电机部件流体连通的热传递流体可以源于常见来源，或者与电池和与电机或电机部件流体连通的热传递流体可以源于不同来源。因此，适合于热调节电动车辆的电池和电动机的冷却系统可以在本文公开内容中是相同或不同的。
考虑到前述，本公开内容也描述电池系统，其包含与电池例如锂离子电池接触的本公开内容的热传递流体。本文描述的电池系统可以包含电池和与电池接触的热传递流体。任何本文规定的热传递流体可以与电池或电池系统一起使用。
根据本公开内容的特定实施方案，热传递流体可以与电池的外表面接触，包括夹套的和浸没的配置。在更具体的实施方案中，电池可以至少部分浸没在热传递流体中。在一些实施方案中，电池可以完全浸没在热传递流体中，包括电池的导线浸没在热传递流体内。接触电池外表面的热传递流体可以在开放或封闭的体系中。在一些或其它实施方案中，电池可以包含多个经配置用于循环热传递流体的内部通道，例如在电池和散热结构之间。
在本公开内容的特定实施方案中，本文公开的电池系统还可以包含与热传递流体流体连通的散热结构。在特别的实施方案中，电池系统可以进一步经配置以在产热部件和散热结构之间循环热传递流体。合适的散热结构可以包括例如散热器、辐射器、或能够从热传递流体去除过量热的类似结构。
在本公开内容的一些或其它实施方案中本公开内容还描述了提供产热部件的热调节的方法。这样的方法可以包括：提供本公开内容的热传递流体，并操作或放置产热部件与热传递流体接触，特别使得温度维持在预定范围内。产热部件的操作可以包括引起产热部件产生热的任何行为。例如，如果是电池，使电池充电或放电可以促进过量产热，如本文讨论的。例如，还可以使用本文公开内容来解决其它产热部件例如服务器场内的计算机处理器和其它高功率电子部件的热管理。还可以使用本文公开内容来解决用于电动车辆的快速充电站。
方法还可以包括放置热传递流体与产热部件的表面接触。特别的配置可以包括放置热传递流体与产热部件的外表面接触，包括产热部件浸没或部分浸没在热传导流体中。热传递流体的夹套配置也处于本文公开内容的范围内。
本公开内容的方法还可以包括循环热传递流体，包括在特定实施方案中，在产热部件和合适的散热结构之间循环热传递流体。
本文公开的实施方案包括：
A.生产甲基链烷烃的方法。方法包括：使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，接触发生在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下；和氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。
B.包含甲基链烷烃的热传递流体。甲基链烷烃可以通过包括以下的方法制备：使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，接触发生在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下；和氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。
C.包含甲基链烷烃的热管理系统。热管理系统包含热传递流体，所述热传递流体包含甲基链烷烃，其中热管理系统经配置在热源和散热器之间循环热传递流体。甲基链烷烃可以通过包括以下的方法制备：使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，接触发生在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下；和氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。
D.包含甲基链烷烃的电池系统。电池系统包含电池和与电池接触的包含甲基链烷烃的热传递流体。甲基链烷烃可以通过包括以下的方法制备：使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，接触发生在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下；和氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。
E.包含电池系统的电动车辆，所述电池系统包含甲基链烷烃。电池系统包含电池和与电池接触的包含甲基链烷烃的热传递流体。甲基链烷烃可以通过包括以下的方法制备：使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，接触发生在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下；和氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。
F.使用甲基链烷烃的热管理方法。方法包括提供包含甲基链烷烃的热传递流体，和操作或放置与热传递流体接触的产热部件。甲基链烷烃可以通过包括以下的方法制备：使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，接触发生在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下；和氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。
实施方案A-F可以以任何组合的方式具有以下额外要素中的一种或多种：
要素1：其中至少一种线性烯烃包含至少一种线性α-烯烃。
要素2：其中至少一种线性烯烃包含两种或更多种不同线性α-烯烃的混合物。
要素3：其中一种或多种甲基链烷烃共同具有范围为约1-约3的支化指数。
要素4：其中一种或多种甲基链烷烃中至少大部分具有一个甲基分支。
要素5：其中固体酸组分包含沸石，和氢化组分包含能够活化分子氢的金属。
元素5A：其中能够活化分子氢的金属是Pt、Pd、Ni、W、Co、Mo或它们的组合，和能够活化分子氢的金属的量相对于沸石为约0.1重量％至约20重量％。
要素6：其中沸石包含至少一种选自以下的组分：ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、沸石β、TON(θ-1)和它们的任何组合。
要素7：其中沸石包含ZSM-48或ZSM-23。
要素8：其中一种或多种线性烯烃具有包含约10至约26个碳原子的碳主链。
要素9：其中一种或多种甲基链烷烃中每种具有包含约9至约25个碳原子的碳主链。
要素10：其中一种或多种甲基链烷烃具有包含比产生一种或多种甲基链烷烃的一种或多种线性烯烃少至少一个碳原子的碳主链。
要素11：其中一种或多种甲基链烷烃中的至少约70重量％具有包含14或15个碳原子的碳主链。
要素12：其中一种或多种甲基链烷烃共同具有如通过ASTM D97测量的约-15℃至约-98℃的倾点。
要素13：其中一种或多种甲基链烷烃共同具有如通过ASTM D445测量的约0.5cSt至约2.5cSt的100℃下的运动粘度。
要素14：其中一种或多种甲基链烷烃共同具有如通过ASTM D92测量的约90℃至约300℃的闪点。
要素15：其中接触发生在范围为约220℃-约300℃的温度下。
要素16：其中接触发生在约1hr-1至约4hr-1的液时空速下。
要素17：其中热传递流体与电池的外表面接触。
要素18：其中电池至少部分浸没在热传递流体中。
要素19：其中电池系统还包含与热传递流体流体连通的散热结构；其中电池系统经配置为在电池和散热结构之间循环热传递流体。
要素20：其中热传递流体与产热部件的外表面接触。
要素21：其中产热部件至少部分浸没在热传递流体中。
要素22：其中方法还包括在产热部件和散热结构之间循环热传递流体。
要素23：其中产热部件是电池、动力部件、电机、电机部件或它们的任何组合。
要素24：其中电池、动力部件、电机或电机部件存在于电动车辆中。
通过非限制性实例，适用于A-F的示例性组合包括1和2；1和3；1-3；1和4；1和5或5A；1、5或5A和6；1、5或5A和7；1和8；1和9；1和10；1和11；1和12；1和13；1和14；1和15；1和16；2和3；2和4；2和5或5A；2、5或5A和6；2、5或5A和7；2和8；2和9；2和10；2和11；2和12；2和13；2和14；2和15；2和16；4和5或5A；4-6、4、5或5A和7；4和8；4和9；4和10；4和11；4和12；4和13；4和14；4和15；4和16；5或5A和6；5或5A和7；5或5A和8；5或5A和9；5或5A和10；5或5A和11；5或5A和12；5或5A和13；5或5A和14；5或5A和15；5或5A和16；8和9；8和10；8和11；8和12；8和13；8和14；8和15；8和16；9和10；9和11；9和12；9和13；9和14；9和15；9和16；10和11；10和12；10和13；10和14；10和15；10和16；11和15；和11和16。适用于D的示例性组合包括任何前述或1-16与以下的一个或多个进一步组合：17、18或19；17和18；17和19；18和19；和17-19。适用于F的示例性组合包括任何前述或1-16与以下的一个或多个进一步组合：20、21、22、23或24；20和21；20和22；20、22和23；20和22-24；21和22；21-23；21-24；和22和23。
为了促进更好地理解本文公开内容，给出了各种代表性实施方案的以下实施例。不应以任何方式将以下实施例理解为限制或限定本公开内容的范围。
实施例
按照美国专利号3,354,078和Journal of Catalysis，第4卷，第527页(1965)；第6卷，第278页(1966)和第61卷，第395页(1980)中描述的方法测定α值。用于α值测试的实验条件包括如在Journal of Catalysis，第61卷，第395页(1980)中详细描述的538℃的恒定温度和可变流速。
通过氮气吸附/解吸附使用Micromeritics Tristar II 3020仪器在350℃下将煅烧的介孔材料脱气4小时之后测量BET表面积。关于该方法的更多信息可见例如“Characterization of Porous Solids and Powders:Surface Area,Pore Size andDensity”，S.Lowell等人，Springer,2004。
催化剂制备
实施例1A：0.6重量％Pt涂覆H-形式ZSM-48。如美国专利7,482,300中描述合成具有～70:1的二氧化硅：氧化铝摩尔比的高活性的小ZSM-48晶体，该专利通过引用并入本文。所合成的沸石材料的XRD图显示ZSM-48的纯相的典型拓扑图，和SEM显示小晶体的聚集体。所合成的晶体干燥并在～1000°F下氮气中煅烧～3小时，并然后用～1N硝酸钠溶液铵交换。交换之后，晶体在空气中～1000°F下煅烧～6小时。所得的ZSM-48晶体具有～100的α值，表现出47mg/g的己烷吸附并具有296m2/g的BET表面积。然后通过初始润湿，使用硝酸四氨合铂，用铂(0.6重量％Pt加载量)浸渍空气煅烧的材料，之后在250°F(120℃)下干燥并在全空气中在680°F(360℃)下煅烧3小时。
实施例1B：0.6重量％Pt涂覆H-形式ZSM-23。如美国专利8,500,991中描述合成具有～40/1的二氧化硅：氧化铝摩尔比的高活性的小ZSM-23晶体，该专利通过引用并入本文。所合成的沸石材料的XRD图显示ZSM-23的典型拓扑图，和SEM显示小晶体的聚集体。通过用硝酸铵溶液在室温下三离子交换从而将所合成的晶体转化为氢形式，之后在250°F(120℃)下干燥并在1000°F(540℃)下煅烧6小时。所得的ZSM-23晶体具有～520的α值，表现出～50mg/g的己烷吸附并具有287m2/g的表面积。然后通过初始润湿，使用硝酸四氨合铂，用铂(0.6重量％Pt加载量)浸渍空气煅烧的材料，之后在250°F(120℃)下干燥并在全空气中在680°F(360℃)下煅烧3小时。
异构化反应
一般程序。将含有干燥催化剂床的反应器在250sccm N2下在环境压力下以10℃/min升温速率首先加热至150℃持续0.5小时。然后将流速转换至以250sccm的H2，并且在环境压力下温度升温至300℃并维持在这个水平下3小时。然后将温度降低至150℃。在达到期望温度之后，将氢气流动和压力改变至以下具体实施例中规定的期望水平，其中进料的液体流速初始设定为2h-1。一旦进料达到产物分离，就将液体流速改变至在以下实例中规定的期望液体流速，并且温度以10℃/min升温至期望的反应温度。一旦达到期望的反应温度，就开始测量反应时间。丢弃在最初6小时内产生的材料。此后，每天收集反应产物两次并用GC分析。
实施例2A：1-十六碳烯进料在260℃下以2h-1的液时空速和250ps i的压力暴露于实施例1A的催化剂。H2流速为250sccm。随后通过气相色谱法分析产物分布。
实施例2B：重复实施例2A，除了使用实施例1B的催化剂。
图1显示说明当在存在氢的情况下用各种包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂处理1-十六碳烯时获得的产物分布的柱状图。如显示的，在使用Pt涂覆的ZSM-48(实施例1A的催化剂)的初始测试条件下，36.3重量％的LAO进料转化成C14+产物和61重量％的LAO进料未改变。发生最小量的更广泛的裂化为不期望的C13-产物(2.7重量％)。与此相对，Pt-涂覆的ZSM-23(实施例1B的催化剂)在初始测试条件下导致进料的更完全转化，其中C14+产物(65.4重量％)和不期望的C13-产物(31.8重量％)两者都比使用Pt-涂覆的ZSM-48(实施例1A的催化剂)形成得更广泛。
实施例3A.重复实施例2A，除了如在以下表3中指出的改变反应参数。
表3
Figure BDA0003745350520000311
图2显示说明当在如以上表3中规定的各种条件下在存在氢的情况下用实施例1A的催化剂处理1-十六碳烯时获得的产物分布的柱状图。如显示的，在条件G和H下1-十六碳烯进料的转化率明显提高，导致以大于80重量％形成期望的C14+产物，同时不期望的C13-产物仅最小增加。
实施例3B.重复实施例2B，除了改变如在以下表4中指出的反应参数。
表4
Figure BDA0003745350520000321
图3显示说明当在如以上表4中规定的各种条件下在存在氢的情况下用实施例1B的催化剂处理1-十六碳烯时获得的产物分布的柱状图。如显示的，在条件A-F下不期望的C13-产物的形成明显降低。在条件G和H下，仍实现1-十六碳烯进料的良好的转化率，同时导致以大于70重量％形成期望的C14+产物，同时不期望的C13-产物仅小幅增加。
如实施例3A和3B中显示的，可以调节各种反应参数以及催化剂，以驱动LAO进料的转化为期望的产物大小范围。例如，在更具活性的催化剂ZSM-23(实施例1B的催化剂)的情况下，与ZSM-48(实施例1A的催化剂)相比更低的温度和更高的压力可以更有利于产生期望的C14+产物。
实施例4：实施例1A的催化剂用于在不同的反应条件下加工几种LAO进料以确定对获得的甲基链烷烃的物理性质的影响。在165℃下在真空(<3托尔)下短暂加热反应产物，以在进行物理性质测量前去除轻质材料(≤C10材料)。在以下表5中指出反应条件和物理性质数据。
表5
Figure BDA0003745350520000331
如显示的，选择使用的进料和反应条件导致所得的甲基链烷烃的明显不同的物理性质。
出于允许这样实践的所有辖区的目的而言，本文描述的所有文献通过引用并入本文，包括任何优先权文件和/或测试程序，只要它们不与本文相矛盾。如从前面一般描述和具体实施方案显而易见的，尽管已经阐述和描述了公开内容的形式，但是在不背离公开内容的精神和范围的情况下可进行各种改变。因此，不意在由此限制本公开内容。例如，本文描述的组合物可以不含未明确记载或本文公开的任何组分或组成。任何方法可以缺少任何没有记载或本文公开的步骤。同样地，术语“包含”被认为与术语“包括”同义。无论何时，方法、组成、要素或要素的组前面带有连接词“包含”，应该理解我们也考虑了在所述组成、一种或多种要素的记载前面带有连接词“基本上由...组成”、“由...组成”、“选自由...组成的组”或“是”的相同的组成或要素的组，反之亦然。
除非另外指出，在本说明书和有关权利要求书中使用的表示成分、性质例如分子量、反应条件等的量的所有数值应理解为在所有情况下由术语“约”修饰。因此，除非指出相反情况，以下说明书和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以取决于由本发明的实施方案寻求获得的所需性质而变化。至少，且不作为限制等同原则应用于权利要求范围的尝试，每个数值参数至少应该根据所报告的有效数字的数值和通过应用普通四舍五入技术来解释。
无论何时公开了具有下限和上限的数值范围时，具体公开了落入该范围内的任何数值和任何包括的范围，包括下限和上限。特别地，本文公开的每个值的范围(具有以下形式“从约a至约b”，或者等价地“从大约a至b”，或者等价地“从大约a-b”)应理解为列举包含在较宽的值的范围内的每个数值和范围。同样，权利要求中的术语具有它们的普通的、一般含义，除非专利权人另外明确和清楚地定义。此外，如在权利要求书中使用的不定冠词“一个”或“一种”本文定义为意指一个或多于一个它引出的要素。
因此，本公开内容非常适于获得提到的以及其中固有的结果和优点。以上公开的特定实施方案仅为说明性的，因为对于受益于本文教导的本领域普通技术人员显然可以采用不同但等效的方式来修改和实践本公开内容。此外，除了如以下权利要求中所述的，不意图限制本文所示的配置或设计的细节。因此显然可以改变、组合或修改以上公开的特定说明性实施方案，并且所有这样的改变被认为在本公开内容的范围和精神内。在不存在本文未具体公开的任何要素和/或本文公开的任何任选要素的情况下，可以适当地实施本文说明性公开的实施方案。

Claims (31)

1.方法，包括：
使至少一种线性烯烃与氢在存在包含固体酸组分和氢化组分的双功能负载催化剂的情况下接触，所述接触发生在足以将至少一种线性烯烃催化异构化成包含一种或多种支化烯烃的中间产物的条件下；和
氢化一种或多种支化烯烃以形成包含一种或多种甲基链烷烃的异链烷烃产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中至少一种线性烯烃包含至少一种线性α-烯烃。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中至少一种线性烯烃包含两种或更多种不同线性α-烯烃的混合物。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中一种或多种甲基链烷烃共同具有范围为约1-约3的支化指数。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中一种或多种甲基链烷烃中至少大部分具有一个甲基分支。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中固体酸组分包含沸石，和氢化组分包含能够活化分子氢的金属。
7.根据权利要求6所述的方法，其中沸石包含至少一种选自以下的组分：ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、沸石β、TON(θ-1)和它们的任何组合。
8.根据权利要求6所述的方法，其中沸石包含ZSM-48或ZSM-23。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的方法，其中能够活化分子氢的金属是Pt、Pd、Ni、W、Co、Mo或它们的组合，和能够活化分子氢的金属的量相对于沸石为约0.1重量％至约20重量％。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中一种或多种线性烯烃具有包含约10至约26个碳原子的碳主链。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中一种或多种甲基链烷烃中每种具有包含约9至约25个碳原子的碳主链。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中一种或多种甲基链烷烃具有包含比产生一种或多种甲基链烷烃的一种或多种线性烯烃少至少一个碳原子的碳主链。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中一种或多种甲基链烷烃中的至少约70重量％具有包含14或15个碳原子的碳主链。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中一种或多种甲基链烷烃共同具有如通过ASTM D97测量的约-15℃至约-98℃的倾点。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中一种或多种甲基链烷烃共同具有如通过ASTM D445测量的约0.5cSt至约2.5cSt的100℃下的运动粘度。
16.根据任一前述权利要求所述的方法，其中一种或多种甲基链烷烃共同具有如通过ASTM D92测量的约90℃至约300℃的闪点。
17.根据任一前述权利要求所述的方法，其中接触发生在范围为约220℃-约300℃的温度下。
18.根据任一前述权利要求所述的方法，其中接触发生在约1hr-1至约4hr-1的液时空速下。
19.通过权利要求1-18中任一项方法制备的热传递流体。
20.包含权利要求19的热传递流体的热管理系统，所述热管理系统经配置在热源和散热结构之间循环热传递流体。
21.电池系统，包含：
电池；和
与电池接触的权利要求19的热传递流体。
22.根据权利要求21所述的电池系统，其中热传递流体与电池的外表面接触。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的电池系统，其中电池至少部分浸没在热传递流体中。
24.根据权利要求21-23中任一项所述的电池系统，还包含：
与热传递流体流体连通的散热结构；
其中所述电池系统经配置为在电池和散热结构之间循环热传递流体。
25.电动车辆，包含权利要求21-24中任一项的电池系统。
26.方法，包括：
提供权利要求19的热传递流体；和
操作或放置与热传递流体接触的产热部件。
27.根据权利要求26所述的方法，其中热传递流体与产热部件的外表面接触。
28.根据权利要求26或权利要求27所述的方法，其中产热部件至少部分浸没在热传递流体中。
29.根据权利要求26-28中任一项所述的方法，还包括：
在产热部件和散热结构之间循环热传递流体。
30.根据权利要求26-29中任一项所述的方法，其中产热部件是电池、动力部件、电机、电机部件或它们的任何组合。
31.根据权利要求30所述的方法，其中电池、动力部件、电机或电机部件存在于电动车辆中。
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