JP2023543284A - バイオマスのジェット燃料への変換 - Google Patents
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Abstract
本発明は、バイオマス材料から炭化水素原料を形成するための方法及びシステム、並びにそれから形成される炭化水素原料に関する。本発明はまた、炭化水素原料から生物由来のジェット燃料を形成するための方法及びシステム、並びにそれから形成される生物由来のジェット燃料のほか、方法の間に形成される中間処理された炭化水素原料にも関する。
Description
本発明は、バイオマス材料から炭化水素原料を形成するための方法及びシステム、並びにそれから形成される炭化水素原料に関する。本発明はまた、炭化水素原料から生物由来のジェット燃料を形成するための方法及びシステム、並びにそれから形成される生物由来のジェット燃料のほか、方法の間に形成される中間処理された炭化水素原料にも関する。
エネルギーへの需要は、個人及び商業の立場の両方における技術への増大した依存、世界の人口拡大、並びに発展途上国においてなされる必要な技術的進歩に起因して、長年にわたって増加している。エネルギー資源は、伝統的に、化石燃料に主に由来しているが、しかし、そのような資源の供給は減退するため、エネルギーを供給する代替法を模索する研究にはより大きな意義がある。さらに、化石燃料を燃焼することの環境への影響に対する意識の高まり及び温室効果ガスの排出の削減に対する責任により、よりグリーンなエネルギー資源への需要が大幅に増加している。
バイオ燃料は、化石燃料、特にディーゼル、ナフサ、ガソリン及びジェット燃料に対する有望でより環境にやさしい代替物であると考えられる。現在、そのような材料は、ブレンドすることにより生物由来の燃料で部分的にのみ置き換えられる。一部のバイオ燃料の形成に関連するコストに起因して、完全にバイオマス材料に由来する燃料を製造することは未だ商業的に実現可能ではない。生物由来の燃料を化石燃料と組み合わせる場合でさえ、一部の生物由来の燃料をブレンドすることが困難であることにより、処理時間が長くなり、コストが高くなりうる。
バイオマスという用語は、トウモロコシ、ダイズ、亜麻仁、ナタネ、サトウキビ及びパーム油などの植物ベースの供給源から形成される材料に関して一般に使用されるが、しかし、この用語は、任意のごく最近生きている生体又はそれらの代謝副産物から形成される材料を包含する。バイオマス材料は、化石燃料と比較してより少量の窒素及び硫黄を含み、大気中ＣＯ２レベルの正味の増加をもたらさないため、経済的に実現可能な生物由来の燃料の形成は環境に有益であると考えられる。
ディーゼル及びジェット燃料などの高品質化石燃料は、原油を精製することによって形成される。精製所で生成されるジェット燃料は、直留若しくは水素化処理生成物のいずれか、又はそれらのブレンドを含んでもよい。直留ケロシンは、典型的には、ジェット燃料生成物に必要な化学的、物理的、経済的及び目録的な要件をすべて満たす燃料を生成するために、メルカプタン酸化、粘土処理又は水素化処理によるさらなる処理、及び任意で、他の流れとのブレンドが必要である。
原油ベースのディーゼル燃料と代替可能であると考えられるバイオ燃料に関して、それはまた、「合成炭化水素を含有する航空タービン燃料の標準仕様書」ＡＳＴＭ Ｄ７５６６に定義される通りの、これらの材料の標準化された化学的及び物理的特性を満たさなくてはならない。代替ジェット燃料に必要な標準分析及び特性は、代替燃料が適格であると考えられ、実際に化石燃料ベースの材料と交換可能であることを確認する４ティアの試験で示される。特に、ティア１は、必要な燃料仕様特性（表１に示される）を定義する。これらの仕様特性は、代替ジェット燃料が適格であるかを決定するために十分ではないと考えられるものの、それらは、新しい変換経路が実現可能なジェット燃料を生成しうるかを決定するための優れた出発点を示す。
任意のジェット燃料（又はジェット燃料を形成するのに使用される炭化水素原料）の特に重要な要件は、ｉ）存在する硫黄の量、及びii）材料の氷点である。炭化水素を含有する硫黄の燃焼は、硫黄酸化物の形成につながる。硫黄酸化物はエアロゾル及び粒子状物質（煤煙）の形成に寄与すると考えられ、これは、燃焼エンジンのフィルター及び構成部品において流動の低下又は詰まりを引き起こしうる。さらに、硫黄酸化物はタービンブレードの腐食を引き起こすことが公知であり、そのため、燃料中の高い硫黄含有量は非常に望ましくない。しかしながら、ジェット燃料への少なくともいくらかの硫黄系化合物の含有は有益でありうる。硫黄含有成分は、燃焼エンジンの金属部品の表面上に吸着し、これらの部品に潤滑効果をもたらし、それによって、エンジンの摩耗を低減することが公知である。英国国防省規格９１－９１及びＡＳＴＭ Ｄ１６５５は、ジェット燃料が最大３００ｐｐｍの硫黄を含有してもよいとしているが、しかし、多くの国はより低いレベルが必要であると規定している。
あらゆる代替ジェット燃料のさらなる必須特性は、より低温における材料の流動性である。ジェット燃料に関する、例えば－４０℃の低い氷点の要件は、対流圏において緯度が高くなるにつれて周囲空気の温度が低下することに起因し、このとき、気温はおよそ６．５Ｋ／ｋｍで低下するため、飛行全体を通して航空機タンクの段階的な冷却が起こる。飛行の時間に応じて、異なるグレードのジェット燃料が許容されると考えられうる。ジェットＡ及びジェットＡ－１は、いずれもケロシングレードのジェット燃料であるが、しかし、ジェットＡグレードの燃料の氷点（－４０℃）は、ジェットＡ－１グレードの燃料の氷点（－４７℃）よりも高いため、ジェットＡ－１燃料が、長時間の飛行に有用であると考えられる。
ジェット燃料は、各々特有の氷点を有する異なる炭化水素化合物の混合物を含み、水とは異なり、特定の温度において固体にならない。燃料が冷却されるにつれて、最高の氷点を有する炭化水素成分が最初に固化し、ワックス結晶が形成する。さらなる冷却により、より低い氷点を有する炭化水素が続いて固化する。したがって、燃料が冷却すると、それは、均質な液体から少量の炭化水素（ワックス）結晶を含有する液体、液体燃料及び炭化水素結晶の混合物、及び最終的にほぼ固体の炭化水素ワックスに変化する。氷点は、最後のワックス結晶が溶融する温度と定義されるため、燃料の氷点は、燃料が完全に固化する温度よりもいくらか高くなりうる。この特性はジェット燃料又は代替ジェット燃料の要件であるものの、この特徴のみに基づいて燃焼エンジンにおけるそのような材料の性能を予測するのは困難でありうる。したがって、ジェット燃料又は代替ジェット燃料の流動点は、一般に、代替測定値として提供される。液体の流動点は、油をビーカーから注ぐことができる最低温度として定義される。
標準化された分析のティア２は、石油系ジェット燃料に固有の特性に関する。特に、化学組成、全体としての（ｂｕｌｋ）物理的及び性能特性、電気特性、地上での取り扱い特性及び安全性、認可された添加剤との適合性、並びにエンジン及び機体封止材、コーティング及び金属との適合性。
当技術分野において、ジェット燃料の物理的特性、例えば、氷点、流動点及び粘度、並びにしたがって、タービンエンジンにおける燃料の性能は、存在する異なる炭化水素化合物の分子量又は炭素数、及び異なる炭化水素化合物の比の両方に関連することが十分理解されている。典型的には、ジェット燃料は、炭化水素に基づき、パラフィン（Ｃ8、Ｃ12及びＣ16の炭素数を有する）、ナフテン（Ｃ8及びＣ10の炭素数を有する）、又は芳香物質（Ｃ8、Ｃ10、Ｃ12及びＣ16の炭素数を有する）で主に構成される。例えば、ケロシン系ジェット燃料は、約８～１６の炭素数の炭素数分布を有し、ワイドカットジェット燃料（ジェットＢグレードの燃料、最も一般的に非常に寒冷な気候で使用される）は、約５～１５の炭素数分布を有する。
しかしながら、多くのこれまでに公知の生物由来の燃料を生成する方法は、多種多様な炭化水素化合物をもたらし、したがって、代替のジェット燃料材料の要件を満たすことができず、又は追加の精製ステップが必要であり、その結果、そのような材料を製造する時間及びコストが増加する。
臭素数又は臭素指数は、材料中に存在する不飽和炭化水素基の量を推定するために使用されるパラメーターである。生物由来のジェット燃料内に存在する不飽和炭化水素結合は、材料の物理的特性及び性能に悪影響を及ぼしうる。不飽和炭素結合は、酸素と架橋又は反応してエポキシドを形成しうる。架橋により、炭化水素化合物は重合してガム又はワニスが形成する。ガム及びワニスは、燃料系又はエンジン内で堆積物を形成し、フィルター及び／又は燃料を内部燃焼エンジンに供給する管を詰まらせることがある。燃料流動の低下の結果、エンジン出力が低下し、エンジンが始動するのを妨げることさえある。特定の臭素指数範囲はジェット燃料についての標準要件ではないものの、そのような材料においてはより低い臭素指数値が、明らかに有益である。
ジェット燃料の目的に一致すると考えられる生物由来の燃料の場合、それは、上記の標準化要件を満たさなくてはならない。しかしながら、生物由来の油を生成する公知の方法は、典型的には、油を許容される仕様にするために、さらに大規模な費用のかかる精製ステップを必要とする。したがって、そのような方法は、化石燃料に対して経済的に競争力のある代替法を提供することができない。
当技術分野内の研究は、これまで、例えば、ｉ）バイオマスの分画、並びにセルロース及びヘミセルロース分画のエタノールへの発酵、又はii）完全バイオマスの分解によるガス化によりシンガスを形成した後、続いて、メタノール若しくはフィッシャー・トロプシュディーゼルに品質向上することを含む、バイオ燃料を形成する間接的方法に焦点が当てられてきた。
現在、熱変換法が、バイオ燃料へのバイオマスの変換において最も有望な技術であると考えられている。熱化学変換は、熱分解、ガス化、液化及び超臨界流体抽出の使用を含む。特に、研究は、バイオ燃料を形成するための熱分解及びガス化に焦点が当てられてきた。
ガス化は、バイオマス材料を、酸素又は空気の存在下、４３０℃超の温度に加熱して、二酸化炭素及び水素（合成ガス又はシンガスとも呼ばれる）を形成するステップを含む。次いで、シンガスは、触媒されたフィッシャー・トロプシュ合成を使用して、液体燃料に変換されうる。フィッシャー・トロプシュ反応は、通常、触媒を用い、加圧され、１５０～３００℃で行われる。使用される触媒は、クリーンなシンガスを必要とするため、シンガスを清浄する追加ステップも必要である。
バイオマス材料を含む典型的なガス化法は、以下の式１に示される通り、およそ１のＨ２：ＣＯ比を生成する：
Ｃ６Ｈ１０Ｏ５＋Ｈ２Ｏ＝６ＣＯ＋６Ｈ２ （式１）
Ｃ６Ｈ１０Ｏ５＋Ｈ２Ｏ＝６ＣＯ＋６Ｈ２ （式１）
したがって、反応生成物は、バイオ燃料を形成するための後続のフィッシャー・トロプシュ合成に必要なＨ２に対するＣＯ対の比（約２のＨ２：ＣＯ比）では形成されない。ＣＯに対するＨ２の比を増加させるために、以下の追加ステップが、通常、適用される：
・追加の水性ガスシフト反応が使用され；
・水素ガスが添加され；
・ガス化を使用して炭素が抽出され；
・増加した量のＣＯ２が、過剰量のスチームを使用することによって生成される：Ｃ６Ｈ１０Ｏ５＋７Ｈ２Ｏ＝６ＣＯ２＋１２Ｈ２。二酸化炭素は、炭素の添加により一酸化炭素に変換することができ、これは、スチームではなく二酸化炭素によるガス化と呼ばれる。
・未反応のＣＯは除去され、熱及び／又は電力を形成するために使用される。
・追加の水性ガスシフト反応が使用され；
・水素ガスが添加され；
・ガス化を使用して炭素が抽出され；
・増加した量のＣＯ２が、過剰量のスチームを使用することによって生成される：Ｃ６Ｈ１０Ｏ５＋７Ｈ２Ｏ＝６ＣＯ２＋１２Ｈ２。二酸化炭素は、炭素の添加により一酸化炭素に変換することができ、これは、スチームではなく二酸化炭素によるガス化と呼ばれる。
・未反応のＣＯは除去され、熱及び／又は電力を形成するために使用される。
全体として、ガス化反応は、複数の反応ステップ及び追加の反応物質を必要とするため、この方式でバイオ燃料を生成する際のエネルギー効率は低い。さらに、ガス化及びフィッシャー・トロプシュ反応の組合せに必要な時間、エネルギー必要量、反応物質及び触媒の増加により、製造コストが大幅に増加する。
熱変換プロセスの中では、熱分解法が、バイオマスを生物由来の油に変換する最も効率的な経路であると考えられる。熱分解法は、酸素の非存在下でバイオマス材料を急速に加熱することによって、バイオオイル、炭及び非凝縮性ガスを生成する。生成された生成物の比は、反応温度、反応圧力及び形成される熱分解蒸気の滞留時間に依存する。
より低い反応温度及びより遅い加熱速度では、より大量のバイオ炭が形成され；より低い反応温度、より速い加熱速度及びより短い滞留時間を使用して、より大量の液体燃料が形成され；より高い反応温度、より遅い加熱速度及びより長い滞留時間では、燃料ガスが優先的に形成される。熱分解反応は、使用される反応条件に応じて３つの主要カテゴリーである従来の熱分解、高速熱分解及びフラッシュ熱分解に分けられる。
従来の熱分解プロセスでは、加熱速度は低く維持され（およそ５～７℃／分）、バイオマスはおよそ２７５～６７５℃の温度まで加熱され、滞留時間は７～１０分間である。加熱の増加がより遅いほど、典型的には、バイオオイル及びガスと比較して、より大量の炭が形成される。
高速熱分解は、高い反応温度（５７５～９７５℃）、及び高い加熱速度（およそ３００～５５０℃／分）、及び熱分解蒸気のより短い滞留時間（典型的には最大１０秒間）の使用に続いて急速冷却を含む。高速熱分解法では、形成されるバイオオイルの相対量が増加する。
フラッシュ熱分解は、不活性雰囲気、高加熱速度、高反応温度（典型的には、７７５℃超）及び非常に短い蒸気滞留時間（＜１秒間）における急速脱揮発を含む。これらの限定された時間でバイオマス材料に熱を十分に伝達するために、バイオマス材料は、一般的に約１ｍｍの直径を有する粒子形態で存在する必要がある。形成される反応生成物は、主にガス燃料である。
しかしながら、熱分解プロセスにより生成されたバイオオイルは、多くの場合、水、並びに酸、アルコール、ケトン、アルデヒド、フェノール、エステル、糖、フラン及び炭化水素を含む種々の有機化合物の複合混合物のほか、より大きなオリゴマーを含む。水、酸、アルデヒド及びオリゴマーの存在は、形成されるバイオオイルにおける不十分な燃料特性の原因になると考えられる。
さらに、得られたバイオオイルは、３００～４００種の異なる酸素化化合物を含有しえ、これは腐食性で、熱及び化学的に不安定で、石油燃料と非混和性でありうる。これらの酸素化化合物の存在によりまた、燃料の粘度が増加し、吸湿性が増加する。
これらの問題に対処するため、水素化処理触媒、担持金属材料及び最近では遷移金属を使用した触媒（水素化）脱炭素を含むいくつかの品質向上技術が提案されている。しかしながら、触媒失活（コークス化を介した）及び／又は不十分な生成物収率は、さらなる研究が必要であることを意味している。
代替の品質向上技術は、乳化触媒水素化、流動触媒分解及び／又は触媒エステル化を含む。必然的に、追加の精製ステップ及び追加の反応物質材料が必要なことから、運転コスト及び設備投資の両方の点でそのようなプロセスに関連する時間及びコストの両方が増加する。
したがって、当技術分野において、バイオ燃料が由来しうる炭化水素原料を生成する、より簡潔で効率的な方法への必要性がなお存在している。さらに、化石燃料ベースの材料の標準化された化学的、物理的及び性能特性の少なくとも一部を満たすことができる、生物由来のジェット燃料を形成する、より効率的な方法を提供する必要性が存在している。特に、化石燃料から生成されるものに匹敵する、生物由来の燃料及び炭化水素原料を生成する、より費用効果的な方法を提供することが望ましい。
第１の実施形態では、本発明は、バイオマス原料から炭化水素原料を形成するための方法であって、
ａ． バイオマス原料を用意するステップ；
ｂ． バイオマス原料の水分含有量を確実に、バイオマス原料の１０重量％以下にするステップ；
ｃ． 低水分バイオマス原料を、少なくとも９５０℃の温度で熱分解して、バイオ炭；炭化水素原料；水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンなどの非凝縮性軽ガス；並びに水の混合物を形成するステップ；並びに
ｄ． ステップｃ．で形成される混合物から炭化水素原料を分離するステップ
を含む、方法に関する。
ａ． バイオマス原料を用意するステップ；
ｂ． バイオマス原料の水分含有量を確実に、バイオマス原料の１０重量％以下にするステップ；
ｃ． 低水分バイオマス原料を、少なくとも９５０℃の温度で熱分解して、バイオ炭；炭化水素原料；水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンなどの非凝縮性軽ガス；並びに水の混合物を形成するステップ；並びに
ｄ． ステップｃ．で形成される混合物から炭化水素原料を分離するステップ
を含む、方法に関する。
好ましくは、バイオマス原料は、セルロース、ヘミセルロース又はリグニン系原料を含む。
トウモロコシ、サトウキビ及び植物油などの食用作物をバイオマスの供給源として使用することが可能であるものの、そのような出発材料の使用は、他の環境及び／又は人道的問題をもたらしうることが示唆されている。例えば、食用作物がバイオマス源として使用される場合、必要な追加の作物を栽培するためにより多くの土地を振り当てる必要があるか、又は現在栽培されている作物の一部をこの使用に転換しなくてはならず、さらなる森林伐採又は特定の食品のコストの増加につながる。したがって、本発明の好ましい実施形態では、バイオマス原料は、非作物バイオマス原料から選択される。
特に、適切なバイオマス原料は、好ましくは、ススキ属、スイッチグラス、庭の刈り草、わら（例えば、稲わら若しくは麦わら）、綿繰り機のごみ、都市固形廃棄物、ヤシの葉／空果房（ＥＦＢ、empty fruit bunches）、ヤシ種の殻、バガス、木材（例えば、ヒッコリー、マツ樹皮、バージニアマツ、レッドオーク、ホワイトオーク、トウヒ、ポプラ及びスギ）、牧乾草、メスキート、木粉、ナイロン、リント、竹、紙、トウモロコシの茎、又はそれらの組合せから選択されてもよい。
炭化水素原料又はバイオ燃料の燃焼の間、その中に含有される硫黄が酸素化されえ、さらに水と反応して、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）を生成しうる。形成される硫酸は、燃焼エンジンの金属表面で凝縮し、腐食を引き起こしうる。したがって、バイオオイルの硫黄含有量を適切なレベルに低減するためにさらなる又は反復処理ステップが必要である。これは次に、実現可能なバイオ燃料を生成するための処理時間を増加させ、これらの材料の製造に関連するコストを増加させる。したがって、バイオマス原料は、低硫黄バイオマス原料から選択される。一般に、非作物バイオマス原料は、少量の硫黄を含有するが、しかし、特に好ましい低硫黄バイオマス原料には、ススキ属、牧草、及びわら（例えば、稲わら又は麦わら）が含まれる。
低硫黄バイオマス原料の使用により、得られる炭化水素原料が産業要件を満たすために脱硫処理を受ける必要がある範囲が減少し、一部の場合には、脱硫処理ステップの必要性は排除される。
熱分解ステップの間、バイオマス材料を通した熱伝達の効率は、使用されるバイオマス材料の表面積及び容積に少なくとも部分的に依存することが見出された。したがって、好ましくは、バイオマス原料は、バイオマス材料を分解及び／又はその粒径を小さくするために、例えば、チューブ式グラインダーの使用により、摩砕され、例えば、ハンマーミル、ナイフミル、スラリーミリングの使用によりミリングされ、又はチッパーの使用により必要な粒径にサイズ調整される。好ましくは、バイオマス原料は、ペレット、チップ、粒子又は粉末の形態で提供される。より好ましくは、ペレット、チップ、粒子又は粉末は、５μｍ～１０ｃｍ、例えば、５μｍ～２５ｍｍ、好ましくは５０μｍ～１８ｍｍ、より好ましくは１００μｍ～１０ｍｍの直径を有する。これらのサイズは、効率的な熱伝達に関して特に有用であることが見出されている。本明細書において定義されるペレット、チップ、粒子及び粉末の直径は、材料の測定可能な最大幅に関する。
高温熱分解反応の間に必要とされるものなどの高温において、より小さい粒子の存在により、粉塵爆発及び火災の機会が増加しうることも見出されている。しかしながら、約１ｍｍ未満の直径を有するバイオマスペレット、チップ、粒子又は粉末を少なくとも部分的に除去又はその形成を防止することによって、粉塵爆発又は火災の発生する可能性が大幅に減少することが見出された。したがって、バイオマス原料（一般に、ペレット、チップ、粒子又は粉末の形態）は、少なくとも１ｍｍ、例えば、１ｍｍ～２５ｍｍ、１ｍｍ～１８ｍｍ、又は１ｍｍ～１０ｍｍの直径を有することが好ましい。バイオマス原料は、表面水分を含んでもよい。好ましくは、そのような水分は、バイオマス原料を熱分解するステップの前に低減される。バイオマス原料中に存在する水分の量は、バイオマス材料の種類、使用前の材料の輸送及び保存条件に依存して様々である。例えば、新鮮な木材は、およそ５０～６０％の水分を含有しうる。バイオマス原料中の増加した量の水分の存在により、バイオマス材料自体は加熱されずに水分の蒸発により熱が失われ、それによって、バイオマス材料が加熱される温度が低下し、又はバイオマス材料を必要な温度に加熱する時間が増加するため、本発明の熱分解ステップの効率が低下することが見出された。これは次に、炭化水素原料生成物中で形成される熱分解生成物の所望の比に影響する。
例として、バイオマス原料の初期水分含有量は、バイオマス原料の１０重量％～５０重量％、例えば、バイオマス原料の１５重量％～４５重量％、又は例えば、バイオマス原料の２０重量％～３０重量％であってもよい。
好ましくは、バイオマス原料の水分含有量は、バイオマス原料の７重量％以下、例えば５重量％以下に低減される。
任意に、バイオマス原料の水分は、バイオマス原料が摩砕される前に、少なくとも部分的に低減される。
あるいは、バイオマス原料は、例えば、形成プロセスが「湿式」プロセスである場合、バイオマス原料の水分含有量が１０重量％未満に部分的に低減される前にペレット、チップ、粒子若しくは粉末に形成されてもよく、又はバイオマス原料からの少なくとも一部の水分の除去は、バイオマス原材料の表面積を増加させることによって、より効率的に実現されてもよい。
存在する水分の量は、真空オーブン、回転乾燥機、フラッシュ乾燥機、又は熱交換機、例えば、連続ベルト乾燥機の使用により低減されてもよい。好ましくは、水分は、間接加熱法、例えば、間接加熱ベルト乾燥機、間接加熱流動層、又は間接加熱接触回転スチームチューブ乾燥機の使用により低減される。
間接加熱法は、熱を、空気又は酸素の非存在下で伝達でき、それによって火災及び粉塵爆発を軽減及び／又は低減するため、プロセス全体の安全性を改善することが見出されている。さらに、そのような間接加熱法は、より正確な温度制御をもたらし、これにより次に、炭化水素原料生成物中の形成される熱分解生成物の比をより良好に制御することが可能になることが見出されている。好ましいプロセスにおいて、間接加熱法は、間接加熱接触回転スチームチューブ乾燥機を含み、ここでは、水蒸気が、熱搬送媒体として使用される。
水低減バイオマス原料は、少なくとも１０００℃、より好ましくは少なくとも１１００℃、例えば、１１２０℃、１１５０℃、又は１２００℃で熱分解されてもよい。
一般に、バイオマス原料は、マイクロ波支援加熱、加熱ジャケット、固体熱担体、管状炉又は電気加熱器の使用により加熱されてもよい。好ましくは、熱源は管状炉である。管状炉は、任意の適切な材料、例えば、ニッケル金属合金から形成されてもよい。
上述の通り、熱分解チャンバーの間接加熱の使用は、粉塵爆発又は火災が発生する可能性を減少及び／又は軽減するため、好ましい。
あるいは又はさらに、熱源が、低水分バイオマス原料を直接加熱するために熱分解反応器内に配置される。加熱源は、電気加熱源、例えば、電気スパイラル加熱器から選択されてもよい。熱分解反応器内で２又は３つ以上の電気スパイラル加熱器を使用することが有益であることが見出された。複数の加熱器の使用により、反応器全体にわたって熱のより均質な分布をもたらし、より均一な反応温度を確実に低水分バイオマス材料に適用することができる。
ステップｂ．からのバイオマス材料が、連続して熱分解反応器を通して輸送されることが有益であることが見出された。例えば、バイオマス材料は、コンベヤ、例えば、スクリューコンベヤ又は回転ベルトを使用して熱分解反応器を通して輸送されてもよい。任意で、２又は３つ以上のコンベヤが、熱分解反応器を通してバイオマス材料を連続して輸送するために使用されうる。スクリューコンベヤは、熱分解反応器を通してバイオマス材料を輸送する速度、及びしたがって、熱分解反応器における滞留時間を、スクリューコンベヤのピッチを変更することによって制御できるため、特に有用であることが見出された。
あるいは又はさらに、反応器内でのバイオマス材料の滞留時間は、バイオマス材料が運ばれる熱分解反応器の幅又は直径を変更することによって変更することができる。
バイオマス材料は、大気圧（本質的に大気条件を含む）下で熱分解されてもよい。好ましくは、バイオマス材料は、望ましくない酸素化化合物の形成を回避するために、酸素枯渇環境で熱分解され、より好ましくは、バイオマス材料は、不活性雰囲気中で熱分解され、例えば、反応器は、熱分解ステップの前に、窒素又はアルゴンなどの不活性ガスでパージされる。バイオマス材料は、大気圧（本質的に大気条件を含む）下で熱分解されてもよい。あるいは、バイオマス材料は、低圧下、例えば、８５０～１，０００Ｐａ、好ましくは、９００～９５０Ｐａで熱分解されてもよい。得られた熱分解ガスは、続いて、当技術分野内で公知のいずれかの方法、例えば、凝縮及び蒸留によって分離されうる。熱分解ステップ、並びに後続の形成される熱分解ガスの凝縮及び蒸留の間の、８５０～１，０００Ｐａなどの圧力の印加は、バイオ炭などの熱分解反応の間に形成される任意の残留固体から熱分解ガスを分離するのに有益であることが見出された。したがって、一部の実施形態では、必要な真空圧を提供する及び／又は形成される熱分解ガスを除去するための手段が提供される。
特定の例では、バイオマス材料は、形成される任意の熱分解ガスに対して向流方向に運ばれ、熱分解ステップの結果として形成されるバイオ炭などの任意の固体材料は、形成される熱分解ガスとは別に除去される。熱い熱分解ガスがバイオマス材料を通過すると、熱が熱分解ガスからバイオマス材料に伝達され、バイオマス材料の少なくとも少量の低温熱分解が生じる。
さらに、熱分解ガスは、塵として少なくとも部分的に清浄され、ガス中に存在する重炭素は、バイオマス材料によって捕捉される。
熱分解ステップが低圧条件下で実施される場合、熱分解反応器を通して運ばれる、バイオマス材料に対して向流方向の熱分解ガスの流動、及び任意で、熱分解ガスの除去を補助するために真空が印加されてもよい。
一部の例では、ステップｂ．からのバイオマス原料は、１０秒～２時間、好ましくは３０秒～１時間、より好ましくは６０秒～３０分間、例えば、１００秒～１０分間の時間、熱分解される。
本発明によると、ステップｄ．は、炭化水素原料生成物からバイオ炭を分離するステップをさらに含んでもよい。一部の例では、炭化水素原料生成物からのバイオ炭の分離は、熱分解反応器中で行われる。他の例では、形成される熱分解ガスは、例えば、ベンチュリの使用により、まず冷却されて、炭化水素原料生成物が凝縮され、続いてバイオ炭が、形成される液体炭化水素原料生成物及び非凝縮性ガスから分離される。
熱分解ステップにおいて形成されるバイオ炭の量は、ステップｂ．において形成されるバイオマス原料の５重量％～２０重量％であってもよく、好ましくは、形成されるバイオ炭の量は、ステップｂ．において形成されるバイオマス原料の１０～１５重量％である。
炭化水素原料生成物は、ろ過法（例えば、セラミックフィルターの使用）、遠心分離、サイクロン又は重力分離を使用して、形成されるバイオ炭から少なくとも部分的に分離されてもよい。
本発明によると、ステップｄ．は、炭化水素原料生成物から水を少なくとも部分的に分離するステップを含んでもよく、又はさらに含む。炭化水素原料から少なくとも部分的に分離された水は、木酢などの有機混入物質をさらに含むことが見出されている。一般に、木酢は、炭化水素原料生成物から少なくとも部分的に分離された水中に１０重量％～３０重量％の水性木酢の量で存在し、好ましくは、木酢は、１５重量％～２８重量％の水性木酢の量で存在する。
水性木酢（pyrolignous acid）（木酢液（wood vinegar）とも呼ばれる）は、主に水を含むが、酢酸、アセトン及びメタノールなどの有機化合物も含有する。木酢液は、抗菌剤及び殺虫剤など、農業目的で使用されることが公知である。さらに、木酢液は、土壌品質を改善する肥料として使用でき、植物の根、茎、塊茎 花及び果実の成長を加速させうる。木酢液はまた、医療適用されることも公知であり、例えば、抗菌特性を有する木酢液において、コレステロールに対する正の効果を提供でき、消化を促進し、呑酸、胸やけ及び吐き気を緩和するのを補助しうる。したがって、本方法にはそのような生成物流を単離することができるというさらなる利益がある。
水は、重力油分離、遠心分離、サイクロン又はマイクロバブル分離によって炭化水素原料から少なくとも部分的に分離されてもよい。
本発明によると、ステップｄ．は、炭化水素原料生成物から非凝縮性軽ガスを少なくとも部分的に分離することを含んでもよく、又はさらに含む。非凝縮性軽ガスは、当技術分野内で公知のいずれかの方法により、例えば、フラッシュ蒸留又は分留によって、炭化水素原料から分離されてもよい。
一般に、非凝縮性軽ガスは、少なくとも部分的にリサイクルされてもよい。好ましくは、炭化水素原料生成物から分離された非凝縮性軽ガスは、熱分解（ステップｃ．）に供されているバイオマス原料と組み合わせられる。
本発明の一部の実施形態では、炭化水素原料生成物をさらに処理して、その中に含有された炭素、グラフェン、ポリ芳香族化合物及びタールなどの混入物質を少なくとも部分的に除去することが有益であることが見出された。バイオディーゼル中の不純物の存在は、そのエンジン性能に大幅に影響するだけでなく、その取り扱い及び保存を複雑にもする。メンブレンフィルターなどのフィルターが、より大きい（larger）混入物質を除去するために使用されてもよい。
さらに又はあるいは、精密ろ過が、炭化水素原料中に懸濁しうるより小さい（smaller）の混入物質を除去するために使用されてもよい。例として、ヌッチェフィルターが、より小さい混入物質を除去するために使用されてもよい。
炭化水素原料をろ過するステップは、存在する混入物質を所望のレベルに低減するために（例えば、炭化水素原料がわら色になるまで）、２又は３回以上繰り返されてもよい。
あるいは又はさらに、多環式芳香族化合物などの混入物質は、炭化水素原料を活性炭素化合物及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させることによって除去されてもよい。特に、活性化炭素及び／又は架橋有機炭化水素樹脂は、吸着剤及び炭化水素原料の間の接触を増加させ、それによって、所望のレベルの混入物質除去を実現するために必要な時間を低減するために、粒子又はペレット形態であってもよい。
しかしながら、活性化炭素は、再生するコストが高くなりうる。代替として、例えば、本方法において形成されるものなどのバイオ炭は、炭化水素原料から混入物質を除去するための活性化炭素に対する、より費用効果的で環境にやさしい代替物として使用できる。
上で論じた通り、架橋有機炭化水素樹脂はまた、炭化水素原料から混入物質を除去するために使用されてもよい。特に、架橋有機炭化水素樹脂は、疎水性相互作用（すなわち、ファンデルワールス）又は親水性相互作用（例えば、樹脂材料の表面に存在するカルボニル官能基などの官能基での水素結合）により有機系混入物質を除去するのに有用である。樹脂吸着材料の疎水性／親水性は、選択した樹脂材料の化学組成及び構造に依存する。したがって、特定の吸着樹脂は、所望の混入物質を除去するように調整されうる。バイオ燃料中に存在する混入物質を除去するために一般に使用される架橋有機炭化水素樹脂には、ポリスルホン、ポリアミド、ポリカーボネート、再生セルロース、芳香族ポリスチレン又はポリジビニルベンゼン、及び脂肪族メタクリレートが含まれる。特に、芳香族ポリスチレン又はポリジビニルベンゼン系樹脂材料は、炭化水素フィードからフェノールなどの芳香族分子を除去するために使用できる。
さらに、混入物質材料の吸着は、架橋有機ポリマー樹脂の表面積及び多孔度を増加させることによって増加しうるため、好ましい実施形態では、炭化水素原料は、処理された炭化水素原料の純度をさらに改善し、精製ステップの効率を改善するために、架橋有機炭化水素多孔質ペレット又は粒子と接触させられる。
好ましくは、炭化水素原料生成物から分離されたタールは、リサイクルされ、ステップｂ．においてバイオマス原料と組み合わせられる。バイオマス材料の熱分解から得られたタールは、フェノール系組成物及びある範囲のさらなる酸素化有機化合物を主に含む。この熱分解タールは、加熱の使用によってさらに分解されて、炭化水素原料を少なくとも部分的に形成しうる。したがって、ステップｂ．において熱分解タールをバイオマス原料にリサイクルすることによって、バイオマス源から得られた炭化水素原料生成物のパーセンテージ収率が増加しうる。
炭化水素原料生成物は、およそ大気圧（およそ１０１．３ＫＰａ）で活性化炭素、バイオ炭又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させられてもよい。
活性化炭素、バイオ炭及び／又は架橋有機炭化水素樹脂は、炭化水素原料生成物内に存在する混入物質を十分除去するのに必要な任意の時間にわたって接触させられてもよい。炭化水素原料及び吸着材料の適切な接触時間を決定することは、十分当技術分野の当業者の知識の範囲内であると考えられる。いくつかの例では、活性化炭素、バイオ炭及び／又は架橋有機炭化水素樹脂は、分離前に少なくとも１５分間、好ましくは少なくとも２０分間、より好ましくは少なくとも２５分間、炭化水素原料と接触させられる。
炭化水素原料生成物を活性化炭素、バイオ炭及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させるステップは、存在する混入物質を適切なレベルに低減するために（例えば、炭化水素原料がわら色になるまで）、２又は３回以上繰り返されてもよい。
第２の実施形態は、バイオマス原料から炭化水素原料を形成するためのシステムであって、
バイオマス原料の水分含有量を確実に、バイオマス原料の１０重量％未満にする手段；
バイオマス原料を、少なくとも９５０℃の温度に加熱して、バイオ炭；炭化水素原料；水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンなどの非凝縮性軽ガス；並びに水の混合物を形成するように構成された加熱体を含む反応器；並びに
反応器で生成された反応混合物から、形成される炭化水素原料を分離するように構成されたセパレーター
を含む、システムを提供する。
バイオマス原料の水分含有量を確実に、バイオマス原料の１０重量％未満にする手段；
バイオマス原料を、少なくとも９５０℃の温度に加熱して、バイオ炭；炭化水素原料；水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンなどの非凝縮性軽ガス；並びに水の混合物を形成するように構成された加熱体を含む反応器；並びに
反応器で生成された反応混合物から、形成される炭化水素原料を分離するように構成されたセパレーター
を含む、システムを提供する。
本発明によると、反応器に入る前にバイオマス原料を摩砕して、材料の粒径を低減する手段をさらに含んでもよく、例えば、バイオマス原料は、ペレット、チップ、粒子又は粉末に形成されてもよく、最大粒子直径は１ｍｍ～２５ｍｍ、１ｍｍ～１８ｍｍ、又は１ｍｍ～１０ｍｍである。好ましくは、システムは、バイオマス原料の粒径を低減するためのチューブ式グラインダー、ミル、例えば、ハンマーミル、ナイフミル、スラリーミリング又はチッパーを含む。
いくつかの例では、システムは、バイオマス原料の水分含有量を１０重量％未満に低減する加熱手段をさらに含んでもよい。加熱手段は、真空オーブン、回転乾燥機、フラッシュ乾燥機、又は熱交換機、例えば、連続ベルト乾燥機から選択されてもよい。好ましくは、加熱手段は、バイオマス原料を間接加熱するように配置構成され、例えば、加熱手段は、間接加熱ベルト乾燥機、間接加熱流動層、又は間接加熱接触回転スチームチューブ乾燥機から選択されてもよい。
本発明によると、加熱体は、バイオマス原料を少なくとも１０００℃、より好ましくは少なくとも１１００℃、例えば、１１２０℃、１１５０℃、又は１２００℃の温度に加熱するように構成されてもよい。
加熱体は、マイクロ波支援加熱、加熱ジャケット、固体熱担体、管状炉又は電気加熱器を含んでもよく、好ましくは、加熱体は管状炉を含む。
あるいは又はさらに、加熱体は、反応器内に配置されてもよく、バイオマス原料を直接加熱するように構成される。例として、加熱体は、電気加熱体、例えば、電気スパイラル加熱器から選択されてもよい。好ましくは、２又は３つ以上の電気スパイラル加熱器が反応器内に配置構成されてもよい。
バイオマス原料は、反応器を通して連続して輸送されてもよく、例えば、バイオマス材料は、スクリューコンベヤ又は回転ベルトなど、コンベヤ上／内に入っていてもよい。任意で場合により、２つのコンベヤが、反応器を通してバイオマス材料を連続して輸送するために配置構成されてもよい。
反応器は、バイオマス材料が大気圧下で加熱されるように配置構成されてもよい。あるいは、反応器は、低圧条件、例えば、８５０～１，０００Ｐａ、好ましくは、９００～９５０Ｐａを形成するように配置構成されてもよい。反応器は、反応器が真空下に維持されて、形成される熱分解ガスの除去を補助するように構成されてもよい。好ましくは、反応器は、真空の印加を使用して、反応器から除去される任意の熱分解ガスに対して向流方向にバイオマス材料を連続して輸送するように構成される。このようにして、バイオ炭など、加熱の結果、形成される任意の固体材料は、形成される熱分解ガスとは別に除去される。
本発明によると、システムは、反応器中で形成される熱分解ガスを凝縮して、炭化水素原料生成物及び非凝縮性軽ガスを生成するための冷却手段をさらに含んでもよい。
システムは、例えば、蒸留により、形成される熱分解ガスを分離するための手段をさらに含んでもよい。
セパレーターは、炭化水素原料生成物からバイオ炭を分離するように配置構成されてもよい。例えば、セパレーターは、ろ過手段（例えば、セラミックフィルターの使用）、遠心分離、又はサイクロン若しくは重量分離を含んでもよい。
さらに又はあるいは、セパレーターは、炭化水素原料生成物から水を少なくとも部分的に分離するための手段を含んでもよい。例えば、セパレーターは、重力油分離装置、遠心分離、サイクロン又はマイクロバブル分離手段を含んでもよい。
さらに又はあるいは、セパレーターは、炭化水素原料生成物から非凝縮性軽ガスを少なくとも部分的に分離するための手段を含んでもよく、例えば、セパレーターは、炭化水素原料生成物がフラッシュ蒸留又は分留を受けるように配置構成されてもよい。
セパレーターは、炭化水素原料生成物から分離された任意の非凝縮性軽ガスが反応器に入る前に、バイオマス原料にリサイクルされるように配置構成されてもよい。
本発明によると、システムは、形成される炭化水素原料生成物をさらに処理するための手段を含んでもよい。例として、システムは、炭素、グラフェン及びタールなどの炭化水素原料中に存在する混入物質を除去するように配置構成されてもよい。好ましくは、システムは、メンブレンフィルターなどのフィルターをさらに含み、これは、存在するより大きい混入物質を除去するために使用できる。さらに又はあるいは、システムは、炭化水素原料中に懸濁したより小さい混入物質を除去するための、ヌッチェフィルターなどの精密ろ過手段をさらに含んでもよい。あるいは又はさらに、システムは、生成された炭化水素原料生成物をさらに処理するために、炭化水素原料を活性炭素化合物及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させるように配置構成されてもよい。活性化炭素及び／又は架橋有機炭化水素樹脂は、吸着剤及び炭化水素原料の間の接触を増加させ、それによって、所望のレベルの混入物質除去を実現するために必要な時間を低減するために、粒子又はペレット形態であってもよい。炭化水素原料生成物は、およそ大気圧（およそ１０１．３ＫＰａ）で活性化炭素及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させられてもよい。いくつかの例では、システムは、炭化水素原料生成物がさらなる処理手段を２又は３回以上通過するように配置構成されてもよい。
本発明の第３の実施形態は、上記の方法の実施形態による生成物として得ることができる炭化水素原料に関する。
好ましくは、炭化水素原料は、少なくとも０．１重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３０重量％の少なくとも１又は２種以上のＣ１８化合物を含む。
より好ましくは、炭化水素原料は、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも２重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも７重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも３３重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む。
炭化水素原料は、好ましくは、－１０℃以下、好ましくは－１５℃以下、例えば－１６℃以下の流動点を有する。
炭化水素原料は、好ましくは、３００ｐｐｍｗ以下、好ましくは１５０ｐｐｍｗ以下、より好ましくは７０ｐｐｍｗ以下の硫黄を含む。
炭化水素原料は、驚くべきことに、ジェット燃料、ディーゼル及びナフサなどの高品質のバイオ燃料を生成するのに特に適切であることが見出された。
本発明の第４の実施形態は、生物由来のジェット燃料を形成する方法であって、
Ａ． 少なくとも０．１重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３０重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む炭化水素原料を用意するステップ；
Ｂ． 炭化水素原料を処理して、精製バイオオイルを生成するステップであって、処理が、
ｉ． 炭化水素原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップ；
ii． 炭化水素原料を水素化処理するステップ；及び
iii． 炭化水素原料を水素異性化するステップ
を含む、前記生成するステップ；並びに
Ｃ． 得られた精製バイオオイルを分画して、生物由来のジェット燃料画分を得るステップ
を含む、前記方法に関する。
Ａ． 少なくとも０．１重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３０重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む炭化水素原料を用意するステップ；
Ｂ． 炭化水素原料を処理して、精製バイオオイルを生成するステップであって、処理が、
ｉ． 炭化水素原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップ；
ii． 炭化水素原料を水素化処理するステップ；及び
iii． 炭化水素原料を水素異性化するステップ
を含む、前記生成するステップ；並びに
Ｃ． 得られた精製バイオオイルを分画して、生物由来のジェット燃料画分を得るステップ
を含む、前記方法に関する。
好ましくは、炭化水素原料は、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも２重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも７重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３３重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む。
より好ましくは、炭化水素原料は、上記の方法に従って形成される。
炭化水素原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップは、炭化水素原料中に存在するチオール、スルフィド、ジスルフィド、チオフェンのアルキル化誘導体、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェン、４－メチルジベンゾチオフェン、４，６－ジメチルジベンゾチオフェン、ベンゾナフトチオフェン及びベンゾ［ｄｅｆ］ジベンゾチオフェンのうちの１又は２種以上を少なくとも部分的に除去するステップを含んでもよい。好ましくは、ベンゾチオフェン、ジベンゾチオフェンは、炭化水素原料から少なくとも部分的に除去される。
炭化水素原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップは、水素化脱硫ステップ、好ましくは触媒水素化脱硫ステップを含んでもよい。
触媒は、好ましくは、ニッケルモリブデン硫化物（ＮｉＭｏＳ）、モリブデン、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、コバルト／モリブデン、例えば、コバルト及びモリブデンの二元組合せ、コバルトモリブデン硫化物（ＣｏＭｏＳ）、二硫化ルテニウム（ＲｕＳ２）、並びに／又はニッケル／モリブデン系触媒から選択される。より好ましくは、触媒は、ニッケルモリブデン硫化物（ＮｉＭｏＳ）系触媒及び／又はコバルトモリブデン硫化物（ＣｏＭｏＳ）系触媒から選択される。
触媒は、担持触媒であってもよく、担体は、天然又は合成材料から選択されうる。特に、担体は、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択される。触媒を炭化水素フィード全体にわたってより均質に分布させ、したがって、炭化水素フィードと接触した触媒の量を増加させることができるため、担体の使用は有益であることが見出されている。したがって、担持触媒の使用により、水素化脱硫反応に必要な触媒の量を低減し、方法全体のコスト（運転及び設備投資）を低減することができる。
水素化脱硫ステップは、炭化水素フィード及び存在する触媒の間の接触を増加させて、硫黄除去ステップの効率を増加させるために、固定層又はトリクル層反応器において実施されてもよい。
水素化脱硫ステップは、２５０℃～４００℃、好ましくは３００℃～３５０℃の温度で実施されてもよい。
炭化水素原料は、水素ガスと、及び存在する場合には水素化脱硫触媒と接触する前に予備加熱されてもよい。炭化水素原料は、熱交換機の使用により予備加熱されてもよい。あるいは、炭化水素原料は、まず、水素ガスと、及び存在する場合には水素化脱硫触媒と接触させられ、続いて、所望の温度に加熱されてもよい。炭化水素原料及び水素ガスは、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものを使用して、所望の温度に加熱されてもよい。
水素化脱硫ステップは、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施される。
脱硫反応の間、硫黄含有成分は水素ガスと反応して、硫化水素ガス（Ｈ２Ｓ）を生成する。形成される硫化水素ガスは、当技術分野で公知のいずれかの方法によって、例えば、ガスセパレーターの使用又は反応器ベッセルへのわずかな真空、例えば、６ＫＰａＡ未満、好ましくは５ＫＰａＡ未満、より好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧の印加により、炭化水素原料から分離されうる。
任意で、硫黄が低減された炭化水素原料は、次いで、さらなる処理ステップが実施される前に、当技術分野で公知のいずれか適切な手段によって例えば、熱交換機の使用によって、冷却されてもよい。
硫黄が低減された炭化水素原料中に残留する微量の硫化水素は、続いて、例えば、およそ周囲圧力でフラッシュセパレーターの使用による部分気化、及び気化した硫化水素の脱気による除去により除去されてもよい。好ましくは、炭化水素原料は、脱気ステップの間、６０℃～１２０℃の温度を有し、より好ましくは、炭化水素原料は、８０℃～１００℃の温度を有する。脱気ステップは、真空下で、好ましくは６ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力下で実施されてもよい。
脱気ステップの間に除去された任意の未反応の富水素ガスは、例えば、アミン接触器の使用により硫化水素から分離されてもよい。分離されたガスは、次いで、有利にリサイクルされ、ステップＡの炭化水素原料と組み合わせられてもよい。未反応の水素ガスをリサイクルすることによって、ステップｉ）で硫黄含有成分を除去するのに必要な水素ガスの量が低減され、それによって、より費用効果的な方法が提供される。
水素化脱硫ステップは、炭化水素原料における所望の硫黄低減を実現するために１又は２回以上繰り返されてもよい。しかしながら、典型的には、炭化水素原料の硫黄含有量を所望のレベルに十分低減するために、とりわけ、原料が本明細書の上に記載される方法に従って生成される場合、１回の水素化脱硫ステップのみが必要である。
脱硫された炭化水素原料は、好ましくは、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも２重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも２５重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む。
より好ましくは、脱硫された炭化水素原料は、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも３重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも２７重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む。
脱硫された炭化水素原料は、５ｐｐｍｗ未満、好ましくは３ｐｐｍｗ未満、より好ましくは１ｐｐｍｗの硫黄含有量を含んでもよい。
好ましくは、脱硫された炭化水素原料の臭素指数は、ステップＡの炭化水素原料と比較して少なくとも３０％、好ましくは、ステップＡの炭化水素原料と比較して少なくとも４０％、より好ましくは、ステップＡの炭化水素原料と比較して少なくとも５０％低減されている。
形成される、硫黄が低減された炭化水素原料の流動点は、好ましくは、少なくとも－２５℃、好ましくは少なくとも－３０℃、より好ましくは少なくとも－３５℃であってもよい。
本発明の水素化処理ステップは、炭化水素原料中に存在する不飽和炭化水素官能基の数を低減し、本発明の炭化水素原料を、より高いエネルギー密度を有するより安定な燃料に有利に変換するために使用される。
水素化処理ステップは、２５０℃～３５０℃、好ましくは２７０℃～３３０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度で実施されてもよい。好ましくは、炭化水素原料は、水素ガスと、及び存在する場合には水素化処理触媒との接触前に加熱される。炭化水素原料は、熱交換機の使用により予備加熱されてもよい。あるいは、炭化水素原料は、まず、水素ガスと、及び存在する場合には水素化処理触媒と接触させられてもよく、続いて、所望の温度に加熱される。炭化水素原料及び水素ガスは、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものを使用して、所望の温度に加熱されてもよい。
水素化処理ステップは、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施されてもよい。
一般に、水素化処理ステップは、触媒をさらに含む。好ましくは、触媒は、周期表のIIIＢ族、IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族、VIIＢ族及びVIII族から選択される金属触媒を含む。特に、金属触媒は、周期表のVIII族から選択され、例えば、触媒は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｐｔを含む触媒など、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ及び／又はＰｔから選択されてもよい。好ましくは、触媒は、ＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ又はＮｉ触媒から選択される。
水素化処理触媒が白金系触媒から選択される場合、炭化水素原料に含有される硫黄が白金系触媒を害し、したがって、水素化処理ステップの効率を低下させうるため、水素化脱硫ステップは水素化処理ステップの前に実施されることが好ましい。
触媒は、担持触媒であってもよく、支持体は、天然又は合成材料から選択されてもよい。特に、担体は、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ及び分子篩及び／又はゼオライトから選択されてもよい。触媒が炭化水素フィード全体にわたってより均質に分布し、炭化水素フィードと接触した触媒の量が増加しうるため、担体の使用は有益であることが見出された。したがって、担持触媒の使用により、水素化処理反応に必要な触媒の量を低減し、方法全体のコスト（運転及び設備投資）を低減することができる。
水素化処理ステップは、炭化水素原料及び存在する触媒の間の接触を増加させ、それによって水素飽和反応の効率を改善するために、固定層又はトリクル層反応器において実施されてもよい。
任意で、水素化処理された炭化水素原料は、任意のさらなる処理ステップが実施される前に、例えば、熱交換機の使用によって、続いて冷却される。
好ましくは、水素化処理された炭化水素原料は、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも３重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３０重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む。
より好ましくは、炭化水素原料は、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも７重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも４重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも３５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む。
水素化処理された炭化水素原料の臭素指数は、好ましくは、脱硫された炭化水素原料と比較して、大幅に低減される。例えば、臭素指数は、脱硫された炭化水素原料の臭素指数と比較して、少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％、より好ましくは少なくとも９９％低減されている。
得られた水素化処理された炭化水素原料の流動点は、好ましくは、－２５℃未満、より好ましくは－３０℃未満、さらにより好ましくは－３５℃未満である。
本発明の水素異性化ステップは、直鎖状炭化水素を、同じ炭素数を有する分枝状炭化水素に変換するために使用される。選択的水素異性化は、非常に望ましく、ｉ）オクタン価を改善し、ii）長鎖炭化水素を脱ろうし、したがって本発明に従って生成される燃料のセタン価及びコールドフロー特性を改善することが見出された。
水素異性化ステップは、好ましくは、２６０℃～３７０℃、好ましくは２９０℃～３５０℃、より好ましくは３１０℃～３３０℃の温度で実施される。好ましくは、炭化水素原料は、水素ガスと、及び存在する場合には水素化処理触媒と接触する前に加熱される。炭化水素原料は、熱交換機の使用により予備加熱されてもよい。あるいは、炭化水素原料は、まず、水素ガスと、及び存在する場合には水素化処理触媒と接触させられてもよく、続いて、所望の温度に加熱される。炭化水素原料及び水素ガスは、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものを使用して、所望の温度に加熱されてもよい。
水素異性化処理ステップは、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施されてもよい。
一般に、水素異性化ステップは、触媒をさらに含む。好ましくは、触媒は、白金及び／又はパラジウムから選択される触媒など、周期表のVIII族から選択される金属を含む。
触媒は、担持触媒、例えば、天然又は合成材料から選択される担体を含むものであってもよい。特に、担体は、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択される。触媒が炭化水素フィード全体にわたってより均質に分布し、したがって、炭化水素フィードと接触した触媒の量が増加しうるため、担体の使用は有益であることが見出された。したがって、担持触媒の使用により、水素異性化反応に必要な触媒の量を低減し、方法全体のコスト（運転及び設備投資の両方）を低減することができる。
水素異性化ステップは、炭化水素フィード及び存在する触媒の間の接触を増加させ、水素異性化反応の効率を増加させるために、固定層又はトリクル層反応器において実施されてもよい。
任意で、水素異性化された炭化水素原料は、次いで、さらなる処理ステップが実施される前に、例えば、熱交換機の使用によって、冷却されてもよい。
水素異性化プロセスは、存在する水素、メタン、エタン及びプロパンガスなどの任意の軽ガスを除去するための脱気ステップをさらに含んでもよい。未反応の軽ガスは、処理された炭化水素原料に真空圧、例えば、６ＫＰａＡ未満、好ましくは５ＫＰａＡ未満、より好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧を印加することによって、異性化された炭化水素原料から分離されてもよい。分離されたガスは続いて、リサイクルされ、ステップＡの炭化水素原料と組み合わせられてもよい。
本発明に従って形成される水素異性化された炭化水素原料は、好ましくは、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも７．５重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも１２重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む。
より好ましくは、水素異性化された炭化水素原料は、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも１０重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも１５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む。
他の混入物質が依然として水素異性化された炭化水素原料中に存在することがあり、これは、生成されるバイオ燃料の全体的な物理特性に悪影響がありうることが認識される。例えば、炭化水素燃料中に存在する窒素は、得られる燃料の安定性及びセタン指数を低下させうる。
したがって、水素異性化プロセスは、水素異性化された炭化水素原料を水素安定化するステップをさらに含んでもよい。水素安定化ステップは、炭化水素原料中の残留するオレフィン及び／又はポリ芳香族化合物の少なくとも一部を飽和させる。したがって、そのようなステップは、好ましくは、水素異性化された炭化水素原料中に存在する混入物質、例えば、オレフィン化合物、芳香族化合物、ジエン化合物のほか窒素含有化合物の量を低減する。
例として、水素安定化反応は、２５０℃～３５０℃、好ましくは２６０℃～３４０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度で実施されてもよい。炭化水素原料は、水素ガスと、及び存在する場合には水素安定化触媒と接触する前に加熱されてもよい。炭化水素原料は、熱交換機の使用により予備加熱されてもよい。あるいは、炭化水素原料は、まず、水素ガスと、及び存在する場合には水素安定化触媒と接触させられてもよく、続いて、所望の温度に加熱される。炭化水素原料及び水素ガスは、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものを使用して、所望の温度に加熱されてもよい。
水素安定化反応は、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施されてもよい。
一般に、水素安定化反応は、触媒、好ましくはＮｉ、Ｐｔ及び／又はＰｄ系触媒から選択される触媒をさらに含む。
触媒は、担持触媒であってもよく、担体は、天然又は合成材料から選択されてもよい。特に、担体は、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択されてもよい。触媒が炭化水素フィード全体にわたってより均質に分布し、したがって、炭化水素フィードと接触した触媒の量が増加しうるため、担体の使用は有益であることが見出された。したがって、担持触媒の使用により、水素安定化反応に必要な触媒の量を低減し、方法全体のコスト（運転及び設備投資）を低減することができる。
水素安定化ステップは、炭化水素フィード及び存在する触媒の間の接触を増加させ、水素安定化反応の効率を増加させるために、固定層又はトリクル層反応器において実施されてもよい。
任意で、形成される精製バイオオイルは、次いで、さらなる処理ステップが実施される前に、例えば、熱交換機の使用によって、冷却されてもよい。
精製バイオオイルの臭素指数は、好ましくは、水素化処理された炭化水素原料の臭素指数未満であり、より好ましくは、水素異性化された炭化水素原料は、測定可能な臭素指数を有さない。
精製バイオオイルの流動点は、－４５℃未満、好ましくは－５０℃未満、より好ましくは－５４℃未満であってもよい。
本発明の分画ステップは、精製バイオオイルをそれぞれのナフサ、ジェット燃料及び／又は重ディーゼル画分に分離できる。分画方法は、当技術分野で公知のいずれかの標準法を使用して、例えば、分留カラムの使用により実施されてもよい。
分画ステップは、大気圧（すなわち、およそ１０１．３ＫＰａ）で、１１０℃～１７０℃、好ましくは１３０℃～１６０℃、例えばおよそ１５０℃のカットポイントを有する、精製バイオオイルの第１の分画カットを分離するステップを含んでもよい。あるいは、分画ステップは、８５０～１０００Ｐａ、好ましくは、９００～９５０Ｐａの圧力で実施されてもよい。第１の分画カット中の炭化水素は、続いて冷却され、凝縮されてもよい。第１のカット画分は、典型的には、ナフサである。
好ましくは、分画ステップはまた、２８０℃～３２０℃、好ましくは２９０℃～３１０℃、より好ましくは約３００℃のカットポイントを有する、精製バイオオイルの第２の分画カットを形成するステップも含む。第２の分画カットは、一般に、生物由来のジェット燃料を含む。第２の分画カット中の炭化水素は、例えば、コンデンサーを使用して、冷却及び凝縮される。
第２の分画カットは、生物由来のジェット燃料、好ましくはＡ１グレードのジェット燃料である。好ましくは、第２の分画カットの物理的及び化学的特性は、表１において論じた通りのジェット燃料の標準化要件の少なくとも一部を満たす。
残留するバイオオイルは、典型的には、重ディーゼルである。
第２の分画カットは、４０～６０重量％の精製バイオオイル、好ましくは４５～５８重量％の精製バイオオイル、より好ましくは約５５重量％の精製バイオオイルを含んでもよい。
本発明の第５の実施形態は、生物由来の炭化水素原料から生物由来のジェット燃料を形成するためのシステムであって、
炭化水素原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するための手段；
炭化水素原料を水素化処理するための手段；及び
炭化水素原料を水素異性化するための手段；並びに
精製バイオオイルから生物由来のジェット燃料画分を分離するように構成されたセパレーター
を含む、前記システムに関する。
炭化水素原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するための手段；
炭化水素原料を水素化処理するための手段；及び
炭化水素原料を水素異性化するための手段；並びに
精製バイオオイルから生物由来のジェット燃料画分を分離するように構成されたセパレーター
を含む、前記システムに関する。
炭化水素原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するための手段は、反応器に水素ガスを供給するための入口を含んでもよい。反応器はまた、水素化脱硫触媒、好ましくは、上で定義した通りの水素化脱硫触媒を含んでもよい。いくつかの例では、炭化水素原料から硫黄成分を少なくとも部分的に除去するための手段は、炭化水素原料を２５０℃～４００℃、好ましくは３００℃～３５０℃の温度に加熱するように配置構成された加熱体を含んでもよい。任意で、加熱体は、反応器に入る前に、炭化水素原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよく、例として、加熱体は、熱交換機から選択されてもよい。あるいは、加熱体は、水素ガスと、及び存在する場合には水素化脱硫触媒との接触後、炭化水素原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよい。炭化水素フィードが反応器に入った後に加熱される場合、加熱体は、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものから選択されてもよい。いくつかの例では、炭化水素原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するための手段は、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの圧力下で維持されてもよい。
反応器は、脱硫プロセスの間に形成される硫化水素ガスを除去するための手段をさらに含んでもよく、例えば、反応器は、存在する硫化水素ガスの除去を補助するために、わずかな真空、例えば、６ＫＰａＡ未満の真空圧、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧を提供するように配置構成されたガスセパレーターをさらに含んでもよい。
システムは、さらなる処理ステップが実施される前に、硫黄が低減された炭化水素原料を冷却するための冷却手段、例えば、熱交換機をさらに含んでもよい。
任意で、システムは、硫黄が低減された炭化水素原料を部分的に気化して、存在する微量の硫化水素を除去するための手段をさらに含んでもよい。例として、部分的に気化する手段は、周囲圧力で維持されたフラッシュセパレーター、及び気化された硫化水素を除去するための脱気装置を含んでもよい。部分的に気化する手段は、脱気ステップの間に、炭化水素原料を６０℃～１２０℃の温度、より好ましくは８０℃～１００℃の温度に加熱するように配置構成された加熱体を含んでもよい。任意で、脱気装置は、６ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、より好ましくは５ＫＰａＡ未満の真空圧力下で、さらにより好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧力下で維持されてもよい。
好ましくは、反応器は、脱硫ステップ後に存在する未反応の水素ガスを、反応器に入る生物由来の炭化水素原料にリサイクルするように構成される。このようにして、生物由来の炭化水素原料中の硫黄含有成分を除去するのに必要な水素ガスの量が減少し、よりコスト効果的なシステムが提供される。
いくつかの例では、反応器は、炭化水素原料が、硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するための手段を２又は３回以上通って流動するように配置構成される。
炭化水素原料を水素化処理するための手段は、水素化処理触媒、例えば、上で定義した通りの水素化処理触媒を含んでもよい。水素化処理する手段は、炭化水素原料を２５０℃～３５０℃、好ましくは２７０℃～３３０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度に加熱するように配置構成された加熱体をさらに含んでもよい。任意で、加熱体は、炭化水素原料を水素化処理するための手段と接触する前に、炭化水素原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよく、例として、加熱体は、熱交換機から選択されてもよい。あるいは、加熱体は、水素ガス、及び存在する場合、水素化処理触媒との接触後、炭化水素原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよい。炭化水素フィードが水素化処理手段の接触に続いて加熱される場合、加熱体は、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものから選択されてもよい。いくつかの例では、水素化処理ステップを実施するために使用される場合、反応器は、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの圧力下で維持されてもよい。
システムは、さらなる処理ステップが実施される前に、低減された水素化処理された炭化水素原料を冷却するための冷却手段、例えば、熱交換機をさらに含んでもよい。
炭化水素原料を水素異性化するための手段は、水素異性化触媒、例えば、上で定義した通り通りの水素異性化触媒を含んでもよい。炭化水素原料を水素異性化するための手段は、炭化水素原料を２６０℃～３７０℃、好ましくは２９０℃～３５０℃、より好ましくは３１０℃～３３０℃の温度に加熱するように配置構成された加熱体をさらに含んでもよい。任意で、加熱体は、炭化水素原料を水素異性化するための手段と接触する前に、炭化水素原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよく、例として、加熱体は、熱交換機から選択されてもよい。あるいは、加熱体は、水素ガス、及び存在する場合、水素異性化触媒との接触後、炭化水素原料を必要な温度に加熱するように配置構成されてもよい。炭化水素フィードが水素異性化手段との接触に続いて加熱される場合、加熱体は、上で定義した直接又は間接加熱法のうちの任意のものから選択されてもよい。いくつかの例では、水素異性化ステップを実施するために使用される場合、反応器は、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの圧力下で維持されてもよい。
システムは、さらなる処理ステップが実施される前に、水素異性化された炭化水素原料を冷却するための冷却手段、例えば、熱交換機をさらに含んでもよい。
水素異性化手段は、存在する任意の未反応水素ガスを除去するための脱気手段をさらに含んでもよい。好ましくは、脱気手段は、６ＫＰａＡ未満、好ましくは５ＫＰａＡ未満、より好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧下で維持される。
反応器は、水素異性化ステップ後に存在する任意の未反応の水素ガスを、反応器に入る生物由来の炭化水素原料にリサイクルするように構成されてもよい。このようにして、生物由来の炭化水素原料中の硫黄含有成分を除去するのに必要な水素ガスの量が減少し、よりコスト効果的なシステムが提供される。
好ましくは、セパレーターは、大気圧（すなわち、およそ１０１．３ＫＰａ）、１１０℃～１９０℃、好ましくは１４０℃～１８０℃、例えばおよそ１７０℃のカットポイントで、精製バイオオイルの第１の分画カットを分離するように構成される。いくつかの例では、セパレーターは、分離された第１の分画カットを冷却し、凝縮するための冷却手段をさらに含む。
セパレーターは、２８０℃～３２０℃、好ましくは２９０℃～３１０℃、より好ましくは約３００℃のカットポイントで、精製バイオオイルの第２の分画カットを形成するようにさらに配置構成されてもよい。再度、セパレーターは、第２の分画カットを冷却及び凝縮する手段、例えば、コンデンサーをさらに含んでもよい。生成された第２の分画カットは、生物由来のジェット燃料、好ましくはＡ１グレードの生物由来のジェット燃料である。
本発明の第６の実施形態は、本明細書に記載の方法によって得られる脱硫された炭化水素原料であって、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも２重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも２５重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、脱硫された炭化水素原料を提供する。
好ましくは、脱硫された炭化水素原料は、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも３重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも２７重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む。
本発明の第７の実施形態は、本明細書に記載の方法によって得られる水素化処理された炭化水素原料であって、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも３重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３０重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、水素化処理された炭化水素原料を提供する。
好ましくは、水素化処理された炭化水素原料は、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも７重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも４重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも３５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む。
本発明の第８の実施形態は、本明細書に記載の方法によって得られる水素異性化された炭化水素原料であって、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも７．５重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも１２重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、水素異性化された炭化水素原料に関する。
好ましくは、水素異性化された炭化水素原料は、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも１０重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも１５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む。
本発明のさらなる第９の実施形態は、本明細書に記載の方法によって得られる精製バイオオイルであって、形成される精製バイオオイルが、少なくとも７．５重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも１２重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、精製バイオオイルを提供する。
好ましくは、精製バイオオイルは、少なくとも１０重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも１５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む。
好ましくは、精製バイオオイルは、－４５℃以下、好ましくは－５０℃以下、より好ましくは－５４℃以下の流動点を有する。
本発明の第１０の実施形態は、本明細書に記載の方法によって形成される生物由来のジェット燃料に関する。好ましくは、生物由来のジェット燃料は、バイオマス原料から完全に形成され、より好ましくは、生物由来のジェット燃料は、非作物バイオマス原料から完全に形成される。
生物由来のジェット燃料は、少なくとも１７重量％の１若しくは２種以上のＣ１５化合物、少なくとも１５重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、少なくとも２７重量％の１若しくは２種以上のＣ１７化合物、及び／又は少なくとも８重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含んでもよい。
より好ましくは、生物由来のジェット燃料は、少なくとも２０重量％の１若しくは２種以上のＣ１５化合物、少なくとも１８重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、少なくとも３０重量％の１若しくは２種以上のＣ１７化合物、及び／又は少なくとも１０重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む。
驚くべきことに、本発明の方法に従って生成される生物由来のジェット燃料は、Ａ１グレードのジェット燃料の基準を満たす。好ましくは、生物由来のジェット燃料の流動点は、－４０℃以下、好ましくは－４２℃以下、より好ましくは－４５℃以下である。
生物由来のジェット燃料は、好ましくは、１０ｐｐｍｗ以下の硫黄、好ましくは５ｐｐｍｗ以下の硫黄、より好ましくは１ｐｐｍｗ以下の硫黄を含む。
好ましくは、生物由来のジェット燃料は、測定可能な臭素指数を有さない。
技術的に必須ではないが、本発明の生物由来のジェット燃料は、現在の燃料規格を満たすために、他の材料（例えば、化石燃料由来の燃料材料）とブレンドされてもよいことが認識される。例として、そのようなブレンドは、最大５０％であってもよい。しかしながら、本発明の燃料の驚くべき品質は、そのようなプロセスを回避可能にすることを初めて実現可能にする。
以下、本発明を、以下の非限定例を参照し、添付の図面を参照して記載する。
［実施例］
炭化水素原料からの生物由来のジェット燃料の形成
炭化水素原料からの生物由来のジェット燃料の形成
生物由来の炭化水素原料のろ過
生物由来の炭化水素原料を、本発明の開示に従って形成した。炭化水素原料は、主に炭化水素化合物を含んだが、少量の混入物質、例えば、種々のサイズのタール、硫黄含有化合物、アンモニア含有化合物、ハロゲン誘導体、酸素化物及び水も含んだ。原料の流動点はおよそ－１７℃と測定され、硫黄含有量はおよそ６７ｐｐｍｗと測定され、臭素含有量は７×１０３ｍｇＢｒ／１００ｍｌと測定された。
生物由来の炭化水素原料を、本発明の開示に従って形成した。炭化水素原料は、主に炭化水素化合物を含んだが、少量の混入物質、例えば、種々のサイズのタール、硫黄含有化合物、アンモニア含有化合物、ハロゲン誘導体、酸素化物及び水も含んだ。原料の流動点はおよそ－１７℃と測定され、硫黄含有量はおよそ６７ｐｐｍｗと測定され、臭素含有量は７×１０３ｍｇＢｒ／１００ｍｌと測定された。
炭化水素原料を、本発明に従って以下の条件下でろ過した。
炭化水素原料を、周囲条件下で少なくとも１０分間、活性炭素粉末と接触させた。続いて、炭化水素原料を、ろ過により活性炭素粉末から分離した。次いで、炭化水素原料を活性炭素粉末と接触させ、炭化水素原料を分離するプロセスを繰り返した。
得られた炭化水素原料は、重タール及び窒素含有化合物などのいくらかの有害種のレベルが、上記の表１に示される通りのジェット燃料の仕様要件に従って許容されるレベルに低減されていたことを示した。
ろ過された炭化水素原料の水素化脱硫
ろ過された炭化水素原料を、５ＭＰａＧの反応圧力下、３００～３５０℃の温度で水素ガスと反応させ、炭化水素原料に対する再循環水素ガスの比は、５００：１，０００ＮＶ／ＮＶであった。反応の液空間速度は０．５～２Ｖ／Ｖ／時で維持し、Ｈ２Ｓ濃度は１５０～２５０ｐｐｍＶのレベルで維持した。水素化脱硫反応を、多孔質Ａｌ２Ｏ３基材上に担持されたＮｉＭｏＳ触媒を使用して触媒した。
ろ過された炭化水素原料を、５ＭＰａＧの反応圧力下、３００～３５０℃の温度で水素ガスと反応させ、炭化水素原料に対する再循環水素ガスの比は、５００：１，０００ＮＶ／ＮＶであった。反応の液空間速度は０．５～２Ｖ／Ｖ／時で維持し、Ｈ２Ｓ濃度は１５０～２５０ｐｐｍＶのレベルで維持した。水素化脱硫反応を、多孔質Ａｌ２Ｏ３基材上に担持されたＮｉＭｏＳ触媒を使用して触媒した。
水素化脱硫反応後、得られた炭化水素原料を冷却し、周囲温度でまずフラッシュした。続いて、炭化水素原料を８０～１００℃の温度に加熱し、５ＫＰａＡ未満の真空圧で脱気して、存在する微量のＨ２Ｓを除去した。
脱硫された炭化水素の硫黄含有量は大幅に低減され、測定可能な検出限界（約１ｐｐｍｗ）未満であった。脱硫された炭化水素原料の臭素指数は、ろ過された炭化水素原料の約半分に低下し、およそ４×１０３ｍｇＢｒ／１００ｍｌであった。脱硫された炭化水素原料の流動点は大幅に改善し、－３５℃に低下した。図１に示される通り、脱硫プロセスの結果として、顕著な分解は生じなかった。
脱硫された炭化水素原料の水素化処理
脱硫された炭化水素原料の水素化処理を、２８０～３２０℃の反応温度及びおよそ５ＭＰａＧの反応圧力で実施し、脱硫された炭化水素原料に対する再循環された水素ガスの比は、５００：１，０００ＮＶ／ＮＶであり、液空間速度は１～１．５Ｖ／Ｖ／時であった。水素化処理をトリクル層反応器において実施した。多孔質Ａｌ２Ｏ３基材に担持されたＮｉ触媒を使用して、水素化処理ステップを触媒した。
脱硫された炭化水素原料の水素化処理を、２８０～３２０℃の反応温度及びおよそ５ＭＰａＧの反応圧力で実施し、脱硫された炭化水素原料に対する再循環された水素ガスの比は、５００：１，０００ＮＶ／ＮＶであり、液空間速度は１～１．５Ｖ／Ｖ／時であった。水素化処理をトリクル層反応器において実施した。多孔質Ａｌ２Ｏ３基材に担持されたＮｉ触媒を使用して、水素化処理ステップを触媒した。
水素化処理された炭化水素原料の炭素数分布は図２に示される。水素化処理された炭化水素原料の臭素指数は、やはり、水素化脱硫された炭化水素原料と比較して大幅に、およそ１０ｍｇＢｒ／１００ｍｌに低下した。脱硫された炭化水素原料の流動点は－３５℃で維持した。
水素化処理された炭化水素原料の水素異性化
水素異性化反応を、３１０～３３０℃の反応温度及びおよそ５ＭＰａＧの反応圧力で実施し、炭化水素フィードに対する再循環された水素ガスの比は、５００：１，０００ＮＶ／ＮＶであり、液空間速度は０．５～１Ｖ／Ｖ／時であった。反応を、担持Ｐｔ／Ｐｄ触媒を使用して、トリクル層反応器で実施した。
水素異性化反応を、３１０～３３０℃の反応温度及びおよそ５ＭＰａＧの反応圧力で実施し、炭化水素フィードに対する再循環された水素ガスの比は、５００：１，０００ＮＶ／ＮＶであり、液空間速度は０．５～１Ｖ／Ｖ／時であった。反応を、担持Ｐｔ／Ｐｄ触媒を使用して、トリクル層反応器で実施した。
続いて、水素異性化された炭化水素原料を、水素安定化処理を使用して、処理した。水素安定化処理は、２８０～３２０℃の反応温度及びおよそ５ＭＰａＧの反応圧力で実施し、炭化水素フィードに対する再循環された水素ガスの比は、５００：１，０００ＮＶ／ＮＶであり、液空間速度は１～１．５Ｖ／Ｖ／時であった。水素安定化プロセスを、トリクル層反応器及び多孔質Ａｌ２Ｏ３基材上に担持されたＮｉ触媒を使用して実施した。
形成される精製バイオオイルの炭素数分布が図２に示される。得られた精製バイオオイルの臭素指数は、測定可能な検出限界未満であった。水素安定化された精製バイオオイルの流動点は、－５４℃未満にさらに低下した。
精製プロセスの結果として、少量（＜５ｗｔ％）の液化石油ガス（ＬＰＧ，liquid petroleum gas）もまた形成された。
生物由来のジェット燃料を得るための精製バイオオイルの分画
精製バイオオイルを、１５０℃のカットポイントで周囲圧力下、蒸留塔を使用してまず分画した。およそ２０ｗｔ％の精製バイオオイルを蒸留塔の上部からの流れからナフサとして分離した。
精製バイオオイルを、１５０℃のカットポイントで周囲圧力下、蒸留塔を使用してまず分画した。およそ２０ｗｔ％の精製バイオオイルを蒸留塔の上部からの流れからナフサとして分離した。
蒸留塔の底部から除去された流れを、３００℃のカットポイントで真空下、さらに分画した。蒸留塔の上部から収集した流れはＡ１グレードのジェット燃料であり、精製バイオオイルのおよそ５０ｗｔ％を占めた。蒸留塔の底部から収集した流れは重ジェット燃料であった。
Claims (89)
- バイオマス原料から炭化水素原料を形成するための方法であって、
ａ． バイオマス原料を用意するステップ；
ｂ． 前記バイオマス原料の水分含有量を確実に、前記バイオマス原料の１０重量％以下にするステップ；
ｃ． 低水分バイオマス原料を、少なくとも９５０℃の温度で熱分解して、バイオ炭；炭化水素原料；水素、一酸化炭素、二酸化炭素及びメタンなどの非凝縮性軽ガス；並びに水の混合物を形成するステップ；並びに
ｄ． ステップｃ．で形成される前記混合物から前記炭化水素原料を分離するステップ
を含む、前記方法。 - バイオマス原料が、セルロース、ヘミセルロース又はリグニン系原料を含む、請求項１に記載の方法。
- バイオマス原料が、非食用作物バイオマス原料である、請求項１又は２に記載の方法。
- 非作物バイオマス原料が、ススキ属、スイッチグラス、庭の刈り草、わら（例えば、稲わら若しくは麦わら）、綿繰り機のごみ、都市固形廃棄物、ヤシの葉／空果房（ＥＦＢ）、ヤシ種の殻、バガス、木材（例えば、ヒッコリー、マツ樹皮、バージニアマツ、レッドオーク、ホワイトオーク、トウヒ、ポプラ及びスギ）、牧乾草、メスキート、木粉、ナイロン、リント、竹、紙、トウモロコシの茎、又はそれらの組合せから選択される、請求項３に記載の方法。
- バイオマス原料が、ペレット、チップ、粒子又は粉末の形態である、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
- ペレット、チップ、粒子又は粉末が、５μｍ～１０ｃｍ、例えば、５μｍ～２５ｍｍ、好ましくは５０μｍ～１８ｍｍ、より好ましくは１００μｍ～１０ｍｍの直径を有する、請求項５に記載の方法。
- ペレット、チップ、粒子又は粉末が、少なくとも１ｍｍ、例えば、１ｍｍ～２５ｍｍ、１ｍｍ～１８ｍｍ、又は１ｍｍ～１０ｍｍの直径を有する、請求項６に記載の方法。
- バイオマス原料の初期水分含有量が、前記バイオマス原料の最大５０重量％、例えば、前記バイオマス原料の最大４５重量％、又は例えば、前記バイオマス原料の最大３０重量％である、請求項１～７のいずれかに記載の方法。
- ステップｂ．のバイオマス原料の水分含有量が、前記バイオマス原料の７重量％以下、例えば５重量％以下である、請求項１～８のいずれかに記載の方法。
- バイオマス原料の水分含有量を確実に、前記バイオマス原料の１０重量％以下にするステップが、前記バイオマス原料の前記水分含有量を低減するステップを含む、請求項１～９のいずれかに記載の方法。
- バイオマス原料の水分含有量が、真空オーブン、回転乾燥機、フラッシュ乾燥機、又は熱交換機、例えば、連続ベルト乾燥機の使用によって低減される、請求項１０に記載の方法。
- バイオマス原料の水分含有量が、間接加熱の使用により、例えば、間接加熱ベルト乾燥器、間接加熱流動層又は間接加熱接触回転スチームチューブ乾燥機を使用することによって低減される、請求項１０又は１１に記載の方法。
- 低水分バイオマス原料が、少なくとも１０００℃の温度、より好ましくは少なくとも１１００℃の温度で熱分解される、請求項１～１２のいずれかに記載の方法。
- 対流加熱、マイクロ波加熱、電気加熱又は超臨界加熱によって、熱分解ステップに熱がもたらされる、請求項１～１３のいずれかに記載の方法。
- 熱源が、マイクロ波支援加熱、加熱ジャケット、固体熱担体、管状炉又は電気加熱器を含み、好ましくは、熱源が管状炉である、請求項１４に記載の方法。
- 熱源が、反応器の内部に配置される、請求項１４に記載の方法。
- 熱源が、１又は２つ以上の電気スパイラル加熱器、例えば、複数の電気スパイラル加熱器を含む、請求項１６に記載の方法。
- 低水分バイオマス原料が、大気圧下で熱分解される、請求項１～１７のいずれかに記載の方法。
- 低水分バイオマス原料が、８５０～１０００Ｐａ、好ましくは９００～９５０Ｐａの圧力下で熱分解され、任意で、形成される熱分解ガスが、蒸留により分離される、請求項１～１７のいずれかに記載の方法。
- 低水分バイオマス原料が、１０秒～２時間、好ましくは３０秒～１時間、より好ましくは６０秒～３０分間、例えば１００秒～１０分間の時間、熱分解される、請求項１～１９のいずれかに記載の方法。
- ステップｄ．が、炭化水素原料生成物からバイオ炭を少なくとも部分的に分離するステップを含む、請求項１～２０のいずれかに記載の方法。
- バイオ炭が、ろ過（例えば、セラミックフィルターの使用による）、遠心分離、サイクロン又は重力分離によって、炭化水素原料生成物から少なくとも部分的に分離される、請求項２１に記載の方法。
- 熱分解反応器が、低水分バイオマス原料が形成される任意の熱分解ガスに対して向流方向に運ばれるように配置構成され、任意で、熱分解ステップの結果として形成されるバイオ炭が、前記熱分解ガスとは別に熱分解反応器を離れる、請求項２１に記載の方法。
- 続いて、熱分解ガスが、例えばベンチュリの使用により冷却されて、炭化水素原料生成物が凝縮される、請求項２３に記載の方法。
- ステップｄ．が、炭化水素原料生成物から水を少なくとも部分的に分離するステップを含み、好ましくは、前記炭化水素原料生成物から少なくとも部分的に分離された前記水が有機混入物質をさらに含み、より好ましくは、前記炭化水素原料から少なくとも部分的に分離された前記水が木酢である、請求項１～２４のいずれかに記載の方法。
- 水が、重力油分離、遠心分離、サイクロン又はマイクロバブル分離によって、炭化水素原料生成物から少なくとも部分的に分離される、請求項２５に記載の方法。
- ステップｄ．が、炭化水素原料生成物から非凝縮性軽ガスを少なくとも部分的に分離するステップを含む、請求項１～２６のいずれかに記載の方法。
- 非凝縮性軽ガスが、フラッシュ蒸留又は分留の使用によって、炭化水素原料生成物から少なくとも部分的に分離される、請求項２７に記載の方法。
- ステップｃ．において、分離された非凝縮性軽ガスがリサイクルされ、任意で、低水分バイオマス原料と組み合わせられる、請求項２７又は２８に記載の方法。
- 炭化水素原料生成物をろ過して、その中に含有される炭素、グラフェン、ポリ芳香族化合物及び／又はタールなどの混入物質を少なくとも部分的に除去するステップをさらに含む、請求項１～２９のいずれかに記載の方法。
- ろ過ステップが、より大きい混入物質を除去するためのメンブレンフィルターの使用を含む、請求項３０に記載の方法。
- ろ過ステップが、例えば、ヌッチェフィルターを使用することによって、より小さい混入物質を除去するための精密ろ過を含む、請求項３０又は３１に記載の方法。
- ろ過ステップが、炭化水素原料生成物を活性炭素化合物及び／又は架橋有機炭化水素樹脂と接触させ、続いて、ろ過により前記活性炭素及び／又は架橋有機炭化水素樹脂化合物から前記炭化水素原料生成物を分離するステップを含む、請求項３０～３２のいずれかに記載の方法。
- 活性炭素化合物及び／若しくは架橋有機炭化水素樹脂を、周囲条件下で炭化水素原料生成物と接触し；並びに／又は
前記活性炭素化合物及び／若しくは架橋有機炭化水素樹脂を、分離前に少なくとも１５分間、好ましくは少なくとも２０分間、より好ましくは少なくとも２５分間、前記炭化水素原料生成物と接触し；並びに／又は
前記炭化水素原料生成物をろ過するステップを１回実施する、又は１若しくは２回以上繰り返す、
請求項３３に記載の方法。 - ステップｃ．において、炭化水素原料から除去されたタールがリサイクルされ、任意で、低水分バイオマス原料と組み合わせられる、請求項３０～３４のいずれかに記載の方法。
- 請求項１～３５のいずれかに記載の方法によって形成されるバイオマス由来の炭化水素原料。
- 少なくとも０．１重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３０重量％の少なくとも１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項３６に記載の炭化水素原料。
- 少なくとも０．５重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも２重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも６重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも６重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも３３重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項３７に記載の炭化水素原料。
- －１０℃以下、好ましくは－１５℃以下、例えば－１６℃以下の流動点を有する、請求項３６～３８のいずれかに記載の炭化水素原料。
- ７０ｐｐｍｗ以下の硫黄を含む、請求項３６～３９のいずれかに記載の炭化水素原料。
- 生物由来のジェット燃料を形成する方法であって、
Ａ． 少なくとも０．１重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも１重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも５重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３０重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含むバイオマス由来の炭化水素原料を用意するステップ；
Ｂ． 前記炭化水素原料を処理して、精製バイオオイルを生成するステップであって、前記処理が、
ｉ． 前記炭化水素原料から硫黄含有成分を少なくとも部分的に除去するステップ；
ii． 前記炭化水素原料を水素化処理するステップ；及び
iii． 前記炭化水素原料を水素異性化するステップ
を含む、前記生成するステップ；並びに
Ｃ． 得られた精製バイオオイルを分画して、生物由来のジェット燃料画分を得るステップ
を含む、前記方法。 - 炭化水素原料が、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも２重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３３重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項４１に記載の方法。
- 硫黄除去ステップが、触媒水素化脱硫ステップを含む、請求項４１又は４２に記載の方法。
- 触媒が、固定層又はトリクル層反応器の一部である、請求項４３に記載の方法。
- 触媒が、ニッケルモリブデン硫化物（ＮｉＭｏＳ）、モリブデン、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、コバルト／モリブデン、コバルトモリブデン硫化物（ＣｏＭｏＳ）及び／又はニッケル／モリブデン系触媒から選択され、好ましくは前記触媒が、ニッケルモリブデン硫化物（ＮｉＭｏＳ）系触媒から選択される、請求項４３又は４４に記載の方法。
- 触媒が、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択される担体などによる担持触媒である、請求項４３～４５のいずれかに記載の方法。
- 水素化脱硫ステップが、２５０℃～４００℃、好ましくは３００℃～３５０℃の温度で実施される；及び／又は水素化脱硫ステップが、４～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施される、請求項４３～４６のいずれかに記載の方法。
- 脱硫された炭化水素原料が、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも２重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも２５重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項４１～４７のいずれかに記載の方法。
- 脱硫された炭化水素原料が、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも３重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも２７重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項４８に記載の方法。
- 触媒水素化脱硫プロセスが、例えば、硫黄が低減された炭化水素原料を６０～１２０℃、好ましくは８０～１００℃の温度に冷却し、任意で、６ＫＰａＡ未満、好ましくは５ＫＰａＡ未満、より好ましくは４ＫＰａＡ未満の真空圧を印加することによって、前記硫黄が低減された炭化水素原料を脱気して、硫化水素ガスを除去するステップをさらに含む、請求項４１～４９のいずれかに記載の方法。
- 脱気するステップが、触媒水素化脱硫プロセスの間に形成される水素を除去し、任意で、前記水素が、ステップＡの炭化水素原料にリサイクルされる、請求項５０に記載の方法。
- 水素化処理ステップが、２５０℃～３５０℃、好ましくは２７０℃～３３０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度で実施される；及び／又は水素化処理ステップが、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施される、請求項４１～５１のいずれかに記載の方法。
- 水素化処理プロセスが、触媒、例えば、固定層又はトリクル層反応器の一部としての触媒をさらに含む、請求項４１～５２のいずれかに記載の方法。
- 触媒が、周期表のIIIＢ族、IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族、VIIＢ族及びVIII族から選択される金属を含む、請求項５３に記載の方法。
- 触媒が、周期表のVIII族から選択される金属を含み、好ましくは前記触媒が、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ及び／又はＰｔ、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｐｔを含む触媒を含み、好ましくは前記触媒が、ＣｏＭｏ、ＮｉＭｏ又はＮｉから選択される、請求項５４に記載の方法。
- 触媒が、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び又はゼオライトから選択される担体などによる担持触媒である、請求項５３～５５のいずれかに記載の方法。
- 水素化処理された炭化水素原料が、少なくとも０．５重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも６重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも３重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも３０重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項４１～５６のいずれかに記載の方法。
- 水素化処理された炭化水素が、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも７重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも４重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも３５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項５７に記載の方法。
- 水素異性化ステップが、２６０℃～３７０℃、好ましくは２９０℃～３５０℃、より好ましくは３１０℃～３３０℃の温度で実施される；及び／又は水素異性化ステップが、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施される、請求項４１～５８のいずれかに記載の方法。
- 水素異性化ステップが、触媒、例えば、固定層又はトリクル層反応器の一部としての触媒をさらに含む、請求項４１～５９のいずれかに記載の方法。
- 触媒が、周期表のVIII族から選択される金属、例えば、白金及び／又はパラジウム触媒から選択される触媒を含み、任意で、前記触媒が、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択される担体などによる担持触媒である、請求項６０に記載の方法。
- 水素異性化された炭化水素原料が、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも７．５重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも１２重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項４１～６１のいずれかに記載の方法。
- 水素異性化された炭化水素原料が、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも１０重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも１５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項６２に記載の方法。
- 水素異性化プロセスが、水素異性化された炭化水素原料を脱気して、存在する水素、メタン、エタン及びプロパンガスなどの軽ガスを除去するステップをさらに含み、任意で、前記軽ガスが、ステップＡの炭化水素原料にリサイクルされる、請求項４１～６３のいずれかに記載の方法。
- 水素異性化プロセスが、水素異性化された炭化水素原料を水素安定化するステップをさらに含む、請求項４１～６４のいずれかに記載の方法。
- 水素安定化反応が、２５０℃～３５０℃、好ましくは２６０℃～３４０℃、より好ましくは２８０℃～３２０℃の温度で実施される；及び／又は水素安定化プロセスが、４ＭＰａＧ～６ＭＰａＧ、好ましくは４．５ＭＰａＧ～５．５ＭＰａＧ、より好ましくは約５ＭＰａＧの反応圧力で実施される、請求項６５に記載の方法。
- 水素安定化反応が、触媒、例えば、固定層又はトリクル層反応器の一部としての触媒をさらに含む、請求項６５又は６６に記載の方法。
- 触媒が、Ｎｉ、Ｐｔ及び／又はＰｄ系触媒から選択される、請求項６７に記載の方法。
- 触媒が、活性化炭素、シリカ、アルミナ、シリカ－アルミナ、分子篩及び／又はゼオライトから選択される担体などによる担持触媒である、請求項６７又は６８に記載の方法。
- 分画ステップが、周囲条件下で、１５０℃のカットポイントを有する、精製バイオオイルの第１の分画カットを分離するステップを含む、請求項４１～６９のいずれかに記載の方法。
- ２８０℃～３２０℃、好ましくは２９０℃～３１０℃、より好ましくは約３００℃のカットポイントを有する、精製バイオオイルの第２の分画カットを形成するステップを含み、前記第２の分画カットが生物由来のジェット燃料を含む、請求項７０に記載の方法。
- 第２の分画カットが、４０～６０重量％の精製バイオオイル、好ましくは４５～５８重量％の前記精製バイオオイル、より好ましくは約５５重量％の前記精製バイオオイルを含む請求項７１に記載の方法。
- ステップＡの炭化水素原料が、請求項１～３５のいずれかに記載の方法によって生成される、請求項４１～７２のいずれかに記載の方法。
- 原料が、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも２重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも２５重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項４１～５１のいずれかに記載の方法によって得られる脱硫された炭化水素原料。
- 原料が、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも３重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも２７重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項７４に記載の脱硫された炭化水素原料。
- 原料が、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも６重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも３重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも３０重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項４１～５８のいずれかに記載の方法によって得られる水素化処理された炭化水素原料。
- 原料が、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも７重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも４重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも３５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項７６に記載の水素化処理された炭化水素原料。
- 原料が、少なくとも０．５重量％の１又は２種以上のＣ８化合物、少なくとも７．５重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも１２重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項４１～６５のいずれかに記載の方法によって得られる水素異性化された炭化水素原料。
- 原料が、少なくとも１重量％の１若しくは２種以上のＣ８化合物、少なくとも１０重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも１５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項７８に記載の水素異性化された炭化水素原料。
- 形成された精製バイオオイルが、少なくとも７．５重量％の１又は２種以上のＣ１０化合物、少なくとも４重量％の１又は２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１０重量％の１又は２種以上のＣ１６化合物、及び少なくとも１２重量％の１又は２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項４１～６９のいずれかに記載の方法によって得られる精製バイオオイル。
- 精製バイオオイルが、少なくとも１０重量％の１若しくは２種以上のＣ１０化合物、少なくとも５重量％の１若しくは２種以上のＣ１２化合物、少なくとも１２重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、及び／又は少なくとも１５重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項８０に記載の精製バイオオイル。
- －４５℃以下、好ましくは－５０℃以下、より好ましくは－５４℃以下の流動点を有する、請求項８０又は８１に記載の精製バイオオイル。
- 請求項４１～７３のいずれかに記載の方法によって形成される生物由来のジェット燃料。
- バイオマス原料から完全に形成される、請求項８３に記載の生物由来のジェット燃料。
- 生物由来のジェット燃料が、少なくとも１７重量％の１若しくは２種以上のＣ１５化合物、少なくとも１５重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、少なくとも２７重量％の１若しくは２種以上のＣ１７化合物、及び／又は少なくとも８重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項８３又は８４に記載の生物由来のジェット燃料。
- 生物由来のジェット燃料が、少なくとも２０重量％の１若しくは２種以上のＣ１５化合物、少なくとも１８重量％の１若しくは２種以上のＣ１６化合物、少なくとも３０重量％の１若しくは２種以上のＣ１７化合物、及び／又は少なくとも１０重量％の１若しくは２種以上のＣ１８化合物を含む、請求項８５に記載の生物由来のジェット燃料。
- 生物由来のジェット燃料が、Ａ１グレードのジェット燃料である、請求項８３～８６のいずれかに記載の生物由来のジェット燃料。
- 生物由来のジェット燃料の流動点が、－４０℃以下、好ましくは－４２℃以下、より好ましくは－４５℃以下である、請求項８３～８７のいずれかに記載の生物由来のジェット燃料。
- 生物由来のジェット燃料が、１０ｐｐｍｗ以下の硫黄、好ましくは５ｐｐｍｗ以下の硫黄、より好ましくは１ｐｐｍｗ以下の硫黄を含む、請求項８３～８８のいずれかに記載の生物由来のジェット燃料。
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