[發明專利]生產生物燃料的方法

有效

• 申請號: 201380058613.4
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN104812745A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: N·貝亞里費里;C·艾斯特維斯卡帕尼;J·卡斯泰爾斯波利亞特
• 申請（專利權）人: 科技學專業學院有限公司
• 主分類號: C07D317/20
• 分類號: C07D317/20;C07D317/24;C07D319/06;C10L1/02;C11C3/00;C10L1/185;C10L1/19
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 蘇萌;鐘守期

技術領域

本發明涉及一種同時獲得多種不同的可用作生物燃料的組合物的方法，其中合成步驟的特征在于原子經濟性為100％。

背景技術

世界已認識到迫切需要使經濟增長脫離資源影響。具體地，歐洲旨在提高產業競爭力，同時大幅度減少資源和能源的低效率。基本原則為沿著價值鏈條發展有條件實現的技術和解決方案以達到“事半功倍”。

已提出了以下目標：

1.通過使例如熱電聯產、過程集約化、引進新的節能工藝以及逐步將可再生能源引進循環工藝相結合，到2030年，使礦物燃料的能量強度從目前水平降低最高達30％。

2.通過提高化學和物理轉化率和/或使用具有已被證實的可持續性優點的二次和可再生原材料，到2030年，使不可再生的、初級原材料的強度與目前水平比較降低最高達20％。

生物柴油的常規生產是這些原則最密切相關的領域，因為生物柴油連同生物乙醇一起是目前市場上主要的生物燃料，此外因為并不是所有的油給料都被轉化成生物燃料，所以其生產過程是資源低效的。

目前生產生物柴油的工業方法包括在催化劑的存在下使甘油三酯與過量甲醇發生酯交換反應，得到脂肪酸甲酯(所需燃料產物)及甘油(無燃料特性的副產物)。

合成過程中的資源低效率由原子經濟性量化，原子經濟性是測量在化學反應的所需最終產物(在此情況下為脂肪酸甲酯)中所納入的起始原料的原子質量的百分比的一種公知因子。生物柴油生產的原子經濟性是90％，這對于大量的商品而言是一個無法接受的數值。

另一方面，由于對于源自生物柴油制造中的大量的粗品甘油存在著巨大的二級市場的不確定性，因此所得的甘油是一個問題。

低原子經濟性結合甘油市場的不確定性明顯使生物柴油生產工廠的盈利能力降低。

Delfort等在US?6,890,364B2和US?2004/0025417?A1中公開了一種用于制備在柴油燃料中使用的甘油縮醛的方法。其要求保護的縮醛含氧添加劑減少了柴油發動機的顆粒排放物。

Bruchmann在US?5,917,059以及Miller等在US?6,713,640和6,548,681中記載了制備縮醛的方法。

EP2476740(A1)涉及具有燃料特性的含有脂肪酸烷基酯和縮醛的混合物的制備方法。該反應在封閉的容器中進行，并包括在固體酸催化劑的存在下使混合物(由甘油三酯與低級醇的部分酯交換反應得到，包括甘油、甘油單酯、甘油二酯、甘油三酯、脂肪酸烷基酯和過量的烷醇)與作為甘油縮醛的形成劑的醛、酮或二醚反應以制備脂肪酸烷基酯和甘油縮醛的混合物從而提供組合物。

然而，這些文獻中沒有提供同時獲得含有脂肪酸烷基酯(生物柴油)、甘油縮甲醛和脂肪酸甘油縮甲醛酯生物酯的多種組合物的方法，所述生物酯來自天然油脂(甘油三酯)。獲得甘油縮甲醛的重要性在于兩個事實：第一，甘油縮甲醛是可由甘油制備的最低的可能分子量的縮醛；第二，甘油縮甲醛是制備脂肪酸甘油縮甲醛酯的起始材料，所述脂肪酸甘油縮甲醛酯是一種類似于生物柴油的具有燃料特性的含有甘油的生物酯。獲得最低的可能分子量的甘油縮醛(甘油縮甲醛)的可能性與可由EP?2049623已經公開的這些組分所制備的燃料組合物的燃料特性極其相關。

因此，本發明的目的是提供一種可有效地將甘油三酯和甘油轉換成多種燃料的靈活的合成方法，所述燃料的實際的組分取決于原料和反應條件的具體選擇。

本發明另一目的是提供范圍可在汽車和工業應用中(例如，在工業鍋爐中)用作生物燃料的組合物。

附圖說明

圖1示出了用于獲得組合物I、II和IV的本發明方法中所包含的反應(步驟A-B1/B2-C)。

圖2示出了獲得組合物II和III的額外的反應(步驟D)。

圖3示出了本發明中公開的整個過程以指明不同的步驟和所獲得的組合物。

發明內容

本發明涉及一種同時獲得包含脂肪酸烷基酯(生物柴油)、甘油縮甲醛和脂肪酸甘油縮甲醛酯生物酯的多種組合物的方法。圖3示出了整個過程以指明不同的步驟和所獲得的組合物。

所述方法包括以下步驟：

(A)在酸催化劑的存在下，使甘油三酯、甘油(優選含水甘油)與二烷氧基甲烷(優選二甲氧基甲烷)反應，優選其中甘油三酯和二烷氧基甲烷的摩爾比為1:6至1:30，其中甘油三酯和甘油的摩爾比為1:3至1:7并且其中二烷氧基甲烷含有3至9個碳原子，因此當反應結束時形成兩個層。