[发明专利]生产醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从纤维素材料(特别是稻草)生产醇的方法及用于该方法的装置的改进，以及与该方法和装置相关的改进。

背景技术

废物或生物质中的糖通过发酵生产的醇，诸如乙醇和丁醇，正迅速变成烃(如天然气和石油)的主要替代物。虽然现在的焦点是用植物种子(如玉米)来生产乙醇，但对生物燃料的需求量有导致用于粮食生产的土地面积下降的危险。作为原始材料，植物种子的理想替代物是植物材料而不是种子，例如草、木材、纸、玉米皮、秸秆等。在这种情况下，首先是通过分解纤维素和半纤维素(为了方便，纤维素和半纤维素均被称为纤维素)生成可发酵糖来生产醇。该步骤可以用酶来完成，但是用强酸水解来完成是最有效、经济的，其中强酸为如硫酸和盐酸这样的无机酸。然而为了以这种方式大规模商业性地生产乙醇，所用酸的主要部分必须回收和循环使用。

在WO 02/02826(其内容通过引用并入本文)中，发明人提出了这样一种醇生产方法，在该方法中通过以下方式回收强酸：通过使水解产物和有机萃取溶剂(比如甲基乙基酮)接触，同时分离固态木质素和沉淀的糖，以产生含有水、萃取溶剂、酸和一些溶解的糖的酸溶液；然后在真空下蒸发掉酸溶液中的萃取溶剂，以重复利用该萃取溶剂，并留下酸和糖的水溶液；该溶液被进一步蒸发以生成浓酸/糖混合物，再次进行重复利用。

为了进行连续操作，萃取溶剂从逆流分离柱(counterflow separation column)的底部注入，含酸萃取溶剂从柱子的顶部移除；同时水解产物从柱子的顶部注入，并从底部移除含有木质素和未溶解低聚糖的悬浮液。我们已经发现：如果在通过分离器的低聚糖流道(flow path)中至少两个位置将萃取溶剂引入水解产物，并且如果在萃取溶剂引入位置之间的流道上的某一位置从分离器中移除含酸萃取溶剂(例如，为了萃取溶剂的回收和再利用)，可以提高低聚糖的回收率。

发明内容

因此，从一个方面来看，本发明提供了一种从纤维素材料生产醇的方法，其中该纤维素材料经酸水解生成水解产物的水溶液，该水解产物从水解产物入口引入分离器中，萃取溶剂从至少两个萃取溶剂入口引入该分离器中，含低聚糖残渣从残渣排放口移出该分离器，以及含酸萃取溶剂从萃取溶剂排放口移出该分离器；其中通过该萃取溶剂排放口从该分离器中移除该萃取溶剂发生在至少一个该萃取溶剂入口的下游和至少另一个该萃取溶剂入口的上游。

特别期望地，该方法中，在水解产物和萃取溶剂的最早接触点与该萃取溶剂到达萃取溶剂排放口之间具有至少10秒的时延、更优选至少20秒、特别是至少30秒、更特别是60秒，例如长达120秒。进一步地，通过该方法，本发明提供了一种从纤维素材料生产含低聚糖残渣的方法，其中该纤维素材料经酸水解生成水解产物的水溶液，该水解产物从水解产物入口引入分离器中，萃取溶剂从萃取溶剂入口引入该分离器中，含低聚糖残渣从残渣排放口移出该分离器，并且含酸萃取溶剂从萃取溶剂排放口移出该分离器；其中将该水解产物入口和该萃取溶剂排放口设置在适当位置，使从该水解产物入口至该萃取溶剂排放口的流动时间至少为10秒。

对于大部分装置或者操作条件，可以很容易计算出流体流过分离器的时延。然而，也可以在水解产物和/或萃取溶剂进入分离器前在其中注入可检测材料(例如可溶性染料)的丸剂，并检测从分离器排出的萃取溶剂中该标记物的排出，实验性地确定该时延。这样的标记物丸剂不会同时到达排放口是可以理解的，因此可使用均值或者更普遍的模式。在标记物入口点和萃取溶剂排放点之间有挡板或者搅拌器干扰时，时延会特别长。

在特别优选的实施例中，将萃取溶剂从位于多个入口之间的至少两个出口移除，并且从一个这样的出口移除的溶剂通过一个溶剂入口重新回到分离器中。因此，在低聚糖流动方向，溶剂入口和出口的顺序可以是：第一入口、第一出口、第二出口、然后是第二入口，或者更优选为：第二入口、第二出口、第一出口、然后是第一入口；即，第二出口是从分离器中排放含酸萃取溶剂的出口，例如为了溶剂的回收和再利用。