[发明专利]修饰生物油的方法

说明书

发明领域

本发明涉及生物油的修饰，由此改善所述生物油的稳定性并且改变组成。本发明也涉及使生物油经过还原条件以完成需要的修饰。本发明也涉及可通过所述方法得到的修饰的生物油。

发明背景

使用多种方法和工艺得到不同性质和组成的生物油。例如可以使用任意合适的热处理和裂解等从生物质得到生物油。

裂解通常理解为在没有或有限提供的氧化剂如空气或氧的情况下通过加热使得有机物质化学分解。热解能够用于将生物质转化为热解油，其为生物油的一个示例。商业热解应用一般不是集中在炭的产生(慢速热解)就是集中在液体产品，热解油的产生(快速热解)。慢速热解和快速热解工艺都可用于热解油的制造。

在生物质(例如木质纤维素材料)的热解过程中，通常在400-700℃范围内的温度下进行，通常大部分的纤维素和半纤维素以及部分木质素崩解以形成在热解温度下为蒸气的较小和较轻的分子。在冷却过程中，部分蒸气冷凝形成液体产物，称为热解油。

生物油是化学化合物，包括反应性醛类和酮类的复杂混合物。所述的反应性化合物互相反应，从而形成具有较高分子量的复杂分子并且生物油的粘度增加。例如，生物质衍生的热解油通常包含水、轻挥发物和非挥发物。另外，热解油具有高酸度，其通常导致腐蚀问题、显著的水含量和高氧含量。

基于木材的热解油是木材或森林残留物的热解产物并且其通常含有羧酸、醛、酮、碳水化合物、热降解的木质素、水和碱金属。含氧化合物(通常40-50重量％)和水(通常15-30重量％)使得热解油在化学和物理上是不稳定的。虽然热解油相比木材具有较高的能量密度，但是它们是酸性的(pH约为2)并且与传统燃料不相容。另外，热解油具有高粘度和高固体含量。弱稳定性和高酸度是使用热解油或较长时间储存它们中的关键问题之一。

由于其不稳定性，生物油被快速转化为半固体并且逐渐转化为固体物质，其对于任意其它目的而言是很难储存或使用的。因此，按照现有的实践，有必要进一步快速加工生物油以避免与稳定性相关的问题。

尽管有这些涉及生物油的正在进行的研究和开发，仍然存在对修饰生物油以得到具有增加的稳定性的生物油的方法的需求。

发明内容

本发明涉及修饰生物油的方法，由此改善所述生物油的稳定性并且改变了组成。特别地，本发明涉及修饰生物油的方法，其中在选自NaBH₄(硼氢化钠)和Na₂O₄S₂(连二亚硫酸钠，也称为硫氢化钠(sodium hydrosulphide))的还原剂存在的情况下，在适于进行所述还原的条件下使包含生物油的原料经过还原。在该方法中，羰基化合物，尤其是醛和酮被转化为醇，从而修饰的生物油长时间保持为液体的形式并且其能够储存超过6个月而不发生问题。

本发明也提供了具有改善的稳定性的经修饰的生物油，其中羰基化合物被转化为相应的醇。所述经修饰的生物油可被用作例如加热油并且作为用于生产燃料、燃料组分、精细化学品和用于化学物生产的化学结构模块以及溶剂的方法中的起始材料。

修饰生物油的方法包括以下步骤：其中使包含生物油的原料在至少一种极性溶剂中与选自NaBH₄(硼氢化钠)和Na₂O₄S₂(连二亚硫酸钠，也称为硫氢化钠)的还原剂反应，以得到修饰的生物油。

因此，本发明的目的是提供一种高效和经济地修饰生物油的方法，由此改善所述生物油的稳定性并且改变组成。

本发明的另一个目的是提供具有改善的稳定性的修饰的生物油，其中所述生物油可如此使用或用于有价值的组分的制造中。

本发明的另一个目的是提供至少部分或完全基于可再生起始材料的修饰的生物油，用于如此使用或有价值组分的制造中。

定义

本文中术语“加氢处理”是指所有通过分子氢的方式对有机材料进行催化处理。

本文中术语“羰基化合物”是指所有含有一个或多个羰基的有机分子，尤其是醛和酮。

术语“化学结构模块”或“结构模块化学物”是指用作用于化学和药学最终产物的制造的起始材料和中间体的化学化合物。这样的化学结构模块的例子是富马酸、糠醛、甘油、柠檬酸、苏氨酸(treonin)、丙酸等。

运输燃料是指具有燃料，如柴油燃料(160-380℃的中间蒸馏物，EN590)、汽油(150-210℃，EN228)、航空燃料(160-300℃，ASTM D-1655飞机燃料)、煤油、石脑油等的标准化蒸馏曲线的烃类的馏分或段或混合物。