[發明專利]纖維素材料的熱化學處理

在審

• 申請號: 201980055460.5
• 申請日: 2019-08-15
• 公開（公告）號: CN112601798A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: A·J·鄧肯;E·J·多米斯;W·D·拉威爾提
• 申請（專利權）人: 西爾卡集團有限公司
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C07D493/08
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 孫愛

由顆粒狀纖維素材料生產左旋葡萄糖酮的方法。所述方法包括形成包括顆粒狀纖維素材料、水、酸和極性有機溶劑的預混物。所述溶劑的沸點高于左旋葡萄糖酮。將所述預混物送入熱解反應器如流化床反應器中，在其中用流態化氣體將預混物流態化。反應器的溫度維持在250℃?450℃范圍；和將氣態產物和焦炭從熱解反應器中取出。從反應器生產的氣態產物中冷凝左葡萄糖酮和極性有機溶劑。

發明領域

本發明涉及對纖維素材料如木質纖維素進行熱化學處理以使它們轉化為揮發性有機化合物、水和焦炭的可分離混合物的方法。

發明背景

在本說明書中，當涉及或討論文件、法令或知識項目時，此提及或討論并非承認此文件、法令或知識項目或其任意組合是處在優先權日：

(i)公知常識部分；或者

(i)已知與試圖解決本說明書所涉及的任何問題有關。

絕大多數合成有機化學品，包括聚合物、藥物、除草劑、農藥、染料、顏料和液體運輸燃料，均來自化石來源的原油。減少溫室氣體排放的推薦方法之一是用諸如人工林、農業和水產養殖的可再生資源衍生的化學品和聚合物完全或部分替代石油衍生的化學品和聚合物。這種替代具有的額外優點是減少使用有限的剩余化石石油儲量，并允許將其開采來限于生產相對少量的無法通過可再生資源經濟有效地生產的合成有機化學品。除了植物油和脂肪的有限年供應量之外，大多數能夠以經濟有效方式收獲的大量可再生有機材料都是非揮發性固體。利用熱化學處理、生化處理和/或生物處理，將可大量收獲的可再生固體有機材料轉化為有機液體的許多方法正在世界范圍內得到積極開發。一般來說，現有方法對于生產可再生的液體化學品有顯著缺點。這些缺點包括使用昂貴的酶、需要在高壓下進行處理、必須使用非常大型的處理設備以及與大收集區域內運輸大體積可再生有機材料相關的高成本、能源凈收率低，化學成分復雜、液體產品不穩定、對通常稀缺的淡水資源的額外需求。

本發明尋求提供一種替代方法，以使可再生有機材料，即那些包含纖維素、半纖維素和木質素的有機材料-所謂的“纖維素材料”-能夠無需高壓處理即可選擇性地轉化成有用的左旋葡萄糖酮產出物，保留了材料中多糖聚合物中存在的大部分自然不對稱性。左旋葡萄糖酮可以直接用作化學中間體，也可以進一步加工成其它可再生的有機化學品和聚合物。

本說明書中使用的術語“纖維素材料”和術語“纖維素材料”的多種形式通常包括半纖維素和木質纖維素材料，并且特別包括任何植物性物質、木材或木材制品、紙、紙板或紙制品、紗線、紡織品或纖維素和半纖維素的總含量高于30％的紡織品。它還包括但不限于木屑、鋸末、樹枝、樹皮、樹葉、豆莢和其它森林凋落物、谷物和草的秸稈和干草、蓖麻稈、甘蔗渣、香蕉假莖廢物、油棕廢物、常見花園廢物、源自水產養殖的藻“餅”和其它植物性物質。

左旋葡萄糖酮是一種有價值的化學產品，幾十年來一直被認為是由木質纖維原料熱解得到的。然而，盡管有其價值，據申請人所知，直到最近還沒有大規模的商業生產，因為將實驗室熱解方法升級到在大規模生產設施上可行的水平會有很大困難。早期工藝遇到的問題包括：當反應增加到超過克級規模時，反應效率大大降低；左旋葡萄糖酮在熱解條件下的反應性；焦油的產生會“堵塞”反應容器；以及將夾帶的左旋葡萄糖酮產品與焦油分離的困難。

最近，在國際專利申請PCT/AU2010/000811(Raverty等人)中描述的一種方法已被證明通過在螺桿反應器中熱解木漿是生產千克數量左旋葡萄糖酮的有效方法。盡管這一方法已被證明是向前邁出的重要一步，但仍受到與擴大螺桿反應器規模使其能夠生產以噸計量的左旋葡萄糖酮相關的物理困難的限制。螺桿反應器在熱解過程中遇到的苛刻條件下難以進行維護，且它們所能生產的產品數量有限。螺桿反應器遇到的一些困難包括要求在減壓下運行、隨著尺寸增大傳熱效率低、為防止卡死的潤滑問題以及焦油和其它反應產物對設備造成的“膠粘”問題。因此，需要一種不會受到與螺桿反應器熱解法相同限制的替代方法。

發明概述

本發明的一個方面提供