由生物质源形成多值料流的方法技术

本发明专利技术提供了不同生物质原料在通过分级氢化和氢解处理回收目标C5和C6糖醇和目标二醇的方法中的用途。特定的目标糖醇包括但不限于木糖醇和山梨糖醇。本发明专利技术的各种实施方案协同地改善从混合C5/C6糖料流中的目标糖醇和/或二醇的总体回收率，而无需不必要地提高单独的目标糖醇和/或二醇的总体回收率。结果得到一种高效、低复杂性的方法，所述方法相比于常规的糖醇或二醇生产方法具有更高的生产灵活性、更少的浪费和更高的总体收率。

A Method of Forming Multivalue Material Flow from Biomass Sources

The present invention provides the use of different biomass raw materials in the process of recovering target C5 and C6 glycols and target diols by staged hydrogenation and hydrogenolysis. Specific target glycols include but are not limited to xylitol and sorbitol. The various implementations of the present invention synergistically improve the overall recovery of target glycols and/or diols from the mixed C5/C6 sugar stream without needlessly increasing the overall recovery of individual target glycols and/or diols. Result An efficient and low complexity method was obtained. Compared with the conventional glycol or diol production method, the proposed method has higher production flexibility, less waste and higher overall yield.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由生物质源形成多值料流的方法
技术介绍
用于生产特定糖醇的来源于生物质的半纤维素水解产物的处理复杂、低效且昂贵。例如，通过使用半纤维素原料获得良好的高纯度糖醇提取收率存在巨大困难。根据现有技术执行的各种纯化和分离单元操作以及其他工艺步骤存在相关的持续的级联损失，导致效率受到阻碍并且糖醇回收率较低。当前，山梨糖醇由单一料流C6糖制成，通常为氢化玉米葡萄糖，而木糖醇由来源于落叶松或杨木的单一料流C5糖制成。本领域仍需要一种能够利用来源于不同的未分离的半纤维素原料的混合C5/C6糖料流回收相应目标C5/C6糖醇以及(如果需要)C2-C4目标二醇的方法。实际上，本领域仍需要一种高效且高收率的方法，该方法能够回收来源于不同生物质的高纯度糖醇及其他目标副产物，同时最大程度减小与后续下游操作相关联的低效和损失。
技术实现思路
在一个实施方案中，一种方法包括优化产物的总体回收率，而不提高每种产物的最大单独回收率，其中产物包含目标糖醇或目标糖醇共混物以及目标二醇或目标二醇共混物。该方法包括对混合C5/C6单体糖料流进行氢化以形成混合C5/C6糖醇料流；从混合C5/C6糖醇料流中分离出目标糖醇或目标糖醇共混物，留下残余的混合C5/C6糖醇料流；对残余的混合C5/C6糖醇料流进行氢解以形成混合C2-C4二醇料流；并且从混合C2-C4二醇料流分离出目标二醇或目标二醇共混物；其中总体目标产物收率的至少10％为目标糖醇/目标糖醇共混物或目标二醇/目标二醇共混物。在另一个实施方案中，一种方法包括优化产物的总体回收率，而不提高每种产物的最大单独回收率，其中产物包含木糖醇和目标二醇或目标二醇共混物，该方法包括：对混合C5/C6单体糖料流进行氢化以形成混合C5/C6糖醇料流；从混合C5/C6糖醇料流中分离出木糖醇，留下残余的混合C5/C6糖醇料流；对残余的混合C5/C6糖醇料流进行氢解以形成混合C2-C4二醇料流；并且从混合C2-C4二醇料流分离出目标二醇或目标二醇共混物；其中总体目标产物收率的至少10％为木糖醇或目标二醇或目标二醇共混物。在另一个实施方案中，一种方法包括协同地改善产物的总体回收率，而无需提高每种产物的单独的总体回收率，其中产物包含目标C5/C6单体糖或目标C5/C6单体糖共混物以及目标二醇或目标二醇共混物，该方法包括从混合C5/C6单体糖料流中分离出目标C5/C6单体糖或目标C5/C6单体糖共混物以形成残余的混合C5/C6单体糖料流；对残余的混合C5/C6单体糖料流进行氢解以形成混合C2-C4二醇料流；并且从混合C2-C4二醇料流分离出目标二醇或目标二醇共混物；其中总体目标产物收率的至少10％为目标C5/C6单体糖/目标C5/C6单体糖共混物或目标二醇/目标二醇共混物。在另一个实施方案中，一种方法包括对单体糖料流进行氢化以形成混合糖醇料流；从混合糖醇料流中回收目标糖醇或目标糖醇共混物，留下残余的混合糖醇料流；并且对残余的混合糖醇料流进行氢解以形成混合C2-C4二醇料流。在另一个实施方案中，一种方法包括对单体糖料流进行氢化以形成混合糖醇料流；从混合糖醇料流中回收目标糖醇或目标糖醇共混物，留下残余的混合糖醇料流；对残余的混合糖醇料流进行氢解以形成混合C2-C4二醇料流；并且从混合C2-C4二醇料流回收目标二醇或目标二醇共混物。在另一个实施方案中，一种方法包括对混合C5/C6单体糖料流进行氢化以形成混合C5/C6糖醇料流；从混合C5/C6糖醇料流中回收目标糖醇或目标糖醇共混物，以留下残余的混合C5/C6糖醇料流；并且对残余的混合C5/C6糖醇料流进行氢解以形成混合C2-C4二醇料流。在另一个实施方案中，一种方法包括对混合C5/C6单体糖料流进行氢化以形成混合C5/C6糖醇料流；从混合C5/C6糖醇料流中回收目标糖醇或目标糖醇共混物，留下残余的混合C5/C6糖醇料流；对残余的混合C5/C6糖醇料流进行氢解以形成混合C2-C4二醇料流；并且从混合C2-C4二醇料流回收目标二醇或目标二醇共混物。在另一个实施方案中，一种方法包括从混合单体糖料流中回收至少一种目标单体糖，留下残余的混合单体糖料流；对回收的目标单体糖进行氢化以形成至少一种目标糖醇；对残余的混合单体糖料流的至少一部分进行氢化以形成混合糖醇料流；并且对混合糖醇料流进行氢解以形成混合C2-C4二醇料流。在另一个实施方案中，一种方法包括选择目标糖醇或目标糖醇共混物，对混合C5/C6单体糖料流连续氢化以形成混合C5/C6糖醇料流；从混合C5/C6糖醇料流中分离出目标糖醇或目标糖醇共混物，留下残余的混合C5/C6糖醇料流；对残余的混合C5/C6糖醇料流进行连续氢解以形成混合C2-C4二醇料流；并且从混合C2-C4二醇料流分离出目标二醇或目标二醇共混物；其中总体目标产物收率的至少10％为目标糖醇/目标糖醇共混物或目标二醇/目标二醇共混物。如本文所用，术语“糖醇”与“多元醇”、“糖多元醇”和“糖醇类”为同义词。“阿拉伯糖醇”、“阿拉伯聚糖”、“阿拉伯木糖醇”与“阿糖醇”为同义词。通过本专利技术所公开的方法制备的示例性糖醇包括木糖醇、山梨糖醇等。示例性五碳(C5)糖醇包括阿拉伯糖醇、核糖醇和木糖醇。示例性六碳(C6)糖醇包括阿洛糖醇、半乳糖醇、艾杜糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇和塔罗糖醇。“C5/C6糖醇”包括具有任意比率的C5与C6糖醇的糖醇混合物。“C5/C6糖单体”意指具有任意比率的五碳(C5)单糖(戊糖)与六碳(C6)单糖(己糖)的单体糖(即，单糖)混合物。示例性C5和C6单糖包括来源于植物生物质的那些单糖，具体地，阿拉伯糖、来苏糖、核糖、核酮糖、木糖和木酮糖以及C6糖诸如果糖和葡萄糖。“二醇”意指具有两个连接到不同碳原子的羟基(OH)基团的分子。“二碳(C2)、三碳(C3)和四碳(C4)二醇”分别包括乙二醇、丙二醇和丁二醇异构体。本文所用的术语“包含”、“具有”和“包括”是包括性(开放式)的，并不排除附加的、未陈述的要素或方法步骤。除非在上下文中另外清楚地指明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。所有指向相同的特征或组分的范围的端点可独立地组合，并且包括所陈述的端点在内。术语“…的组合”包括上文列出的两种或更多种组分。术语“均质的”是指各组分的均匀共混物。本文所用的术语“第一”、“第二”等、“一级”、“二级”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个要素与另一个要素区别开来。如表中所用，“N/A”指不适用；“ND”指未检出；并且“TR”指痕量。附图说明附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，其中包括：图1为生物质前端阶段(20)的示例性工艺流程图，其中包括生物质原料(100)的生物质解构(1)、生物质分馏(2)、木质素回收(3)、半纤维素寡聚物转化成单糖(4)以及可选的单糖分离(5)。图2为分离和结晶阶段(40)的工艺流程图，其中包括氢化(30)进料中的目标糖醇提取(10)、改进的糖醇提取(11)、其他糖醇提取(12)以及糖醇平衡(13)。图3为氢解和分离阶段(50)的工艺流程图，其中包括氢解(14)和二醇分离(15)。具体实施方式本文公开了出人意料的协同和有益的方法，该方法涉及从多种包含半纤维素的生物质中回收糖醇和/或二醇。常规的木糖醇生产通常仅关注从单一料流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：选择目标糖醇或目标糖醇的共混物，对混合C5/C6单体糖料流连续氢化以形成混合C5/C6糖醇料流；从所述混合C5/C6糖醇料流分离所述目标糖醇或目标糖醇的共混物，以留下残余的混合C5/C6糖醇料流；对所述残余的混合C5/C6糖醇料流进行连续氢解以形成混合C2‑C4二醇料流；以及从所述混合C2‑C4二醇料流分离目标二醇或目标二醇的共混物；其中总体目标产物收率的至少10％为目标糖醇/目标糖醇的共混物或目标二醇/目标二醇的共混物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.19 US 62/297,4341.一种方法，包括：选择目标糖醇或目标糖醇的共混物，对混合C5/C6单体糖料流连续氢化以形成混合C5/C6糖醇料流；从所述混合C5/C6糖醇料流分离所述目标糖醇或目标糖醇的共混物，以留下残余的混合C5/C6糖醇料流；对所述残余的混合C5/C6糖醇料流进行连续氢解以形成混合C2-C4二醇料流；以及从所述混合C2-C4二醇料流分离目标二醇或目标二醇的共混物；其中总体目标产物收率的至少10％为目标糖醇/目标糖醇的共混物或目标二醇/目标二醇的共混物。2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述目标糖醇/目标糖醇的共混物或目标二醇/目标二醇的共混物来源于相同的生物质进料来源。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体糖料流或所述混合C5/C6单体糖料流富含C5单体糖。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于C5和C6单体糖的组合总量计，所述单体糖料流或所述混合C5/C6单体糖料流包含大于或等于60％的C5单体糖，具体地大于或等于65％的C5单体糖，并且更具体地大于或等于70％的C5单体糖。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体糖料流或所述混合C5/C6单体糖料流具有至少40％的木糖、小于或等于20％的阿拉伯糖、小于或等于20％的葡萄糖、小于或等于15％的果糖、以及小于或等于5％的其他糖化合物的糖组合物。6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述单体糖料流或所述混合C5/C6单体糖料流富含C6单体糖。7.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中基于C5和C6单体糖的组合总量计，所述单体糖料流或所述混合C5/C6单体糖料流包含大于或等于60％的C6单体糖，具体地大于或等于65％的C6单体糖，并且更具体地大于或等于70％的C6单体糖。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，还包括在氢化之前，通过添加C5单体、C6单体、或其组合的来源将所述单体糖料流或所述混合C5/C6单体糖料流调整至目标C5与C6单体糖比率。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于乙醇和水的组合总重量计，氢化处理的所述单体糖料流或所述混合C5/C6单体糖料流除所述C5/C6单体糖之外，还包含约25％至约50％的乙醇和约25％至约50％的水。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中对包含约20重量％至约25重量％的水中总糖的所述单体糖料流或所述混合C5/C6单体糖料流在pH为约7至约13、LHSV为约0.41至约3.5、氢气压力为约600psig至约2000psig、约3至约10倍的化学计量的氢以及温度为约105℃至约150℃下进行所述氢化，并且所述氢化具有99％或更大的C5/C6单体糖至糖醇转化率。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述氢化处理的C5/C6单体糖至糖醇转化率低于90％时，所述方法还包括再生循环，其中在直接氢化之前，将氢化之后催化剂发生一些结垢的所述单体糖料流或所述混合C5/C6单体糖料流送至牺牲反应器以减少硫中毒和反应器结垢，然后分级的水、苛性碱和乙醇洗涤所述催化剂以去除结垢剂，然后进行氢气干燥和还原活化。12.根据权利要求11所述的方法，其中催化剂寿命超过总共4000小时，其中在执行催化剂再生之前的代表性运行时间为约1000小时至约1800小时。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用至少一种过渡金属催化剂进行所述氢化处理。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述氢化处理利用至少一种镍基催化剂，所述镍基催化剂具有以下氧化物基底：二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、或其组合。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用具有氧化锆或二氧化钛的氧化物基底的镍基催化剂进行所述氢化处理。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中混合糖醇料流或所述混合C5/C6糖醇料流包含约35％至约65％的C5糖醇和约65％至约35％的C6糖醇。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于所述混合糖醇料流或所述混合C5/C6糖醇料流的总重量计，所述混合糖醇料流或所述混合C5/C6糖醇料流包含约50重量％至约90重量％的木糖醇和约0重量％至约20重量％的阿拉伯糖醇的C5糖醇，以及约0重量％至约25重量％的山梨糖醇和约0重量％至约15重量％的甘露糖醇的C6糖醇。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述混合糖醇料流或所述混合C5/C6糖醇料流通过去除水而被浓缩，以形成不少于60％总固体、具体地约70％至约85％的浓缩C5/C6糖醇料流。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述混合糖醇料流或所述混合C5/C6糖醇料流经由多效蒸发、反渗透、或其组合通过去除水或其他溶剂而被浓缩。20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述混合糖醇料流或所述混合C5/C6糖醇料流通过色谱被分离为C5糖醇级分和C6糖醇级分。21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述目标糖醇为木糖醇，并且所述混合糖醇料流或所述混合C5/C6糖醇料流包含至少50％的木糖醇、小于或等于15％的阿拉伯糖醇、小于或等于25％的山梨糖醇和小于或等于10％的甘露糖醇。22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述目标糖醇为木糖醇，并且由溶液结晶得到，所述溶液具有约40重量％至约80重量％、具体地约60重量％至约85重量％、并且更具体地约70重量％至约75重量％的总溶解固体含量。23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述目标糖醇为木糖醇，并且由溶液结晶得到，所述溶液具有以结晶溶液的总固体百分比表示的50％或更大、具体地55％或更大、更具体地60％或更大的木糖醇含量；以所述结晶溶液的总固体百分比表示的小于或等于10％、具体地小于或等于5％、并且更具体地小于或等于2％的阿拉伯糖醇的量；以所述结晶溶液的总固体百分比表示的小于或等于10％、具体地小于或等于5％、并且更具体地小于或等于2％的甘露糖醇；以及以所述结晶溶液的总固体百分比表示的小于或等于15％、具体地小于或等于10％、并且更具体地小于或等于5％的山梨糖醇。24.根据权利要求22或23所述的方法，其中所述溶液不包括抗溶剂，或者所述溶液包含水和乙醇的组合，具体地比率为约95:5的水:乙醇至比率为1:1的水:乙醇。25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述混合糖醇料流或所述混合C5/C6糖醇料流通过色谱被分离为C5糖醇级分和C6糖醇级分；并且在有或没有乙醇的条件下，使用水由所述C5糖醇级分结晶目标糖醇，并且母液为残余的混合糖醇料流或所述残余的混合C5/C6糖醇料流。26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中经由结晶从所述混合糖醇料流或所述混合C5/C6糖醇料流分离目标糖醇的操作包括从所述混合糖醇料流或所述混合C5/...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·艾伦，C·阿拉托，T·布瑞克斯，P·A·克拉克，J·戴维斯，B·吉恩，M·卡比，Q·F·李，W·麦肯，A·姆哲帕拉，C·R·诺顿，S·A·斯戴恩，G·斯托克，D·萨拉登，
申请(专利权)人：洲际大品牌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US