[发明专利]由可再生木质纤维素生物质原料生产纯的且高度浓缩的二氧化碳的方法

说明书

本发明提出由可再生木质纤维素生物质原料生产纯的且高度浓缩的二氧化碳(CO2)的低能耗生产方法，包括以下步骤：i)通过在至少由水和甲酸组成的混合物存在下，在80℃‑110℃的温度的条件下，将至少一种固态木质纤维素原料置于大气压下，以提取木质素和半纤维素；ii)将在提取步骤i)结束时获得的初级固体级分和初级液体级分分馏；iii)将所述木质素与中间液体级分分离；iv)通过向气化设备进料至少一部分所述初级固体级分和/或至少一部分所述残余液体级分来生产合成气；和v)通过向所述气化设备引入分子氧(O2)或富分子氧的空气或空气来生产二氧化碳(CO2)。

技术领域

本发明涉及由可再生木质纤维素生物质原料生产纯二氧化碳的方法。

更特别地，本发明涉及由可再生木质纤维素生物质原料生产纯的且高度浓缩的二氧化碳的方法。

本发明还涉及由纯二氧化碳生产生物乙醇、生物燃料和生物分子的方法。

背景技术

迄今为止，在不考虑生物质直接燃烧的情况下，从植物生物质产生能量的主要尝试是生产生物燃料，诸如生物乙醇和其它类型的生物燃料。

衍生自植物生物质的燃料也排放二氧化碳，但是由此释放出的碳已经存在于大气中。

因此，从二氧化碳排放的角度来看，生物燃料似乎很有吸引力。

特别地，用于生产液体生物燃料的不同技术-无论是通过酶促水解还是热化学途径转化木质纤维素生物质-在产量和能量平衡方面的产率都较低。

通过常规生化途径生产乙醇的总体能量平衡可能会因与种植专用植物相关的必要能耗以及蒸馏操作期间的能耗而受到不利影响。

另外，在此领域中，仅植物中所含的糖用于生产生物燃料，并因此用于产生能量。

此外，酶的成本不允许达到足够的经济平衡-它不断受到原油价格的影响。

在热化学途径中，生物质的所有成分都用于生产生物燃料，并且总体能量平衡可能会更好，但总体经济平衡仍然很低。

因此，对于生物燃料的工业大规模生产，还没有找到在不同的能量、经济和全球生态平衡方面令人满意的解决方案。

例如，当考虑在伐木和棕榈或棕榈树的生产中，或在大规模的稻草和谷类稻草的生产中或在制糖业中的甘蔗渣中考虑到木质纤维素残余物时，这些木质纤维素植物原料可以大量使用。在这两种情况下，可以使用非常丰富的原料来进行本发明的方法，迄今为止，该方法没有发现有益的工业用途，并且在环境可接受的条件下也无法生产能源，例如用于“原地”发电。

生物质是太阳能独特的直接和可再生存储设施，并且木质纤维素废料的确或多或少地代表了这种可再生非化石能源的重要部分。

由于木质素芳环的非常负面的影响，生物质的直接气化不是可行的解决方案，该木质素芳环导致碳质油和残渣的二次形成而没有已知的高效回收率。

而且，由于各种原因，在聚合物工业中也有必要逐步地用生物质衍生的产品(绿色化学)代替石油工业衍生的产品(即石化产品)。

在这种情况下，在US A1 2012/0202260中提出了根据“木质纤维素原料的混合生物精制和气化”从木质纤维素原料中同时回收木质素衍生物和合成气体(合成气)的方法。但是，在使用常规的气化设备分离木质素并气化“固体流”和“半固体和固体废物”以生产合成气之后，建议加工合成气以生产各种类型的燃料，诸如生物柴油、丁醇、乙醇、甲醇等。

合成气是主要由氢(H₂)、一氧化碳(CO)和很常见地一些二氧化碳(CO₂)组成的燃料气体混合物。

典型地，生物质向合成气的转化是低产率的。