[发明专利]用于转化固体木质纤维素材料的工艺

说明书

用于转化含有半纤维素、纤维素和木质素的固体木质纤维素材料的工艺，工艺包括下述步骤：(a)用水性盐酸溶液(基于这种水性盐酸溶液中水和盐酸的组合重量，含有等于或大于40.0wt.％至等于或小于51.0wt.％范围内的盐酸)，在等于或小于40℃，优选等于或小于30℃的温度下水解固体木质纤维素材料的至少一部分半纤维素和至少一部分纤维素；生产含盐酸的水性水解物溶液；(b)将含盐酸的水性水解物溶液与木质素分开；和(c)将至少部分含盐酸的水性水解物溶液加热至等于或大于60℃的温度，生产含有5‑(氯甲基)糠醛的产物溶液，并且将5‑(氯甲基)糠醛从这种产物溶液提取至提取溶剂中。

技术领域

本发明涉及用于转化固体木质纤维素材料的工艺。

背景技术

近来可持续资源(比如生物质)的使用对于生产用于燃料和化学应用的化合物变得越来越重要。这种生物衍生的燃料和化学品有时也称为“生物燃料”和“生物化学品”。与矿物质来源的常规原料相比，使用可持续生物质资源的优势之一在于CO₂平衡更有利。从不可食用的可持续资源(比如固体木质纤维素材料)生产生物燃料和生物化学品是优选的，因为这种不可食用的固体木质纤维素材料不与食品生产竞争。

在生产生物燃料和生物化学品时，5-(氯甲基)糠醛为有价值的中间体。例如，其可在生产5-(羟甲基)糠醛(HMF)、5-(烷氧基甲基)糠醛和/或2,5-二甲酰基呋喃(DFF)(也称为2,5-呋喃二甲醛)时，用作中间体。

在制备聚合物时，2,5-二甲酰基呋喃可用作单体或交联剂，但是也可用作粘合剂、腐蚀抑制剂或用于某些金属的表面处理剂。其也可用作用于2,5-呋喃二羧酸(FDCA)(用于生产生物基类聚乙烯呋喃酯(PEF)的单体构成嵌段)的前体。2,5-二甲酰基呋喃可由5-(氯甲基)糠醛生产，如在例如法国专利申请号FR3008409中描述的。进一步，5-氯甲基糠醛氧化成2,5-二甲酰基呋喃描述在Vicente等人的题目为“Oxidation of 5-chloromthylfurfural to 2,5-diformylfuran”出版在Molecules(2017)22卷329页的文章中和下面。

5-(烷氧基甲基)糠醛化合物对于燃料(添加剂)和化学应用都是令人感兴趣的。例如，5-(乙氧甲基)糠醛(EMF)为令人感兴趣的柴油燃料添加剂。进一步，例如，5-(甲氧甲基)糠醛(MMF)为生产2,5-呋喃二羧酸(FDCA)时的重要中间体。爱沙尼亚专利申请EE2013/0003A描述了用于由5-(氯甲基)糠醛或5-(溴甲基)糠醛制备5-(烷氧基甲基)糠醛的方法。

因此，期望具有允许人们由固体木质纤维素材料生产5-(氯甲基)糠醛的工艺。

Mascal等人在题目为“Dramatic Advancements in the Saccharide to 5-(Chloromethyl)furfural Conversion Reaction”出版在ChemSusChem(2009)第2卷859-861页中的文章描述了用于在两相反应器中将玉米秸秆转化成5-(氯甲基)糠醛的工艺，例如通过在80℃下强烈搅拌下，将粉状玉米秸秆、浓盐酸(HCl)和1,2-二氯乙烷加热。

然而，如由Mascal描述的工艺，对于在商业规模上转化固体木质纤维素材料没有吸引力。

固体木质纤维素材料不仅仅含有纤维素，而且也含有半纤维素和木质素。当在高温下接触浓盐酸时，如在Mascal工艺中，半纤维素和纤维素转化成各种戊糖(C5-糖)和己糖(C6-糖)。在Mascal工艺的条件下，这种戊糖和己糖与木质素以各种类型的反应发生反应，导致无利的副产物和/或污染物。在商业规模工艺中，这种无利的副产物将进一步不得不被反复地去除，使得总体工艺变复杂、昂贵并且经济上无吸引力。