用于燃料生产的包含衍生化木质素的组合物制造技术

本发明专利技术涉及包含木质素和溶剂的组合物，其中木质素用醚基团官能化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃料生产的包含衍生化木质素的组合物
本专利技术涉及木质素和溶剂的组合物，其中木质素已经被含烷基的基团经由连接子改性以便增加木质素在合适溶剂中的溶解度。
技术介绍
使用生物质作为燃料生产来源的兴趣日益增加。生物质包括但不限于植物部分、水果、蔬菜、加工废料、木屑、谷壳、谷物、草、玉米、玉米皮、杂草、水生植物、干草、纸、纸制品、再生纸和纸制品、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。生物质的重要组分是存在于生物质的固体部分中的木质素。木质素包含芳族和含氧成分的链，形成不易处理的较大分子。难以处理木质素的主要原因是不能分散木质素以与能够破坏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。制备木质素的一种常见方式是在制浆过程中与木材分离。只有少量(1-2％)用于特殊产品，而其余主要用作燃料。即使燃烧木质素是减少化石燃料用量的有价值的方式，但木质素作为原料对于化学品和液体燃料的可持续生产具有巨大的潜力。各种木质素根据原料来源和后续加工而结构不同，但是一个共同的特征是由通过芳基醚或碳-碳键彼此结合的各种取代的苯基丙烷单元组成的主链。它们通常被甲氧基基团取代，并且酚羟基和脂族羟基提供用于例如进一步官能化的位点。已知木质素与例如亲水性纤维素相比具有低吸水能力。如今木质素可以用作例如颗粒燃料中的组分作为粘合剂，但是由于其高能量含量，它也可以用作能源。木质素比纤维素或半纤维素具有更高的能量含量，并且1克木质素具有平均22.7KJ，比纤维素碳水化合物的能量含量多30％。木质素的能量含量与煤相似。如今，由于其燃料价值，在纸浆或造纸厂利用牛皮纸浆制法、硫酸盐法去除的木质素通常被烧掉，以便提供能量来运行生产过程并从蒸煮液中回收化学品。在生产过程期间，有几种方式分别从在牛皮纸浆法或亚硫酸盐法中分离纤维素纤维后得到的黑液或红液中分离木质素。最常见的策略之一是超滤。是由InnventiaAB开发的一种分离法，并且该方法已显示使用较少的硫酸增加木质素收率。在法中，采用来自生产过程中的黑液，通过添加酸(通常为二氧化碳(CO2))并与其反应使木质素沉淀，然后过滤出木质素。然后通常使用硫酸将木质素滤饼重新分散并酸化，然后将所得浆料过滤并利用置换洗涤进行洗涤。然后通常将木质素干燥并粉碎以便使其适合于石灰窑燃烧器或者在之前将它造粒成颗粒燃料。生物燃料，例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例如木材、玉米、甘蔗、动物脂肪、植物油等的燃料。然而，生物燃料行业正在与诸如食品对燃料争议、效率以及原料的总供应等问题做斗争。同时，纸浆或造纸业产生大量的木质素，其如上所述通常仅在磨机中燃烧。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，必须解决木质素在有机溶剂中溶解度低的问题。使用木质素作为燃料生产来源的一个缺点是提供在形式上适合于加氢器或裂化器的木质素的问题。问题在于木质素不溶于油或脂肪酸，而这即使不是必要，也是非常需要的。现有技术提供了各种策略用于将木质素降解成小单元或分子以便制备可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涉及一种催化裂解木质素中的碳-碳键和碳-氧键的方法。US20130025191涉及解聚和脱氧方法，其中木质素用氢连同催化剂一起在含芳烃的溶剂中处理。所有这些策略都涉及在脂肪酸或油中最终混合之前进行降解的方法。WO2008157164公开了一种替代策略，其中使用第一分散剂形成生物质悬浮液以获得与催化剂更好的接触。这些策略通常还需要分离降解产物以将它们与不需要的试剂如溶剂或催化剂分离。从生物质生产燃料的经济效益取决于例如制备木质素的有效方法以及木质素或木质素衍生物的制备，使得燃料生产尽可能高效。例如，氧量应尽可能低并且制备步骤的数量应尽可能少。一种使木质素的燃料生产变得更有利的方式在于可以利用普通炼油技术如催化裂化或加氢处理来加工木质素。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的缺点，并提供一种包含木质素和溶剂的组合物。溶剂可以包含脂肪酸或油。为了获得所述组合物，木质素的羟基基团或芳基基团已被含烷基的基团官能化或改性，其中所述含烷基的基团可以是烷基基团、烷基酯、烷基醚或包含烷基基团或链段或嵌段的任何其它基团。所述组合物的一种应用可以是作为燃料生产的原料或作为燃料或油的添加剂。在第一方面，本专利技术涉及包含木质素和溶剂的组合物；其中木质素包含至少一个经由连接子基团与所述木质素连接的含烷基的基团。在第二方面，本专利技术涉及制备根据本专利技术的组合物的方法，所述方法包含-提供木质素，其中木质素包含至少一个经由连接子基团与所述木质素连接的含烷基的基团；-提供溶剂；以及-将木质素与溶剂混合。在第三方面，本专利技术涉及制备燃料的方法，所述方法包含在加氢处理器或催化裂化器中处理根据本专利技术的组合物。在第四方面，本专利技术涉及从根据本专利技术的组合物获得的燃料。在第五方面，本专利技术涉及所述组合物在生产化学品例如芳族化合物或油漆中的用途。在第六方面，本专利技术涉及包含根据本专利技术的组合物的燃料添加剂。在第七方面，本专利技术涉及包含根据本专利技术的组合物的燃料。在第八方面，本专利技术涉及根据本专利技术的组合物作为助磨剂、水泥缓凝剂、水泥强化剂、抗氧化剂、热防护增强剂、柏油稳定剂、乳化剂、纤维强化添加剂、交联剂、板粘合剂、防腐蚀添加剂、耐磨添加剂、抗磨添加剂、粘合剂、乳化剂或分散剂、交联或固化剂、或作为吸水抑制剂或作为流化剂、作为抗细菌或抗真菌表面或作为屏障、浸渍木材或作为防腐蚀剂的用途。在第九方面，本专利技术涉及根据本专利技术的组合物在制备燃料例如汽油和柴油、或柴油和汽油类似物、或生物汽油或生物柴油、或者燃料添加剂中的用途。在第十方面，本专利技术涉及木质素，其中所述木质素包含至少一个经由连接子基团与所述木质素连接的含烷基的基团，其中所述连接子选自酮、缩醛、亚甲基、次甲基、烯烃、酰胺、硫酯、硫醚、酰亚胺、酰亚胺酰胺、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸、磺酰基、磺酰胺、甲硅烷氧基、甲硅烷基醚、酚盐、呋喃、亚磷酸、季铵或杂环，或者其中一些含烷基的基团通过醚连接子与所述木质素连接而一些含烷基的基团经由酯连接子连接。本文公开的所有实施方式适用于本专利技术的所有方面。附图说明图1是可能的连接子示例的示意图。芳基环表示木质素。图2是酯化木质素在各种溶剂和载液中的溶解度表(数值以酯化木质素重量％给出)。图3是酯化木质素在各种溶剂和载液中的溶解度表(数值以酯化木质素重量％给出)。(EA＝乙酸乙酯，EtOH＝乙醇，MeTHF＝甲基化四氢呋喃，CPME＝环戊基甲基醚，iPrOH＝异丙醇，RTD＝妥尔油，LGO＝轻瓦斯油，CF＝膜过滤木质素，LGTPA＝来自黑液并干燥至95％干重的酸沉淀木质素，和GM63＝利用根据WO2012/121659的方法化学还原的木质素)图4是根据本专利技术的酯化木质素的GPC。图5是根据本专利技术的酯化木质素的GPC。图6a-c是酯化木质素的GPC。图7是季铵改性木质素的示意图。图8是木质素的示意图。图9是本专利技术的木质素的示意图，a)经由连接子与木质素连接的含烷基的基团，b)经由连接子与木质素连接的两个含烷基的基团。具体实施方式本专利技术涉及用于生产各种燃料或化学品的精炼工艺中的组合物。在本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含木质素和溶剂的组合物；其中所述木质素还包含至少一个经由连接子基团与所述木质素连接的含烷基的基团；并且其中所述溶剂包含选自烃油、原油、船用油、矿物油、脂肪酸或酯化脂肪酸的载液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.15 SE 1550813-8;2016.05.03 SE 1650594-31.一种包含木质素和溶剂的组合物；其中所述木质素还包含至少一个经由连接子基团与所述木质素连接的含烷基的基团；并且其中所述溶剂包含选自烃油、原油、船用油、矿物油、脂肪酸或酯化脂肪酸的载液。2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述溶剂还包含有机溶剂。3.根据权利要求2所述的组合物，其中所述木质素含量是1重量％或更多、或者2重量％或更多、或者4重量％或更多、或者5重量％或更多、或者7重量％或更多、或者10重量％或更多、或者12重量％或更多、或者15重量％或更多、或者20重量％或更多、或者25重量％或更多、或者30重量％或更多、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、或者75重量％或更多。4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述载液的含量是总组合物的至少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，其中所述连接子基团选自醚、酯、季铵或酰胺。6.根据权利要求1-5中任一项所述的组合物，其中所述含烷基的基团中的烷基基团是C7或更长的烷基基团，例如C10或更长、或者C13或更长、或者C15或更长。7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中所述溶剂是烃油、原油、船用油或矿物油与脂肪酸或酯化脂肪酸的混合物。8.根据权利要求2所述的组合物，其中所述有机溶剂是C2-C15酮例如C4-C12酮或C6-C8酮、或者C1-C10醛例如C4-C9醛或C6-C8醛。9.根据权利要求1至7中任一项所述的组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·达斯特兰德，亚历山大·欧雷波姆，约瑟夫·萨美克，素帕蓬·萨瓦德俊，乔金·洛夫斯泰德，
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