從木質纖維素生物質生產木質素的製作方法
2023-08-22 11:51:41
從木質纖維素生物質生產木質素的製作方法
【專利摘要】本發明披露了提供具有小粒度的木質素產物，用於改善燃燒效率和用於避免常見設備結垢問題，同時使能量回收最大化的方法。
【專利說明】從木質纖維素生物質生產木質素
相關申請的交叉引用
[0001]本申請要求2011年5月4日提交的美國申請號61/482，425的權益，將其全部披露內容通過引用結合在此。
【技術領域】
[0002]本發明總體上涉及從木質纖維素生物質製備木質素的方法。更具體地，它涉及在不使設備結垢和改進能量回收的情況下，使用協調的壓力和溫度降低以分離並粉碎木質素，以從木質纖維素生物質製備木質素的方法。
【背景技術】
[0003]現存工藝使用溶劑或其他化學品使木質纖維素生物質在進入纖維素轉化過程之前脫木質素。在這類脫木質素工藝中，一般需要複雜設備並且因為使用溶劑或化學品且缺少回收方法，所述設備運行昂貴。在其他現存工藝中，木質纖維素生物質在預處理(分級)和纖維素水解中的固體轉化需要高溫以充分或部分地溶解存在的木質素。一旦冷卻，則木質素從溶液中沉澱出。木質素可以從該工藝回收並且燃燒用於取得熱能。回收的木質素的粒度可以是變動不定並且對於高效燃燒而言太大，因此需要單獨的粉碎步驟。另外，隨著溶液中的木質素冷卻，它變得粘稠(一般處於木質素的玻璃化轉變溫度範圍內，其在環境壓力下是約IO(TC)並且傾向於使工藝設備結垢至造成工藝不可運行的程度。將有用的是擁有以下特性的方法:提供具有基本上均勻、小粒度的木質素以便改善燃燒效率、增強木質素作為生產其他化學品的原料的用途的特性、和避免常見的設備結垢問題。另外，將希望使該工藝中的能量回收最大化。本發明的方法和組合物針對這些目的，以及其他重要目的。 發明概述
[0004]在一個實施例中，本發明針對從木質纖維素生物質製備木質素的多種方法，這些方法包括:
提供處在至少約220巴的一個第一壓力和處在至少約360°C的一個第一溫度下的木質纖維素生物質，該生物質包含:
一種第一固態級分，該第一固態級分包含:
不溶性木質素；以及
一種第一液態級分，該第一液態級分包含:
可溶性C6糖；和 可溶性木質素；
逐漸地降低所述木質纖維素生物質的所述第一壓力至一個第二壓力，同時基本上同時地並逐漸地在所述第二壓力下，降低所述木質纖維素生物質的所述第一溫度到至少高於木質素的玻璃化轉變溫度約l°c的一個第二溫度；
其中所述第一液態級分基本上不氣化；並且
任選地，在小於約I秒的時間內基本上同時降低所述第二壓力和所述第二溫度至一個第三壓力和一個第三溫度，以沉澱所述第一液態級分中的所述可溶性木質素並且形成一種混合物，該混合物包含:
一種第二固態級分，該第二固態級分包含:
不溶性木質素；以及 沉澱的木質素；和
一種第二液態級分，該第二液態級分包含:
可溶性C6糖。
[0005]在另一個實施例中，本發明針對在加工木質纖維素生物質期間減少木質素結垢的多種方法，這些方法包括:
提供處在至少約220巴的一個第一壓力和處在至少約360°C的一個第一溫度下的木質纖維素生物質，該生物質包含:
一種第一固態級分，該第一固態級分包含:
不溶性木質素；以及
一種第一液態級分，該第一液態級分包含:
可溶性C6糖；和 可溶性木質素；
逐漸地降低所述木質纖維素生物質的所述第一壓力至一個第二壓力，同時基本上同時地並逐漸地在所述第二壓力下，降 低所述木質纖維素生物質的所述第一溫度到至少高於木質素的玻璃化轉變溫度約l°c的一個第二溫度；
其中所述第一液態級分基本上不氣化；並且
任選地，在小於約I秒的時間內基本上同時降低所述第二壓力和所述第二溫度至一個第三壓力和一個第三溫度，以沉澱所述第一液態級分中的所述可溶性木質素並且形成一種混合物，該混合物包含:
一種第二固態級分，該第二固態級分包含:
不溶性木質素；以及 沉澱的木質素；和
一種第二液態級分，該第二液態級分包含:
可溶性C6糖。
[0006]在另外的其他實施例中，本發明針對由本發明的方法生產的木質素產物。
[0007]在其他實施例中，本發明針對多種組合物，這些組合物包含:
木質素；
其中使用超臨界或近臨界流體提取法從木質纖維素生物質加工出所述木質素。
附圖簡述
[0008]將附圖納入以提供對本發明的進一步的理解並且將附圖併入本說明書中並構成其部分，這些【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施例並且與說明書一起發揮解釋本發明原理的作用。在這些附圖中:
[0009]圖1是在本發明的一個實施例中從纖維素生物質產生木質素的方法的示意圖。
發明詳述
[0010]如上文及本披露中自始 至終使用的，除非另外說明，否則以下術語應當理解成具有以下意思。
[0011]除非上下文清楚地指明，否則如本文所用，單數形式「a (—個)」、「an (—種)」和「the (這種)」包括複數稱謂。[0012]儘管本發明能夠以多種形式體現，但是下文對幾個實施例進行描述，同時理解應將本披露視為本發明的示例並且不意在將本發明限於所示的具體實施例。僅出於方便提供標題並且這些標題不得以任何方式解釋為限制本發明。任何標題下所示的實施例可以與任何其他標題下所示的實施例組合。
[0013]除非另外明確地指出，在本申請中所示的各種定量值中使用的數值稱作近似值，如同所述範圍內的最小值和最大值均前綴有詞彙「約」。以這種方式，來自所述值的輕微變型可以用來實現與所述值基本上相同的結果。另外，範圍的披露意圖作為包括所述最小值和最大值之間每個值的連續範圍以及可以由這類值形成的任何範圍。本文中還披露了可以通過將所述數值除以任何其他所述數值而形成的任何和全部比率(和任何這類比率的範圍)。因而，所述技術人員將理解許多這類比率、範圍和比率範圍可以毫無疑義地源自本文中提供的數值並且在全部情況下，這類比率、範圍和比率範圍代表本發明的多種實施例。
[0014]如本文所用，短語「基本上不含」意指基於含有一種組分的任何組合物的總重量，具有按重量計不多於約1%、優選地小於約0.5%、更優選地小於約0.1%的該組分。
[0015]超臨界流體是在其臨界溫度以上的溫度下並處於其臨界壓力以上壓力下的流體。超臨界流體在其「臨界點」(液相和蒸氣相(氣)相可以彼此平衡存在的最高溫度和壓力點)或以上存在。在臨界壓力和臨界溫度以上，液相和氣相之間的區別消失。超臨界流體大致擁有氣體的滲透特性，同時具有液體的溶劑特性。因此，超臨界流體提取具有高滲透能力和良好溶劑化的益處。
[0016]報導的臨界溫度和臨界壓力包括:對於純水，約374.2°C度的臨界溫度和約221巴的臨界壓力；對於二氧化碳，約31°C的臨界溫度和約72.9個大氣壓(約1072psig)的臨界壓力。近臨界水具有在約300°C或以上以及低於水臨界溫度(374.2°C)的溫度，和高到足以確保全部流體處於液相的壓力。亞臨界水具有小於約300°C的溫度和高到足以確保全部流體處於液相的壓力。亞臨界水溫度可以是大於約250°C和小於約300°C，並且在許多情況下，亞臨界水具有在約250°C和約280°C之間的溫度。術語「加壓熱水」在本文中可互換地用於水，所述水處於或高於其臨界狀態，或本文定義為近臨界或亞臨界，或處於約50°C以上(優選地，至少約100°C)但是小於亞臨界的任何其他溫度以及使得水處於液態的壓力下。
[0017]如本文所用，處於「超臨界」的流體(例如超臨界水，超臨界CO2等)表示如果以純粹形式在給定的溫度和壓力條件集合下存在將是超臨界的流體。例如，「超臨界水」表示以至少約374.2°C的溫度和至少約221巴壓力下存在的水，無論水是否為純水或作為混合物(例如水和乙醇、水和CO2等)存在。因此，例如，「亞臨界水和超臨界二氧化碳的混合物」表示處於二氧化碳臨界點以上但水臨界點以下的溫度和壓力的水和二氧化碳的混合物，無論超臨界相是否含有水並且無論水相是否含有任何二氧化碳。例如，亞臨界水和超臨界CO2的混合物可以具有約250°C至約280°C的溫度和至少約225巴的壓力。
[0018]如本文所用，「連續的」表示一種過程，所述過程就其持續期而言是不間斷的或相對於該過程的持續期而言僅短暫中斷、停留或中止。當生物質在不中斷或基本上不中斷的情況下送入設備時，生物質的處理是「連續的」，或所述生物質的加工不以分批過程進行。[0019]如本文所用，「停留」表示物料的給定部分或團塊位於反應區或反應釜內部的時間長度。如本文所用，包括實例和數據，「停留時間」在環境條件下報導並且不必然是逝去的實際時間。
[0020]如本文所用，術語「基本上不含」指一種組合物，該組合物基於該組合物的總重量，具有按重量計小於約1%、優選地按重量計小於約0.5%、並且更優選地按重量計小於約0.1%的所述物質。
[0021 ] 如本文所用，術語「糖化」和「糖化的」指多糖分解成更小的多糖(包括低聚糖)和單糖，無論是否藉助水解、酶使用、或其他手段分解，通常分解成液態級分和固態級分。
[0022]如本文所用，術語「玻璃化轉變溫度」或「Tg」意指半結晶物質的非結晶區域在其下從玻璃脆性態變成橡膠或塑性態的溫度。它取決於正在測試的材料的組成成分，包括含溼量和退火程度。可以通過差示掃描量熱法、熱力學分析、動態力學分析等測量玻璃化轉變溫度。
[0023]如本文所用，術語「粉碎」意指(如藉助噴撒或霧化)提供小粒度或降低給定材料的粒度，無論是否使用機械手段。
[0024]如本文所用，相對於壓力或溫度降低所用的術語「逐漸地」或「逐步」分別指壓力或溫度進階變化。每單位時間的進階變化可以是相同或不同的。優選地，單個進階是小於約50%、更優選地小於約25%、甚至更優選地小於約20%、還甚至更優選地小於約10%、或甚至小於約5%或1%的從初始至最終壓力或溫度所覆蓋的範圍。
[0025]如本文所用，相對於溫度降低所用的術語「同時」或「同時的」指基本上匹配相應壓力降低的溫度的進階變化。
[0026]如本文所用，術語「氣化的」或「氣化」意指材料從液態變成氣態。
[0027]如本文所用，「木質纖維素生物質或其組分部份」指來各種來源的、含有纖維素、半纖維素、和木質素的植物生物質，包括而不限於(I)農業殘餘物(包括玉米秸杆和甘蔗渣)，(2 )專用能源作物，(3 )木質殘餘物(包括鋸木廠和造紙廠拋棄物)，和(4 )城市廢物，和它們的組成部分，包括而不限於木質纖維素生物質本身、木質素、(:6糖(包括纖維素、纖維二糖、C6低聚糖、C6單糖)和C5糖(包括半纖維素、C5低聚糖、和C5單糖)。
[0028]通常，本發明的方法利用玻璃化轉變溫度(Tg)和壓力之間的關係以消除加工設備中的木質素結垢，同時減少熱損耗。不在漿液例如從纖維素水解反應器離開時冷卻它，本發明的方法以這種方式冷卻漿液，從而同時減壓和發生冷卻，因此不存在漿液混合物的組分氣化，即，沒有在在高溫的瞬時冷卻。這導致使用例如熱交換器時更高的熱回收。隨著漿液逐漸減壓同時冷卻，木質素的Tg向著常壓下的Tg (即，約IO(TC)逐漸地下降。因此，漿液的溫度總是保持在Tg以上，因而防止在更高溫度時加工設備內部的結垢和粘結。任選地，漿液可以經歷從Tg以上的溫度瞬時冷卻以沉澱出並粉碎(作為小粒度提供)木質素。通過以下方式實現這一點:冷卻含有木質素的流至剛好高於其玻璃化轉變溫度(Tg)以防止粘結並隨後快速降低壓力，從而木質素在新壓力下剛好低於其Tg，此時木質素從溶液中以小粒度沉澱出。在這一任選的步驟導致低熱的一些熱損耗的同時，它伴有產物液更濃縮以及改進木質素品質的優點。
[0029]因此，在一個實施例中，本發明針對從木質纖維素生物質製備木質素的多種方法，這些方法包括:提供處在至少約220巴的一個第一壓力和處在至少約360°C的一個第一溫度下的木質纖維素生物質，該生物質包含:
一種第一固態級分，該第一固態級分包含:
不溶性木質素；以及
一種第一液態級分，該第一液態級分包含:
可溶性C6糖；和 可溶性木質素；
逐漸地降低所述木質纖維素生物質的所述第一壓力至一個第二壓力，同時基本上同時地並逐漸地在所述第二壓力下，降低所述木質纖維素生物質的所述第一溫度到至少高於木質素的玻璃化轉變溫度約l°c的一個第二溫度；
其中所述第一液態級分基本上不氣化；並且
任選地，在小於約I秒的時間內基本上同時降低所述第二壓力和所述第二溫度至一個第三壓力和一個第三溫度，以沉澱所述第一液態級分中的所述可溶性木質素並且形成一種混合物，該混合物包含:
一種第二固態級分，該第二固態級分包含:
不溶性木質素；以及 沉澱的木質素；和
一種第二液態級分，該第二液態級分包含:` 可溶性C6糖。
[0030]在另一個實施例中，本發明針對在加工木質纖維素生物質期間減少木質素結垢的多種方法，這些方法包括:
提供處在至少約220巴的一個第一壓力和處在至少約360°C的一個第一溫度下的木質纖維素生物質，該生物質包含:
一種第一固態級分，該第一固態級分包含:
不溶性木質素；以及
一種第一液態級分，該第一液態級分包含:
可溶性C6糖；和 可溶性木質素；
逐漸地降低所述木質纖維素生物質的所述第一壓力至一個第二壓力，同時基本上同時地並逐漸地在所述第二壓力下，降低所述木質纖維素生物質的所述第一溫度到至少高於木質素的玻璃化轉變溫度約l°c的一個第二溫度；
其中所述第一液態級分基本上不氣化；並且
任選地，在小於約I秒的時間內基本上同時降低所述第二壓力和所述第二溫度至一個第三壓力和一個第三溫度，以沉澱所述第一液態級分中的所述可溶性木質素並且形成一種混合物，該混合物包含:
一種第二固態級分，該第二固態級分包含:
不溶性木質素；以及 沉澱的木質素；和
一種第二液態級分，該第二液態級分包含:可溶性C6糖。
[0031]圖1中顯示本發明的一個實施例的示意圖。木質素漿液在第一溫度和第一壓力下離開水解過程I。首先使用預冷卻熱交換器2，使它冷卻至第一中間溫度並使用減壓閥3將其減壓至第一中間壓力。接下來，使用預冷卻熱交換器4，使它冷卻至第二中間溫度並使用減壓閥5將其減壓至第二中間壓力。使用預冷卻熱交換器6，使它進一步冷卻至第三中間溫度並使用減壓閥7將其進一步減壓至第三中間壓力。使用預冷卻熱交換器8，使它進一步冷卻至第四中間溫度並使用減壓閥9將其進一步減壓至第四中間壓力，並且隨後將漿液中的液態(即，水)內容物快速蒸發。這導致在木質素粉碎機11內部可溶性木質素驟然沉澱成細粒子。在某些實施例中，粉碎機具有相對小的體積以保持漿液運動並避免木質素沉降。在其他實施例中，它可以具有大體積以允許木質素的沉降，所述木質素可以通過機械手段回收，尤其當使用完全閃蒸時。粉碎機的入口管可以在粉碎機的上方、下方、或任一側面。通過背壓控制閥10在粉碎機中維持用於全壓力降低法的常壓或分壓降低法中的中等壓力。在使用完全閃蒸至常壓的實施例中，不需要背壓控制。任何回收的蒸汽進入冷凝器12(未顯示)以便熱回收。在粉碎機後，漿液流經流量控制器14並隨後進一步經冷卻以在熱交換器16中回收更多熱，並且如果仍未處於大氣溫度，則藉助減壓閥18降低至常壓，進入沉降罐20中。在該罐中，允許木質素沉降至底部。最後，可以使漿液通過固體/液體濾過裝置22，以便最終分離液體24和木質素26。
[0032]本發明方法的優點在於可溶性和不溶性木質素的粉碎(製備小粒子和/或平均粒度降低)改善了木質素的處置、加速其乾燥、並改善其燃燒。本發明方法的另一個優點在於避免可溶性和不溶性木質素兩者的玻璃相變，進而避免工藝設備的結垢。
[0033]在該方法的某些實施例中，通過任何適合的手段將木質纖維素生物質分級以除去至少一部分的C5糖，所述手段包括但不限於水熱處理(如可以含有其他流體，包括醇、酸、或鹼的加壓熱水、亞臨界水、近臨 界水、或超臨界水)、酶處理等。
[0034]在該方法的某些實施例中，所述不溶性木質素和沉澱的木質素的平均粒度小於約500微米。
[0035]本發明的方法優選地連續進行，不過它們可以作為分批或半分批過程進行。
[0036]本發明的方法可以在任何適合的反應器中實施，所述反應器包括但不限於管狀反應器、蒸煮器(立式、臥式、或傾斜式)等。適合的蒸煮器包括在US-B-8, 057，639中描述的蒸煮器系統，該系統包括蒸煮器和蒸氣爆炸單元，將其全部披露內容通過引用結合。
[0037]在某些實施例中，這些方法採用多個減壓閥和多個熱交換器。
[0038]在這些方法的某些實施例中，第一溫度是約360°C至約380°C，優選地，約360°C至約377 °C，並且更優選地，約365°C至約377 °C。
[0039]在這些方法的某些實施例中，第二溫度高於木質素在所述第二壓力下的玻璃化轉變溫度至少約5°C。在這些方法的某些實施例中，第二溫度高於木質素在所述第二壓力下的玻璃化轉變溫度至少約10°C。在這些方法的某些實施例中，第二溫度是約110°C至約150°C，優選地，約110°C至約135°C，並且更優選地，約110°C至約120°C。
[0040]在這些方法的某些實施例中，第三溫度是約20°C至約100°C，優選地，約20°C至約800C，並且更優選地，約20°C至約60°C。
[0041]在這些方法的某些實施例中，第一壓力是約220巴至約300巴，優選地，約220巴至約250巴，並且更優選地，約240巴至約250巴。
[0042]在這些方法的某些實施例中，第二壓力大於常壓。在這些方法的某些實施例中，第二壓力是約50巴至約150巴，優選地，約50巴至約125巴，並且更優選地，約50巴至約100巴。在這些方法的某些實施例中，第二壓力是常壓。
[0043]在某些實施例中，這些方法可以進一步包括回收添加至體系的至少一部分熱的步驟，例如，通過至少一個熱交換器的使用。
[0044]在某些實施例中，該方法進一步包括以下步驟:降低所述混合物上的壓力至第三壓力。壓力控制影響其中糖化的木質纖維素生物質以非常短的時間(例如，小於I秒)冷卻的閃蒸工藝中的溫度。入口壓力必須等於或大於在給定溫度處的飽和壓力，從而級分的液體組分仍為液體。就加工木質纖維素生物質而言，優選地避開約180°C和約240°C的溫度範圍，即常見加工條件下的木質素的玻璃化轉變溫度範圍。因此，如入口溫度是至少240°C +1 °C，則最小入口壓力需要是約34巴,但是可以是聞得多。例如，常見具有在40巴處的入口壓力。確定出口溫度並且它取決於出口壓力。例如，如果存在糖化的木質纖維素生物質瞬時冷卻至180°C的溫度，則出口壓力需要等於在180°C處的飽和壓力，其大約是10巴。出口壓力由背壓閥控制，並且出口溫度由出口壓力確定。如果出口壓力改變，則出口溫度也將改變。出口溫度是在所選擇壓力處的飽和溫度。
[0045]在某些實施例中，該方法進一步包括以下步驟:允許所述不溶性木質素和所述沉澱的木質素由重力分離，其中木質素已經被粉碎(作為小粒度提供或降低粒度)。
[0046]在某些實施例中，該方法進一步包括將所述第二固態級分和所述第二液態級分分離的步驟。適合的分離方法包括本領域技術人員熟知的過濾方法，如潷析器濾器、壓濾機、反滲和納米過濾、離心潷析器等。
[0047]在另一個實施例中，本發明針對由本發明的方法生產的木質素產物，包括燃料，如工藝熱鍋爐中使用的那些。木質素產物也可以用作苯酚的功能性替代品、用作多元醇的功能性替代品、或用作碳纖維的結構單元(building block)。在某些實施例中，使用該木質素產物作為燃料、增粘劑、在製造刨花板和膠合板時、在製造模塑化合物、氨基甲酸酯和環氧樹脂時的酹醒樹脂(phenol formaldehyde resin)增容劑、抗氧化劑、控釋劑、流動控制劑、水泥/混凝土拌合、石膏板生產、油田鑽井、通用分散、鞣製皮革、道路鋪面、香草醛生產、二甲基硫化物和二甲基亞碸生產、摻入到聚烯烴摻混物中的酚醛樹脂(phenolic resin)中的酚替代物、芳族(酚)單體、額外的其他單體、碳纖維、溶液中金屬螯合，凝膠形成基底、聚氨酯共聚物、及其組合。
[0048]在另一個實施例中，本發明針對多種組合物，這些組合物包含:
木質素；
其中使用超臨界或近臨界流體提取法從木質纖維素生物質加工出所述木質素。
在優選的實施例中，組合物基本上不含有機溶劑。在優選的實施例中，木質素具有小於約500微米、更優選地300微米、甚至更優選地小於約250微米，並且甚至還更優選地小於約50微米的平均粒度。可以通過標準振動篩分機、顯微術、紅外光譜、和其他標準尺寸分析技術測量木質素的粒度。
[0049]在一個優選實施例中，木質素具有如通過ASTM-D240測量的、在30%含溼量時至少約5，000BTU/lb的熱值。在一個優選實施例中，木質素具有如通過ASTM-D240測量的、在15%含溼量時至少約7，500BTU/lb的熱值。在一個優選實施例中，木質素具有如通過ASTM-D240測量的、在5%含溼量時至少約8，OOOBTU/lb的熱值。
[0050]在以下實例中進一步定義本發明，其中除非另外聲明，否則全部份數和百分比均以重量計。應當理解地是，這些實例，儘管表示為本發明的優選實施例，但僅以說明的方式給出並且不應以任何方式解釋為限制性的。從以上討論和這些實例中，本領域技術人員可以確定本發明的必要特徵，並且在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對本發明作出各種變化和修改以使之適應各種用途和條件。
實例 實例1:
[0051]本發明的方法可以使用圖1中顯示的設備，利用以下壓力和溫度變化來實施:
【權利要求】
1.一種從木質纖維素生物質製備木質素的方法，該方法包括: 提供處在至少約220巴的一個第一壓力和處在至少約360°C的一個第一溫度下的木質纖維素生物質，該生物質包含: 一種第一固態級分，該第一固態級分包含: 不溶性木質素；以及 一種第一液態級分，該第一液態級分包含: 可溶性C6糖；和 可溶性木質素； 逐漸地降低所述木質纖維素生物質的所述第一壓力至一個第二壓力，同時基本上同時地並逐漸地在所述第二壓力下，降低所述木質纖維素生物質的所述第一溫度到至少高於木質素的玻璃化轉變溫度約l°c的一個第二溫度； 其中所述第一液態級分基本上不氣化；並且 任選地，在小於約I秒的時間內基本上同時降低所述第二壓力和所述第二溫度至一個第三壓力和一個第三溫度，以沉澱所述第一液態級分中的所述可溶性木質素並且形成一種混合物，該混合物包含: 一種第二固態級分，該第二固態級分包含: 不溶性木質素；以及 沉澱的木質素；和 一種第二液態級分，該第二液態級分包含: 可溶性C6糖。
2.根據權利要求1所述的方法， 其中所述第一溫度是約360°C至約380°C。
3.根據權利要求1所述的方法， 其中所述第二溫度高於木質素在所述第二壓力下的玻璃化轉變溫度至少約5°C。
4.根據權利要求1所述的方法， 其中所述第二溫度是約110°C至約120°C。
5.根據權利要求1所述的方法， 其中所述第三溫度是約20°C至約100°C。
6.根據權利要求1所述的方法， 其中所述第一壓力是約220巴至約250巴。
7.根據權利要求1所述的方法， 其中所述第二壓力大於常壓。
8.根據權利要求1所述的方法， 其中所述第二壓力是約50巴至約150巴。
9.根據權利要求1所述的方法， 其中所述第二壓力是常壓。
10.根據權利要求1所述的方法，進一步包括: 回收至少一部分的熱。
11.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:允許所述不溶性木質素和所述沉澱的木質素由重力分離。
12.根據權利要求1所述的方法，進一步包括: 將所述第二固態級分和所述第二液態級分分離。
13.根據權利要求1所述的方法， 其中所述方法是連續的。
14.根據權利要求1所述的方法， 其中所述方法採用多個減壓閥和多個熱交換器。
15.根據權利要求1所述的方法， 其中將所述木質纖維素生物質分級以在所述提供步驟之前移除至少一部分的C5糖。
16.根據權利要求1所述的方法， 其中所述不溶性木質素和沉澱的木質素的平均粒度小於約500微米。
17.—種木質素產物，由根據權利要求1所述的方法產生。
18.根據權利要求17所述的木質素產物， 其中使用所述木質素產物作為燃料、增粘劑、在製造刨花板和膠合板時、在製造模塑化合物、氨基甲酸酯和環氧樹 脂時的酹醒樹脂(phenol formaldehyde resin)增容劑、抗氧化劑、控釋劑、流動控制劑、水泥/混凝土拌合、石膏板生產、油田鑽井、通用分散、鞣製皮革、道路鋪面、香草醛生產、二甲基硫化物和二甲基亞碸生產、摻入到聚烯烴摻混物中的酚醛樹脂(phenolic resin)中的酹替代物、芳族(酹)單體、額外的其他單體、碳纖維、溶液中金屬螯合，凝膠形成基底、聚氨酯共聚物、及其組合。
19.一種在加工木質纖維素生物質期間減少木質素結垢的方法，該方法包括: 提供處在至少約220巴的一個第一壓力和處在至少約360°C的一個第一溫度下的木質纖維素生物質，該生物質包含: 一種第一固態級分，該第一固態級分包含: 不溶性木質素；以及 一種第一液態級分，該第一液態級分包含: 可溶性C6糖；和 可溶性木質素； 逐漸地降低所述木質纖維素生物質的所述第一壓力至一個第二壓力，同時基本上同時地並逐漸地在所述第二壓力下，降低所述木質纖維素生物質的所述第一溫度到至少高於木質素的玻璃化轉變溫度約l°c的一個第二溫度； 其中所述第一液態級分基本上不氣化；並且 任選地，在小於約I秒的時間內基本上同時降低所述第二壓力和所述第二溫度至一個第三壓力和一個第三溫度，以沉澱所述第一液態級分中的所述可溶性木質素並且形成一種混合物，該混合物包含: 一種第二固態級分，該第二固態級分包含: 不溶性木質素；以及 沉澱的木質素；和 一種第二液態級分，該第二液態級分包含: 可溶性C6糖。
20.根據權利要求19所述的方法， 其中所述第一溫度是約360°C至約380°C。
21.根據權利要求19所述的方法， 其中所述第二溫度高於木質素在所述第二壓力下的玻璃化轉變溫度至少約5°C。
22.根據權利要求19所述的方法， 其中所述第二溫度是約110°C至約120°C。
23.根據權利要求19所述的方法， 其中所述第三溫度是約20°C至約100°C。
24.根據權利要求19所述的方法， 其中所述第一壓力是約220巴至約250巴。
25.根據權利要求19所述的方法， 其中所述第二壓力大於常壓。
26.根據權利要求19所述的方法， 其中所述第二壓力是約50巴至約150巴。
27.根據權利要求19所述 的方法， 其中所述第二壓力是常壓。
28.根據權利要求19所述的方法，進一步包括: 回收至少一部分的熱。
29.根據權利要求19所述的方法，進一步包括: 允許所述不溶性木質素和所述沉澱的木質素由重力分離。
30.根據權利要求19所述的方法， 其中所述方法是連續的。
31.根據權利要求19所述的方法， 其中所述方法採用多個減壓閥和多個熱交換器。
32.根據權利要求19所述的方法， 其中將所述木質纖維素生物質分級以在所述提供步驟之前移除至少一部分的C5糖。
33.根據權利要求19所述的方法， 其中所述不溶性木質素和沉澱的木質素的平均粒度小於約500微米。
34.一種木質素產物，由根據權利要求19所述的方法產生。
35.根據權利要求34所述的木質素產物， 其中使用所述木質素產物作為燃料、增粘劑、在製造刨花板和膠合板時、在製造模塑化合物、氨基甲酸酯和環氧樹脂時的酹醒樹脂(phenol formaldehyde resin)增容劑、抗氧化劑、控釋劑、流動控制劑、水泥/混凝土拌合、石膏板生產、油田鑽井、通用分散、鞣製皮革、道路鋪面、香草醛生產、二甲基硫化物和二甲基亞碸生產、摻入到聚烯烴摻混物中的酚醛樹脂(phenolic resin)中的酹替代物、芳族(酹)單體、額外的其他單體、碳纖維、溶液中金屬螯合，凝膠形成基底、聚氨酯共聚物、及其組合。
36.一種組合物，包含； 木質素； 其中使用超臨界或近臨界流體提取法從木質纖維素生物質加工出所述木質素。
37.根據權利要求36所述的組合物， 其中所述木質素具有小於約500微米的平均粒度。
38.根據權利要求36所述的組合物， 其中所述木質素具有如通過ASTM-D240測量的、在30%含溼量時至少約5，000BTU/lb的熱值。
39.根據權利要求36所述的組合物， 其中所述木質素具有如通過ASTM-D240測量的、在15%含溼量時至少約7，500BTU/lb的熱值。
40.根據權利要求36所述的組合物， 其中所述木質素具有如通過ASTM-D240測量的、在5%含溼量時至少約8，000BTU/lb的熱值。
41.根據權利要求36所述的組合物， 其中所述組合物基本上不含有 機溶劑。
【文檔編號】C08H8/00GK103502320SQ201280021616
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年5月4日 優先權日:2011年5月4日
【發明者】克裡什南·V·艾伊爾, 米歇爾·A·西馬德, K·卡達姆 申請人:瑞恩麥特克斯股份有限公司