[发明专利]从木质纤维素生物质生产木质素

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月4日提交的美国申请号61/482,425的权益，将其全部披露内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明总体上涉及从木质纤维素生物质制备木质素的方法。更具体地，它涉及在不使设备结垢和改进能量回收的情况下，使用协调的压力和温度降低以分离并粉碎木质素，以从木质纤维素生物质制备木质素的方法。

背景技术

现存工艺使用溶剂或其他化学品使木质纤维素生物质在进入纤维素转化过程之前脱木质素。在这类脱木质素工艺中，一般需要复杂设备并且因为使用溶剂或化学品且缺少回收方法，所述设备运行昂贵。在其他现存工艺中，木质纤维素生物质在预处理（分级）和纤维素水解中的固体转化需要高温以充分或部分地溶解存在的木质素。一旦冷却，则木质素从溶液中沉淀出。木质素可以从该工艺回收并且燃烧用于取得热能。回收的木质素的粒度可以是变动不定并且对于高效燃烧而言太大，因此需要单独的粉碎步骤。另外，随着溶液中的木质素冷却，它变得粘稠（一般处于木质素的玻璃化转变温度范围内，其在环境压力下是约100℃）并且倾向于使工艺设备结垢至造成工艺不可运行的程度。将有用的是拥有以下特性的方法：提供具有基本上均匀、小粒度的木质素以便改善燃烧效率、增强木质素作为生产其他化学品的原料的用途的特性、和避免常见的设备结垢问题。另外，将希望使该工艺中的能量回收最大化。本发明的方法和组合物针对这些目的，以及其他重要目的。

发明概述

在一个实施例中，本发明针对从木质纤维素生物质制备木质素的多种方法，这些方法包括：

提供处在至少约220巴的一个第一压力和处在至少约360℃的一个第一温度下的木质纤维素生物质，该生物质包含：

一种第一固态级分，该第一固态级分包含：

不溶性木质素；以及

一种第一液态级分，该第一液态级分包含：

可溶性C₆糖；和

可溶性木质素；

逐渐地降低所述木质纤维素生物质的所述第一压力至一个第二压力，同时基本上同时地并逐渐地在所述第二压力下，降低所述木质纤维素生物质的所述第一温度到至少高于木质素的玻璃化转变温度约1℃的一个第二温度；

其中所述第一液态级分基本上不气化；并且

任选地，在小于约1秒的时间内基本上同时降低所述第二压力和所述第二温度至一个第三压力和一个第三温度，以沉淀所述第一液态级分中的所述可溶性木质素并且形成一种混合物，该混合物包含：

一种第二固态级分，该第二固态级分包含：

不溶性木质素；以及

沉淀的木质素；和

一种第二液态级分，该第二液态级分包含：

可溶性C₆糖。

在另一个实施例中，本发明针对在加工木质纤维素生物质期间减少木质素结垢的多种方法，这些方法包括：

提供处在至少约220巴的一个第一压力和处在至少约360℃的一个第一温度下的木质纤维素生物质，该生物质包含：

一种第一固态级分，该第一固态级分包含：

不溶性木质素；以及

一种第一液态级分，该第一液态级分包含：

可溶性C₆糖；和

可溶性木质素；

逐渐地降低所述木质纤维素生物质的所述第一压力至一个第二压力，同时基本上同时地并逐渐地在所述第二压力下，降低所述木质纤维素生物质的所述第一温度到至少高于木质素的玻璃化转变温度约1℃的一个第二温度；

其中所述第一液态级分基本上不气化；并且

任选地，在小于约1秒的时间内基本上同时降低所述第二压力和所述第二温度至一个第三压力和一个第三温度，以沉淀所述第一液态级分中的所述可溶性木质素并且形成一种混合物，该混合物包含：

一种第二固态级分，该第二固态级分包含：

不溶性木质素；以及

沉淀的木质素；和

一种第二液态级分，该第二液态级分包含：

可溶性C₆糖。

在另外的其他实施例中，本发明针对由本发明的方法生产的木质素产物。

在其他实施例中，本发明针对多种组合物，这些组合物包含：

木质素；

其中使用超临界或近临界流体提取法从木质纤维素生物质加工出所述木质素。

附图简述