[发明专利]一种获得稳定的木质素的方法：通过温和溶剂改性得到极性有机溶剂组合物

说明书

本发明涉及一种生产粗液体木质素油(CLO)的方法，所述方法包括以下步骤：提供富含木质素的固体原料，并在不添加有效量的添加反应促进剂的情况下，在极性有机溶剂中对富含木质素的固体原料进行处理，并提供木质素组合物，所述反应促进剂例如为非均相催化剂和/或均相催化剂和/或氢气，所述处理包括以下步骤：使所述富含木质素的固体原料与极性有机溶剂在操作温度至高210℃、操作压力低于50bar、停留时间至多240分钟的操作条件下接触，其中，富含木质素的固体原料中的木质素与极性有机溶剂的比例(w/v)范围在1:1.5和1:15之间，或在1:2和1:10之间，或在1:2和1:5之间。

技术领域

本发明涉及液体木质素组合物的制备方法，更具体地，涉及一种获得稳定的木质素的方法：通过温和溶剂改性得到极性有机溶剂组合物。另外，本发明涉及根据这种方法获得的粗木质素油(CLO)。本发明还涉及由此获得的粗木质素油(CLO)的用途。

背景技术

木质素是一种目前尚未充分发挥其潜力的产品。生物质价值化的现状可以追溯到公元105年左右的中国古代，距今已近两千年。在那时，才第一次记录了造纸技术。在造纸中，以及最近在纤维素乙醇生产中，木质纤维素基质被分为(半)纤维素和木质素。前一种化合物被价值化为纸或乙醇，而后者则在现场燃烧以获取能量。

牺牲木质素以从纤维素中提取价值这一基本概念已经成为近两千年的准则。即使在今天，98％以上的木质素都注定要被燃烧以满足植物能源需求。木质素的这种低价值应用构成了第一个要解决的问题。令人遗憾的是有充分的科学证据表明，木质素可以在从树脂到泡沫到防晒霜的各种应用中直接取代有价值的极性碳氢化合物。

这些木质素的应用是自然进化的结果。最早明确的化石证据表明，第一批陆生植物群起源于4.5亿年前。这些开拓性的陆地植物在不久后面临各种重大挑战，包括暴露于有害的UV-B辐射中(水曾保护了它们的祖先免受有害的UV-B辐射)、缺乏曾由浮力提供的结构支撑、干旱(即极端干燥的状态)压力，以及，最终与草食动物和病原体共同进化。

当植物进化出将木质素(一种苯丙素(phenylpropanoid)聚合物)结合到细胞壁中的能力，从而形成木质纤维素基质时，这些新的威胁最终得以克服，木质纤维素基质是几乎所有陆地植物的主要组成部分。

另一个乍一看不相关的问题是，目前每年从温室气体密集型精炼厂的化石油中生产数亿吨的极性碳氢化合物(例如，甲醇、乙醇、苯酚、二醇)用于上述用途。这个不可持续的过程构成了第二个要解决的问题。

纤维素乙醇工厂中的第二代(2G)生物乙醇生产包括将木质纤维素生物质转化为可持续的液体燃料。尽管木质生物质的其他成分可以分解为糖，然后转化为多种液体生物燃料，但占植物生物质最高30％(重量)的木质素更难分解为高价值的化学品和燃料。大多数基于生物质的葡萄糖部分的生物化学提质的生物精炼策略都将木质素视为废物。然后通过现场燃烧回收热值，以满足工厂的过程热能和电力需求，同时将多余的电能输出到电网。

为木质素增值研究目标增加价值的另一种方法是现场生产基础化学品和精细化学品。但是，这样的方法通常导致特定化合物的低收率并且需要困难且昂贵的分离技术。另一种方法是在还原解聚技术中利用木质素聚合物的非均质(heterogeneous)性质作为通往燃料的途径。这通常涉及昂贵的催化剂、用于充分脱氧的氢气和用于木质素有效裂解的苛刻工艺条件。在这些条件下，还会发生副反应，并导致大量溶剂消耗，从而导致非经济可行的过程。另外，在第二代生物乙醇工厂中，木质素与生物乙醇的生产比在0.5至0.3的范围内，这意味着用于生产稳定的粗木质素油(CLO)的木质素：溶剂的混合比例是设计经济上可行的连续过程并避免工厂中额外乙醇供应的关键参数。