[发明专利]用于制备芳族化合物的方法

说明书

本发明涉及用于由黑液制备小的芳族化合物的方法。

小的芳族化合物、例如苯、甲苯、二甲苯类和萘类代表了用于许多应用的有价值的起始材料。这样的化合物的混合物可见于芳族燃料、包括汽油中。苯可以进一步被用作化学中间体、例如在乙苯、异丙苯和环己烷的生产中。甲苯已被发现作为例如涂料、印刷墨水、和胶水的溶剂而加以应用。其还在作为用于生产聚氨酯泡沫的起始材料的甲苯二异氰酸酯的制备中被用作化学中间体。此外，其还可以在其生成苯和二甲苯类的歧化中使用。对二甲苯被用于制备对苯二甲酸，所述对苯二甲酸为用于多种塑料、例如芳族聚酰胺和聚酯、例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的单体。邻二甲苯主要用于生产用于PVC的增塑剂。萘类的主要市场在于制备邻苯二甲酸。

目前，这些芳族化合物通过化石燃料的精炼方法来生产。常规的方法包括蒸汽裂化、蒸汽重整、和催化重整。为了实现更环境友好且更可持续地生产这些芳族化合物，已在辨别用于其生产的不同的、更可持续的起始材料方面进行了研究。这样的适合的起始材料包括废弃物和生物质、以及它们的混合物。

已发现，来自纸浆方法的黑液可以被用作提供有价值的化合物的基础。在纸浆方法中，将木片在蒸煮器系统中进行处理，从而分离出纤维素纤维并除去在木材的天然状态下将纤维结合在一起的木质素。使用热和化学品的木片的蒸煮在工业中是常规实践。在该方法、例如硫酸盐（Kraft）方法中，通常将木片和碱性蒸煮液引至蒸煮器，从而生成纸浆和也被称为黑液的含有木质素的可溶部分。在蒸煮方法之后，对所产生的纸浆和黑液进行分离从而进一步进行单独处理。纸浆包含纤维素纤维，并且通常被进一步处理以进行造纸。黑液含有木质素、半纤维素、无机盐和其他可抽提组分。通常将黑液通过除去水含量而进行浓缩，从而获得具有70至90wt%的固体重量含量的黑液。浓缩黑液也被称为“浓黑液”。将黑液的固体含量进行浓缩是在大多数现有造纸厂中完成的方法。可以将部分(浓)黑液通过将其在用于产生能量的特定回收锅炉中进行燃烧并回收源自蒸煮方法的盐来进行进一步处理。盐可以用于重新生产在纸浆方法中需要的化学品。对回收盐而言，浓黑液看起来更好。已发现，可以将至少一部分黑液用于获得能量和有价值的化合物。过去已进行研究以提供能够转化为汽车燃料生产和其他化合物、例如醇类、烷烃类、烯烃类和醚类的合成气。还已经研究了将作为黑液的主成分并从黑液中分离出的(硫酸盐)木质素价值化(valorization)为可以用于燃料或其他应用的有价值的化合物。

本发明的一个目的在于，提供用于生产小的芳族化合物的方法，其可以以有经济价值的方式、以工业规模、以连续的方式使用并且可以被整合在其他现有的装置、例如造纸厂的装置中。

本发明的另一个目的在于，由黑液提供小的芳族化合物，其使用可以以例如能量和盐仍可被回收以进一步用于造纸工业的方式而被整合于现有的造纸厂的方法。

此外，一个目的在于，获得几乎不含氧原子的小的芳族化合物。

这些目的至少部分通过根据权利要求1所述的方法而实现。

相应地，本发明提供用于由黑液制备小的芳族化合物的方法，其包括：

● 提供源自木片的碱性处理的黑液；

● 在第一反应器中，使黑液经历热解处理从而生成热解黑液气体、以及包含炭和盐的固体物质，其中，盐基本上源自黑液的处理；

● 在不同于第一反应器的第二反应器中，使至少部分热解黑液气体与催化剂接触，从而提供转化处理以生成转化产物；和

● 从转化产物中回收小的芳族化合物。

本发明人发现，将黑液热解提供热解黑液气体，其可以在第二反应器中被进一步催化处理并提供小的芳族化合物。此外，本发明人出人意料地发现，不需要进行某些化合物、例如木质素的初始分离，并且可以以其原样在本发明的方法中使用从而获得足够高收率的小的芳族化合物。此外，热解处理在不添加催化剂的情况下被提供。本发明人出人意料地发现，在不使用催化剂的情况下热解黑液提供了黑液气体，其可以在第二反应器中被进一步催化处理并提供小的芳族化合物。如果在热解的过程中存在催化剂、例如沸石催化剂，则在黑液中存在的大量的无机盐可能会干扰催化剂并可能对活性造成负面影响。此外，本发明人出人意料地发现，根据本发明所述的方法提供了与其他生物质来源、例如木材相比更高收率的小的芳族化合物。此外，根据本发明所述的方法还提供了与木质素相比更高收率的小的芳族化合物。当使用源自硬木的黑液时尤其如此。

还已发现，所形成的大部分芳族化合物不再被氧原子取代。