木质素转化方法技术

本说明书公开了一种由新获得的木质纤维素生物质生产聚酯制品的完整方法。所述方法步骤包括预处理生物质和在一步法中通过在特定温度和压力下将木质素与水、氢、和单质金属催化剂如雷尼镍组合以生成很特定的产物从而将木质素转化成几种可能的有机物蒸气中的一种，分离所有机物，随后将有机物加工成聚酯原料，以及将那些原料转化成聚酯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权和交叉引用本专利申请要求于2011年6月17日提交的美国临时申请61498221的优先权。
技术介绍
人们试图将木质-纤维素(木质纤维素)生物质的木质素转化为有用的组分已经具有很长的历史。这些方法可以大致分为三类。第一类是有机溶剂法，其用有机溶剂提取所述木质素随后处理所提取的木质素。这种方法的缺点是存在和使用了之后必须从产物中除去的有机溶剂。第二类是牛皮纸木质素的各种处理方法。使用酸和碱从木质纤维素生物质提取牛皮纸木质素，因此需要去除和中和过量的酸和碱。第三类是碱解聚木质素，再次分解(attacking)所述木质素而留下作为待处理的污染物的碱。然而，随着第二代生物质设备的出现，相对于依赖于作为发酵用糖的谷物精制淀粉而剩下极少木质素的第一代设备，含有木质素的副产物流含有高含量的水、纤维素、和木质素。第二代方法从木质纤维素聚合物中去除了糖类，具体而言，已知更难提取和转化为各自低聚物和单体的C6糖。在任何情况下，第二代系统通常在所述木质素存在下发酵这些糖类，而所述木质素存在于具有高水含量的副产物流中。因此，对于将来自第二代木质纤维素生物质转化方法的所述木质素转化成可用化合物的方法仍存在需要。
技术实现思路
本说明书公开了一种用于将预处理木质素进料流转化成转化木质素流的单步方法。所述方法由以下步骤构成:在木质素转化容器中组合以下各项:预处理木质素进料流，由所述预处理木质素进料流、除了所述预处理木质素进料流的来源、和它们的混合物组成的组供给的水，具有在25V的氢气压力处于特定氢气压力范围内的氢，和第一催化剂；以及在所述木质素转化容器中在特定温度范围内的温度下保持所述组合足以产生所述转化木质素流的时间，其中所述预处理木质素进料流包含木质素且所述转化木质素流具有包含芳族化合物(重整油(reformate))的组合物，其中，芳族化合物(重整油)在所述转化木质素流的GC/MS曲线下的总面积处于所述GC/MS曲线下的总面积的约60%-95%范围内。本专利技术进一步公开了第一催化剂，包含单质(elemental)金属催化剂,其可以包括选自由钼、钯、铯、铜、镍、钌、铑、金和铱组成的组中的单质金属。进一步公开了所述第一催化剂可以是由至少一种金属构成的双金属催化剂，所述至少一种金属选自由钼、钯、铯、铜、镍、钌、铑和金组成的组中。还公开了所述第一催化剂可以选自由雷尼镍(兰尼镍，RaneyNickel)催化剂、含钌催化剂、含钯催化剂、含金催化剂、含铱催化剂、和含钼催化剂组成的组。所公开的第一催化剂的重量与预处理木质素进料流的干重之比优选处于选自由约0.005-约2.0、约0.3-约1.5和约0.75-约1.25组成的组中的范围内。还公开了可选的第二催化剂可以选自由沸石、固体酸催化剂、固体碱催化剂、或两者的混合物组成的组中。进一步公开了在25 °C氢气压力处于35-110巴的范围内且第一温度处于325_360°C的范围内。进一步公开了根据所选的温度和压力，转化木质素流可以具有选自由以下物质组成的组中的组成:A)酚类，其中酚类在转化木质素流的GC/MS曲线下的总面积处于GC/MS曲线下总面积的约45%-95%范围内，B)环烷醇类，其中环烷醇类在转化木质素流的GC/MS曲线下的总面积处于GC/MS曲线下总面积的约45%-95%范围内，以及C)富环烷石脑油化合物，其中富环烷石脑油化合物在转化木质素流的GC/MS曲线下的总面积处于GC/MS曲线下总面积的约40%-95%范围内。最后，公开了所述的产物可以用于通过以下步骤生产聚酯瓶:A.将来自所述转化木质素流的至少一些化合物转化成选自由邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸及其各自的二甲酯组成的组中的苯二甲酸类，B.产生选自由源自对苯二甲酸酯的聚对苯二甲酸乙二酯和源自苯二甲酸类的共聚对苯二甲酸乙二酯组成的组中的聚酯聚合物，C.将所述聚酯聚合物转化成聚酯瓶。【附图说明】图1是主要含有醇类的转化木质素流的气相色谱曲线(trace)。图2是主要包含环烷化合物的转化木质素流的气相色谱仪曲线。图3是主要包含芳族化合物(重整油)的转化木质素流的气相色谱曲线。图4是主要含有酚类的转化木质素流的气相色谱曲线。【具体实施方式】本说明书描述了一种由木质纤维素生物质生产适用于包装食品和饮料的聚酯制品如容器、如软饮料或啤酒瓶的完整方法。所公开的整体(integrated)方法由新获得的未经处理的木质纤维素生物质开始，预处理所述木质纤维素生物质，将一些源自木质纤维素生物质的糖类发酵成从流体中去除的产物。从其中去除所述发酵产物的流体主要包含水和木质素。包含水和木质素的流体流至木质素转化容器并将木质素转化为有用的烃类，具体而言是苯、甲苯和混合的二甲苯。这些烃类物质可以容易与水发生相分离，并进一步转化成苯二甲酸类，其中对苯二甲酸或其二甲酯是主要关注的。对苯二甲酸或其二甲酯随后可以与乙二醇反应以制成瓶级聚酯树脂，这进而可以制造成软饮料、啤酒和其它食品和饮料的瓶。1.方法原料所要求保护的方法利用了包含木质素的进料或原料。它也可以利用包含由木质素组成的原料，或基本由木质素组成的原料，或按干重计至少95%的木质素组成的原料。木质素并不具有单一的化学结构。事实上，根据柯克奥思默百科全书(KirkOthmer Encyclopedia)，木质素的确切化学结构还是未知的，因为其产生于木材中，并且因为它很难不改变其结构而从木材中提取，确切结构可能永远无法知晓。虽然存在许多木质素变体，而正如本说明书中所用的术语木质素是指任何包含对羟基苯基单元、紫丁香基(syringyl)单元和愈创木基单元的聚合物。尽管可以使用纯木质素，如有机溶剂和乙酸溶剂(acetosolv)木质素，但是使用有机溶剂从其天然源提取木质素是成本高昂的，随之而来还有环境问题。第一个步骤是选择农业原料。本专利技术中待转化的木质素可以以含有至少一种碳水化合物和木质素单元的天然木质纤维素生物质的进料或原料存在。根据天然木质纤维素生物质的处理方式，所述原料的另一个实施方式可以具有如以下所述的组成和独特的分解温度和表面积。因为原料可以使用天然产生的木质纤维素生物质，因此流体将具有相对年轻的碳材料。以下内容，摘自ASTM D6866 - 04，介绍了现代碳，其是在生物类烃中发现的碳，相对于源自油井的烃，其是源自数千年前的生物质。“[A]化石碳和活体生物圈碳的相对贡献的直接指示可以表示为现代碳的分数(或百分数)，符号f。。这通过利用最近数十年内对大气14C观测到的输入函数由fM推导，代表14C (次要)和核试验增强(主要)的化石稀释作用的组合效应。4和匕之间的关系必然是时间的函数。到1985年，当在所引用的参考文献[ASTMD6866-04，其教导以其全部内容结合于本文中作为参考]中讨论颗粒物取样，fM比率早已下降至约1.2。”化石碳是基本上不包含放射性碳的碳，因为其年龄远远大于14C的半衰期5730年。现代碳是SRM4990b (原始草 酸放射碳标准)比活度的0.95倍，归一化为δ 13C=_19%。在函数上，现代碳的分数=(1/0.95)，其中单位I定义为与1950[AD]木材同时代(即，大气核试验前)的14C的浓度，而0.95用于对1950[AD]后喷射到大气中的爆炸14C进行修本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将预处理木质素进料流转化成转化木质素流的方法，所述方法由以下步骤构成：在木质素转化容器中组合以下各项：所述预处理木质素进料流，由所述预处理木质素进料流、除了所述预处理木质素进料流的来源、和它们的混合物组成的组供给的水，具有在25℃的氢气压力处于特定氢气压力范围内的氢，和第一催化剂，以及在所述木质素转化容器中和在特定温度范围内的第一温度保持所述组合足以产生所述转化木质素流的时间，其中，所述预处理木质素进料流包含木质素，并且所述转化木质素流具有由芳族化合物（重整油）构成的组成，其中所述芳族化合物（重整油）在所述转化木质素流的GC/MS曲线下的总面积处于所述GC/MS曲线下总面积的约60%?95%范围内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.17 US 61/498,2211.一种用于将预处理木质素进料流转化成转化木质素流的方法， 所述方法由以下步骤构成: 在木质素转化容器中组合以下各项: 所述预处理木质素进料流，由所述预处理木质素进料流、除了所述预处理木质素进料流的来源、和它们的混合物组成的组供给的水，具有在25°c的氢气压力处于特定氢气压力范围内的氢，和第一催化剂，以及 在所述木质素转化容器中和在特定温度范围内的第一温度保持所述组合足以产生所述转化木质素流的时间， 其中， 所述预处理木质素进料流包含木质素，并且 所述转化木质素流具有由芳族化合物(重整油)构成的组成，其中所述芳族化合物(重整油)在所述转化木质素流的GC/MS曲线下的总面积处于所述GC/MS曲线下总面积的约60%-95%范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一催化剂包括单质金属催化剂。3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述第一催化剂包括选自由钼、钯、铯、铜、镍、钌、铑、金、和铱组成的组中的单质金属。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述第一催化剂的重量与所述预处理木质素进料流的干重之比处于选自由约0.005-约2.0、约0.3-约1.5、和约0.75-约1.25组成的组中的范围内。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中第一催化剂是由选自由钼、钯、铯、铜、镍、钌、铑、金、和铱组成的组中的至少一种金属构成的双金属催化剂。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中在选自由沸石和固体酸催化剂组成的组中的第二催化剂存在下进一步发生所述木质素转化。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法,其中在25°C的所述氢气压力处于35-138.9巴的范围内且所述温度处于320°C -360°C的范围内。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述第一催化剂选自由镍催化剂、雷尼镍催化剂、含钌催化剂、含铑催化剂、含铜催化剂、含钯催化剂、含铯催化剂、含金催化剂、含铱催化剂、和含钼催化剂组成的组。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述方法用于生产源自木质纤维素生物质的聚酯瓶，包括以下另外的步骤: A.将来自所述转化木质素流的至少一些化合物转化成选自由邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、和它们各自的二甲酯组成的组中的苯二甲酸类， B.产生选自由源自对苯二甲酸类的对苯二甲酸乙二酯和源自所述苯二甲酸类的共聚对苯二甲酸乙二酯组成的组中的聚酯聚合物， C.将所述聚酯聚合物转化成聚酯瓶。10.一种用于将预处理木质素进料流转化成转化木质素流的方法， 所述方法由以下步骤构成: 在木质素转化容器中组...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿龙·默里，史蒂文·里巴，
申请(专利权)人：碧欧撤曼特克斯有限公司，
类型：
国别省市：