[发明专利]将木质纤维素材料转化为有用的化学品的方法

权利要求书

1.使微粒木质纤维素材料转化以生产挥发性有机化合物和木炭的方法，其包含：

形成所述微粒木质纤维素材料与含有极性有机液体和酸的催化剂组合物的混合物，

在搅拌所述混合物的同时，将所述混合物加热到足够高的温度且历时足够长的时间以便将所述混合物的所有剩余固相的主要部分转化为木炭，和

将所述挥发性有机化合物和催化剂组合物作为气相与所述固相分离。

2.权利要求1的方法，其中在将所述固相转化为木炭期间，可使所述温度升高到足以蒸发所述催化剂组合物的水平。

3.权利要求1或权利要求2的方法，其中所述混合物在低于常压下反应。

4.权利要求3的方法，其中所述混合物在小于900毫巴的压力下反应。

5.前述权利要求中任一项的方法，其中所述极性有机液体选自双极性疏质子液体或具有通式A_xM_y的室温离子液体，其中A为有机阳离子，M为从卤化物、硫酸盐得到阴离子或有机阴离子，且x和y为整数。

6.权利要求5的方法，其中A为二烷基咪唑鎓或烷基吡啶鎓且M为卤离子、硫酸根、甲酸根、乙酸根、三氟甲烷磺酸根或双(三氟甲烷)磺酰亚胺。

7.权利要求5的方法，其中所述双极性疏质子液体包含二烷基甲酰胺、N-烷基吗啉氧化物、二烷基亚砜或具有化学通式R₁-SO₂-R₂的二烷基砜，其中R₁和R₂为含有1-10个碳原子的烷基，包括环砜，其中R₁和R₂形成环状聚亚甲基环的一部分。

8.前述权利要求中任一项的方法，其中所述极性有机液体包含四亚甲基砜。

9.前述权利要求中任一项的方法，其中所述酸选自正磷酸、硫酸、甲磺酸、三氟甲烷磺酸、氢卤酸、硝酸和甲酸。

10.前述权利要求中任一项的方法，其中所述酸占所述催化剂组合物的0.1％-10重量％。

11.前述权利要求中任一项的方法，其中在所述混合物中所述催化剂组合物的重量为所述微粒木质纤维素材料的重量的1-10倍。

12.前述权利要求中任一项的方法，其中所述混合物通过单或双螺杆挤压机、辊磨机、碾磨机、碎磨机和锤磨机中的任一种或多种进行剪切和压缩。

13.前述权利要求中任一项的方法，其中将所述混合物加热到在190℃-500℃范围内的温度。

14.权利要求14的方法，其中所述混合物的加热在具有所述混合物的入口和木炭的出口的旋转螺杆反应器中进行，其中所述压力保持在50-150毫巴的范围内，在所述反应器中的温度沿反应器的长度控制，使得所述反应器的温度从紧靠所述入口的较低温度升高到紧靠所述出口的较高温度。

15.使木质纤维素材料转化为挥发性有机液体和木炭的设备，其包含：

混合并粉碎站，其用于混合所述木质纤维素材料与催化剂组合物并粉碎所述木质纤维素材料，

反应器，布置用于经入口从所述混合并粉碎站接收混合物并从位于所述入口下游的出口排出木炭，

真空泵，布置用于降低所述反应器中的压力，

进料组件，布置用于将所述混合物从所述入口移动到所述出口以便从所述出口排出木炭，

加热组件，用于加热所述反应器中的所述混合物到当其穿过所述反应器时发生所述混合物的热解的温度，和

挥发物冷凝组件，用于从所述反应器中回收催化剂并分离挥发性化学产物。

16.权利要求15的设备，其中所述反应器具有长管状段且所述进料组件在所述管状段内包含螺杆进料器。

17.权利要求15或权利要求16的设备，其包含蒸汽组件，该蒸汽组件布置用于将蒸汽在所述入口下游的至少一个位置处注入所述反应器中。

18.权利要求15-17中任一项的设备，其包含气-固分离系统和分馏系统。