[發(fā)明專利]木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380052433.5
• 申請(qǐng)日: 2013-10-03
• 公開（公告）號(hào): CN104755593A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·B·鮑威爾;J·A·斯梅格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)際殼牌研究有限公司
• 主分類號(hào): C10G3/00
• 分類號(hào): C10G3/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 王長(zhǎng)青

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及用于由生物質(zhì)生產(chǎn)適合用于運(yùn)輸燃料和工業(yè)化學(xué)品的高級(jí)烴的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化方法，更具體地，涉及高孔隙率負(fù)載型金屬催化劑用于木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的用途。

背景技術(shù)

該部分旨在介紹本領(lǐng)域中可能與本發(fā)明的示例性實(shí)施方案有關(guān)的各個(gè)方面。相信該討論有助于提供一個(gè)框架以促進(jìn)更好地理解本發(fā)明的特定方面。因此，應(yīng)該理解該部分應(yīng)從這個(gè)角度閱讀，和不作為對(duì)任何現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。

具有商業(yè)重要性的多種物質(zhì)可以產(chǎn)自于天然資源，特別是生物質(zhì)。由于在其中發(fā)現(xiàn)了各種形式的多種豐富的碳水化合物，纖維素類生物質(zhì)在這方面可能特別有利。如這里所應(yīng)用的，術(shù)語(yǔ)“纖維素類生物質(zhì)”指包含纖維素的存活或者最近存活的生物材料。在高級(jí)植物的細(xì)胞壁中發(fā)現(xiàn)的木質(zhì)纖維素材料是世界上最豐富的碳水化合物來源。通常由纖維素類生物質(zhì)生產(chǎn)的材料可以包括例如經(jīng)部分消化產(chǎn)生的紙和紙漿和經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的生物乙醇。

植物細(xì)胞壁被分為兩部分，即初生細(xì)胞壁和次生細(xì)胞壁。初生細(xì)胞壁提供用于細(xì)胞膨脹的結(jié)構(gòu)支撐和由三種主要的多糖(纖維素、膠質(zhì)和半纖維素)和一組糖蛋白組成。次生細(xì)胞壁在細(xì)胞完成生長(zhǎng)后產(chǎn)生，還包含多糖和通過與半纖維素共價(jià)交聯(lián)的聚合性木質(zhì)素強(qiáng)化。半纖維素和膠質(zhì)通常含量豐富，但纖維素是主要的多糖和最豐富的碳水化合物來源。正如下文所討論，與纖維素共存在的各組分的復(fù)雜混合物可能會(huì)使其處理起來比較困難。木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)指由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成的植物生物質(zhì)。

已經(jīng)有大量的注意力放在了開發(fā)由可再生來源獲得的化石燃料替代物上。在這方面，纖維素類生物質(zhì)由于其存量豐富且在其中發(fā)現(xiàn)了大量不同組分(特別是纖維素和其它碳水化合物)而引起了特別的注意。盡管很有希望且引起了人們極大的興趣，但生物基燃料技術(shù)的開發(fā)和實(shí)施仍非常緩慢。直到今天，現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生的燃料仍具有低的能量密度(例如生物乙醇)和/或不能與現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施完全相容(例如甲醇、生物柴油、費(fèi)-托柴油、氫氣和甲烷)。應(yīng)對(duì)前述和其它問題，用于將纖維素類生物質(zhì)處理為具有類似化石燃料組成的燃料混合物的能量和成本有效的方法將是特別希望的。

當(dāng)轉(zhuǎn)化纖維素類生物質(zhì)為燃料混合物和其它物質(zhì)時(shí)，可以提取其中存在的纖維素和其它復(fù)雜的碳水化合物，和將其轉(zhuǎn)化為更簡(jiǎn)單的有機(jī)分子，后者隨后可以進(jìn)一步重整。發(fā)酵是可以將來自纖維素類生物質(zhì)的復(fù)雜碳水化合物轉(zhuǎn)化為更有用形式的一種方法。但發(fā)酵方法通常很慢、需要大體積的反應(yīng)器、高的稀釋條件和產(chǎn)生具有較低能量密度的初始反應(yīng)產(chǎn)物(乙醇)。消化是可將纖維素和其它復(fù)雜碳水化合物轉(zhuǎn)化為更有用形式的另一種方法。消化方法可以將纖維素類生物質(zhì)內(nèi)的纖維素和其它復(fù)雜的碳水化合物分解為更簡(jiǎn)單的可溶性碳水化合物，后者適合于通過下游的重整反應(yīng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。如這里所應(yīng)用的，術(shù)語(yǔ)“可溶性碳水化合物”指在消化過程中變得可溶解的單糖或多糖。雖然據(jù)理解基礎(chǔ)化學(xué)支持消化纖維素和其它復(fù)雜碳水化合物和進(jìn)一步轉(zhuǎn)化簡(jiǎn)單碳水化合物為與化石燃料中存在的那些類似的有機(jī)化合物，但尚未開發(fā)出適合于轉(zhuǎn)化纖維素類生物質(zhì)為燃料混合物的高收率和能量有效的消化方法。在這方面，與應(yīng)用消化和其它方法轉(zhuǎn)化纖維素類生物質(zhì)為燃料混合物相關(guān)的最基本需求是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化需要的能量輸入不應(yīng)大于產(chǎn)物燃料混合物可獲得的能量輸出。這種基本需求導(dǎo)致多個(gè)次級(jí)問題，而這些問題總體提出了到目前為至還沒有解決的極大的工程挑戰(zhàn)。

與以能量和費(fèi)用有效的方式應(yīng)用消化將纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料混合物相關(guān)的問題不僅復(fù)雜，而且它們完全不同于在造紙和紙漿工業(yè)中通常應(yīng)用的消化過程中遇到的那些問題。因?yàn)樵谠旒埡图垵{工業(yè)中纖維素類生物質(zhì)消化的目的是保留固體物質(zhì)(例如紙漿)，通常在低溫下(例如小于約100℃)實(shí)施不完全消化相當(dāng)短的時(shí)間。與之相對(duì)，適合轉(zhuǎn)化纖維素類生物質(zhì)為燃料混合物和其它物質(zhì)的消化過程理想地構(gòu)造為以高通量方式通過溶解盡可能多的初始纖維素類生物質(zhì)進(jìn)料來使收率最大化。