[发明专利]溶剂增强的生物质液化

说明书

相关申请

本申请要求2010年7月7日提交的美国临时申请系列No.61/362,243以及2010年11月10日提交的美国临时申请系列No.61/412,332的优先权，这些申请的每一份申请均以引用方式全文并入本文。

技术领域

本发明公开总体而言涉及适用于对生物质进行加氢处理来产生液化产物的方法，其中所述的生物质通常包括木质素和纤维素材料。所述的液化产物是通过溶剂增强的液化来产生的，而所述的溶剂增强的液化可以在未使用催化剂的条件下发生。所述的产物为易于运输以及进一步加工成燃料或原料的生物油，包括与现有交通工具的发动机和运输燃料的基础设施完全相容的“滴入式”运输燃料。所述的方法还产生了气体和固态副产物，它们也都可以使用。所述的方法提供了比现有技术的方法的效率更高的生物质转化，并产生较少的固体副产物(称为“焦炭”)。所述的方法无需氢或一氧化碳，因此减少了在液化进行的位点处运输或生产氢或氢供体溶剂的需要。这使得所述的加工方法在诸如木浆生产设备之类的局部位点处容易地进行液化，而无需具备可利用的整套加氢处理系统。

背景技术

作为目前由石油、煤炭和天然气的有限供给物所得到的产物的补充物或替代物，生物质为燃料和其他有机原料提供了潜在的可再生来源。生物质通常包括大量的纤维素，其可以与木质素结合。与石油产物相比，木质素和纤维素是高度氧化的，并包括高比例的氧。理想的是降低木质素和纤维素的氧含量，这是因为这可以增加它们用作可燃燃料(例如运输燃料)的能值；但是由于木质素和纤维素具有完全不同的化学结构，所以通常使用极不同的条件对它们单独进行加工处理。此外，用于最初加工处理生物质的现有技术方法通常不能充分地降低氧含量以产生可以使用传统石油加工处理方法和加工处理流共同加工的生物油。

已知许多方法用于将生物质转化为液体燃料。这些加工方法包括高温分解的加氢处理，糖化后发酵，气化后Fischer-Tropsch合成，以及供体溶剂液化后进行加氢处理。本发明涉及用于在液体燃料的加氢处理和产生制备中溶剂增强的液化的改善方法。

为了提供将包括木质素的生物质转化成液体燃料或原料的商业化可行的方法所进行的早期努力采用了在高温下使用氢气来进行氢化。美国专利No.3,223,698。在所述的‘698专利中的方法改善了催化剂，但是仍需要氢气以及一种或多种必要的催化剂，例如硫化铁。转化效率低，并且用于加热转化反应并提供氢气的能量输入高。

最近的方法使用了碱催化的和/或超强酸催化的方法：这些方法在所述的产物中保持了基本的氧含量，此外还需要更多的加工处理步骤。美国专利No.6,172,272。其他方法使用了生物质的水性处理，以便产生具有生物质固体的至少一部分的浆料，其中所述的生物质固体降解为悬浮物，该悬浮物适用于进一步的加工处理。美国专利No.7,262,331。但是，这些方法不能产生可以与传统的液体处理机器和方法(例如共混到石油精炼流中)共同加工的液化产物。

用于将纤维素转化为燃料的方法通常涉及发酵，从而由容易使用的碳水化合物产生乙醇；这种趋势需要大的反应量，以及大量的能量以便由发酵反应的络合产物中分离所述的产物(例如乙醇)。此外，这些方法在高品质的碳水化合物(其在木质素中较少)条件下有效地工作，因此在使用农业产物时，所述的方法是最高效的，其中所述的农业产物通常是在替代食物产生或与食物产生竞争的方式下生长的。描述相关技术的其他参考文献包括美国专利No.6,207,808；6,139,723；6,100,385；6,043,392；5,959,167；5,735,916；5,400,726；5,336,819；5,256,278；5,120,429；4,982,027；4,935,567；4,795,841；4,670,613；4,647,704；4,604,183；4,493,761；4,485,008；4,420,644；4,409,089；4,338,199；4,247,384；4,155,832；4,052,292和4,133,646。