[发明专利]使用无定形硅铝氧化物获取单氧化料流的生物质转化方法

说明书

提供一种改进的用于由固体生物质生产高级烃的方法。将已在水热加氢催化催化剂存在下在液体消化溶剂中消化和加氢脱氧的固体生物质分离成富有机相和含有二醇的富水相。使至少一部分所述富水相与酸性无定形硅铝氧化物催化剂接触，从而产生包含水、有机单氧化物和不饱和脂肪族烃的含单氧化物料流。使至少一部分所述含单氧化物料流与固体酸缩合催化剂接触以产生高级烃料流。也使至少一部分所述富有机相与固体酸缩合催化剂接触以产生高级烃料流。

本申请要求2015年6月30日提交的未决美国临时申请第62/186,919号的权益。

技术领域

本发明涉及生物质向烃的转化。更具体地，本发明涉及来自固体生物质的用作液体生物燃料的高级烃的经改进生产。

背景技术

大量注意力已经集中在开发用于从非化石燃料的资源提供能量的新技术上。生物质是示出作为化石燃料替代物的有前景的资源。相对于化石燃料，生物质还可再生。

生物质可用作可再生燃料的来源。一种类型的生物质是植物生物质。由于组成在高等植物中的细胞壁的木质纤维素材料，植物生物质为世界上最丰富的碳水化合物来源。植物细胞壁分成两个部分，初生细胞壁和次生细胞壁。初生细胞壁提供用于使细胞膨胀的结构并且由三种主要的多糖(纤维素、果胶和半纤维素)和一组糖蛋白组成。在细胞已结束生长之后产生的次生细胞壁也含有多糖并且通过共价交联到半纤维素的聚合木质素强化。通常大量发现半纤维素和果胶，但是纤维素为主要的多糖和碳水化合物的最丰富来源。但由纤维素生产燃料提出有困难的技术难题。此困难的一些因素是可使得用化学品渗透木质纤维素的生物质结构困难的木质纤维素(如木材)的物理密度，和导致难以将纤维素的长链聚合结构分解为可用于生产燃料的碳水化合物的木质纤维素的化学复杂性。此困难的另一因素是生物质中含有的氮化合物和硫化合物。生物质中含有的氮化合物和硫化合物可使用于随后加工的催化剂中毒。

大部分运输车辆需要通过内燃机和/或推进发动机来提供的高功率密度。这些发动机需要一般呈液体形式或，呈较轻微程度的压缩气体形式的清洁燃烧燃料。液体燃料由于其高能量密度和其被泵送的能力更便于携带，这使得管理更容易。

目前，如生物质的生物基原料提供液体运输燃料的唯一可再生替代物。不利的是，在开发用于生产液体生物燃料的新技术中的进展在开发尤其是适合在目前基础设施内的液体燃料产物方面已减缓。尽管多种燃料可由生物质资源(如乙醇、甲醇和植物油)和气态燃料(如氢气和甲烷)生产，但是这些燃料需要适合于其特征的新分配技术和/或燃烧技术。这些燃料中的一些的生产还往往昂贵并且引起关于其净碳节省的问题。需要将生物质直接加工成适合于现有基础设施的液体燃料。

将生物质加工为进料的挑战在于需要直接将释放糖的生物质水解与糖的催化氢化/氢解/氢化脱氧结合以防止分解成重尾馏分(焦糖或焦油)。另外，挑战在于使在弃置之前可需要处理的废产物的生成和/或由于毒物引起的催化剂失活降到最低。

发明内容

据发现，在通过在液体消化溶剂中使固体生物质消化和氢化脱氧生产的含氧烃中间物中的乙二醇往往使在生产高级烃的随后缩合反应中的缩合催化剂快速焦化。另外，申请人已发现，当使消化和氢化脱氧产物分离成富有机和富水相时，(在缩合反应之前)，如二元醇或二醇的含氧化合物和如单氧化物的其它可与水混溶的有机化合物损失水相，导致在生产高级烃中生物质的产率损失。申请人已发现通过在某些反应条件下使任选地已富集有机物的水相与酸性无定形硅铝氧化物催化剂接触从而产生单氧化料流产生含氧产物流(任选地含有不饱和缩合产物，如烯烃)，从而引起产物产率提高。

在一个实施例中，提供一种用于由固体生物质生产高级烃的方法，所述方法包括：

a.提供含有纤维素、半纤维素和木质素的生物质固体；