[发明专利]用于由来源于生物质的分子制备喷气燃料的方法

说明书

本发明涉及用于由来源于生物质的分子制备喷气燃料(jet fuel)的方法。

喷气燃料由C₉-C₁₁至C₁₃-C₁₄化合物组成。所述喷气燃料馏分的分界点(cutoff point)为起点185℃至终点220℃至240℃。喷气燃料前体通常也由这样的化合物组成，表现出25％的最大芳族含量。

市售的喷气燃料是通过混合多种燃料基础油(fuel base)获得的。所述燃料基础油得自于多种原油的185℃至240℃蒸馏馏分。可在蒸馏之后进行加氢处理或者在某些情况下进行软化步骤(例如，梅洛克司法(Merox process))。根据精炼方案，也可在氢化裂解器出口处获得煤油馏分。还可将该馏分并入用于配制喷气燃料的燃料基础油。

选择燃料基础油及其相对比例使得混合物的最终性质满足海关规范(customs specification)。通过举例说明，与A1喷气燃料相关的AFQRJOS标准(issue22)为该燃料提供了海关、行政和国产规范。

通常通过混合来源于蒸馏的燃料基础油获得喷气燃料。然而，这些燃料基础油也可通过其他途径制备，例如费-托(Fischer-Tropsch)合成后进行裂解步骤。

作为化石资源越来越匮乏以及不断增加的环境问题的结果，越来越多地要寻求使用来源于生物质的分子以代替化石来源的分子。

然而，由来源于生物质的分子制备可直接用于喷气燃料配制的喷气燃料是真正的经济和环境挑战。

为此，本发明涉及用于制备可以以来源于生物质的分子开始使用的喷气燃料的方法。特别是，本发明使得可将构成喷气燃料的分子或喷气燃料前体并入喷气燃料制剂中。

因此，本发明的第一个主题是用于制备喷气燃料或喷气燃料前体(即，具有由9至14个碳原子形成的链长的基于烃的分子)的方法，所述方法包括处理来源于生物质的原料(charge)，所述原料包含至少一种选自以下的化合物：

-式[CH₂=C(CH₃)CH=CH₂]_n的萜烯，其中n是2至12的整数，其碳基链是直链的、环状的或支链的，或者

-已通过氧化和/或碳骨架重排进行了化学改性的如上所限定的萜烯，所述方法包括环加成步骤(i)，随后是加氢和选择性裂解步骤(ii)。

根据本发明的方法使得其尤其可获得具有C9至C14碳链长度的产品。

环加成步骤(i)使得萜烯或萜类家族的两种化合物可发生反应以获得包含含有双键的环烷环的化合物。

特别地，步骤(i)是所述原料的两种化合物或者至少两种化合物的环加成反应。有利地，所述原料基本上由至少一种萜烯或萜类家族的化合物或者其混合物组成。萜烯或萜类化合物与自身反应或者萜烯与萜类化合物反应，优选地根据二聚反应进行。该反应因此需要萜烯或萜类家族的两种化合物，以使后者的链长度增加并且生成含环化合物，特别是含有双键的环烷型含环化合物。

所述环加成可有利地在120℃至200℃的温度下，在至少1大气压(优选1大气压至3大气压)的压力下进行，反应可在2小时至6小时内进行。根据步骤(i)获得的化合物可有利地以45％至60％的产率获得。

所述环加成可优选地通过狄尔斯-阿德尔(Diels-Alder)反应进行。然而，也可设想其他环加成。

对由步骤(i)产生的化合物进行加氢和选择性裂解的步骤(ii)能够使环烷环的αC-C键断裂并且使双键饱和，导致形成了链烷化合物和环烷化合物。可将后一种化合物回收至步骤(ii)中并且经历新的选择性裂解步骤以形成环己烷和直链链烷烃。

根据本发明的方法还使得可获得碳链长度适合于喷气应用(尤其是表现出C9至C14的碳链长度)的链烷烃和/或环烷烃的混合物。

对来源于步骤(i)的化合物进行加氢和选择性裂解的步骤(ii)可有利地在300℃至400℃的温度下，在至少50巴(优选地40巴至100巴)的压力下进行，所述反应优选地进行4小时至24小时。根据步骤(ii)所获得的化合物可以以2％至10％的产率获得。

步骤(ii)的裂解反应是有利地在氢气下进行的催化性裂解反应。特别地，所述裂解反应条件是使得化合物在裂解反应期间发生加氢的条件。

通过改变步骤(ii)中所使用的操作条件和催化剂性质，可促进裂解反应，从而获得其碳链长度为C9至C14的分子。

萜烯是天然来源的分子，由多种植物特别是针叶树类产生。