包含木质素酯和有机溶剂的组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种组合物，该组合物包含一种有机溶剂以及木质素或木质素衍生物；其中该木质素或木质素衍生物的至少一个羟基已经被酯基团取代，形成酯化的木质素或木质素衍生物。该组合物可以用于制备燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及一种在溶剂(如有机溶剂)中具有高木质素含量的组合物，其中该木质素已经被酯基团官能化，以及一种制备所述组合物的方法，其中该酯化步骤可以在该溶剂中进行。该组合物可以用于生产燃料。背景对使用生物质作为一种用于燃料生产的来源越来越感兴趣。生物质包括，但不限于植物部分、水果、蔬菜、加工废物、木屑、谷壳、谷粒、禾草、玉米、玉米壳、杂草、水生植物、干草、纸、纸产品、再循环纸和纸产品、木质纤维素材料、木质素以及任何含纤维素的生物材料或生物来源的材料。生物质的一种重要组分是存在于该生物质的固体部分中的木质素。木质素包含形成不容易被处理的较大分子的芳香族和氧合物成分的链。难以处理该木质素的主要原因是不能分散该木质素以与可分解该木质素的催化剂接触。木质素是地球上最丰富的天然聚合物之一。一种获得木质素的常见方式是通过在制浆方法过程中从木材中分离。仅少量(1％-2％)用于专门产品中，而剩余部分主要用作燃料。即使燃烧木质素是一种减少化石燃料使用的有价值的方式，木质素具有作为用于化学品和液体燃料的可持续生产的原料的重要潜能。各种木质素取决于原料来源和随后的加工在结构上不同，但一种共同的特征是由经由芳基醚或碳-碳键彼此结合的各种取代的苯基丙烷单元组成的骨架。它们典型地被甲氧基取代并且酚羟基和脂肪族羟基提供了用于例如进一步官能化的位点。已知例如与亲水性纤维素相比，木质素具有低的吸水能力。如今，木质素可以作为粘合剂用作例如颗粒燃料中的组分，而且由于其高能量含量它还可以用作能量源。木质素具有比纤维素或半纤维素更高的能量含量，并且1克木质素平均具有2.27KJ，这比纤维素碳水化合物的能量含量多30％。木质素的能量含量类似于煤的能量含量。如今，由于木质素的燃料价值，在纸浆厂或造纸厂中使用牛皮纸浆制法(硫酸盐法)已经去除的木质素通常被燃烧以便提供能量来进行该生产工艺并且从蒸煮液中回收化学品。存在数种从黑液或红液中分离木质素的方法，该黑液或红液是在生产过程期间分别在牛皮纸浆制法或亚硫酸盐法中分离纤维素纤维之后获得的。最常见的策略之一是超滤。是由Innventia AB公司开发的一种分离方法，并且已经显示该方法使用更少的硫酸而使木质素产率增加。在该方法中，采取来自生产工艺的黑液并且通过添加通常是二氧化碳(CO2)的酸并与该酸反应来沉淀木质素，并且然后过滤出木质素。然后通常使用硫酸来重新分散并酸化木质素滤饼，并且然后过滤所获得的浆料并使用置换洗涤来进行洗涤。然后通常干燥木质素并且将其粉碎以便使木质素适合用于石灰窑燃烧器，或在将木质素粒化成颗粒燃料之前对木质素进行干燥并粉碎。生物燃料如生物汽油和生物柴油是其中能量主要来源于生物质材料或气体的一种燃料，这些生物质材料或气体是如木材、玉米、甘蔗、动物脂肪、植物油等。然而，生物燃料产业正努力解决像食品与燃料争论的原材料的效率和总供应的问题。同时，制浆或造纸产业产生大量的木质素，该木质素经常如上所述仅在工厂中被燃烧。用于探索生物质作为燃料或燃料组分的两种常见策略是使用热解油或氢化木质素。为了制备更有用的木质素，人们必须解决木质素在有机溶剂中的低溶解度的问题。使用木质素作为用于燃料生产的来源的一种缺点是以一种适合于氢化处理器或裂化器的形式提供木质素或木质素衍生物的问题。问题是木质素不溶于高度希望的油或脂肪酸中。现有技术提供了不同的策略，这些策略用于将木质素降解成小单元或分子以便制备可以被加工的木质素衍生物。这些策略包括氢化、脱氧和酸催化剂水解。WO2011003029涉及一种用于催化裂解木质素中的碳-碳键和碳-氧键的方法。US20130025191涉及一种解聚和脱氧方法，其中在一种包含芳香族的溶剂中用氢连同一种催化剂处理木质素。所有这些策略涉及其中在脂肪酸或油中最终混合之前进行降解的方法。WO2008157164披露了一种替代的策略，其中一种第一分散剂用于形成一种生物质悬浮液以获得与该催化剂更好的接触。这些策略通常还要求降解产物的分离，以便从不想要的试剂如溶剂或催化剂中分离它们。从生物质生产燃料的经济利益例如取决于一种用于制备该木质素的有效方法并且取决于该木质素或木质素衍生物的制备，这样使得该燃料生产是尽可能有效的。例如，该氧量应尽可能低并且制备步骤的数目应尽可能少。专利技术概述本专利技术的目的是克服现有技术的溶解度的缺点。本专利技术涉及一种组合物，该组合物包含在一种有机溶剂中的高含量的木质素或木质素衍生物。该组合物可以包含一种载体液体，如脂肪酸或油。为了获得高含量的木质素，已经通过羟基的酯化将它官能化或改性。该组合物的一种应用可以是作为一种用于燃料生产或用于制备润滑油的原料。本专利技术有助于一种适合于燃料生产的组合物的制备，该制备不要求预制备步骤如降解和分离步骤。相反，该木质素的官能化可以在溶剂中原位制备。此外，根据本专利技术的组合物可以按照原样用于制备燃料或者可以将它添加至精炼厂处的生产流内。可以将该组合物与众所周知的载体液体(例如油)混合。在最宽的方面，本专利技术涉及组合物，该组合物包含一种有机溶剂以及溶解在所述有机溶剂中的木质素或木质素衍生物；其中该木质素或木质素衍生物的至少一个羟基已经被酯基团取代，形成酯化的木质素或木质素衍生物。该木质素或木质素衍生物的羟基可以被脂肪酸(优选不饱和脂肪酸)的酯基团取代。在第二方面，本专利技术涉及一种制备根据本专利技术的组合物的方法，该方法包括：a.提供木质素或木质素衍生物；b.提供一种酯化剂或、一种脂肪酸和一种酯化剂、以及任选地一种催化剂；c.混合步骤a和b的这些组分；d.将该混合物加热到至少80℃；e.使这些组分反应以便获得酯化的生物质材料；f.任选地分离该酯化的生物质材料；并且g.将该酯化的生物质材料与该溶剂混合。在第三方面，本专利技术涉及一种通过本专利技术的方法可获得的产品。在第四方面，本专利技术涉及该方法制备用于燃料生产的组合物的用途。在第五方面，本专利技术涉及一种通过在氢化处理器或催化裂化器中处理根据本专利技术的组合物制备燃料的方法。在第六方面，本专利技术涉及一种从根据本专利技术的组合物获得的燃料。在第七方面，本专利技术涉及该组合物用于制备精细化学品如芳香族化合物的用途。在第八方面，本专利技术涉及一种组合物，该组合物包含一种有机溶剂和含羟基生物质，优选木质素或木质素衍生物；其中该生物质的羟基已经被酯基团取代。附图简要说明图1，在不同的溶剂和载体液体中酯化的木质素的溶解度表(作为重量％酯化的木质素给出的值)。图2，在不同的溶剂和载体液体中酯化的木质素的溶解度表(作为重量％酯化的木质素给出的值)。(EA＝乙酸乙酯，EtOH＝乙醇，MeTHF＝甲基化的四氢呋喃，CPME＝环戊基甲醚，iPrOH＝异丙醇，RTD＝妥尔油，LGO＝轻瓦斯油、CF＝膜过滤的木质素，LGTPA＝干燥至95％干重的从黑液中酸沉淀的木质素，并且GM63＝使用根据WO2012/121659的方法化学还原的木质素)图3，根据本专利技术的酯化的木质素的GPC。图4，根据本专利技术的酯化的木质素的GPC。专利技术详细说明本专利技术提出了一种供精炼工艺使用以生产不同燃料的组合物。在本申请中，术语“木质素”是指一种聚合物，该聚合物包含香豆醇、松柏醇和芥子醇的单体。在本申请中，术语“木质素衍生物”是指衍生自木质素的分子或聚合物。在本申请中，“木质素衍生物”本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，该组合物包含一种有机溶剂以及木质素或木质素衍生物；其中该木质素或木质素衍生物的至少一个羟基已经被酯基团取代，形成酯化的木质素或木质素衍生物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.16 SE 1351508-5;2014.06.19 SE 1450764-4;201.一种组合物，该组合物包含一种有机溶剂以及木质素或木质素衍生物；其中该木质素或木质素衍生物的至少一个羟基已经被酯基团取代，形成酯化的木质素或木质素衍生物。2.根据权利要求1所述的组合物，其中该木质素或木质素衍生物在该组合物中的浓度是至少10重量％、至少20重量％、或者至少30重量％、或者40重量％或更多、或者50重量％或更多、或者60重量％或更多、或者70重量％或更多。3.根据权利要求1或2中任一项所述的组合物，其中该木质素的羟基已经被取代至20％或更多、或者30％或更多、或者40％或更多、或者60％或更多或者80％或更多、或者99％或更多、或者100％的取代度。4.根据以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该木质素或木质素衍生物具有不大于2,000g/mol的重均分子量。5.根据以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该载体液体选自一种第一脂肪酸、酯化的脂肪酸和/或油。6.根据以上权利要求中任一项所述的组合物，其中该有机溶剂是一种C2-C15酮，如C4-C12酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·萨美克，乔金·洛夫斯泰德，克里斯蒂安·达斯特兰德，亚历山大·欧雷波姆，素帕蓬·萨瓦德俊，
申请(专利权)人：雷恩生物燃料公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE