修饰生物油的方法技术

本发明专利技术涉及修饰生物油的方法，所述方法包括以下步骤，其中包含生物油的原料在至少一种极性溶剂中与还原剂反应，得到修饰的生物油。本发明专利技术也涉及可由所述方法得到的修饰的生物油的使用，其用作加热油，生产燃料、燃料组分、精细化学品、化学结构模块和溶剂的方法中的起始材料。

【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术涉及生物油的修饰，由此改善所述生物油的稳定性并且改变组成。本专利技术也涉及使生物油经过还原条件以完成需要的修饰。本专利技术也涉及可通过所述方法得到的修饰的生物油。专利技术背景使用多种方法和工艺得到不同性质和组成的生物油。例如可以使用任意合适的热处理和裂解等从生物质得到生物油。裂解通常理解为在没有或有限提供的氧化剂如空气或氧的情况下通过加热使得有机物质化学分解。热解能够用于将生物质转化为热解油，其为生物油的一个示例。商业热解应用一般不是集中在炭的产生(慢速热解)就是集中在液体产品，热解油的产生(快速热解)。慢速热解和 快速热解工艺都可用于热解油的制造。在生物质(例如木质纤维素材料)的热解过程中，通常在400-700°C范围内的温度下进行，通常大部分的纤维素和半纤维素以及部分木质素崩解以形成在热解温度下为蒸气的较小和较轻的分子。在冷却过程中，部分蒸气冷凝形成液体产物，称为热解油。生物油是化学化合物，包括反应性醛类和酮类的复杂混合物。所述的反应性化合物互相反应，从而形成具有较高分子量的复杂分子并且生物油的粘度增加。例如，生物质衍生的热解油通常包含水、轻挥发物和非挥发物。另外，热解油具有高酸度，其通常导致腐蚀问题、显著的水含量和高氧含量。基于木材的热解油是木材或森林残留物的热解产物并且其通常含有羧酸、醛、酮、碳水化合物、热降解的木质素、水和碱金属。含氧化合物(通常40-50重量％ )和水(通常15-30重量％)使得热解油在化学和物理上是不稳定的。虽然热解油相比木材具有较高的能量密度，但是它们是酸性的(PH约为2)并且与传统燃料不相容。另外，热解油具有高粘度和高固体含量。弱稳定性和高酸度是使用热解油或较长时间储存它们中的关键问题之一。由于其不稳定性，生物油被快速转化为半固体并且逐渐转化为固体物质，其对于任意其它目的而言是很难储存或使用的。因此，按照现有的实践，有必要进一步快速加工生物油以避免与稳定性相关的问题。尽管有这些涉及生物油的正在进行的研究和开发，仍然存在对修饰生物油以得到具有增加的稳定性的生物油的方法的需求。
技术实现思路
本专利技术涉及，由此改善所述生物油的稳定性并且改变了组成。特别地，本专利技术涉及，其中在选自NaBH4 (硼氢化钠)和Na2O4S2 (连二亚硫酸钠，也称为硫氢化钠(sodium hydrosulphide))的还原剂存在的情况下,在适于进行所述还原的条件下使包含生物油的原料经过还原。在该方法中，羰基化合物，尤其是醛和酮被转化为醇，从而修饰的生物油长时间保持为液体的形式并且其能够储存超过6个月而不发生问题。本专利技术也提供了具有改善的稳定性的经修饰的生物油，其中羰基化合物被转化为相应的醇。所述经修饰的生物油可被用作例如加热油并且作为用于生产燃料、燃料组分、精细化学品和用于化学物生产的化学结构模块以及溶剂的方法中的起始材料。包括以下步骤:其中使包含生物油的原料在至少一种极性溶剂中与选自NaBH4 (硼氢化钠)和Na2O4S2 (连二亚硫酸钠，也称为硫氢化钠)的还原剂反应，以得到修饰的生物油。因此，本专利技术的目的是提供一种高效和经济地，由此改善所述生物油的稳定性并且改变组成。本专利技术的另一个目的是提供具有改善的稳定性的修饰的生物油，其中所述生物油可如此使用或用于有价值的组分的制造中。本专利技术的另一个目的是提供至少部分或完全基于可再生起始材料的修饰的生物油，用于如此使用或有价值组分的制造中。定义本文中术语“加氢处理”是指所有通过分子氢的方式对有机材料进行催化处理。本文中术语“羰基化合物”是指所有含有一个或多个羰基的有机分子，尤其是醛和酮。术语“化学结构模块”或“结构模块化学物”是指用作用于化学和药学最终产物的制造的起始材料和中间体的化学化合物。这样的化学结构模块的例子是富马酸、糠醛、甘油、柠檬酸、苏氨酸(treonin)、丙酸等。运输燃料是指具有燃料，如柴油燃料(160-380°C的中间蒸馏物，EN590)、汽油(150-210°C，EN228)、航空燃料(160-300°C，ASTM D-1655飞机燃料)、煤油、石脑油等的标准化蒸馏曲线的烃类的馏分或段或混合物。附图简述图1是表示的一个实施方式的流程示意图。专利技术详述惊讶地发现能用选自NaBH4 (硼氢化钠)和Na2O4S2 (连二亚硫酸钠，也称为硫氢化钠)的还原剂来还原生物油中的羰基，尤其是醛和酮，以产生醇来有效地使得所述的生物油稳定化。同时在所述还原中产生的小摩尔质量(C1-C6)醇进一步与生物油中的酸反应产生酯并且从而进一步稳定生物油和减少其酸度。图1是按照本专利技术一个实施方式的方法的示意图。该实施方式特别适于大工业规模的方法，其中溶剂，如醇可以在加入水性介质之前方便地分离。特别地，当以较小规模操作时，可以加入水性介质而不用分离溶剂。 在图1的实施方式中，在第一步骤中，将包含生物油的原料10进料进入还原反应器100中，其中在还原剂(NaBH4)和至少一种极性溶剂存在下进行还原，然后使从还原阶段得到的还原反应混合物20在分离单元200中经过溶剂去除。原料10可包含溶剂或者所述溶剂可以单独充入反应器100中(图中未显示)。如果需要，分离的溶剂30可循环到反应器100中。水性介质，合适地是水50被加入到从分离单元200得到的剩余的不含溶剂的反应混合物40中，并且在反应器300中搅拌所得的水性混合物。通过合适的方式，如过滤(图中未显示)从水性混合物中分离形成的还原剂的固体反应产物(NaBO4) 70，通过合适的方式从水性混合物中分离水50并且其可以作为水性介质循环。得到作为液体产物的修饰的生物油60。按照一个实施方式，可以省略分离单元200中的溶剂去除步骤，并且从还原阶段得到的还原反应混合物20可与加入的水性介质直接导入反应器300中。在反应器300中的步骤之后，可以从水性混合物中单独或以混合物形式分离溶剂和水，在混合物中可分离水用于循环至反应器300中。在第一步骤中，可以混合溶剂、生物油和还原剂，然后该混合物被充入还原反应器100中，或者所述溶剂和还原剂单独充入还原反应器100中，或者可以混合所述溶剂和还原剂，然后该混合物被充入还原反应器loo中。在使用Na2O4S2作为还原剂的情况下，使用气态组分的出口(图中未显示)从反应器100中去除在反应中形成的气态SO2。可通过任意合适的方式分离在还原反应中由Na2O4S2形成的NaHSO4，如通过用CaSO4沉淀或通过离子交换技术，例如使用合适的离子交换树脂。硼氢化钠是用于有机化学的一种还原剂。在以下的反应方案I中，展示了硼氢化钠还原羰基的一般机理。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修饰生物油的方法，其中所述方法包括以下步骤：a)包含生物油的原料在至少一种极性溶剂中与选自NaBH4和Na2O4S2的还原剂反应，并且b)得到修饰的生物油。

【技术特征摘要】
2013.03.08 FI 201352261.一种修饰生物油的方法，其中所述方法包括以下步骤: a)包含生物油的原料在至少一种极性溶剂中与选自NaBH4和Na2O4S2的还原剂反应，并且 b)得到修饰的生物油。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中形成还原反应混合物并且所述还原反应混合物经过步骤c)，其中从所述还原反应混合物中分离所述极性溶剂，形成不含溶剂的反应混合物并且向所述不含溶剂的反应混合物中加入水性介质，并且分离水和所述还原剂形成的反应产物。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤a)中形成还原反应混合物并且所述还原反应混合物经过步骤d)，其中向所述还原反应混合物中加入水性介质，并且分离水和溶剂以及所述还原剂形成的反应产物。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·阿西卡拉，A·古铁雷斯，
申请(专利权)人：芬欧汇川集团，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI