Способы очистки и производства топлива из натурального масляного исходного сырья

Способы очистки и производства топлива из натурального масляного исходного сырья

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[0001] Эта заявка испрашивает приоритет по Предварительной патентной заявке Соединенных Штатов №61/250,743, поданной 12 октября 2009, которая включена здесь ссылкой.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Реакция метатезиса - это общеизвестная в области техники каталитическая реакция, которая включает метатезис алкилиденовых единиц между соединениями, содержащими одну или более двойные связи {например, олефиновые соединения), через образование и разложение углерод-углерод двойных связей. Реакция метатезиса может происходить между двумя подобными молекулами (часто называемая реакция самометатезиса), и/или она может иметь место между двумя различными молекулами (часто называемая реакция перекрестного метатезиса). Реакция самометатезиса может быть представлена схематично как показано в Равенстве I.

(I) R¹-CH=CH-R²+R¹-CH=CH-R²↔R¹-CH=CH-R¹+R²-CH=CH-R²

где R¹ и R² - органические группы.

[0003] Реакция перекрестного метатезиса может быть представлена схематично как показано в Равенстве П.

(II) R¹-CH=CH-R²+R³-CH=CH-R⁴↔

R¹-CH=CH-R³+R¹-CH=CH-R⁴+R²-CH=CH-R³+R²-CH=CH-R⁴

+R¹-CH=CH-R¹+R²-CH=CH-R²+R³-CH=CH-R³+R⁴-CH=CH-R⁴

где R¹, R², R³ и R⁴ - органические группы.

[0004] В последние годы возрос спрос на безвредные для окружающей среды технологии производства материалов, обычно получаемых из масляных источников.

Например, исследователи проанализировали возможность производства биотоплива, восков, пластических масс и т.п., используя исходное сырье натурального масла, такого как растительное масло и масло на основе семян. В одном неограничивающем примере катализаторы реакции метатезиса используются для производства свечного воска, как описано в PCT/US 2006/000822, которая здесь включена в качестве ссылки. Реакции метатезиса, включающие исходное сырье натурального масла, предлагают многообещающие решения для сегодняшнего дня и в будущем.

[0005] Натуральное масляное исходное сырье, являющееся предметом интереса, включает в качестве неограничивающих примеров такие как натуральные масла (например, растительные масла, рыбий жир, животные жиры) и производные натуральных масел, такие как жирные кислоты и алкильные сложные эфиры (например, метиловый) жирных кислот. Это исходное сырье может быть промышленно преобразовано в полезные химикаты {например, воски, пластические массы, косметические препараты, биотоплива и т.д.) любым числом различных реакций метатезиса. Различные реакции включают, но не ограничивают, реакции самометатезиса, реакции перекрестного метатезиса с олефинами, реакции метатезиса с размыканием кольца. Представленные неограничивающие примеры полезных катализаторов реакции метатезиса приведены ниже. Катализаторы метатезиса могут быть дорогими и, поэтому, желательно улучшить эффективность катализатора метатезиса.

[0006] В последние годы выросла потребность в транспортном топливе на масляной основе. Существует проблема, что мировое производство масла, возможно, не в состоянии успеть за потребностями. Кроме того, увеличенная потребность в топливе на основе масел привела к более высокому образованию парниковых газов. В частности, авиационная промышленность несет ответственность за более чем 10% парниковых газов в пределах Соединенных Штатов. Из-за увеличенной потребности в топливе и увеличенного образования парниковых газов существует необходимость в исследовании способов создания безвредных для окружающей среды, альтернативных топливных источников. В частности, есть потребность исследовать способы создания безвредных для окружающей среды топливных композиций и специализированных химикатов из натурального исходного сырья.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Раскрыты способы очистки натурального масляного сырья через реакцию метатезиса натурального масляного исходного сырья в присутствии катализатора метатезиса.

[0008] В одном воплощении способ включает реагирование исходного сырья, включающего натуральное масло, в присутствии катализатора метатезиса при условиях, достаточных для образования полученного реакцией метатезиса продукта, в котором полученный реакцией метатезиса продукт включает олефины и сложные эфиры. Способ далее включает разделение олефинов и сложных эфиров. Способ далее включает трансэтерификацию сложных эфиров в присутствии спирта для получения трансэтерифицированного продукта.

[0009] В определенных воплощениях способ включает обработку исходного сырья до реагирования исходного сырья при условиях, достаточных для уменьшения каталитических ядов в исходном сырье. В некоторых воплощениях исходное сырье химически обрабатывают посредством химической реакции для уменьшения каталитических ядов. В других воплощениях исходное сырье нагревают до температуры, больше чем 100°C в отсутствии кислорода и выдерживают при температуре какое-то время, достаточное для уменьшения каталитических ядов.

[0010] В определенных воплощениях способ далее включает отделение катализатора метатезиса от олефинов и сложных эфиров растворимым в воде фосфиновым реактивом.

[0011] В определенных воплощениях катализатор метатезиса растворяют в растворителе до реакции метатезиса. В некоторых воплощениях растворитель представляет собой толуол.

[0012] В определенных воплощениях способ далее включает гидрирование олефинов для получения топливной композиции. В некоторых воплощениях топливная композиция включает композицию реактивного топлива, имеющую распределение углеродного числа между 5 и 16. В других воплощениях топливная композиция включает композицию дизельного топлива, имеющую распределение углеродного числа между 8 и 25. В некоторых воплощениях топливная композиция это: (а) реактивное топливо типа керосина, имеющее распределение углеродного числа между 8 и 16, температуру воспламенения между приблизительно 38°C и приблизительно 66°C, температуру самовоспламенения приблизительно 210°C и точку замерзания между приблизительно -47°C и приблизительно -40°C; (b) реактивное топливо типа лигроина, имеющее распределение углеродного числа между 5 и 15, температуру воспламенения между приблизительно - 23°C и приблизительно 0°C, температуру самовоспламенения приблизительно 250°C и точку замерзания приблизительно -65°C; или (с) дизельное топливо, имеющее распределение углеродного числа между 8 и 25, плотность между приблизительно 0.82 и приблизительно 1.08 при приблизительно 15.6°C, цетановое число больше чем приблизительно 40 и интервал дистилляции между приблизительно 180°C и приблизительно 340°C.

[0013] В определенных воплощениях способ далее включает олигомеризацию олефинов для получения, по крайней мере, одного из: поли-альфа-олефинов, поливнутренних олефинов, заместителей минерального масла или биодизеля.

[0014] В определенных воплощениях способ далее включает отделение глицерина от трансэтерифицированного продукта через сепарацию жидкость-жидкость, промывание трансэтерифицированного продукта водой для дальнейшего удаления глицерина и высушивание трансэтерифицированного продукта для отделения воды от трансэтерифицированного продукта. В некоторых воплощениях способ далее включает дистиллирование трансэтерифицированного продукта для отделения, по крайней мере, одного специализированного химиката, выбранного из группы, состоящей из сложного эфира 9 - деценовой кислоты, сложного эфира 9 - ундеценовой кислоты, сложного эфира 9 - додеценовой кислоты, отдельно или в комбинациях. В некоторых дополнительных воплощениях способ далее включает гидролиз, по крайней мере, одного специализированного химиката, таким образом получая, по крайней мере, одну кислоту, выбранную из группы, состоящей из: 9 - деценовой кислоты, 9 - ундеценовой кислоты, 9 - додеценоновой кислоты, отдельно или в комбинациях. В определенных воплощениях операция гидролиза далее приводит к образованию солей щелочных металлов и солей щелочноземельных металлов, отдельно или в комбинациях, по крайней мере, одной кислоты.

[0015] В определенных воплощениях способ включает реакцию трансэтерифицированного продукта с самим собой для получения димера.

[0016] В определенных воплощениях операция вступления в реакцию включает реакцию самометатезиса между самим исходным сырьем. В других воплощениях операция вступления в реакцию включает реакцию перекрестного метатезиса между низкомолекулярным олефином и исходным сырьем. В некоторых воплощениях низкомолекулярный олефин включает, по крайней мере, один низкомолекулярный олефин, выбранный из группы, состоящей из этилена, пропилена, 1 - бутена, 2 - бутена, отдельно или в комбинациях. В некоторых воплощениях низкомолекулярный олефин - это альфа-олефин. В одном воплощении низкомолекулярный олефин включает, по крайней мере, один разветвленный олефин, имеющий углеродное число между 4 и 10.

[0017] В другом воплощении способ включает реагирование исходного сырья, включающего натуральное масло, в присутствии катализатора метатезиса при условиях, достаточных для получения полученного реакцией метатезиса продукта, в котором полученный реакцией метатезиса продукт включает олефины и сложные эфиры. Способ далее включает отделение олефинов от сложных эфиров. Способ далее включает гидрирование олефинов при условиях, достаточных для получения топливной композиции.

[0018] В определенных воплощениях топливная композиция включает композицию реактивного топлива, имеющую распределение углеродного числа между 5 и 16. В другом воплощении топливная композиция включает композицию дизельного топлива, имеющую распределение углеродного числа между 8 и 25. В некоторых воплощениях топливная композиция это: (а) реактивное топливо типа керосина, имеющее распределение углеродного числа между 8 и 16, температуру воспламенения между приблизительно 38°C и приблизительно 66°C, температуру самовоспламенения приблизительно 210°C и точку замерзания между приблизительно -47°C и приблизительно -40°C; (b) реактивное топливо типа лигроина, имеющее распределение углеродного числа между 5 и 15, температуру воспламенения между приблизительно -23°C и приблизительно 0°C, температуру самовоспламенения приблизительно 250°C и точку замерзания приблизительно -65°C; или (с) дизельное топливо, имеющее распределение углеродного числа между 8 и 25, плотность между приблизительно 0.82 и приблизительно 1.08 при

приблизительно 15.6°C, цетановое число больше чем приблизительно 40 и интервал дистилляции между приблизительно 180°C и приблизительно 340°C.

[0019] В определенных воплощениях способ далее включает отделение путем испарения легкого конечного, потока от полученного реакцией метатезиса продукта до отделения олефинов от сложных эфиров, при этом легкий конечный поток имеет большинство углеводородов с углеродным числом между 2 и 4.

[0020] В определенных воплощениях способ далее включает отделение легкого конечного потока от олефинов до гидрогенизации олефинов, при этом легкий конечный поток имеет большинство углеводородов с углеродными числами между 3 и 8.

[0021] В определенных воплощениях способ далее включает отделение C₁₈₊ тяжелого конечного потока от олефинов до гидрогенизации олефинов, при этом тяжелый конечный поток имеет большинство углеводородов с углеродными числами, по крайней мере, 18.

[0022] В определенных воплощениях способ далее включает отделение C₁₈₊ тяжелого конечного потока от топливной композиции, при этом тяжелый конечный поток имеет большинство углеводородов с углеродными числами, по крайней мере, 18.

[0023] В определенных воплощениях способ далее включает изомеризацию топливной композиции, в которой фракция нормальных парафиновых соединений в топливной композиции изомеризована в изопарафиновые соединения.

[0024] В определенных воплощениях операция вступления в реакцию включает реакцию самометатезиса между самим исходным сырьем. В других воплощениях операция вступления в реакцию включает реакцию перекрестного метатезиса между низкомолекулярным олефином и исходным сырьем.

[0025] В другом воплощении способ включает реагирование исходного сырья, включающего натуральное масло, в присутствии катализатора метатезиса при условиях, достаточных для получения полученного реакцией метатезиса продукта, при котором полученный реакцией метатезиса продукт включает олефины и сложные эфиры. Способ далее включает гидрирование полученного реакцией метатезиса продукта, таким образом, приводя к получению топливной композиции и, по крайней мере, частично насыщенных сложных эфиров. Способ далее включает отделение топливной композиции от, по крайней мере, частично насыщенных сложных эфиров. Способ может далее включать изомеризацию топливной композиции, в которой часть нормальных парафинов изомеризована в изопарафины, формируя изомеризованную топливную композицию. Способ может далее включать отделение центро-фракционного потока топлива от топливной композиции или изомеризованной топливной композиции.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ

[0026] Фиг. 1 - это схематичная диаграмма одного воплощения процесса для получения топливной композиции и трансэтерифицированного продукта из натурального масла.

[0027] Фиг. 2 - представляет собой схематичную диаграмму второго воплощения процесса для получения топливной композиции и трансэтерифицированного продукта из натурального масла.

ДЕТАЛИЗИРОВАННОЕ ОПИСАНИЕ

[0028] Настоящая заявка относится к способам очистки натурального масляного исходного сырья через реакцию метатезиса натурального масляного исходного сырья.

[0029] Как здесь используется, формы единственного числа включают множественные ссылки, если контекст ясно не диктует иначе. Например, ссылка на "заместитель" охватывает единственный заместитель, а также два или более заместителей и т.п.

[0030] Как здесь используется, термины "например", " такие как" или "включая" предназначены для представления примеров, которые далее разъясняют более общий предмет. Если иначе не определено, эти примеры обеспечиваются только как помощь для понимания применений, показанных в настоящем описании, и никоим образом не предназначены для ограничения.

[0031] Как здесь используется, следующие термины имеют следующие значения, если явно не заявлено обратное. Понятно, что любой термин в единственном числе может включать его множественную форму и наоборот.

[0032] Как здесь используется, термин "катализатор метатезиса" включает любой катализатор или систему катализаторов, которые катализируют реакцию метатезиса.

[0033] Как здесь используется, термины "натуральные масла", "натуральное исходное сырье" или "натуральное масляное исходное сырье" могут относиться к маслам, полученным из растительных или животных источников. Термин "натуральное масло" включает натуральные масляные производные, если не указано иначе. Примеры натуральных масел включают, но без ограничения, растительные масла, масла морских водорослей, животные жиры, талловые масла, производные этих масел, комбинации любых из этих масел и т.п. Представленные неограничивающие примеры растительных масел включают каноловое масло, рапсовое масло, кокосовое масло, кукурузное масло, хлопковое масло, оливковое масло, пальмовое масло, арахисовое масло, сафлоровое масло, кунжутное масло, соевое масло, подсолнечное масло, льняное масло, масло из косточек плодов пальмы, тунговое масло, ятрофиновое масло, горчичное масло, ярутковое масло, камелиевое масло и касторовое масло. Представленные неограничивающие примеры животных жиров включают полутвердый жир, солидол, жир домашней птицы, желтый жир и рыбий жир. Талловые масла - побочные продукты производства древесной целлюлозы.

[0034] Как здесь используется, термин "натуральные масляные производные" может относиться к соединениям или смеси соединений, полученных из натурального масла, использующих любой способ или комбинацию способов, известных в технологии. Такие способы включают омыление, трансэтерификацию, этерификацию, гидрирование (частичное или полное), изомеризацию, окисление и восстановление. Представленные неограничивающие примеры натуральных масляных производных включают смолы, фосфолипиды, мыльное сырье, подкисленное мыльное сырье, дистиллят или отстой дистиллята, жирные кислоты и алкильный сложный эфир жирных кислот (например, такие как сложный 2-этилгексиловый эфир), гидроксизамещенные их вариации натурального масла. Например, производная натурального масла может быть сложным метиловым эфиром жирной кислоты ("FAME"), полученным из глицерида натурального масла. В некоторых воплощениях исходное сырье включает каноловое или соевое масло, как неограничивающий пример, очищенное, отбеленное и деодорированное соевое масло (то есть, RBD соевое масло). Соевое масло обычно включает приблизительно 95% вес. или более (например, 99% вес или более) триглицеридов жирных кислот. Основные жирные кислоты в полиольных сложных эфирах соевого масла включают насыщенные жирные кислоты, как неограничивающий пример, пальмитиновую кислоту (гексадекановую кислоту) и стеариновую кислоту (октадекановую кислоту) и ненасыщенные жирные кислоты, как неограничивающий пример, олеиновую кислоту (9 - октадеценовую кислоту), линолевую кислоту (9, 12-октадекадиеновую кислоту) и линоленовую кислоту (9, 12, 15 - октадекатриеновую кислоту).

[0035] Как здесь используется, термин "низкомолекулярный олефин" может относиться к любому одному или комбинации ненасыщенных прямых, разветвленных или циклических углеводородов в диапазоне от C₂ до C₁₄. Низкомолекулярные олефины включают "альфа-олефины" или "предельные олефины," в которых ненасыщенная связь углерод- углерод присутствует на одном конце соединения. Низкомолекулярные олефины могут также включать диены или триены. Примеры низкомолекулярных олефинов в диапазоне от C₂ до C₆ включают, но без ограничения: этилен, пропилен, 1-бутен, 2 бутен, изобутен, 1-пентен, 2-пентен, 3-пентен, 2-метил-1-бутен, 2-метил-2-бутен, 3-метил-1-бутен, циклопентен, 1-гексен, 2-гексен, 3-гексен, 4-гексен, 2-метил-1-пентен, 3-метил-1-пентен, 4-метил-1-пентен, 2-метил-2-пентен, 3-метил-2-пентен, 4-метил-2-пентен, 2-метил-3-пентен и циклогексен. Другие возможные низкомолекулярные олефины включают стирол и винилциклогексан. В определенных воплощениях предпочтительно использовать смесь олефинов, при этом смесь включает линейные и разветвленные низкомолекулярные олефины в диапазоне C₄-C₁₀. В одном воплощении может быть предпочтительно использовать смесь линейных и разветвленных олефинов C₄ (то есть комбинации 1-бутен, 2-бутен и/или изобутен). В других воплощениях может использоваться более высокий диапазон C₁₁-C₁₄.

[0036] Как здесь используется, термины "реакция метатезиса" и " метатезис" могут относится к реагированию исходного сырья в присутствии катализатора реакции метатезиса для получения "продукта, полученного реакцией метатезиса", включающего новое олефиновое соединение. Метатезис может относиться к реакции перекрестного метатезиса (так называемой реакции сометатезиса), реакции самометатезиса, реакции метатезиса с размыканием кольца, полимеризациям реакции метатезиса с размыканием кольца ("ROMP"), реакции метатезиса с замыканием кольца ("RCM") и ациклической диеновой реакции метатезиса ("ADMET"). Как неограничивающий пример, метатезис может относиться к вступлению в реакцию двух триглицеридов, присутствующих в натуральном исходном сырье (реакция самометатезиса) в присутствии катализатора метатезиса, где каждый триглицерид имеет ненасыщенную углерод-углерод двойную связь, таким образом, формируя новую смесь олефинов и сложных эфиров, которая может включать триглицеридный димер. Такие триглицеридные димеры могут иметь больше, чем одну алифатическую связь; таким образом, более высшие олигомеры также могут быть получены. Дополнительно, метатезис может относиться к вступлению в реакцию олефина, такого как этилен и триглицерид в натуральном исходном сырье, имеющем, по крайней мере, одну ненасыщенную углерод-углерод двойную связь, таким образом, формируя новые олефиновые молекулы, а также новые эфирные молекулы (перекрестная реакция метатезиса).

[0037] Как здесь используются, термины "сложный эфир" и "сложные эфиры" могут относиться к соединениям, имеющим общую формулу R-COO-R′, где R и R′ обозначают любую алкил или арил-группу, включая те, которые несут группу заместителей. В определенных воплощениях термин "сложный эфир" или "сложные эфиры" может относиться к группе соединений с общей формулой, описанной выше, где соединения имеют различные углеродные длины.

[0038] Как здесь используются, термины "олефин" и "олефины" могут относиться к углеводородным соединениям, имеющим, по крайней мере, одну ненасыщенную углерод-углерод двойную связь. В определенных воплощения термин "олефин" или "олефины" может относиться к группе ненасыщенных соединений с углерод - углерод двойной связью с различными углеродными длинами. Отмечено, что олефин также может быть сложным эфиром, и сложный эфир может также быть олефином, если R или R′ группа содержит ненасыщенную углерод-углерод двойную связь. Если не определено иначе, олефин относится к соединениям, не содержащим эфирную функциональную группу, в то время как сложный эфир может включать соединения, содержащие функциональную олефиновую группу.

[0039] Как здесь используются, термины "парафин" и "парафины" могут относиться к углеводородным соединениям, имеющим только единственные углерод- углерод связи, имеющим общую формулу C_nH_2n+2, где, в определенных воплощениях, n больше чем приблизительно 20.

[0040] Как здесь используются, термины "изомеризация", "изомеризуют" или "изомеризирование" могут относиться к реакции и преобразованию углеводородных соединений прямой цепи, таким как нормальные парафины, в разветвленные углеводородные соединения, такие как изопарафины. Изомеризация олефина или ненасыщенного сложного эфира указывает сдвиг углерод - углерод двойной связи к другому местоположению в молекуле, или она указывает изменение в геометрии соединения на углерод-углерод двойной связи (например, цис на транс). Как неограничивающий пример, н-пентан может быть изомеризован в смесь н-пентана, 2-метилбутана и 2,2-диметилпропана. Изомеризация нормальных парафинов может использоваться для улучшения общих свойств топливной композиции. Дополнительно, изомеризация может относиться к преобразованию разветвленных парафинов в дальнейшие, более разветвленные парафины.

[0041] Как здесь используется, термин "выход" может относиться к общему весу топлива, произведенного реакциями метатезиса и гидрогенизации. Он может также относиться к общему весу топлива после операции разделения и/или реакции изомеризации. Он может быть определен в терминах % выхода, где общий вес произведенного топлива делится на общий вес натурального масляного исходного сырья и, в некоторых воплощениях, низкомолекулярного олефина.

[0042] Как здесь используются, термины "топлива" и "топливные композиции" относятся к материалам, отвечающим требуемым нормативам, или к смешанным компонентам, которые используются при составлении топливных композиций, но сами не соответствуют всем требуемым нормативам для топлива.

[0043] Как здесь используется, термин "реактивное топливо" или "авиационное топливо" может относиться к керосину или топливным фракциям типа лигроина, или композициям реактивного топлива военной марки. Реактивное топливо "керосинового типа" (включая Jet А и Jet А-1) имеет распределение углеродного числа между приблизительно 8 и приблизительно 16. Jet А и Jet А-1 обычно имеет температуру воспламенения, по крайней мере, приблизительно 38°C, температуру самовоспламенения приблизительно 210°C, точку замерзания, меньше чем или равную приблизительно -40°C для Jet А и-47°C для Jet А-1, плотность приблизительно 0.8 г/см куб при 15°C и плотность энергии приблизительно 42.8-43.2 МДж/кг."Лигроин - тип" или реактивное топливо "широкой фракции" (включая Jet В) имеет распределение углеродного числа между приблизительно 5 и приблизительно 15. Jet В обычно включает температуру воспламенения ниже приблизительно 0°C, температуру самовоспламенения приблизительно 250°C, точку замерзания приблизительно -51°C, плотность приблизительно 0.78 г/см куб и плотность энергии приблизительно 42.8-43.5 МДж/кг. Реактивное топливо "военного класса" относится к системе нумерации реактивного движения или "JP" (JP-1, JP-2, JP-3, JP-4, JP-5, JP-6, JP-7, JP-8, и т.д.). Реактивные топлива военного класса могут включать альтернативные или дополнительные добавки, чтобы иметь более высокие температуры воспламенения, чем Jet A, Jet А-1 или Jet В, чтобы справиться с высокой температурой и напряжением, имеющим место во время сверхзвукового полета.

[0044] Как здесь используется, термин " дизельное топливо" может относиться к углеводородной композиции, имеющей следующие качественные характеристики, включая распределение углеродного числа между приблизительно 8 и приблизительно 25. Дизельные топлива также обычно имеют плотность приблизительно 0.82-1.08 при 15.6°C (60°F), основанную на воде, имеющей плотность 1 при 60°F. Дизельные топлива обычно включают интервал дистилляции между приблизительно 180-340°C (356-644°F). Дополнительно, дизельные топлива имеют минимальное цетановое число приблизительно 40.

[0045] Как здесь используется, термин " распределение углеродного числа" может относиться к диапазону соединений, присутствующих в композиции, где каждое соединение определено числом присутствующих атомов углерода. Как неограничивающий пример, реактивное топливо типа лигроина обычно включает распределение углеводородных соединений, где большинство этих соединений имеет между 5 и 15 атомов углерода каждое. Реактивное топливо керосинового типа обычно включает распределение углеводородных соединений, где большинство этих соединений имеет между 8 и 16 атомов углерода каждое. Дизельное топливо обычно включает распределение углеводородных соединений, где большинство этих соединений имеет между 8 и 25 атомов углерода каждое.

[0046] Как здесь используется, термин "плотность энергии" может относиться к величине запасенной энергии в данной системе на единицу массы (МДж/кг) или на единицу объема (МДж/Л), где МДж относятся к миллиону джоулей. Как неограничивающий пример, плотность энергии реактивного топлива типа керосина или лигроина обычно больше, чем приблизительно 40 МДж/кг.

[0047] Ряд ценных композиций может стать целью реакции самометатезиса натурального масляного исходного сырья или реакции перекрестного метатезиса натурального масляного исходного сырья с низкомолекулярным олефином в присутствии катализатора метатезиса. Такие ценные композиции могут включать топливные композиции, неограничивающие примеры которых включают реактивное топливо, керосин или дизельное топливо. Дополнительно, трансэтерифицированные продукты также могут быть целью, неограничивающие примеры которых включают сложные метиловые эфиры жирных кислот; биодизель; сложные эфиры 9-деценовой кислоты ("9DA"), сложные эфиры 9-ундеценовой кислоты ("9UDA") и/или сложные эфиры 9-додеценовой кислоты ("9DDA"); 9 DA, 9UDA, и/или 9DDA; соли щелочных металлов и соли щелочноземельных металлов 9DA, 9UDA и/или 9DDA; димеры трансэтерифицированных продуктов и их смеси.

[0048] В определенных воплощениях до реакции метатезиса натуральное масляное исходное сырье может быть обработано для приведения натурального масла в состояние более подходящее для последующей реакции метатезиса. В определенных воплощениях натуральное масло, предпочтительно, это растительное масло или производное растительного масла, такого как соевое масло.

[0049] В одном воплощении обработка натурального масла включает удаление каталитических ядов, таких как перекиси, которые могут потенциально снизить активность катализатора реакции метатезиса. Неограничивающие примеры способов обработки натурального масляного исходного сырья для снижения каталитических ядов включают описанные в PCT/US 2008/09604, PCT/US 2008/09635 и в US патентных заявках №№12/672,651 и 12/672,652 способы, которые включены здесь в качестве ссылки во всей их полноте. В определенных воплощениях натуральное масляное исходное сырье термически обрабатывают, нагревая исходное сырье до температуры, больше чем 100°C в отсутствии кислорода и выдерживают при температуре какое-то время, достаточное для уменьшения каталитических ядов в исходном сырье. В других воплощениях температура составляет между приблизительно 100°C и 300°C, между приблизительно 120°C и 250°C, между приблизительно 150°C и 210°C или приблизительно между 190 и 200°C. В одном воплощении отсутствие кислорода достигается путем разбрызгивания натурального масляного исходного сырья с азотом, где азотный газ закачан в сосуд для обработки исходного сырья под давлением приблизительно 10 атм (150 psig).

[0050] В определенных воплощениях натуральное масляное исходное сырье химически обрабатывают при условиях, достаточных для уменьшения каталитических ядов в исходном сырье через химическую реакцию каталитических ядов. В определенных воплощениях исходное сырье обрабатывают восстанавливающим агентом или катионно-неорганической базовой композицией. Неограничивающие примеры восстановителей включают бисульфат, борогидрид, фосфин, тиосульфат, индивидуально или в комбинациях.

[0051] В определенных воплощениях натуральное масляное исходное сырье обрабатывают адсорбентом для удаления каталитических ядов. В одном воплощении исходное сырье обрабатывают комбинацией тепловых и адсорбирующих способов. В другом воплощении исходное сырье обрабатывают комбинацией химических и адсорбирующих способов. В другом воплощении обработка включает обработку частичной гидрогенизацией для изменения реакционной способности натурального масляного исходного сырья катализатором реакции метатезиса. Дополнительные неограничивающие примеры обработки исходного сырья также описаны ниже при обсуждении различных катализаторов метатезиса.

[0052] Дополнительно, в определенных воплощениях низкомолекулярный олефин можно также обработать до реакции метатезиса. Подобно обработке натурального масла, низкомолекулярный олефин можно обработать для удаления ядов, которые могут воздействовать на активность катализатора или уменьшать ее.

[0053] Как показано на фиг. 1, после этой дополнительной обработки натурального масляного исходного сырья и/или низкомолекулярного олефина натуральное масло 12 реагирует с собой или объединяется с низкомолекулярным олефином 14 в реакторе реакции метатезиса 20 в присутствии катализатора метатезиса. Катализаторы метатезиса и условия реакции метатезиса обсуждаются более детально ниже. В определенных воплощениях в присутствии катализатора метатезиса натуральное масло 12 подвергается реакции самометатезиса. В других воплощениях в присутствии катализатора метатезиса натуральное масло 12 подвергается реакции перекрестного метатезиса с низкомолекулярным олефином 14. В определенных воплощениях натуральное масло 12 подвергается и реакции самометатезиса, и реакции перекрестного метатезиса в параллельных реакторах реакции метатезиса. Реакция самометатезиса и/или перекрестного метатезиса формирует полученный реакцией метатезиса продукт 22, где полученный реакцией метатезиса продукт 22 включает олефины 32 и сложные эфиры 34.

[0054] В определенных воплощениях низкомолекулярный олефин 14 находится в диапазоне от C₂ до C₆. Как неограничивающий пример, в одном воплощении низкомолекулярный олефин 14 может включать, по крайней мере, один из следующих: этилен, пропилен, 1-бутен, 2-бутен, изобутен, 1-пентен, 2-пентен, 3-пентен, 2-метил-1-бутен, 2-метил-2-бутен, 3-метил-1-бутен, циклопентен, 1-гексен, 2-гексен, 3-гексен, 4-гексен, 2-метил-1-пентен, 3-метил-1 - пентен, 4-метил-1 - пентен, 2-метил-2-пентен, 3-метил-2-пентен, 4-метил-2-пентен, 2-метил-3-пентен и циклогексен. В другом воплощении низкомолекулярный олефин 14 включает, по крайней мере, один из стирола и винилциклогексана. В другом воплощении низкомолекулярный олефин 14 может включать, по крайней мере, один из этилена, пропилена, 1-бутена, 2-бутена и изобутена. В другом воплощении низкомолекулярный олефин 14 включает, по крайней мере, один альфа-олефин или предельный олефин в диапазоне от C₂ до C₁₀.

[0055] В другом воплощении низкомолекулярный олефин 14 включает, по крайней мере, один разветвленный низкомолекулярный олефин в диапазоне от C₂ до C₁₀. Неограничивающие примеры разветвленных низкомолекулярных олефинов включают изобутен, 3-метил-1-бутен, 2-метил-3-пентен и 2,2-диметил-3-пентен. При использовании этих разветвленных низкомолекулярных олефинов в реакции метатезиса полученный реакцией метатезиса продукт будет включать разветвленные олефины, которые могут быть впоследствии гидрогенизированы до изопарафинов. В определенных воплощениях разветвленные низкомолекулярные олефины могут способствовать в получении требуемых функциональных характеристик для топливной композиции, такой как реактивное, типа керосина или дизельного топлива.

[0056] Как отмечено, возможно использовать смесь различных линейных или разветвленных низкомолекулярных олефинов в реакции для достижения желательного распределения продукта реакции метатезиса. В одном воплощении смесь бутенов (1-бутена, 2-бутена, и, желательно, изобутена) может использоваться как низкомолекулярный олефин, предлагая недорогое, коммерчески доступное исходное сырье вместо очищенного источника одного специфического бутена. Такое недорогое смешанное бутеновое исходное сырье обычно разбавляют н-бутаном и/или изобутаном.

[0057] В определенных воплощениях повторно используемые потоки от сепарационных установок внизу по потоку могут вводиться в реактор реакции метатезиса 20 в дополнение к натуральному маслу 12 и, в некоторых воплощениях, г низкомолекулярному олефину 14. Например, в некоторых воплощениях повторно используемый поток C₂-C₆ олефинов или поток С₃-С₄ осадка от верхней по потоку сепарационной установки может быть возвращен в реактор метатезиса. В одном воплощении, как показано на фиг. 1, поток легких олефинов 44 от установки сепарации олефинов 40 может быть возвращен на реактор метатезиса 20. В другом воплощении поток C₃-C₄ осадка и поток легких олефинов 44 объединяются и возвращаются в реактор метатезиса 20. В другом воплощении поток С₁₅₊ осадка 46 от установки сепарации олефинов 40 возвращается к реактору метатезиса 20. В другом воплощении все вышеупомянутые повторно используемые потоки возвращаются в реактор метатезиса 20.

[0058] Реакция метатезиса в реакторе метатезиса 20 производит полученный реакцией метатезиса продукт 22. В одном воплощении полученный реакцией метатезиса продукт 22 входит в испарительный сосуд, эксплуатируемый при температуре и условиях давления, при которых целевые C₂ или С₂-С₃ соединения испаряются и удаляются вверх. C₂ или С₂-С₃ легкие фракции состоят из большинства углеводородных соединений, имеющих углеродное число 2 или 3. В определенных воплощениях C₂ или С₂-С₃ легкие фракции затем подают в верхнюю сепарационную установку, в которой соединения C₂ или С₂-С₃ далее отделяются наверху от более тяжелых соединений, которые испаряются с соединениями C₂-C₃. Эти более тяжелые соединения, обычно соединения C₃-C₅, которые выносятся наверх с соединениями C₂ или C₂-C₃. После сепарации в верхней сепарационной установке верхний C₂ или C₂-C₃ поток может затем использоваться как топливный источник. Эти углеводороды имеют свое собственное значение вне диапазона топливной композиции и могут использоваться или отделяться на данном этапе для других значимых композиций и применений. В определенных воплощениях поток осадка от верхней сепарационной установки, содержащей главным образом C₃-C₅, возвращается как рециркулирующий поток на реактор метатезиса. В испарительном сосуде полученный реакцией метатезиса продукт 22, который не испарился наверх, посылают нисходящим потоком для разделения в сепарационной установке 30 типа дистилляционной колонки.

[0059] До сепарационной установки 30, в определенных воплощениях, полученный