基于木质纤维素生物质的生产木质素和合成气以及电力产生高效的合成气的方法技术

本发明专利技术提供用于生产木质素和合成气的方法，该方法包括以下步骤：通过使固体木质纤维素原料在大气压下且在80℃‑110℃的温度下与水和甲酸的混合物接触来提取木质素和半纤维素；分馏初级固体级分(PSF)和初级液体级分(PLF)；将木质素与中间液体级分(ILF)分离；和气化至少一部分所述初级固体级分(PSF)和/或至少一部分所述残余液体级分(RLF)以生产合成气。根据该方法生产的合成气是用于发电的高效合成气。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于木质纤维素生物质的生产木质素和合成气以及电力产生高效的合成气的方法
本专利技术涉及从木质纤维素生物质起始生产非氧化的、非降解的和非结合的木质素和能量以及合成气的方法。本专利技术还涉及通过使用合成气以基于木质纤维素生物质发电的方法，并且涉及能量产生高效的合成气。
技术介绍
迄今为止，在不考虑生物质直接燃烧的情况下，从植物生物质产生能量的主要尝试是生产生物燃料，诸如生物乙醇和其它类型的生物燃料。特别地，这些生物燃料在试图通过替代“化石”燃料来减少配备有内燃机的机动车辆的二氧化碳排放方面表现出吸引力。衍生自植物生物质的燃料也排放二氧化碳，但是由此释放出的碳已经存在于大气中。因此，从二氧化碳排放的角度来看，生物燃料似乎很有吸引力。特别地，用于生产液体生物燃料的不同技术-无论是通过酶促水解还是热化学途径转化木质纤维素生物质-在产量和能量平衡方面的产率都较低。通过常规生化途径生产乙醇的总体能量平衡可能会因与种植专用植物相关的必要能耗以及蒸馏操作期间的能耗而受到不利影响。另外，在此领域中，仅植物中所含的糖用于生产生物燃料，并因此用于产生能量。此外，酶的成本不允许达到足够的经济平衡-它不断受到原油价格变化的影响。在热化学途径中，生物质的所有成分都用于生产生物燃料，并且总体能量平衡可能会更好，但总体经济平衡仍然很低。因此，对于生物燃料的工业大规模生产，还没有找到在不同的能量、经济和全球生态平衡方面令人满意的解决方案。同时，开发所有类型的绿色能源生产，特别是绿色电力，即不使用化石燃料或不以核工业为基础的能源，已变得至关重要。这些发展也与机动车辆概念的发展相一致，其推进方式和能量来源的主要趋势如今在于全部“电气化”或通过混合动力机动化实现部分电气化。例如，当考虑在伐木和棕榈或棕榈树的生产中，或在大规模的稻草和谷类稻草的生产中或在制糖业中的甘蔗渣中考虑到木质纤维素残余物时，这些木质纤维素植物原料可以大量使用。在这两种情况下，可以使用非常丰富的原料来进行本专利技术的方法，迄今为止，该方法没有发现有益的工业用途，并且在环境可接受的条件下也无法生产能源，例如用于“原地”发电。而且，由于各种原因，在聚合物工业中也有必要逐步地用生物质衍生的产品(绿色化学)代替石油工业衍生的产品(即石油化工)。在这种情况下，在US-A1-2012/0202260中提出了根据“木质纤维素原料的混合生物精制和气化”从木质纤维素原料中同时回收木质素衍生物和合成气体(合成气)的方法。但是，在使用常规的气化设备分离木质素并气化“固体流”和“半固体和固体废物”以生产合成气之后，建议加工合成气以生产各种类型的燃料，诸如生物柴油、丁醇、乙醇、甲醇等。更精确地，该文献提出了从由木质纤维素原料的有机溶剂制浆中回收的黑液流中回收木质素衍生物，回收并再循环至少一部分有机溶剂，以及气化剩余的釜馏物，并且气化从有机溶剂制浆过程中回收的纤维素固体，随后将至少一部分合成气同时转化为短链醇和其它化学流。在气化釜馏物之前，进一步从脱木质液流中同时回收化学成分也在该文献的教导范围内。合成气或合成气体是主要由氢、一氧化碳和很常见地一些二氧化碳组成的燃料气体混合物。典型地，生物质向合成气的转化是低产率的。发电是从一次能源中产生电力的过程。对于电力行业的电力公司来说，这是向终端用户输送电力的第一阶段，其它阶段是使用抽水蓄能方法进行的传输、分配、能量存储和回收。电力的一个特征在于它不是自然界中大量自由存在的一次能源，且其必须生产。生产在发电厂进行。电力通常是由机电发电机在发电站产生的，机电发电机主要由以燃烧或核裂变为燃料的热机驱动，但也可以通过其它方式(诸如流动的水和风的动能)来驱动。其它能源包括太阳能光伏发电和地热发电。从理论上讲，合成气由等摩尔量的氢气H2和一氧化碳CO和一氧化碳组成。根据现有技术，由木质纤维素生物质气化获得的合成气由灰尘、焦油、卤素和带有无机杂质的碱性化合物等杂质(为硫化氢H2S、铵NH3、氯化氢HCl、甲烷和其它轻烃C2H6污染物)组成，并且需要在下游方法中使用催化剂以及特定的清洁操作和方法以去除这些污染物。因此，需要耗时且非常昂贵的气体清洁以去除污染物并提供用于下游方法和合成气利用的规范内的合成气，同时需要气体调节系统以消除主要气体化合物并调节H2/CO比。这里的主要步骤是碳氢化合物的重整、CO变换以调节H2/CO比以及去除CO2。在通过清洁和调节进行这种耗时且昂贵的气体处理之后，从木质纤维素生物质中获得的合成气在化学上(CO，H2)与衍生自化石来源的合成气相似，并且可以在所有应用中替代其化石等效物。因此，全球需要处理木质纤维素生物质，特别是来自农业生产和林业的废物的方法和途径，这使得有可能通过直接生产能源(例如电能)，在具有最佳能量、经济和生态平衡的情况下，使聚合物工业中木质纤维素生物质的一部分成分和其他成分增值。
技术实现思路
本专利技术提供基于木质纤维素生物质生产以下的方法：-具有受控的脂族羟基含量和受控的酚羟基含量的非氧化、非降解和非结合的木质素；和-合成气，所述方法包括以下步骤：a)通过在至少由水和甲酸组成的混合物存在下，在80℃-110℃的温度的受控条件下，将至少一种固态木质纤维素原料置于大气压下，其中所述至少一种固体木质纤维素原料/液体混合物的稀释比为1-15，并且取决于所述至少一种木质纤维素原料的性质，持续确定的一段时间，以提取木质素和半纤维素；b)在大气压下，将在先前的提取步骤a)结束时获得的初级固体级分和初级液体级分分馏；c)通过蒸发-浓缩回收所述初级液体级分中包含的全部或部分有机酸，并获得中间液体级分；d)例如通过添加水通过沉淀将所述木质素与所述中间液体级分分离，并获得残余液体级分。e)将至少一部分所述初级固体级分和/或至少一部分所述残余液体级分气化，以生产合成气。根据本专利技术的一些方面：-所述气化步骤e)在于将至少一部分所述初级固体级分和至少一部分所述残余液体级分气化，以生产合成气；-所述气化步骤e)在于将所述初级固体级分和所述残余液体级分气化，以生产合成气；-所述混合物仅由水和甲酸组成；-所述混合物至少由水、甲酸和非常少量乙酸组成，所述乙酸至少包括在提取步骤a)期间产生的乙酸。-所述温度为80℃-90℃，优选等于85℃。-在所述提取步骤a)期间，在所述混合物存在下，将所述至少一种固体木质纤维素原料放置2小时-6小时的一段时间。本专利技术还提供通过直接或间接地使用根据本专利技术的方法的气化步骤e)期间生产的合成气以基于木质纤维素生物质产生能量的方法。本专利技术还提供通过直接或间接地使用根据本专利技术的方法的气化步骤e)期间生产的合成气以基于木质纤维素生物质发电的方法。本专利技术还提供根据本专利技术的方法的气化步骤e)期间生产的能量产生高效的合成气，特别是由等摩尔量的氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于木质纤维素生物质生产以下的方法：/n-具有受控的脂族羟基含量和受控的酚羟基含量的非氧化、非降解和非结合的木质素；和/n-合成气，/n所述方法包括以下步骤：/na)通过在至少由水和甲酸组成的混合物存在下，在80℃-110℃的温度的受控条件下，将至少一种固态木质纤维素原料置于大气压下，其中所述至少一种固体木质纤维素原料/液体混合物的稀释比为1-15，并且取决于所述至少一种木质纤维素原料的性质，持续确定的一段时间，以提取木质素和半纤维素；/nb)在大气压下，将在先前的提取步骤a)结束时获得的初级固体级分(PSF)和初级液体级分(PLF)分馏；/nc)通过蒸发-浓缩回收所述初级液体级分(PLF)中包含的全部或部分有机酸，并获得中间液体级分(ILF)；/nd)例如通过添加水通过沉淀将所述木质素与所述中间液体级分(ILF)分离，并获得残余液体级分(RLF)；/ne)将至少一部分所述初级固体级分(PSF)和/或至少一部分所述残余液体级分(RLF)气化，以生产合成气。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180216 EP 18157075.51.基于木质纤维素生物质生产以下的方法：
-具有受控的脂族羟基含量和受控的酚羟基含量的非氧化、非降解和非结合的木质素；和
-合成气，
所述方法包括以下步骤：
a)通过在至少由水和甲酸组成的混合物存在下，在80℃-110℃的温度的受控条件下，将至少一种固态木质纤维素原料置于大气压下，其中所述至少一种固体木质纤维素原料/液体混合物的稀释比为1-15，并且取决于所述至少一种木质纤维素原料的性质，持续确定的一段时间，以提取木质素和半纤维素；
b)在大气压下，将在先前的提取步骤a)结束时获得的初级固体级分(PSF)和初级液体级分(PLF)分馏；
c)通过蒸发-浓缩回收所述初级液体级分(PLF)中包含的全部或部分有机酸，并获得中间液体级分(ILF)；
d)例如通过添加水通过沉淀将所述木质素与所述中间液体级分(ILF)分离，并获得残余液体级分(RLF)；
e)将至少一部分所述初级固体级分(PSF)和/或至少一部分所述残余液体级分(RLF)气化，以生产合成气。


2.根据权利要求1的方法，其中所述气化步骤e)在于将至少一部分所述初级固体级分(PSF)和至少一部分所述残余液体级分(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·戴尔马，
申请(专利权)人：生物公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR