专利名称：膜生物烃燃料的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及节能技术。而且，本发明涉及新颖燃料的制备。本发明更特别涉 及由生物质生产烃燃料。
现有技术汽油在全世界范围内用作发动机的燃料。这种燃料的消耗日益增加。它的来源是 有限的，将在不久的将来耗竭。此外，还存在环境污染的问题。由于机动车数量的增加，燃 料的消耗增加，导致污染排放增多。因此，迫切需要通过促进用于机动车的替代燃料来控制 污染。在上文中已经提到汽油是有限且会耗竭的资源。在发展中国家，机动车是每个社 会阶层的必需品，但是无法承受的燃料成本增加阻碍了这种必需性。因此，迫切需要开发一 种具有多种和可再生来源的替代燃料。因此，开发新的能源成为科学家的重要任务，包括由可再生资源生产石油的新方 法。随着机动车和飞机工业的快速发展，全世界对石油的需求极速增加。天然资源是有 限的，而且被少数国家(统称为石油输出国组织(Organization ofPetroleum Exporting Countries，OPEC))垄断。尽管已经发现了许多油田，但是石油的供给还是不足。石油需求 的增加已经通过引入裂解方法而大大得到改善，实际上目前更多石油是通过裂解而非原来 的石油蒸馏方法得到的。但是，这仍然无法满足要求，因为世界上石油的供应并不是持续无 限的。在印度这样的国家，至今为止几乎没有油田，因此我们直接面临'合成石油 (Synthetic Petrol)‘的问题。印度必须具有充足的发动机燃料。必须很快以某种方式生 产石油，这一目标留待化学家去实现。但是，目前的情势似乎并不像想像得那么悲观。我们 当然能指望我们广阔的煤田来提供合成产品。而且，由这种资源去生产燃料油的工作已经 在英国和德国等国家得到充分推进。以下给出制备'合成石油'的主要方法贝吉乌斯(Bergius)法。煤在催化剂存在下，在较高温度下氢化得到液体烃的混 合物。在该方法中，将细粉末化的煤和合适的催化剂制成糊剂，在该方法中产生重油。然后， 将该煤糊剂预热，并用泵抽送到转化器中。在此将糊剂加热到450°C，在250个大气压下鼓 吹氢气通过。已经是乏氢的有机化合物的高分子络合物和元素碳的混合物的煤与氢结合， 形成饱和度更高的化合物。这些化合物经过裂解和同步氢化，得到烷烃的混合物。该混合 物就是'合成石油(Synthetic Petroleum)‘或'原油'。石油生产快速接近高峰期，然后不可逆的下降并不是神话。直到1998年，国际能 源机构(International Energy Agency)才提出世界石油生产的高峰期。但是在三月份， 在莫斯科举行的G8能源部长级峰会(G8 Energy Ministers' meeting)上，IEA提出世界 石油生产的高峰期可能在2010年到2020年期间。这一观点与近来已经提出的预估大致相 符。或许，这种即将来临的事件的信号目前已经得到世界范围内的严重关注，这是非常有益 的。到目前为止，政府部门通常对该问题置之不理。政府非常短视。
科学和技术的限制。目前社会上似乎已经形成一种轻松的论调，即没有任何问题能够难倒我们。“科 学家将解决任何问题"的想法成为公众的一种普遍安慰剂，因而忽略事实。有什么方法可 以解救这种况状？Piementel 和 Giampietro (1994)已经警告技术并不能代替基本的天然资源如食品、森林、陆地、水、能量和生物多样
性......我们必须实际认识到什么是技术为帮助人类喂养自身和提供其它基本资源所能
够和不能够实现的部分。Bartlett (1994)已经观察到人们对于未来普遍的乐观性，并将其 写成文章；总是有一些受欢迎且善于说服别人的科技乐天派，他们坚信人口增长是有利的， 人脑具有无穷的能力找到解决所有拥挤、环境破坏和资源短缺问题的技术方案。这些科技 乐天派通常不是生物或物理学家。政治家和商人往往是科技乐天派的虔诚信徒。Bartlett提到"我们科学家可能并不能解决任何问题"。坦白地说，科学和技术不能无止境地拯救人类脱离任何本身在不断叠加的困境， 目前是人口，人口目前的指数型增长，以及未来这些人口如何得到支持。在此情况中，如果开发更便宜、污染更少且是可再生资源的本土燃料，则可以解决 世界经济问题，并且能减轻所有社会阶层的经济负担。在巴西和印度之类的国家中已经在这方面采取措施，将汽油按不同百分比与乙醇
混合ο从远古时代开始草本产品已经以一种或其它形式用作燃料。一些富含油如松油、 桉叶油等的草本，以及糖蜜(mollases)的发酵产物(即醇)也是众所周知的燃料。一 些其它草本产品如菔烯、二戊烯、萜品油烯、普通松节油、硫酸盐松节油(15% -25% )和 挥发性脂族烃本身是用于火箭(Rockets)的自燃液体燃料氧化物组合，其具有95%的含 10% -30%发烟硫酸的硝酸。后来在1958年，已有报导，作为废物在气田、煤矿和化石燃料 矿床燃烧的挥发性液体含有短链烃，包括与乙醇和甲基四氢呋喃混合的丁烷和其它烷烃， 该挥发性液体可用作机动车燃料。文献调查显示二戊烯已经在多达175个美国专利中出现，柠檬烯在592个专利中 出现，萜烯在约1174个专利中出现。但是，这些专利发明与本发明没有任何关联。来自上 述文献调查的5个可引用专利如下1.双冲程发动机油组合物(美国专利第4，759，860号_7月沈日，1988)揭示了 仅仅作为润滑油而非燃料使用萜烯。2.来自生物质的烃基燃料(美国专利第5，186，722号-2月16日，1993)揭示了 一种将含萜烯的生物质转化为烃燃料的方法，并没有揭示直接用作燃料的萜烯。在该专利 中还揭示了在2000rpm使用20%柠檬烯将导致发动机自动停工和爆震，而在本发明中，柠 檬烯的用量可以高达80 %，仍然使发动机安全且良好地运行。3.发动机燃料(Engine Fuel)(美国专利第5，501，713号_3月洸日，1996)揭示 了燃料由萜烯、醇和润滑油组成，其中柠檬烯不超过50%。4.发动机燃料(美国专利第5，575，822号-11月19日，1996)揭示的燃料最多仅 含42%萜烯，以及80% -90%石脑油。5.发动机燃料(美国专利第5，607，486号_3月4日，1997)揭示的发动机燃料最多仅含25%的萜烯，以及10% -15%的石脑油和70% -80%的甲醇。编号3、4和5的专利中提及的甲醇和石脑油的使用并不适应大规模生产，因为它 们是毒性物质。本发明中的萜烯超过阳%，不使用毒性成分。在印度，还没有发现与本申请中描述的发明相同或基本相同的专利或出版物。本发明涉及由生物质制备新型烃燃料，和大规模生产所述烃燃料的方法。本发明 具体而非排它性地涉及还原具有C2tl-C6直碳链的烃的方法。大部分常规燃料即石油、柴油 和煤油都在此范围内。众所周知，烃燃料正在被耗尽，变得非常稀有和昂贵。研究和开发的 方向是发明一种将取代现有技术中已知燃料的新型烃燃料。此外，研究的方向是找到一种基于生物源的新颖的能源燃料。发明出一种新颖的 生物燃料和制备生物燃料的方法将大大节省外汇，因为世界严重依赖于相互之间进口烃燃 料。除了上述事实，使用该烃燃料还具有各种其它优点，它们将在下文中一一叙述。已经描述了本发明基于生物源的新颖烃燃料的重要性，在下文中将描述烃燃料的 组成，所述燃料的制备方法，以及在各种工业(包括运输)中使用该燃料的各种益处。因此，本发明的主要目的是找到一种基于生物源的新颖烃燃料，该燃料是独特的。本发明的另一个目的是发明一种新颖的制备所述烃燃料的方法。本发明的另一个目的是发明一种新颖的烃燃料，与已知的燃料的相比，该燃料向 大气中排放的一氧化碳量极少，因此得到生态友好的大气。以下列出在由新颖的生物质源制备该烃燃料的方法中使用的基本原料。乳香(BOSTOLLIA0VALIF0L0LATA)植物科-橄榄科(BURSERACEAE)属-乳香属(B0STOLLIA)种-0VALIF0LI0LATE这是一种中等或大的分枝树，其树干高15-121英尺，周长为3-5英尺，通常在印度 海拔450-950Msl的干燥且多坡的落叶林中找到。在印度只有一种，其余种类在阿拉伯和非 洲国家中找到。叶-是顶部团簇的，长椭圆形到披针形。花萼-管状宽阔的钟状(Tube Broadly campanulate)，瓣5-7三角形。花瓣-5-7，白色，卵形，底座囊状。盘-环形，圆齿状，无花萼。雄蕊-10-16，插在盘下方。子房-3室的，胚珠2还发现另一种变体，即SERRATA，该变体具有锯齿状的有软毛的叶子。提取高挥发性乳香油的方法1.在纯化的脂肪上吸收2.用挥发性溶剂提取3.层析法4.蒸汽蒸馏和分馏(专利蒸馏方法(patent still methods))萜类萜类是有机化合物，它在植物领域中产生，由某些植物的树液和组织得到，即乳香禾口荜澄爺(boswellia and piper cubeba)。异戊二烯规则类萜遵循异戊二烯规则，类萜的碳骨架可利用异戊二烯规则表示。在乳香植物的叶和树干中发现单类萜和倍半类萜。含萜烯烃的乳香油通常为浅黄色，具有令人愉快的气味。以下是乳香油的典型组 成比重 15°C -0. 8446二戊烯(或)柠檬烯分子式-C10H16分子量-136.23碳-88.16%氢-11.84%实际上，不溶于水，但是可溶于醚。d-形式，机油，沸点 _175°C -178°C将上述原料按它们的比例均勻混合，加热，得到烃燃料。该烃燃料可就这样使用， 或者作为原料与氧化铝一起在容器中加热。当进行加热时，大分子破裂为小分子。这导致 烃燃料的品质与航空燃料的品质匹配。不同原料的协同效应导致烃燃料的特定品质。本发明的烃燃料的不同优点如下1.与常规烃燃料相比，一氧化碳的排放量较少，因此是生态友好的。2.生产成本很低，因此该燃料是非常经济的。3.该燃料仅由生物源得到，该生物源可广泛得到，在地球上很丰富，羟基38X碳燃 料(hydro y 38 X carbon fuel)是理想的能源，可以分解为较轻的材料，从而得到新型的 烃燃料，该燃料可广泛用于需要烃燃料的能量和运输领域。1.乙醇通过淀粉和糖发酵制得。2.甲醇由木材制得。3.甲酸乙酯主要通过发酵水甘蔗基(fermentation water sugarcane base)制得。4.环戊烷由己二酸的乙基酯制得。己二酸来自甜菜汁。对于依据本发明的烃燃料，其中原料过氧化苯甲酰(BENZOIL PEROXIDE)不应超过 组合物总重量的10%。对于依据本发明的烃燃料，其中原料丙三醇(Glycerine)不应超过组合物总重量 的 40%。对于依据本发明的烃燃料，其中柠檬烯是基本不饱和的化合物，具有碳-碳双键 Oc = CO0它们可通过还原法转化为饱和化合物。该转化过程通过在催化剂存在下， 使化合物暴露在氢气喷射流下进行。在还原过程中，萜烯/烯烃转化为烷烃。
催化剂
使用的各类催化剂是Pt/H2 (2 个大气压)RuM2 (5 个大气压)Rh/H2 (5 个大气压)。所述原料需要与Al2O3 —起加热，以得到烃燃料。对于依据本发明的制备所述烃燃料的新颖方法，其中将上述原料在容器中均勻地 混合，任选地进行加热。在上述方法中，大分子破裂为小分子。本发明优选实施方式的详述现在，将结合以下说明详细描述本发明。在以下说明中清楚地描述了本发明的特 征和进行本发明的方式。本发明一般涵盖新颖烃燃料的组成，以及制备所述烃燃料的方法。背景醚是通式R-O-R1的化合物，其中R和R1可以是烷基或芳基(苯环)。像醇一样， 醚与水相关，烷基替代氢原子。在醇中，水的一个氢原子被烷基替代。在醚中，两个氢都被 烷基替代。在对称醚中，两个烷基相同，而在非对称醚中，两个烷基不相同。H-O-H R-O-H R-O-R1水 醇 醚醚的例子包括
权利要求
1.一种协同草本基烃燃料，其中以下组分的比例如下 组分重量比例2% -60% 1% -5% 1% -5% 5% -25% 10% -40% 10% -20% 5% -30% 5% -25% 2% -10% 22% -40%。
2.如权利要求1所述的协同草本基烃燃料，其特征在于，以下原料按照以下重量比例 使用，从而得到具有最佳效应的所述燃料的理想组合柠檬烯过氧化苯甲酰异丙醇丙三醇四氢呋喃叔丁醇甲酸乙酯甲醇环戊烷乙醇组分重量比例a.柠檬烯25%b.过氧化苯甲酰1%C.异丙醇1%d.丙三醇5%e.四氢呋喃15%f.叔丁醇10%g·甲酸乙酯5%h.甲醇5%i.环戊烷12%j·乙醇15%。
3.如权利要求1所述的烃燃料，量的5%。
4.如权利要求1所述的烃燃料，其特征在于，其中甲酸乙酯、异丙醇、四氢呋喃、柠檬烯 是基本化合物，其包含可还原组分，需要使它们在说明书中定义的催化剂存在下暴露于氢 气喷射流来进行处理。
5.一种烃燃料，该烃燃料具有理想重量组合的下述组成，其中在此提及的特定原料组 合得到烃燃料，组分重量比例四氢呋喃 甲酸乙酯 甲醇 柠檬烯 叔丁醇20% -40% 25% -40% 25% -40% 10% -15% 25% -40%其中，所述原料不需要加热以获得所述烃燃料。
6.一种烃燃料，该烃燃料具有理想重量组合的下述组成，其中在此提及的特定原料组 合得到烃燃料，组分重量比例叔丁醇20%环戊烷10%甲酸乙酯50%四氢呋喃10%其中，所述原料在组合形成烃燃料时p-lxl，需要在Al2O3存在下加热。
7.一种具有以下组成的烃燃料 组分重量比例 柠檬烯 60% 环戊烷 20%四氢呋喃10%叔丁醇10%。
8.一种新颖的制备如权利要求1所述的烃燃料的方法，其中，将上述原料在容器中均 勻地混合，得到烃燃料，任选地进行加热，从而使较大的烃分子断裂为较小的分子。
9.如权利要求1所述的新颖的来自生物源的烃燃料，其特征在于，所述方法在合适的 催化剂存在下进行。
10.如权利要求1所述的新颖的来自生物源的烃燃料，其特征在于，所述方法在催化剂 Ru (H2 ； 5个大气压)或Pt (H2 ； 2个大气压)存在下进行。
11.如权利要求1所述的新颖的来自生物源的烃燃料，其特征在于，所述方法在催化剂 1 (H2 ； 5个大气压)存在下进行。
12.如权利要求1所述的新烃燃料，其具有已开发的以下组成各自比例为20%、70% 和10%或70%、20%和10%的乙醇、四氢呋喃和叔丁醇。
13.如权利要求1所述的新烃燃料，其具有已开发的以下组成各自比例为20%、70% 和10%或70%、20%和10%的甲醇、四氢呋喃和异丙醇。
14.如权利要求1所述的新烃燃料，其具有已开发的以下组成各自比例为40%、50% 和10%或50%、40%和10%的甲酸乙酯、四氢呋喃和异丙醇。
15.一种如说明书中所述的来自生物源的协同草本基烃燃料。
全文摘要
本发明涉及新颖的烃燃料，和由新颖的生物质源制备所述烃燃料的方法。该烃燃料具有以下所定义比例的组分a.柠檬烯2％-60％；b.过氧化苯甲酰1％-5％；c.异丙醇1％-5％；d.丙三醇5％-25％；e.四氢呋喃10％-40％；f.叔丁醇10％-20％；g.甲酸乙酯5％-30％；h.甲醇5％-25％；i.环戊烷2％-10％；j.乙醇22％-40％。
文档编号C10L1/18GK102083948SQ200880129224
公开日2011年6月1日 申请日期2008年4月24日 优先权日2008年3月12日
发明者拉玛·庞努皮赖 申请人:拉玛·庞努皮赖