RU2394872C2 - Способ получения углеводородов - Google Patents

Способ получения углеводородов Download PDF

Info

Publication number
RU2394872C2
RU2394872C2 RU2008128480/04A RU2008128480A RU2394872C2 RU 2394872 C2 RU2394872 C2 RU 2394872C2 RU 2008128480/04 A RU2008128480/04 A RU 2008128480/04A RU 2008128480 A RU2008128480 A RU 2008128480A RU 2394872 C2 RU2394872 C2 RU 2394872C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fatty acids
mpa
catalyst
esters
decarboxylation
Prior art date
Application number
RU2008128480/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008128480A (ru
Inventor
Эйя КОЙВУСАЛМИ (FI)
Эйя КОЙВУСАЛМИ
Юха ЯККУЛА (FI)
Юха ЯККУЛА
Original Assignee
Несте Ойл Ойй
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Несте Ойл Ойй filed Critical Несте Ойл Ойй
Publication of RU2008128480A publication Critical patent/RU2008128480A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2394872C2 publication Critical patent/RU2394872C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42Catalytic treatment
    • C10G3/44Catalytic treatment characterised by the catalyst used
    • C10G3/45Catalytic treatment characterised by the catalyst used containing iron group metals or compounds thereof
    • C10G3/46Catalytic treatment characterised by the catalyst used containing iron group metals or compounds thereof in combination with chromium, molybdenum, tungsten metals or compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42Catalytic treatment
    • C10G3/44Catalytic treatment characterised by the catalyst used
    • C10G3/47Catalytic treatment characterised by the catalyst used containing platinum group metals or compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/42Catalytic treatment
    • C10G3/44Catalytic treatment characterised by the catalyst used
    • C10G3/48Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support
    • C10G3/49Catalytic treatment characterised by the catalyst used further characterised by the catalyst support containing crystalline aluminosilicates, e.g. molecular sieves
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/50Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids in the presence of hydrogen, hydrogen donors or hydrogen generating compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1011Biomass
    • C10G2300/1014Biomass of vegetal origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1011Biomass
    • C10G2300/1018Biomass of animal origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/40Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
    • C10G2300/44Solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/04Diesel oil
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу получения смеси разветвленных насыщенных углеводородов, характеризующемуся тем, что сырье, включающее по меньшей мере 20 мас.% ненасыщенных жирных кислот или эфиров жирных кислот со спиртами C1-C5, указанные эфиры имеют общее число атомов углерода от 8 до 26, или их смеси, подвергают стадии скелетной изомеризации, за которой следует стадия деоксигенирования. Применение предлагаемого способа позволяет получать разветвленные насыщенные углеводороды из восстанавливаемых источников сырья. 15 з.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Область изобретения
Настоящее изобретение относится к способу получения углеводородов, в частности разветвленных углеводородов, из восстанавливаемых источников сырья и к способу получения углеводородов, пригодных для ресурсов дизельного топлива. Способ включает стадию скелетной изомеризации и стадию деоксигенирования, осуществляемого декарбоксилированием/декарбонилированием или гидродеоксигенированием.
Предпосылки создания изобретения
Жирные кислоты использовались в химической промышленности как исходный материал для различных применений, обычно в производстве продуктов в диапазоне от смазочных веществ, полимеров, топлив и растворителей до косметических продуктов. Жирные кислоты обычно получают из процессов переработки древесины или гидролизом триглицеридов растительного или животного происхождения. Природные триглицериды обычно являются эфирами глицерина и линейных и даже пронумерованных карбоновых кислот, имеющих 10-26 атомов углерода. Наиболее распространенные жирные кислоты содержат 16, 18, 20 или 22 атома углерода. Жирные кислоты могут быть или насыщенными, или могут содержать одну или более ненасыщенных связей. Ненасыщенные жирные кислоты часто являются олефиновыми, имеющими двойные связи углерод-углерод в цис-конфигурации. Ненасыщенные центры возникают в предпочтительных положениях в углеродной цепи. Наиболее часто встречающимся является положение ω9, подобное положению в олеиновой кислоте (С18:1) и эруковой кислоте (С22:1). Полиненасыщенные кислоты обычно имеют прерванное метиленом расположение цис-олефиновых двойных связей.
Насыщенные жирные кислоты с длинной цепью (С10:0 и выше) являются твердыми при комнатной температуре, что делает их переработку и использование в ряде применений затруднительными. Ненасыщенные жирные кислоты с длинной цепью, подобные, например, олеиновой кислоте, являются легко перерабатываемыми жидкостями при комнатной температуре, но они являются нестабильными из-за двойной связи (двойных связей).
Разветвленные жирные кислоты во многих отношениях повторяют свойства ненасыщенных линейных жирных кислот, но они более стабильны. Например, разветвленная жирная кислота С18:0, известная как изостеариновая кислота, является жидкой при комнатной температуре, но она не является ненасыщенной, как кислота С18:1, поскольку ненасыщенные связи отсутствуют в кислоте С18:0. Поэтому разветвленные жирные кислоты являются более желательными для многих применений, чем линейные жирные кислоты.
Дизельные топлива на основе биологического материала обычно называют "биодизель". Определение "биодизеля" предложено в руководстве Original Equipment Manufacturer (OEM), является следующим: биодизель представляет собой моноалкильные эфиры жирных кислот с длинной цепью, полученных из растительных масел или животных жиров, которые отвечают требованиям ASTM D6751 или EN 14214 для использования в дизельных двигателях, описанных в следующей таблице 1. Биодизель означает чистое топливо перед смешением с дизельным топливом (В100).
Таблица 1
Требования к биодизелю (В100, 100%)
Свойство ASTM D6751 EN 14214 Единицы
Плотность при 15°С 860-900 кг/м3
Температура вспышки (закрытый тигель) 130 ≥120 °С
Вода и осаждение ≤0,050 ≥0,050 %
Кинематическая вязкость, 40°С 1,9-6,0 3,5-5,0 мм2
Сульфатируемая зольность ≤0,020 ≤0,020 мас.%
Сера ≤0,05 ≤0,001 мас.%
Цетановое число ≥47 ≥51
Углеродный остаток ≤0,050 мас.%
Углеродный остаток в 10% кубового остатка при перегонке ≤0,3 мас.%
Кислотное число ≤0,80 ≤0,3 мг КОН/г
Свободный глицерин ≤0,020 ≤0,02 мас.%
Общий глицерин ≤0,240 ≤0,25 мас.%
Содержание фосфора ≤0,001 ≤0,001 мас.%
Для хорошего дизельного топлива требуются высокое цетановое число, должный интервал вязкости и хорошие низкотемпературные свойства. Цетановое число (ЦЧ) было введено для описания качества зажигания дизельного топлива или его компонентов. Разветвление и длина цепи влияют на ЦЧ, понижая ЦЧ при уменьшении длины цепи и повышении разветвленности. Гексадекан С16Н34 имеет ЦЧ 100, и 2,2,4,4,6,8,8-гептаметилнонан С16Н34 имеет ЦЧ 15. Из структурных характеристик двойная связь также понижает ЦЧ. Далее, соединения с ненасыщенностью могут вызвать смолообразование в двигателях.
Кроме ЦЧ суммарная теплота сгорания (ТС) соединения является существенной в обеспечении пригодности соединения к использованию в качестве дизельного топлива. Для сравнения, ТС парафинистых и эфирных биодизелей являются следующими: ТС гексадекана составляет 2559 ккал/моль при 20°С и метилпальмитата (С16:0) 2550 ккал/моль.
Точка помутнения представляет температуру, при которой нефтепродукт показывает явную муть или дымку кристаллов воска при охлаждении в условиях стандартного испытания, описанного в стандарте ASTM D2500. Точка помутнения измеряет способность топлива быть использованным в холодную погоду без забивки фильтров и линий подачи.
Температура потери текучести является наинизшей температурой, при которой топливо будет явно течь при испытании в условиях, описанных в стандарте ASTM D97. Производители двигателей рекомендуют, что точка помутнения должна быть ниже температуры использования топлива и не больше чем на 6°С выше температуры потери текучести. Разветвленность, насыщенность и длина цепи влияют также на точку помутнения и температуру потери текучести, и они понижаются при уменьшении длины цепи, повышении ненасыщенности и увеличении разветвленности.
Вязкость растительных масел является примерно на один порядок величины больше, чем вязкость обычных дизельных топлив. Высокая вязкость приводит к плохому распылению в камере сгорания, вызывая, таким образом, коксование форсунок и отложения.
Биодизель является альтернативным топливом, производимым из восстанавливаемых источников, содержащим нефть. Оно может быть смешано с меньшими количествами нефтяного дизельного топлива для того, чтобы создать биодизельную смесь, далее, оно является нетоксичным и практически не содержит серу и ароматику. Оно может быть использовано в двигателях с воспламенением от сжатия (дизелях) при небольших модификациях или без них.
Было показано, что дизельные топлива на основе биологического материала имеют значительные экологические преимущества в показателях пониженных воздействий на глобальное потепление, уменьшенных вредных выбросов, большей энергетической независимости и положительного влияния на сельское хозяйство.
Было показано, что использование дизельных топлив на основе биологического материала будет приводить в результате к значительному снижению выбросов двуокиси углерода. Изучение жизненного цикла биодизеля в 1998 г., совместно спонсированное Департаментом энергетики США и Департаментом сельского хозяйства США, привело к заключению, что биодизель снижает нетто-эмиссию СО2 на 78% по сравнению с нефтяным дизельным топливом. Это обусловлено закрытым углеродным циклом биодизеля. СО2, выделившийся в атмосферу при сжигании биодизеля, возвращается в цикл растущими растениями, которые позднее перерабатываются в топливо. Раз так, то увеличенное использование дизельных топлив на основе биологического материала представляет важный шаг в выполнении задачи снижения выбросов в соответствии с Киотским протоколом. Считается также, что уменьшаются выбросы твердых частиц и другие вредные выбросы, такие как окислы азота, что смягчает проблемы здоровья людей.
Метиловые эфиры кислот с длинной цепью имеют более высокие температуры помутнения и потери текучести, чем соответствующие триглицериды и обычные дизельные топлива. Температуры помутнения и потери текучести являются важными характеристиками при работе двигателей в более холодной окружающей среде.
Несколько подходов, таких как переэтерификация, разбавление, микроэмульгирование и смешение с сорастворителями, а также пиролиз, были предложены для получения дизельных топлив из растительных масел и других видов сырья на основе триглицеридов. Цель указанных подходов - уменьшить высокую кинематическую вязкость очищенных растительных масел, которая может вызвать тяжелые эксплуатационные проблемы и неудовлетворительное распыление топлива.
При переэтерификации триглицериды, образующие главный компонент в растительных маслах, превращаются в соответствующие эфиры со спиртом в присутствии катализаторов. Метанол является наиболее широко используемым спиртом благодаря его низкой цене и легкому отделению от образующихся фаз метилового эфира и глицерина.
Разбавление 0-34% растительных масел обычным дизельным топливом приводит к должному распылению, но вызывает проблемы с двигателями, как и в случае очищенных растительных масел.
Микроэмульсионные топлива состоят из обычного дизельного топлива и/или растительного масла, простого спирта, амфифильного соединения, такого как поверхностно-активное вещество (ПАВ), и присадки, повышающей цетановое число. Для образования микроэмульсии обычно требуются следовые количества воды.
Пиролитические методы, электролиз Кольбе и термический и каталитический крекинг биоматериалов, подобных растительным маслам, их метильных эфиров и животных жиров дает в результате широкий спектр продуктов, таких как алканы, алкены, ароматические углеводороды и карбоновые кислоты. Реакции обычно являются неселективными, и образуются также менее ценные побочные продукты.
Ненасыщенные и ароматические углеводороды, присутствующие в жидкой фракции, делают продукты, полученные упомянутыми выше способами, непривлекательными для ресурсов дизельного топлива. Плохие низкотемпературные свойства продуктов ограничивают их более широкое использование в качестве биодизеля в регионах с более холодными климатическими условиями. Кроме того, присутствие кислорода в эфирах приводит к нежелательным более высоким выбросам окислов азота (NOx) по сравнению с обычными топливами.
Несодержащие серу топлива требуются для того, чтобы добиться полного эффекта новых и эффективных антизагрязняющих технологий в современных транспортных средствах и сократить выбросы окислов азота, летучих углеводородов и твердых частиц, а также достичь прямого снижения двуокиси серы в выхлопных газах. Европейский Союз постановил, что эти продукты должны быть доступны для рынка с 2005 года и должны быть единственной формой в продаже с 2009 года. Эти новые требования должны снизить ежегодные выбросы серы от автомобильных топлив.
Разветвленные жирные кислоты и эфиры жирных кислот, главным образом метиловые и этиловые эфиры, получали изомеризацией ненасыщенных линейных жирных кислот и эфиров жирных кислот, имевших соответствующую длину цепи, как описано в US 5856539. Например, разветвленные кислоты С18:0 получали из кислот С18:1 с прямой цепью, а также кислот С18:2.
Декарбоксилирование карбоновых кислот до углеводородов контактированием карбоновых кислот с гетерогенными катализаторами было предложено Maier W.F., et al., Chemische Berichte (1982), 115(2), 809-12. Катализаторы Ni/Al2O3 и Pd/SiO2 были испытаны для декарбоксилирования нескольких карбоновых кислот. Во время реакции пары реагента проходили через каталитический слой вместе с водородом при 180°С и 0,1 МПа. Гексан представлял основной продукт декарбоксилирования гептаноевой кислоты. Когда вместо водорода использовали азот, декарбоксилирование не наблюдалось.
US 4554397 описывает способ получения линейных олефинов из насыщенных жирных кислот или эфиров декарбоксилированием с использованием каталитической системы, которая содержит никель и по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из свинца, олова и германия. В вышеупомянутые катализаторы могут быть включены добавки и, например, производные серы могут быть добавлены для того, чтобы понизить гидрирующую мощность никеля и сделать реакцию более селективной для реакции образования олефинов. Присутствие водорода было необходимо для того, чтобы поддерживать активность катализатора. Реакцию проводили при температуре 300-380°С, и давление было атмосферным давлением или выше него.
Декарбоксилирование, сопровождаемое гидрированием оксо-соединения, описано в Laurent E., Delmont B. Applied Catalysis A: General (1994), 109(1), 77-96 и 92-115, где изучалось гидродеоксигенирование биомассы, происходящей от пиролизных масел, на сульфидированных катализаторах CoMo/Al2O3 и NiMo/Al2O3. Условиями гидрогенизационной обработки были 260-300°С и 7 МПа по водороду. Присутствие сероводорода ускоряло декарбоксилирование, в особенности когда использовали NiMo-катализатор.
Ненасыщенные и ароматические углеводороды, полученные в побочных реакциях в упомянутых выше процессах, делают полученные продукты непривлекательными для ресурсов дизельного топлива. Кроме того, неразветвленные и высоконасыщенные структуры обуславливают плохие низкотемпературные свойства.
FI 100248 описывает двухстадийный процесс получения среднего дистиллата из растительного масла путем гидрирования жирных кислот или триглицеридов растительного масла с использованием промышленных катализаторов сероочистки (NiMo и CoMo) для получения н-парафинов и последующей изомеризации указанных н-парафинов с использованием металлосодержащих молекулярных сит или цеолитов для получения парафинов с разветвленной цепью. Гидрогенизационную обработку проводили при температурах реакции 330-450°С.
Исходя из вышесказанного можно видеть, что имеется потребность в новом альтернативном способе получения из восстанавливаемых источников сырья насыщенных и разветвленных углеводородов, пригодных для использования в качестве биодизеля высокого качества.
Цель изобретения
Целью изобретения является способ получения разветвленных насыщенных углеводородов из восстанавливаемых источников сырья.
Дополнительной целью изобретения является способ получения разветвленных насыщенных углеводородов для ресурсов дизельного топлива.
Отличительные признаки способа согласно изобретению представлены в формуле изобретения.
Определения
Скелетная изомеризация понимается как обозначающая образование разветвления в главной углеродной цепи, в то время как число атомов углерода в соединении не изменяется.
Деоксигенирование понимается как обозначение удаления карбоксильного кислорода, такого как кислород жирной кислоты или эфира жирной кислоты. Деоксигенирование можно проводить гидродеоксигенированием (ГДО) или декарбоксилированием/декарбонилированием.
Декарбоксилирование/декарбонилирование понимается как обозначение удаления карбоксильного кислорода через СО2 (декарбоксилирование) и/или СО (декарбонилирование).
Гидродеоксигенирование (ГДО) означает удаление кислорода в виде воды с использованием водорода.
Термин "разветвленные жирные кислоты" здесь следует понимать, как включающий жирные кислоты, содержащие одну или несколько алкильных боковых групп, которые могут быть присоединены к углеродной цепи в любых положениях. Указанные алкильные группы, как правило, являются алкильными цепями С14.
Давления здесь понимаются как обозначающие избыточное давление над атмосферным давлением.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение относится к каталитическому процессу для получения разветвленных насыщенных углеводородов, которые пригодны для ресурсов дизельного топлива, из восстанавливаемых источников, таких как растительные, овощные, животные или рыбьи жиры и масла и жирные кислоты. Изобретение относится к трансформации сырья, включающего жирные кислоты или эфиры жирных кислот с низшими спиртами, в разветвленные жирные кислоты или эфиры жирных кислот с кислотным катализатором с последующим превращением полученных разветвленных жирных кислот или эфиров жирных кислот в разветвленные углеводороды или контактированием с гетерогенным катализатором декарбоксилирования/декарбонилирования, или с катализатором гидродеоксигенирования.
Разветвленный углеводородный продукт, образованный реакцией декарбоксилирования/декарбонилирования, имеет на один атом углерода меньше, чем исходная жирная кислота, и разветвленный углеводородный продукт, образованный реакцией гидродеоксигенирования, имеет равное число атомов углерода по сравнению с исходной жирной кислотой.
Углеводородный продукт высокого качества с хорошими низкотемпературными свойствами и высоким октановым числом получают, используя в процессе минимальное количество водорода.
Подробное описание изобретения
Неожиданно было обнаружено, что насыщенный и разветвленный углеводород, пригодный для биодизельного топлива, может быть получен из кислородсодержащего сырья, происходящего из восстанавливаемых источников, скелетной изомеризацией с последующим удалением кислорода при использовании деоксигенирования, осуществляемого декарбоксилированием/декарбонилированием или гидродеоксигенированием.
На первой стадии процесса сырье, включающее ненасыщенные жирные кислоты или эфиры жирных кислот с низшими спиртами или их смеси, подвергают скелетной изомеризации, при которой они изомеризуются в жирные кислоты или эфиры жирных кислот, содержащие короткие алкильные ветви в своей углеродной цепи. На следующей стадии процесса разветвленные продукты деоксигенируют. Деоксигенирование осуществляют декарбоксилированием/декарбонилированием, при котором кислород удаляют в виде СО и СО2, или, альтернативно, гидродеоксигенированием, при котором кислород удаляют в виде Н2О из изомеризованных жирных кислот или алкильных эфиров жирных кислот. Способ может также включать необязательную стадию предварительного гидрирования перед стадией деоксигенирования для удаления ненасыщенности после скелетной изомеризации и высвобождения низших спиртов при деоксигенировании.
Способ согласно изобретению предлагает удобный путь для получения разветвленных углеводородов из жирных кислот или их эфиров с низшими спиртами. Жирная кислота и эфиры жирных кислот происходят от биологического сырья, такого как растительные, овощные, животные или рыбьи масла и жиры.
Сырье
Сырье включает жирные кислоты или эфиры жирных кислот со спиртами С15, предпочтительно С13, или их смеси. Сырье предпочтительно происходит из биологических исходных материалов, таких как растительные, овощные, животные и рыбьи масла и жиры. Биологические исходные материалы могут быть обработаны для получения жирных кислот или эфиров жирных кислот, пригодных для использования в качестве сырья, используя любой известный из практики способ предварительной обработки или очистки, такой как гидролиз и т.п. Сырье включает по меньшей мере 20 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 50 мас.%, и особо предпочтительно по меньшей мере 80 мас.% ненасыщенных жирных кислот или эфиров жирных кислот. Сырье может также включать смеси жирных кислот и эфиров жирных кислот, но предпочтительно использовать или жирные кислоты, или эфиры жирных кислот.
Ненасыщенная жирная кислота, используемая в качестве сырья, является жирной кислотой, имеющей ненасыщенные связи и общее число атомов углерода от 8 до 26, предпочтительно от 12 до 20, и особо предпочтительно от 12 до 18. В отношении степени ненасыщенности, т.е. числа ненасыщенных связей углерод-углерод, может быть использована любая ненасыщенная жирная кислота, лишь бы только одна или несколько ненасыщенных связей углерод-углерод присутствовали в молекуле.
Сырье может включать С15, предпочтительно С13, алкильные эфиры ненасыщенных жирных кислот, имеющих общее число атомов углерода от 8 до 26, предпочтительно от 12 до 20, и особо предпочтительно от 12 до 18, соответствующие вышеупомянутым ненасыщенным жирным кислотам. Примеры подходящих алкильных эфиров включают метиловые эфиры, этиловые эфиры и пропиловые эфиры указанных ненасыщенных жирных кислот с предпочтением, отдаваемым метиловым эфирам.
Обычно число ненасыщенных связей в сырье составляет 1-3. Предпочтительно сырье включает по меньшей мере 40 мас.% мононенасыщенных жирных кислот или эфиров жирных кислот, более предпочтительно по меньшей мере 70 мас.%. Сырье может также включать полиненасыщенные жирные кислоты или эфиры жирных кислот. Присутствие ненасыщенной связи в молекуле вызывает образование катиона как промежуточного, тем самым облегчая реакцию скелетной изомеризации.
Скелетная изомеризация
На первой стадии процесса согласно настоящему изобретению получают жирные кислоты с разветвленной цепью или алкильные эфиры жирных кислот. Описанное ранее сырье подвергают стадии скелетной изомеризации. Скелетную изомеризацию проводят при температуре 150-400°С под давлением 0-5 МПа, предпочтительно при 200-350°С и 0,1-5 МПа, и особо предпочтительно при 220-300°С и 0,1 - 2 МПа, используя кислый катализатор. Подходящими кислыми катализаторами являются кремнийалюмофосфаты и цеолиты, предпочтительно фожазит, офферетит, монтмориллонит и морденит. Особо предпочтительным катализатором является морденит.
Вода или низший спирт могут быть добавлены к сырью для того, чтобы подавить образование ангидрида кислоты вследствие дегидратации или деалкоголизации. Предпочтительно добавлять воду, когда сырье включает ненасыщенные жирные кислоты, и спирт, когда сырье включает эфиры ненасыщенных жирных кислот. Обычно количество добавляемых воды или спирта составляет 0-8% и предпочтительно 1-3 мас.% в расчете на суммарную реакционную смесь. Низшим спиртом является спирт С13, и предпочтительными спиртами являются метанол, этанол и пропанол, причем наибольшее предпочтение отдается спиртам, имеющим такую же алкильную группу, как группа исходного эфира жирной кислоты, который изомеризуют. Следует избегать избытка воды (более 10%) для того, чтобы предотвратить образование эстолидов. Стадия скелетной изомеризации может также быть проведена в отсутствие воды или низшего спирта.
Стадия скелетной изомеризации может также быть проведена в закрытом периодическом реакторе под давлением реакционной смеси. Это делается для того, чтобы предотвратить испарение воды, спиртов и других низкокипящих веществ в системе, включая те вещества, которые содержатся в катализаторе. Время реакции предпочтительно менее 24 часов, более предпочтительно меньше 12 часов и наиболее предпочтительно меньше 30 минут.
Как правило, количество катализатора, применяемого в процессе, составляет 0,01-30 мас.% в расчете на суммарную реакционную смесь, предпочтительно количество используемого катализатора составляет 1-10 мас.%.
Когда используют непрерывный проточный реактор, объемная скорость (масса продукта на единицу массы катализатора в час) составляет 0,1-100 1/ч, более предпочтительно 1-50 1/ч, и наиболее предпочтительно 1-10 1/ч.
Продукт со стадии скелетной изомеризации содержит и насыщенные, и ненасыщенные разветвленные жирные кислоты или эфиры жирных кислот. Возможными побочными продуктами являются циклические кислоты и полимерные жирные кислоты, такие как димеры кислот и полимерные эфиры жирных кислот, когда сырье включает эфиры ненасыщенных жирных кислот. Полученные соединения с разветвленной цепью обычно имеют короткие алкильные боковые цепи длиной от 1 до 4 атомов углерода, и они получаются в виде смесей многих изомеров с различными положениями ветвления.
Предпочтительно полученные разветвленные жирные кислоты или эфиры жирных кислот отделяют от димерных кислот, например, дистилляцией, затем их ненасыщенные связи предварительно гидрируют и затем их отделяют от линейных насыщенных алкильных жирных кислот или их эфиров сольвентным фракционированием. Порядок дистилляции, предварительного гидрирования и фракционирования может быть изменен. Стадии дистилляции и сольвентного фракционирования могут быть в конце процесса после деоксигенирования.
Продукт скелетной изомеризации может быть, необязательно, предварительно гидрирован для того, чтобы удалить ненасыщенность, которая может вызвать образование кокса на поверхности катализатора на последующих каталитических стадиях. Предварительное гидрирование проводят в присутствии катализатора гидрирования при температуре 50-400°С под давлением водорода 0,1-20 МПа, предпочтительно при 150-250°С и 1-10 МПа. Гетерогенный катализатор гидрирования содержит один или несколько металлов группы VIII и/или VIA.
Предпочтительно катализатором гидрирования является Pd-, Pt-, Ni-, NiMo- или CoMo-катализатор на алюминийоксидном и/или кремнийоксидном носителе.
В случае, когда в качестве сырья на стадии изомеризации используют эфиры жирных кислот, разветвленный продукт скелетной изомеризации может, необязательно, быть предварительно гидрирован перед конечной стадией деоксигенирования для того, чтобы насытить двойные связи и высвободить низший спирт, использованный при этерификации. Алкильные эфиры жирных кислот превращаются в жирные спирты для гидродеоксигенирования. Высвобожденный низший спирт может быть возвращен в цикл после дистилляции. Алкильные эфиры жирных кислот предварительно гидрируют с металлическими катализаторами под давлением водорода 25-30 МПа и при температуре 200-230°С. Металлическим катализатором предпочтительно является медно-хромовый катализатор или хром, железо или активированный родием никелевый катализатор.
Деоксигенирование
Разветвленный продукт, полученный на стадии скелетной изомеризации, затем подвергают деоксигенированию, проводимому декарбоксилированием/декарбонилированием или гидродеоксигенированием.
В первом осуществлении насыщенные и разветвленные жирные кислоты или эфиры жирных кислот и, необязательно, растворитель или смесь растворителей вводят в контакт с гетерогенным катализатором декарбоксилирования/декарбонилирования, выбранным из катализаторов на носителе, содержащих один или несколько металлов группы VIII и/или VIA Периодической системы. Предпочтительно катализаторами декарбоксилирования/декарбонилирования являются Pd-, Pt-, Ni-, NiMo- или CoMo-катализаторы на носителе, причем носителем является оксид алюминия или оксид кремния, и/или уголь. Особо предпочтительно используют Pt на угле и сульфидированный NiMo на оксиде алюминия. Может быть, необязательно, использован водород. Условия реакции декарбонилирования/декарбоксилирования могут варьироваться в зависимости от используемого сырья. Реакцию проводят в жидкой фазе. Реакцию декарбонилирования/декарбоксилирования можно проводить при температуре 100-400°С, предпочтительно 250-350°С. Реакцию декарбонилирования/декарбоксилирования можно проводить под атмосферным давлением. Однако для того, чтобы поддерживать реагенты в жидкой фазе, предпочтительно использовать более высокое давление, чем давление насыщенного пара сырья при заданной температуре реакции, и, таким образом, давление реакции находится в интервале от атмосферного давления до 20 МПа и предпочтительно от 0,1 до 5 МПа смеси инертный газ/водород. Продукт, полученный в этом осуществлении, представляет собой смесь углеводородов, предпочтительно разветвленных парафинов, выкипающих в интервале 180-350°С, интервале дизельного топлива, и имеющих на один атом углерода меньше, чем цепь исходной жирной кислоты.
Во втором осуществлении на стадии гидродеоксигенирования разветвленные жирные кислоты или их эфиры, полученные на стадии скелетной изомеризации, или жирные спирты, полученные на необязательной стадии предварительного гидрирования, и, необязательно, растворитель или смесь растворителей вводят в контакт с необязательно предварительно обработанным гетерогенным катализатором гидрирования, содержащим металлы группы VIII и/или VIА Периодической системы, известным в практике гидродеоксигенирования. Предпочтительно катализаторами гидродеоксигенирования являются Pd-, Pt-, Ni-, NiMo- или CoMo-катализаторы на носителе, причем носителем является оксид алюминия или диоксид кремния. Особо предпочтительно используют катализаторы NiMo/Al2O3 и CoMo/Al2O3. На стадии гидродеоксигенирования интервал давления может варьироваться между 1 и 20 МПа, предпочтительно между 2 и 10 МПа, и температура составляет 200-500°С, предпочтительно 250-350°С.
Необязательный растворитель в каждом осуществлении деоксигенирования может быть выбран из группы, состоящей из углеводородов, таких как парафины, изопарафины, нафтены и ароматические углеводороды с интервалом температур кипения 150-350°С, и рециркулирующих технологических потоков, содержащих углеводороды, и их смесей, предпочтительно используют рециркулирующие технологические потоки, полученные из процесса согласно изобретению.
Продукт
Способ согласно изобретению дает разветвленный и парафинистый углеводородный продукт, пригодный для ресурсов дизельного топлива. Продукт содержит обычно несколько коротких боковых ветвей углерод-углерод, что приводит в результате к исключительно низкой точке помутнения и температуре забивки холодного фильтра, но еще при хорошем цетановом числе по сравнению с продуктами, полученными известными способами. В таблице 2 свойства продукта, полученного способом согласно изобретению (1), сравниваются со свойствами продукта, полученного способами согласно нынешнему состоянию техники (2-6). Все продукты являются 100% (В100) дизельными компонентами.
Таблица 2
Свойство Продукт 1 Продукт 2 Продукт 3 Продукт 4 Продукт 5 Продукт 6
Кинематическая вязкость, 40°С мм2 2,4-4,4 2,9-3,5 4,5 3,2-4,5 2,0-4,5 1,2-4,0
Точка помутнения, °С -29 - -42 -5 - -30 -5 0 - -25 -10 - -34
Температура вспышки, РМсс, °С 67-141 52-65 ≥55
Температура забивки холодного фильтра, °С -31 - -45 -15 - -19 ≤+5 - -20 ≤-20 - -44
IQT, цетановое число 60-93 84-99 51 73-81 ≥51 ≥51
Сера, ч/млн <10 <10 <10 <10 <10 <10
Плотность при 15°С, кг/м3 799-811 775-785 885 770-785 820-845 800-840
Перегонка, 10% 195-286 260-270 340 260 180
90% 301-337 295-300 355 325-330
95% 312-443 360 340
Продукты таблицы 2 готовили следующим образом:
- (1) получали согласно изобретению скелетной изомеризации и деоксигенированием жирных кислот,
- (2) получали гидродеоксигенированием и гидроизомеризацией триглицеридов,
- (3) является метиловым эфиром жирной кислоты, полученным переэтерификацией масла семян рапса,
- (4) является дизельным топливом на основе природного газа, полученным способами сжижения газа и гидроизомеризации,
- (5) и (6) являются дизельными топливами на основе минерального масла с различными спецификациями для использования в арктических условиях.
Структура разветвленного насыщенного углеводородного продукта, полученного с использованием способа согласно изобретению, отличается от структуры продукта, полученного, например, при гидроизомеризации нормальных парафинов С1622. В представленном случае ветви находятся главным образом в середине длинной углеродной цепи благодаря общим ω9 положениям олефиновой ненасыщенности, ответственным за разветвление. В гидроизомеризованных изопарафинах ветви находятся главным образом вблизи концов главной углеродной цепи. Число атомов углерода в углеводородном продукте по изобретению С13-С22, обычно С15-С18, и число атомов углерода в продукте может корректироваться условиями реакции гидродеоксигенирования и/или декарбоксилирования/декарбонилирования.
Разветвленный насыщенный углеводородный продукт содержит более 80 об.% парафинов, обычно более 99 об.%.
Разветвленный насыщенный углеводородный продукт содержит менее 30 мас.% н-парафинов, обычно менее 15 мас.%.
Разветвленный насыщенный углеводородный продукт содержит менее 20 об.% ароматических углеводородов, обычно менее 10 об.% согласно методике IP-391.
Компоненты биодизеля содержат также изотоп 14С, который может быть использован как свидетельство биологического происхождения топлива. Типичное содержание 14С в разветвленном насыщенном углеводородном продукте составляет по меньшей мере 100% в расчете на содержание радиоуглерода по сравнению с содержанием радиоуглерода в воздухе в 1950 году.
Способ согласно изобретению имеет несколько преимуществ. В процессе разветвленный насыщенный углеводородный продукт, включающий разветвленные цепи и пригодный для использования в ресурсах дизельного топлива, получают из восстанавливаемых источников. Благодаря отсутствию ненасыщенности в углеводородном продукте, хорошей является окислительная стабильность, и склонность к полимеризации является низкой по сравнению с обычными компонентами биодизеля на основе метиловых эфиров жирных кислот.
Разветвление в парафиновой углеродной цепи улучшает низкотемпературные свойства, такие как точка помутнения, температура потери текучести и температура забивки холодного фильтра. Чрезвычайно хорошие низкотемпературные свойства делают возможным использование разветвленного насыщенного углеводородного продукта в качестве дизельного топлива или компонента дизельного топлива также в арктических топливах.
Разветвленные насыщенные углеводородные продукты, изготовленные согласно изобретению, предназначены для использования в двигателях с воспламенением от сжатия, где воздух сжимается до тех пор, пока он не нагреется выше температуры самовоспламенения дизельного топлива, и затем топливо впрыскивают в виде спрея высокого давления, поддерживая топливовоздушную смесь в пределах воспламенения дизельного топлива. Поскольку здесь нет источника воспламенения, требуется, чтобы дизельное топливо имело высокое цетановое число и низкую температуру самовоспламенения.
Благодаря насыщенности и длинной парафиновой цепи цетановое число разветвленного насыщенного углеводородного продукта является высоким, делая, таким образом, продукт пригодным в качестве компонента, улучшающего цетановое число. Цетановое число оценивает легкость, с которой дизельное топливо будет воспламеняться при сжатии. Более высокие цетановые числа указывают на более легкое самовоспламенение и лучшую работу двигателя.
Высокая температура вспышки разветвленного насыщенного углеводородного продукта является важной, прежде всего с точки зрения обращения с топливом. В микроэмульсиях этанол/минеральное дизельное топливо или этанол/дизельное топливо из растительного масла температура вспышки намного более низка. Слишком низкая температура вспышки будет делать топливо огнеопасным, подверженным вспышкам и, возможно, продолжительному воспламенению и взрыву. В дополнение, низкая температура вспышки может быть показателем загрязнения более летучими и взрывоопасными топливами, такими как газолин.
Из-за натуральных исходных материалов на основе жирных кислот разветвленный насыщенный углеводородный продукт не содержит серу. Таким образом, при предварительной обработке выхлопного газа катализаторы и фильтры твердых частиц могут быть легко приспособлены к не содержащему серу углеводородному соединению согласно изобретению. Отравление катализатора является пониженным, и срок службы катализатора значительно увеличен.
Даже если разветвленный насыщенный углеводородный продукт получен из природных исходных материалов на основе жирных кислот, он не содержит кислород, так что выбросы окислов азота (NOx) намного ниже, чем выбросы от обычных биодизельных топлив.
Состав разветвленного насыщенного углеводородного продукта, полученного согласно изобретению, имеет сильное сходство с составом обычных дизельных топлив, так что он может быть использован в двигателях с воспламенением от сжатия (дизелях) без модификации, что достигается в случае компонентов биодизеля на основе метиловых эфиров жирных кислот.
Далее, благодаря чистому парафинистому составу без каких-либо кислородсодержащих соединений, смолы не образуются в системах подачи топлива. Части двигателя не загрязняются углеродистыми отложениями, как при соединениях биодизеля на основе метиловых эфиров жирных кислот.
Разветвленный насыщенный углеводородный продукт может быть смешан в любом соотношении с нефтяным дизельным топливом и с соединениями биодизеля на основе метиловых эфиров жирных кислот. Последнее может быть выгодным, если должна быть улучшена вязкость продукта.
В частности, когда процесс осуществлен с использованием пути декарбоксилировавания/декарбонилирования, расход водорода значительно снижается. Реакции декарбоксилирования/декарбонилирования снижают расход водорода на 20-40%.
Изобретение пояснено в следующих примерах, представляющих предпочтительные осуществления изобретения. Однако специалисту понятно, что объем изобретения не ограничивается только этими примерами.
Примеры
Пример 1
Скелетная изомеризация и деоксигенизация жирной кислоты таллового масла
Дистиллированные жирные кислоты таллового масла изомеризовали в реакторе высокого давления Парра с цеолитом типа морденита. Жирные кислоты таллового масла, 5 мас.% катализатора и 3 мас.% воды в расчете на всю реакционную смесь помещали в реактор и удаляли воздух из автоклава продувочным азотом. Смесь перемешивали при 300 об/мин. Реактор нагревали до 280°С и выдерживали в атмосфере азота при 1,8 МПа в течение 6 часов. После охлаждения полученную реакционную смесь отбирали из автоклава и цеолит отфильтровывали. Фильтрат перегоняли под пониженным давлением, чтобы получить мономерные кислоты.
Полученные таким образом мономерные кислоты помещали в автоклав и двойные связи гидрировали при 150°С с катализатором, содержащим 5 мас.% Pd, на угле в течение 3 часов под давлением водорода 2 МПа до тех пор, пока реакция не завершалась. Количество катализатора составляло 2 мас.% от мономерной кислоты. Затем реакционную смесь охлаждали и катализатор отфильтровывали.
Полученные сырые жирные кислоты с разветвленной цепью подвергали обычной процедуре сольвентного фракционирования для получения изомеризованных жирных кислот. К сырым жирным кислотам с разветвленной цепью добавляли примерно 2-кратное количество по массе гексана. После этого смесь охлаждали до -15°С, полученные кристаллы отфильтровывали. Затем гексан отгоняли от фильтрата, получая очищенные изомерные жирные кислоты.
В последующей стадии деоксигенирования, осуществляемого гидродеоксигенированием, изомеризованные жирные кислоты гидродеоксигенировали в реакторе высокого давления Парра с высушенным и предварительно сульфидированным катализатором NiMo/Al2O3 до соответствующих парафинов при давлении водорода 3,3 МПа и температуре 340°С. Количество катализатора составляло 2,5 мас.% от жирных кислот.
Продукт представлял собой разветвленную главным образом парафинистую углеводородную смесь со свойствами, показанными в таблице 2. Цвет продукта был слабо желтым, и он содержал <10 ч/млн серы, происходящей от катализатора ГДО, использованного при периодическом гидродеоксигенировании.
Пример 2
Скелетная изомеризация и деоксигенирование жирных кислот таллового масла при более низкой температуре
Дистиллированные жирные кислоты таллового масла изомеризовали, гидрировали двойные связи и разветвленные насыщенные жирные кислоты гидродеоксигенировали иначе, чем в примере 1, за исключением того, что температура реактора при гидродеоксигенировании была ниже 325°С.
Получали бесцветный кристаллический продукт со свойствами, представленными в таблице 3.
Пример 3
Скелетная изомеризация жирных кислот таллового масла без воды, деоксигенирование при более низкой температуре и холодная фильтрация конечного продукта
На стадии скелетной изомеризации жирные кислоты таллового масла и 5% цеолитного катализатора типа морденита смешивали и воздух удаляли из реактора высокого давления Парра продувочным азотом. Смесь перемешивали при 300 об/мин. Реактор нагревали до 275° С и выдерживали в атмосфере азота при 0,1 МПа в течение 6 часов. После охлаждения полученную реакционную смесь отбирали из автоклава и цеолит отфильтровывали. Фильтрат перегоняли под пониженным давлением, чтобы получить мономерные кислоты.
Двойные связи полученных таким образом мономерных кислот гидрировали, как в примере 1.
На стадии деоксигенирования изомеризованные жирные кислоты гидродеоксигенировали в реакторе высокого давления Парра с высушенным и предварительно сульфидированным катализатором NiMo/Al2O3 до парафинов при давлении водорода 3,3 МПа и температуре 325°С. Количество катализатора составляло 2,5 мас.% от жирных кислот. Смесь охлаждали до -15°С и выделившиеся в результате кристаллы отфильтровывали.
Продукт представлял собой разветвленную главным образом парафинистую углеводородную смесь со свойствами, показанными в таблице 3. Продукт представлял собой бесцветные кристаллы.
Пример 4
Скелетная изомеризация жирных кислот таллового масла без воды и деоксигенирование путем декарбоксилирования/декарбонилирования
Жирные кислоты таллового масла изомеризовали и предварительно гидрировали, как в примере 3. На стадии деоксигенирования, осуществляемого путем декарбоксилирования/декарбонилирования, изомеризованные жирные кислоты загружали в реактор высокого давления Парра и удаляли карбоксильные группы высушенным и предварительно сульфидированным катализатором NiMo/Al2O3.
Изомеризованные жирные кислоты декарбоксилировали/декарбонилировали до парафинов при давлении газа 0,3 МПа и температуре 335°С. Количество катализатора составляло 2,5 мас.% от жирных кислот. Газ состоял из 10% водорода в азоте.
Продукт представлял собой разветвленную главным образом парафинистую углеводородную смесь с длиной углеродной цепи обычно на один атом углерода меньше, чем при гидродеоксигенировании, и со свойствами, показанными в таблице 3. Продукт представлял собой бесцветные кристаллы.
Таблица 3
Свойства углеводородных продуктов
Метод Анализ Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4
ASTM D4052 Плотность при 15°С, кг/м3 811 809 799 800
ASTM D2887 Начало отгонки, °С 245 219 225 117
5%, °С 111 281 270 170
10%, °С 283 286 280 195
30%, °С 294 293 294 262
50%, °С 300 296 300 271
70%, °С 309 310 309 283
90%, °С 326 337 323 301
95%, °С 362 443 357 312
Конец, °С 486 507 481 355
ASTM D445 Кинематическая вязкость при 40°С, сСт 4,0 4,4 3,8 2,4
н-парафины (ГХ), мас.% 6 15 7 11
Парафиновый С (ИК), мас.% >70 >70 70
Нафтеновый С (ИК), мас.% 24
Ароматический С (ИК), мас.% 14 7 6
ASTM D3120 S, мг/кг 9 <1
ASTM D4629 N, мг/кг <1 <1
EN 22719 Температура вспышки, РМсс, °С 141 138 139 67
IQT, цетановое число 93 78 93 60
EN 116 Температура забивки холодного фильтра, °С -39 -31 -35 -45
ASTM D5773 D5771 Температура помутнения, °С -32 -29 -29 -42
IP 391 Ароматические, % (главным образом моно) 16,1 7,8 5,8

Claims (16)

1. Способ получения смеси разветвленных насыщенных углеводородов, отличающийся тем, что сырье, включающее по меньшей мере 20 мас.% ненасыщенных жирных кислот или эфиров жирных кислот со спиртами C1-C5, указанные эфиры имеют общее число атомов углерода от 8 до 26, или их смеси, подвергают стадии скелетной изомеризации, за которой следует стадия деоксигенирования.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырье включает по меньшей мере 50 мас.% ненасыщенных жирных кислот или эфиров жирных кислот со спиртами C1-C5.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что ненасыщенная жирная кислота или эфиры жирных кислот со спиртами С15, используемые в качестве сырья, имеют общее число атомов углерода от 12 до 20.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырье происходит из биологических исходных материалов.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию скелетной изомеризации проводят при температуре 150-400°С под давлением 0-5 МПа, предпочтительно при 200-350°С и 0,1-5 МПа.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию скелетной изомеризации проводят в присутствии кислотного катализатора, выбранного из кремний-алюмофосфатов и цеолитов, предпочтительно из фожазита, офферетита, монтмориллонита и морденита.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что к сырью добавляют 0-8%, предпочтительно 1-3 мас.% в расчете на суммарную реакционную смесь воды или спирта C1-C5, предпочтительно воды, когда сырье содержит жирные кислоты, и спирта, когда сырье содержит эфиры жирных кислот.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что после стадии скелетной изомеризации проводят стадию предварительного гидрирования.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что стадию предварительного гидрирования проводят в присутствии катализатора гидрирования, содержащего один или несколько металлов группы VIII и/или VIA при температуре 50-400°С и под давлением водорода 0,1-20 МПа, предпочтительно при 150-250°С и 1-10 МПа.
10. Способ по п.8, отличающийся тем, что, когда сырье включает эфиры жирных кислот, стадию предварительного гидрирования проводят в присутствии металлического катализатора, предпочтительно медно-хромового катализатора или никелевого катализатора, активированного хромом, железом или родием, под давлением водорода 25-30 МПа и при температуре 200-230°С.
11. Способ по п.1 или 8, отличающийся тем, что продукт, полученный на стадиях скелетной изомеризации и необязательно предварительного гидрирования, подвергают стадии деоксигенирования, которую проводят декарбоксилированием/декарбонилированием или гидродеоксигенированием.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что при декарбоксилировании/декарбонилировании продукт и необязательно растворитель или смесь растворителей вводят в контакт с гетерогенным катализатором декарбоксилирования/декарбонилирования, выбранным из катализаторов на носителе, содержащих один или несколько металлов группы VIII и/или VIA Периодической системы, при температуре 100-400°С, предпочтительно 250-350°С, под давлением от атмосферного давления до 20 МПа и предпочтительно от 0,1 до 5 МПа смеси инертный газ/водород.
13. Способ по п.12, отличающийся тем, что гетерогенным катализатором декарбоксилирования и/или декарбонилирования является Pd на угле или сульфидированный Ni-Mo на оксиде алюминия.
14. Способ по п.11, отличающийся тем, что при гидродеоксигенировании продукт и необязательно растворитель или смесь растворителей вводят в контакт с катализаторами гидрирования, содержащими металлы группы VIII и/или VIA Периодической системы, под давлением между 1 и 20 МПа, предпочтительно между 2 и 10 МПа и при температуре между 200 и 500°С, предпочтительно между 250 и 350°С.
15. Способ по п.11, отличающийся тем, что катализатором гидродеоксигенирования являются Pd, Pt, Ni, Ni-Mo или Со-Мо катализаторы, и носителем является оксид алюминия или диоксид кремния, предпочтительно NiMo/Al2O3 или СоМо/Аl2О3.
16. Способ по п.11, отличающийся тем, что на стадии декарбоксилирования/декарбонилирования и/или гидродеоксигенирования растворитель выбирают из группы, состоящей из углеводородов, предпочтительно парафинов, изопарафинов, нафтенов и ароматических углеводородов с интервалом температур кипения 150-350°С, и рециркулирующих технологических потоков, содержащих углеводороды, и их смесей.
RU2008128480/04A 2005-12-12 2006-12-12 Способ получения углеводородов RU2394872C2 (ru)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05028780.4 2005-12-12
EP05028780.4A EP1795576B1 (en) 2005-12-12 2005-12-12 Process for the manufacture of hydrocarbons
US74958105P 2005-12-13 2005-12-13
US60/749,581 2005-12-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008128480A RU2008128480A (ru) 2010-01-20
RU2394872C2 true RU2394872C2 (ru) 2010-07-20

Family

ID=36000954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008128480/04A RU2394872C2 (ru) 2005-12-12 2006-12-12 Способ получения углеводородов

Country Status (13)

Country Link
EP (1) EP1795576B1 (ru)
JP (1) JP4944125B2 (ru)
KR (1) KR101016643B1 (ru)
CN (1) CN101331210B (ru)
BR (1) BRPI0619737B1 (ru)
CA (1) CA2631879C (ru)
DK (1) DK1795576T3 (ru)
ES (1) ES2491871T3 (ru)
HK (1) HK1128038A1 (ru)
MY (1) MY141968A (ru)
PL (1) PL1795576T3 (ru)
RU (1) RU2394872C2 (ru)
WO (1) WO2007068798A2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618234C2 (ru) * 2012-04-13 2017-05-03 Стора Энсо Ойй Способы деоксигенации таллового масла и получения из него полимеризуемых мономеров
RU2664796C2 (ru) * 2013-03-15 2018-08-22 Дзе Гавернэс оф дзе Юниверсити оф Альберта Реакции пиролиза в присутствии алкена

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8795392B2 (en) * 2006-06-09 2014-08-05 Albemarle Netherlands B.V. Catalytic hydrodeoxygenation of an oxygenate feedstock
US8067653B2 (en) 2006-07-14 2011-11-29 The Governors Of The University Of Alberta Methods for producing fuels and solvents
CA2663592C (en) 2006-09-19 2011-08-09 Applied Research Associates, Inc. Method of converting triglycerides to biofuels
KR101523255B1 (ko) 2007-06-01 2015-05-29 솔라짐, 인코포레이티드 미생물에서 오일의 생성
FR2917423B1 (fr) * 2007-06-12 2012-11-30 Inst Francais Du Petrole Hydrotraitement en deux etapes d'une charge issue d'une source renouvelable mettant en oeuvre un premier catalyseur metallique et un deuxieme catalyseur sulfure
US8084655B2 (en) * 2007-06-15 2011-12-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Catalytic process for converting renewable resources into paraffins for use as diesel blending stocks
US7955401B2 (en) * 2007-07-16 2011-06-07 Conocophillips Company Hydrotreating and catalytic dewaxing process for making diesel from oils and/or fats
WO2009011639A2 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Sunpine Ab Diesel range fuels from carboxylic acids with plant origin
US8523959B2 (en) * 2007-07-26 2013-09-03 Chevron U.S.A. Inc. Paraffinic biologically-derived distillate fuels with bio-oxygenates for improved lubricity and methods of making same
US7999143B2 (en) * 2007-09-20 2011-08-16 Uop Llc Production of diesel fuel from renewable feedstocks with reduced hydrogen consumption
US8766025B2 (en) 2008-06-24 2014-07-01 Uop Llc Production of paraffinic fuel from renewable feedstocks
US8304592B2 (en) * 2008-06-24 2012-11-06 Uop Llc Production of paraffinic fuel from renewable feedstocks
KR101888973B1 (ko) 2008-11-28 2018-08-16 테라비아 홀딩스 인코포레이티드 종속영양성 미생물에서 맞춤 오일의 생성
FR2940314B1 (fr) 2008-12-23 2011-11-18 Total Raffinage Marketing Carburant de type gazole pour moteur diesel a fortes teneurs en carbone d'origine renouvelable et en oxygene
CN102333848A (zh) * 2009-02-23 2012-01-25 塔夫茨大学 转换生物质为气体燃料碳氢化合物的方法
FR2943071B1 (fr) * 2009-03-10 2011-05-13 Inst Francais Du Petrole Procede d'hydrodesoxygenation de charges issues de sources renouvelables avec conversion limitee en decarboxylation mettant en oeuvre un catalyseur a base de nickel et de molybdene
JP5273724B2 (ja) * 2009-03-13 2013-08-28 独立行政法人産業技術総合研究所 トリグリセリドの水素化分解用触媒
EP4371970A2 (en) 2009-07-17 2024-05-22 Neste Oyj Process for the preparation of light fuels
EP2473473A2 (en) * 2009-09-04 2012-07-11 ExxonMobil Research and Engineering Company Stable alkoxylated fatty acid alkyl esters from transesterification-alkoxylation of vegetable oils
US8471081B2 (en) * 2009-12-28 2013-06-25 Uop Llc Production of diesel fuel from crude tall oil
US20110203253A1 (en) * 2010-02-23 2011-08-25 General Electric Company Advanced fuel compositions from renewable sources, and related methods for making and using the fuel
WO2011104626A2 (en) 2010-02-24 2011-09-01 The Governors Of The University Of Alberta Methods for producing fuels and solvents substantially free of fatty acids
FI126337B (fi) * 2010-03-26 2016-10-14 Forchem Oy Menetelmä mäntyöljypien hyödyntämiseksi
MX352746B (es) 2010-05-28 2017-12-06 Terravia Holdings Inc Aceites específicos producidos a partir de microorganismos heterótrofos recombinantes.
US8366907B2 (en) 2010-08-02 2013-02-05 Battelle Memorial Institute Deoxygenation of fatty acids for preparation of hydrocarbons
SG10201508876UA (en) * 2010-11-04 2015-11-27 Albemarle Europe Sprl Hydrodeoxygenation of pyrolysis oil in presence of admixed alcohol
AU2012212079B2 (en) 2011-02-02 2016-07-28 Corbion Biotech, Inc. Tailored oils produced from recombinant oleaginous microorganisms
JP2015110523A (ja) * 2012-03-29 2015-06-18 日清オイリオグループ株式会社 ペースト状組成物及びその製造方法
JP2015110524A (ja) * 2012-03-29 2015-06-18 日清オイリオグループ株式会社 ワックス状組成物及びその製造方法
US8945908B2 (en) 2012-04-18 2015-02-03 Solazyme, Inc. Tailored oils
US20140081065A1 (en) * 2012-09-20 2014-03-20 Ei Du Pont De Nemours And Company Process for making linear long chain alkanes using renewable feedstocks
TWI481584B (zh) * 2012-11-22 2015-04-21 Ind Tech Res Inst 酯類脫氧的方法
US9816079B2 (en) 2013-01-29 2017-11-14 Terravia Holdings, Inc. Variant thioesterases and methods of use
US9567615B2 (en) 2013-01-29 2017-02-14 Terravia Holdings, Inc. Variant thioesterases and methods of use
US20140275670A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Ted R. Aulich Process for low-hydrogen-consumption conversion of renewable feedstocks to alkanes
US9783836B2 (en) 2013-03-15 2017-10-10 Terravia Holdings, Inc. Thioesterases and cells for production of tailored oils
US9290749B2 (en) 2013-03-15 2016-03-22 Solazyme, Inc. Thioesterases and cells for production of tailored oils
FI126330B (en) * 2013-04-02 2016-10-14 Upm Kymmene Corp Renewable hydrocarbon composition
WO2014176515A2 (en) 2013-04-26 2014-10-30 Solazyme, Inc. Low polyunsaturated fatty acid oils and uses thereof
ES2526617B1 (es) 2013-06-10 2015-09-09 Neol Biosolutions, S.A. Producción de aceites microbianos
WO2015001141A1 (es) 2013-07-02 2015-01-08 Repsol, S.A. Composiciones y métodos para la producción de biocombustibles utilizando pseudomonas brassicacearum
US20150057477A1 (en) * 2013-08-23 2015-02-26 Uop Llc Systems and methods for producing fuel from a renewable feedstock
CN103614155B (zh) * 2013-09-11 2016-08-10 浙江工业大学 一种藻油生产烃类燃料的制备方法
CN105829521A (zh) 2013-10-04 2016-08-03 索拉兹米公司 定制油
US9469583B2 (en) * 2014-01-03 2016-10-18 Neste Oyj Composition comprising paraffin fractions obtained from biological raw materials and method of producing same
CA2884216A1 (en) * 2014-03-14 2015-09-14 Energy & Environmental Research Center Foundation Process for low-hydrogen-consumption conversion of renewable feedstocks to alkanes
TW201602336A (zh) 2014-06-09 2016-01-16 W R 康格雷氏公司 天然油及脂之催化脫氧方法
CN107087416A (zh) 2014-07-24 2017-08-22 泰拉瑞亚控股公司 变体硫酯酶及使用方法
WO2016044779A2 (en) 2014-09-18 2016-03-24 Solazyme, Inc. Acyl-acp thioesterases and mutants thereof
US20160348119A1 (en) 2015-04-06 2016-12-01 Terravia Holdings, Inc. Oleaginous Microalgae Having an LPAAT Ablation
CN106608804B (zh) * 2015-10-22 2019-06-28 中国石油化工股份有限公司 一种脱除含氧轻烃中氧气的方法
EP3487959A4 (en) 2016-07-25 2020-02-19 The Governors of the University of Alberta METHOD FOR PRODUCING HYDROCARBON COMPOSITIONS WITH A REDUCED NUMBER OF ACID AND FOR INSULATING SHORT-CHAIN FATTY ACIDS
EA202090826A1 (ru) * 2017-09-26 2020-06-23 Валеро Сервисиз, Инк. Производство возобновляемых видов топлива и промежуточных продуктов
CN108940341B (zh) * 2018-07-17 2020-08-28 中国石油大学(北京) 一种催化加氢制备烷烃的催化剂及其制备方法
US20210371754A1 (en) * 2018-10-11 2021-12-02 Scg Chemicals Co., Ltd. Catalytic process
FI130601B (en) 2018-12-14 2023-12-07 Neste Oyj Diesel fuel composition
EP4185665A1 (en) * 2020-07-24 2023-05-31 REG Synthetic Fuels, LLC Decarboxylative co-dimerization process and synthetic fuels produced therefrom
CN112973697A (zh) * 2021-03-01 2021-06-18 广东工业大学 一种加氢反应用催化剂及其催化脂肪酸甲酯的合成方法
WO2023126582A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-06 Neste Oyj Producing hydrocarbons from organic material of biological origin

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59108088A (ja) * 1982-11-10 1984-06-22 Honda Motor Co Ltd パラフイン系炭化水素の製造法
EP0774451B2 (en) * 1995-11-16 2002-09-11 Unichema Chemie B.V. Fatty acid isomerisation
JP2003171670A (ja) * 2001-12-07 2003-06-20 Kawaken Fine Chem Co Ltd 炭化水素類の製造方法および炭化水素類製造用触媒
US7279018B2 (en) * 2002-09-06 2007-10-09 Fortum Oyj Fuel composition for a diesel engine
US7232935B2 (en) * 2002-09-06 2007-06-19 Fortum Oyj Process for producing a hydrocarbon component of biological origin
EP1398364A1 (en) * 2002-09-06 2004-03-17 Fortum OYJ Fuel composition for a diesel engine
DE60312446T3 (de) * 2002-09-06 2017-04-27 Neste Oil Oyj Vefahren zur Herstellung einer Kohlenwasserstoffkomponente biologischer Herkunft

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2618234C2 (ru) * 2012-04-13 2017-05-03 Стора Энсо Ойй Способы деоксигенации таллового масла и получения из него полимеризуемых мономеров
RU2664796C2 (ru) * 2013-03-15 2018-08-22 Дзе Гавернэс оф дзе Юниверсити оф Альберта Реакции пиролиза в присутствии алкена

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007068798A2 (en) 2007-06-21
CN101331210A (zh) 2008-12-24
CA2631879A1 (en) 2007-06-21
KR101016643B1 (ko) 2011-02-25
RU2008128480A (ru) 2010-01-20
BRPI0619737A2 (pt) 2011-10-11
BRPI0619737B1 (pt) 2016-06-21
HK1128038A1 (en) 2009-10-16
JP4944125B2 (ja) 2012-05-30
DK1795576T3 (da) 2014-07-14
CA2631879C (en) 2013-07-02
EP1795576A1 (en) 2007-06-13
WO2007068798A3 (en) 2007-08-02
CN101331210B (zh) 2012-10-31
MY141968A (en) 2010-08-16
ES2491871T3 (es) 2014-09-08
JP2009518533A (ja) 2009-05-07
PL1795576T3 (pl) 2014-10-31
KR20080078889A (ko) 2008-08-28
EP1795576B1 (en) 2014-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2394872C2 (ru) Способ получения углеводородов
US7459597B2 (en) Process for the manufacture of hydrocarbons
US10550332B2 (en) Process for the manufacture of diesel range hydrocarbons
US7846323B2 (en) Process for co-producing jet fuel and LPG from renewable sources
Maher et al. Pyrolysis of triglyceride materials for the production of renewable fuels and chemicals
JP5616784B2 (ja) 分枝状炭化水素の製造方法
US8142527B2 (en) Production of diesel fuel from vegetable and animal oils
CA2614020C (en) Process for the manufacture of diesel range hydrocarbons
EP1741767B2 (en) Process for the manufacture of diesel range hydrocarbons
CA2614014C (en) Process for the manufacture of diesel range hydrocarbons
US9039790B2 (en) Hydroprocessing of fats, oils, and waxes to produce low carbon footprint distillate fuels
DK2981594T3 (en) CONTINUOUS CARBON HYDRAID COMPOSITION
US20080066374A1 (en) Reaction system for production of diesel fuel from vegetable and animals oils
AU2007303963B2 (en) Process for hydrogenation of carboxylic acids and derivatives to hydrocarbons
CA2729651A1 (en) Process for the manufacture of hydrocarbons of biological origin
BRPI0619740B1 (pt) processo para produzir óleo-base
US20130338411A1 (en) Liquefaction of carbonaceous material and biomass to produce a synthetic fuel
RU2376062C1 (ru) Способ приготовления катализатора и способ получения дизельного топлива с использованием этого катализатора
RU2558948C2 (ru) Способ получения дизельного топлива из возобновляемого сырья растительного происхождения (варианты)
PL229713B1 (pl) Sposób wytwarzania węglowodorowego biokomponentu oleju napędowego o podwyższonej gęstości
PL223032B1 (pl) Sposób wytwarzania biokomponentu oleju napędowego oraz paliwo do silników wysokoprężnych zawierające ten biokomponent