用于燃料生产的醚官能化的木质素制造技术

本发明专利技术涉及一种包含木质素和溶剂的组合物，其中该木质素被醚基团官能化。

Ether functionalized lignin used in the production of fuel

The present invention relates to a composition comprising lignin and a solvent in which the lignin is functionalized by an ether moiety.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料生产的醚官能化的木质素专利
本专利技术涉及一种木质素和溶剂的组合物，其中该木质素已经被醚基团取代或官能化以便增加该木质素在合适溶剂中的溶解度。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化合物和含氧化合物成分的链。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。一种制备木质素的常见方式是通过在制浆过程期间从木材中分离。仅少量(1％-2％)用于专门产品中，而剩余主要部分用作燃料。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。存在若干种从黑液或红液中分离木质素的方式，该黑液或红液是在生产过程期间对应地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InnventiaAB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。为了使木质素更有用，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(如果不必要的话)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，其中在一种含有芳香族化合物的溶剂中用氢连同催化剂处理木质素。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披露了一种替代策略，其中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分离降解产物，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缺陷并提供一种包含生物质和溶剂的组合物，其中该生物质包含木质素。该溶剂可以包括脂肪酸或油。为了获得该组合物，该木质素已经通过醚化进行官能化或改性。该组合物的一种应用可以是作为用于燃料生产的原料。通过提供溶解于精炼工业可接受的溶剂或载体液体中的木质素，木质素变得可供用于常规精炼技术而不是修改的或专门的精炼技术。根据本专利技术的组合物还被认为导致较低的焦炭形成。在最宽的方面，本专利技术涉及一种组合物，该组合物包含木质素或木质素衍生物和溶剂；其中该木质素或木质素衍生物已经被醚基团官能化。在第一方面，本专利技术涉及一种组合物，该组合物包含木质素和溶剂；其中该木质素已经被包含烷基(如C5或更长)的醚基团官能化，并且其中该溶剂包括至少一种脂肪酸、酯化的脂肪酸或油如烃油或矿物油、或其混合物，优选地处于该总组合物的至少10重量％的含量。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-提供被包含烷基的醚基团官能化的木质素；-提供溶剂，该溶剂包括至少一种至少一种脂肪酸、酯化的脂肪酸或油如烃油或矿物油、或其混合物；并且-混合该被醚基团官能化的木质素和该溶剂。在第三方面，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。在第四方面，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。在第五方面，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。附图简要说明图1a-c，木质素和醚化的木质素的GPC。专利技术的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”是指衍生自三种单体(松柏醇、香豆醇和芥子醇)的聚合物。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”和“衍生自木质素的分子或聚合物”可互换地使用。这些分子或聚合物可以是例如当处理黑液或红液以便沉淀或分离木质素时对木质素或一种木质素源进行化学改性或降解的结果。该木质素衍生物的平均重量分子量可以是500g/mol或更高、或800g/mol或更高。在本申请中，术语“载体液体”是指一种液体，该液体选自脂肪酸或脂肪酸的混合物、松香酸、矿物油和烃油或其混合物。在本专利技术中，术语“油”是指一种非极性的化学物质，该化学物质在环境温度下是一种粘性液体并且是既疏水性又亲脂性的。在本申请中，术语“红液”和“棕液”指代相同的液体。对于有待在精炼厂如炼油厂或生物油精炼厂中加工的物质，该物质需要呈液相。或者该物质是呈给定温度(通常低于80℃)下的液相，或者该物质在一种液体中溶剂化。在本专利申请中，此类液体将以术语溶剂或载体液体给出。本专利技术提出了一种组合物和一种制备所述组合物的方法，其中该组合物包含一种生物质材料，优选木质素或木质素衍生物，其中该生物质材料是呈液相并且可以在精炼厂中被加工。本专利技术使得更容易或甚至促进从生物质材料生产燃料。木质素为了获得木质素，可以按照本领域技术人员已知的任何适本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包含木质素和溶剂；其中该木质素已经被包含烷基的醚基团官能化，并且其中该溶剂包括至少一种脂肪酸、酯化的脂肪酸或油如烃油或矿物油、或其混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.03 SE 1451311-31.一种组合物，包含木质素和溶剂；其中该木质素已经被包含烷基的醚基团官能化，并且其中该溶剂包括至少一种脂肪酸、酯化的脂肪酸或油如烃油或矿物油、或其混合物。2.根据权利要求1所述的组合物，其中该溶剂进一步包括有机溶剂。3.根据权利要求2所述的组合物，其中该组合物的木质素含量是1重量％或更多、或2重量％或更多、或3重量％或更多、或5重量％或更多、或10重量％或更多。4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中该烃油或矿物油含量是该总组合物的至少10重量％、或至少20重量％、或至少30重量％、或至少40重量％、或至少50重量％、或至少60重量％、或至少70重量％、或至少80重量％、或至少90重量％。5.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，其中该木质素或木质素衍生物的重均分子量是不大于2000g/mol、或不大于1000g/mol。6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中该醚基团包括C5或更长的烷基、C7或更长的烷基，如C10或更长的烷基、或C13或更长的烷基、或C15或更长的烷基。7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中醚基团相对于木质素重复单元的当量数是至少0.2、或至少0.4、或至少0.6、或至少0.8、或1。8.根据权利要求2所述的组合物，其中该有机溶剂是亚砜、醇或醛。9.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物，其中该溶剂进一步包括己烷、甲苯二甲亚砜、吡啶、THF、1,4-二噁烷、糠醛、二丙二醇、聚乙二醇或1,3-丙二醇、或其组合。10.根据权利要求1至9中任一项所述的组合物，其中该组合物是单相组合物。11.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中该组合物包含油，如烃油或矿物油，以及脂肪酸或脂肪...

【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，亚历山大·欧雷波姆，克里斯蒂安·达斯特兰德，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