将生物质转化为液体燃料和特定化学品的方法技术

技术编号:1680000 阅读:254 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术公开了一种将生物质转化为燃料和/或有价值化学品的方法。该方法包括如下步骤:a)活化生物质以使其对转化更敏感;c)将生物质部分转化成溶解材料;d)使未转化生物质经受第二转化步骤。该方法任选包括向活化的生物质中加入溶剂的步骤b)。在优选实施方案中,在未转化的生物质经受步骤d)之前,将步骤c)中得到的溶解生物质取出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景专利
本专利技术涉及固体生物质向液体燃料,尤其是化学品的转化。长期以来认识到生物质,尤其是植物来源的生物质可广泛得到并且是液体燃料和有价值化学品的潜在来源。例如参见"Energy production frombiomass(由生物质产生能量)",P.Mc.Kendry-Bioresource Technology 83(2002),第37-46页和"Coordinated development of leading biomasspretreatment technologies(前沿生物质预处理技术联合开发)",C.E.Wyman等,Bioresource Technology 96(2005)1959-1966。精制的生物质材料,如植物油、淀粉和糖类可几乎完全转化为液体燃料如生物柴油(脂肪酸的甲基酯或乙基酯)和乙醇。然而,使用这些精制的生物质材料作为液体燃料的出发点转移了动物,甚至人类消费的珍贵的食物源。这使得这些原料昂贵以及遭到伦理道德的反对。非常希望找到将不可食用的生物质转化为液体燃料和有价值化学品的方法,如果这些不可食用的生物质在目前还没有经济用途,因此被认为是“废料”时,尤其如此。这类生物质材料的实例包括农业废料如甘蔗渣、稻草、玉米杆、玉米壳等。其它实例包括林业废料来自伐木操作的木材碎片和锯末或来自纸张和/或造纸厂的废料。这些材料的共同点为它们含有显著量的木素纤维素和结晶纤维素,使得它们抗化学转化和发酵。已知由三种主要成分木素、无定型半纤维素和结晶纤维素以致密方式聚集组成的生物质使得其不易受到影响,因此不易化学和/或酶催化转化。相关技术说明已经提出了将不可食用的生物质转化为液体燃料、动物饲料和化学品的各种方法。通常而言,这些方法可归到如下类中的一种:水热加工(HTU);参见如下参考文献:-->"Process for the production of liquid fuels from biomass(由生物质生产液体燃料的方法)",Van den BeId等,WO 02/20699 A1"Developments in direct thermochemical liquefaction of biomass(直接热化学液化生物质的进展)1983-1990",D.C.Elliott等,Energy & Fuels1991,5,399-410"A literature survey of intermediate products formed during thethermal aqueous degradation of cellulose(在水热降解纤维素过程中形成的中间体产物的文献调查)"Polym.Plast.Technology.Eng 11,(2),127-157(1978)热解;参见如下参考文献:"Pyrolysis of Wood/Biomass for Bio-Oil:A critical Review(木材/生物质热解为生物油:关键综述)",D.Mohan等,Energy & Fuels 2006,20,第848-889页气化(随后进行Fischer Tropsch合成):"Chemical Processing in High-pressure Aqueous Environments-Development of Catalysts for Gassification(在高压含水环境中化学加工-气化催化剂的开发)",D.C.Elliott等,Ind.Eng.Chem.Res.1993,32,1542-1548酸解:Sch midt等,"Hydrolysis of biomass material(生物质材料的水解)"US2002/0117167A1酶催化发酵,例如参见:"A review of the production of ethanol from softwood(由软木生产乙醇的综述)",M.Galbe等,Biomedical and Life Sciences,第59卷,第6期,2002年9月。水热加工(HTU)是指其中使生物质与液体水在升高温度(远高于200℃)和压力(50巴或更高)下反应的方法。需要高温和高压得到合适的转化率使得这些方法昂贵,并要求由特种金属合金构成的特定高压装置,这对于市售装置而言难以操作且具有较短寿命。此外,在HTU方法中得到的产物-->由于在盛行反应条件下发生的聚合和形成焦炭而重度降解。通过HTU方法得到的液体产物倾向于高酸性和腐蚀性并且不稳定。热解通常指在高温(500-800℃)下,在氧不存在或在仅发生少量氧化或不发生氧化的氧存在下进行的方法。所得液体产物质量差、重度降解和pH低,并且要求昂贵的(加氢-)处理以加工为运输燃料或化学原料。希望开发一种在比传统HTU和热解方法中盛行的远温和的条件下转化生物质的方法,部分是为了避免在这些条件下操作所需的高成本装置,以及部分是为了避免在这些较苛刻反应条件下产物发生降解。生物质气化,随后进行FT合成是固有昂贵的,因为其涉及烃材料的完全分解,随后合成不同的烃。该途径涉及复杂的多步骤及因此昂贵的加工方案。经济的生物质转化方法必须旨在尽可能保留存在于生物质中的化学结构,该保留程度与利用液体燃料的目的一致。总的方案应简单并且资金成本以及操作成本应该低。酶催化发酵仅能转化生物质中可得到的纤维素的较少部分,通常大小为40%。该方法缓慢,每批料需要24小时或更长并且最好在低的固液比下操作。因此,该方法必须在大的发酵容器中进行。与用于化学转化方法中的化学品的成本相比,用于这些方法中的酶是昂贵的。酸解已经被提出作为酶催化发酵的前体。其目的是提供(木素)纤维素的起始分解,从而使更多的纤维素可用于随后发酵。酸解在大气条件和低于100℃的温度下进行。大量酸的处理使得该方法不具有吸引力,尤其是因为酸必须在发酵步骤之前除去或中和。所形成的盐对随后的发酵工艺具有不利影响。需要一种低成本的方法,该方法能够在足以避免高的装置和能量成本和/或转化产物基本降解的温和条件下转化存在于不可食用的生物质中的大部分(木素)纤维素材料。生物质通常代表包含以高致密形式聚集的主要的木素、无定型半纤维素和结晶纤维素的复合材料,其由于难以被进入因而抗化学处理、浸渍和溶解。非常希望开发一种手段,以使这三种主要组分与复合材料离解并形--本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将生物质转化为燃料和/或化学品的方法,其包括如下步骤: a)活化生物质以使其对转化更敏感; b)任选加入溶剂; c)将活化的生物质部分转化以形成溶解材料; d)使来步骤c)的未转化生物质经受转化工艺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-5-5 06113564.6;US 2006-8-16 60/837,915;US 1.一种将生物质转化为燃料和/或化学品的方法,其包括如下步骤:
a)活化生物质以使其对转化更敏感;
b)任选加入溶剂;
c)将活化的生物质部分转化以形成溶解材料;
d)使来步骤c)的未转化生物质经受转化工艺。
2.根据权利要求1的方法,其中步骤a)包括加入无机材料。
3.根据权利要求1的方法,其中步骤a)包括加入有机材料。
4.根据权利要求2的方法,其中所述无机材料呈颗粒状形式。
5.根据权利要求2或3的方法,其中所述无机材料选自阳离子粘土、
阴离子粘土、天然粘土、水滑石状材料、层状材料、矿石、矿物、金属氧
化物、碱金属和碱土金属氢氧化物及其混合物。
6.根据权利要求1的方法,其中步骤a)包括加入一种或多种其反应形
成新的相的添加剂。
7.根据权利要求6的方法,其中在步骤a)中加入的添加剂反应形成新
的结晶相。
8.根据权利要求6或7的方法,其中在步骤a)中加入的添加剂反应形
成涂覆在所述生物质表面的新的相。
9.根据权利要求6或7的方法,其中在步骤a)中所述生物质呈颗粒状
形式且在步骤a)中加入的添加剂反应形成分布在生物质颗粒内的新的相。
10.根据权利要求1的方法,其中所述生物质包含纤维素。
11.根据权利要求1的方法,其中所述生物质包含木素。
12.根据权利要求10的方法,其中所述纤维素包含结晶纤维素。
13.根据权利要求1的方法,包括在步骤c)之后和步骤d)之前将未转
化生物质与溶解材料分离的额外步骤。
14.根据权利要求13的方法,其中所述分离包括过滤装置,如压滤器、
离心分离机、薄膜过滤器或纳滤器。
15.根据权利要求14的方法,其中在分离步骤中加入溶剂。
16.根据权利要求15的方法,其中在分离步骤中加入热量和/或蒸汽。
17.根据权利要求13的方法,其中步骤c)和/或分离步骤在升高压力下
进行。
18.根据权利要求1的方法,其中在步骤d)中未转化的生物质包含结
晶纤维素。
19.根据权利要求1的方法,其中在步骤d)中未转化的生物质呈颗粒
状形式且未转化的生物质颗粒含有无机材料颗粒。
20.根据权利要求1的方法,其中在步骤d)中未转化的生物质呈颗粒
状形式且未转化的生物质颗粒含有有机材料颗粒。
21.根据权利要求19的方法,其中所述无机材料具有催化性能。
22.根据权利要求20的方法,其中所述有机材料具有催化性能。
23.根据权利要求1的方法,其中在步骤c)之前将活化的生物质在机
械装置中处理以使其组分均匀并密切混合。
24.根据权利要求23的方法,其中在捏合机中处理所述活化的生物质。
25.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:P奥康纳D施塔米雷斯S达门
申请(专利权)人:BIOeCON国际控股有限公司
类型:发明
国别省市:AN[菏属安的列斯群岛]

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