[發(fā)明專利]纖維素生物質(zhì)同步水解的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010147327.3
• 申請日: 2010-03-24
• 公開（公告）號: CN102199086A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱作霖;孫萌;蘇春高;葉紅平
• 申請（專利權(quán)）人: 淮北中潤生物能源技術(shù)開發(fā)有限公司;美國升陽制藥公司
• 主分類號: C07C59/08
• 分類號: C07C59/08;C07C51/00;C07C59/01;C07C55/10;C07C53/02;C07C53/08;C07C39/04;C07C37/54;C07C43/23;C07C41/18;C07C39/08;B01J31/22;B01J31/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種全新的纖維素生物質(zhì)精煉方法，更具體地說涉及一種能夠?qū)⒗w維素生物質(zhì)中的所有有機聚合物同步水解為小分子有機物的方法。

背景技術(shù)

全球暖化和化石能源物質(zhì)的枯竭，是當(dāng)前人類生存和發(fā)展過程中面臨的巨大挑戰(zhàn)，特別是進(jìn)入本世紀(jì)后，人類對化石能源如煤炭、石油、天然氣，等不可再生性能源的消耗速度迅速增長，當(dāng)前人類生活的最重要工業(yè)-化工工業(yè)所使用的有機碳原材料，基本上全部來源于化石能源物質(zhì)。纖維素生物質(zhì)是每年再生的有機碳源，發(fā)明高轉(zhuǎn)化率的纖維素生物質(zhì)精煉技術(shù)，用于制備芳香化合物和液體燃料、及其它化工原材料，對人類來說具有重大意義。

是支撐人類生存發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

化石能源物質(zhì)(石油和煤炭)的枯竭，是肯定會出現(xiàn)在人類面前的。當(dāng)前人類賴以生存的化工工業(yè)，在化石能源物質(zhì)枯竭后，如何對化工工業(yè)保障有機碳原材料的供應(yīng)，將對人類的生存和發(fā)展產(chǎn)生極其重大的影響。誰先掌握了以纖維素生物質(zhì)為原材料的化工工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和工藝，不僅將在未來的全球競爭中處于有利地位，由于同時為人類找到了持續(xù)生存和發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)支撐，國家的文化影響力會上升。

是解決全球暖化的關(guān)鍵技術(shù)

“纖維素生物質(zhì)精煉”產(chǎn)品的使用方向是化工、食品添加劑、農(nóng)藥和化肥、等領(lǐng)域，延伸于建筑、汽車、衣服、家具、電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械、等等。這些在建筑、汽車、衣服、家具、電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械等領(lǐng)域產(chǎn)品的使用，直接的影響是，來自于大氣中的二氧化碳，不再回到大氣中，相當(dāng)于從大氣回收二氧化碳。大范圍技術(shù)的推廣和使用，將使得人類不用再擔(dān)心化石能源的使用，因為化石能源的使用，大氣中足夠的二氧化碳會協(xié)助綠色植物的生長。通過“纖維素生物質(zhì)精煉”技術(shù)這種二氧化碳回收方式，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于壓存二氧化碳于地下。因為，地震等原因造成的地下二氧化碳泄漏，沒有人能夠預(yù)測。大氣中突然的二氧化碳濃度升高的危險，還沒有科學(xué)評估。

是解決三農(nóng)問題的關(guān)鍵技術(shù)

三農(nóng)問題的關(guān)鍵是就業(yè)和收入。

“纖維素生物質(zhì)精煉”的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，不僅能夠?qū)⒃瓉淼霓r(nóng)作物秸稈進(jìn)行高附加值產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，大幅提高農(nóng)業(yè)人口的收入；

大多數(shù)情況下，不適合長谷物的地方可以長草和蘆葦?shù)取＿@樣，可種植面積大幅提高，并且，很多草的生長，田間管理的難度和強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于谷物油脂和糖類植物，可以實現(xiàn)投入少、產(chǎn)出多，進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)人口的收入，同時降低了農(nóng)業(yè)人口的勞動強度。

是解決環(huán)境污染、和能源短缺的關(guān)鍵技術(shù)

和石油化工及煤化工不同，纖維素生物質(zhì)精煉的化工生產(chǎn)技術(shù)必須做到原料的全面綜合利用，才能保證贏利。

俗話說的“吃干榨盡”，保證了纖維生物化工本身不產(chǎn)生污染物。纖維素生物質(zhì)精煉的化工，液體燃料產(chǎn)品不含硫(S)和氮(N)。來自化石和煤炭的液體燃料，其中所含有的硫(S)和氮(N)組分，均是芳香化合物，將它們徹底脫除是不可能的，燃燒產(chǎn)生的氧化硫和氧化氮，是最主要的環(huán)境污染物。

如附圖1所示，當(dāng)前已知的纖維素生物質(zhì)水解技術(shù)，全部是分步水解，且迄今為止還沒有水解木質(zhì)素的方法和技術(shù)，由于各個組分的分離和預(yù)處理，需要耗費大量的能量、會產(chǎn)生大量的廢棄物、和造成有機碳的損失率過大。

因此，本領(lǐng)域迫切需要一種可以提供一種不需要預(yù)處理步驟、不需要多步分離纖維素生物質(zhì)中不同種類的有機高聚物、就能夠同步將纖維素生物質(zhì)中的所有有機高聚物成分水解為小分子的有機化合物的技術(shù)，并避免在水解過程中出現(xiàn)有機碳的損失。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的在于提供一種不需要預(yù)處理步驟、不需要多步分離纖維素生物質(zhì)中不同種類的有機高聚物、就能夠同步將纖維素生物質(zhì)中的所有有機高聚物成分水解為小分子的有機化合物的技術(shù)，并避免在水解過程中出現(xiàn)有機碳的損失。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種催化劑的用途，其能夠同步將纖維素生物質(zhì)中的所有有機高聚物成分水解為小分子的有機化合物，并避免在水解過程中出現(xiàn)有機碳的損失。

本發(fā)明提供一種纖維素生物質(zhì)精煉方法，將纖維素生物質(zhì)中不低于85重量％的有機聚合物同步水解為小分子的有機物，所述重量以纖維素生物質(zhì)的總重量計算。

在一優(yōu)選例中，將纖維素生物質(zhì)中不低于90重量％的有機聚合物同步水解為小分子的有機物，所述重量以纖維素生物質(zhì)的總重量計算。

在一優(yōu)選例中，將纖維素生物質(zhì)中不低于99重量％的有機聚合物同步水解為小分子的有機物，所述重量以纖維素生物質(zhì)的總重量計算。

在本發(fā)明的一個具體實施方式中，所述同步水解為催化水解，所述的催化水解采用的催化劑選自式一、或式二所示的物質(zhì)：

或者

式一????????????????式二