制备具有中等链长的烃的方法及其用途技术

本发明专利技术涉及制备具有提高的具有中等链长的烃（例如8-16个碳）的份额的烃混合物或相应地纯化合物的方法。在此首先提供包含至少50重量%的不饱和的含氧的烃化合物的原材料。其包含具有至少14个碳原子的式–C1-CxH2x-CH=CH-CyH2y+1的烯烃片段，其中碳原子C1被取代或未取代的杂原子和/或氢饱和。该原材料在没有氧存在的情况下在200-800℃的温度下，在转化反应器中与多孔碳基催化剂接触，由此产生包含烃的产物混合物，所述产物混合物包含提高的具有中等链长的烃的产物化合物的份额。最后收集该含烃的产物混合物并输送到分离装置中，在其中进行产物分离。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备具有中等链长的烃的方法及其用途本申请涉及制备具有中等链长的烃，例如具有8至16个碳原子的烃的方法。在这种方法中，使用不饱和的含氧的烃化合物作为原材料并使其在升高的温度下与基于碳的多孔催化剂接触。本申请还涉及使用这种方法获得的烃混合物或由其获得的纯烃用于制备航空燃料的用途。具有中等链长的烃一方面是化学工业的重要原材料，另一方面也存在对特别是无氧的具有中等链长的烃作为航空用煤油的重要组成部分，所述航空用煤油例如作为“drop-in-航空燃料”并在此特别是以生物煤油的形式。根据现有技术，生物煤油例如通过生物基油的氢化来制备。根据现有技术，也已知通过使脂肪、油或脂肪酸在多孔催化剂上的反应可以获得液态烃或可以有针对性地生成气态烃。例如，DE10327059A1和EP1724325A1公开了在反应器中在升高的温度下使含脂肪的原材料与活性炭固定床接触的方法。在此，存在的脂肪酸发生脱羧，由此产生液态烃。为了获得气态烃，可以改变工艺参数以及任选改变原材料的加工，由此将原材料降解成气态短链烃。但是，在所提及的文献中没有描述增多的具有中等链长的烃的形成。尽管使用费托法可以由含脂肪的原材料制备具有任意链长的烃；但是，在这种方法中，首先将原材料降解成C1-片段，随后再必须由其组装具有不同链长的烃。因此，这种方法与显著的能量耗费相关联，并且此外仅在极大规模下才具有经济意义。因此本专利技术的一个目的是克服现有技术的缺点并提供可将含氧烃化合物或含氧烃化合物的混合物转化成具有中等链长的烃的方法。本专利技术的另一目的是提供适用于制备生物煤油的烃混合物的制备方法。通过独立权利要求的主题实现所述目的的至少之一。进一步实施方案和扩展是从属权利要求的主题并且此外也由下文的描述得知。制备纯的具有中等链长的烃或具有提高的具有中等链长的烃份额的烃混合物的方法包括下列步骤：A)首先提供原材料，其包含至少50重量%的不饱和的含氧的烃化合物。这些不饱和烃化合物至少部分具有符合下列说明的结构单元（这些结构单元在下文中被称作烯烃片段，因为它们至少部分对所述烃化合物的不饱和性质负责）。这些烯烃片段具有式-C1-CxH2x-CH=CH-CyH2y+1（式I）。该烯烃片段中的碳原子C1标示向杂原子的过渡。因此，该碳原子C1被至少一个取代或未取代的杂原子和任选也被氢饱和。通常，在该碳原子C1上会键合一个氧原子，该氧原子然后又键合到一个碳原子上（例如在脂肪酸酯，例如甘油酯中），或与碳原子C1一起构成羧基（例如在脂肪酸中）的组成部分。在所提及的式中的指数x和y是整数，其中x大于1且y大于0。换言之，其既不是具有末端双键的烯烃片段，也不是双键直接接在C1原子上的烯烃片段。该烯烃片段的特征还在于它们具有至少14个碳原子，特别是16至22个碳原子。特别在包含不同的不饱和的含氧的烃化合物的混合物的原材料的情况中，但也任选在恰好仅含一种含氧的烃化合物（其是甘油二酯或甘油三酯）的原材料的情况中，存在多个不同的烯烃片段。在下文中，在这方面，具有最大摩尔份额k1摩尔%的烯烃片段被称作主要组分K1。其它烯烃片段被称作K2至Kx并具有k2至kx摩尔%的份额。为了确定根据本专利技术提高的具有中等链长的烃的份额，在此仅包括至少以5摩尔%的份额存在的那些烯烃片段。借助这一条件实现可以简单测定提高的份额，尤其是因为低份额的烯烃片段仅轻微影响产物范围。在本专利技术的方法的步骤B)中，使原材料在不存在氧的情况下在升高的温度下在转化反应器中与多孔碳基催化剂接触。升高的温度在此特别被认为是200-800℃，优选300-600℃，和特别是350-550℃的温度。在这些条件下，用所选原材料得到产物混合物，其中具有中等链长的烃的份额，即特别是至少一种具有8至16个碳原子的（任选纯的）烃的份额具有提高的份额。最后，在子步骤C)中，收集含烃的产物混合物并送入分离装置，在此进行产物分离。根据本专利技术，提高的具有中等链长的烃份额被理解为是指在产物谱中，具有8、9、10、11、12、13、14、15或16或更多个碳原子的组分之一的份额提高。在大多数情况下，这些组分中的至少两种的份额提高，通常这些组分中的三种或多于三种的份额提高。特别地，在产物谱中具有y+3个碳原子的组分出现增多（其中y参考烯烃片段的上式）。为此，对主要组分K1和其它组分K2-Kx，在每种情况中，确定属于具有y+3个碳原子的组分，其相应地在一定程度上充当“标记”。根据本专利技术，以两种不同的方法检测提高的份额，其中由于所需数据的更简单可得性，下面解释的第一备选方案是优选的。根据第一备选方案，如下测定提高的具有中等链长的烃份额：首先，对于主要组分K1和各另外的任选使用的组分K2至Kx（具有大于5摩尔%份额），确定所有具有y+3个碳原子的脂族产物化合物β（对于主要组分即产物化合物β1，对于另外的组分K2，为产物化合物β2等等）。这些是具有特别高份额的标记化合物，其中作为脂族产物化合物β，除直链饱和化合物外，仅将产物混合物的单不饱和产物化合物考虑进去，并且只有当它们在产物混合物中的重量份额大于10%时才考虑进去，基于饱和直链产物化合物计（更低的含量不必要地使所述提高的份额的测定方法变复杂并且也不会显著影响这种测定法的结果，因此明智地省略）。具有y+3个碳原子的脂族产物化合物βx因此相当于形式上通过断裂在远离链端侧上的双键的β位的键形成的烃（在该情况中也包括在形式上还必须发生双键的氢化或异构化的产物化合物)。根据本专利技术，已经确定，如果使用上文提及的原材料，则将尤其增加形成具有这种链长的化合物。但是所述通过断裂在β位的键实现的形式上的形成在本文中不应被限制性地理解，而是仅用于定义产物化合物βx。此外，对于主要组分K1和各另外的任选使用的组分K2-Kx，也确定所有具有y-1个碳原子的相应产物化合物δ（对于主要组分即为产物化合物δ1，对于任选存在的另外的组分，为产物化合物δ2等等）。如上文所述对产物化合物β一般，在此也测定直链饱和脂族产物化合物，以及直链单不饱和脂族产物化合物，只要它们的摩尔份额大于10%，基于饱和直链产物化合物计。产物化合物δ代表以较低增加程度形成或未增加形成的产物组分并因此构成“反标记（Antimarker）”。它们相当于在产物片段的链端侧上的双键的α位上在形式上发生键分离时形成的链段。根据本专利技术观察到，在上述原材料中以特别低的程度（基于产物化合物β计）形成这些产物化合物δ。然后，根据用于测定所述提高的份额的第一备选方案，在子步骤b)中，对于由此测定的所有产物化合物βx和δx，测定它们在产物混合物中存在的摩尔份额nβx和nδx。在存在一种主要组分和两种另外的组分的原材料的情况中，即测定产物化合物β1、β2和β3在产物混合物中的份额nβ1、nβ2和nβ3，和测定δ1、δ2和δ3的份额nδ1、nδ2和nδ3。根据该第一备选方案，最后在子步骤c)中，由所有产物化合物βx计算平均份额，并对产物化合物δx，计算平均份额，其中使用根据用于计算聚合物的数均摩尔质量的公式，即计算的平均份额。如果存在一种主要组分和两种另外的组分，则对于这三种标记产物化合物β，平均份额取决于在每种情况中测定的主要组分和另外的组分在原材料中的摩尔份额，同样对于反标记，即产物化合物δ，平均份额本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备选自具有8至16个碳原子的化合物，特别选自具有9至15个碳原子的化合物的纯烃或具有提高的份额的具有中等链长的烃的烃混合物的方法，所述具有中等链长的烃选自具有8至16个碳原子的化合物，特别选自具有9至15个碳原子的化合物，所述方法包括下列步骤：A) 提供原材料，其包含至少50重量%的不饱和的含氧的烃化合物，其中所述不饱和的含氧的烃化合物至少部分含有符合式–C1‑CxH2x‑CH=CH‑CyH2y+1的烯烃片段，所述烯烃片段选自具有至少14个碳原子，特别是具有16至22个碳原子的片段，其中‑ x和y是整数，其中x大于1且y大于0，且‑ 碳原子C1被取代或未取代的杂原子和/或氢饱和，其中所述烯烃片段包含具有k1摩尔%的份额的主要组分K1和具有k2‑kx摩尔%的份额的任选另外的组分K2‑Kx，所述k2‑kx摩尔%的份额至少为5摩尔%；B) 使所述原材料在不存在氧的情况下在200‑800℃，优选300‑600℃，特别是350‑550℃的温度下，在转化反应器中与多孔碳基催化剂接触，由此产生包含烃的产物混合物，所述产物混合物包含提高的具有中等链长的烃的产物化合物的份额，其中如下检测所述提高的份额，即a) 对于主要组分K1和每种另外的组分K2‑Kx，确定‑ 具有y+3个碳原子的直链和饱和的或单不饱和的脂族产物化合物βx，‑ 具有y‑1个碳原子的直链和饱和的或单不饱和的脂族产物化合物δx，b) 对于所有产物化合物βx和δx，确定它们存在于产物混合物中的份额nβx和nδx，c)根据公式，对产物化合物βx计算其平均份额和对产物化合物δx计算其平均份额，d) 其中如果> 1.15*适用，和优选> 1.5*适用，则存在提高的具有中等链长的烃的产物化合物的份额；C) 收集含烃的产物混合物并将所述产物混合物传送至分离装置，在此进行产物分离。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.10 DE 102011115377.61.制备选自具有8至16个碳原子的化合物的纯烃或具有提高的份额的具有中等链长的烃的烃混合物的方法，所述具有中等链长的烃选自具有8至16个碳原子的化合物，所述方法包括下列步骤：A)提供原材料，其包含至少50重量%的不饱和的含氧的烃化合物，其中所述不饱和的含氧的烃化合物至少部分含有符合式–C1-CxH2x-CH=CH-CyH2y+1的单不饱和烯烃片段，所述烯烃片段选自具有至少14个碳原子的片段，其中-x和y是整数，其中x大于1且y大于0，且-碳原子C1被取代或未取代的杂原子和/或氢饱和，其中所述烯烃片段包含具有k1摩尔%的份额的主要组分K1和具有k2-kx摩尔%的份额的任选另外的组分K2-Kx，所述k2-kx摩尔%的份额至少为5摩尔%；B)使所述原材料在不存在氧的情况下在200-800℃的温度下，在转化反应器中与具有至少800平方米/克的微孔BET表面积的多孔碳基催化剂接触，由此产生包含烃的产物混合物，所述产物混合物包含提高的具有中等链长的烃的产物化合物的份额，其中如下检测所述提高的份额，即a)对于主要组分K1和每种另外的组分K2-Kx，确定-具有y+3个碳原子的直链和饱和的或单不饱和的脂族产物化合物βx，-具有y-1个碳原子的直链和饱和的或单不饱和的脂族产物化合物δx，b)对于所有产物化合物βx和δx，确定它们存在于产物混合物中的份额nβx和nδx，c)根据公式，对产物化合物βx计算其平均份额和对产物化合物δx计算其平均份额，d)其中如果>1.15*适用，则存在提高的具有中等链长的烃的产物化合物的份额；C)收集含烃的产物混合物并将所述产物混合物传送至分离装置，在此进行产物分离。2.根据权利要求1的方法，其中，所述烯烃片段具有大于75摩尔%的x>4的组分K，且另外在B)a)、B)b)和B)c)中，对于具有x>4的主要组分K1和每种另外的组分K2-Kx，也确定具有y+6个碳原子的直链和饱和的或单不饱和的脂族产物化合物εx、它们的份额nεx和平均份额，且另外适用>。3.根据权利要求1的方法，其中，在步骤B)a)、B)b)和B)c)中，对于主要组分K1和每种另外的组分K2-Kx，另外确定具有y+2个碳原子的直链和饱和的或单不饱和的脂族产物化合物γx、它们的份额nγx和平均份额，且另外适用>且任选>。4.根据权利要求1的方法，其中，所述原材料选自脂肪、油、脂肪酸、脂肪酸酯、甘油单酯、甘油二酯、醇和多元醇及其混合物。5.根据权利要求1的方法，其中，所述原材料至少部分由废料、工业副产物和/或可再生原料构成或制成。6.根据权利要求5的方法，其中，所述原材料得自藻类、细菌和/或具有高份额的单不饱和脂肪酸的植物。7.根据权利要求6的方法，其中，所述藻类、细菌或植物是基因修饰的。8.根据权利要求7的方法，其中，基于含于原材料中的脂肪酸计，具有至少14个碳原子的单不饱和脂肪酸的份额为至...

【专利技术属性】
技术研发人员：C昂格，A门内，A克拉夫特，V海尔，
申请(专利权)人：弗劳恩霍弗实用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE