具有高含量的环烷化合物的可再生喷气燃料组合物的制作方法

本发明涉及喷气燃料领域，尤其涉及可从可再生原料获得的喷气燃料，其具有高含量的环烷化合物。

背景技术：

1、喷气燃料类型的常规燃料由原油生产，并含有通常具有6-18个碳原子的烃类的复杂混合物。这些烃类包括直链和支链烷烃、环烷烃和芳香烃。考虑到它们的石油来源的原料和生产方法，喷气燃料类型的常规燃料通常包含至多25体积％的芳香烃，更具体地，10体积％-25体积％的芳香烃。显著比例的芳香烃(通常在小于5％的范围内)是多环的(即它们含有两个或更多个芳香环)并且通常为萘型。这样的化合物对健康有害(例如致癌)并且燃烧性能差。

2、环境、经济和能量限制已经促使能源的多样化和新型燃料的开发，特别是在航空领域中。

3、源自生物材料的可再生燃料是常规化石燃料的替代物。常规喷气燃料可与源自可再生原料(如d7566-21标准提供的)的石蜡基质混合，从而可以生产替代航空燃料。源自能够被掺入化石喷气燃料中的可再生原料的航空燃料基质是：

4、-由例如费托法(fischer-tropsch process)、酯和脂肪酸的加氢处理[hefa-spk]的方法得到或通过醇制航空煤油法(alcohol-to-jet process)(醇转化为煤油)[atj-spk]生产的合成石蜡煤油[spk]，

5、-通过由发酵糖的加氢处理生产的合成异链烷烃[sip-hfs]，

6、-通过从非石油来源的轻质芳族化合物的烷基化获得的合成芳香族煤油[spk/a]，

7、-从脂肪酸酯和脂肪酸的水热转化获得的合成煤油，以及

8、-由加氢处理的烃、酯和脂肪酸获得的合成石蜡煤油[spk]。

9、短期内，可再生燃料与化石燃料混合使用，但是很快将必需使用纯可再生燃料而不将其与化石喷气燃料混合。因此，需要开发符合现行规范和/或与当前和未来飞行器兼容的可再生燃料配方。

10、目前，航空燃料的可再生基质大部分不能单独使用，因为它们的组成与化石喷气燃料的组成相差甚远，特别地引起了与燃料所接触的元件的材料的相容性的问题。这是由于这些基质主要由石蜡组成的事实。因此，它们具有良好的燃烧性质，但是在当前航空器中使用时会出现问题，尤其是材料相容性、密度低、润滑性能低、自燃温度过低的问题。解决该问题的一种可能性是将芳香族基质添加到石蜡基质中。文章(kramer s,andac g,heyne j,ellsworth j,herzig p and lewis kc(2022)完全合成可持续航空燃料展望：方向和机遇(perspectives on fully synthesized sustainable aviation fuels:direction andopportunities.)front.energy res.9:782823.doi:10.3389/fenrg.2021.782823)提出通过混合石蜡基质和芳香族基质，来生产所谓的100％立即使用的可持续航空燃料(saf)的可能方向。然而，尽管芳香化合物改善了密封件的润滑和耐久性，但它们对燃烧排放产生负面影响，主要是对细颗粒的形成和凝结尾迹(凝结尾)的存在产生负面影响。

11、现有技术

12、专利us 8,629,310描述了一种生产方法，其允许将源自生物质的含氧化合物原料转化成不同的燃料，特别是气体、喷气燃料和柴油燃料范围内的烃。获得的组合物包含超过50重量％的环烷化合物。

13、申请wo 2021/237030描述了一种由原油和页岩油生产的煤油组合物，其包含大量的4重量％-10重量％的芳香化合物。

14、申请us 2019/0002778描述了一种通过混合a)航空范围燃料组分和b)来自可再生资源的柴油范围燃料组分而生产的煤油组合物。

15、申请us2009/0253947描述了一种生产方法，特别是由富含石蜡的组分和富含环状化合物的组分生产的燃料混合物的集成生产方法，每种组分均由可再生原料产生。

16、专利us10,087,374描述了一种将三酰甘油酯转化为原油和/或蒸馏烃燃料的前体的方法。

17、这些组合物都无法在保持、甚至改善它们的性能(例如与材料(特别是密封件)的相容性、它们的密度、润滑性能、粘度和/或自燃温度)的同时优化其燃烧性能。

18、因此，需要一种完全源自可再生原料的新型喷气燃料组合物，其具有比现有喷气燃料组合物改善的燃烧性能，同时保留甚至改善选自其与材料(特别是密封件)的相容性、其密度、能量密度、润滑性能和/或自燃温度的至少一种特性。

19、还需要一种方法，用于制备完全源自可再生原料的喷气燃料组合物，其具有比现有喷气燃料组合物改善的燃烧性能，同时保留甚至改善选自其与材料(特别是密封件)的相容性、其密度、润滑性能、粘度和/或自燃温度的至少一种特性，和/或改善其环境影响。

技术实现思路

1、为此，本发明涉及一种可从可再生原料获得的喷气燃料组合物，包含：相对于所述组合物的总体积：

2、a.50体积％-90体积％的至少一种石蜡基质，所述石蜡基质从酯和脂肪酸的加氢处理、从费托工艺或从由醇生产喷气燃料的工艺获得，并且包含相对于石蜡基质的总重量，至少90重量％的石蜡，

3、b.10体积％-50体积％的至少一种c8-c16环烷基质，所述环烷基质从c8-c16芳香基质的氢化获得，所述芳香基质对应于通过将至少一种c1-c6生物醇转化成燃料的方法生产的生物燃料的c8-c16馏分，所述芳香基质含有相对于所述芳香基质的总重量，至少60重量％的芳香化合物，所述芳香化合物包含至少50重量％、优选地至少80重量％的苯，所述苯被至少m个甲基取代，m为1-3的整数，并且任选地被n个c2-c5烷基取代，n为1-3的整数，

4、其中，所述喷气燃料组合物包含相对于组合物的总重量，10重量％-49重量％的环烷化合物。

5、本发明人已经发现，所述组合物，特别是包含10体积％-50体积％的至少一种c8-c16环烷基质，可以解决上述技术问题。与现有喷气燃料组合物相比，其显示出改善的燃烧性能，同时保留甚至改善选自其与材料(特别是密封件)的相容性、其密度、润滑性能和/或自燃温度的至少一种特性。

6、优选地，组合物包含相对于组合物的总体积，低于或等于15体积％、优选地低于8体积％、优选地低于或等于5体积％的芳香化合物。

7、优选地，环烷基质包括芳香化合物和环烷化合物，并且具有的环烷化合物与芳香化合物之间的质量比大于或等于1，优选地大于或等于2，优选地大于或等于5。

8、优选地，组合物还包含相对于组合物的总体积，1体积％-18体积％、优选地1体积％-10体积％的至少一种c8-c16芳香基质，所述芳香基质对应于通过将至少一种c1-c6生物醇转化成燃料的方法生产的生物燃料的c8-c16馏分，并且其特征在于，所述芳香基质含有至少60重量％的芳香化合物，所述芳香化合物包含至少50重量％的苯，所述苯被至少m个甲基取代，m为1-3的整数，并且任选地被n个c2-c5烷基取代，n为1-3的整数。

9、优选地，生物燃料包含相对于生物燃料的总体积，至少90体积％的c4-c40化合物，优选c4-c20化合物。

10、本发明还涉及一种用于生产可从可再生原料获得的喷气燃料组合物的方法，至少包括以下步骤：

11、a)由酯和脂肪酸的加氢处理、由费托工艺或由从醇生产喷气燃料的工艺(称为alcohol-to-jet)生产至少一种石蜡基质，所述石蜡基质包含至少90重量％的石蜡，

12、b)生产至少一种c8-c16芳香基质，至少包括以下步骤：

13、i)用将至少一种c1-c6生物醇转化成燃料的方法生产生物燃料，

14、ii)通过分馏在步骤i)中获得的所述生物燃料回收所述c8-c16芳香基质，所述c8-c16芳香基质包含至少60重量％的芳香化合物，所述芳香化合物包含至少50重量％，优选至少80重量％的苯，所述苯被至少m个甲基取代，m为1-3的整数，并且任选地被n个c2-c5烷基取代，n为1-3的整数，

15、c)氢化c8-c16芳香基质。

16、在一种实施方式中，步骤c)包括在步骤b)之后获得的c8-c16芳香基质的氢化以获得环烷基质，并且该方法还包括步骤d)：将在步骤a)中生产的50体积％-90体积％的至少一种石蜡基质与在步骤c)中生产的10体积％-50体积％的环烷基质混合，以获得包含石蜡基质和环烷基质的喷气燃料组合物，该体积％值是相对于组合物的总体积的。

17、在另一种实施方式中，在步骤b)和步骤c)之间，该方法包括步骤b‘)：将在步骤a)中生产的50体积％-90体积％的至少一种石蜡基质与在步骤b)中生产的10体积％-50体积％的至少一种芳香基质混合，以获得石蜡基质和芳香基质的混合物，该体积％值是相对于混合物的总体积的，并且c8-c16芳香基质的氢化步骤c)包括对在步骤b’)中获得的石蜡基质和芳香基质的混合物进行氢化，以获得包含石蜡基质和环烷基质的喷气燃料组合物。

18、因此，本发明特别涉及一种用于生产源自可再生原料的喷气燃料组合物的方法，至少包括以下步骤：

19、a)由酯和脂肪酸的加氢处理、由费托工艺或由从醇生产喷气燃料的工艺生产至少一种石蜡基质，所述至少一种石蜡基质包含至少90重量％的石蜡，

20、b)生产至少一种c8-c16芳香基质，至少包括以下步骤：

21、i)用将至少一种c1-c6生物醇转化成燃料的方法生产生物燃料，

22、ii)通过分馏步骤i)获得的所述生物燃料回收所述c8-c16芳香基质，所述c8-c16芳香基质包含至少60重量％的芳香化合物，所述芳香化合物包含至少50重量％，优选地至少80重量％的苯，所述苯被m个甲基取代，m为1-3的整数，并且任选地被n个c2-c5烷基取代，n为1-3的整数，

23、c)氢化在步骤b)之后获得的c8-c16芳香基质以获得环烷基质，以及

24、d)将步骤a)中生产的50体积％-90体积％的至少一种石蜡基质与步骤c)中生产的10体积％-50体积％的环烷基质混合，以获得包含石蜡基质和环烷基质的喷气燃料组合物。

25、本发明还特别涉及一种用于生产可从可再生原料获得的喷气燃料组合物的方法，至少包括以下步骤：

26、a)由酯和脂肪酸的加氢处理、由费托工艺或由从醇生产喷气燃料的工艺生产至少一种石蜡基质，所述至少一种石蜡基质包含至少90重量％的石蜡，

27、b)生产至少一种c8-c16芳香基质，至少包括以下步骤：

28、i)用将至少一种c1-c6生物醇转化成燃料的方法生产生物燃料，

29、ii)通过分馏步骤i)获得的所述生物燃料回收所述c8-c16芳香基质，所述c8-c16芳香基质包含至少60重量％的芳香化合物，所述芳香化合物包含至少50重量％，优选至少80重量％的苯，所述苯被至少m个甲基取代，m为1-3的整数，并且任选地被n个c2-c5烷基取代，n为1-3的整数，

30、c)将50体积％-90体积％的步骤a)中生产的至少一种石蜡基质与10体积％-50体积％的步骤b)中生产的至少一种芳香基质混合，以获得石蜡基质和芳香基质的混合物，以及

31、d)氢化步骤c)获得的石蜡基质和芳香基质的混合物，以获得包含石蜡基质和环烷基质的喷气燃料组合物。

32、在一种实施方式中，本发明方法中的氢化是完全氢化。

33、在本发明的另一种实施方式中，本发明方法中的氢化是部分氢化。

34、优选地，在本发明的方法中，在步骤a)之后获得的所述至少一种石蜡基质是由选自以下的一种或多种油生产的：植物油、动物脂肪，优选地非食用高饱和油、废油、来自含游离脂肪酸的植物油或动物油的精炼的副产物、妥尔油和由细菌、酵母、藻类、原核生物或真核生物生产的油。

35、优选地，本发明的方法还包括步骤e)：将相对于所述组合物的总体积，1体积％-18体积％、优选地1体积％-10体积％的在步骤b)中生产的所述芳香基质添加至所述喷气燃料组合物，所述喷气燃料组合物包含石蜡基质和环烷基质。

36、优选地，在本发明的方法中，步骤a)、b)、c)、d)和任选地e)如果进行，则在单独的方法中进行。