从木质纤维素生物质生产木质素的制作方法

从木质纤维素生物质生产木质素的制作方法
【专利摘要】本发明披露了提供具有小粒度的木质素产物，用于改善燃烧效率和用于避免常见设备结垢问题，同时使能量回收最大化的方法。
【专利说明】从木质纤维素生物质生产木质素
相关申请的交叉引用
[0001]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】
[0002]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】
[0003]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IO(TC)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
[0004]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°C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l°c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I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。
[0005]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°C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l°c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I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。
[0006]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。
[0007]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
[0008]将附图纳入以提供对本发明的进一步的理解并且将附图并入本说明书中并构成其部分，这些【专利附图】

【附图说明】本发明的实施例并且与说明书一起发挥解释本发明原理的作用。在这些附图中:
[0009]图1是在本发明的一个实施例中从纤维素生物质产生木质素的方法的示意图。
发明详述
[0010]如上文及本披露中自始 至终使用的，除非另外说明，否则以下术语应当理解成具有以下意思。
[0011]除非上下文清楚地指明，否则如本文所用，单数形式“a (—个)”、“an (—种)”和“the (这种)”包括复数称谓。[0012]尽管本发明能够以多种形式体现，但是下文对几个实施例进行描述，同时理解应将本披露视为本发明的示例并且不意在将本发明限于所示的具体实施例。仅出于方便提供标题并且这些标题不得以任何方式解释为限制本发明。任何标题下所示的实施例可以与任何其他标题下所示的实施例组合。
[0013]除非另外明确地指出，在本申请中所示的各种定量值中使用的数值称作近似值，如同所述范围内的最小值和最大值均前缀有词汇“约”。以这种方式，来自所述值的轻微变型可以用来实现与所述值基本上相同的结果。另外，范围的披露意图作为包括所述最小值和最大值之间每个值的连续范围以及可以由这类值形成的任何范围。本文中还披露了可以通过将所述数值除以任何其他所述数值而形成的任何和全部比率(和任何这类比率的范围)。因而，所述技术人员将理解许多这类比率、范围和比率范围可以毫无疑义地源自本文中提供的数值并且在全部情况下，这类比率、范围和比率范围代表本发明的多种实施例。
[0014]如本文所用，短语“基本上不含”意指基于含有一种组分的任何组合物的总重量，具有按重量计不多于约1%、优选地小于约0.5%、更优选地小于约0.1%的该组分。
[0015]超临界流体是在其临界温度以上的温度下并处于其临界压力以上压力下的流体。超临界流体在其“临界点”(液相和蒸气相(气)相可以彼此平衡存在的最高温度和压力点)或以上存在。在临界压力和临界温度以上，液相和气相之间的区别消失。超临界流体大致拥有气体的渗透特性，同时具有液体的溶剂特性。因此，超临界流体提取具有高渗透能力和良好溶剂化的益处。
[0016]报道的临界温度和临界压力包括:对于纯水，约374.2°C度的临界温度和约221巴的临界压力；对于二氧化碳，约31°C的临界温度和约72.9个大气压(约1072psig)的临界压力。近临界水具有在约300°C或以上以及低于水临界温度(374.2°C)的温度，和高到足以确保全部流体处于液相的压力。亚临界水具有小于约300°C的温度和高到足以确保全部流体处于液相的压力。亚临界水温度可以是大于约250°C和小于约300°C，并且在许多情况下，亚临界水具有在约250°C和约280°C之间的温度。术语“加压热水”在本文中可互换地用于水，所述水处于或高于其临界状态，或本文定义为近临界或亚临界，或处于约50°C以上(优选地，至少约100°C)但是小于亚临界的任何其他温度以及使得水处于液态的压力下。
[0017]如本文所用，处于“超临界”的流体(例如超临界水，超临界CO2等)表示如果以纯粹形式在给定的温度和压力条件集合下存在将是超临界的流体。例如，“超临界水”表示以至少约374.2°C的温度和至少约221巴压力下存在的水，无论水是否为纯水或作为混合物(例如水和乙醇、水和CO2等)存在。因此，例如，“亚临界水和超临界二氧化碳的混合物”表示处于二氧化碳临界点以上但水临界点以下的温度和压力的水和二氧化碳的混合物，无论超临界相是否含有水并且无论水相是否含有任何二氧化碳。例如，亚临界水和超临界CO2的混合物可以具有约250°C至约280°C的温度和至少约225巴的压力。
[0018]如本文所用，“连续的”表示一种过程，所述过程就其持续期而言是不间断的或相对于该过程的持续期而言仅短暂中断、停留或中止。当生物质在不中断或基本上不中断的情况下送入设备时，生物质的处理是“连续的”，或所述生物质的加工不以分批过程进行。[0019]如本文所用，“停留”表示物料的给定部分或团块位于反应区或反应釜内部的时间长度。如本文所用，包括实例和数据，“停留时间”在环境条件下报道并且不必然是逝去的实际时间。
[0020]如本文所用，术语“基本上不含”指一种组合物，该组合物基于该组合物的总重量，具有按重量计小于约1%、优选地按重量计小于约0.5%、并且更优选地按重量计小于约0.1%的所述物质。
[0021 ] 如本文所用，术语“糖化”和“糖化的”指多糖分解成更小的多糖(包括低聚糖)和单糖，无论是否借助水解、酶使用、或其他手段分解，通常分解成液态级分和固态级分。
[0022]如本文所用，术语“玻璃化转变温度”或“Tg”意指半结晶物质的非结晶区域在其下从玻璃脆性态变成橡胶或塑性态的温度。它取决于正在测试的材料的组成成分，包括含湿量和退火程度。可以通过差示扫描量热法、热力学分析、动态力学分析等测量玻璃化转变温度。
[0023]如本文所用，术语“粉碎”意指(如借助喷撒或雾化)提供小粒度或降低给定材料的粒度，无论是否使用机械手段。
[0024]如本文所用，相对于压力或温度降低所用的术语“逐渐地”或“逐步”分别指压力或温度进阶变化。每单位时间的进阶变化可以是相同或不同的。优选地，单个进阶是小于约50%、更优选地小于约25%、甚至更优选地小于约20%、还甚至更优选地小于约10%、或甚至小于约5%或1%的从初始至最终压力或温度所覆盖的范围。
[0025]如本文所用，相对于温度降低所用的术语“同时”或“同时的”指基本上匹配相应压力降低的温度的进阶变化。
[0026]如本文所用，术语“气化的”或“气化”意指材料从液态变成气态。
[0027]如本文所用，“木质纤维素生物质或其组分部份”指来各种来源的、含有纤维素、半纤维素、和木质素的植物生物质，包括而不限于(I)农业残余物(包括玉米秸杆和甘蔗渣)，(2 )专用能源作物，(3 )木质残余物(包括锯木厂和造纸厂抛弃物)，和(4 )城市废物，和它们的组成部分，包括而不限于木质纤维素生物质本身、木质素、(:6糖(包括纤维素、纤维二糖、C6低聚糖、C6单糖)和C5糖(包括半纤维素、C5低聚糖、和C5单糖)。
[0028]通常，本发明的方法利用玻璃化转变温度(Tg)和压力之间的关系以消除加工设备中的木质素结垢，同时减少热损耗。不在浆液例如从纤维素水解反应器离开时冷却它，本发明的方法以这种方式冷却浆液，从而同时减压和发生冷却，因此不存在浆液混合物的组分气化，即，没有在在高温的瞬时冷却。这导致使用例如热交换器时更高的热回收。随着浆液逐渐减压同时冷却，木质素的Tg向着常压下的Tg (即，约IO(TC)逐渐地下降。因此，浆液的温度总是保持在Tg以上，因而防止在更高温度时加工设备内部的结垢和粘结。任选地，浆液可以经历从Tg以上的温度瞬时冷却以沉淀出并粉碎(作为小粒度提供)木质素。通过以下方式实现这一点:冷却含有木质素的流至刚好高于其玻璃化转变温度(Tg)以防止粘结并随后快速降低压力，从而木质素在新压力下刚好低于其Tg，此时木质素从溶液中以小粒度沉淀出。在这一任选的步骤导致低热的一些热损耗的同时，它伴有产物液更浓缩以及改进木质素品质的优点。
[0029]因此，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°C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l°c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I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。
[0030]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°C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l°c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I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。
[0031]图1中显示本发明的一个实施例的示意图。木质素浆液在第一温度和第一压力下离开水解过程I。首先使用预冷却热交换器2，使它冷却至第一中间温度并使用减压阀3将其减压至第一中间压力。接下来，使用预冷却热交换器4，使它冷却至第二中间温度并使用减压阀5将其减压至第二中间压力。使用预冷却热交换器6，使它进一步冷却至第三中间温度并使用减压阀7将其进一步减压至第三中间压力。使用预冷却热交换器8，使它进一步冷却至第四中间温度并使用减压阀9将其进一步减压至第四中间压力，并且随后将浆液中的液态(即，水)内容物快速蒸发。这导致在木质素粉碎机11内部可溶性木质素骤然沉淀成细粒子。在某些实施例中，粉碎机具有相对小的体积以保持浆液运动并避免木质素沉降。在其他实施例中，它可以具有大体积以允许木质素的沉降，所述木质素可以通过机械手段回收，尤其当使用完全闪蒸时。粉碎机的入口管可以在粉碎机的上方、下方、或任一侧面。通过背压控制阀10在粉碎机中维持用于全压力降低法的常压或分压降低法中的中等压力。在使用完全闪蒸至常压的实施例中，不需要背压控制。任何回收的蒸汽进入冷凝器12(未显示)以便热回收。在粉碎机后，浆液流经流量控制器14并随后进一步经冷却以在热交换器16中回收更多热，并且如果仍未处于大气温度，则借助减压阀18降低至常压，进入沉降罐20中。在该罐中，允许木质素沉降至底部。最后，可以使浆液通过固体/液体滤过装置22，以便最终分离液体24和木质素26。
[0032]本发明方法的优点在于可溶性和不溶性木质素的粉碎(制备小粒子和/或平均粒度降低)改善了木质素的处置、加速其干燥、并改善其燃烧。本发明方法的另一个优点在于避免可溶性和不溶性木质素两者的玻璃相变，进而避免工艺设备的结垢。
[0033]在该方法的某些实施例中，通过任何适合的手段将木质纤维素生物质分级以除去至少一部分的C5糖，所述手段包括但不限于水热处理(如可以含有其他流体，包括醇、酸、或碱的加压热水、亚临界水、近临 界水、或超临界水)、酶处理等。
[0034]在该方法的某些实施例中，所述不溶性木质素和沉淀的木质素的平均粒度小于约500微米。
[0035]本发明的方法优选地连续进行，不过它们可以作为分批或半分批过程进行。
[0036]本发明的方法可以在任何适合的反应器中实施，所述反应器包括但不限于管状反应器、蒸煮器(立式、卧式、或倾斜式)等。适合的蒸煮器包括在US-B-8, 057，639中描述的蒸煮器系统，该系统包括蒸煮器和蒸气爆炸单元，将其全部披露内容通过引用结合。
[0037]在某些实施例中，这些方法采用多个减压阀和多个热交换器。
[0038]在这些方法的某些实施例中，第一温度是约360°C至约380°C，优选地，约360°C至约377 °C，并且更优选地，约365°C至约377 °C。
[0039]在这些方法的某些实施例中，第二温度高于木质素在所述第二压力下的玻璃化转变温度至少约5°C。在这些方法的某些实施例中，第二温度高于木质素在所述第二压力下的玻璃化转变温度至少约10°C。在这些方法的某些实施例中，第二温度是约110°C至约150°C，优选地，约110°C至约135°C，并且更优选地，约110°C至约120°C。
[0040]在这些方法的某些实施例中，第三温度是约20°C至约100°C，优选地，约20°C至约800C，并且更优选地，约20°C至约60°C。
[0041]在这些方法的某些实施例中，第一压力是约220巴至约300巴，优选地，约220巴至约250巴，并且更优选地，约240巴至约250巴。
[0042]在这些方法的某些实施例中，第二压力大于常压。在这些方法的某些实施例中，第二压力是约50巴至约150巴，优选地，约50巴至约125巴，并且更优选地，约50巴至约100巴。在这些方法的某些实施例中，第二压力是常压。
[0043]在某些实施例中，这些方法可以进一步包括回收添加至体系的至少一部分热的步骤，例如，通过至少一个热交换器的使用。
[0044]在某些实施例中，该方法进一步包括以下步骤:降低所述混合物上的压力至第三压力。压力控制影响其中糖化的木质纤维素生物质以非常短的时间(例如，小于I秒)冷却的闪蒸工艺中的温度。入口压力必须等于或大于在给定温度处的饱和压力，从而级分的液体组分仍为液体。就加工木质纤维素生物质而言，优选地避开约180°C和约240°C的温度范围，即常见加工条件下的木质素的玻璃化转变温度范围。因此，如入口温度是至少240°C +1 °C，则最小入口压力需要是约34巴,但是可以是闻得多。例如，常见具有在40巴处的入口压力。确定出口温度并且它取决于出口压力。例如，如果存在糖化的木质纤维素生物质瞬时冷却至180°C的温度，则出口压力需要等于在180°C处的饱和压力，其大约是10巴。出口压力由背压阀控制，并且出口温度由出口压力确定。如果出口压力改变，则出口温度也将改变。出口温度是在所选择压力处的饱和温度。
[0045]在某些实施例中，该方法进一步包括以下步骤:允许所述不溶性木质素和所述沉淀的木质素由重力分离，其中木质素已经被粉碎(作为小粒度提供或降低粒度)。
[0046]在某些实施例中，该方法进一步包括将所述第二固态级分和所述第二液态级分分离的步骤。适合的分离方法包括本领域技术人员熟知的过滤方法，如滗析器滤器、压滤机、反渗和纳米过滤、离心滗析器等。
[0047]在另一个实施例中，本发明针对由本发明的方法生产的木质素产物，包括燃料，如工艺热锅炉中使用的那些。木质素产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、或用作碳纤维的结构单元(building block)。在某些实施例中，使用该木质素产物作为燃料、增粘剂、在制造刨花板和胶合板时、在制造模塑化合物、氨基甲酸酯和环氧树脂时的酹醒树脂(phenol formaldehyde resin)增容剂、抗氧化剂、控释剂、流动控制剂、水泥/混凝土拌合、石膏板生产、油田钻井、通用分散、鞣制皮革、道路铺面、香草醛生产、二甲基硫化物和二甲基亚砜生产、掺入到聚烯烃掺混物中的酚醛树脂(phenolic resin)中的酚替代物、芳族(酚)单体、额外的其他单体、碳纤维、溶液中金属螯合，凝胶形成基底、聚氨酯共聚物、及其组合。
[0048]在另一个实施例中，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。
在优选的实施例中，组合物基本上不含有机溶剂。在优选的实施例中，木质素具有小于约500微米、更优选地300微米、甚至更优选地小于约250微米，并且甚至还更优选地小于约50微米的平均粒度。可以通过标准振动筛分机、显微术、红外光谱、和其他标准尺寸分析技术测量木质素的粒度。
[0049]在一个优选实施例中，木质素具有如通过ASTM-D240测量的、在30%含湿量时至少约5，000BTU/lb的热值。在一个优选实施例中，木质素具有如通过ASTM-D240测量的、在15%含湿量时至少约7，500BTU/lb的热值。在一个优选实施例中，木质素具有如通过ASTM-D240测量的、在5%含湿量时至少约8，OOOBTU/lb的热值。
[0050]在以下实例中进一步定义本发明，其中除非另外声明，否则全部份数和百分比均以重量计。应当理解地是，这些实例，尽管表示为本发明的优选实施例，但仅以说明的方式给出并且不应以任何方式解释为限制性的。从以上讨论和这些实例中，本领域技术人员可以确定本发明的必要特征，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明作出各种变化和修改以使之适应各种用途和条件。
实例 实例1:
[0051]本发明的方法可以使用图1中显示的设备，利用以下压力和温度变化来实施:
【权利要求】
1.一种从木质纤维素生物质制备木质素的方法，该方法包括: 提供处在至少约220巴的一个第一压力和处在至少约360°C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l°c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I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。
2.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第一温度是约360°C至约380°C。
3.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第二温度高于木质素在所述第二压力下的玻璃化转变温度至少约5°C。
4.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第二温度是约110°C至约120°C。
5.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第三温度是约20°C至约100°C。
6.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第一压力是约220巴至约250巴。
7.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第二压力大于常压。
8.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第二压力是约50巴至约150巴。
9.根据权利要求1所述的方法， 其中所述第二压力是常压。
10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 回收至少一部分的热。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括:允许所述不溶性木质素和所述沉淀的木质素由重力分离。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括: 将所述第二固态级分和所述第二液态级分分离。
13.根据权利要求1所述的方法， 其中所述方法是连续的。
14.根据权利要求1所述的方法， 其中所述方法采用多个减压阀和多个热交换器。
15.根据权利要求1所述的方法， 其中将所述木质纤维素生物质分级以在所述提供步骤之前移除至少一部分的C5糖。
16.根据权利要求1所述的方法， 其中所述不溶性木质素和沉淀的木质素的平均粒度小于约500微米。
17.—种木质素产物，由根据权利要求1所述的方法产生。
18.根据权利要求17所述的木质素产物， 其中使用所述木质素产物作为燃料、增粘剂、在制造刨花板和胶合板时、在制造模塑化合物、氨基甲酸酯和环氧树 脂时的酹醒树脂(phenol formaldehyde resin)增容剂、抗氧化剂、控释剂、流动控制剂、水泥/混凝土拌合、石膏板生产、油田钻井、通用分散、鞣制皮革、道路铺面、香草醛生产、二甲基硫化物和二甲基亚砜生产、掺入到聚烯烃掺混物中的酚醛树脂(phenolic resin)中的酹替代物、芳族(酹)单体、额外的其他单体、碳纤维、溶液中金属螯合，凝胶形成基底、聚氨酯共聚物、及其组合。
19.一种在加工木质纤维素生物质期间减少木质素结垢的方法，该方法包括: 提供处在至少约220巴的一个第一压力和处在至少约360°C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l°c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I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。
20.根据权利要求19所述的方法， 其中所述第一温度是约360°C至约380°C。
21.根据权利要求19所述的方法， 其中所述第二温度高于木质素在所述第二压力下的玻璃化转变温度至少约5°C。
22.根据权利要求19所述的方法， 其中所述第二温度是约110°C至约120°C。
23.根据权利要求19所述的方法， 其中所述第三温度是约20°C至约100°C。
24.根据权利要求19所述的方法， 其中所述第一压力是约220巴至约250巴。
25.根据权利要求19所述的方法， 其中所述第二压力大于常压。
26.根据权利要求19所述的方法， 其中所述第二压力是约50巴至约150巴。
27.根据权利要求19所述 的方法， 其中所述第二压力是常压。
28.根据权利要求19所述的方法，进一步包括: 回收至少一部分的热。
29.根据权利要求19所述的方法，进一步包括: 允许所述不溶性木质素和所述沉淀的木质素由重力分离。
30.根据权利要求19所述的方法， 其中所述方法是连续的。
31.根据权利要求19所述的方法， 其中所述方法采用多个减压阀和多个热交换器。
32.根据权利要求19所述的方法， 其中将所述木质纤维素生物质分级以在所述提供步骤之前移除至少一部分的C5糖。
33.根据权利要求19所述的方法， 其中所述不溶性木质素和沉淀的木质素的平均粒度小于约500微米。
34.一种木质素产物，由根据权利要求19所述的方法产生。
35.根据权利要求34所述的木质素产物， 其中使用所述木质素产物作为燃料、增粘剂、在制造刨花板和胶合板时、在制造模塑化合物、氨基甲酸酯和环氧树脂时的酹醒树脂(phenol formaldehyde resin)增容剂、抗氧化剂、控释剂、流动控制剂、水泥/混凝土拌合、石膏板生产、油田钻井、通用分散、鞣制皮革、道路铺面、香草醛生产、二甲基硫化物和二甲基亚砜生产、掺入到聚烯烃掺混物中的酚醛树脂(phenolic resin)中的酹替代物、芳族(酹)单体、额外的其他单体、碳纤维、溶液中金属螯合，凝胶形成基底、聚氨酯共聚物、及其组合。
36.一种组合物，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。
37.根据权利要求36所述的组合物， 其中所述木质素具有小于约500微米的平均粒度。
38.根据权利要求36所述的组合物， 其中所述木质素具有如通过ASTM-D240测量的、在30%含湿量时至少约5，000BTU/lb的热值。
39.根据权利要求36所述的组合物， 其中所述木质素具有如通过ASTM-D240测量的、在15%含湿量时至少约7，500BTU/lb的热值。
40.根据权利要求36所述的组合物， 其中所述木质素具有如通过ASTM-D240测量的、在5%含湿量时至少约8，000BTU/lb的热值。
41.根据权利要求36所述的组合物， 其中所述组合物基本上不含有 机溶剂。
【文档编号】C08H8/00GK103502320SQ201280021616
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年5月4日 优先权日:2011年5月4日
【发明者】克里什南·V·艾伊尔, 米歇尔·A·西马德, K·卡达姆 申请人:瑞恩麦特克斯股份有限公司