[发明专利]用于处理木质纤维素材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于处理木质纤维素材料的方法。

背景技术

随着矿物原油供应的减少，可再生能源的使用对于燃料和化学制剂的制备来说变得日益重要。这些来自可再生能源的燃料和化学制剂通常被分别称为生物燃料和生物化学制剂。使用可再生能源的优点之一在于，相比于常规矿物源原料，CO2平衡更为有利。

源自非食用可再生能源（例如木质纤维素材料）的生物燃料和/或生物化学制剂是优选的，因为它们不与食品生产竞争。这些生物燃料和/或生物化学制剂也被称为第二代生物燃料和/或生物化学制剂。

有多种用于将木质纤维素材料转化成生物燃料和/或生物化学制剂的方法是可用的。Larsen等人在其名为“The IBUS Process-Lignocellulosic Bioethanol Close to a Commercial Reality”（Chem.Eng.Technol.2008，第31卷，第5号，第765-772页）的文章中描述了所谓的生物质综合利用系统（IBUS），据称所述生物质综合利用系统（IBUS）仅使用蒸汽和酶将生物质转化成生物乙醇。所述文章描述了预处理方法，其中将小麦禾秆引入加压反应器中，在所述加压反应器中禾秆被蒸汽加热至180和200℃之间的温度，停留时间为5-15分钟。据称其节省大量资本和操作成本并且减少腐蚀问题。然而缺点在于也降低产量并增加处理时间。

Ramos在其名为“The Chemistry involved in the steam treatment of lignocellulosic materials”（Quim.Nova，第26卷，第6号，第863-871页，2003）的文章中提供了多种预处理方法的回顾。所描述的方法之一是使用浓酸，其涉及低温下在72%（w/v）的硫酸或41%（w/v）的盐酸中溶解植物多糖，然后稀释至3-6%（w/v）的酸浓度并且在100-120℃下加热30-360分钟。尽管通过该技术可以达到接近理论产量，所述方法据称涉及高资本投资、酸耗和酸回收成本。

Aden等人的名为“Lignocellulosic Biomass to Ethanol Process Design and Economics Utilizing Co-Current Dilute Acid Prehydrolysis and Enzymatic Hydrolysis for Corn Stover”（NREL/TP-510-32438，2002年6月）的技术报告描述了预处理方法，所述预处理方法在反应器中使用1.1%的硫酸、190℃的温度、12.1个大气压的压力（177psia）和30%的固体。其指出闪蒸罐的结构材料为SS316，因为在高于100℃的温度下额外的耐酸性是必要的。

提供更为廉价但是仍然高效的用于处理木质纤维素材料的方法将是本领域的进步。例如，提供一种允许高产量同时避免使用更高耐酸性设备需求的用于处理木质纤维素的方法将是有利的。

发明内容

现在已经发现这种廉价且高效的方法，所述方法允许高产量同时避免昂贵的设备。

因此，本发明提供用于处理木质纤维素材料的方法，包括在从等于或大于120℃至等于或小于200℃的范围内的温度下，在从等于或大于0.1至等于或小于4的范围内的pH下，使所述木质纤维素材料与氯离子溶液接触，所述溶液包含基于所述溶液的总重量从等于或大于1ppm重量（重量份/百万份）至等于或小于350ppm重量的范围内的氯离子浓度。

根据本发明的方法有利地减少（且在许多情况下甚至消除）不锈钢结构材料的腐蚀，因此其允许使用更廉价的不锈钢和/或更廉价的不锈钢合金作为结构材料。同时该方法中仍然可以达到高产量，例如木质纤维素材料的高转化率。

此外，根据本发明的方法提供已处理过的木质纤维素材料，所述已处理过的木质纤维素材料非常适合进一步处理（例如通过预处理木质纤维素材料或其组分的酶水解）。

本发明还提供一种方法，包括在从等于或大于120℃至等于或小于170℃的范围内的温度下，在从等于或大于1.5至等于或小于4的范围内的pH下使包含不锈钢和/或不锈钢合金的结构材料与氯离子溶液接触，所述溶液包含基于所述溶液的总重量的从等于或大于1ppm重量至等于或小于100ppm重量的范围内的氯离子浓度。

本发明进一步提供用于降低含氯化物木质纤维素材料中的氯化物(chloride)含量的方法，包括如下步骤：

a）混合所述含氯化物木质纤维素材料与水溶液从而提供木质纤维素材料的含水浆料；