[發明專利]一種獲得穩定的木質素的方法：通過溫和溶劑改性得到極性有機溶劑組合物

在審

• 申請號: 201880069251.1
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN111566190A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: P·庫里斯;M·D·伯特;E·J·M·亨森;H·歐弗林
• 申請（專利權）人: 埃因霍溫科技大學
• 主分類號: C10L1/02
• 分類號: C10L1/02
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 桑傳標

本發明涉及一種生產粗液體木質素油(CLO)的方法，所述方法包括以下步驟：提供富含木質素的固體原料，并在不添加有效量的添加反應促進劑的情況下，在極性有機溶劑中對富含木質素的固體原料進行處理，并提供木質素組合物，所述反應促進劑例如為非均相催化劑和/或均相催化劑和/或氫氣，所述處理包括以下步驟：使所述富含木質素的固體原料與極性有機溶劑在操作溫度至高210℃、操作壓力低于50bar、停留時間至多240分鐘的操作條件下接觸，其中，富含木質素的固體原料中的木質素與極性有機溶劑的比例(w/v)范圍在1:1.5和1:15之間，或在1:2和1:10之間，或在1:2和1:5之間。

技術領域

本發明涉及液體木質素組合物的制備方法，更具體地，涉及一種獲得穩定的木質素的方法：通過溫和溶劑改性得到極性有機溶劑組合物。另外，本發明涉及根據這種方法獲得的粗木質素油(CLO)。本發明還涉及由此獲得的粗木質素油(CLO)的用途。

背景技術

木質素是一種目前尚未充分發揮其潛力的產品。生物質價值化的現狀可以追溯到公元105年左右的中國古代，距今已近兩千年。在那時，才第一次記錄了造紙技術。在造紙中，以及最近在纖維素乙醇生產中，木質纖維素基質被分為(半)纖維素和木質素。前一種化合物被價值化為紙或乙醇，而后者則在現場燃燒以獲取能量。

犧牲木質素以從纖維素中提取價值這一基本概念已經成為近兩千年的準則。即使在今天，98％以上的木質素都注定要被燃燒以滿足植物能源需求。木質素的這種低價值應用構成了第一個要解決的問題。令人遺憾的是有充分的科學證據表明，木質素可以在從樹脂到泡沫到防曬霜的各種應用中直接取代有價值的極性碳氫化合物。

這些木質素的應用是自然進化的結果。最早明確的化石證據表明，第一批陸生植物群起源于4.5億年前。這些開拓性的陸地植物在不久后面臨各種重大挑戰，包括暴露于有害的UV-B輻射中(水曾保護了它們的祖先免受有害的UV-B輻射)、缺乏曾由浮力提供的結構支撐、干旱(即極端干燥的狀態)壓力，以及，最終與草食動物和病原體共同進化。

當植物進化出將木質素(一種苯丙素(phenylpropanoid)聚合物)結合到細胞壁中的能力，從而形成木質纖維素基質時，這些新的威脅最終得以克服，木質纖維素基質是幾乎所有陸地植物的主要組成部分。

另一個乍一看不相關的問題是，目前每年從溫室氣體密集型精煉廠的化石油中生產數億噸的極性碳氫化合物(例如，甲醇、乙醇、苯酚、二醇)用于上述用途。這個不可持續的過程構成了第二個要解決的問題。

纖維素乙醇工廠中的第二代(2G)生物乙醇生產包括將木質纖維素生物質轉化為可持續的液體燃料。盡管木質生物質的其他成分可以分解為糖，然后轉化為多種液體生物燃料，但占植物生物質最高30％(重量)的木質素更難分解為高價值的化學品和燃料。大多數基于生物質的葡萄糖部分的生物化學提質的生物精煉策略都將木質素視為廢物。然后通過現場燃燒回收熱值，以滿足工廠的過程熱能和電力需求，同時將多余的電能輸出到電網。

為木質素增值研究目標增加價值的另一種方法是現場生產基礎化學品和精細化學品。但是，這樣的方法通常導致特定化合物的低收率并且需要困難且昂貴的分離技術。另一種方法是在還原解聚技術中利用木質素聚合物的非均質(heterogeneous)性質作為通往燃料的途徑。這通常涉及昂貴的催化劑、用于充分脫氧的氫氣和用于木質素有效裂解的苛刻工藝條件。在這些條件下，還會發生副反應，并導致大量溶劑消耗，從而導致非經濟可行的過程。另外，在第二代生物乙醇工廠中，木質素與生物乙醇的生產比在0.5至0.3的范圍內，這意味著用于生產穩定的粗木質素油(CLO)的木質素：溶劑的混合比例是設計經濟上可行的連續過程并避免工廠中額外乙醇供應的關鍵參數。