。
[0044] 同样，可仅调节来源于生物质的烯烃中的双键位置，由此控制所述钻井液或润滑 油基础油的性质。
[0045] 特别是，由于调节了脱水反应的反应条件，因此即使不使用另外的用于调节性质 的反应，也能够控制重要的产品特性，包括钻井液的倾点、或者润滑油基础油的黏度指数、 倾点等。
[0046] 由于甚至通过使用来源于生物质的任何脂肪酸，能够根据需要来控制润滑油基础 油的质量，因此只要确保这种原料的经济供给，则因其高经济影响从而可预期其的广泛应 用。
【附图说明】
[0047] 图1表示典型的粗棕榈油中所包含的甘油三酸酯和脂肪酸的化学式。
[0048] 图2示意性地表示根据本发明示例性实施方案由来源于生物质的脂肪酸制备钻 井液和润滑油基础油的工艺。
[0049] 图3为表示在根据本发明的实施例1中，通过利用CuCr/Al203催化剂由C18硬脂 酸的氢化得到的C18脂肪酸的选择性的图表。
[0050] 图4为表示在根据本发明的实施例2中，通过利用Cu/SiOjf化剂由C18硬脂酸 的氢化得到的C18醇的选择性的图表。
[0051] 图5为表示在根据本发明的实施例3中，通过利用CuZnA10x催化剂，由棕榈脂肪 酸馏分的氢化得到的产品的反应转化率（基于SimDist和GC-MS分析）的图表。
[0052] 图6为表示在根据本发明的实施例3中，通过利用CuZnA10x催化剂，由棕榈脂肪 酸馏分的氢化得到的产品的产率（基于SimDist和GC-MS分析）的图表。
[0053] 图7为表示在根据本发明的实施例4中，来源于棕榈脂肪酸馏分的C16和C18脂 肪醇的SimDist分析结果的图表。
[0054] 图8为表示在根据本发明的实施例4中，通过脱水反应得到的产品的SimDist图 谱的图。
[0055] 图9为表示在根据本发明的实施例4中，在脱水反应之前C16和C18脂肪醇混合 物的GC-MS分析结果的图表。
[0056] 图10为表示在根据本发明的实施例4中，在脱水反应之后产物中C16和C18线性 a烯烃（LA0)混合物和线性内烯烃（LI0)混合物的GC-MS分析结果的图表。
[0057] 图11为表示在根据本发明的实施例4中，由C16和C18脂肪醇的脱水反应而得到 的产物根据反应温度变化的SimDist图谱的图表。
[0058] 图12为表示在根据本发明的实施例5中，由C16和C18线性a烯烃混合物和线 性内烯烃混合物的低聚反应和加氢精制而得到的产物的SimDist图谱的图表。
【具体实施方式】
[0059] 可通过参照附图的如下说明来实施本发明。提供如下说明是为了更好地理解本发 明的具体实施方案，本发明并不局限于此。
[0060] 本发明涉及由来源于生物质的脂肪酸制备钻井液和润滑油基础油的方法。
[0061] 在本发明的实施方案中，上述方法包括：提供来源于生物质的脂肪酸混合物；将 该脂肪酸混合物氢化以得到脂肪醇混合物；将该脂肪醇混合物脱水以得到C16和C18线性 内烯烃（LI0)混合物；使该C16和C18线性内烯烃混合物进行低聚反应，以得到烯烃润滑油 基础油；以及对所述烯烃润滑油基础油进行加氢精制，得到III类或更高等级的润滑油基 础油。
[0062] 在本发明的实施方案中，如图2所示，依次对来源于生物质的脂肪酸进行氢化和 脱水，由此制得C16和C18线性内烯烃混合物，其可用作钻井液。
[0063] 本文中所用的术语"C16和C18线性内烯烃混合物"是指由16或18个碳原子构成 的线性烃，并且可定义为含有位于分子中部、而非分子端部的不饱和双键的烯烃的混合物
[0064] 下表2示出了可用作钻井液的烃的性质标准。
[0065][表2]
[0066]
[0067] 考虑到钻井液所需的基本功能，其必须满足特定的性质。例如，其密度与使液柱表 现出与冰中的静岩压力（该静岩压力取决于钻孔深度的变化而变）类似的特性的功能有 关。同时，当钻井液的倾点较高时，钻井液的黏度会在低温环境中（包括深水钻探、极地区 域中的石油钻探等）急剧升高，且还会发生过度增稠。
[0068] 另外，低闪点会引起稳定性问题。此外，黏度过低使得无法表现出钻井液通过浮力 将钻肩传递至其表面的固有功能，而黏度过高则使得难以栗送钻井液。因此，必须将黏度设 定在适当范围内。然而，这些性质之间存在权衡关系（即，当某一性质得到改善时，其它性 质则劣化），这使得难以使同一钻井液同时具有所需性质。
[0069] 近来，随着对环境污染以及由钻探形成的工作环境的规定愈加严格，要求钻井液 不仅表现出其固有功能，而且还要求其避免造成人类健康或环境方面的问题。然而，对于常 规技术，在将对环境的负面影响降至最低方面存在局限，例如生物降解性和/或毒性。例 如，石油类钻井液主要含有原油中所存在的杂质，如多环芳烃、过渡金属、硫、氮、和卤素，因 此必须提供用于除去这种杂质的另外的系统或工艺。
[0070] 同时，对于合成钻井液、尤其是通过烯烃的低聚反应而获得的产品，由于用于反应 的催化剂（例如，三氟化硼等）可能以毒性材料的形式排放，因此其存在潜在的缺陷。另 外，美国环境保护局（EPA)更为严格地限制了生物降解性、沉积物毒性、重金属和多环芳烃 含量。
[0071] 在图2示出的本发明的实施方案中，对来源于生物质的脂肪酸进行了氢化、脱水、 低聚反应和加氢精制，从而得到了高质量的润滑油基础油。
[0072] 如下表3所示，基于API，根据润滑油基础油的机械性质和化学性质对其例子进行 分类。
[0073][表 3]
[0074]
[0075] 为了由来源于生物质的脂肪（甘油三酸酯和/或脂肪酸）制备润滑油基础油，常 规的工艺包括：生物质中已存在的烯烃的低聚反应；脂肪酸的酮基化作用；以及甘油三酸 酯的分解。具体而言，已存在于生物质中的烯烃的低聚反应要求进行另外的异构化工艺以 降低其倾点，并且润滑油基础油的制备活性取决于原料中烯烃的含量而定。同时，由于脂肪 酸的碳链过长，因此脂肪酸的酮基化作用要求进行异构化。另外，甘油三酸酯支链中的碳原 子数及其双键数会对甘油三酸酯的分解产生显著影响。
[0076] 对此，在本发明的实施方案中依次进行了氢化、脱水、低聚反应和加氢精制。代之 以常规技术中来源于生物质的脂肪酸的结构中所随机存在的双键的低聚反应，在本发明的 实施方案中，通过由脂肪酸得到的脂肪醇的脱水而制得的烯烃中的双键位置得到了控制， 从而得到了具有不同性质的钻井液。另外，进行了烯烃的选择性低聚反应，由此获得了具有 与PA0(聚a_烯烃）的辐射状对称结构类似的结构的润滑油基础油。这样，即使不使用异 构化，也能获得具有高黏度指数、低倾点和低浊点的高质量润滑油基础油（例如，III类或 更高等级的润滑油基础油，尤其是III+类润滑油基础油）。借助于上述工艺，无论使用何种 具体的来源于生物质的脂肪酸作为原料，均可重复生产具有不同性质的钻井液和润滑油基 础油。
[0077] 具体而言，当由来源于生物质的脂肪酸混合物转化得到的烯烃混合物（尤其是 C16和C18烯烃混合物）中的双键位置接近于a位时，所得钻井液的倾点会升高，并且不仅 润滑油基础油的黏度指数、而且其倾点和浊点也会升高。相反，当双键的位置接近于烃链的 中心时，所得钻井液的倾点会降低，并且润滑油基础油的粘度指数、倾点和浊点会降低。为 了改变钻井液和最终润滑油基础油的性质，可改变脂肪醇的脱水条件，甚至可通过利用脂 肪酸原料来改变其脱水条件，从而可使烯烃混合物中的双键位移。在本发明的实施方案中， 低聚反应主要发生于由脂肪醇的脱水而制得的烯烃中的a双键（或位移双键）处，所得低 聚物具有辐射状对称结构，因而尽管碳原子数较大（例如，约30个以上），仍具有低倾点和 低池点。
[0078] 提供来源于生物质的脂肪酸
[0079] 根据本发明的实施方案，可利用本领域中已知的各种动物和植物脂肪成分来获得 生物质。动物成分可例举为：鱼油、牛油、猪油、羊油、黄油等；和植物成分的例子可包括： 葵花籽油、芥花油、椰油、玉米油、棉花籽油、菜子油、亚麻籽油、红花籽油、燕麦油、橄榄油、 棕榈油、花生油、杏核油、杏仁油、鳄梨油、椿油、米糠油、胡桃油、油菜油、亚麻油、芝麻油、豆 油、蓖麻油、可可脂、或棕榈坚果油。这些成分可单独使用或组合使用。此外，本发明的脂肪 酸并不局限于上面所列的种类。下表4和表5中给出了本发明实施方案中可使用的生物质 种类、其中所含的脂肪酸及其含量。
[0080] [表 4]
[0081]
[0084] 从表4和表5中可清楚地看出，来源于各种动物和植物成分的生物质中所包含的 脂肪酸的碳原子数均落在约4至24的范围内，尤其是，C16和C18脂肪酸是最为普遍的。举 例说明，脂肪酸中C16脂肪酸、C18脂肪酸或其组合的含量可为至少约80重量％、尤其为至 少约85重量％、更尤其为约90重量％至99重量％。同样，根据生物质的来源，其中可包含 具有各种原子数的脂肪酸。
[0085] 如上所述，来源于生物质的脂肪成分可主要含有甘油三酸酯和脂肪酸。如此，例 如，甘油三酸酯与脂肪酸的比值（重量比值）范围为约100:1至6:1，尤其为约20:1至6:1， 更尤其为约10:1至6:1，并且该比值可根据生物质来源的不同而改变，且并不一定局限于 上述数值范围。
[0086] 此外，甘油三酸酯的碳链大约由C4至C24构成，更典型地由C16和C18构成。如 下面的反应式1所示，这种甘油三酸酯或一些单甘油酯和双甘油酯可通过脱酯化而转化为 脂肪酸混合物。
[0087][反应式1]
[0088]
[0089] 反应式1中所示的脱酯化为由生物质制备脂肪酸甲酯（FAME)的典型反应。
[0090] 在示例性实施方案中，脱酯化能够在高温蒸汽（典型地为约100°C至300°C，更典 型地为约100°C至200°C)的存在下，利用强酸（例如，H2S04、HN03)或强碱（例如，NaOH、 K0H)使原料转化为脂肪酸。此外，可采用本领域中已知的使甘油三酸酯转化为脂肪酸的各 种反应，而对其没有特别的限制。
[0091] 如反应式1所示，关于脂肪