[發明專利]由天然存在的脂肪酸酯的混合物組成的生物燃料以及制造該燃料的方法

有效

• 申請號: 201080028357.0
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN102459529A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: J-L.杜博伊斯
• 申請（專利權）人: 阿克馬法國公司
• 主分類號: C10L1/02
• 分類號: C10L1/02;C10L1/19;C11C3/00;C11C3/10
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 宋莉

本發明的主題為由天然存在的脂肪酸酯的混合物組成的柴油生物燃料，且其含有ω-不飽和酸或對應的飽和脂肪酸的酯，該ω-不飽和酸包括11或13個碳原子的鏈。

為了保證未來能源需求的化石能源的替代物構成基本的當務之急。關于這點，生物柴油構成使用石油制造的燃料(石油柴油)的替代品。術語“生物柴油”應當理解為表示使用由種植或耕作中得到的天然產品(即可再生產品)作為原料的燃料。

這種已使用數十年的方法已經是相當多研究的主題，這已產生正在銷售的用于柴油機的生物燃料。這些研究的基礎是使用由各種植物例如油菜、大豆、向日葵、棕櫚等的種子得到的植物油，或者由其鏈長度通常為16-18個碳原子的脂肪有機酸的甘油三酯的混合物組成的動物脂肪。因此，已經開發出一系列生物柴油，以對于脂肪酸甲酯的縮寫FAME已知，其主要分子是油酸的甲酯。類似地，FAEE(脂肪酸乙酯)也已經被開發。它們形成所謂的第一代生物柴油。

這些酯可在甲醇的存在下通過由這些植物的種子得到的植物油的直接酯交換和通過動物脂肪的類似酯交換得到，這產生酯的混合物，其式取決于作為原料使用的油或脂肪的性質。

這些酯也可通過如下得到：在第一步中，水解這些油或脂肪中含有的甘油三酯，然后在第二步中，用甲醇酯化。在這兩步之間，可以進行酸的分離，以得到富含這些酯的至少一種的酯混合物。

大多數油和脂肪的脂肪酸組成可以在出版物“Pure?and?Applied?Chemistry?73，685-744”IUPAC?2001中找到，該列表已碰巧建立用于食物用途，但是它在所有情況下可用于制造生物柴油。除了含有具有12個碳原子的“短”脂肪酸的少數“外來”例子例如椰子油、棕櫚仁油和巴西棕櫚油，所有其它的基本上基于飽和或不飽和的C16和C18酸。

而且，由Gerhard?Knothe和他的合作者進行的廣泛研究已經分析了在用于配制生物柴油的脂肪酸酯方面進行的選擇中的關鍵因素。該研究總結在發表在“Energy?&?Fuels”2008，22，1358-1364中的題為“Designer”Biodiesel：Optimizing?Fatty?Ester?Composition?to?Improve?Fuels?Properties的文章中。該文章從如標準ASTM?D6751和EN?14214限定的柴油燃料的規范的觀點，且特別是十六烷值、粘性、低溫流動性和氧化穩定性，來研究脂肪酸的結構(即它們的鏈長、存在或不存在雙鍵和羥基官能團的存在)對它們的性能的影響。該研究的結論是油酸甲酯確實是該混合物的主要基礎分子，其性能指標可通過增加其它特定酯而改善。

該研究基本上是學術的。從時間的觀點來看，還必須從政治的觀點看待它，考慮到重要的額外參數，即該作物產品或該產品的種植不應對隨著世界人口變化所不可少的用于人類食物的作物的發展有影響。開發不與食物應用競爭的工業原料作物變得日益重要。

總之，這些路線之一的選擇自然取決于由此得到的燃料的“熱和能量”性能，還取決于三個重要的額外標準，即這些燃料與現在使用的發動機的相容性、服從CO₂排放的新標準以及與用于食物的作物的協調(非競爭)。

“第二代”生物柴油也是已知的，其通過對植物油氫化處理得到，通過加氫產生異構化或非異構化的長鏈烴。鏈烷烴的異構化使得可顯著降低濁點，即鏈烷烴開始結晶的溫度。

最后，在N.M.Irving的在the?16^th?European?Biomass?Conference，June?2-6，2008，Valencia，Spain中以題目“Clean，High?Enthalpy?Biofuels”發表的文章中，還提出通過腈化，用腈官能團替換脂肪酸中的酸官能團。這些脂肪腈通過由種子產生的油的甘油三酯的水解得到的天然脂肪酸的腈化得到，所述酸包括C12-C18的鏈且主要集中在C16，或者通過直接所述油的直接腈化得到，作為生物柴油看來得到優異的結果。

因此，要解決的問題是找到基于可再生來源的柴油燃料，其盡可能滿足生物柴油的規范(標準ASTM?D6751和EN?14214)且特別是十六烷值、熔點、粘度和氧化穩定性標準，使用不導致制造食物產品的原料的來源以避免任何“被禁止”的競爭。當然，這些生物柴油必須完全與來自石油的燃料是完全相容的，到目前為止，它們大部分時候與所述來自石油的燃料作為混合物使用。