專利名稱：精煉烴原料的方法
精煉烴原料的方法交叉引用本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第60/973，394號(hào)(2007年9月18日提交)和第 61/085，780號(hào)(2008年8月1日提交)的權(quán)益，所述申請(qǐng)通過引用并入本文。
背景技術(shù)：
碳基化石燃料例如煤、石油和天然氣是有限的且不可再生的資源。以目前的消耗 速度，化石燃料的供應(yīng)在可預(yù)見的將來將被耗盡。同時(shí)，燃耗化石原料已經(jīng)引起了大氣中二 氧化碳濃度的上升，其被認(rèn)為引起了全球氣候變化。由于數(shù)種原因，生物燃料是化石燃料切實(shí)可行的替代物。生物燃料是由生物 質(zhì)——源自近來活生物的物質(zhì)——產(chǎn)生的可再生的能源。雖然生物燃料也是碳基的，但是 它們不會(huì)引起大氣中二氧化碳水平顯著的凈增加，這是因?yàn)樵谌剂舷钠陂g釋放出的二氧 化碳通過新的生物生長(zhǎng)被重新吸收。因?yàn)檫\(yùn)輸相關(guān)的汽油消耗代表了所有液體化石燃料使用的主要 部分，用液體生物 燃料補(bǔ)充或替換汽油預(yù)期減少我們對(duì)化石燃料的依賴和減少二氧化碳產(chǎn)生。目前可使用的 液體生物燃料包括乙醇和類脂。乙醇一般由富含碳水化合物例如糖和淀粉的作物生產(chǎn)。復(fù) 合糖例如纖維素和半纖維素也可以分解成糖，其隨后可以通過微生物轉(zhuǎn)化為乙醇。類脂基 的生物燃料，也被稱為生物柴油，是源于植物例如玉米、大豆、向日葵和高粱的植物油。然而，使用乙醇和類脂基生物燃料的能源益處有待商榷。乙醇具有比汽油低的能 含量，使得需要更多的乙醇以提供相同的能量輸出。更重要地是，乙醇和類脂生產(chǎn)目前都通 過化石燃料驅(qū)動(dòng)。例如，生產(chǎn)乙醇的能量包括運(yùn)轉(zhuǎn)農(nóng)業(yè)機(jī)械和進(jìn)行灌溉、運(yùn)輸和磨碎作物、 生產(chǎn)殺蟲劑和肥料以及發(fā)酵和蒸餾乙醇。有人擔(dān)心乙醇生產(chǎn)的能量輸入可能會(huì)超過來自乙 醇燃燒的能量輸出。另外，乙醇和生物柴油的廣泛生產(chǎn)和使用將要求建造新的配送管道，這 是因?yàn)閮烧叨疾贿m合于使用現(xiàn)有的燃料配送基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行運(yùn)輸。而且，作物-基燃料例如 乙醇和傳統(tǒng)的生物柴油的任意大規(guī)模的發(fā)展將與食品生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)相同的資源，并最終受到耕 地?cái)?shù)量的限制。因此，存在從可再生源生產(chǎn)燃料以及克服現(xiàn)有生物燃料缺點(diǎn)的需要。發(fā)明概述本文公開的是裂化倍半萜的催化裂化方法，該方法包括在催化裂化條件下將含有 倍半萜的原料與催化組合物接觸。例如，倍半萜可以是花側(cè)柏烯或法呢烯。該方法可以包 括生產(chǎn)含有重量百分比大于50%的甲苯、小于的2%苯、小于20%的二甲苯和大于30%的 環(huán)己烷類和環(huán)戊烷類的組合的混合物。在另一種情況下，該方法包括生產(chǎn)含有重量百分比 大于15%的甲苯和大于10%的鏈烷烴(石蠟，paraffin)的混合物。在一些情況下，裂化 條件包括加熱原料至高于350°C，并且其中所述方法包括生產(chǎn)含有重量百分比大于75%、 辛烷值大于90的組分的混合物。同樣，所描述的混合物可以包括重量百分比大約15%至大 約20%的甲苯和大約10%至大約15%的鏈烷烴?；旌衔镆部梢园ㄖ亓堪俜直却笥?0% 的芳香烴。
另一方面，提供裂化二萜的催化裂化方法，該方法包括在催化裂化條件下將含有 二萜的原料與催化組合物接觸。在一種情況下，二萜是是植醇。該方法可以包括生產(chǎn)含有 重量百分比大于55%的C5-C9鏈烷烴的混合物，其中超過70%重量的鏈烷烴是單甲基鏈烷 烴。在一些情況下，裂化條件包括加熱原料至大于350°C，并且其中所述方法包括生產(chǎn)含有 重量百分比大于75%、辛烷值大于90的組分的混合物。在一些情況下，該混合物包括重量 百分比大于40%的甲基丁烷?；旌衔镆部梢园ㄖ亓堪俜直刃∮诘腃4鏈烷烴。在又一方面，本文提供裂化三萜的催化裂化方法，該方法包括在催化裂化條件下 將含有三萜的原料與催化組合物接觸。三萜可以是角鯊烯。也提供裂化四萜的催化裂化方法，該方法包括在催化裂化條件下將含有四萜的原 料與催化組合物接觸。四萜可以是胡蘿卜素。在一方面，本文提供裂化包括至少三種萜的混合物的催化裂化方法，該方法包括 在催化裂化條件下將包含至少三種萜的混合物與催化組合物接觸。至少三種萜可以是倍半 萜。在一種情況下，原料包含姜油。該方法可以生產(chǎn)包括重量百分比大于15%的環(huán)烷、大于 20%的鏈烷烴、大于5%的二甲苯和大于5%的甲苯的混合物。該混合物也可以包括選自單 萜、倍半帖、二萜、三萜和四萜的不同大小的至少三種萜。方法還可以包括從藻類提取含有 至少三種萜的混合物。在另一方面，提供裂化來自藻類的油的催化裂化方法，該方法包括從藻類提取油 以形成包括萜的原料；在催化裂化條件下將包含萜的原料與催化組合物接觸。在一些情況 下，方法還包括在提取油之前，基因修飾所述藻類?；蛐揎椀脑孱惻c沒有基因修飾的藻類 相比，可以產(chǎn)生增加量的萜。在一些情況下，該方法還包括將來自藻類的油與燃料組分混 合，然后接觸原料。例如，燃料組分選自以下化石燃料、石油、混合燃料的混合物、汽油、柴 油、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和它們的任何組合。萜可以是例如倍半萜、二萜、三萜、四萜、花側(cè)柏 烯、法呢烯、植醇、角鯊烯或胡蘿卜素。在一些情況下，催化裂化方法包括裂化條件，其中該裂化條件包括加熱原料至大 約100-1000°c之間。在進(jìn)一步的情況下，催化裂化條件包括加熱原料至大約180和580°C 之間、或大約200和400°C之間或大約350和400°C之間的溫度。在一些情況下，催化裂化方法包括將原料與含有分子篩的催化組合物接觸。分子 篩可以是具有孔徑大小大于6埃和/或具有10-15埃的籠直徑(cage diameter)的大孔 分子篩。在一些情況下，大孔分子篩是12-環(huán)沸石，例如0型、L型、Y型、LZY-72、Valf0r CP811BL-25、ELZ-L或T-4546。在其它情況下，分子篩是10_環(huán)沸石，例如ZSM-5沸石。在 一些情況下，催化組合物包括多于一種分子篩。例如，催化組合物還包括可以與所述分子篩 不同大小的第二分子篩。在一方面，本文描述包括以下步驟的精煉的方法在流動(dòng)反應(yīng)器中裂化包括角鯊 烯的原料；蒸餾裂化產(chǎn)物；和得到具有辛烷值(octanerating)在大約85至125之間的燃料 產(chǎn)品。在一些情況下，辛烷值大于90。本文也提供制備燃料產(chǎn)品的方法，其包括從基因修飾的無(wú)維管光合生物得到原 料；并且在催化裂化條件下將該原料與催化組合物接觸，由此制造燃料產(chǎn)品，其中催化組合 物包括具有孔徑大小大于6埃的大孔分子篩。裂化可以在高至420°C的溫度下進(jìn)行。催化 組合物可以是12環(huán)沸石。燃料產(chǎn)品可以具有大約85至125之間的辛烷值或可以具有大于90的辛烷值。在一些情況下，方法還包括加入燃料組分到燃料產(chǎn)品，其中燃料組分是乙醇、 噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、柴油、生物柴油或汽油。在一些情況下，方法還包括加入燃料添加劑到 燃料產(chǎn)品。一方面，提供組合物，其包括從藻類提取的油和催化裂化組合物。也提供組合 物，其包括萜和催化裂化組合物，其中萜可選自以下單萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜、花 側(cè)柏烯、法呢烯、角鯊烯、姜油烯和胡蘿卜素。本文描述的其它組合物包括含有以下的組合 物姜油和催化裂化組合物，以及包括含有以下的組合物植醇和催化裂化組合物。催化 裂化組合物是分子篩。在一些情況下，分子篩是孔徑大小大于6埃和/或籠直徑10-15埃 的大孔分子篩。在一些情況下，大孔分子篩是12-環(huán)沸石，例如0型、L型、Y型、LZY-72、 ValforCP811BL-25、ELZ-L或T-4546。在其它情況下，分子篩是10_環(huán)沸石，例如ZSM-5沸 石。通過引用并入本說明書中提到的所有出版物、專利和專利申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^引用被并入，其程度如 同每一份單獨(dú)的出版物、專利或?qū)＠暾?qǐng)被特定且單獨(dú)地指明通過引用而并入。附圖簡(jiǎn)述本發(fā)明的許多新特征在所附的權(quán)利要求中具體闡明。參考下面提出說明性實(shí)施方 式——其中使用了許多本發(fā)明的原理——的詳細(xì)描述，和附圖，將使本發(fā)明的示例性特征 和益處得到更好的理解，在附圖中

圖1A顯示進(jìn)行催化反應(yīng)和評(píng)估產(chǎn)品分配的脈沖反應(yīng)器。圖1B是顯示運(yùn)行中的脈沖反應(yīng)器的示意圖。圖1C總結(jié)對(duì)不同溫度從花側(cè)柏烯得到的各種裂化產(chǎn)物。圖2A顯示使用SN27催化劑在不同反應(yīng)溫度下花側(cè)柏烯的裂化產(chǎn)物。圖2B顯示使用LZY-72催化劑在不同反應(yīng)溫度下花側(cè)柏烯的裂化產(chǎn)物。圖2C、2D和2E總結(jié)在三種不同溫度下通過LZY-72催化的花側(cè)柏烯的裂化產(chǎn)物的 量。圖3A顯示使用沸石0催化劑在不同反應(yīng)溫度下的花側(cè)柏烯的裂化產(chǎn)物。圖3B和3C總結(jié)在二種不同溫度下通過沸石0催化的花側(cè)柏烯的裂化產(chǎn)物的量。圖4顯示使用ELZ-L沸石催化劑在不同反應(yīng)溫度下的花側(cè)柏烯的裂化產(chǎn)物。圖5A說明用于裂化從藻類提取的油的示例性脈沖反應(yīng)器裝置。圖5B顯示裂化粗藻油(crude algal oil)生成的產(chǎn)品。圖5C顯示裂化精煉的藻油生成的產(chǎn)品。圖5D說明粗藻油和精煉的藻油的裂化產(chǎn)物與87、89和91辛烷石油汽油的比較。圖6A顯示使用LZY-72沸石催化劑在不同反應(yīng)溫度下法呢烯的裂化產(chǎn)物。圖6B顯示法呢烯裂化產(chǎn)物的混合辛烷值。圖7顯示使用LZY-72沸石催化劑在不同反應(yīng)溫度下姜精油的裂化產(chǎn)物。圖8A使用LZY-72沸石催化劑在不同反應(yīng)溫度下角鯊烯的裂化產(chǎn)物。圖8B顯示角鯊烯裂化產(chǎn)物的混合辛烷值。圖9A顯示使用LZY-72沸石催化劑在不同反應(yīng)溫度下植醇的裂化產(chǎn)物。圖9B和9C顯示在植醇裂化的鏈烷烴產(chǎn)品中碳分布和支化程度。
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圖9D顯示植醇裂化產(chǎn)物的混合辛烷值。圖10A顯示與商業(yè)汽油樣品的烴組分比較，商業(yè)和藻源的植醇的裂化產(chǎn)物的裂化產(chǎn)物。圖10B顯示與商業(yè)汽油樣品比較，植醇裂化產(chǎn)物的混合辛烷值。圖11A顯示使用Nickel (鎳)/LZY_72沸石催化劑在不同反應(yīng)溫度下植醇的裂化 和氫化裂解產(chǎn)物。圖11B顯示植醇?xì)浠呀猱a(chǎn)物的混合辛烷值。圖12A示意性顯示適合于大規(guī)模裂化方法的裝置。圖12B顯示裂化角鯊烯生產(chǎn)的氣體和液體產(chǎn)品的組合物。發(fā)明詳述可以進(jìn)行精煉烴混合物使烴混合物類型、形狀和大小最優(yōu)化，以產(chǎn)生燃料產(chǎn)品。燃 料工業(yè)中一般的精煉方法包括但不限于蒸餾、分餾、提取、溶劑萃取、加氫處理、異構(gòu)化、二 聚化、烷基化和裂化。裂化方法一般指例如通過碳-碳鍵的裂開使烴類分解成為較小烴類 的方法。復(fù)雜有機(jī)分子例如類異戊二烯或重?zé)N可通過前體中的碳-碳鍵的斷開被裂化成為 比較簡(jiǎn)單的分子(例如輕質(zhì)烴)。裂化通常通過使用高溫、催化劑或它們的組合進(jìn)行。裂化 方法的實(shí)例包括但不限于熱裂化、流化床催化裂化、塞摩福流化床催化裂化、蒸汽裂化和氫 化裂解。催化裂化方法可以包括在催化劑——一般為酸性催化劑例如二氧化硅-氧化鋁催 化劑或沸石——存在下有機(jī)分子的裂開。催化劑促進(jìn)鍵的異裂(不對(duì)稱)斷裂，這產(chǎn)生相反 電荷的離子對(duì)，通常為碳正離子和非常不穩(wěn)定的氫陰離子。碳局部的(carbon-localized) 自由基和陽(yáng)離子都是高度不穩(wěn)定的并經(jīng)歷鏈重排的過程，例如0位置中的C-C的裂開以及 同時(shí)分子間和分子內(nèi)的氫轉(zhuǎn)移或氫負(fù)離子轉(zhuǎn)移。在兩種類型的過程中，相應(yīng)的活潑中間體 (自由基、離子)被永久地再生，并且因此反應(yīng)可以通過自動(dòng)傳播的(自增長(zhǎng))成鏈歷程繼 續(xù)。反應(yīng)的鏈隨后可以通過自由基或離子重組被最終終止。在一種實(shí)施方式中，催化裂化方法和催化裂化條件包括將有機(jī)分子與分子篩例如 沸石接觸。催化裂化條件也可以包括加熱有機(jī)分子，例如100-1000°c。在一個(gè)實(shí)施方式中， 裂化條件包括加熱原料至大約100-1000°c之間。此外，催化裂化條件包括加熱原料至大約 180和580°C之間。在又另一個(gè)實(shí)施方式中，催化裂化條件包括加熱原料至大約200和400°C 之間的溫度或大約350和400°C之間的溫度。催化裂化條件可以包括加熱原料至其中在催 化劑存在下的C-C鍵裂開被促進(jìn)的溫度。在一方面，公開裂化萜的催化裂化方法，該方法包括在催化裂化條件下將含有萜 的原料與催化組合物接觸。萜是大的和各種各樣類型的烴，其主要通過多種多樣的光合生物產(chǎn)生。當(dāng)萜被化 學(xué)改性時(shí)，例如通過氧化或碳骨架的重排，生成的化合物一般稱為萜類化合物或類異戊二 烯。萜類化合物或類異戊二烯一般包括雜原子。如本文提到的術(shù)語(yǔ)萜可以用于描述萜類化 合物或類異戊二烯。萜可以是多種類型的植物和花的精油的主要成分。精油廣泛地用作為食品的天然 調(diào)料添加劑、作為香料制造廠中的香料，以及在傳統(tǒng)和替代醫(yī)學(xué)例如芳香療法中廣泛使用。 天然萜的合成變種和衍生物也大大擴(kuò)展了香料制造廠中使用的香料和食品添加劑中使用的調(diào)料。萜是包括多個(gè)異戊二烯(2-甲基-丁-1，3-二烯)單元的不同類型的生物合成 烴，異戊二烯(2-甲基-丁-1，3-二烯)是5個(gè)碳的烴。異戊二烯單元可以連接在一起形 成非環(huán)狀(包括支鏈或直鏈排列的碳原子)或環(huán)狀骨架。在這些當(dāng)中，半萜由一個(gè)異戊二 烯單元(例如異戊二烯)組成，單萜由兩個(gè)異戊二烯殘基組成并包括例如苧烯和月桂烯；倍 半萜由三個(gè)異戊二烯殘基組成并包括非環(huán)狀的倍半萜(例如，法呢烯)和環(huán)狀倍半萜(例 如，花側(cè)柏烯、姜黃烯、姜烯和紅沒藥烯)；和二萜由四個(gè)異戊二烯殘基組成并包括例如西 柏烯、紫杉二烯(taxadiene)；三萜由六個(gè)異戊二烯殘基組成并包括例如角鯊烯，和四萜由 八個(gè)異戊二烯殘基組成并包括例如胡蘿卜素、非環(huán)狀的番茄紅素、單環(huán)的胡蘿卜素和 雙環(huán)的a-和胡蘿卜素。類異戊二烯的大小指類異戊二烯骨架的碳原子總數(shù)，類異戊 二烯的大小一般為五的多倍。表1顯示為適合于精煉的底物或原料的示例性萜。表 1 在一些實(shí)施方式中，烴具有多烯結(jié)構(gòu)。如本文使用的，“多烯”指具有主要的碳基骨 架的烴，其中碳原子是通過單鍵和雙鍵線性連接的。主要的碳基骨架指烴結(jié)構(gòu)的最長(zhǎng)的直 鏈和包括至少兩個(gè)雙鍵。形成骨架的一個(gè)或多個(gè)碳原子可以用烷基進(jìn)一步地取代，特別是 用甲基取代。多烯可以顯示E和Z(分別是順式和反式)幾何異構(gòu)體。在一些實(shí)施方式中， 在碳基骨架的一端或兩端，多烯包括末端環(huán)狀結(jié)構(gòu)(例如，環(huán)己烯基或取代的環(huán)己烯基)。在一種實(shí)施方式中，多烯結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)“季烯碳(quaternaryolefinic carbon) ”，季烯碳指經(jīng)過C = C鍵和C-C鍵分別連接到多烯骨架的兩個(gè)鄰近的碳原子的多
烯骨架的碳原子。季烯碳還連接到烷基取代基(例如，甲基)。代表性季烯碳在以下顯示 季烯碳一般在異戊二烯衍生物例如萜中存在。如所討論，異戊二烯殘基是生物系 統(tǒng)中的共同結(jié)構(gòu)模體。異戊二烯的多種生物衍生物例如類胡羅卜素是多個(gè)異戊二烯殘基的 鏈延伸產(chǎn)物。因此，在一些實(shí)施方式中，多烯鏈包括兩個(gè)或多個(gè)異戊二烯殘基的重復(fù)單元以提 供類異戊二烯。具有三個(gè)異戊二烯殘基重復(fù)單元的多烯骨架片段的示例結(jié)構(gòu)在以下顯示， 其中季烯碳用圓圈標(biāo)出。 異戊二烯殘基取決于異戊二烯單元如何連接，多烯鏈可以包括異戊二烯殘基的可選的重排。如 以下顯示，多烯片段包括交替的C-C鍵和C = C鍵，以提供共軛結(jié)構(gòu)。共軛骨架片段的示例 性結(jié)構(gòu)在以下顯示出，其中季烯碳用圓圈標(biāo)出異戊二烯殘基在一方面，裂化倍半萜的催化裂化方法，該方法包括在催化裂化條件下將含有倍 半萜的原料與催化組合物接觸。倍半萜可以是有機(jī)分子混合物的一部分或者可以是包括大 于75%的倍半萜的混合物。倍半萜是包括三個(gè)異戊二烯單元的任何有機(jī)分子。倍半萜是一 類由三個(gè)異戊二烯單元組成的萜并且其為C15分子。類似于單萜，倍半萜可以是非環(huán)狀的 或者包含環(huán)的，其包括多種獨(dú)特的組合。生物化學(xué)改性例如氧化或重排產(chǎn)生稱為倍半萜化 合物的倍半萜。出于本公開內(nèi)容的目的，術(shù)語(yǔ)倍半萜包括倍半萜化合物或其它包括三個(gè)異 戊二烯單元及另外原子例如氧原子的有機(jī)分子。倍半萜包括，例如但不限于，花側(cè)柏烯、法 呢烯和姜烯。倍半萜可以使用本文描述的方法通過在反應(yīng)器中加熱倍半萜或包括倍半萜的混 合物而進(jìn)行裂化。例如但不限于，反應(yīng)器可以是脈沖反應(yīng)器、活塞流反應(yīng)器或連續(xù)流動(dòng)反應(yīng) 器。催化劑例如沸石催化劑可以用氣體預(yù)處理，直到獲得期望的氣氛和催化劑。例如，氦氣 (惰性氣氛)、氫氣(還原氣氛)或氧氣(氧化氣氛)可以用于預(yù)處理反應(yīng)器中的催化劑。 在催化劑任選的預(yù)處理后，反應(yīng)器可以維持在期望的反應(yīng)溫度，例如，裂化條件的溫度。在 使用脈沖反應(yīng)器的示例性實(shí)施方式中，小量的倍半萜被脈沖通過催化劑穿過反應(yīng)器。取決 于反應(yīng)使用的溫度和催化劑，可以從該裂化反應(yīng)產(chǎn)生不同產(chǎn)物。任選地，在反應(yīng)進(jìn)行后，可 以通過例如氣相色譜和/或質(zhì)譜(GC/MS)鑒定反應(yīng)產(chǎn)物。其它原子鑒定技術(shù)也可以使用， 其對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。催化組合物可以包括酸性催化劑例如分子篩。分子篩是包含精確和均勻大小孔隙 的材料，其可以用作為氣體和液體的吸附劑或者截留(俘獲)有機(jī)分子。小到足以穿過孔 隙的分子被吸附，而較大的分子不被吸附。它不同于普通的濾器，因?yàn)樗诜肿铀缴掀鹱?用。例如，水分子可以是小到足以穿過，而較大的分子不會(huì)。在一種實(shí)施方式中，分子篩是 沸石。沸石是硅鋁酸鹽、鋁磷酸鹽、硅鋁磷酸鹽或具有微孔或中孔結(jié)構(gòu)的其他氧化物。裂化催化劑例如沸石一般提供許多布朗斯臺(tái)酸位點(diǎn)。在這種酸性條件下，生物質(zhì) 多烯(biomass polyene)的季烯碳可以轉(zhuǎn)化為叔碳正離子(方案IV中顯示)。如本文使用 的，“叔碳正離子”(或簡(jiǎn)單地為“碳正離子”)指連接到三個(gè)其它碳的三價(jià)碳正離子。
叔碳正離子據(jù)認(rèn)為，叔碳正離子是誘導(dǎo)碳-碳鍵裂開的活潑中間體。如在方案V中所顯，當(dāng)在 碳正離子的0位置碳碳鍵斷裂時(shí)，鍵電子中和碳正離子。方案V 而且，活潑碳正離子也可能導(dǎo)致異構(gòu)化和低聚反應(yīng)。因此，由季烯碳生成的碳正離 子中間體在轉(zhuǎn)化多烯基原料成為不同的產(chǎn)物中起到重要作用。如本文更詳細(xì)地討論，沸石廣泛地用于裂化方法，并且因?yàn)樾螤钸x擇性，它們對(duì) 于燃料的生產(chǎn)是特別有用的。N. Y. Chen 等，ShapeSelective Catalysis in Industrial Applications,Marcel Dekker,New York，1996。形狀選擇性指產(chǎn)生于它們精確限定的孔隙 結(jié)構(gòu)的沸石性質(zhì)，其生成相當(dāng)窄限定的分子量和結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物。一般地，催化裂開(catalystic scission)產(chǎn)生輕質(zhì)烯烴或輕質(zhì)烷烴，它們是多烯 結(jié)構(gòu)的較短片段。取決于實(shí)際結(jié)構(gòu)和裂開點(diǎn)，輕質(zhì)烯烴可以是短的非環(huán)狀多烯鏈或可以包 括環(huán)狀結(jié)構(gòu)(例如，環(huán)己烯)。在不同的實(shí)施方式中，輕質(zhì)烯烴包括3至15之間的碳，更典 型地，在3-12之間的碳。適合于煉油廠方法中的催化裂化的任何催化劑可以與原料聯(lián)合使用。雖然商業(yè)裂 化催化劑包括酸處理的天然硅鋁酸鹽、無(wú)定形的合成二氧化硅_氧化鋁組合和晶狀的合成 二氧化硅_氧化鋁(沸石)，但是最廣泛使用的商業(yè)催化裂化催化劑是沸石。沸石是硅鋁酸鹽、鋁磷酸鹽、硅鋁磷酸鹽、或其他已知為分子篩的微孔固體家族的 氧化物成員。術(shù)語(yǔ)分子篩指這些材料的特定的性質(zhì)，例如主要基于大小排出方法選擇性地 分類分子的能力。這是由于分子尺寸的非常規(guī)則的孔隙結(jié)構(gòu)。由隧道(通道，tunnel)的 直徑控制可以進(jìn)入沸石孔隙的分子或離子種類的最大尺寸。已經(jīng)合成超過1500種沸石類 型，而且已知48種天然出現(xiàn)的沸石。一般使用的沸石是來自八面沸石家族(faujasitic family)，例如X-、Y_沸石、高硅沸石(pentasils)例如ZSM-5、或其他沸石例如沸石3和 沸石L。這些沸石催化劑和它們的制造是在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。
P裂開
沸石(通過離子交換制備)的加氫形式(hydrogen form)是強(qiáng)的固態(tài)酸，并且可 以促進(jìn)許多酸催化的反應(yīng)，例如異構(gòu)化、烷基化和裂化。更具體地，沸石限制烴在小的空間 中，所述小的空間使烴類改變它們的結(jié)構(gòu)或活性，例如被從季烯碳轉(zhuǎn)化為碳正離子中間體。沸石催化劑的孔徑大小在動(dòng)力學(xué)地和化學(xué)地控制催化反應(yīng)中可能是重要的。因 此，選擇合適的沸石催化劑，需要考慮將被裂化的烴的大小。此外，孔徑大小可以影響給定 烴原料的裂化方法的選擇。其它可能的酸裂化催化劑類型包括無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸。在催化裂化期間，來自烴的中間體陽(yáng)離子可能比在其它裂化方法中活性更小和 更穩(wěn)定。這可以使陽(yáng)離子在催化劑的活性位點(diǎn)積聚，這可以產(chǎn)生含碳產(chǎn)物——一般稱為焦 炭——的沉積物。這些沉積物可能需要被除去(例如通過受控燃燒)，以恢復(fù)催化劑活性。除了催化裂化外，其它工業(yè)裂化方法例如熱裂化、氫化裂解和蒸汽裂化條件也可 以引起多烯結(jié)構(gòu)中碳-碳裂開。這些裂化方法不必須包括碳正離子中間體；相反地，碳-碳 鍵裂開可以沿著多烯骨架不加區(qū)別地發(fā)生，以產(chǎn)生輕質(zhì)烯烴。本文描述的方法可以包括將萜例如倍半萜與沸石催化組合物接觸。在一個(gè)實(shí)施方 式中，沸石是孔徑大小小于6埃的10-環(huán)沸石。示例性10-環(huán)沸石是ZSM-5。在一個(gè)實(shí)施方 式中，沸石是SN27。在另一個(gè)實(shí)施方式中，方法包括將萜與大孔分子篩接觸。例如，孔徑大小大于6埃 的分子大小。在一個(gè)實(shí)例中，大孔分子篩具有10-15埃的籠直徑。大孔分子篩可以是12-環(huán) 沸石或大于12-環(huán)沸石的沸石。在一個(gè)實(shí)施方式中，12-環(huán)沸石是0、L或Y-型沸石。對(duì) 于本文描述的方法有用的沸石的實(shí)例包括但不限于LZY-72、Valfor CP811BL-25、ELZ-L和 T-4546。催化組合物在使用之前經(jīng)過銨交換可以轉(zhuǎn)化為它的完全質(zhì)子化形式。在一個(gè)實(shí)施 方式中，包含鎳的材料可以通過質(zhì)子化的沸石與Ni (II)乙酸鹽水溶液進(jìn)行交換而制備，使 得由鎳陽(yáng)離子取代20%和80%理論的質(zhì)子發(fā)生。在另一個(gè)實(shí)施方式中，催化組合物可以被 離子交換以生成銨形式的沸石，當(dāng)加熱時(shí)，其可以通過銨的消除轉(zhuǎn)化為質(zhì)子形式。質(zhì)子形式 的沸石可以作為催化反應(yīng)的強(qiáng)的固體酸。裂化萜例如倍半萜的催化裂化方法也可以包括將萜與催化組合物和第二催化組 合物接觸。第二催化組合物可以與第一催化組合物相同或不同。例如，如果12-環(huán)沸石被 用作第一催化組合物，那么10-環(huán)或12-環(huán)沸石可以被用作第二催化組合物。這在多種方 式中可能是有用的，例如，當(dāng)裂化烴混合物時(shí)，其中烴可以是不同大小。在另一個(gè)實(shí)例中，可 以使用與第一催化劑相同類型或大小的第二催化組合物，以裂化使用第一催化組合物沒有 裂化的任何剩余的較大的烴或者原料。在一方面，公開裂化花側(cè)柏烯的催化裂化方法?；▊?cè)柏烯是倍半萜。在一個(gè)實(shí)施 方式中，通過在催化裂化條件下將含有花側(cè)柏烯的原料與催化組合物接觸，完成裂化?；▊?cè) 柏烯可以在反應(yīng)器例如脈沖反應(yīng)器或連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)器中裂化。反應(yīng)器可以提供包括加熱 反應(yīng)器和花側(cè)柏烯至催化裂化溫度的催化裂化條件，所述催化裂化溫度例如100-100(TC、 180-510°C、200-400 V或350-400 V。例如，花側(cè)柏烯可以流過包括催化組合物的反應(yīng)器， 該反應(yīng)器被加熱至催化裂化條件溫度。接觸催化組合物的花側(cè)柏烯裂化成為比原C15花側(cè) 柏烯分子小的烴。催化劑實(shí)例包括本文描述的那些，例如SN27(ZSM-5型)、ELZ-L(沸石-L 型)和LZY-72 (沸石-Y型)?；▊?cè)柏烯具有大約275°C的沸點(diǎn)，并且在與氣相色譜柱反應(yīng)后可能需要調(diào)整技術(shù)以測(cè)量它的存在。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以對(duì)柱進(jìn)行調(diào)整，使得花側(cè)柏烯分析不會(huì)促成不正 確的質(zhì)譜分析。在一個(gè)實(shí)施方式中，隨著載氣(例如氦氣)，花側(cè)柏烯流過包括催化組合物的反應(yīng) 器。包括花側(cè)柏烯的原料可以處于液相或氣相。在一個(gè)實(shí)施方式中，通過將花側(cè)柏烯與大孔分子篩例如0丄或￥_型沸石接觸，以 本文提供的方法裂化花側(cè)柏烯。因?yàn)榛▊?cè)柏烯是較大的烴(C15)，所以大孔分子篩可以提供 裂化花側(cè)柏烯成為較小烴的較高的轉(zhuǎn)化。在一些實(shí)施方式中，裂化花側(cè)柏烯的方法產(chǎn)生包括重量百分比大于50%的甲苯、 小于2%的苯、小于20%的二甲苯以及大于30%的環(huán)己烷類和環(huán)戊烷類的組合的混合物。 在另一個(gè)實(shí)施方式中，裂化花側(cè)柏烯的方法產(chǎn)生包括大于50、60或70%甲苯的混合物。甲 苯是具有高辛烷值的烴，因而可以是燃料組合物的有價(jià)值的組分。在一個(gè)實(shí)施方式中，花側(cè) 柏烯的裂化產(chǎn)物混合或加入至基礎(chǔ)燃料以產(chǎn)生燃料產(chǎn)品。在一方面，公開裂化法呢烯的催化裂化方法。法呢烯是具有三個(gè)異戊二烯單元的 倍半萜家族的。在一個(gè)實(shí)施方式中，法呢烯使用本文描述的催化組合物進(jìn)行裂化。例如，可 以使用12-環(huán)沸石催化劑例如LZY-72裂化法呢烯。在一個(gè)實(shí)施方式中，裂化包括法呢烯的 原料。原料可以包括按重量計(jì)超過50、60、70、80或90%的法呢烯。原料也可以包括其它分 子和烴，例如紅沒藥烯和姜黃烯。在一個(gè)實(shí)施方式中，法呢烯在包括大約200至大約500°C 溫度的裂化條件下裂化。例如，法呢烯可以在大約350°C裂化。裂化法呢烯的方法可以包括產(chǎn)生包括重量百分比大于15%的甲苯和大于10%的 鏈烷烴的混合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，混合物包括重量百分比大約15%至大約20%的甲苯 和大約10%至大約15%的鏈烷烴。在另一個(gè)實(shí)施方式中，混合物包括重量百分比大于50% 的芳香烴。在一個(gè)實(shí)施方式中，來自裂化法呢烯的按重量計(jì)多于50、60、70、75或80%的混 合物可以包括辛烷值大于90的烴?；旌衔锟梢杂米魅剂袭a(chǎn)品、可以與燃料產(chǎn)品混合或精煉 以產(chǎn)生燃料產(chǎn)品。高辛烷值混合物或燃料產(chǎn)品可以用作燃料產(chǎn)品，或者例如作為燃料產(chǎn)品 混合入化石燃料基的燃料。在另一方面，本文描述裂化包括至少三種倍半萜的混合物的催化裂化方法，該方 法包括在催化裂化條件下將包含含有至少三種倍半萜的混合物的原料與催化組合物接觸。 倍半萜的混合物可以裂化成為適當(dāng)組的產(chǎn)生燃料產(chǎn)品或添加劑一例如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃 料、汽油或柴油一的烴。同時(shí)，通過裂化倍半帖的混合物，多種的裂化產(chǎn)物可能允許有完 全燃料的產(chǎn)生。在另一個(gè)實(shí)施方式中，裂化包含所有或幾乎所有的一種類型的倍半帖的混 合物的方法也可以用于產(chǎn)生完全燃料。作為一個(gè)實(shí)例，包括至少三種倍半帖的混合物可以是姜油。姜油可以包括如此分 子，其包含但不限于以下姜烯、倍半水芹烯、紅沒藥烯、法呢烯、水芹烯、桉樹腦、姜 黃烯和檸檬醛。通過包括加入二氧化碳以從姜油中去除姜醇的方法可以裂化姜油。完全質(zhì)子化的 催化劑例如12-環(huán)沸石如LZY-72可以用于在催化裂化條件下接觸姜油，以開始該倍半萜的 裂化過程和碳-碳鍵的裂開。在裂化姜油方法的一個(gè)實(shí)施方式中，方法產(chǎn)生包括重量百分比大于15%的環(huán)烷、 大于20%的鏈烷烴、大于15%的二甲苯和大于5%的甲苯的混合物。該混合物的多種鏈烷烴的可以是可具有高辛烷值的直鏈的鏈烷烴。姜油的多種高辛烷值的組分可以用作為燃料 產(chǎn)品例如汽油或汽油添加劑。在一方面中，本文公開包括姜油酮和重量百分比大于15%的環(huán)烷、大于20%的鏈 烷烴、大于5%的二甲苯以及大于5%的甲苯的組合物。姜油酮是加熱姜油的產(chǎn)物，并可以 在組合物中以痕量存在。在另一方面中，公開裂化三萜的催化裂化方法，該方法包括在催化裂化條件下將 包含三萜的原料與催化組合物接觸。三萜是包括六個(gè)異戊二烯單元的C30萜。方法中使用 的三萜的非限制性實(shí)例是角鯊烯。角鯊烯是起初主要從鯊魚肝油得到的、用于商業(yè)目的的 天然有機(jī)化合物，雖然也有植物源——包括莧菜紅種子、米糠、麥胚和橄欖。很多高級(jí)生物 產(chǎn)生角鯊烯，包括人。角鯊烯是烴和三萜。角鯊烯也可以從基因修飾的生物中產(chǎn)生，其中非 天然產(chǎn)生角鯊烯的生物被修飾以產(chǎn)生角鯊烯，或者天然產(chǎn)生角鯊烯的生物被修飾以上調(diào)角 鯊烯。例如，可以轉(zhuǎn)化藻類細(xì)胞以生成通過MVA或MEP途徑產(chǎn)生角鯊烯的酶，并且由藻類細(xì) 胞產(chǎn)生的角鯊烯可以使用本文描述的方法進(jìn)行裂化。在一個(gè)實(shí)施方式中，裂化角鯊烯的方法可以包括在催化裂化條件下將角鯊烯與催 化組合物——例如質(zhì)子化的12-環(huán)沸石——接觸。在裂化角鯊烯的另一個(gè)實(shí)例中，精煉方法包括在流動(dòng)反應(yīng)器中裂化含有角鯊烯的 原料；蒸餾裂化產(chǎn)物；和得到辛烷值在大約85至125之間的燃料產(chǎn)品。在一個(gè)實(shí)施方式中， 燃料產(chǎn)品的辛烷值大于90。角鯊烯可以在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道的任何適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器中 裂化。在一個(gè)實(shí)例中，角鯊烯在包括使批量的液體以恒定、可程控速度進(jìn)料至那個(gè)反應(yīng)器的 泵的管狀反應(yīng)器中裂化。泵也可以使載氣或其它需要被進(jìn)料至反應(yīng)器的氣體流動(dòng)，所述氣 體例如氦氣和氮?dú)狻Ｔ趯?shí)例中，管狀反應(yīng)器可以使用催化組合物裝填，并且將被裂化的原料 進(jìn)料在催化組合物上。反應(yīng)器中的催化裂化條件可以被設(shè)定到由使用者確定的合適溫度， 例如300-500°C。裂化的反應(yīng)產(chǎn)物可以在反應(yīng)器的出口收集，例如，通過冷凝裝置。裂化產(chǎn) 物隨后可以如本文描述進(jìn)行鑒定。另外，可以進(jìn)行分餾例如蒸餾以進(jìn)一步地精煉裂化產(chǎn)物。在又另一方面，本文公開裂化二萜的催化裂化方法，方法包括在催化裂化條件下 將包含二萜的原料與催化組合物接觸。二萜是包括四個(gè)異戊二烯單元的C20萜。作為非限 制實(shí)例，植醇可以在將被裂化的原料中存在。植醇是在葉綠素的分解期間產(chǎn)生的天然的萜 醇。植醇可以從植物生物中提取，進(jìn)行如本文描述的裂化方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，生物被 基因修飾以上調(diào)植醇產(chǎn)生。例如，可以基因修飾藻類細(xì)胞以上調(diào)植醇、細(xì)胞中葉綠素的量和 /或細(xì)胞中葉綠素的分解。植醇可以使用沸石催化劑——例如Y、L或0 -型沸石——進(jìn)行催化裂化。在一個(gè) 實(shí)施方式中，在大約350°C溫度的條件下裂化植醇沒有產(chǎn)生可測(cè)量的量的或產(chǎn)生小于按重 量計(jì)的苯裂化產(chǎn)物。當(dāng)生成燃料產(chǎn)品例如汽油時(shí)，由于上調(diào)，可能有利于避免苯的產(chǎn)生。 可以如本文先前描述實(shí)現(xiàn)植醇裂化產(chǎn)物的分析，例如通過GC/MS。在一個(gè)實(shí)施方式中，裂化植醇的方法包括產(chǎn)生含有重量百分比大于55%的C5-C9 鏈烷烴的混合物，其中多于按重量計(jì)70 %的鏈烷烴是單甲基鏈烷烴。在另一個(gè)實(shí)施方式中， 方法包括產(chǎn)生含有辛烷值大于90的、重量百分比大于75%的組分的混合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，裂化植醇的方法還包括從油中提取植醇。例如，使用有機(jī)溶劑 從藻油(algal oil)中提取植醇。
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裂化植醇的方法也可以包括通過在氫化裂解條件下將植醇與催化組合物和氫源 接觸，氫化裂解植醇。例如，催化組合物可以包括鎳離子交換沸石催化劑例如Ni/LZY-72。 氫化裂解條件包括100-1000°C的溫度。在進(jìn)一步實(shí)施方式中，溫度是200-500°C。在實(shí)例 中，植醇以25ul脈沖與氫氣一起穿過脈沖反應(yīng)器。在一方面中，公開包括以下的組合物萜和催化裂化組合物。可以利用組合物進(jìn)行 本文描述的過程或方法。例如，組合物可以是裂化萜成為組合物或燃料產(chǎn)品的反應(yīng)物?？?以使組合物處于催化裂化條件，例如在反應(yīng)器中，以便組合物反應(yīng)并將萜斷裂成為輕質(zhì)烴。在一個(gè)實(shí)施方式中，萜選自以下單萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜、花側(cè)柏烯、法呢 烯、角鯊烯、姜油烯和胡蘿卜素。萜可以是適合于催化裂化成為較小烴的任何萜，包括本文 描述的那些。在一方面，公開包括以下的組合物從藻類中提取的油和催化裂化組合物。在其它 方面，公開包括以下的組合物姜油和催化裂化組合物、植醇和催化裂化組合物、或角鯊烯 和催化裂化組合物。示例性催化裂化組合物包括本文描述的那些，但不限于此。例如，催化 裂化組合物可以是分子篩。在另一個(gè)實(shí)例中，分子篩是具有孔徑大小大于6埃的大孔分子 篩。大孔分子篩可以具有10-15埃的籠直徑和/或是12-環(huán)沸石。示例性大孔分子篩包括 但不限于3、L或Y-型沸石，例如LZY-72、Valfor CP811BL-25、ELZ-L或T-4546。在其它 情況下，分子篩是10-環(huán)的沸石，例如ZSM-5沸石。生物質(zhì)原料在某些實(shí)施方式中，描述適合于精煉(例如裂化)的生物質(zhì)原料和轉(zhuǎn)化其成為輕 質(zhì)烴或重排烴的方法。生物質(zhì)原料可以包括從基因修飾生物源例如藻類和細(xì)菌提取的烴。 一般地，油的裂化產(chǎn)生輕質(zhì)烴或重排烴，產(chǎn)生的烴適合于作為燃料(例如，汽油、柴油燃料 或噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料)、燃料添加劑和進(jìn)一步加工成為塑料、樹脂、纖維、高彈體、潤(rùn)滑劑、凝 膠等的石油化學(xué)制品。更具體地，某些生物質(zhì)烴被選作為原料，其可以進(jìn)行一種或多種精煉過程，其包括 裂化和改變。在某些實(shí)施方式中，生物質(zhì)烴通過碳_碳鍵的裂開被分解或裂化成為較小分 子的烴。在其它實(shí)施方式中，生物質(zhì)烴被改變(例如，通過烷基化或異構(gòu)化)以形成具有某 些結(jié)構(gòu)的烴，例如支鏈烴、具有高辛烷值(例如，高于90)的烴等等。有利地，這些生物質(zhì)原 料可以與現(xiàn)有的石油精煉方法相容，并且產(chǎn)生的輕質(zhì)烴或重排烴可以使用現(xiàn)有的精煉石油 的基礎(chǔ)設(shè)施被進(jìn)一步地加工或分送。在一些情況下，生物質(zhì)原料與化石燃料或石油基的原料在精煉之前被摻和或混 合。例如，從藻類中提取的原料可以與原油混合，并且隨后與催化組合物接觸以催化裂化該 混合物。精煉的其它方法例如分餾可以在生物質(zhì)原料與石油基原料摻和或混合后進(jìn)行。在 一些情況下，石油基的原料在與生物質(zhì)原料混合前已經(jīng)被精煉。例如，石油基原料可以是汽 油、柴油或噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。在其它情況下，石油基原料是混合燃料的混合物，例如，當(dāng)與 另一種烴混合物混合時(shí)，烴混合物可以產(chǎn)生合適的燃料產(chǎn)品?；旌先剂系幕旌衔锘蛘呱?質(zhì)原料或者兩者在精煉之前適合作為燃料產(chǎn)品。在另一種情況下，混合燃料的混合物或生 物質(zhì)原料或兩者在精煉之前不適合作為燃料產(chǎn)品。如本文使用的，“生物質(zhì)烴”或“生物質(zhì)原料”可以指從在最近50年內(nèi)是活的生物得 到的一種或多種有機(jī)化合物，并且其主要包括碳和氫，并且可以任選地包括雜原子例如氧、氮和硫。不同于化石基的原油——其源于上至600百萬(wàn)年前的植物生命，本文描述的烴源于 活的或近來為活的生物。這些可再生的生物源包括天然出現(xiàn)的生物及基因修飾的生物。在 某些實(shí)施方式中，這些生物包括藻類或細(xì)菌。在一些情況下，生物質(zhì)烴具有以下之間的碳 大約5-80個(gè)碳、10-50個(gè)碳、10-40個(gè)碳、10-60個(gè)碳、15-40個(gè)碳、15-60個(gè)碳、20-40個(gè)碳等 等。在其它情況下，烴具有5、10、15、20、25、30、35或40個(gè)碳。烴分子的碳經(jīng)過共價(jià)單、雙 或三碳_碳鍵連接，并且一般以直鏈、支鏈、環(huán)狀結(jié)構(gòu)或它們組合進(jìn)行排列。在一些情況下，生物質(zhì)烴采取萜、類異戊二烯、類脂、烷基酯、生物堿和類苯基丙烷 (phenyl propanoic!)形式。萜可以指包括雜原子以及純烴的任何萜類化合物或類異戊二 烯。本文描述的生物質(zhì)烴可以用作為工業(yè)精煉廠中的原料。像常規(guī)的原料一樣，生物質(zhì)烴 可以被裂化或改變。在一些實(shí)施方式中，生物質(zhì)烴分解成為輕質(zhì)烴，輕質(zhì)烴指具有比烴原料 更少碳的烴(本文所定義的)。輕質(zhì)烴可以是例如精煉的生物原料的產(chǎn)物。一般地，輕質(zhì) 烴具有少于20個(gè)碳、或少于15個(gè)碳、或少于12個(gè)碳、或少于10個(gè)碳、或少于8個(gè)碳。輕質(zhì) 烴可以是環(huán)狀的或非環(huán)狀的、飽和的或不飽和的。飽和的非環(huán)狀烴也稱為鏈烷烴。飽和的 環(huán)狀烴也稱為環(huán)烷。不飽和的烴也稱為烯烴。不飽和的烴也可以是芳香族的。示例性輕質(zhì) 烴包括但不限于C2-C20烯烴、C6-C20芳香烴(例如，苯、甲苯、二甲苯、萘等等)、C6_C20環(huán) 烷(例如，取代的或未取代的環(huán)戊烷和環(huán)己烷)、C1-C20鏈烷烴等。取決于蒸餾范圍，輕質(zhì) 烴可以包括適合于作為汽油產(chǎn)品、柴油、煤油或噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的餾分。某些化學(xué)結(jié)構(gòu)特征在裂化過程中可以提供特定的優(yōu)勢(shì)。例如，生物質(zhì)烴可以具有 特定取代的和位置的碳中心，該碳中心在裂化條件下(例如，催化、蒸汽、熱或氫化裂解)可 以轉(zhuǎn)化為活潑中間體。這些活潑中間體有助于進(jìn)一步的碳-碳鍵裂開和產(chǎn)生輕質(zhì)烴。由于 像電穩(wěn)定和空間加速度那樣的效應(yīng)——這兩種效應(yīng)都與取代的碳中心相關(guān)聯(lián)，支鏈烴特別 易于碳-碳裂開。參見，例如，Ruchardt C.等，Angew. Chem. Ed. Engl. 18，429-440 (1980).在其它實(shí)施方式中，生物質(zhì)原料包括低階(低位，lower-order)的類異戊二烯，其 是具有少于6個(gè)異戊二烯殘基的萜。這些低階的類異戊二烯對(duì)產(chǎn)生適合作為高辛烷值燃料 或燃料添加劑的高度支化的烴結(jié)構(gòu)是特別有用的。特別地，低階的類異戊二烯包括單萜(具有二個(gè)異戊二烯殘基的C10萜)、倍半萜 (具有三個(gè)異戊二烯殘基的C15萜)、二萜(具有四個(gè)異戊二烯殘基的C20萜)和三萜(具 有六個(gè)異戊二烯殘基的C30萜)。異戊二烯殘基以線性或環(huán)狀結(jié)構(gòu)排列。低階萜或類異 戊二烯的具體實(shí)例包但不限于苧烯、花側(cè)柏烯、月桂烯、法呢烯、香葉醇、萜品醇、法呢醇、植 醇、角鯊烯等。這些低階的類異戊二烯包括支鏈的碳中心(包括環(huán)狀和非環(huán)狀的碳)。因此，它們 是通過裂化、異構(gòu)化和/或精煉操作中一般應(yīng)用的其它已知方法產(chǎn)生汽油范圍內(nèi)餾分的烴 的適當(dāng)前體，該餾分具有高辛烷值和其它期望性質(zhì)。如本文使用的，“辛烷值”指與異辛烷(2，2，4-三甲基戊烷)、高度支化的C8烴和 正庚燒——直鏈C7烴類——的混合物相比，點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)燃料(a spark ignition engine fuel)的抗爆震性(knock resistance)(抗暴率(anti-knock rating))。更具體地，在內(nèi) 燃機(jī)中，汽油和空氣的混合物在點(diǎn)火之前被壓縮。壓縮的混合物具有過早地點(diǎn)火而不是平 穩(wěn)燃燒的傾向。過早點(diǎn)火(或自動(dòng)點(diǎn)火)產(chǎn)生爆震，該爆震以在一個(gè)或多個(gè)氣缸中咔嗒咔 嗒或砰的聲音為特征。爆震引起峰值功率的損失。一般地，高度支化的烴具有比直鏈烴更好的抗爆震性。辛烷值因此是汽油的抗爆震性的定量量度。辛烷值通過比較汽油與異辛烷(辛烷 值100，最小爆震)和庚烷(辛烷值0，相當(dāng)大的爆震)的特征來測(cè)定。這兩個(gè)組分的線性 組合一般被用于測(cè)量具體汽油的辛烷值。因此，辛烷值91的汽油具有與91%異辛烷和9% 庚烷的混合物相同的爆震。如本文使用的，高辛烷值指80或更高的辛烷值，更典型地，指90 或更高的辛烷值。基礎(chǔ)汽油混合原料或直餾汽油一般具有60和70之間的辛烷值。支鏈的烴——包 括取代的環(huán)烷(例如，甲基環(huán)戊烷、甲基環(huán)己烷)——和芳香族化合物具有高于90(90+)辛 烷值。具有90+辛烷值的烴可以用作為燃料的添加劑以增加燃料的辛烷值。這些添加劑也 稱為“辛烷值提升劑(octane boosters)”。一般的辛烷值提升劑包括例如高辛烷值的芳香 烴例如甲苯(辛烷值124)；醇例如乙醇(辛烷值115)和甲醇(辛烷值113)；和有機(jī)金屬化 合物例如四乙鉛等。在適當(dāng)?shù)牧鸦瘲l件下，低階的類異戊二烯可以分解為更短(例如，小于C12)且支 化的烴。適合作為高辛烷燃料的餾分包括例如支鏈的C8烴、環(huán)狀的C5-C7烴和芳香烴(例 如甲苯和二甲苯)。通過蒸餾可以分離這些期望的餾分。除了類異戊二烯之外，其它類的生物質(zhì)烴包括類脂和含氮的烴。類脂一般指脂肪 酸、它們的衍生物和留醇。游離脂肪酸一般包括以羧酸為終端的長(zhǎng)的烴鏈。烴鏈可以是飽 和的或者不飽和的，并且長(zhǎng)度一般在12至24個(gè)碳(例如，C12-C24)的范圍。脂肪酸衍生 物包括脂肪酸的酯。例如，甘油酯(例如，植物油)是具有甘油(丙-1，2，3-三醇)核心結(jié) 構(gòu)和一個(gè)或多個(gè)脂肪酸基團(tuán)的類脂。另外的脂肪酸衍生物包括烷基酯，其是植物油的酯交 換產(chǎn)物。一般地，甲醇可以用于產(chǎn)生脂肪酸的甲酯。生物堿類和類苯基丙烷是植物源的含 氮烴。它們一般是氨基酸衍生物和基于細(xì)胞代謝途徑建構(gòu)的。如討論的，生物質(zhì)烴源于可再生的生物源，生物源包括天然出現(xiàn)的生物和基因修 飾的生物。烴在許多天然出現(xiàn)的生物(真核的或原核的)中存在，天然出現(xiàn)的生物包括植 物物質(zhì)、真菌、藻類、細(xì)菌等。本文描述的生物質(zhì)烴可以從活的生物和近來為活的生物(生 物質(zhì))中得到。具體地，本文描述的多烯作為植物和一些其他光合生物像藻類、一些類型的真菌 和一些細(xì)菌中天然出現(xiàn)的有機(jī)顏料存在。類胡羅卜素例如a-胡蘿卜素胡蘿卜素(旦，
胡蘿卜素)和番茄紅素(Y，胡蘿卜素)為已知的類異戊二烯。藻類代表特別適合于生物烴產(chǎn)生的生物質(zhì)的源，這是因?yàn)樵孱愐蕾囉诠夂献?用進(jìn)行能源產(chǎn)生并且可以積累高含量的胡蘿卜素(例如，海藻杜氏鹽藻(Dimaliella salina))。不像作物，藻類培養(yǎng)不占用耕地和不要求灌溉系統(tǒng)。而且，藻類是可以被基因操 作以增加胡蘿卜素的生物合成產(chǎn)量的不同微生物。類胡羅卜素(例如，胡蘿卜素)可以從收獲池(harvesting ponds)中生長(zhǎng)的藻類 產(chǎn)生。取決于藻類的類型，池可以包含淡水或鹽水。藻類被收獲和干燥。類胡羅卜素可以 使用有機(jī)溶劑從干燥的藻類中提取。一般地，使用低沸點(diǎn)的溶劑。當(dāng)胡蘿卜素提取物被濃 縮時(shí)，溶劑可以被循環(huán)(例如，經(jīng)過蒸餾和冷凝)。示例性溶劑包括但不限于己烷、二硫化 碳、石油醚、丙酮和它們的混合物。在一方面，提供裂化來自藻類的油的催化裂化方法，該方法包括從藻類提取油以形成含有萜的原料；在催化裂化條件下將含有倍半帖的原料與催化組合物接觸。在一個(gè)實(shí) 施方式中，來自藻類的油包括萜，例如，天然出現(xiàn)的萜例如類胡羅卜素。在另一個(gè)實(shí)施方式 中，來自藻的油包括倍半萜，例如花側(cè)柏烯或法呢烯。藻油可以以各種方式提供給方法。例如，藻類可以被收獲和干燥，并且隨后從裂解 或破壞的細(xì)胞提取油。細(xì)胞可以被化學(xué)裂解或者機(jī)械力可以用于破壞細(xì)胞壁。使用有機(jī)溶 劑例如己烷可以從藻類中提取油。從藻類中提取油的其它方法也可以與本發(fā)明的方法一起 使用，其對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將是顯而易見的。在一個(gè)實(shí)施方式中，來自藻類的油包括比鏈長(zhǎng)度C10長(zhǎng)和大于藻中天然出現(xiàn)的烴 和萜。藻類的不同種類可以生成具有不同烴混合物的油。在一些實(shí)施方式中，來自藻類的油 是來自多于一類藻的油的混合物。在一些實(shí)施方式中，來自藻類的油包括增加量的萜。在 一些實(shí)施方式中，來自藻類的油包括不是藻類天然產(chǎn)生的萜。在一些情況下，本文方法也包括來自藻類的油與燃料組分混合，然后接觸原料。例 如，藻油和原油的混合物在如本文描述的方法中提供，并且與催化組合物接觸。在另一個(gè)實(shí) 例中，藻油和精煉的燃料例如汽油的混合物可以與催化組合物接觸。例如，但不限于，燃料 組分選自以下化石燃料、石油、混合燃料的混合物、汽油、柴油、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和它們 的任何組合。在一個(gè)實(shí)施方式中，方法包括基因修飾藻類，然后提取油。例如，藻類的葉綠體或 細(xì)胞核可以被轉(zhuǎn)化，以生成有助于萜產(chǎn)生的酶。萜可以是藻類中天然出現(xiàn)的或者對(duì)藻類是 異源的。在一個(gè)實(shí)施方式中，藻類被基因修飾以上調(diào)藻類中天然出現(xiàn)的萜的產(chǎn)生。以這種 方式，來自藻類的油包括在方法如本文描述的方法中、在催化裂化條件下能夠被裂化的更 大量的萜。在另一個(gè)實(shí)施方式中，藻被基因修飾以上調(diào)藻類中非天然出現(xiàn)的萜的產(chǎn)生。例 如，編碼通過MVA或MEP途徑生成萜的酶的基因可以被插入到藻類的葉綠體或細(xì)胞核。酶 被配置成生成在生物內(nèi)非天然出現(xiàn)的萜。通過這種方式，生物可以被設(shè)計(jì)成包括在燃料產(chǎn) 品生產(chǎn)中可能有用的可測(cè)量的量的大烴。例如，藻類可以被基因修飾以與沒有基因修飾的 藻類相比，產(chǎn)生增加量的倍半帖。編碼生成倍半帖的酶的基因轉(zhuǎn)化可以被插入藻類中。在 一個(gè)實(shí)施方式中，倍半萜是花側(cè)柏烯。在另一個(gè)實(shí)施方式中，倍半萜是法呢烯。在更另一個(gè) 實(shí)施方式中，倍半萜是姜烯。藻類也可以被基因修飾以生成任何大小的萜，例如單萜、二萜、 三萜等?？梢杂苫蛐揎椀脑孱惿傻妮频膶?shí)例包括但不限于植醇和角鯊烯。在一方面，本文提供裂化來自藻類的油的催化裂化方法，該方法包括從藻類提取 油以形成含有花側(cè)柏烯的萜；和在催化裂化條件下將包含花側(cè)柏烯的原料與催化組合物接 觸。在一個(gè)實(shí)施方式中，方法還包括基因修飾藻類，然后提取油。例如，基因修飾的藻類與 沒有基因修飾的藻類相比，可以產(chǎn)生增加量的花側(cè)柏烯。使用本文描述的任一催化組合物，可以進(jìn)行裂化來自藻類的油。在一個(gè)實(shí)施方式 中，使用沸石3催化劑，裂化藻油。裂化反應(yīng)器可以通過泵或者注射器泵進(jìn)料，以便使油流 動(dòng)通過催化組合物。在一個(gè)實(shí)施方式中，伴隨載氣例如氦氣，將油注射入反應(yīng)器。反應(yīng)的裂 化產(chǎn)物可以通過本領(lǐng)域中已知的任何合適的方法鑒定，方法包括但不限于氣相色譜或液相 色譜和質(zhì)譜。在一個(gè)實(shí)施方式中，來自藻類的原油可以在進(jìn)行裂化過程之前被精煉。例如，粗藻 油可以進(jìn)行RBD(精煉漂白脫臭)過程。在另一個(gè)實(shí)例中，粗藻油可以被分餾成期望的組分，
20例如通過蒸餾。分餾可以由使用者預(yù)先確定或者可以被設(shè)定以將粗藻油分餾成期望大小、 組成或形狀的烴組分。在一方面，描述包括甘油三酯和按重量計(jì)小于25%的鏈烷烴的組合物，其中所述 鏈烷烴包括C11-C13鏈烷烴。藻酶或其片段在組合物中可以以痕量或顯著的量存在。組合 物可以類似于燃料產(chǎn)品例如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、汽油或柴油。在一個(gè)實(shí)施方式中，組合物源 于進(jìn)行包括裂化來自藻類的油的過程。在一個(gè)實(shí)施方式中，組合物包括比化石燃料基的汽 油少的鏈烷烴。組合物也可以包括比化石燃料基的汽油中存在的尺寸更大的鏈烷烴，例如 C11至C13的鏈烷烴。在一個(gè)實(shí)施方式中，組合物源于進(jìn)行包括裂化來自藻類的油的過程，其中組合物 包括輕質(zhì)烷。在一個(gè)實(shí)施方式中，輕質(zhì)烷包括汽油部分(餾分)。本文描述的組合物可以由裂化過程生成，其中包括萜的生物質(zhì)物質(zhì)已經(jīng)被裂化。 例如，以上描述的流動(dòng)反應(yīng)器可以用于進(jìn)行生成組合物的過程。甘油三酯在光合生物中存 在并且包括脂肪酸。生物質(zhì)原料適合于在工業(yè)規(guī)模以及實(shí)驗(yàn)室規(guī)模上進(jìn)行精煉。常規(guī)地，精煉過程轉(zhuǎn) 化含有寬范圍的烴的原油成為有用物質(zhì)的餾分，它們一般為以具有特定長(zhǎng)度或結(jié)構(gòu)為特征 的烴。所述餾分可以通過直接蒸餾，或更有效地，通過裂化較長(zhǎng)烴成為較短烴得到。除了物 理轉(zhuǎn)化原油外，某些精煉方法也可以化學(xué)轉(zhuǎn)化裂化的烴為更期望的結(jié)構(gòu)。例如，烷基化方法 可以提供適合作為高辛烷值的燃料或燃料添加劑的高度支化的烴。參見，例如，Petroleum Refining Technology and Economics, Gary J.等，Taylor & Francis Group (5th edition)。生物質(zhì)原料可以以類似于原油的方式精煉。因此，某些實(shí)施方式描述轉(zhuǎn)化生物質(zhì) 原料為一種或多種輕質(zhì)烴的方法。有利地，根據(jù)輕質(zhì)烴餾分的期望規(guī)格，可以選擇具有特 定結(jié)構(gòu)特征的生物烴，并且從天然源或從經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)和生物合成路徑的操作進(jìn)行的基 因修飾的生物得到它們。例如，高辛烷值汽油產(chǎn)品一般包括大約3至12個(gè)碳并且是比直鏈 鏈烷烴更“緊湊”的分子，其是通過結(jié)構(gòu)性質(zhì)例如碳骨架支化(例如，支鏈的烴)、環(huán)烷特性 (naphenic character)(例如，環(huán)狀的非芳香結(jié)構(gòu))或芳香特性提供。基于這些說明，可以 選擇具有適當(dāng)碳骨架性質(zhì)的生物烴(例如，類胡羅卜素)，以通過例如催化裂化產(chǎn)生期望餾 分。一般而言，精煉方法包括裂化(例如，催化裂化、熱裂化、蒸汽裂化和氫化裂解)以 及異構(gòu)化、改變或化學(xué)轉(zhuǎn)化。一個(gè)實(shí)施方式提供適合于催化裂化方法的組合物，其包括生物質(zhì)原料和裂化催化 劑。在具體的實(shí)施方式中，生物質(zhì)原料包括至少一種具有多烯鏈結(jié)構(gòu)的烴，該多烯鏈結(jié)構(gòu)包 括一個(gè)或多個(gè)季烯碳。在一些情況中，生物質(zhì)原料不包括藻源。在其它情況中，生物質(zhì)原料 包括來自藻類的甘油三酯。流化床催化裂化(FCC)是轉(zhuǎn)化重?zé)N成為更有價(jià)值的汽油和較輕產(chǎn)品的最廣泛使 用的精煉方法之一。圖1圖解顯示適合于裂化生物質(zhì)原料的標(biāo)準(zhǔn)FCC方法。生物質(zhì)被加熱 并被噴入“立管(riser)”(垂直或向上傾斜的管子)的基部，其中預(yù)加熱的原料在大約1230 至1400° F(665至760°C )下與流化的沸石催化劑接觸。熱的催化劑使原料蒸發(fā)，并催化 分解高分子量烴成為包括LPG(液化石油氣，例如C3-C4烯烴)和非環(huán)狀或環(huán)狀烴(C5-C12) 在內(nèi)的較輕組分的裂化反應(yīng)。催化劑-烴混合物向上流動(dòng)僅幾秒鐘穿過立管，并且隨后該混合物經(jīng)過旋風(fēng)分離器分離。沒有催化劑的烴按規(guī)定路線到從較重燃料中分離較短烴產(chǎn)品 (例如，(3_(12烴)的分餾器。較短的烴——其中許多適合作為汽油產(chǎn)品——比較重的燃料 更易揮發(fā)。較重燃料包括在大氣壓力下、200°C至350°C之間分級(jí)蒸餾的柴油和噴氣式發(fā)動(dòng) 機(jī)燃料。在立管中上行期間，裂化催化劑被反應(yīng)“消耗”，該反應(yīng)沉積焦炭在催化劑上而大 大降低活性和選擇性。焦炭形成的過程對(duì)整個(gè)過程是重要的，這是因?yàn)樗黾託怏w產(chǎn)物的 H/C(氫與碳)比例到更適合于汽油的范圍?！跋摹钡拇呋瘎┍慌c裂化烴蒸汽分開并送至 反萃取器(氣提塔)(沒有顯示出)，在反萃取器中其與蒸汽接觸，以去除保留在催化劑孔隙 中的烴?！跋摹钡拇呋瘎╇S后流入流化床再生器，在流化床再生器中空氣(或在一些情況 下，空氣加氧氣)被用于燒掉焦炭，以恢復(fù)催化劑活性并同時(shí)提供下一個(gè)反應(yīng)循環(huán)的必需 熱量。“再生的”催化劑隨后流到立管的基部，重復(fù)循環(huán)。也設(shè)想類似類型的裂化方法用于生物來源的原料，雖然在某些實(shí)施方式中，使用 比較溫和的條件，主要目的是減少總分子量，而無(wú)須去除碳或者增加產(chǎn)物的H/C的比例。可 以使用稱為塞摩福型流動(dòng)床催化裂化的方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，生物質(zhì)原料包括至少一種烴化合物。在某些實(shí)施方式中，由于 催化劑對(duì)生物來源的原料作用形成碳正離子，其被認(rèn)為誘導(dǎo)碳正離子的0位置中的碳-碳 鍵斷裂(例如，裂開)。在其它實(shí)施方式中，醇鹽(alkoxide)類型的中間體可以在季烯 碳處形成，其也將導(dǎo)致裂開。進(jìn)一步的實(shí)施方式提供包括在催化裂化條件下將生物質(zhì)原料與裂化催化劑接觸 的裂化烴的方法，所述生物質(zhì)原料包括至少一種具有多烯結(jié)構(gòu)的烴，所述多烯結(jié)構(gòu)包括一 個(gè)或多個(gè)季烯碳。方案VI顯示由生物源裂化胡蘿卜素(3，7，12，16-四甲基-1，18-雙(2，6， 6-三甲基-1-環(huán)己烯基)-十八-1，3，5，7，9，11，13，15，17-壬烯)。如顯示的，將3 _胡蘿
卜素與沸石催化劑(Z)接觸，由此將季烯碳轉(zhuǎn)化為碳正離子。碳正離子中間體經(jīng)歷碳正離 子的位置處的C-C鍵斷裂。產(chǎn)生輕質(zhì)烯烴(1) 3-甲基-1-雙(2，6，6-三甲基-1-環(huán) 己烯基)-1_ 丁烯。進(jìn)一步裂化產(chǎn)生輕質(zhì)烯烴(2) :3，8_ 二甲基-1，3，5，7，9-十五碳烯，其 可以經(jīng)歷進(jìn)一步的裂化過程。當(dāng)裂化和可能的重排時(shí)，也可能產(chǎn)生其它較輕的萜，例如，單 萜如月桂烯(3)。方案VI進(jìn)一步裂化 通過混合或重整，產(chǎn)生的輕質(zhì)烯烴可以直接作為燃料添加劑。它們也可以被進(jìn)一 步地處理以產(chǎn)生許多的汽油產(chǎn)品。輕質(zhì)烯烴也可以在石油化學(xué)加工過程中直接使用。在另一個(gè)實(shí)施方式中，生物質(zhì)原料包括至少一種低階的類異戊二烯，例如單萜和 倍半萜。在其它實(shí)施方式中，生物質(zhì)原料進(jìn)行氫化裂解以產(chǎn)生輕質(zhì)烷。氫化裂解方法產(chǎn)生 飽和并較短的烷。一般地，裂化方法在升高的氫氣分壓存在情況下發(fā)生。通常通過雙功能 催化劑促進(jìn)氫化裂解，所述雙功能催化劑能夠重排和斷裂烴鏈以及能夠?qū)浼映傻椒枷阕?化合物和烯烴以產(chǎn)生環(huán)烷和鏈烷。在其它實(shí)施方式中，生物質(zhì)原料進(jìn)行熱裂化以產(chǎn)生輕質(zhì)烯烴。熱裂化在升高溫度 (大約800°C)和壓力(大約700kPa)下進(jìn)行。熱能一般引起碳-碳鍵的均裂并產(chǎn)生較小 的烯烴。因?yàn)榫焉勺杂苫?，所以在熱裂化期間，許多化學(xué)反應(yīng)可能發(fā)生，包括加成或消除反應(yīng)。在其它實(shí)施方式中，生物質(zhì)原料進(jìn)行蒸汽裂化以產(chǎn)生輕質(zhì)烯烴。蒸汽裂化可以通 過用蒸汽稀釋生物質(zhì)原料進(jìn)行并且在加熱爐中短暫地加熱(在大約850°C)。反應(yīng)中產(chǎn)生 的產(chǎn)物取決于進(jìn)料的組成、烴與蒸汽比例以及取決于裂化溫度和加熱爐停留時(shí)間。一般地， 產(chǎn)生輕質(zhì)烯烴。本文描述的生物質(zhì)烴在一種或多種沸石催化劑存在下可以被裂化成為較輕的烴。 如在實(shí)施例中顯示的，裂化方法一般產(chǎn)生溫度依賴性產(chǎn)物分布。此外，取決于被裂化的烴的 結(jié)構(gòu)，產(chǎn)物分布可以有利于高辛烷值的輕質(zhì)烴。另外，催化劑的類型在確定裂化產(chǎn)物的性質(zhì) 和分布中起到重要的作用。如所描述，低階的萜(例如，花側(cè)柏烯、法呢烯、姜油、植醇和角鯊烯)可經(jīng)歷催化 裂化條件。裂化產(chǎn)物一般包括鏈烷烴(例如，C4-C9)、環(huán)烷(例如，C5-C9)、芳香族化合物 (例如，苯、甲苯、二甲苯、萘)。在裂化產(chǎn)物中，具有支鏈碳中心的烴例如支化鏈烷烴、環(huán)烷 和芳香族化合物傾向于與高辛烷值(例如，高于91)相關(guān)。在某些實(shí)施方式中，在200 °C至500 °C范圍的溫度下，以超過60 %的收率產(chǎn)生具有 高辛烷值的裂化產(chǎn)物。取決于期望的產(chǎn)物，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定最佳溫度范圍，在該溫度范 圍，高辛烷值的產(chǎn)物(例如，除了苯之外的芳香組化合物、環(huán)烷)被最大化，而低辛烷值的產(chǎn) 物(例如，直鏈鏈烷烴)被最小化。一般地，溫度可以在200°C至350°C或350°C至450°C的 范圍內(nèi)。因此以高收率產(chǎn)生裂化產(chǎn)物，并且裂化產(chǎn)物是期望的和/或具有不同結(jié)構(gòu)特征， 這允許它們被用作燃料、燃料添加劑或者允許它們直接用作為石油化學(xué)制品。因此，本文描 述的生物質(zhì)烴適合于精煉成為有用的物質(zhì)，并且可以被用于替代或補(bǔ)充精煉方法中的化石 燃料。在一方面，本文公開制造燃料產(chǎn)品的方法，其包括由基因修飾的無(wú)維管光合生物 得到原料；和在催化裂化條件下將原料與催化組合物接觸，由此制造燃料產(chǎn)品，其中催化組 合物包括具有孔徑大小大于6埃的大孔分子篩。例如，原料可以是基因修飾的藻類?？梢?以各種方式基因修飾藻類，包括上調(diào)萜的產(chǎn)生那些方式。在一個(gè)實(shí)施方式中，基因修飾使生 物生成生物中不天然出現(xiàn)的烴或萜。催化裂化條件可以是如本文描述的條件。例如，可以 在上至420°C的溫度下發(fā)生裂化。與基因修飾的無(wú)維管光合生物接觸的催化組合物也可以 是如本文描述的任何催化組合物，或者可以是如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的、在催化裂化 條件下將是顯而易見的或者期待使用的組合物。在一些情況下，大孔分子篩是12環(huán)沸石。由本文描述的方法或過程產(chǎn)生的燃料產(chǎn)品可以具有大約85和125之間的辛烷值。 燃料產(chǎn)品也可以具有大于90的辛烷值。在一些情況下，過程或方法還可以包括將燃料組分加入到燃料產(chǎn)品，其中所述燃 料組分是混合的燃料，例如乙醇、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、柴油、生物柴油或汽油。例如，燃料產(chǎn) 品可以是大約5-95%的包括燃料產(chǎn)品和燃料組分的混合物。在另一個(gè)實(shí)施方式中，燃料添 加劑例如MTBE、洗滌劑和氧化劑可以被加入到燃料產(chǎn)品。組合物和產(chǎn)品本文提供的是從萜產(chǎn)生產(chǎn)品和從來自生物質(zhì)的萜產(chǎn)生產(chǎn)品的組合物和方法。產(chǎn)品 的實(shí)例包括但不限于燃料產(chǎn)品、芳香制品和殺蟲劑產(chǎn)品。產(chǎn)品可以是釋放分子儲(chǔ)存能量的任何物質(zhì)。在一種實(shí)施方式中，產(chǎn)品是有機(jī)分子。在另一種實(shí)施方式中，產(chǎn)品是烴。在一些 情況下，產(chǎn)品不包括氫。在一些情況下，產(chǎn)品不包括氧。在一些情況下，產(chǎn)品不包括抗體或 蛋白質(zhì)。在一些情況下，產(chǎn)品不包括脂肪酸。燃料產(chǎn)品的實(shí)例包括石油化學(xué)產(chǎn)品和它們的前體以及可能石油化學(xué)工業(yè)中有用 的所有其它物質(zhì)。燃料產(chǎn)品包括，例如，石油產(chǎn)品和石油產(chǎn)品的前體，以及它們的石油化學(xué) 制品和前體。燃料產(chǎn)品可以用于產(chǎn)生用于石油化學(xué)工業(yè)的物質(zhì)或材料，包括石油產(chǎn)品和石 油化學(xué)制品。燃料或燃料產(chǎn)品可以用于燃燒器如鍋爐、窯爐、干燥機(jī)或加熱爐。燃燒器的 其它實(shí)例是內(nèi)燃機(jī)如汽車引擎或發(fā)電機(jī)，包括汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)及其 它。燃料產(chǎn)品也可以被用于生產(chǎn)塑料、樹脂、纖維、高彈體、潤(rùn)滑劑和凝膠。本文考慮的產(chǎn)品實(shí)例包括烴產(chǎn)品和烴衍生物產(chǎn)品，烴衍生物產(chǎn)品可以由氫分子和 碳分子以及有時(shí)一個(gè)或多個(gè)雜原子組成，其中雜原子是不是氫和碳的任何原子。雜原子的 實(shí)例包括但不限于氮、氧、硫和磷。一些產(chǎn)品是富含烴的，其中按重量計(jì)至少50%、60%、 70%、80%、90%、95、99%的產(chǎn)品由碳和氫組成。在一個(gè)實(shí)施方式中，產(chǎn)品是按重量計(jì)100% 的碳和氫原子。燃料產(chǎn)品如烴，可以是通常源自原油或石油的前體或產(chǎn)品，例如，但不限于，液態(tài) 石油氣、石腦油(naptha)(輕石油)、汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油、重瓦斯(heavy gas)、焦炭、 浙青、焦油和蠟。例如，燃料產(chǎn)品可以包括小的烷(例如，1至大約4個(gè)碳)如甲烷、乙烷、丙 烷或丁烷，其可以用于加熱(如在烹飪中)或制造塑料。燃料產(chǎn)品也可以包括具有大約5 至大約9個(gè)碳原子的碳主鏈的分子，如石腦油或輕石油，或它們的前體。其它的燃料產(chǎn)品可 以是用作汽油或發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的大約5至大約12個(gè)碳原子或環(huán)烷。大約10至大約18個(gè)碳 的分子或芳香族化合物如煤油或其前體，也可以是燃料產(chǎn)品。燃料產(chǎn)品也可以包括具有大 于12個(gè)碳的分子或它們的前體，如用于潤(rùn)滑油。其它的燃料產(chǎn)品包括中重瓦斯或燃料油， 或它們的前體，典型地包括烷、環(huán)烷和大約20至大約70個(gè)碳原子的芳香族化合物。燃料產(chǎn) 品也包括來自原油的其它殘余物，如焦炭、浙青、焦油和蠟，其一般包含具有大約70或更多 個(gè)碳的多個(gè)環(huán)，和它們的前體。多種燃料產(chǎn)品可以通過許多加工進(jìn)一步精煉成用于終端用戶的終產(chǎn)品。精煉可以 通過分餾發(fā)生。例如，燃料產(chǎn)品的混合物，如具有不同的多種鏈長(zhǎng)度的不同烴的混合物可以 通過分餾被分離成多種成分。燃料產(chǎn)品也可以通過在整合步驟中將它們結(jié)合進(jìn)行精煉，例如，通過使用催化劑， 如鉬或鉬_錸混合物。整合過程典型地產(chǎn)生氫氣，其是可以用于裂化的副產(chǎn)品。燃料產(chǎn)品也可以通過將烴類改變或重排或重建成更小的分子來進(jìn)行精煉。存在許 多化學(xué)反應(yīng)，其發(fā)生在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的催化重整過程中。一般而言，催化重整在催化 劑和高的氫分壓的存在下進(jìn)行。一種普通的方法是烷基化。例如，丙烯和丁烯與催化劑如 氫氟酸或硫酸混合。燃料產(chǎn)品也可以被混合或組合成混合物以獲得終產(chǎn)物。例如，燃料產(chǎn)品可以被混 合以形成不同等級(jí)的汽油、含有或不含添加劑的汽油、不同重量和等級(jí)的潤(rùn)滑油、不同等級(jí) 的煤油、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、柴油燃料、加熱油(heating oil)和制造塑料和其它聚合物的 化學(xué)品。本文描述的燃料產(chǎn)品的組合物可以與通過其它方法產(chǎn)生的燃料產(chǎn)品進(jìn)行組合或混合。
產(chǎn)生的產(chǎn)品可以通過宿主細(xì)胞和轉(zhuǎn)化的生物(一種或多種)天然或非天然(作為 轉(zhuǎn)化的結(jié)果)產(chǎn)生。產(chǎn)品也可以是自然界中不存在的新分子。例如，藻類中天然產(chǎn)生的產(chǎn) 物可以是萜，例如類胡羅卜素類(例如，胡蘿卜素)。不是藻類天然產(chǎn)生的產(chǎn)品的實(shí)例 可以包括非天然的萜，例如苧烯。在一些情況下，本文考慮的產(chǎn)物(如燃料產(chǎn)品)包括一個(gè)或多個(gè)源自無(wú)機(jī)碳源的 碳。在一個(gè)實(shí)施方式中，如本文描述的，產(chǎn)物的碳的至少10%、20%、30%、40%、50%、60%、 70 %、80 %、90 %、95 %或99 %源自無(wú)機(jī)碳源。無(wú)機(jī)碳源的實(shí)例包括但不限于，二氧化碳、碳 酸鹽、碳酸氫鹽和碳酸。產(chǎn)物可以是這樣的有機(jī)分子，其具有來自在光合作用期間固定的無(wú) 機(jī)碳源的碳。本文的產(chǎn)物可以通過其碳同位素分布(Carbon Isotope Distribution(CID))進(jìn) 行描述。在分子水平，CID是分子內(nèi)的單個(gè)碳原子為天然存在的碳同位素(例如，12C、13C 或14C)之一的統(tǒng)計(jì)學(xué)可能性。在產(chǎn)物的批量水平，CID可以是含有至少一個(gè)碳原子的化合 物中天然存在的碳同位素(例如，12C、13C或14C)的相對(duì)多度。雖然注意到每一種化石燃料 的CID可以根據(jù)其來源而不同，但是CID(fos)(例如，化石燃料如石油、天然氣和煤中碳的 CID)可與CID(atm)(例如，當(dāng)前大氣二氧化碳中碳的CID)相區(qū)別。另外，CID (photo-atm) 是指近來歷史中光合作用產(chǎn)生的碳基化合物的CID，其中無(wú)機(jī)碳源是大氣壓中的二氧化碳。 CID(photo-fos)是指近來歷史中光合作用產(chǎn)生的碳基化合物的CID，其中基本上所有無(wú)機(jī) 碳的來源都是由化石燃料(例如煤、天然氣和/或石油)的燃燒產(chǎn)生的二氧化碳。精確分布也是下述的特征1)產(chǎn)生分子的光合生物的類型和2)無(wú)機(jī)碳的來源。這 些同位素分布可以用于限定光合作用來源的燃料產(chǎn)品的組成。碳同位素在不同的化合物之間和之中不均勻分布并且同位素分布可以揭示碳轉(zhuǎn) 化所涉及的物理、化學(xué)和代謝過程的信息。光合生物組織中13c相對(duì)于12c的總多度一般小 于大氣二氧化碳的碳的多度，這表示碳同位素區(qū)別(carbon isotope discrimination)發(fā) 生在二氧化碳摻入光合作用生物質(zhì)時(shí)。一些燃料產(chǎn)品可以由生物質(zhì)產(chǎn)生，這有時(shí)在精煉后，其將與現(xiàn)有的石油化學(xué)制品 將是相同的，例如相同的結(jié)構(gòu)。一些燃料產(chǎn)品可能與現(xiàn)有的石油化學(xué)制品不同。在一種實(shí) 施方式中，燃料產(chǎn)品或組合物與現(xiàn)有的石油化學(xué)制品相同，除了碳同位素分布之外。例如， 據(jù)認(rèn)為，沒有化石燃料石油化學(xué)制品具有小于_32%。的8 13C分布，而本文描述的燃料產(chǎn)品 可以具有小于-32%。、-35%。、-40%。、-45%。、-50%。、-55%。或-60%。的 8 13C 分布。在另一個(gè) 實(shí)施方式中，燃料產(chǎn)品或組合物類似于現(xiàn)有的化石燃料石油化學(xué)制品，但不相同，并具有小 于-32%。、-35%。、-40%。、-45%。、-50%。、-55%。或-60%。的 5 13C 分布。然而，雖然分子可能在 常規(guī)的石油化學(xué)制品或精煉中不存在，但是它在這些工業(yè)中仍然是有用的。例如，可以產(chǎn)生 在汽油沸點(diǎn)范圍中的烴，而其可用作為汽油或添加劑，即使該烴在汽油中通常不存在。燃料 產(chǎn)品可以是包括以下的組合物氫和碳的分子，其中氫和碳分子是組合物的原子量的至少 80%，并且其中組合物的S13C分布為小于-32%。。對(duì)于本文描述的一些燃料產(chǎn)品，氫和碳 分子是組合物的原子量的至少90%。例如，生物柴油或脂肪酸甲酯(其按重量計(jì)具有小于 90%氫和碳分子)可能不是該組合物的一部分。在更其它組合物中，氫和碳分子是組合物 的原子量至少95或99%的。在還其它組合物中，氫和碳分子是組合物的原子量的100%。 在一些情況下，組合物是液體。在其它情況下，組合物是燃料添加劑或燃料產(chǎn)品。
本文也描述包括以下的燃料產(chǎn)品包括氫和碳分子的組合物，其中氫和碳分子是 組合物的原子量的至少80%，并且其中組合物的8 13C分布為小于-32%。;和燃料組分。在一 些實(shí)施方式中，組合物的^13(分布為小于大約-35%。、-40%。、-45%。、-50%。、-55%。或-60%0。 在一些情況下，燃料組分是混合燃料，其可以是化石燃料、汽油、柴油、乙醇、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī) 燃料或它們的任何組合。在還其它情況中，混合的燃料具有大于_32%。的S13C分布。對(duì)于 一些本文描述的燃料產(chǎn)品，燃料組分是燃料添加劑，燃料添加劑可以是MTBE、抗氧化劑、抗 靜電劑、緩蝕劑和它們的任何組合。本文描述的燃料產(chǎn)品可以是通過混合描述的燃料產(chǎn)品 和燃料組分生成的產(chǎn)品。在一些情況下，燃料產(chǎn)品具有大于_32%。的S13C分布。在其它情 況中，燃料產(chǎn)品具有小于-32%。的S13C分布。例如，從生物提取的組合物可以在精煉之前 (例如，裂化)與燃料組分混合，以便生成本文描述的燃料產(chǎn)品。描述的燃料產(chǎn)品可以是化 石燃料、或者生成燃料產(chǎn)品的混合的摻和物。例如，混合燃料的混合物可以是烴混合物，其 適合于與另一種烴混合物混合以生成燃料產(chǎn)品。例如，輕質(zhì)烷的混合物可能不具有適合燃 料類型的某些辛烷值，但是，其可以與高辛烷值混合物混合以生成燃料產(chǎn)品。在實(shí)例中，具 有小于-32%。的S13C分布的組合物與用于混合燃料的烴混合物混合以生成燃料產(chǎn)品。在 一些情況中，單獨(dú)的組合物或者燃料組分不適合于作為燃料產(chǎn)品，然而，當(dāng)組合時(shí)，它們包 括燃料產(chǎn)品。在其它情況中，組合物或燃料組分或者兩者單獨(dú)都適合于作為燃料產(chǎn)品。在 還其它情況中，燃料組分是現(xiàn)有的石油產(chǎn)品，例如汽油或噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。在還其它情況 中，燃料組分源于可再生資源，例如生物乙醇、生物柴油、生物汽油等。生物質(zhì)原料適合于生產(chǎn)高辛烷值烴產(chǎn)品。因此，一個(gè)實(shí)施方式描述形成燃料產(chǎn)品 的方法，其包括通過裂化生物質(zhì)原料，形成一種或多種具有4至12個(gè)碳、具有80或者更高 辛烷值的輕質(zhì)烴；和將一種或多種具有80或更高辛烷值的烴與具有80或更小辛烷值的烴 混合。一般地，具有80或更小辛烷值的烴是源于精煉原油的化石原料。在具體的實(shí)施方式 中，生物質(zhì)原料包括至少一種具有多烯結(jié)構(gòu)的烴，多烯結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)季烯碳。在另一 個(gè)實(shí)施方式中，生物質(zhì)原料包括至少一種低階類異戊二烯，如本文所限定的。生物質(zhì)原料可以被修飾或者標(biāo)記，以在裂化或改變的輕質(zhì)烴產(chǎn)品中提供保存的可 驗(yàn)證的特征，使得輕質(zhì)烴產(chǎn)品可以被鑒定或者被追溯到其最初的原料。例如，碳同位素可以 在生物質(zhì)烴的生物合成期間被引進(jìn)到生物質(zhì)烴中。在產(chǎn)生的烴原料中，碳同位素被用作為 標(biāo)記。標(biāo)記的烴原料可以進(jìn)行本文描述的精煉過程，以產(chǎn)生碳同位素標(biāo)記的輕質(zhì)烴產(chǎn)品。同 位素允許鑒定單獨(dú)的或者與其它未標(biāo)記的產(chǎn)物結(jié)合的標(biāo)記產(chǎn)品，使得標(biāo)記產(chǎn)品可以被追溯 到它們的生物質(zhì)原料。生物質(zhì)烴生產(chǎn)本文描述的任一產(chǎn)品可以通過轉(zhuǎn)化生物制備，以通過這種生物引起產(chǎn)品的生產(chǎn)。 生物在轉(zhuǎn)化之前或之后可以是光合生物。生物可使用本文所述組合物和方法轉(zhuǎn)化的生物的實(shí)例包括維管和無(wú)維管生物。所述生 物可以是原核生物或真核生物。所述生物可以是單細(xì)胞生物或多細(xì)胞生物。無(wú)維管光合生物的實(shí)例包括苔蘚植物(bryophtyes)，如葉苔門 (marchantiophytes)或角苔門(anthocerotophytes)。在一些情況中，所述生物是藍(lán)細(xì)菌。 在一些情況中，所述生物是藻類(如大型藻(macroalgae)或微藻)。所述藻類可以是單細(xì)胞或多細(xì)胞藻類。在一些情況中，所述生物是紅藻門、綠藻門、不等鞭毛門、tribophyta、灰 色藻門(glaucophyte)、絲足蟲門、眼蟲藻、隱藻門、隱滴蟲、腰鞭毛蟲或浮游植物。例如，所述微藻萊茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)可用編碼苧烯合酶的載 體轉(zhuǎn)化，以生產(chǎn)苧烯。在另一實(shí)施方式中，微藻類可以用編碼苧烯合酶和蛋白質(zhì)的一個(gè)或多 個(gè)載體轉(zhuǎn)化以提供苧烯的生產(chǎn)。方法可使用微藻，萊茵衣藻示例。使用微藻依照本發(fā)明的方法表達(dá)多肽或蛋白 復(fù)合體提供了這樣的優(yōu)勢(shì)——可以培養(yǎng)大量的微藻，包括商業(yè)地培養(yǎng)(Cyanotech Corp； Kailua-Kona HI)，因此允許期望產(chǎn)品的大量生產(chǎn)，以及分離——如果希望的話。然而，在任 何植物的葉綠體中表達(dá)例如功能哺乳動(dòng)物多肽包括蛋白復(fù)合體的能力允許這些植物的作 物生產(chǎn)，并因此能夠方便地生產(chǎn)大量多肽。因此，方法可以使用任何具有葉綠體的植物實(shí) 施，包括，例如大型藻，如海藻和海草，以及在土壤中生長(zhǎng)的植物。術(shù)語(yǔ)“植物”在本文被寬泛地使用，以指代含有質(zhì)體(plastids)，特別是葉綠體的 真核生物，并且其包括在任何發(fā)育階段的任何這樣的生物；或指代植物的部分，包括植物插 條(plant cutting)、植物細(xì)胞、植物細(xì)胞培養(yǎng)物、植物器官、植物種子和胚芽(plantlet)。 植物細(xì)胞是植物的結(jié)構(gòu)和生理單位，其包括原生質(zhì)體和細(xì)胞壁。植物細(xì)胞可以是分離的單 個(gè)細(xì)胞或培養(yǎng)的細(xì)胞的形式，或可以是更高組成單元，如植物組織、植物器官或植物。因 此，植物細(xì)胞可以是原生質(zhì)體，生成配子的細(xì)胞，或一個(gè)細(xì)胞，或可以再生為整個(gè)植物的細(xì) 胞集合。同樣地，種子，其包含多個(gè)植物細(xì)胞并能夠再生為整個(gè)植物，出于本公開的目的， 被認(rèn)為是植物細(xì)胞。植物組織或植物器官可以是種子、原生質(zhì)體、胼胝體，或被歸類進(jìn)結(jié)構(gòu) 或功能單元的任何其它類別的植物細(xì)胞。植物特別有用的部分包括可收獲部分和用于繁 殖后代植物的部分。植物的可收獲部分可以是植物任何有用的部分，例如花朵、花粉、幼苗 (seedling)、塊莖、葉、莖、果實(shí)、種子、根等。用于繁殖的植物部分包括，例如，種子、果實(shí)、插 條(cutting)、幼苗、塊莖、根莖(rootstock)等。本文描述的方法可以產(chǎn)生含有葉綠體的植物，所述葉綠體被基因修飾以包含穩(wěn)定 整合的多核苷酸(Hager 和 Bock，Appl. Microbiol. Biotechnol. 54 :302_310，2000)。因此， 方法可以進(jìn)一步提供轉(zhuǎn)基因(葉綠體轉(zhuǎn)基因(transplastomic))植物，如萊茵衣藻，其包括 一個(gè)或多個(gè)含有多核苷酸的葉綠體，所述多核苷酸編碼一個(gè)或多個(gè)異源多肽，包括與形成 功能蛋白復(fù)合體特異相關(guān)的多肽。本文所述的光合生物可包含至少一種被修飾以生成產(chǎn)物 的宿主細(xì)胞。表達(dá)載體和宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)化本文的生物/宿主細(xì)胞可以用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化，以改變產(chǎn)物(一種或多種)的生產(chǎn)， 例如，提高產(chǎn)物(一種或多種)的生產(chǎn)。產(chǎn)物(一種或多種)可以是由生物天然地或非天 然地產(chǎn)生的。表達(dá)載體可以編碼一個(gè)或多個(gè)同源或異源核苷酸序列(由宿主細(xì)胞或由不同的 生物產(chǎn)生)和/或一個(gè)或多個(gè)自體的核苷酸序列(由同一生物產(chǎn)生)和/或編碼同源或異 源多肽的那些?？杀晦D(zhuǎn)化入藻類宿主細(xì)胞的異源核苷酸序列的實(shí)例包括來自細(xì)菌、真菌、植 物、光合細(xì)菌或其它藻類的基因?？杀晦D(zhuǎn)化入藻類宿主細(xì)胞的自體核苷酸序列的實(shí)例包括 類異戊二烯合成基因、內(nèi)源啟動(dòng)子和來自psbA、atpA或rbcL基因的5，UTRs。在一些情況 中，異源序列在兩個(gè)自體序列或同源序列的側(cè)面。同源序列是那些具有與宿主細(xì)胞中的序列至少50%、60%、70%、80%或90%同源性的序列。在一些實(shí)施方式中，同源序列在兩個(gè) 自體序列的側(cè)面。第一和第二同源序列使異源序列能夠重組進(jìn)入宿主生物的基因組。第一 和第二同源序列的長(zhǎng)度都可以至少是100、200、300、400或500個(gè)核苷酸。表達(dá)載體可含有為在被轉(zhuǎn)化生物中偏倚(偏愛)表達(dá)的密碼子的核苷酸序列。普 通技術(shù)人員在使用核苷酸密碼子來具體指明給定氨基酸中已經(jīng)了解由特定宿主細(xì)胞顯示 的“密碼子偏倚性”。并非被理論限制，但通過使用宿主細(xì)胞優(yōu)選的密碼子，翻譯的比率可以 更高。因此，當(dāng)合成用于提高在宿主細(xì)胞中表達(dá)的基因時(shí)，可期望設(shè)計(jì)這樣的基因，以便其 密碼子使用的頻率接近宿主細(xì)胞優(yōu)選的密碼子使用的頻率。密碼子一般地可以富含A/T， 如，在密碼子第三核苷酸的位置上富含A/T。典型地，富含A/T的密碼子偏倚被用于藻類。 在一些實(shí)施方式中，密碼子的至少50%的第三核苷酸位置是A或T。在其它實(shí)施方式中，密 碼子的至少60 %、70 %、80 %、90 %或99 %的第三核苷酸位置是A或T。構(gòu)建藻類的基因改造株(genetically manipulated strain)的一個(gè)方法涉及用 編碼目的基因的核酸進(jìn)行轉(zhuǎn)化，所述核酸典型地是能夠?qū)⑶绑w轉(zhuǎn)化為燃料產(chǎn)品或燃料產(chǎn)品 前體的酶。在一些實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)化可將核酸引入宿主藻類細(xì)胞的任何質(zhì)體(如葉綠體)。 轉(zhuǎn)化的細(xì)胞通常在引入外源核酸后被鋪于選擇性培養(yǎng)基中。該方法也可以包括若干篩選的 步驟。開始，通常進(jìn)行初級(jí)轉(zhuǎn)化體(primary transformant)的篩選，以確定哪些克隆帶有 合適的外源核酸插入體。顯示恰當(dāng)整合的克隆可被修補(bǔ)(形成膜片，patched)并重新篩選， 以確保遺傳穩(wěn)定性。這樣的方法保證轉(zhuǎn)化體含有目的基因。在多種實(shí)例中，這樣的篩選通 過聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)進(jìn)行，但是，本領(lǐng)域已知的任何其它合適的技術(shù)也可被使用。多種不 同的PCR方法在本領(lǐng)域內(nèi)公知(如嵌套PCR、實(shí)時(shí)PCR)。雖然在本文所述的實(shí)例中使用了 具體的例子；但是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能認(rèn)識(shí)到其它PCR技術(shù)可替代所述的具體方案。篩 選帶有合適的外源核酸插入體的克隆之后，通?？寺”缓Y選編碼蛋白的存在性。蛋白表達(dá) 篩選通常通過蛋白質(zhì)印跡分析和/或酶活性測(cè)試進(jìn)行。用在本發(fā)明方法中的重組核酸分子可以包含在載體中。而且，在使用第二(或更 多)重組核酸分子進(jìn)行該方法的情況下，第二重組核酸分子也可以包含在載體內(nèi)，其可以， 但不必與含有第一重組核酸分子的載體相同。所述載體可以是用于將多核苷酸引入葉綠 體的任何載體，并且優(yōu)選地，包含足以與葉綠體基因組DNA進(jìn)行同源重組的葉綠體基因組 DNA的核苷酸序列，例如，含有約400到1500或更多基本上連續(xù)的葉綠體基因組DNA核苷酸 的核苷酸序列。葉綠體載體和選擇葉綠體基因組區(qū)域用作載體的方法是公知的(參見，例 如，Bock，J. Mol. Biol. 312 :425_438，2001 ；也參見 Staub 和 Maliga, Plant Cell 4 39-45, 1992 ；Kavanagh等，Genetics 152 :1111_1122，1999，它們中的每一個(gè)都在此通過引用并 入)。在一些情況中，這樣的載體包括啟動(dòng)子。啟動(dòng)子可來自任何來源(如病毒、細(xì)菌、 真菌、原生生物、動(dòng)物)。本文考慮的啟動(dòng)子可以對(duì)光合生物、無(wú)維管光合生物和維管光合 生物(如藻類、開花植物)是特異性的。如在這里所用，術(shù)語(yǔ)“無(wú)維管光合生物”是指任何 宏觀或微觀生物，包括但不限于，藻類、藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌，其不具有如在高等植物中發(fā)現(xiàn) 的維管系統(tǒng)。在一些情況中，上述核酸被插入含有光合生物如藻類的啟動(dòng)子的載體中。所 述啟動(dòng)子可以是在葉綠體和/或其它質(zhì)體中表達(dá)的啟動(dòng)子。在一些情況中，所述核酸是基 于葉綠體的?？紤]用于插入本文所述任何核酸到葉綠體中的啟動(dòng)子的實(shí)例包括美國(guó)申請(qǐng)2004/0014174中公開的那些。所述啟動(dòng)子可以是組成型啟動(dòng)子(constitutive promoter) 或誘導(dǎo)型啟動(dòng)子。啟動(dòng)子通常包括接近轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)的必需核酸序列(如TATA元件)。萊茵衣藻的整個(gè)葉綠體基因組在互聯(lián)網(wǎng)上通過URL" biology, duke, edu/ chlamy_genome/-chloro. html “對(duì)公眾可用(參見"viewcomplete genome as text file，， 鏈接和“maps of the chloroplast genome”鏈接)，它們每一個(gè)都在此通過引用被并入 (J. Maul, J. W.Lilly 和 D. B. Stern，未公開的結(jié)果；2002 年 1 月 28 日修改；將以 GenBank 帳號(hào)AF396929公開)。通常，葉綠體基因組DNA的核苷酸序列被這樣選擇，以致其不是基 因的一部分，包括調(diào)控序列或編碼序列，特別是如果由于同源重組事件被打斷，將產(chǎn)生對(duì)葉 綠體有害作用的基因，例如，用于葉綠體基因組復(fù)制，或?qū)腥~綠體的植物細(xì)胞產(chǎn)生有害 作用的基因。在這一方面，包含萊茵衣藻葉綠體基因組序列的網(wǎng)站也提供了顯示葉綠體基 因組編碼區(qū)和非編碼區(qū)的圖譜，由此幫助用于構(gòu)建載體的序列的選擇。例如，葉綠體載體， p322，是從約143. lkb位置的Eco (EcoRI)位點(diǎn)延伸到約148. 5kb位置的Xho (Xho I)位點(diǎn) 的克隆(參見，互聯(lián)網(wǎng)，在 URL" biology.duke.edu/chlamy_genome/chloro.html"，并點(diǎn) 擊"maps of the chloroplast genome"鏈接和〃 140_150kb"鏈接；也可直接通過互聯(lián) 網(wǎng)上 URL" biology, duke. edu/chlam-y/chloro/chlorol40. html ‘‘獲取)。在本文方法或過程的實(shí)踐中使用的載體也可以含有一個(gè)或多個(gè)給予該載體期望 性質(zhì)的額外的核苷酸序列，包括，例如，這樣的序列，諸如輔助載體操控的克隆位點(diǎn)，指導(dǎo)該 載體復(fù)制或其包含的核苷酸序列轉(zhuǎn)錄的調(diào)控元件，編碼選擇性標(biāo)記的序列等。因此，所述載 體可以包含，例如，一個(gè)或多個(gè)克隆位點(diǎn)，如多克隆位點(diǎn)，其可以但不必放置為使異源多核 苷酸可以被插入該載體并且可操作地連接到期望的元件。所述載體也可以包含原核生物的 復(fù)制起點(diǎn)(ori)，例如，大腸桿菌ori或粘粒ori，由此如期望，允許該載體在原核宿主細(xì)胞， 以及在植物的葉綠體中傳代。調(diào)控元件，作為本文所用的術(shù)語(yǔ)，廣義地指調(diào)控多核苷酸轉(zhuǎn)錄或翻譯，或其被可操 作地連接到的多肽的定位的核苷酸序列。實(shí)例包括，但不限于RBS、啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄終 止子、起始(啟動(dòng))密碼子、用于內(nèi)含子剪切和正確讀碼框保持的剪接信號(hào)、終止密碼子、琥 珀密碼子或赭石密碼子——一種IRES。此外，細(xì)胞區(qū)室化信號(hào)(例如，將多肽靶向到細(xì)胞 液、核、葉綠體膜或細(xì)胞膜的序列)。這樣的信號(hào)在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的并已經(jīng)被廣泛地報(bào)導(dǎo) (見例如，美國(guó)專利號(hào)5，776，689)。本文所述的任何表達(dá)載體可進(jìn)一步包含調(diào)控序列。調(diào)控序列可包括例如，啟動(dòng)子 (一個(gè)或多個(gè))、操縱子(一個(gè)或多個(gè))、抑制子(一個(gè)或多個(gè))、增強(qiáng)子(一個(gè)或多個(gè))、轉(zhuǎn) 錄終止序列(一個(gè)或多個(gè))、調(diào)控翻譯的序列(一個(gè)或多個(gè))，或與宿主細(xì)胞相容的和控制 核酸分子表達(dá)的其它調(diào)控序列(一個(gè)或多個(gè))。在一些情況下，調(diào)控序列包括能夠控制、調(diào) 節(jié)或影響轉(zhuǎn)錄起始、延伸和/或終止的轉(zhuǎn)錄控制序列(一個(gè)或多個(gè))。例如，調(diào)控序列可以 提高生物中基因或基因產(chǎn)物的轉(zhuǎn)錄和翻譯速率和/或效率，其中所述基因或基因產(chǎn)物的表 達(dá)被上調(diào)，(直接或間接地)引起本文所述的產(chǎn)物的生產(chǎn)的提高。調(diào)控序列也可通過提高 基因或基因產(chǎn)物的穩(wěn)定性，導(dǎo)致產(chǎn)物生產(chǎn)的提高。調(diào)控序列可以是自體或異源的(異體的)，并且如果是異源的，其可以具有同源 性。調(diào)控序列可編碼促進(jìn)產(chǎn)物表達(dá)和生產(chǎn)的酶的一個(gè)或多個(gè)多肽。例如，異源調(diào)控序列可由 所述生物相同屬的另一種(如，另一藻類種)產(chǎn)生，并在藻類中編碼合酶。在另一實(shí)例中，
30自體調(diào)控序列可以由表達(dá)載體將在其中表達(dá)的生物中產(chǎn)生。取決于應(yīng)用，調(diào)控序列可以被用以影響誘導(dǎo)型或組成型表達(dá)。藻類調(diào)控序列可以 被使用，并且可以是核、病毒、染色體外、線粒體或葉綠體源的。合適的調(diào)控序列包括與待表達(dá)核苷酸序列天然相關(guān)的那些(例如，天然地與藻類 衍生的核苷酸序列可操作地連接的藻類啟動(dòng)子)。合適的調(diào)控序列包括與待表達(dá)的核酸分 子非天然相關(guān)的調(diào)控序列(例如，與另一生物或藻類種的核苷酸序列可操作連接的一個(gè)種 的藻類啟動(dòng)子)。后一種調(diào)控序列可以是在相同種內(nèi)控制另一基因表達(dá)的序列(即，自體 的)，或可以從不同生物或種中得到的(即，異源的)。為了確定推定的調(diào)控序列是否合適，該推定的調(diào)控序列被連接到核酸分子，其通 常編碼產(chǎn)生容易檢測(cè)的信號(hào)的蛋白質(zhì)。該構(gòu)建體可隨后通過標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)插入藻類或其它生 物，并且其表達(dá)被監(jiān)控。例如，如果核酸分子編碼顯性的選擇性標(biāo)記，待使用的藻類或生物 被測(cè)試在所述標(biāo)記為其提供抗性的化合物存在的環(huán)境中生長(zhǎng)的能力。在一些情況下，調(diào)控序列是啟動(dòng)子，如適合核苷酸序列在無(wú)維管光合生物中表達(dá) 的啟動(dòng)子。例如，所述啟動(dòng)子可以是藻類啟動(dòng)子，例如美國(guó)公開申請(qǐng)?zhí)?006/0234368和 2004/0014174，以及 Hallmann 的 Transgenic Plant J. 1 :81_98 (2007)中所述的。該啟動(dòng) 子可以是葉綠體特異性啟動(dòng)子或核啟動(dòng)子。啟動(dòng)子可以是EFl-a基因啟動(dòng)子或D啟動(dòng)子。 在一些實(shí)施方式中，所述合酶被可操作地連接到EF1-a基因啟動(dòng)子。在其他實(shí)施方式中， 所述合酶被可操作地連接到D啟動(dòng)子。本文的調(diào)控序列可以在多個(gè)位置發(fā)現(xiàn)，包括例如，編碼區(qū)域和非編碼區(qū)域、 5'-未翻譯區(qū)域(如，編碼區(qū)域上游的區(qū)域)和3'-未翻譯區(qū)域(如，編碼區(qū)域下游的區(qū) 域)。因此，在一些情況中，自體或異源的核苷酸序列可以包含一個(gè)或多個(gè)3'或5'-未翻 譯區(qū)域、一個(gè)或多個(gè)內(nèi)含子或一個(gè)或多個(gè)外顯子。例如，在一些實(shí)施方式中，調(diào)控序列可以包含隱秘小環(huán)藻(Cyclotella cryptica) 乙酰輔酶A羧化酶5'-未翻譯調(diào)控序列或隱秘小環(huán)藻乙酰輔酶A羧化酶3'-未翻譯調(diào) 控序列(美國(guó)專利號(hào)5，661，017)。調(diào)控序列也可編碼嵌合或融合多肽，如蛋白質(zhì)AB或SAA，其促進(jìn)異源核苷酸序列 和蛋白的表達(dá)。其它調(diào)控序列包括自體的內(nèi)含子序列，其可促進(jìn)異源序列的翻譯。在本文的任何表達(dá)載體中使用的調(diào)控序列可以是可誘導(dǎo)的?？烧T導(dǎo)的調(diào)控序列， 如啟動(dòng)子，可以通過例如光被誘導(dǎo)。調(diào)控序列也可以是可自體調(diào)控的?？勺泽w調(diào)控的調(diào)控 序列的實(shí)例包括通過，例如，內(nèi)源ATP水平或通過由生物產(chǎn)生的產(chǎn)物自體調(diào)控的那些。在一 些情況中，所述調(diào)控序列可通過外源試劑誘導(dǎo)。其它可誘導(dǎo)的元件在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的，并 且可適合于如本文的應(yīng)用。本文所述的各種調(diào)控序列的各種組合可具體化并與本文所述的其它特征組合。在 一些情況下，表達(dá)載體包含一個(gè)或多個(gè)調(diào)控序列，其被可操作地連接到編碼多肽的核苷酸 序列上，所述多肽影響，例如，上調(diào)本文所述產(chǎn)物的生產(chǎn)。在一些情況下，表達(dá)載體包括一個(gè) 或多個(gè)調(diào)控序列，所述調(diào)控序列可操作地連接到編碼影響例如上調(diào)產(chǎn)物生產(chǎn)的多肽的核苷 酸序列。載體或其他重組核酸分子可包括編碼報(bào)告多肽或其它選擇性標(biāo)記的核苷酸序列。 術(shù)語(yǔ)“報(bào)道基因(reporter)”或“選擇性標(biāo)記”指的是給予可檢測(cè)表型的多核苷酸(或編碼的多肽)。報(bào)道基因通常編碼可檢測(cè)的多肽，例如，綠色熒光蛋白，或一種酶，如熒光素酶，當(dāng) 與合適的試劑(分別是特定波長(zhǎng)的光或熒光素)接觸時(shí)，其產(chǎn)生可被肉眼或使用適當(dāng)?shù)膬x 器檢測(cè)到的信號(hào)(Giacomin, Plant Sci. 116 :59_72，1996 ；Scikantha, J. Bacteriol. 178 121，1996 ；Gerdes,FEBS Lett. 389 :44_47，1996 ；也參見 Jefferson,EMBO J. 6 :3901_3907， 1997,fl-glucuronidase)。選擇性標(biāo)記通常是這樣的分子，當(dāng)在細(xì)胞中存在或表達(dá)時(shí)，其為 含有該標(biāo)記的細(xì)胞提供了選擇性優(yōu)勢(shì)(或劣勢(shì))，例如，在以其他方式殺死細(xì)胞的試劑存在 的情況下生長(zhǎng)的能力。選擇性標(biāo)記可以提供獲得表達(dá)該標(biāo)記的原核細(xì)胞或植物細(xì)胞或兩者的方法， 并因此可以被用作所述載體的一個(gè)部分(參見，例如，Bock，上文，2001)。選擇性標(biāo)記 的實(shí)例包括，但不限于，給予抗代謝物抗性的那些，如，二氫葉酸還原酶，其給予對(duì)甲氨 喋呤的抗性(Reiss, PlantPhysiol. (Life Sci. Adv.) 13 143-149，1994)；新霉素磷酸 轉(zhuǎn)移酶，其給予對(duì)氨基糖苷新霉素、卡那霉素和嘌呤霉素的抗性(Herrera-Estrella， EMBO J. 2 987-995,1983) ；hygro,其給予對(duì)潮霉素的抗性(Marsh，Gene32 481-485, 1984) ；trpB，其允許細(xì)胞使用吲哚替代色氨酸；hisD，其允許細(xì)胞使用組氨醇(histinol) 替代組氨酸(Hartman，Proc. Natl. Acad. Sci.，USA 85 :8047，1988)；甘露糖 _6_ 磷酸異 構(gòu)酶，其允許細(xì)胞使用甘露糖(W0 94/20627)；鳥氨酸脫羧酶，其給予對(duì)鳥氨酸脫羧酶 抑制劑——2-( 二氟甲基)-DL-鳥氨酸的抗性(DFM0 ;McConlogue，1987，In Current Communications in Molecular Biology, Cold Spring HarborLaboratory ed.)；禾口自 土曲霉(Aspergillus terreus)的脫氨酶，其給予對(duì)殺稻瘟素S的抗性(Tamura，Biosci. Biotechnol. Biochem. 59 =2336-2338,1995)。其它選擇性標(biāo)記包括給予除草劑抗性的那 些，例如，草胺膦乙酰轉(zhuǎn)移酶基因，其給予對(duì)草胺膦的抗性(White等，Nucl. Acids Res. 18 1062，1990 ；Spencer 等，Theor. Appl. Genet. 79 :625_631，1990)；突變 EPSPV 合酶，其給予 草甘膦抗性(Hinchee等，BioTechnology91 =915-922,1998)；突變乙酰乳酸合酶，其給予 咪唑啉酮或磺酰脲抗性(Lee等，EMBO J. 7 =1241-1248,1988)；突變psbA，其給予對(duì)阿特拉 津(atrazine)的抗性(Smeda 等，Plant Physiol. 103 :911_917，1993)；或突變前卟啉原 (protoporphyrinogen)氧化酶(參見美國(guó)專利號(hào)5，767，373)；或給予對(duì)除草劑如草丁膦 (glufosinate)的抗性的其它標(biāo)記。選擇性標(biāo)記包括給予真核細(xì)胞二氫葉酸(DHFR)或新 霉素抗性，或給予原核生物，如大腸桿菌四環(huán)素、氨芐青霉素抗性；和植物中爭(zhēng)光霉素、慶大 霉素、草甘膦、潮霉素、卡那霉素、甲氨喋呤、腐草霉素、草胺膦(phosphinotricin)、壯觀霉 素、鏈霉素、磺酰胺和磺酰脲抗性的多核苷酸(參見，例如，Maliga等，Methods in Plant Molecular Biology, ColdSpring Harbor Laboratory Press，1995，第 39 頁(yè))。報(bào)道基因已經(jīng)被成功地用在高等植物的葉綠體中，并且已經(jīng)報(bào)道了高水平重組蛋 白的表達(dá)。此外，報(bào)道基因已經(jīng)被用在萊茵衣藻的葉綠體中，但是，在大多數(shù)情況下，產(chǎn)生 非常少量的蛋白質(zhì)。報(bào)道基因極大地增強(qiáng)了監(jiān)控多種生物中基因表達(dá)的能力。在高等植 物的葉綠體中，3 -葡萄糖醛酸酶(uidA，Staub 和 Maliga, EMBO J. 12 =601-606,1993)、新 霉素磷酸轉(zhuǎn)移酶(nptll, Carrer 等，Mol. Gen. Genet. 241 =49-56,1993)、腺苷基-3-腺嘌 呤轉(zhuǎn)移酶(adenosyl-3-adenyltransf-erase) (aadA, Svab 禾口 Maliga, Proc. Natl. Acad. Sci.，USA 90 :913-917,1993)和維多利亞發(fā)光水母(Aequorea victoria)GFP(Sidorov 等，Plant J. 19 :209-216,1999)已經(jīng)被用作報(bào)道基因(Heifetz, Biochemie 82 -.655-666,2000)。這些基因中的每一個(gè)都具有使它們成為有用的葉綠體基因表達(dá)的報(bào)道基因的性 質(zhì)，如易于分析、敏感性或檢查原位表達(dá)的能力?；谶@些研究，其它異源蛋白已經(jīng)在高 等植物的葉綠體中表達(dá)，如，蘇云金芽孢桿菌(Bacillus thuringiensisKry毒素，其將 抗性給予草食昆蟲(Kota 等，Proc. Natl. Acad. Sci. , USA 96 1840-1845,1999)或人生 長(zhǎng)激素(Staub等，Nat. Biotechnol. 18 :333_338，2000)，一種可能的生物藥物。若干報(bào) 道基因已經(jīng)在真核綠藻萊茵衣藻的葉綠體中表達(dá)，包括aadA(Goldschmidt-Clermont， Nucl. Acids Res. 19 4083-40891991 ；Zerges和 Rochaix, Mol.Cell Biol. 14 :5268_5277， 1994)、uidA(Sakamoto 等，Proc. Natl. Acad. Sci.，USA 90 :477_501，19933，Ishikura 等，J. Biosci. Bioeng. 87 :307-3141999)、海腎(Renilla)熒光素酶(Minko 等，Mol. Gen-Genet. 262 :421_425， 1999) 和來自鮑曼不動(dòng)桿菌(Acinetobacter baumanii)的氨基糖苷 憐酸轉(zhuǎn)移酶(amino glycoside phosphotransferase) aphA6 (Bateman 禾口 Purton, Mol. Gen. Genet 263 =404-410,2000)。在一些情況中，載體含有諸如大腸桿菌或釀酒酵母(S. cerevisiae)復(fù)制起點(diǎn)的 元件。這些特征，與適當(dāng)?shù)倪x擇性標(biāo)記結(jié)合，允許所述載體在目標(biāo)宿主細(xì)胞和細(xì)菌和/或酵 母細(xì)胞之間“穿梭(shuttled)”。在第二寄主(secondary host)中傳代穿梭載體的能力可 允許對(duì)該載體特征更方便地操控。例如，含有載體和推定插入的目標(biāo)多肽的反應(yīng)混合物可 以被轉(zhuǎn)化入原核宿主細(xì)胞如大腸桿菌，被擴(kuò)增并用常規(guī)方法收集，并且被檢驗(yàn)，以鑒定含有 目標(biāo)插入體或構(gòu)建體的載體。如果期望，該載體可以進(jìn)一步被操作，例如，通過進(jìn)行插入的 多核苷酸的位點(diǎn)定向誘變，隨后再次擴(kuò)增并選擇具有突變的目標(biāo)多核苷酸的載體。穿梭載 體隨后可以被引入植物細(xì)胞葉綠體，其中目標(biāo)多肽可以被表達(dá)，并且如果期望，根據(jù)方法進(jìn) 行分離。多核苷酸或重組核酸分子可以使用本領(lǐng)域已知的任何方法被引入植物葉綠體。多 核苷酸可以通過多種本領(lǐng)域熟知的方法被引入細(xì)胞，并且部分地基于特定的宿主細(xì)胞進(jìn)行 選擇。例如，多核苷酸可以使用直接基因轉(zhuǎn)移的方法被引入植物細(xì)胞，所述方法例如電穿孔 或使用粒子槍的微粒介導(dǎo)(基因槍)轉(zhuǎn)化或“玻璃珠法(glass bead method) ”，或通過花 粉介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化、脂質(zhì)體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化、使用損傷或酶降解的未成熟胚胎或損傷或酶降解的胚 胎胼胝體轉(zhuǎn)化(Potrykus, Ann. Rev. Plant. Physiol. Plant Mol. Biol. 42 -.205-225,1991)。質(zhì)體轉(zhuǎn)化是用于將多核苷酸引入植物細(xì)胞葉綠體的一種常規(guī)和熟知的方法(參 見美國(guó)專利號(hào) 5，451，513,5, 545，817 和 5，545，818 ；W095/16783 ；McBride 等，Proc. Natl. Acad. Sci.，USA 91 :7301_7305，1994)。在一些實(shí)施方式中，葉綠體轉(zhuǎn)化涉及引入位于期望 核苷酸序列側(cè)面的葉綠體DNA的區(qū)域，這允許外源(exogenous)DNA同源重組進(jìn)入目標(biāo)葉綠 體基因組。在一些情況中，葉綠體基因組DNA側(cè)面的1到1. 5kb的核苷酸序列可以被使用。 使用這種方法，在葉綠體16S rRNA和給予對(duì)奇霉素和鏈霉素的抗性的rpsl2基因中的點(diǎn) 突變可以被用作轉(zhuǎn)化的選擇性標(biāo)記(Svab等，Proc. Natl. Acad. Sci.，USA 87 =8526-8530, 1990)，并且可以以約每100次轟擊目標(biāo)葉片一個(gè)的頻率，產(chǎn)生穩(wěn)定的同質(zhì)(homoplasmic) 轉(zhuǎn)化體。微粒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化也可以被用于將多核苷酸引入植物細(xì)胞葉綠體(Klein等， Nature 327:70-73,1987).該方法使用諸如金或鎢的微粒，其被期望的多核苷酸通過與 氯化鈣、亞精胺或聚乙二醇沉淀而包被。微粒粒子使用諸如BI0LISTIC PD-1000粒子槍(BioRad ；Hercules Calif.)的設(shè)備高速加速進(jìn)入植物組織。使用基因槍方法進(jìn)行轉(zhuǎn)化的 方法在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的(參見，例如，Christou，Trends in Plant Science 1:423-431， 1996)。微粒介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化已經(jīng)被使用，例如，用以產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)基因植物種類，包括棉花、煙草、 玉米、雜交白楊和木瓜。重要的谷類作物，諸如小麥、燕麥、大麥、高粱和水稻也已經(jīng)使用微 粒介導(dǎo)輸送被轉(zhuǎn)化(Duan 等，Nature Biotech. 14 :494_498，1996 ；Shimamoto, Curr. Opin. Biotech. 5 :158-162，1994)。大多數(shù)雙子葉植物的轉(zhuǎn)化用上述方法是可能的。單子葉植物 的轉(zhuǎn)化也可以使用，例如，上述基因槍方法、原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化、部分滲透細(xì)胞的電穿孔、使用玻 璃纖維引入DNA、玻璃珠攪拌(agitation)法等進(jìn)行轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化頻率可通過隱性rRNA或蛋白抗生素抗性基因被顯性選擇性標(biāo)記替代而提 高，所述顯性選擇性標(biāo)記包括但不限于細(xì)菌aadA基因(Svab和Maliga，Proc. Natl. Acad. Sci. , USA 90:913-917,1993)。轉(zhuǎn)化后通常需要約15到20個(gè)細(xì)胞分裂周期以達(dá)到同質(zhì) (homoplastidic)狀態(tài)。葉綠體可包含其基因組的多個(gè)拷貝對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而 易見的，并且因此，術(shù)語(yǔ)“同質(zhì)的(homoplasmic) ”或“同型異源性(homoplasmy) ”指的是這 樣的狀態(tài)——其中特定目標(biāo)基因座的所有拷貝都基本相同。質(zhì)體表達(dá)——其中基因通過同 源重組插入每個(gè)植物細(xì)胞中存在的環(huán)狀質(zhì)體基因組的所有幾千個(gè)拷貝中，利用了相對(duì)于核 表達(dá)基因的大量拷貝數(shù)優(yōu)勢(shì)，以允許表達(dá)水平輕易地超過總可溶植物蛋白的10%。在一些情況下，方法可以通過向葉綠體中引入重組核酸分子實(shí)施，其中所述重組 核酸分子包括第一多核苷酸，其編碼至少一個(gè)多肽(例如，1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或更多)。在 一些實(shí)施方式中，多肽被可操作地連接到第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九、第 十和/或后續(xù)多肽。例如，在烴生產(chǎn)途徑中的若干酶可以被直接或間接地連接，以便由該途 徑中的一種酶產(chǎn)生的產(chǎn)物一旦產(chǎn)生，即與該途徑中下一種酶非常靠近。對(duì)于葉綠體的轉(zhuǎn)化，主要優(yōu)勢(shì)可能是包含選擇性標(biāo)記和一個(gè)或多個(gè)目的基因的重 組核酸構(gòu)建體的使用。典型地，葉綠體的轉(zhuǎn)化通過用以下兩種構(gòu)建體共轉(zhuǎn)化葉綠體實(shí)施一 種包含選擇性標(biāo)記且第二種包含目的基因(一種或多種)。這些轉(zhuǎn)化體的篩選由于多種原 因是費(fèi)力且費(fèi)時(shí)的。首先，培養(yǎng)一些轉(zhuǎn)化的生物需要的時(shí)間是漫長(zhǎng)的。其次，轉(zhuǎn)化體必須針 對(duì)選擇性標(biāo)記和目的基因(一種或多種)兩者都存在進(jìn)行篩選。典型地，對(duì)目的基因(一 種或多種)的第二次篩選通過DNA印記法進(jìn)行(參見，例如PCT/US2007/072465)。在葉綠體中，基因表達(dá)的調(diào)控一般地在轉(zhuǎn)錄后并且通常在翻譯起始期間 發(fā)生。這種調(diào)控取決于葉綠體翻譯裝置，以及核編碼的調(diào)控因子(參見Barkan和 Goldschmidt-Clermont, Biochemie 82 :559_572, 2000 ；Zerges, Biochemie 82 :583_601, 2000)。葉綠體翻譯裝置通常與細(xì)菌中的類似；葉綠體包含70S核糖體；具有缺少5’帽的 mRNA并通常不含有3，多腺苷尾(Harris等，Microbiol. Rev. 58 :700_754，1994)；而且翻譯 在葉綠體和在細(xì)菌中被諸如氯霉素的選擇性試劑抑制。本文所述的一些方法利用了核糖體結(jié)合序列(RBS)相對(duì)于編碼序列的恰當(dāng)置 放。以前就已經(jīng)注意到RBS這樣的置放引起植物葉綠體中穩(wěn)健的翻譯(參見美國(guó)申請(qǐng) 2004/0014174，在此被引入作為參考)，以及利用葉綠體中表達(dá)多肽的多肽是該多肽不穿過 通常被由核基因表達(dá)的多肽穿過的細(xì)胞區(qū)室，并因此，不經(jīng)過某些翻譯后修飾，如糖基化。 同樣地，通過本發(fā)明的一些方法產(chǎn)生的多肽和蛋白復(fù)合體可以被預(yù)期在沒有這樣的翻譯后 修飾的情況下產(chǎn)生。
編碼多核苷酸的一個(gè)或多個(gè)密碼子可以被偏倚，以反映葉綠體和/或核密碼子的 使用。大多數(shù)氨基酸由兩個(gè)或多個(gè)不同的(簡(jiǎn)并的)密碼子編碼，并且各種生物使用某些 密碼子優(yōu)先于其它密碼子是公知的。這樣優(yōu)選的密碼子使用——其也在葉綠體中使用，在 本文指的是“葉綠體密碼子使用”。萊茵衣藻的密碼子偏倚性已經(jīng)被報(bào)道。參見美國(guó)申請(qǐng) 2004/0014174。編碼類異戊二烯生物合酶——其對(duì)在萊茵衣藻中表達(dá)偏倚——的核酸的實(shí) 例在表5-8中提供。與原生序列同一性百分比(在該序列被分離的生物中)可以是約50%、 約60%、約70%、約80%、約90%或更高。一些載體包含表5提供的一種或多種核酸和/ 或具有與其約70%同一性的核酸。術(shù)語(yǔ)“偏倚的”當(dāng)用于指密碼子時(shí)，表示多核苷酸中密碼子的序列已經(jīng)被改變，以 至于該密碼子在該偏倚(bias)用于的目標(biāo)中，如藻細(xì)胞、葉綠體，是被優(yōu)選地使用的一個(gè)。 對(duì)葉綠體密碼子使用偏倚的多核苷酸可以重新合成，或可以使用常規(guī)的重組DNA技術(shù)，例 如，通過位點(diǎn)定向誘變法，進(jìn)行基因修飾，以改變一個(gè)或多個(gè)密碼子，以便它們針對(duì)葉綠體 密碼子使用是偏倚的。葉綠體密碼子偏倚可以在不同植物中多種地偏斜的(不規(guī)則的， skewed)，包括，例如，在藻類葉綠體中與在煙草中比較。通常，選擇的葉綠體密碼子偏倚性 反映了用核酸轉(zhuǎn)化的植物的葉綠體密碼子使用。例如，在萊茵衣藻為宿主的情況下，葉綠體 密碼子使用被偏倚，以反映藻類葉綠體密碼子使用(在第三個(gè)密碼子位置約74. 6%的AT偏 倚)。本文描述的任何產(chǎn)物可以通過轉(zhuǎn)化生物以使該產(chǎn)物的這種生物進(jìn)行生產(chǎn)來制備。 即使轉(zhuǎn)化事件破壞或降低了轉(zhuǎn)化生物的光合能力(例如，外源核酸被插入到編碼光合作用 需要的蛋白質(zhì)的基因中)，該生物也被認(rèn)為是光合生物。修飾的途徑本文的表達(dá)載體可以編碼這樣的多肽(一種或多種)，所述多肽促進(jìn)中間體、產(chǎn) 物、前體以及本文描述的產(chǎn)物的衍生物的產(chǎn)生。例如，表達(dá)載體可以編碼在類異戊二烯途徑 中促進(jìn)中間體、產(chǎn)物、前體和衍生物的產(chǎn)生的多肽(一種或多種)。類異戊二烯或萜類化合物是一組與萜有關(guān)的有機(jī)化學(xué)品。萜一般源自異戊二烯單 元。異戊二烯單元是五碳單元(C5)。根據(jù)異戊二烯單元的數(shù)目對(duì)萜進(jìn)行分類，如半萜(C5)、 單萜(C10)、倍半萜(C15)、二萜(C20)、三萜(C30)、四萜(C40)和多萜(Cn，其中“n”等于或 大于45)。萜是這樣的烴，其可以被改性(例如，氧化、除去甲基基團(tuán)等)或其碳骨架被重排 以形成萜的衍生物，如類異戊二烯。類異戊二烯也包括其他的類固醇以及類脂。萜前體被認(rèn)為通過兩種途徑產(chǎn)生。甲羥戊酸途徑，或HMG-CoA還原酶途徑，產(chǎn)生二 甲基烯丙基焦磷酸(DMAPP)和異戊基焦磷酸(IPP)，萜常見的C5前體。非甲羥戊酸途徑是 形成DMAPP和IPP的可選途徑。DMAPP和IPP可被縮合以形成櫳牛兒基二磷酸(GPP)或其 他前體，如法呢基二磷酸(FPP)、櫳牛兒基櫳牛兒基二磷酸(GGPP)，由它們形成更高級(jí)的類 異戊二烯。本文的表達(dá)載體可以編碼在甲羥戊酸途徑中具有作用的多肽(一種或多種)， 諸如，例如，硫解酶、HMG-CoA合酶、HMG-CoA還原酶、甲羥戊酸激酶、磷酸甲羥戊酸激酶 (phosphemevalonate kinase)和甲羥戊酸_5_焦磷酸脫羧酶。在其他實(shí)施方式中，多肽 是非甲羥戊酸途徑中的酶，如D0XP合酶、D0XP還原酶、4- 二磷酸胞苷-2-C-甲基-D赤 蘚糖醇合酶(4-diphosphocytidyl-2-C-methyl-D-erythritol synthase)、4_ 二磷酸胞苷-2-C-甲基-D赤蘚糖醇激酶、2-C-甲基-D-赤蘚糖醇2，4，-環(huán)二磷酸合酶、HMB-PP合 酶、HMB-PP還原酶或D0XP還原異構(gòu)酶。在其他情況下，表達(dá)載體可以包括編碼類異戊二烯途徑中的多肽的核苷酸序列， 諸如，例如，編碼合酶的序列。合酶可以是CIO、C15、C20、C30或C40合酶。在一些實(shí)施 方式中，合酶是葡萄烴(botryococcene)合酶、苧烯合酶、1，8桉樹腦(l，8cine0le)合 酶、a-菔烯合酶、莰烯合酶、(+)_檜烯合酶、月桂烯合酶、松香二烯(abietadiene)合酶、 紫杉二烯(taxadiene)合酶、法呢焦磷酸合酶、紫穗槐二烯合酶、(E) - a -紅沒藥烯合酶、 diapophytoene合酶或diapophytoene去飽和酶。在表2中描述了合酶的實(shí)例以及它們的 序列。表2.合酶的實(shí)例 所述合酶也可以是3 -石竹烯合酶、大根香葉烯A合酶、8-表雪松醇 (8-epicedrol)合酶、朱欒倍半萜(valencene)合酶、(+)-S-杜松烯((+)- S-cadinene) 合酶、大根香葉烯C合酶、(E)-0-法呢烯合酶、蓖麻烯(casbene)合酶、vetispiradiene合酶、5-表-馬兜鈴烯(5-印i-aristolochene)合酶、馬兜鈴烯合酶、a-潷草烯、(E， E)_ a-法呢烯合酶、菔烯合酶、松油烯合酶、苧烯環(huán)化酶、沉香醇合酶、(+)_冰 片二磷酸合酶、左旋海松二烯合酶、異海松二烯合酶、(E)-y-紅沒藥烯合酶、柯巴基焦磷酸 (copalyl pyrophosphate)合酶、貝殼衫烯(kaurene)合酶、長(zhǎng)葉烯合酶、潷草烯合酶、 6 _蛇床烯合酶、0 -水芹烯合酶、異松油烯合酶、(+)_3_蒈烯合酶、順-柯巴基焦磷酸合酶、 a -松油醇合酶、順-海松-7，15- 二烯合酶、反-山達(dá)海松二烯(sandaaracopimaradiene) 合酶、sterner-13-ene合酶、E- 0 -羅勒烯、S-沉香醇合酶、櫳牛兒醇合酶、Y _松油烯合酶、 沉香醇合酶、E-0 -羅勒烯合酶、表_雪松醇合酶、a -姜烯合酶、愈創(chuàng)木二烯(guaiadiene) 合酶、卡藜二烯(cascarilladiene)合酶、順-穆羅拉二烯(muuroladiene)合酶、阿菲迪柯 林-16b-醇(aphidicolan-16b-ol)合酶、伊麗莎白三烯(elizabethatriene)合酶、檀香醇 合酶、廣藿香醇(patchoulol)合酶、zinzanol合酶、雪松醇合酶、香紫蘇醇(scareol)合酶、 柯巴醇(copalol)合酶或淚柏醇(manool)合酶。本文描述的方法使用的途徑可以包含細(xì)胞溶膠中、質(zhì)體中(如，葉綠體)或兩者中 存在的酶。編碼某些實(shí)施方式中酶的外源核酸可被引入宿主細(xì)胞，以便編碼的酶在細(xì)胞溶 膠中或在質(zhì)體中或在兩者中都有活性。在一些實(shí)施方式中，在宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)化后，在一個(gè)細(xì)胞 內(nèi)區(qū)室(如，在細(xì)胞溶膠中)中存在的天然出現(xiàn)的酶可在不同的細(xì)胞內(nèi)區(qū)域內(nèi)(如在葉綠 體中)，或在天然出現(xiàn)和非天然出現(xiàn)的區(qū)域內(nèi)表達(dá)。為了闡釋這一概念，并且只是通過實(shí)例的方式，無(wú)維管光合微藻物種可以被基因 工程化，以產(chǎn)生類異戊二烯，如苧烯(一種在特用化學(xué)和石油化學(xué)工業(yè)中有很高價(jià)值的分 子)。苧烯是純烴單萜，僅含有氫和碳原子。苧烯不是萊茵衣藻中天然產(chǎn)生的。苧烯在這些 微藻中的產(chǎn)生可以通過工程化該微藻以在葉綠體中表達(dá)異源酶苧烯合酶而完成。苧烯合酶 可以將萜前體櫳牛兒基焦磷酸(geranyl pyrophosphate)轉(zhuǎn)化成苧烯。不像苧烯，櫳牛兒 基焦磷酸天然存在于微藻的葉綠體中。苧烯合酶的表達(dá)可以通過插入編碼苧烯合酶的異源 基因到微藻的葉綠體基因組中完成。隨后使微藻的修飾株成為同質(zhì)的，以確保苧烯基因在 所有后代的葉綠體基因組中穩(wěn)定保持。當(dāng)被插入的基因存在于葉綠體基因組的所有拷貝中 時(shí)，微藻對(duì)于基因是同質(zhì)的。葉綠體可能包含其基因組的多個(gè)拷貝對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 是顯而易見的，并且因此，術(shù)語(yǔ)“同質(zhì)的(homoplasmic)”或“同型異源性(homoplasmy) ”指 的是這樣的狀態(tài)——其中特定目標(biāo)基因座的所有拷貝都基本相同。質(zhì)體表達(dá)，其中基因通 過同源重組插入每個(gè)植物細(xì)胞中存在的環(huán)狀質(zhì)體基因組的所有數(shù)千個(gè)拷貝中，利用了相對(duì) 于核表達(dá)基因的大量拷貝數(shù)優(yōu)勢(shì)，以允許表達(dá)水平輕易地超過總可溶植物蛋白的10%。表達(dá)葉綠體是光合生物中生產(chǎn)性的細(xì)胞器和大量蛋白合成的位置。本文的任何表達(dá) 載體可選擇性地適合葉綠體表達(dá)。許多來自高等植物的葉綠體啟動(dòng)子已經(jīng)在Kimg和Lin， Nucleic Acids Res. 13 =7543-7549 (1985)中描述?；虍a(chǎn)物可在葉綠體中由表達(dá)載體表 達(dá)。由表達(dá)載體編碼的基因產(chǎn)物也可由葉綠體靶向基因靶向到葉綠體。例如，靶向表達(dá)載 體或由表達(dá)載體編碼的基因產(chǎn)物(一種或多種)到葉綠體可進(jìn)一步增強(qiáng)由調(diào)控序列和編碼 允許或提高燃料分子生產(chǎn)的蛋白或多肽的序列(一種或多種)提供的效果。本文所述的靶向葉綠體的各種組合可具體體現(xiàn)并與本文所述的其它特征組合。例 如，編碼萜合酶的核苷酸序列可被可操作地連接到編碼葉綠體靶向序列的核苷酸序列。宿主細(xì)胞可用編碼靶向葉綠體的苧烯合酶的表達(dá)載體轉(zhuǎn)化，并且因此，可產(chǎn)生比用編碼苧烯 合酶但沒有葉綠體靶向序列的表達(dá)載體轉(zhuǎn)化的宿主細(xì)胞更多的苧烯合酶。與產(chǎn)生較少的宿 主細(xì)胞相比，增加的苧烯合酶的表達(dá)可產(chǎn)生更多的苧烯。而在另一實(shí)例中，包含編碼酶的核苷酸序列的表達(dá)載體被靶向葉綠體，所述酶通 過利用由生物自然產(chǎn)生的前體作為底物，產(chǎn)生該生物非自然產(chǎn)生的產(chǎn)物(例如，燃料產(chǎn)品、 芳香制品、殺蟲劑產(chǎn)品)。與其中酶被表達(dá)但是沒有靶向葉綠體的宿主細(xì)胞相比，通過將酶 靶向葉綠體，產(chǎn)物的生產(chǎn)可以增加。不被理論所束縛，這可能是由于增加了在葉綠體中產(chǎn)生 的前體并且因此更多的產(chǎn)物可以通過由引入的核苷酸序列所編碼的酶產(chǎn)生。方法
產(chǎn)物(例如燃料產(chǎn)品、芳香制品、殺蟲劑產(chǎn)品)可以通過包括下述步驟的方法生 產(chǎn)生長(zhǎng)/培養(yǎng)由本文的一個(gè)或多個(gè)核酸轉(zhuǎn)化的無(wú)維管生物。本文的方法可以進(jìn)一步包括 轉(zhuǎn)化生物的步驟。轉(zhuǎn)化可以使用本領(lǐng)域內(nèi)已知的或本文描述的任何方法進(jìn)行。本文的方法 可以進(jìn)一步包括收集由生物生產(chǎn)的產(chǎn)物的步驟。本文的方法可以進(jìn)一步包括給生物提供無(wú)機(jī)碳源如煙道氣的步驟。在一些情況 下，無(wú)機(jī)碳源提供制造產(chǎn)物(例如燃料產(chǎn)品)必需的全部碳。生長(zhǎng)/培養(yǎng)步驟優(yōu)選地發(fā)生 在合適的培養(yǎng)基如具有礦物質(zhì)和/或維生素的培養(yǎng)基中。在相關(guān)的不同方面，生產(chǎn)產(chǎn)物(例如燃料產(chǎn)品、芳香制品、殺蟲劑產(chǎn)品)的方法包 括用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化光合生物；生長(zhǎng)生物；以及從該生物收集產(chǎn)物。表達(dá)載體一般是本文描 述的表達(dá)載體，并且特別地被用于向生物增加額外的生物合成能力或改變?cè)撋镏鞋F(xiàn)有的 生物合成途徑，意圖在于提高或允許由該光合生物產(chǎn)生分子。本文的方法包括選擇用于生產(chǎn)產(chǎn)物的基因，產(chǎn)物例如燃料、香料和殺蟲劑，用這 樣的基因(一種或多種)轉(zhuǎn)化光合生物的細(xì)胞，和在允許生產(chǎn)產(chǎn)物的合適條件下培養(yǎng)該 生物。本文使用的生物可以在傳統(tǒng)的發(fā)酵生物反應(yīng)器中培養(yǎng)，其包括，但不限于，分批式 (batch)、補(bǔ)料分批式(fed-batch)、細(xì)胞再循環(huán)和連續(xù)式發(fā)酵器。而且，它們可在光生物反 應(yīng)器中生長(zhǎng)(參見，例如，美國(guó)專利公開號(hào)20050260553 ；美國(guó)專利號(hào)5,958, 761 ；美國(guó)專利 號(hào)6，083，740)。培養(yǎng)也可以在搖瓶、試管、微量滴定盤(microtiter dish)和培養(yǎng)皿中進(jìn) 行。培養(yǎng)在適合重組細(xì)胞的溫度、PH和氧含量的條件下進(jìn)行。這些培養(yǎng)條件在本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員的技術(shù)范圍內(nèi)。宿主生物也可在陸地上生長(zhǎng)，例如，垃圾填埋場(chǎng)。在一些實(shí)例中，宿主生物(一 種或多種)在乙醇生產(chǎn)工廠或在產(chǎn)生C02的其它設(shè)施或區(qū)域(如，城市、高速公路等)附 近生長(zhǎng)。因此，本文的方法考慮了向乙醇工廠或產(chǎn)生co2的其它設(shè)施或區(qū)域出售碳信用額 (carbon credits)，并同時(shí)通過在乙醇生產(chǎn)工廠附近培養(yǎng)一種或多種本文所述的修飾的生 物來生產(chǎn)燃料的商業(yè)方法。而且，所述生物可在戶外開放水域生長(zhǎng)，如池塘、大洋、海、河流、水床(waterbed)、 沼澤水(marsh water)、淺池、湖泊、水庫(kù)等。當(dāng)在水中生長(zhǎng)時(shí)，所述生物可以被包含在由樂 高積木狀(lego-like)顆粒組成的光環(huán)狀(halo like)物體中。所述光環(huán)狀物體圍繞藻類， 并允許其保持來自水下方中的營(yíng)養(yǎng)物，同時(shí)保持其在無(wú)遮擋的陽(yáng)光中。在一些實(shí)例中，生物可以在容器中生長(zhǎng)，其中每個(gè)容器包含1個(gè)或2個(gè)或多個(gè)生 物。所述容器可以被構(gòu)建為漂浮在水上。例如，容器可以由空氣和水的組合填充，使得容器和在其中的宿主生物(一種或多種)漂浮。因此，適應(yīng)在淡水中生長(zhǎng)的宿主生物可以在咸 水(例如，海洋)中生長(zhǎng)，并且反之亦然。如果容器有任何損壞，這種機(jī)制允許生物自動(dòng)死亡。在一些實(shí)例中，多個(gè)容器可以包含在上述光環(huán)狀結(jié)構(gòu)中。例如，多達(dá)100、1，000、 10，000、100，000或1，000, 000個(gè)容器可以被安排在一平米的光環(huán)狀結(jié)構(gòu)中。在一些實(shí)施方式中，通過收獲生物來收集產(chǎn)物(例如燃料產(chǎn)品、芳香制品、殺蟲劑 產(chǎn)品)。然后，可以從所述生物中提取產(chǎn)物。在一些實(shí)施方式中，所述產(chǎn)物(如，燃料產(chǎn)品、芳香制品、殺蟲劑產(chǎn)品)的表達(dá)是可 誘導(dǎo)的。所述產(chǎn)物可被誘導(dǎo)以表達(dá)。表達(dá)可以通過光誘導(dǎo)。而在其它實(shí)施方式中，所述產(chǎn) 物的生產(chǎn)是可自體調(diào)控的。所述產(chǎn)物可形成反饋回路，其中當(dāng)產(chǎn)物(如，燃料產(chǎn)品、芳香制 品、殺蟲劑產(chǎn)品)達(dá)到某個(gè)水平時(shí)，產(chǎn)物的表達(dá)可被抑制。在其它實(shí)施方式中，所述生物的 代謝產(chǎn)物的水平抑制產(chǎn)物的表達(dá)。例如，作為能量產(chǎn)生提高以表達(dá)產(chǎn)物的結(jié)果，所述生物產(chǎn) 生的內(nèi)源ATP可形成反饋回路，以抑制該產(chǎn)物的表達(dá)。在另一實(shí)施方式中，產(chǎn)物的生產(chǎn)可被 例如通過光或外源試劑誘導(dǎo)。例如，用于引起宿主生物中產(chǎn)物生產(chǎn)的表達(dá)載體可包含可誘 導(dǎo)的調(diào)控序列，其被外源試劑激活或失活。本文描述的方法可以涉及篩選新基因/表達(dá)載體以產(chǎn)生本文描述的任何燃料產(chǎn) 品的方法。這樣的方法包括下述步驟(1)將核酸的候選表達(dá)載體插入光合生物，(2)收集 從其產(chǎn)生的推定的燃料產(chǎn)品，(3)將推定的燃料產(chǎn)品施加到質(zhì)譜儀以確定所述推定燃料產(chǎn) 品的性質(zhì)以及其是否可以用作燃料產(chǎn)品。在一些實(shí)施方式中，步驟(2)可以包括收集已知 的燃料產(chǎn)品以及相對(duì)于不含候選表達(dá)載體的光合生物，候選表達(dá)載體是否增加了燃料產(chǎn)品 的生產(chǎn)。本公開通過以下實(shí)施例進(jìn)一步地說明，其不應(yīng)該以任何方式解釋為限制性的。生 成顯示數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)步驟在以下更詳細(xì)地討論。本公開以以闡述的方式進(jìn)行描述，并且應(yīng)該 理解的是使用的術(shù)語(yǔ)意欲是描述性而不是限制性的。實(shí)施例1倍半萜、花側(cè)柏烯的裂化用本文提供的方法實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中，10-環(huán)分子篩催 化組合物被選擇以展示花側(cè)柏烯的催化裂化。該沸石是被稱為SN27的ZSM-5材料，其相對(duì) 于ZSM-5型沸石具有相對(duì)高的、大約27/1的Si02/Al203的氧化鋁含量。該材料通過與銨陽(yáng) 離子交換可以被轉(zhuǎn)化為質(zhì)子形式，隨后在使用之前，在脈沖反應(yīng)器中、大約500°C下煅燒。建造脈沖反應(yīng)器以研究本文描述的生物源的烴的催化反應(yīng)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括使產(chǎn)生 可靠的結(jié)果必需的反應(yīng)物的量最小化并允許進(jìn)行產(chǎn)物和產(chǎn)物分布的評(píng)估。如在圖1A中顯 示，脈沖反應(yīng)器10由30厘米長(zhǎng)、能夠經(jīng)受超過1000°C的石英管20構(gòu)成。該石英管在其末 端分別裝備有氣體入口 24和氣體出口 28。在中心它具有用于支撐催化劑樣品(沒有顯示) 的燒結(jié)盤(fritted disk)30。石英棉40放置在反應(yīng)器中的催化劑的頂部和底部以保持它 在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｔ陧敳康?-環(huán)形連接器44允許有注射器注射口 50，并且另一個(gè)在底部的 0-環(huán)形接頭60被用于連接可拆卸的U形阱70。任選地，另一個(gè)管80可以連接到0-形接 頭60以防止產(chǎn)物在該0-形接頭上冷凝。主體管20可以放置在管式爐中，并且溫度控制器 (沒有顯示)被連接。圖1B是顯示運(yùn)行中的脈沖反應(yīng)器的示意圖。簡(jiǎn)單地說，一般通過壓 力和流量調(diào)節(jié)器提供載氣的流動(dòng)氣流。載氣流過注射器注射口、沿著該管向下、經(jīng)過催化劑樣品并進(jìn)入阱。該載氣攜帶烴反應(yīng)物到催化劑，以及任選地提供某些反應(yīng)氣氛。例如，載氣 可以是氦氣或者氮?dú)?惰性氣氛)、氫氣(還原氣氛)或氧氣(氧化氣氛)。催化劑樣品可 以在任一期望的氣氛中和在任何溫度進(jìn)行預(yù)處理，然后脈沖引入反應(yīng)物。使反應(yīng)器至加熱 爐中的期望的反應(yīng)溫度，和將小量的烴反應(yīng)物在反應(yīng)溫度下注射入流動(dòng)氣流中，該流動(dòng)氣 流攜帶這種“脈沖”到催化劑。為了收集反應(yīng)產(chǎn)物，在底部的U形管阱70浸入裝備有液氮的 冷卻阱中。催化反應(yīng)的產(chǎn)物在U形管阱中冷凍，并且可以通過移去U形管阱和用溶劑(例 如，甲醇)洗滌它進(jìn)行回收。產(chǎn)物隨后可以進(jìn)行分析，用GC/MS定性測(cè)定產(chǎn)物種類和/或用 具有FID檢測(cè)器的GC進(jìn)行定量測(cè)定。在GC和GC/MS的兩個(gè)系統(tǒng)中，使用具有相同的柱溫 度禾呈控曲線(column temperature programming profiles)的相同色譜柱。這些是50_m P0NA毛細(xì)管柱，在兩種設(shè)備上都使用分流注射器(splittinginjectors)?；▊?cè)柏烯是C15分子，因此其具有高沸點(diǎn)(大約275°C )，并因此可能要求色譜分 析方法的調(diào)整。GC/MS系統(tǒng)用于裂化產(chǎn)物的分析?；▊?cè)柏烯裂化的催化裂化實(shí)驗(yàn)在完全質(zhì)子化形式的SN27上進(jìn)行。裂化條件是 500°C，和用氦氣載氣(lOOcc/min)以25 y L脈沖提供花側(cè)柏烯到脈沖反應(yīng)器?；▊?cè)柏烯 到裂化產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率接近100%，并且主要產(chǎn)物是甲苯、苯、二甲苯、乙基苯和重芳香族化合 物。為了避免一些芳香族化合物例如苯和二甲苯，裂化也在較低溫度的裂化條件下進(jìn)行 450,400,350和300°C。不同溫度得到的各種裂化產(chǎn)物的總結(jié)在圖1C中顯示。實(shí)施例2LZY-72是Union Carbide Y_型沸石，其經(jīng)常被用作裂化催化劑。在該實(shí)施例中使 用的催化組合物以LZY-72堿——其通常為鈉的形式一開始，由該堿與NH4N03水溶液進(jìn)行 離子交換，以產(chǎn)生沸石的銨形式。當(dāng)加熱時(shí)，沸石銨轉(zhuǎn)化為氨消除的質(zhì)子形式。沸石的質(zhì)子 形式作為強(qiáng)的固體酸。Y-型沸石具有大約8.6 A孔口的3-維孔網(wǎng)絡(luò)(porenetwork)，該孔 口通向大約13 A自由直徑(free diameter)的更大、幾乎為球形的籠。第二種催化劑SN27是通過德國(guó)VAW-AG制造的ZSM-5沸石原料。它具有27/1的 Si02/Al203比例。該沸石也以鈉形式提供，使用類似的銨交換步驟，然后加熱以將它轉(zhuǎn)化為 強(qiáng)酸。ZSM-5沸石是以兩維通道系統(tǒng)為特征，其為具有大約5.5A孔徑、大體上圓柱的形狀。在該實(shí)施例中，通過將倍半萜花側(cè)柏烯與SN27催化劑接觸，進(jìn)行花側(cè)柏烯的裂 化，并且由此方法生成的產(chǎn)物在圖2A中總結(jié)。如在圖2A中圖解，在高溫(450-500°C )下 得到高的花側(cè)柏烯轉(zhuǎn)化率，并且甲苯是主要的產(chǎn)物，同時(shí)有較少量的苯、二甲苯和乙基-甲 苯。使用LZY-72催化劑，花側(cè)柏烯在低得多的溫度下裂化成為如圖2B中總結(jié)的高辛 烷值組分。在用LZY-72催化劑裂化花側(cè)柏烯的所有產(chǎn)物中的主要組分是甲苯。二甲苯和 苯衍生物在更高溫物下為優(yōu)先產(chǎn)生，類似于SN27催化劑的結(jié)果。在低溫下，環(huán)戊烷和環(huán)己 烷的衍生物以顯著量產(chǎn)生，并且具有非常少的苯，這表明可以適合于混合或作為燃料產(chǎn)品 的高辛烷值燃料產(chǎn)品或燃料組分。圖2C、2D和2E分別圖解說明在200、250和300°C下用 LZY-72沸石裂化花側(cè)柏烯得到的組合物。括號(hào)中的數(shù)字表明各種組分的辛烷值范圍。也觀察到花側(cè)柏烯裂化產(chǎn)物的氫與碳(H/C)的比例。反應(yīng)物花側(cè)柏烯是C15H22， 具有1. 47的H/C比例。如果花側(cè)柏烯正好裂化成為它的兩個(gè)基本環(huán)，產(chǎn)物將是54. 5%三 甲基環(huán)戊烯C8H14和45. 5%甲苯C7H8，并且該混合物將具有母體分子相同的1. 47的H/C比例。然而，該實(shí)施例的裂化產(chǎn)物混合物包含三甲基環(huán)戊烷和二甲基環(huán)己烷，而不是三甲基環(huán) 戊烯。由于飽和的環(huán)烷具有比不飽和環(huán)烷高的H/C比例，我們可以預(yù)期總的產(chǎn)物含有比反 應(yīng)物高的H/C含量；因此，反應(yīng)將需要?dú)浼尤?。然而，圖2B中顯示的實(shí)際產(chǎn)物測(cè)量的H/C比 例是1.43，而這在沒有氫加入情況下是可能的，這是因?yàn)閷?shí)際甲苯重量分?jǐn)?shù)(62. 1%)超過 45. 5%。因此，裂化產(chǎn)物包括高辛烷值產(chǎn)品，其適合于燃燒燃料產(chǎn)品例如汽油或噴氣式發(fā)動(dòng) 機(jī)燃料。同時(shí)，與SN27催化劑相比，在大多數(shù)溫度下，使用LZY-52催化劑裂化了更多的花 側(cè)柏烯，產(chǎn)生較少芳香族化合物。這種不同可能源于孔徑的不同。3擬7具有大約5.5人的孔 徑，并且該孔結(jié)構(gòu)已知接納芳香環(huán)，但是花側(cè)柏烯的大小和形狀可能稍微太大而不適合該 孔。用SN27的催化裂化似乎需要高溫，但是在高溫下選擇性受到損害。對(duì)于大約8.6 A的 孔，LZY-52似乎能夠更好地容納花側(cè)柏烯分子。在實(shí)施例的另一種情況中，產(chǎn)物中沒有可測(cè)量的烷基環(huán)戊烯或者烷基環(huán)己烯，它 們可能是燃料產(chǎn)品例如汽油中不期望的。這些不飽和物，雖然可能可以接受，但是在汽油中 大量情況下可能引起反應(yīng)困難。苯，燃料產(chǎn)品例如汽油中另一種不期望的分子，在一些情況 中也不以可測(cè)量的量存在。實(shí)施例3沸石0 從 PQ Catalysts (現(xiàn)在是 Zeolyst International 的一部分)得到。該 材料被稱為Valfor CP811BL-25。它具有大約25的Si02/Al203比例，并且以其酸(完全質(zhì) 子化的)形式提供。經(jīng)過壓成小球、在研缽和研杵中磨碎和篩分，沸石0從疏松粉末轉(zhuǎn)化 為20-40目顆粒，然后裝載進(jìn)入脈沖反應(yīng)器。類似于實(shí)施例2中說明的沸石Y，沸石0具有12-環(huán)、三維孔系統(tǒng)。與沸石Y不一 樣，沸石0可以以更高的Si02/Al203比例合成。這引起更低密度的質(zhì)子位，但是每個(gè)單獨(dú) 位置一般比沸石0中的更強(qiáng)。在催化裂化條件和將花側(cè)柏烯與沸石3接觸下，在脈沖反應(yīng)器中進(jìn)行裂化花側(cè) 柏烯的過程。在溫度低至200°C的條件下觀察到高花側(cè)柏烯轉(zhuǎn)化率，并且在所有使用溫 度——200至500°C——下甲苯是主要產(chǎn)物。圖3A詳述使用沸石0 (Valfour CP811BL-25) 催化劑的花側(cè)柏烯裂化的溫度靈敏度和由此得到的產(chǎn)物。圖3B和3C圖解說明在200和 250°C下、使用沸石0 (Valfour CP811BL-25)催化劑，花側(cè)柏烯裂化的產(chǎn)物詳情。括號(hào)中的 數(shù)字表明種類的辛烷值。在不同異構(gòu)體將具有不同辛烷值時(shí)，指明范圍。實(shí)施例4以鉀形式(Linde Molecular Sieves)開始制備ELZ-L沸石的銨形式。10g的鉀形 式的沸石在50cc的水中包含10g的醋酸銨溶液中被調(diào)成漿。混合物升溫并攪拌過夜，然后 濾出溶液，并且該過程重復(fù)第二次。該材料在使用之前，在125°C干燥過夜。微平衡脫附實(shí) 驗(yàn)顯示在500°C下干燥后材料的強(qiáng)的質(zhì)子含量。通過將花側(cè)柏烯與ELZ-Z催化組合物接觸，在脈沖反應(yīng)器中進(jìn)行花側(cè)柏烯的裂 化。通過GC和GC/MS分析裂化產(chǎn)物。色譜顯示寬范圍的裂化產(chǎn)物，特別是在低溫下。只有 面積具有色譜上最大峰面積的至少的峰被分析。被忽略的峰每個(gè)對(duì)色譜上所有峰的面 積總數(shù)貢獻(xiàn)大約0.3%。保留的峰然后通過使用NIST MS指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的庫(kù)檢索進(jìn)行鑒定。用ELZ-L催化劑裂化花側(cè)柏烯在所有測(cè)試溫度下主要產(chǎn)生甲苯和環(huán)烷(環(huán)烷類)，如在圖4中顯示。以環(huán)烷和一些甲苯為代價(jià)，高的裂化溫度增加二甲苯(二甲基苯)和其 它苯衍生物(三甲基苯、乙基苯、甲基異丙基苯)的產(chǎn)生。小于的產(chǎn)物是甲苯。在250 和490°C下，烯烴分別只占裂化產(chǎn)物的1和9%。沒有產(chǎn)生顯著量的萘類(C10+芳香族化合 物)或者氧化物(oxygenates)(包含氧的分子)。ELZ-L催化劑產(chǎn)生了類似于圖2和3中顯示的LZY-72和沸石0催化劑的裂化產(chǎn) 物。具體地，LZY-72和ELZ-L產(chǎn)生相似量的甲苯和環(huán)烷。然而，在相應(yīng)的溫度下，LZY-72催 化劑比ELZ-L產(chǎn)生更多的二甲苯和苯，但是在250和300°C下，LZY-72也具有更高的花側(cè)柏 烯轉(zhuǎn)化率。在400沸石。C和以下，沸石0比ELZ-L產(chǎn)生更多甲苯。像LZY-72—樣，在可比 較多溫度下，沸石0也比ELZ-L產(chǎn)生更多二甲苯和苯。在400°C和以上，沸石0也產(chǎn)生萘 類，而LZY-72和ELZ-L在任何溫度下都不產(chǎn)生顯著量的萘。與沸石0相比，在300°C或更 低下，ELZ-L顯示更差的花側(cè)柏烯轉(zhuǎn)化率。通過沸石0、LZY-72和ELZ-L的花側(cè)柏烯裂化產(chǎn)生大量的甲苯；如在本實(shí)施例和 實(shí)施例2以及實(shí)施例3顯示，從不少于30%，并通常為50%或更多。在高溫(450+°C )下， 大約20%的二甲苯是第二最豐富的產(chǎn)物。使用LZY-72和ELZ-L催化劑，降低裂化溫度至 200和300°C之間產(chǎn)生大約30%的環(huán)烷。中等溫度也減少苯和烯烴的形成。裂化花側(cè)柏烯 的所有三種大孔分子篩似乎是裂化花側(cè)柏烯成為高辛烷值燃料產(chǎn)品、組分或添加劑的優(yōu)良 的候選者。實(shí)施例5從藻類提取的油在具有圖5A中顯示的裝置的脈沖反應(yīng)器中裂化。如本文描述的 新沸石(fresh zeolite) ^催化劑用于每個(gè)裂化實(shí)驗(yàn)并在使用之前干燥。裂化實(shí)驗(yàn)在500、 450、400、350和300°C下進(jìn)行。裂化產(chǎn)物通過GC/MS分析。然后，通過保留時(shí)間和使用MIST MS指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的庫(kù)檢索的組合鑒定峰。通過MS指紋或GC保留時(shí)間不能夠鑒定的峰被標(biāo)記 為未知物。經(jīng)過C02從藻類提取油，并將其提供為第一粗樣品。一些粗藻油通過RBD方法被 精煉，以提供第二精煉樣品。每個(gè)樣品在500、450、400和350°C裂化條件溫度下進(jìn)行裂化。使用本文描述的方法，粗藻油裂化至如圖5B中顯示的近似等量的鏈烷烴、烯烴、 C8-C14芳香族化合物和萘類，其中0. lg粗藻油在各種溫度下與0. lg沸石0接觸進(jìn)行裂 化。C4-C13鏈烷烴和萘類平均為該產(chǎn)物的19%，而環(huán)烷和烯烴平均為16%。甲基丁烷在所 有溫度下都是主要產(chǎn)物，其占產(chǎn)物的大約9%。鏈烷烴、環(huán)烷和烯烴產(chǎn)生隨著裂化溫度增加 而減少。苯、甲苯、二甲苯和C9-C14芳族含量隨著裂化溫度而增加。萘產(chǎn)生在400°C下達(dá)到 高峰。不確定結(jié)構(gòu)的氧化物在所有溫度下都小于產(chǎn)物的1%。因此，預(yù)期水為重要的反應(yīng)產(chǎn) 物；然而，使用這些特定的步驟沒有量化水。在350°C下未知物產(chǎn)生于不能鑒定的18個(gè)峰， 每個(gè)峰給總濃度貢獻(xiàn)在0. 1-0. 5%之間。圖5B也說明取自標(biāo)準(zhǔn)汽油站的87、89和91辛烷值汽油的組分。與石油汽油相比， 來自藻粗提物的產(chǎn)物包含顯著少的鏈烷烴和顯著多的萘類。汽油也傾向于具有比觀察到的 裂化藻油產(chǎn)物小的分子。例如，汽油中的鏈烷烴是C4-C10，但是裂化產(chǎn)物中的鏈烷烴范圍多 至C13。這種趨勢(shì)對(duì)于環(huán)烷、烯烴和C8-C14芳香族化合物也適用。藻油的第二樣品通過該實(shí)施例的方法裂化，其中第二樣品通過RBD方法精煉，然 后通過0. lg沸石0裂化0. lg的第二樣品。圖5C顯示鏈烷烴是精煉藻油的主要裂化產(chǎn)
44物，在所有溫度當(dāng)中其平均為20%。所有的烯烴、C8-C14芳香族化合物和萘類平均為大約 18%。苯在所有溫度下平均為產(chǎn)物的2.5%，在400°C下為3. 8%的最大值。從裂化的精煉 油中沒有鑒定到氧化物，但是水是最有可能存在的。平均小于的峰沒有被鑒定。環(huán)烷含 量隨著溫度增加而減少，而C8-C14芳族種類隨著溫度增加而增加。精煉藻油的裂化產(chǎn)物類似于原油裂化產(chǎn)物。同時(shí)，與實(shí)施例的汽油樣品相比，甲苯 和二甲苯含量是較低的。圖5D比較來自粗藻油和精煉藻油的裂化產(chǎn)物與87、89和91的辛 烷值石油汽油。平均起來，在通過裂化藻油樣品得到的兩組產(chǎn)物之間沒有顯著差別，這說明 RBD精煉沒有提高裂化產(chǎn)物。在一些情況下，裂化產(chǎn)物可能需要常規(guī)的分餾精煉，以便產(chǎn)生 合適的汽油產(chǎn)物。在其它情況中，裂化產(chǎn)物可以用作為燃料產(chǎn)品、組分或添加劑。實(shí)施例6倍半萜法呢烯通過將法呢烯與LZY-72催化劑接觸進(jìn)行裂化，LZY-72催化劑是在 前面花側(cè)柏烯裂化實(shí)施例中使用的相同的銨交換形式。在500°C下預(yù)處理過程期間，當(dāng)加熱 時(shí)，該材料轉(zhuǎn)化為酸(質(zhì)子化)形式。通過GC/MS分析裂化產(chǎn)物。由于寬范圍的裂化產(chǎn)物，特別是在較低溫度下，色譜傾 向于非常復(fù)雜。對(duì)于該報(bào)告，只有面積為該色譜上最大峰面積的至少的峰被分析。較 小的峰傾向于每個(gè)給色譜上所有峰的面積總數(shù)貢獻(xiàn)大約0. 3%。然后，通過保留時(shí)間和使 用MITST MS指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的庫(kù)檢索組合進(jìn)行保留峰的鑒定。通過MS指紋或GC保留時(shí)間不 能夠鑒定的峰標(biāo)記為未知物。通過重復(fù)注射25uL進(jìn)入制備GC柱，將法呢烯濃縮至61 %，直到2mL濃縮的法呢烯 被收集，其組成在表3中顯示。表3. 濃縮的法呢烯通過LZY-72催化劑裂化。總計(jì)，用LZY-72催化劑裂化法呢烯產(chǎn)生60%的芳族分子、25%的環(huán)烷和13%的鏈 烷烴。在200和300°C之間裂化主要產(chǎn)生環(huán)烷，并且在更高溫度下主要產(chǎn)生芳香族化合物， 如在圖6A中所示。在200和300°C之間的裂化條件下，甲基和二甲基環(huán)己烷是主要的環(huán)烷，每個(gè)包括所有環(huán)烷的21%和17%。環(huán)烷生產(chǎn)隨著裂化溫度增加而減少，如圖6A中所示。二 甲苯、C9-C10芳香族化合物、萘和苯含量隨著裂化溫度而增加。三甲基苯是主要的C9-C10 芳族分子，在所有溫度下平均為C9-C10芳族分子的63%。在400°C下，苯達(dá)到所有產(chǎn)物的 1. 5%，當(dāng)在490°C下裂化法呢烯時(shí)，達(dá)到峰值為3%。甲苯和鏈烷烴在所有溫度下以相對(duì)一 致地產(chǎn)生，每個(gè)各自平均為17%和12%。在所有溫度下，沒有確定結(jié)構(gòu)的氧化物小于產(chǎn)物 的2%。沒有檢測(cè)到顯著量的烯烴。在485°C下未知物增加產(chǎn)生于不能鑒定的四個(gè)峰，每個(gè) 給總濃度貢獻(xiàn)1-3%之間。當(dāng)裂化溫度增加，法呢烯裂化成為芳香制品的增加趨勢(shì)與在其它倍半萜裂化實(shí)施 例中所見到的趨勢(shì)是一致的。一般而言，當(dāng)裂化溫度增加時(shí)，以環(huán)烷為代價(jià)，使用LZY-72裂 化倍半帖產(chǎn)生更多二甲苯和苯。圖6B顯示法呢烯裂化產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)的種類的研究和馬達(dá)(researchand motor)混 合辛烷值的平均。91+柱包含甲基丁烷、甲基環(huán)戊烷、甲基環(huán)己烷和除了苯之外的芳族分子。 所有其他環(huán)烷和鏈烷烴具有更類似于基礎(chǔ)石油汽油混合原料或直餾汽油的辛烷值，其具有 60和70之間的辛烷值。在350+°C下裂化法呢烯產(chǎn)生超過75%的具有高混合辛烷值的產(chǎn)物，例如，90以 上。來自350+°C下法呢烯裂化的高辛烷值產(chǎn)物表明總體的混合物可能具有高辛烷值。如 通過該實(shí)施例證明的，裂化法呢烯的方法和由此生成的組合物可能是有用的燃料產(chǎn)品、組 分或添加劑，該組合物類似于基礎(chǔ)石油汽油原料(辛烷值60-80)和更高的辛烷值混合原料 (辛烷值91+)。實(shí)施例7裂化倍半帖混合物的示例性方法在這個(gè)實(shí)施例中進(jìn)行。姜油包含大約80%的倍半 萜。姜烯占姜油的36%。接下來最大組分為16%，是0倍半水芹烯。姜黃烯、法呢烯和紅 沒藥烯每個(gè)也以大約10%存在。在該實(shí)施例中裂化的姜油使用二氧化碳以最小化姜醇的量 而得到，姜醇占該油的大約6%。用于裂化姜精油的LZY-72催化劑是與在前面花側(cè)柏烯裂化實(shí)施例中使用的相同 的銨交換形式。在500°C下預(yù)處理過程期間，當(dāng)加熱時(shí)，該材料轉(zhuǎn)化酸(質(zhì)子化)形式。在催化裂化條件和將姜油與催化組合物接觸下，姜油以類似于前面實(shí)施例中的方 法在脈沖反應(yīng)器中進(jìn)行裂化。大約一半的姜油裂化成為鏈烷烴和環(huán)烷。以環(huán)烷和一些鏈烷 烴為代價(jià)，更高的裂化溫度增加芳香族化合物的產(chǎn)生。因此，苯形成從在200-250°C下的零 增加至485°C下的大約5%。在200°C下烯烴達(dá)到裂化產(chǎn)物的1. 5%，而在更高溫度下檢測(cè) 不到烯烴。在任何裂化產(chǎn)物中沒有肯定地鑒定氧化物。圖7說明來自裂化倍半帖混合物的 方法的裂化產(chǎn)物的組成，在該實(shí)施例中，倍半帖為姜油。在300°C下裂化姜精油產(chǎn)生多種環(huán) 烷、鏈烷烴、二甲苯和苯衍生物。許多鏈烷烴是支鏈的并提供高的辛烷值。實(shí)施例8角鯊烯是示例性三萜。本文描述的方法被用于裂化角鯊烯。用于裂化角鯊烯的 LZY-72催化劑是與在前面花側(cè)柏烯和法呢烯實(shí)施例中使用的相同的銨交換形式。在500°C 下預(yù)處理過程期間，當(dāng)加熱時(shí)該材料轉(zhuǎn)化酸(質(zhì)子化)形式。裂化產(chǎn)物通過GC/MS進(jìn)行分 析。由于寬范圍的裂化產(chǎn)物，特別是在較低溫度下，色譜傾向于非常復(fù)雜。對(duì)于該報(bào)告，只 有面積為該色譜上最大峰面積的至少的峰被分析。
裂化產(chǎn)物在圖8A中顯示，并且顯示類似于在前面裂化實(shí)施例中觀察到的那些產(chǎn) 物在較低溫度下更多環(huán)烷和在較高溫度下更多的芳香族化合物。另外，GC/MS結(jié)果顯示只 有在高溫(> 450°C )下才有可見量的苯，和可忽略不計(jì)量的氧化物和烯烴。裂化產(chǎn)物的辛烷值在圖8B中顯示，其表明該產(chǎn)物的平均混合辛烷值。在較高溫度 下的較高混合辛烷值表示產(chǎn)物的較高芳族濃度。在較低溫度下的較低辛烷值的較高濃度產(chǎn) 生于低辛烷值環(huán)狀化合物。實(shí)施例9植醇是在光合生物中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的二萜。植醇可以是葉綠素的降解產(chǎn)物。圖9A顯示 鏈烷烴是植醇的主要的裂化產(chǎn)物，在所有溫度中平均為62%。環(huán)烷從200°C的24%減少至 490°C的大約1 %。裂化產(chǎn)物的芳族含量隨著溫度從所有產(chǎn)物的7%增加至42%。在490°C 下，苯和萘濃度分別達(dá)到所有產(chǎn)物的3%和2%。從裂化植醇中沒有鑒定到烯烴或氧化物。圖9B和9C分別顯示在鏈烷烴中的碳分布和支化程度。低的裂化溫度有利于C6-C8 鏈烷烴的產(chǎn)生，例如甲基戊烷和甲基庚烷，而較高溫度主要地產(chǎn)生甲基丁烷。通過裂化植醇 產(chǎn)生的多數(shù)鏈烷烴為單甲基，如在圖9C中顯示，雖然在200°C和490°C分別有一些形成正常 和二甲基鏈烷烴的趨勢(shì)。多數(shù)植醇裂化產(chǎn)物的混合辛烷值類似于源于法呢烯的那些。圖9D依照研究和馬 達(dá)混合辛烷值的平均對(duì)分子進(jìn)行分組。在91+柱中的高辛烷值分子由芳族種類、甲基丁烷、 甲基環(huán)戊烷和甲基環(huán)己烷組成。實(shí)施例10用于裂化藻類植醇的LZY-72催化劑與在前面實(shí)施例中使用的銨交換形式相同。 裂化只在350°C的單個(gè)溫度進(jìn)行，選擇該溫度是因?yàn)轭A(yù)期這些條件確保很少或沒有苯的產(chǎn) 生。裂化產(chǎn)物通過如在前面實(shí)施例中討論的GC/MS進(jìn)行分析。然后，裂化植醇的組合物與 在Tulsa，Oklahoma的零售汽油站購(gòu)買的87、89和91等級(jí)汽油樣品進(jìn)行比較。在該實(shí)施例報(bào)道中研究六種樣品來源藻類的植醇的單脈沖的產(chǎn)物。植醇從藻類 提取并被稱為“藻類植醇提取物”；來源商用供應(yīng)商(Sigma-Aldrich)的植醇的單脈沖的產(chǎn) 物，和被稱為“商用植醇”；商用植醇的多脈沖的產(chǎn)物，其被收集入大約l/2cc產(chǎn)物樣品并封 裝在玻璃瓶中，和被稱為“瓶裝商用植醇(商用植醇瓶)”;87辛烷值汽油樣品；89辛烷值汽 油樣品；和91辛烷值汽油樣品。與如本文描述的LZY-72催化劑接觸，植醇樣品在脈沖反應(yīng)器中進(jìn)行裂化。植醇的 裂化產(chǎn)物在圖10A中顯示，并且與汽油樣品的分解物進(jìn)行比較。和零售汽油的樣品形成對(duì) 比，來自植醇的裂化產(chǎn)物顯示沒有C4烴。C5-C9鏈烷烴在植醇產(chǎn)物中比在零售汽油中高。 在植醇產(chǎn)物中觀察到較低濃度的甲苯、氧化物(汽油樣品包含5%的乙醇)和苯。350°C裂化植醇產(chǎn)物的辛烷值范圍與汽油樣品的比較在圖10B中顯示。瓶裝商用 植醇是唯一與其它樣品有顯著不同的樣品。它顯示低的91+辛烷值組分，主要是其較低的 乙醇、苯和甲苯濃度的結(jié)果。這有可能通過調(diào)整裂化溫度至450°C進(jìn)行糾正。該瓶中較大的 樣品與單脈沖樣品的差異可能由于可以改變產(chǎn)物分布的催化劑失活。實(shí)施例11用于其它實(shí)施例的LZY-72催化劑與Ni部分離子交換以產(chǎn)生可以用于作為氫化裂 解催化劑的Ni/LZY-72。離子交換步驟如下10. 0g的LZY-72的銨形式在50g的水中調(diào)成
47漿，并加入醋酸Ni (II)四水合物。混合物在室溫下攪拌過夜，然后溶液濾出和固體在125°C 干燥過夜。催化劑例如這些同時(shí)具有由于鎳的氫化活性和由于質(zhì)子存在的裂化活性。對(duì)于 脈沖實(shí)驗(yàn)，0. 5g的該催化劑被放置在脈沖反應(yīng)器中，并且在其使用之前，在300°C下、氫氣 氣流中活化1小時(shí)。在250、300、350、400、450和500°C下，在氫氣氣流中使用25iU脈沖的 植醇進(jìn)行氫化裂解。產(chǎn)物在液氮中捕獲(截留)，然后，在GC/MS系統(tǒng)中分析之前，使用甲醇 從阱中洗出。氫化裂解植醇的氫化裂解產(chǎn)物在圖11A中顯示。該產(chǎn)物的辛烷值在圖11B中 圖解說明。實(shí)施例12該實(shí)施例描述源于萜的燃料產(chǎn)品的大規(guī)模制備。簡(jiǎn)單地說，使用管式反應(yīng)器成功 地裂解角鯊烯以產(chǎn)生1. 37加侖的液體產(chǎn)物。從這個(gè)粗的液體產(chǎn)物，0. 95加侖的最輕的材料 被蒸餾并被送去ASTM汽油分析，該分析表明產(chǎn)物具有91. 5的辛烷值。在具有設(shè)置在通風(fēng)廚中的大的加熱爐和管式反應(yīng)器的裝置(設(shè)備)中進(jìn)行裂化過 程。該裝置的簡(jiǎn)明示意圖在圖12A中給出。三區(qū)加熱爐(three-zone furnace) 100包括包 括上區(qū)100和下區(qū)120——它們每個(gè)是6英寸長(zhǎng)和600W——以及中區(qū)130，其是12英寸長(zhǎng) 和1180W。獨(dú)立的熱電偶140、150和160分別測(cè)量每區(qū)溫度。2英尺長(zhǎng)管式反應(yīng)器170垂直 安裝在三區(qū)加熱爐100里面。熱電偶180軸向插入管式反應(yīng)器170的催化劑區(qū)190，測(cè)量在 催化劑床中心處的溫度?；贚abVIEW的控制程序使加熱爐處于等溫條件和使測(cè)量的催化 溫度處于設(shè)定點(diǎn)。同一程序也允許記錄包括流速、溫度和壓力在內(nèi)的所有測(cè)量的系統(tǒng)參數(shù)。 ISC0泵200以恒定、可程控的速度分批進(jìn)料多至500cc的液體進(jìn)料205至反應(yīng)器170。流 量控制氣體210——在該情況下為氮?dú)狻梢员还餐M(jìn)料進(jìn)入反應(yīng)器170中。雖然大多 數(shù)的裂化實(shí)驗(yàn)使用充入12g沸石0 (T-4546)壓出物(Slid Chemie)的1英寸0D管式反應(yīng) 器；但是第一次使用500cc的角鯊烯反應(yīng)物的三個(gè)實(shí)驗(yàn)使用裝入大約57g沸石0 (T-4546) 的3/4英寸0D反應(yīng)器進(jìn)行。如在圖12A中顯示，液體和氣體流進(jìn)入管式反應(yīng)器170的底部， 并且當(dāng)它們流過裝入玻璃珠(3mm直徑)的預(yù)加熱區(qū)220時(shí)進(jìn)行混合。18英寸長(zhǎng)的催化劑 床230位于玻璃珠床的上面，并且該兩個(gè)床通過金屬網(wǎng)240分開。離開頂部的反應(yīng)器產(chǎn)物 流過維持在大約8°C的、卷曲的同心管熱交換器250。冷卻的產(chǎn)物離開熱交換器，穿過使瞬 時(shí)液體樣品被收集的閥裝置260 (稱為“管線樣品(line sample) ”)，然后它們進(jìn)入冷卻分 離器270。未冷凝的氣體產(chǎn)物繼續(xù)到小流被流出的點(diǎn)，以到達(dá)進(jìn)行氣體分析的微-GC280，然 后到反壓調(diào)節(jié)器(backpressure regulator) 290、濕度試驗(yàn)(wet test)氣體流量計(jì)300和 出口 310上。該反壓調(diào)節(jié)器在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中設(shè)置為大約5psig。實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)通過用質(zhì)量大約112g的新催化劑床裝入反應(yīng)器開始。該反應(yīng)器隨 后裝入加熱爐，并在氮?dú)饬髦校?80-400°C下加熱過夜，以在反應(yīng)之前干燥該催化劑。第二天 早晨，500cc的角鯊烯裝入IS⑶泵，然后當(dāng)使用1”0D反應(yīng)器時(shí)，氮?dú)夂徒酋徬┝髁糠謩e設(shè)定 為2標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘(SLM)和4CC/min，或者當(dāng)使用3/4” 0D反應(yīng)器時(shí)，氮?dú)夂徒酋徬┝髁糠?別設(shè)定為1SLM和2cc/mi。通常，對(duì)于第一個(gè)500cc的角鯊烯，反應(yīng)溫度設(shè)定在380°C。對(duì) 于第二個(gè)500cc批次的角鯊烯，溫度升至430°C，以補(bǔ)償在第一個(gè)500cc實(shí)驗(yàn)期間發(fā)生的催 化劑活性的損失。包括合適條件被建立的早期實(shí)驗(yàn)在內(nèi)，所有實(shí)驗(yàn)用在300和450°C之間的 反應(yīng)器溫度進(jìn)行，除了兩個(gè)所有在380和450°C之間。收集儲(chǔ)蓄器(含有液體產(chǎn)物)被定期 地排放，和管線樣品被定期取走，并盡可能快地通過GC分析，以確保反應(yīng)物的完全轉(zhuǎn)化。
當(dāng)使用具有大約112g催化劑的1”直徑反應(yīng)器時(shí)，一旦第二個(gè)500cc的角鯊烯已 經(jīng)被處理(總的lOOOcc或者855g)，反應(yīng)器被冷卻，并且催化劑被移出和替換。在具有57g 催化劑的3/4”直徑反應(yīng)器上完成的3個(gè)實(shí)驗(yàn)情況下，在500cc的角鯊烯已經(jīng)被裂化后，改 變催化劑。需要說明的是，對(duì)于任何一個(gè)反應(yīng)器，使用非常接近相同比例的處理的角鯊烯與 進(jìn)料的催化劑。當(dāng)催化劑進(jìn)料從反應(yīng)器中移走時(shí)，在微平衡系統(tǒng)中使用非常小的催化劑樣品以 測(cè)定焦炭含量，然后消耗催化劑的殘余部分被放置在水平管式爐中，以通過在575°C下、 80/20Ar/02中燃燒4小時(shí)進(jìn)行再生。燃燒的催化劑隨后在微平衡系統(tǒng)上進(jìn)行正丙胺熱脫附 分析，以測(cè)量與沸石催化劑的結(jié)構(gòu)完整性直接相關(guān)的催化劑質(zhì)子含量。正丙胺熱脫附分析 的結(jié)果與未使用的催化劑比較，以確保催化劑仍然結(jié)構(gòu)完好的和有催化活性的。在一個(gè)完 全的再生循環(huán)后，沒有檢測(cè)到對(duì)催化劑顯著的損害。然而，對(duì)于角鯊烯的所有實(shí)驗(yàn)使用新的 催化劑而不是再生的?？傆?jì)，8. 5L或大約7268g的角鯊烯被處理和1. 37加侖或大約4410g 的裂化液體產(chǎn)物被回收。進(jìn)料的7268g的總的角鯊烯分解的總的產(chǎn)物在表4中給出。表4.總體的物料平衡. 根據(jù)微-GC，氣體產(chǎn)物的詳細(xì)分析隨著時(shí)間被整合以產(chǎn)生每種氣體產(chǎn)物的總量，并 共計(jì)給出氣體而不是冷凝產(chǎn)物的總重。收集的液體的總重記錄為4410g。測(cè)定焦炭為按消 耗催化劑重量計(jì)大約12%，因此，這對(duì)112g催化劑給出13. 44g，總計(jì)使用8. 5分開批次的 催化劑，焦炭生成114g。從7268g進(jìn)料減去這些數(shù)產(chǎn)生508g的沒計(jì)算在內(nèi)的。在圖12B中 最后的柱代表實(shí)際收集的總的產(chǎn)物百分比，并將在進(jìn)一步分析中使用。沒有計(jì)算的材料最 可能轉(zhuǎn)到取樣步驟和充入液體管線。液體產(chǎn)物的模擬蒸餾表明58%的液體產(chǎn)物是汽油餾分(例如，小于220°C的沸 點(diǎn))。因此，裂化的液體產(chǎn)物在ASTM測(cè)試之前進(jìn)行蒸餾。收集用于ASTM分析的加侖的產(chǎn)物 要求沸騰產(chǎn)物上至275°C、大大超過220°C的汽油截止值，而這沒有預(yù)期到如模擬蒸餾表明 的更多的液體在汽油范圍中。然而，這樣做以收集一加侖作為測(cè)試要求的最小量。ASTM樣 品包含最接近于汽油沸騰范圍的3070g的裂化產(chǎn)物。1340g的液體太重不能夠參加剩下的 汽油測(cè)試，而被稱為“液體殘油”。ASTM測(cè)試顯示樣品的研究辛烷值是98. 5，而馬達(dá)辛烷值 是84. 6，其對(duì)于為在泵提供的通常辛烷值的0 +11)/2產(chǎn)生91.5的值。表5給出回收成為各 種餾分的角鯊烯的餾分。蒸汽組合物的詳細(xì)分析是進(jìn)行的3個(gè)實(shí)驗(yàn)的平均。詳細(xì)的液體組 合物源于合并的液體裂化產(chǎn)物的小樣品的GC/MS分析。表5.角鯊烯總的收率
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圖12B說明在該實(shí)施例中，當(dāng)在流動(dòng)反應(yīng)器中裂化角鯊烯時(shí)得到的組合物。氣體 產(chǎn)物的詳細(xì)分析在表6中說明。因?yàn)楫惗⊥楹彤愇焱榉謩e具有122和100的混合研究辛 烷值，液體產(chǎn)物的辛烷值的合理估計(jì)可以為將被得到的計(jì)算值，如果表6中出現(xiàn)的異丁烷 和異戊烷的量被包括在液體產(chǎn)物中。研究辛烷值將為大約100. 8和馬達(dá)辛烷值為88. 8，產(chǎn) 生(R+M)/2 = 94.8。也需要說明的是，如果異丁烷(代表5. 02%的轉(zhuǎn)化的角鯊烯)和異 戊烷(代表2. 24%的轉(zhuǎn)化的角鯊烯)被回收和加入用于ASTM分析回收的樣品，收率將上 升7. 26%至角鯊烯的52. 67%，該角鯊烯被轉(zhuǎn)化為用于ASTM分析回收的樣品。如果氣相的 所有的C4+組分被回收和加回至用于ASTM分析回收的樣品，收率將增加22. 5個(gè)百分點(diǎn)至 67. 91%，并且由于C4和C5的混合辛烷值范圍為大約109至176，因此，可以實(shí)現(xiàn)辛烷值的 進(jìn)一步顯著的提高，可能甚至超過100辛烷值。表6.詳細(xì)的氣體產(chǎn)物組成在樣品中被蒸餾以最小化重裂化產(chǎn)物的量后，ASTM樣品送去測(cè)試。測(cè)試的結(jié)果在 表7中給出，其也包括具有根據(jù)2004要求標(biāo)準(zhǔn)的柱。產(chǎn)物的許多性質(zhì)滿足零售汽油的ASTM 標(biāo)準(zhǔn)。例如，研究辛烷值(RON)和馬達(dá)辛烷值(M0N)分別是96. 5和84. 6，對(duì)于(R+M)/2為 91. 5，所有的這些都滿足要求的汽油的91R0N和82M0N的最小值。表7中黑體字表明測(cè)試 樣品失敗。一般而言，ASTM樣品僅未能夠進(jìn)行蒸餾曲線(distillation profile)相關(guān)的 實(shí)驗(yàn)。這些失敗被預(yù)期的，因?yàn)樵谄头悬c(diǎn)范圍之外的材料不得不被包括，以得到一加侖的 最小樣品體積。ASTM蒸餾結(jié)果顯示進(jìn)行的蒸餾僅去除最高沸點(diǎn)組分(例如，蒽類)，但是留 下另外的重組分(例如，萘類和多取代的苯)。這導(dǎo)致260°C的終餾點(diǎn)，其被零售汽油允許 的最大值高35°C?？神{駛指標(biāo)(drivability index)根據(jù)10、50和90%的樣品被回收的 溫度和當(dāng)開始、空轉(zhuǎn)和駕駛時(shí)，燃料進(jìn)行如何的表(gauge)計(jì)算。如預(yù)期的，樣品的可駕駛 指標(biāo)超過容許的最大值，這是因?yàn)檎麴s曲線超過規(guī)定的沸點(diǎn)。該實(shí)施例說明用于ASTM測(cè)試 的來自角鯊烯的一加侖的液體產(chǎn)物。表7.角鯊烯裂化的汽油餾分的ASTM結(jié)果。黑體為失敗實(shí)驗(yàn)
權(quán)利要求
裂化倍半萜的催化裂化方法，所述方法包括在催化裂化條件下將含有所述倍半帖的原料與催化組合物接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述倍半萜是花側(cè)柏烯。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述方法包括產(chǎn)生含有重量百分比大于50%的甲 苯、小于2%的苯、小于20%的二甲苯和大于30%的環(huán)己烷類和環(huán)戊烷類的組合的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述倍半萜是法呢烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述方法包括產(chǎn)生含有重量百分比大于15%的甲 苯和大于10%的鏈烷烴的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述裂化條件包括加熱所述原料至大于350°C，和 其中所述方法包括生產(chǎn)含有重量百分比大于75%、辛烷值大于90的組分的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述混合物包括重量百分比大約15%至大約20% 的甲苯和大約10%至大約15%的鏈烷烴。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述混合物包括重量百分比大于50%的芳香烴。
9.裂化二萜的催化裂化方法，所述方法包括在催化裂化條件下將包含所述二萜的原料 與催化組合物接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述二萜是植醇。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述方法包括生產(chǎn)含有重量百分比大于55%的 C5-C9鏈烷烴的混合物，其中多于按重量計(jì)70%的所述鏈烷烴類是單甲基鏈烷烴。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述裂化條件包括加熱所述原料至大于350°C， 和其中所述方法包括生產(chǎn)含有重量百分比大于75%、辛烷值大于90的組分的混合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述混合物包括重量百分比大于40%的甲基丁焼。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述方法包括生產(chǎn)含有重量百分比小于的 C4鏈烷烴的混合物。
15.裂化三萜的催化裂化方法，所述方法包括在催化裂化條件下將包含所述三萜的原 料與催化組合物接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述三萜是角鯊烯。
17.裂化四萜的催化裂化方法，所述方法包括在催化裂化條件下將包含所述四萜的原 料與催化組合物接觸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述四萜是胡蘿卜素。
19.裂化至少包括三種萜的混合物的催化裂化方法，所述方法包括在催化裂化條件下 將包含含有至少三種萜的所述混合物的原料與催化組合物接觸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述至少三種萜是倍半萜。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述原料包含姜油。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述方法生產(chǎn)含有重量百分比大于15%的環(huán) 烷、大于20%的鏈烷烴、大于5%的二甲苯和大于5%的甲苯的混合物。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述混合物包括至少三種不同大小的、選自以 下的萜單萜、倍半萜、二萜、三萜和四萜。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其還包括從藻類中提取包括至少三種萜的所述混合物。
25.裂化來自藻類的油的催化裂化方法，所述方法包括從藻類提取油以形成包括萜 的原料；在催化裂化條件下將包括所述萜的所述原料與催化組合物接觸。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其還包括在所述提取油之前，基因修飾所述藻類。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中基因修飾所述藻類與沒有基因修飾所述藻類相 比，產(chǎn)生增加量的所述萜。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其還包括將來自藻類的所述油與燃料組分混合，然 后接觸所述原料。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述燃料組分選自以下化石燃料、石油、混合 燃料的混合物、汽油、柴油、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和它們的任何組合。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述萜是倍半萜。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述倍半萜是花側(cè)柏烯。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述倍半萜是法呢烯。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述萜是二萜。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述二萜是植醇。
35.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述萜是三萜。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中所述三萜是角鯊烯。
37.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述萜是四萜。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述四萜是胡蘿卜素。
39.根據(jù)權(quán)利要求0、0、0、0、0或0所述的方法，其中所述裂化條件包括加熱所述原料至 大約100-1000°C之間。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述催化裂化條件包括加熱所述原料至大約 180和580°C之間的溫度。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述催化裂化條件包括加熱所述原料至大約 200和400°C之間的溫度。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中所述催化裂化條件包括加熱所述原料至大約 350和400°C之間的溫度。
43.根據(jù)權(quán)利要求0、0、0、0、0或0所述的方法，其中所述催化組合物包括分子篩。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述分子篩是具有大于6埃的孔徑大小的大孔 分子篩。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述大孔分子篩具有10-15埃的籠直徑。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述大孔分子篩是12-環(huán)沸石。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述大孔分子篩是0、L或Y-型沸石。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中所述大孔分子篩是LZY-72、Valfor CPS11BL-25、ELZ-L 或 T-4546。
49.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述分子篩是10-環(huán)沸石。
50.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述分子篩是ZSM-5沸石。
51.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中所述催化組合物還包括第二分子篩。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述第二分子篩不同于所述分子篩的大小。
53.精煉方法，其包括在流動(dòng)反應(yīng)器中裂化含有角鯊烯的原料；蒸餾裂化產(chǎn)物；和得 到具有大約85至125之間辛烷值的燃料產(chǎn)品。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其中所述辛烷值大于90。
55.制造燃料產(chǎn)品的方法，其包括從基因修飾的無(wú)維管光合生物得到原料；和在催化 裂化條件下將所述原料與催化組合物接觸，由此制造燃料產(chǎn)品，其中所述催化組合物包括 具有大于6?？讖酱笮〉拇罂追肿雍Y。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中所述裂化在高至420°C溫度下進(jìn)行。
57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中所述催化組合物是12環(huán)沸石。
58.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中所述燃料產(chǎn)品具有大約85至125之間辛烷值。
59.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中所述燃料產(chǎn)品具有大于90的辛烷值。
60.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其還包括將燃料組分加至所述燃料產(chǎn)品，其中所述 燃料組分是乙醇、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、柴油、生物柴油或汽油。
61.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其還包括將燃料添加劑加至所述燃料產(chǎn)品。
62.組合物，其包括從藻類提取的油和催化裂化組合物。
63.組合物，其包括萜和催化裂化組合物。
64.根據(jù)權(quán)利要求63所述的組合物，其中所述萜選自以下單萜、倍半萜、二萜、三萜、 四萜、花側(cè)柏烯、法呢烯、角鯊烯、姜油烯和胡蘿卜素。
65.組合物，其包括姜油和催化裂化組合物。
66.組合物，其包括植醇和催化裂化組合物。
67.根據(jù)權(quán)利要求62、63、65或66所述的組合物，其中所述催化裂化組合物是分子篩。
68.根據(jù)權(quán)利要求67所述的組合物，其中所述分子篩是具有大于6埃孔徑大小的大孔 分子篩。
69.根據(jù)權(quán)利要求68所述的組合物，其中所述大孔分子篩具有10-15埃的籠直徑。
70.根據(jù)權(quán)利要求68所述的組合物，其中所述大孔分子篩是12-環(huán)沸石。
71.根據(jù)權(quán)利要求68所述的組合物，其中所述大孔分子篩是0、L或Y-型沸石。
72.根據(jù)權(quán)利要求68所述的組合物，其中所述大孔分子篩是LZY-72、Valfor CP811BL-25、ELZ-L 或 T-4546。
73.根據(jù)權(quán)利要求67所述的組合物，其中所述分子篩是10-環(huán)沸石。
74.根據(jù)權(quán)利要求67所述的組合物，其中所述分子篩是ZSM-5沸石。
全文摘要
本文描述轉(zhuǎn)化包括烴的原料為包括輕質(zhì)烴產(chǎn)物的組合物的方法。也描述產(chǎn)生和精煉包括可以適合作為燃料產(chǎn)品的、來自生物質(zhì)的萜的組合物的過程和方法。
文檔編號(hào)C10G11/00GK101855320SQ200880107392
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日
發(fā)明者A·阿拉瓦尼斯, D·克倫克萊頓, G·普賴斯, J·派爾 申請(qǐng)人:藍(lán)寶石能源公司;塔爾薩大學(xué)