液化纤维素材料的方法技术

一种液化纤维素材料以生产液态产品的方法，所述方法包括使纤维素材料与酸催化剂、含水和助溶剂的溶剂混合物、加氢催化剂和氢源同时接触，其中所述助溶剂包括一种或多种极性溶剂，和其中以水和助溶剂的总重量计，所述助溶剂的存在量大于或等于10wt%且小于或等于95wt%。由上述方法获得的产品和这种产品用于制备生物燃料的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。所述方法提供可转化为在燃料制剂中应用的生物燃料组分的液态产品。
技术介绍
作为生产可持续的生物燃料的原料，纤维素材料引起了人们相当大的兴趣，纤维素材料可以被转化为有价值的中间产物，所述中间产物可以进一步处理成为燃料组分。生物燃料是可以源自生物源的燃料。应用这种生物燃料导致温室气体排放减少。这种生物燃料可以与传统的石油衍生燃料共混。用于与传统汽油燃料共混的生物燃料包括醇，特别是乙醇。衍生自油菜籽和棕榈油的生物燃料如脂肪酸甲酯可以与传统的柴油燃料共混。但这些生物燃料源自可食用原料，和因此与食物生产竞争。·衍生自非食用可再生原料如纤维素材料的生物燃料在经济和环境方面变得越来越重要。另外，对于开发用于生产衍生自非食用可再生原料如纤维素材料的生物燃料的改进方法，已经有更多的兴趣。燃料组分可以应用多步方法衍生自纤维素衍生物，例如乙酰丙酸酯(Bozels 等人的 Resources, Conservation and Recycling 2000,第 28 卷，第 227页)、戊酸酯(W0 2006/067171)或戊烯酸酯(W02005/058793)、来自乙酰丙酸或甲基-呋喃的酯(Roman-Leshkov等人的Nature 2007,第447卷,982页)或来自糠醒的乙基糠基醚(W0 2009/077606)。但将会有利的是能够将纤维素材料例如木质纤维素转化为液态产品，然后液态产品能够进料至炼油厂以升级为燃料组分。WO 2005/058856描述了一种。在所述方法中，在酸催化剂和溶剂存在下使固体纤维素材料加热。所述溶剂包括具有特定分子通式的Y内酯基团的化合物。提到的这种化合物的例子包括Y-戊内酯。更进一步地表明乙酰丙酸、糠醛或由乙酰丙酸或糠醛获得的不带Y内酯基团的化合物也可以在所述方法中用作溶剂。所述方法适合于其目的，但不幸地是需要大量昂贵的溶剂使得所述方法在经济缺少吸引力。US 5608105描述了由含碳水化合物材料生产乙酰丙酸的方法。其描述了在两个反应器的序列中使含3. 5wt%的含水部分硫酸的纸浆淤泥浆液与蒸汽反应。液体产品流出物包含浓度为O. 68%的乙酰丙酸。所述方法的一个缺点是所述方法产生大量低价值的难溶腐殖物，并因此使原料的利用较差。另外所述方法包括应用两个反应器的粗放方法。仍然持续需求开发液化纤维素材料的改进方法。在本领域中，提供具有增加液化度和减少不想要的不溶性腐殖物量的用于将是一种进步。在本领域中，减少由纤维素原料到生物燃料最终产品的工艺步骤数可能也是一种进步。
技术实现思路
用本专利技术的方法已经实现了上述目的。因此，本专利技术提供一种液化纤维素材料以生产液态产品的方法，所述方法包括使纤维素材料与如下物质同时接触-酸催化剂； -含水和助溶剂的溶剂混合物，所述助溶剂包括一种或多种极性溶剂，和按水和助溶剂的总重量计，所述助溶剂的存在量大于或等于10wt%且小于或等于95wt% ；-加氢催化剂；和-氢源。本专利技术的方法有利地允许纤维素材料同时水解和加氢。本专利技术的方法有利地导致纤维素材料的液化程度增加，即使在高纤维素负载下也如此。由此输出了更有价值的产品，如单体和低聚化合物。应用本专利技术的方法，可以有利地由很容易获得的材料制备这种有价值的单体和低聚化合物。随后可以将这些单体和低聚化合物转化为其它烃或生物燃料。另一个优点是所生产的单体和/或低聚化合物的饱和程度高，这导致产品改进的化学稳定性和增加的热值。这种高饱和度使得有可能应用本专利技术方法的产品直接作燃料组分或者在不作任何附加预处理的条件下在炼厂中处理所述产品。由于本专利技术方法的产品也被认为是新的和具有创造性的，因此，本专利技术还提供一种产品，所述产品包括20_80wt%的单体馏分，其中所述单体馏分包含分子量(Mw)小于或等于250道尔顿(Da)的一种或多种单体化合物；20-80wt%的低聚物馏分，其中所述低聚物馏分包含分子量(Mw)大于250道尔顿(Da)的一种或多种低聚化合物，其中以所存在的碳原子的总量计在所述低聚物馏分中饱和碳原子的百分数大于或等于35%。除了上述的之外，本专利技术的方法通过允许减少由纤维素原料到生物燃料最终产品的工艺步骤数而提高处理效率。因此本专利技术还提供由纤维素材料生产生物燃料组分的方法，所述方法包括a)使纤维素材料与酸催化剂、含水和助溶剂的溶剂混合物、加氢催化剂和氢源同时接触，以生产液态产品，其中所述助溶剂包括一种或多种极性溶剂；b)由步骤a)获得的液态产品得到一种或多种单体化合物和/或一种或多种低聚化合物，以生产包含一种或多种单体化合物和/或一种或多种低聚化合物的第二产品；c)使在步骤b)中获得的至少部分第二产品加氢脱氧和/或裂化，以生产燃料组分和/或燃料组分前体；d)应用所述燃料组分和/或所述燃料组分前体制备生物燃料。本专利技术方法还有利地提供一种新的和具有创造性的产品，所述产品包含大量的可用作汽油和/或柴油组分的四氢吡喃单体和/或低聚物。因此本专利技术还提供包含一种或多种四氢吡喃单体和/或低聚物的燃料组合物。附图说明图I给出了本专利技术第一种方法的示意图。图2给出了本专利技术第二种方法的示意图。图3描述了实施例19中的一些单体化合物的分子结构。具体实施例方式液化在这里理解为转化固体物料如纤维素材料为一种或多种液化产品。液化(Liquefying)有时也被称为液化(liquefaction)。液化产品在这里理解为在环境温度(20°C )和压力(Ibar绝压)下为液体的产品和/或可通过熔化(例如通过施加热量)或在溶剂中溶解转化为液体的产品。液化产品在环境温度(20°C )和压力(Ibar绝压)下优选为液体。纤维素材料的液化可以包括所述纤维素材料中共价键的断裂。例如木质纤维素材料的液化可以包括所存在的纤维素、半纤维素和木质素中共价键的断裂和/或木质素、半纤维素和/或纤维素之间共价键的断裂。正如这里所应用的，纤维素材料指包含纤维素的材料。纤维素材料优选为木质纤维素材料。木质纤维素材料包含木质素、纤维素和任选的半纤维素。本专利技术方法有利地不仅使液化纤维素成为可能，也使液化木质素和半纤维素成为可能。任何合适的包含纤维素的材料均可以在本专利技术方法中应用。用于本专利技术的纤维素材料可以由包括农业废物、林业废物和食糖加工残渣和/或它们的混合物的各种植物和植物材料获得。包含纤维素材料的合适例子包括农业废物如如玉米秸杆、大豆杆、玉米芯、稻草、稻壳、燕麦皮、玉米纤维、谷草如小麦、大麦、黑麦和燕麦稻；草；林业产品如木材和与木材相关的材料如锯屑；废纸；食糖加工残渣如甘蔗渣和甜菜渣；或它们的混合物。在本专利技术的方法中应用之前，为了有利于液化，优选将所述纤维素材料处理为小颗粒。优选地，将纤维素材料处理为平均粒径为O. 5-30mm的颗粒。如果纤维素材料为木质纤维素材料，也可以经受预处理以脱除和/或降解木质素和/或半纤维素。这种预处理的例子包括精馏、制浆和干燥过程。任选经过预处理的纤维素材料可以与酸催化剂、含水和助溶剂的溶剂混合物、力口氢催化剂和氢源同时接触，其中所述助溶剂包括一种或多种极性溶剂。正如上面所指出的，本专利技术方法可以有利地包括使所述纤维素材料同时水解和加氢，导致液化度提高。同时接触可理解为纤维素材料在剩余要求特征存在下与一个指定要求特征接触。通过这种方式，可以同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·L·沃恩赫贝尔，JP·朗格，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：
国别省市：