申请人的发明涉及生产可再生烃流体的方法，所述烃流体具有与白油相似的性质，但是衍生自非石油源。进一步，申请人的发明涉及得自所述方法的经纯化的流体。
背景技术：
美国石油协会(“api”)已将基础油分为五(5)类或组——组i-v(api 1509，附录e)。基础油常用作润滑剂，所述润滑剂常将各种添加剂与所述基础油混合。若基础油归类为组i-iii，则该基础油将主要包含已经处理过的原油。一般而言，任何基于油的润滑剂将包含80-99％的基础油。相反，组iv和v并非直接衍生自原油的。使用一些物理性质来描述基础油的特性。“粘度”是基础油在给定流速下对形变阻碍的量度。粘度通常以厘斯(cst)或其他单位(如saybolt单位)测量。粘度可用于定义基础油等级，并通过各种方法确定粘度，例如重力流毛细管粘度计。“粘度指数”(“vi”)涉及粘度随温度变化多少有关——在较高温度下变稀多少以及在较低温度下变稠多少，并且由粘度在40℃和100℃之间的变化确定。“比重”定义了油相对于水的密度，并由比重计(hydrometer)测量。基础油的“闪点”描述了其高温、可燃性，是发生闪火表面火焰的温度。最后，“倾点”定义了在指定的实验室测试中观察到油由于重力而流动的最低温度。具体来说，倾点比实验室样品容器水平放置5秒时油未显示出移动的温度高3摄氏度(5华氏度)。组i基础油由石油原油精制，但是为至少经精制的基础油。组i基础油是经溶剂精制的，溶剂精制是较简单的精制方法，而组i基础油颜色通常从琥珀色至金棕色，因为油中残留硫、氮和环结构。组i基础油的两个主要特性为其包含以下中的一种或两者：小于90％饱和物(saturate)和/或大于0.03％硫。组i基础油的vi范围为80至120。组ii基础油定义为大于90％包合物和小于0.03％硫两者。它们通过如下产生：使用加氢处理方法取代传统的溶剂精制共一，加氢处理方法是比组i基础油所使用的方法更复杂的方法。使用氢气将不期望的组分从原油移去。这得到了澄清且无色的基础油，该基础油比组i基础油更澄清，其中硫、氮或环结构非常少。组ii基础油的所有烃分子均为饱和的，赋予它们更好的抗氧化性质。组ii基础油的vi指数范围为80至120，但是典型地在100以上。组iii基础油为大于90％饱和物，小于0.03％硫。这些油使用氢气方法来处理(clean up)原油，比组ii基础油更进一步，并且一般是经严重加氢裂化的(温度和热更高)。该更长的方法设计成实现更纯的基础油。所得基础油是澄清且无色的。与组i基础油相比，组iii基础油对氧化更耐受。组iii基础油的vi指数为120以上。组iii基础油被很多技术人员认为是矿物油，因为它们直接衍生自原油的精制。然而，出于市场目的，它们被其他人认为是合成基础油，因为相信更严苛的氢方法(hydrogen process)产生了该方法之前不存在的、新的化学油结构。组iv基础油是完全合成(聚α烯烃)油。聚α烯烃(“pao”)通过称为合成的方法制备，该方法使用化工装置(chemical plant)中产生的纯化学品，而不是通过原油的蒸馏和精制制备。它们具有更宽广的温度范围，并且对于在极端寒冷条件和高热应用中的用途而言是好的。pao的vi大于120。组v基础油归类为未归类为属于组i-iv的所有其它基础油。这些基础油有时与其他基础物(base stock)混合，以便增强油的性质。常见的组v基础油包括：环烷基础油(naphthenic base oil)，各种合成酯，聚亚烷基二醇(pag)，磷酸酯，有机硅，磷酸酯，多元醇酯，生物润滑剂(biolube)和各种其他化学品都属于该组。术语基础物(base stock)和基础油通常互相替换使用，但是存在差异。基础物是单一产品，通常由其粘度等级定义。在成品润滑油中一种或多种基础物的混合物为基础油。基础油总是在配制润滑剂(formulated lubricant)的上下文中定义。基础油性质可取决于其api组而变化。矿物油还可作为由高度精制、纯化、蒸馏和加工的石油的蒸馏产品获得。其为惰性、化学稳定的化合物。矿物油以术语“液体石蜡(paraffinum perliquidum)”(对于轻质矿物油)和“液体石蜡(paraffinum liquidum)”或“石蜡亚液体(paraffinum subliquidum)”(对于某种程度上更粘稠的种类)而为人所知。各种矿物油是石蜡、环烷烃和芳族油的组合，它们是澄清、无色、油状、几乎无味、水不溶性的液体，通常为标准轻密度(轻质矿物油)或标准重密度(重质矿物油)。矿物油是惰性、稳定的化合物，通常用作婴儿洗剂、冷霜(coldcream)、软膏(ointment)、润滑剂、化妆品、保湿剂、泻药(laxative)以及许多其他化妆品和个人护理产品中使用的成分。矿物油还用于制造一些基础食品。其用作结合剂(bindingagent)，但是也可应用于谷物(例如小麦、大米、燕麦和大麦)，以便帮助使灰尘不粘附于产品。矿物油也是某些类型的软糖(gummy candy)中的成分，用于防止它们粘在一起。白油是这样的矿物油，其无色、无臭、无味，特别用于医药以及药物和化妆品制剂中。白矿物油(white mineral oil)是高度精制的石油矿物油。白矿物油大多由饱和烃组成。应用不同的纯化方法：石油产物的加氢，加氢异构化，或三氧化硫、硫酸、或发烟硫酸处理，或上述的组合。白矿物油用于个人护理、制药、食品工业(包括润滑剂)中的许多应用，以及需要具有低生物活性和高稳定性的无毒油的许多其他应用。白油由烃的复杂组合组成，这些烃是由使用硫酸和发烟硫酸密集处理石油馏分获得的，或者由加氢和酸处理的组合获得。加工操作中可包括额外的洗涤和处理步骤。它由饱和烃组成，碳数主要在c15到c50范围内。术语白油摂为误称(misnomer)，因为白油是透明的，并倾向于是水白色的(saybolt颜色+30)，并且符合由美国食品和药物管理局(fda)在联邦法规(cfr)21cfr 172.878和21cfr 178.3620(a)中制定的准则。它们符合欧洲药典(eup)、美国药典(usp)和日本药典(jp)的纯度要求。此外，它们还符合bp、dab、或法国法典以前的专论的纯度要求。白油的典型性质包括：密度，在20℃下810–890kg/m3(使用密度的标准测试astm d-1298)，粘度，在40℃下3–240cst(使用粘度的标准测试astm d-445)，倾点，-18–+3℃(使用倾点的标准测试astm d-97)，闪点115–290℃(使用闪点的标准测试astmd-92)。(对于这些性质，也存在其它标准和测试)。使用可再生材料的常规方法不能“直接”替代矿物油和合成pao油，并且产生品质较差的产品，因此只适用于有限的应用。如今，石油基础油、工艺流体和白油的基于可再生物的替代品通常基于植物油或衍生自植物油的化学改性的产品(例如，二酯和多元醇酯)。这些产品具有反应性酯基团，其负面地影响最终产品的性质。因此，在常规润滑和其他工业应用中，这些材料通常无法提供与矿物油相同的性能。
背景技术
0、发明背景
技术实现思路
1、本发明包括如下方法，所述方法由非石油(或原油)来源的可再生源生产烃材料，并满足白矿物油规格(欧洲(eup)、美国(usp)、日本药典(jp)、bp、dab或法国法典以前的专论)的全部或部分技术要求。本发明还包括使用所述方法生产所得物质。所得物质称为白烷烃(white alkane)，其一般为液体(一些产物是蜡状的)，并且具有白油状的特性。
2、如本文所用，“白烷烃(white alkane或white alkanes)”是使可再生源经受所述方法之后的所得产品，其中白烷烃是惰性的并且具有以下中的全部或部分：指定的进料材料，具有给定碳分子数范围的碳链，给定范围内的粘度，紫外线吸收，芳族化合物，颜色，易于碳化(carbonizable)的物质，提高的倾点，改善的闪点，澄清(或一般透明)的外观，比重/相对密度，酸度/碱度，没有或几乎没有残余的硫化合物，其中范围和要求在本文中进一步描述。
3、所得的白烷烃来自经聚合的植物油，或二聚体脂肪酸，或含有c12–c100范围中的烃链的类似材料，用于各种应用，包括个人护理产品和润滑剂。所述方法经济地以大规模产生高纯度可再生基础油或烃。
4、常规地，作为石油基础油、工艺流体和白油的可再生替代品的进料材料通常基于植物油或衍生自植物油的化学改性的产品(例如，二酯和多元醇酯)。这些产品具有相对较高的反应性，这负面地影响最终产品的性质。
5、预期，与可再生烃生产的其它方法相比，本发明的方法高效地由可再生进料材料产生更高纯度的烃。本发明的烃材料产品(白烷烃)将具有拥有白矿物油的大部分或全部性质的烃。
6、如本文中所用，“可再生物(renewable)”(亦可称为“可再生源”或“可再生碳”)可包括经聚合的植物油，经聚合的脂肪酸，经聚合的脂肪酸酯，或其混合物。所述进料材料中的可再生碳可部分选自：经聚合的植物油，经聚合的脂肪酸，经聚合的脂肪酸酯，或其混合物。植物油通常是甘油三酯(甘油酯)，它是甘油和各种被称为脂肪酸的酸的酯，所述脂肪酸碳链长度为c12-c24，并具有额外的官能团，例如双键或羟基(如在蓖麻油中)。植物油产于含油种子(oilseed)作物或果实，诸如橄榄或棕榈，棕榈仁，以及椰子。替代地，所述进料材料为：天然存在的油或含有50％或更多的不饱和脂肪酸组分的材料，所述不饱和脂肪酸组分包括单不饱和、双不饱和以及三不饱和烃链，其脂肪酸中的大部分在c16-c22范围内。然而一般来说，“可再生物”或“可再生源”或“可再生碳”包括所有不使用来自地圈的化石碳的碳源。化石碳(fossil carbon)一般为石油——或煤，原油，以及天然气。化石碳一般来自分解植物和动物，并且存在于地球的地壳中，并因此是来自地圈的。相反，可再生碳来自生物圈、大气层或技术圈(technosphere)——而不来自于地圈(geosphere)。
7、在本发明的一个实施方式中，使含有短链长、不饱和脂肪酸链的植物油聚合。聚合可在存在或不存在氧(o2)或空气、以及具有或不具有催化剂的情况下通过热处理进行。所述源可为选自诸如以下的天然源中的一种或多种的甘油三酯和脂肪酸组分：大豆，菜籽，蓖麻，玉米，棉籽，海甘蓝，亚麻籽，橄榄，花生，油菜籽，红花，向日葵，妥尔油，脂肪酸，椰子，棕榈；衍生自以下的油：种子，果肉，豆子，豆科作物，外皮，核，或者预期植物的带油部分的任何部分；动物脂肪或鱼油，或其混合物。这些油含有50％或更多的不饱和脂肪酸组分，包括单不饱和、双不饱和、与三不饱和烃链，其大部分脂肪酸在c16-c22范围内(对于植物油而言c18是典型的)，对于大多数应用而言是期望的，最终产物碳链一般大于c12、或c18、或c30、或c60最高至c100，是产品加工后的目标范围。
8、还可使用一般含有不饱和碳链的其它天然存在的油或材料。含有高水平的饱和烃链的进料材料将提供更低的可用作基础油、白油和工艺流体的烃的产率，它们将产生更高量的可再生柴油。例如，含有高饱和水平的动物脂肪、椰子油、棕榈油在工艺期间将产生高量的可再生柴油燃料。
9、使经聚合的植物油加氢脱羧、和/或加氢脱氧，这将导致产生适用于生产润滑剂、或适用于在个人护理产品制剂中使用、或适合作为工艺油(process oil)的烃。
10、经聚合的脂肪酸和脂肪酸酯也可用作加氢脱羧和/或加氢脱氧步骤中的进料。
11、作为实例，使用热或者热和催化剂，使得使用植物油的工艺流(process flow)由植物油流成经聚合的植物油。随后，将第一步的产物氢化，并使用不同的技术处理，以便产生烃材料，丙烷和水。烃可或可不含饱和碳环。
12、所得物质，白烷烃，具有白油品质。其一般由50％-100％可再生碳和基于烃的材料产生，但是为了生产更高品质的产品，优选的是使用80％-100％可再生碳和基于烃的材料。根据iso 16128，白烷烃具有与矿物油相同的惰性烃益处，并且得自天然成分。
13、所得物质白烷烃粘度在2cst至60cst和更高的范围中(在40℃下)。优选的粘度为12cst–70sus，16cst–90sus，40cst–209sus，或60+cst–350+sus。其中cst(表示厘斯)是粘度的度量单位，是1平方毫米/秒(1cst＝1mm2/s)。尽管sus(saybolt通用秒，sayboltuniversal seconds)代表在给定温度下60毫升(ml)油流动通过标准孔的时间，以秒表示。cst和sus粘度单位可彼此之间转换。
14、所产生的可再生烃将用于需要可再生内容物的以下应用中，诸如：
15、a.个人护理产品和药品；
16、b.润滑剂；
17、c.工艺流体；
18、d.白油；
19、e.农业产品(诸如农药和喷洒油)的组分；以及
20、f.可需要烃材料的任意其它用途。
21、与经酯化的脂肪酸或经纯化的植物油不同，所提出的工艺生产“直接替换”烃材料，以及具有与矿物油、白油或pao相同的品质或比其更好的品质的产品。
22、进料材料选择具有尽可能高含量的经聚合烃链。在所述方法中，期望的是，氢压力为500–4000psi，以及温度400°f–800°f，以及氢化工艺的lhsv为0.5–5 1/h(lhsv为液时空速，其为每小时的液体体积流量与催化剂体积的比率。流速2cu m/h和1cu m催化剂的系统的lhsv将为2)。进一步地，氢化的催化剂组成应为在催化剂载体基础上的ni、mo/al2o3，或者ni、co/al2o3，ni/al2o3，或其它金属。
23、氢化可在若干步骤中进行，以较温和条件开始，以便减少裂化反应并增加具有目标烃链(c18和更高)的烃的产量。例如，可首先在20–4000psi和200°f–800°f的温度以及0.5–5 1/h的lhsv下处理进料。
24、若使用酸二聚体，则可能需要稀释以便降低进料的酸值(acid number)，且对二聚体的酯化或其它化学处理可能对降低酸值和增加催化剂稳定性是有益的。所生产的材料将为烃，其可含有或者可不含有饱和环以及痕量芳族化合物，并且碳原子范围应为c12至c100。更可能得实施方式将使用c10至c50，其中c15至c40最常见。所得材料藉由不同方法进一步纯化，以便去除任何芳族化合物、未反应的被氧化的烃，并产生期望品质的白烷烃。
25、白烷烃是白油品质的材料，并且满足以下要求中的一些或全部：uv吸收，芳香性，颜色，易碳化的材料，以及其它白油要求。白烷烃中的可再生碳的百分数为50％-100％之间，尽管更期望的是在80％-100％，并且优选地在90％-100％之间。起始进料是经选取的源，其具有c12-c100碳链，显著部分的hc链在c20至c36范围中。
26、在所描述方法的相当数量的实施方式中，以下步骤是不必要的：酮化(ketonization)步骤，异构化步骤，聚合后的酯交换步骤，任意经聚合的植物油的聚合后的酯交换步骤，和/或加氢异构化步骤。在使所述进料材料加氢脱羧之前、并且在使所述进料材料加氢脱氧之前，使用热、或催化剂、或者热与催化剂完成所述进料材料的聚合。
27、以下通常不含长于c22的烃链，并且对于所述方法没有好处：来自生物圈的原料，诸如植物脂肪，植物油，植物蜡，动物脂肪，动物油，动物蜡，鱼脂肪，鱼油，鱼蜡，游离脂肪酸或藉由其水解得到的脂肪酸，其酯交换得到的酯，醇与脂肪酸的酯化得到的脂肪酸烷基酯，通过皂化得到的脂肪酸金属盐，作为其还原或氢解产物获得的醇和醛，通过水解、酯交换和热解从生物来源的蜡获得的脂肪醇，来自其的脂肪酸酸酐，以及废弃和回收的食品级脂肪和油。
28、在所述方法的相当数量的实施方式中，未产生甘油，并且因此分离是不必要的。类似地，本方法的中间产物不具有25至110的碘值，并且液体级分也未从本方法的中间产物分离。
29、因此，使用可再生碳作为进料材料生产烃材料包括选择进料材料(所述进料材料可来自如本文中所述的多种来源)。所述进料材料一般是已经聚合的，但是若其为未聚合的，则可将其聚合，作为本方法的一部分。随后，使所述进料材料经受加氢处理，所述加氢处理为两部分步骤，包含使所述进料材料加氢脱羧和加氢脱氧。这两个(2)步骤可得到第一中间体。
30、所述第一中间体可含有分子或化学品的混合物，并且在一些情形中，所述第一中间体可具有足以被归类为白烷烃的特性。所述第一中间体可经受分离步骤，其中所述第一中间体中的诸组分、或不同分子中的一种或多种可与剩余物分离，产生第二中间体。从所述第一中间体或所述第二中间体分离并移去的典型组分可包括：蜡，线型烷烃，和/或轻沸烷烃(light boiling alkanes)。可对所述第一中间体使用若干分离技术，包括以下中的任意一种或多种：溶剂脱蜡，尿素脱蜡，蒸馏，分馏，分馏结晶(fractional crystallization)，或者轻质级分气提。作为实例，可使用溶剂脱蜡工艺从油移去蜡，以便为产品提供在低温下良好的流动性特性。
31、在一些情形中，所述第二中间体可具有足以被归类为白烷烃的特性。所述第一中间体或第二中间体还可经受纯化步骤，其中移去杂质。所述纯化步骤通过以下中的至少一种完成：对所述第二中间体产物加氢精加工，施加三氧化硫，施加发烟硫酸，硫酸洗涤，铝土矿过滤，粘土-凝胶提取，膨润土粘土过滤，坡缕石矿物过滤，高岭土过滤，或者活性炭过滤。
32、应注意，白烷烃可在加氢处理之后产生，或者在家庭处理和分离或纯化之后产生，或者在所有三个(3)步骤(加氢处理、分离、和纯化)都已经完成之后产生。此外，可以任意次序完成分离和纯化步骤。
1.生产烃材料的方法，所述方法包含：
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一中间体为白烷烃。
3.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含选择如下的进料材料：所述进料材料含有具有以下中的至少一种长度的烃链：c10至c20、c20至c30、c30至c50、c50至c70、c70至c100。
4.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：在使所述进料材料加氢脱羧之前、并且在使所述进料材料加氢脱氧之前，使用热、催化剂、或者热与催化剂使所述进料材料聚合。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述进料材料含有来自生物圈、大气层、或技术圈中的至少一个的可再生碳。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述进料材料可再生碳选自：经聚合的植物油，经聚合的脂肪酸，经聚合的脂肪酸酯，甘油三酯，甘油二酯，甘油单酯，有机酯，或其混合物。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述进料材料选自：大豆，菜籽，蓖麻，玉米，棉籽，海甘蓝，亚麻籽，橄榄，花生，油菜籽，红花，向日葵，妥尔油，脂肪酸，椰子，棕榈；衍生自以下的油：种子，果肉，豆子，豆科作物，外皮，核，或者预期植物的带油部分的任何部分；动物脂肪或鱼油，或其混合物。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述进料材料为：天然存在的油或含有50％或更多的不饱和脂肪酸组分的材料，所述不饱和脂肪酸组分包括单不饱和、双不饱和以及三不饱和烃链，其脂肪酸中的大部分在c16-c22范围内。
9.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
10.如权利要求9所述的方法，其中所述第二中间体为白烷烃。
11.如权利要求3所述的方法，所述方法进一步包含：
12.如权利要求4所述的方法，所述方法进一步包含：
13.如权利要求5所述的方法，所述方法进一步包含：
14.如权利要求6所述的方法，所述方法进一步包含：
15.如权利要求7所述的方法，所述方法进一步包含：
16.如权利要求8所述的方法，所述方法进一步包含：
17.如权利要求11所述的方法，其中所述第二中间体为白烷烃。
18.如权利要求12所述的方法，其中所述第二中间体为白烷烃。
19.如权利要求13所述的方法，其中所述第二中间体为白烷烃。
20.如权利要求14所述的方法，其中所述第二中间体为白烷烃。
21.如权利要求15所述的方法，其中所述第二中间体为白烷烃。
22.如权利要求16所述的方法，其中所述第二中间体为白烷烃。
23.如权利要求11所述的方法，所述方法进一步包含：
24.如权利要求12所述的方法，所述方法进一步包含：
25.如权利要求13所述的方法，所述方法进一步包含：
26.如权利要求14所述的方法，所述方法进一步包含：
27.如权利要求15所述的方法，所述方法进一步包含：
28.如权利要求16所述的方法，所述方法进一步包含：
29.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
30.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
31.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
32.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
33.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
34.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
35.如权利要求1所述的方法，所述方法进一步包含：
36.产品，所述产品包含：
37.如权利要求36所述的产品，所述方法进一步包括：
38.如权利要求37所述的产品，其中：
