RU2609001C2 - ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С КОРРЕКТИРОВАНИЕМ Ph - Google Patents
ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С КОРРЕКТИРОВАНИЕМ Ph Download PDFInfo
- Publication number
- RU2609001C2 RU2609001C2 RU2013153586A RU2013153586A RU2609001C2 RU 2609001 C2 RU2609001 C2 RU 2609001C2 RU 2013153586 A RU2013153586 A RU 2013153586A RU 2013153586 A RU2013153586 A RU 2013153586A RU 2609001 C2 RU2609001 C2 RU 2609001C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- specified
- fluid
- reaction
- adjusted
- Prior art date
Links
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 39
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 title 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 117
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 68
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 66
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 62
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 48
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 34
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 claims abstract description 28
- WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N D-mannopyranose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-QTVWNMPRSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000005715 Fructose Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229930091371 Fructose Natural products 0.000 claims abstract description 25
- RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N Fructose Chemical compound OC[C@H]1O[C@](O)(CO)[C@@H](O)[C@@H]1O RFSUNEUAIZKAJO-ARQDHWQXSA-N 0.000 claims abstract description 25
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 claims abstract description 25
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229920001542 oligosaccharide Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 125000002791 glucosyl group Chemical group C1([C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O1)CO)* 0.000 claims abstract description 8
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 4
- -1 C 6 saccharide Chemical class 0.000 claims description 65
- 239000002029 lignocellulosic biomass Substances 0.000 claims description 31
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 21
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 10
- 150000007529 inorganic bases Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 8
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 8
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 6
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims description 3
- 150000007530 organic bases Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011122 softwood Substances 0.000 claims description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N Glycolaldehyde Chemical compound OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 6
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 5
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 4
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 4
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 4
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000007522 mineralic acids Chemical group 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 4
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N sebacic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCCC(O)=O CXMXRPHRNRROMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QPRQEDXDYOZYLA-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-1-ol Chemical compound CCC(C)CO QPRQEDXDYOZYLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MSXVEPNJUHWQHW-UHFFFAOYSA-N 2-methylbutan-2-ol Chemical compound CCC(C)(C)O MSXVEPNJUHWQHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N Acetic anhydride Chemical compound CC(=O)OC(C)=O WFDIJRYMOXRFFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 3
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 150000002482 oligosaccharides Chemical group 0.000 description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 description 3
- 229920001221 xylan Polymers 0.000 description 3
- 150000004823 xylans Chemical class 0.000 description 3
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MKJHXLKVZNDNDB-UHFFFAOYSA-N 2-phenyloctadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCC(C(O)=O)C1=CC=CC=C1 MKJHXLKVZNDNDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 3-azaniumyl-2-hydroxypropanoate Chemical compound NCC(O)C(O)=O BMYNFMYTOJXKLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ALRHLSYJTWAHJZ-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxypropionic acid Chemical compound OCCC(O)=O ALRHLSYJTWAHJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MXLMTQWGSQIYOW-UHFFFAOYSA-N 3-methyl-2-butanol Chemical compound CC(C)C(C)O MXLMTQWGSQIYOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOOXCMJARBKPKM-UHFFFAOYSA-N 4-oxopentanoic acid Chemical compound CC(=O)CCC(O)=O JOOXCMJARBKPKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROWKJAVDOGWPAT-UHFFFAOYSA-N Acetoin Chemical compound CC(O)C(C)=O ROWKJAVDOGWPAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M Bisulfite Chemical compound OS([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N D-gluconic acid Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 2
- MNQZXJOMYWMBOU-VKHMYHEASA-N D-glyceraldehyde Chemical compound OC[C@@H](O)C=O MNQZXJOMYWMBOU-VKHMYHEASA-N 0.000 description 2
- VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N Fumaric acid Chemical compound OC(=O)\C=C\C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-OWOJBTEDSA-N 0.000 description 2
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000021314 Palmitic acid Nutrition 0.000 description 2
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical compound OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 2
- KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N Terephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C=C1 KKEYFWRCBNTPAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000001014 amino acid Nutrition 0.000 description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- CUBCNYWQJHBXIY-UHFFFAOYSA-N benzoic acid;2-hydroxybenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1.OC(=O)C1=CC=CC=C1O CUBCNYWQJHBXIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N butan-2-ol Chemical compound CCC(C)O BTANRVKWQNVYAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- CHTHALBTIRVDBM-UHFFFAOYSA-N furan-2,5-dicarboxylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)O1 CHTHALBTIRVDBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N furfural Chemical compound O=CC1=CC=CO1 HYBBIBNJHNGZAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940093915 gynecological organic acid Drugs 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940071870 hydroiodic acid Drugs 0.000 description 2
- PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N isoamylol Chemical compound CC(C)CCO PHTQWCKDNZKARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 150000002772 monosaccharides Chemical class 0.000 description 2
- WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N n-Pentadecanoic acid Natural products CCCCCCCCCCCCCCC(O)=O WQEPLUUGTLDZJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- 235000021313 oleic acid Nutrition 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- JYVLIDXNZAXMDK-UHFFFAOYSA-N pentan-2-ol Chemical compound CCCC(C)O JYVLIDXNZAXMDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AQIXEPGDORPWBJ-UHFFFAOYSA-N pentan-3-ol Chemical compound CCC(O)CC AQIXEPGDORPWBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011973 solid acid Substances 0.000 description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N (2S)-2-Amino-3-hydroxypropansäure Chemical compound OC[C@H](N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 239000001124 (E)-prop-1-ene-1,2,3-tricarboxylic acid Substances 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 2-(3-fluorophenyl)-1h-imidazole Chemical compound FC1=CC=CC(C=2NC=CN=2)=C1 JAHNSTQSQJOJLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 241000193464 Clostridium sp. Species 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N D-Cellobiose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-CUHNMECISA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-QWWZWVQMSA-N D-arabinitol Chemical compound OC[C@@H](O)C(O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-QWWZWVQMSA-N 0.000 description 1
- DSLZVSRJTYRBFB-LLEIAEIESA-N D-glucaric acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O DSLZVSRJTYRBFB-LLEIAEIESA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXKAIJAYHKCRRA-FLRLBIABSA-N D-xylonic acid Chemical class OC[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O QXKAIJAYHKCRRA-FLRLBIABSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical compound C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N L-alanine Chemical compound C[C@H](N)C(O)=O QNAYBMKLOCPYGJ-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N L-glutamic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N L-lysine Chemical compound NCCCC[C@H](N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N L-threonine Chemical compound C[C@@H](O)[C@H](N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N 0.000 description 1
- 239000004472 Lysine Substances 0.000 description 1
- KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N Lysine Natural products NCCCCC(N)C(O)=O KDXKERNSBIXSRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000193448 Ruminiclostridium thermocellum Species 0.000 description 1
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 1
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 1
- MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N Serine Natural products OCC(N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N Succinic acid Natural products OC(=O)CCC(O)=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N Threonine Natural products CC(O)C(N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004473 Threonine Substances 0.000 description 1
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 229940091181 aconitic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000004279 alanine Nutrition 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N butanedioic acid Chemical compound O[14C](=O)CC[14C](O)=O KDYFGRWQOYBRFD-NUQCWPJISA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- GTZCVFVGUGFEME-IWQZZHSRSA-N cis-aconitic acid Chemical compound OC(=O)C\C(C(O)=O)=C\C(O)=O GTZCVFVGUGFEME-IWQZZHSRSA-N 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000001530 fumaric acid Substances 0.000 description 1
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- GFAZHVHNLUBROE-UHFFFAOYSA-N hydroxymethyl propionaldehyde Natural products CCC(=O)CO GFAZHVHNLUBROE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013462 industrial intermediate Substances 0.000 description 1
- BEJNERDRQOWKJM-UHFFFAOYSA-N kojic acid Chemical compound OCC1=CC(=O)C(O)=CO1 BEJNERDRQOWKJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZNJWVWKTVETCG-UHFFFAOYSA-N kojic acid Natural products OC(=O)C(N)CN1C=CC(=O)C(O)=C1 WZNJWVWKTVETCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004705 kojic acid Drugs 0.000 description 1
- 229940040102 levulinic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N methylenebutanedioic acid Natural products OC(=O)CC(=C)C(O)=O LVHBHZANLOWSRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DUWWHGPELOTTOE-UHFFFAOYSA-N n-(5-chloro-2,4-dimethoxyphenyl)-3-oxobutanamide Chemical compound COC1=CC(OC)=C(NC(=O)CC(C)=O)C=C1Cl DUWWHGPELOTTOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KPSSIOMAKSHJJG-UHFFFAOYSA-N neopentyl alcohol Chemical compound CC(C)(C)CO KPSSIOMAKSHJJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical group 0.000 description 1
- 238000000194 supercritical-fluid extraction Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- GTZCVFVGUGFEME-UHFFFAOYSA-N trans-aconitic acid Natural products OC(=O)CC(C(O)=O)=CC(O)=O GTZCVFVGUGFEME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 description 1
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 description 1
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 description 1
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 description 1
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
- C07H3/00—Compounds containing only hydrogen atoms and saccharide radicals having only carbon, hydrogen, and oxygen atoms
- C07H3/02—Monosaccharides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/06—Processes using ultra-high pressure, e.g. for the formation of diamonds; Apparatus therefor, e.g. moulds or dies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
- C07H1/00—Processes for the preparation of sugar derivatives
- C07H1/06—Separation; Purification
- C07H1/08—Separation; Purification from natural products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
- C08B1/00—Preparatory treatment of cellulose for making derivatives thereof, e.g. pre-treatment, pre-soaking, activation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/02—Monosaccharides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/04—Polysaccharides, i.e. compounds containing more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K1/00—Glucose; Glucose-containing syrups
- C13K1/02—Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K13/00—Sugars not otherwise provided for in this class
- C13K13/002—Xylose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C13—SUGAR INDUSTRY
- C13K—SACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
- C13K13/00—Sugars not otherwise provided for in this class
- C13K13/007—Separation of sugars provided for in subclass C13K
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Zoology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к способу переработки лигноцеллюлозы и может быть использовано в химической промышленности. Предложенный способ включает подготовку лигноцеллюлозной биомассы, которая содержит первую твердую фракцию, содержащую целлюлозу и лигнин, первую жидкую фракцию; отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции; смешивание указанной первой твердой фракции с водой с образованием суспензии; где указанная суспензия имеет рН от рН 3,0 до рН 4,5; повышение указанного рН указанной суспензии на величину от 0,5 единицы рН до 5,0 единиц рН, чтобы получить суспензию со скорректированным рН; где указанная суспензия со скорректированным рН имеет рН от рН 5,0 до рН 8,0; необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным рН до температуры, которая ниже критической точки воды; приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит вторую твердую фракцию, содержащую лигнин; и вторую жидкую фракцию, содержащую растворимый С6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей; где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, СО2 при температуре, равной 300°С или выше, и давлении, по меньшей мере достаточно высоком для того, чтобы гарантировать, что все текучее вещество для второй реакции находится в жидкой фазе или сверхкритической фазе; и где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем 2 секунды; необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже 280°С; и необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с образованием С6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из С6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей. Предложенный способ позволяет эффективно проводить подготовку лигноцеллюлозной биомассы, управлять степенью гидролиза целлюлозы и снижать степень разложения глюкозы. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 3 пр., 7 ил., 2 табл.
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] По заявке испрашивают приоритет заявки США №61/482465, поданной 4 мая 2011 года, полное описание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Настоящее изобретение в целом относится к способам управления степенью гидролиза целлюлозы и снижения степени разложения глюкозы. Более конкретно, оно относится к способам управления степенью гидролиза целлюлозы и снижения степени разложения глюкозы посредством корректирования pH во время гидролиза целлюлозы.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Существуют способы превращения лигноцеллюлозной биомассы в сбраживаемые C5- и C6-сахара. В нескольких из этих способов сначала получают олигомеры C5- и C6-сахаров, которые затем гидролизуют для того, чтобы получать сбраживаемые потоки мономеров C5- и C6-сахаров. С существующими способами связаны проблемы, которые включают, среди прочего, то, что из-за очень короткого времени пребывания в реакторе управляющие действия часто ведут к нежелательным продуктам разложения, таким как кислоты, которые ингибируют ферментацию. Следовательно, полезным будет разработать способы, допускающие масштабирование и управление, которые максимизируют образование мономеров и которые минимизируют образование продуктов разложения. Способы и композиции по настоящему изобретению направлены на решение этих, а также других важных задач.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0004] В одном из вариантов осуществления изобретение направлено на способы повышения уровня C6-моносахаридов, получаемых из лигноцеллюлозной биомассы, которые включают:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, находящейся при первом давлении, более высоком, чем атмосферное давление, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с образованием суспензии;
где указанная суспензия имеет pH от приблизительно pH 3,0 до приблизительно pH 4,5;
повышение указанного pH указанной суспензии на величину от приблизительно 0,5 единицы pH до приблизительно 5,0 единиц pH, чтобы получить суспензию со скорректированным pH;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным pH до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый C6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, CO2; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем приблизительно 2 секунды;
необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже приблизительно 280°C; и
необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с образованием C6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из C6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.
[0005] В другом варианте осуществления изобретение направлено на способы управления степенью гидролиза целлюлозы, которые включают:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, находящейся при первом давлении, более высоком, чем атмосферное давление, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с получением суспензии;
где указанная суспензия имеет pH от приблизительно pH 3,0 до приблизительно pH 4,5;
повышение указанного pH указанной суспензии на величину от приблизительно 0,5 единицы pH до приблизительно 5,0 единиц pH, чтобы получить суспензию со скорректированным pH;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным pH до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый C6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, CO2; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем приблизительно 2 секунды;
необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже приблизительно 280°C; и
необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с получением C6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из C6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.
[0006] В других вариантах осуществления изобретение направлено на способы снижения степени разложения глюкозы, которые включают:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, находящейся при первом давлении, более высоком, чем атмосферное давление, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с получением суспензии;
где указанная суспензия имеет pH от приблизительно pH 3,0 до приблизительно pH 4,5;
повышение указанного pH указанной суспензии на величину от приблизительно 0,5 единицы pH до приблизительно 5,0 единиц pH, чтобы получить суспензию со скорректированным pH;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным pH до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый C6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, CO2; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем приблизительно 2 секунды;
необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже приблизительно 280°C; и
необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с получением C6-сахаридов, выбранных из группы, состоящей из C6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.
[0007] В других вариантах осуществления изобретение направлено на способы, которые включают:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, находящейся при первом давлении, более высоком, чем атмосферное давление, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с получением суспензии;
где указанная суспензия имеет pH от приблизительно pH 3,0 до приблизительно pH 4,5;
повышение указанного pH указанной суспензии на величину от приблизительно 0,5 единицы pH до приблизительно 5,0 единиц pH, чтобы получить суспензию со скорректированным pH;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным pH до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый C6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, CO2; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем приблизительно 2 секунды;
снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже приблизительно 280°C;
гидролиз указанной второй жидкой фракции с образованием C6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из C6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей; и
превращение посредством ферментации, катализа или их сочетания указанных C6-сахаридов в продукт ферментации, продукт катализа или их смесь.
[0008] В дополнительных вариантах осуществления изобретение направлено на композиции, образуемые из лигноцеллюлозной биомассы, которые содержат:
C6-сахарид;
меньше чем приблизительно 15% по массе предпочтительно, меньше чем приблизительно 10%, по массе, в расчете на общую массу композиции, побочных продуктов, где указанные побочные продукты выбирают из группы, состоящей из гликольальдегида, гликолевой кислоты, глицеральдегида и их смесей; и
воду;
где указанные C6-сахариды получают из указанной лигноцеллюлозной биомассы с использованием сверхкритических или близких к критическим текучих веществ.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
[0009] Сопроводительные рисунки, которые включены для того, чтобы обеспечить дополнительное понимание изобретения, и входят в состав и составляют часть этого описания, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения. На рисунках:
[0010] На фиг.1 представлен график процентной доли превращения целлюлозы в виде функции pH при различном времени пребывания при температуре 335°C для одного из вариантов осуществления изобретения.
[0011] На фиг.2 представлен график процентной доли выхода глюкозы в виде функции pH при различном времени пребывания при 335°C.
[0012] На фиг.3 представлен график процентной доли превращения целлюлозы в виде функции температуры при различных pH для времени пребывания 5 с для одного из вариантов осуществления изобретения.
[0013] На фиг.4 представлен график процентной доли превращения целлюлозы в виде функции температуры при различных pH в течение времени пребывания 7 с для одного из вариантов осуществления изобретения.
[0014] На фиг.5 представлен график процентной доли выхода глюкозы в виде функции температуры при различных pH для времени пребывания 7 с для одного из вариантов осуществления изобретения.
[0015] На фиг.6 представлен график процентной доли выхода C6-сахарида в виде функции pH при 375°C для различного времени пребывания для одного из вариантов осуществления изобретения.
[0016] На фиг.7 представлен график процентной доли превращения целлюлозы в виде функции pH при 375°C для различного времени пребывания для одного из вариантов осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] Как используют выше и на всем протяжении раскрытия, нижеследующие термины, если не указано иное, следует понимать как имеющие следующие значения.
[0018] Как используют в настоящем документе, формы единственного числа включают множественное число, если контекст явно не диктует иное.
[0019] Несмотря на то, что настоящее изобретение можно осуществлять в различных формах, приведенное ниже описание нескольких вариантов осуществления выполнено с пониманием того, что настоящее раскрытие следует рассматривать в качестве поясняющего примера изобретения, и оно не предназначено для того, чтобы ограничивать изобретение конкретными проиллюстрированными вариантами осуществления. Заголовки приведены только для удобства и не подлежат толкованию в смысле ограничения изобретения каким-либо образом. Варианты осуществления, проиллюстрированные под каким-либо заголовком, можно комбинировать с вариантами осуществления, проиллюстрированными под каким-либо другим заголовком.
[0020] При использовании числовых значений в различных количественных величинах, определяемых в этой заявке, они даны в виде приближений, как если бы минимальному и максимальному значениям в изложенных диапазонах, предшествовало бы слово «приблизительно», если только в явной форме не указано иное. Таким образом, можно использовать небольшие вариации изложенного значения для достижения по существу того же результата, что и с использованием изложенного значения. Также раскрытие диапазонов предусмотрено в качестве непрерывного диапазона, содержащего каждое значение между указанными минимальным и максимальным значениями, а также любых диапазонов, которые можно получать посредством таких значений. Также в настоящем документе описаны любые и все соотношения (и диапазоны любых таких соотношений), которые можно получать посредством деления изложенного числового значения на какое-либо другое изложенное числовое значение. Соответственно, специалист примет во внимание, что такие соотношения, диапазоны и диапазоны соотношений можно однозначно получать из числовых значений, представленных в настоящем документе, и во всех случаях такие соотношения, диапазоны и диапазоны соотношений представляют различные варианты осуществления настоящего изобретения.
[0021] Как она используется в настоящем документе, фраза «по существу не содержит» означает наличие не больше чем приблизительно 1%, предпочтительно меньше чем приблизительно 0,5%, более предпочтительно, меньше чем приблизительно 0,1% по массе компонента, в расчете на общую массу какой-либо композиции, содержащей компонент.
[0022] Сверхкритическое текучее вещество представляет собой текучее вещество при температуре выше его критической температуры и при давлении выше его критического давления. Сверхкритическое текучее вещество существует в его «критической точке» или выше нее, то есть в точке наивысшей температуры и давления, при которых жидкая и парообразная (газовая) фазы могут существовать в равновесии друг с другом. Выше критического давления и критической температуры различие между жидкой и газовой фазами исчезает. Сверхкритическое текучее вещество приблизительно обладает проникающими свойствами газа одновременно с растворяющими свойствам жидкости. Соответственно, экстрагирование сверхкритическим текучим веществом обладает эффектом высокой проницаемость и хорошего растворения.
[0023] Опубликованные критические температуры и давления включают: для чистой воды критическая температура составляет приблизительно 374,2°C и критическое давление приблизительно 221 бар; для диоксида углерода, критическая температура составляет приблизительно 31°C и критическое давление приблизительно 72,9 атмосферы (приблизительно 1072 фунта/дюйм2 изб.). Близкая к критической вода имеет температуру приблизительно равную 300°C или выше, но ниже критической температуры воды (374,2°C), и достаточно высокое давление для того, чтобы гарантировать, что все текучее вещество находится в жидкой фазе. Субкритическая вода имеет температуру меньше чем приблизительно 300°C и достаточно высокое давление для того, чтобы гарантировать, что все текучее вещество находится в жидкой фазе. Температура субкритической воды может быть больше чем приблизительно 250°C и меньше чем приблизительно 300°C, и во многих случаях субкритическая вода имеет температуру между приблизительно 250°C и приблизительно 280°C. Термин «горячая сжатая вода» используют взаимозаменяемо в настоящем документе для воды, которая находится в своем критическом состоянии или выше его или определена в настоящем документе как близкая к критической или субкритической, или при какой-либо другой температуре выше приблизительно 50°C (предпочтительно - по меньшей мере приблизительно 100°C), но меньше субкритической, и при таком давлении, что вода находится в жидком состоянии.
[0024] Как используют в настоящем документе, текучее вещество, которое является «сверхкритическим» (например, сверхкритическая вода, сверхкритический CO2 и т.д.), указывает на текучее вещество, которое будет сверхкритическим, если присутствует в чистой форме в условиях заданной температуры и давления. Например, «сверхкритическая вода» указывает на воду, присутствующую при температуре по меньшей мере приблизительно 374,2°C и давлении по меньшей мере приблизительно 221 бар, для воды, которая представляет собой чистую воду или присутствует в виде смеси (например, вода и этанол, вода и CO2 и т.д.). Таким образом, например, «смесь субкритической воды и сверхкритического диоксида углерода» указывает на смесь воды и диоксида углерода при температуре и давлении выше таковых в критической точке для диоксида углерода, но ниже критической точки для воды, независимо от того, содержит ли сверхкритическая фаза воду, и независимо от того, содержит ли водная фаза какой-либо диоксид углерода. Например, смесь субкритической воды и сверхкритического CO2 может иметь температуру приблизительно от 250°C приблизительно до 280°C и давление по меньшей мере приблизительно 225 бар.
[0025] Как он используется в настоящем документе, термин «непрерывный» указывает на процесс, который не прерывают на его протяжении, или прерывают, приостанавливают или задерживают только на мгновение по отношению к длительности процесса. Обработка биомассы является «непрерывной», когда биомассу подают в аппарат без перерыва или без значительного перерыва или обработку указанной биомассы не выполняют порционным способом.
[0026] Как он используется в настоящем документе, термин «пребывает» указывает на отрезок времени, в течение которого данная часть или комок вещества находится в реакционной зоне или сосуде реактора. «Время пребывания», как этот термин используется в настоящем документе, включая примеры и данные, приводится для условий окружающей среды и необязательно представляет собой фактическое протекшее время.
[0027] Как он используется в настоящем документе, термин «по существу не содержит» относится к композиции, которая имеет меньше чем приблизительно 1% по массе, предпочтительно меньше чем приблизительно 0,5% по массе и более предпочтительно меньше чем приблизительно 0,1% по массе, в расчете на общую массу композиции, указанного вещества.
[0028] Как он используется в настоящем документе, термин «C1-C5-спирт» указывает на спирт, который содержит от 1 до 5 углеродных атомов. Примеры C1-C5-спиртов включают, но не ограничиваясь этим, метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, н-бутанол, втор-бутанол, трет-бутанол, изобутанол, н-пентанол, 2-пентанол, 3-пентанол, 2-метил-1-бутанол, 2-метил-2-бутанол, 3-метил-1-бутанол, 3-метил-2-бутанол, и 2,2-диметил-1-пропанол. Можно использовать смеси одного или нескольких этих спиртов.
[0029] Как он используется в настоящем документе, термин «лигноцеллюлозная биомасса или составляющая ее часть» относится к растительной биомассе, содержащей целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин из различных источников, включая, без ограничения, (1) сельскохозяйственные отбросы (включая кукурузную солому и жмых сахарного тростника), (2) специализированные энергетические сельскохозяйственные культуры, (3) древесные отходы (включая отходы лесопилок и целлюлозно-бумажных комбинатов) и (4) городские отходы, и составляющие их части, включая, без ограничения, саму лигноцеллюлозную биомассу, лигнин, C6-сахариды (включая целлюлозу, целлобиозу, C6-олигосахариды, C6-моносахариды и C5-сахариды (включая гемицеллюлозу, C5-олигосахариды и C5-моносахариды).
[0030] Соответственно, в одном из вариантов осуществления изобретение направлено на способы повышения уровня C6-моносахаридов, получаемых из лигноцеллюлозной биомассы, которые включают:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, находящейся при первом давлении, более высоком, чем атмосферное давление, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с образованием суспензии;
где указанная суспензия имеет pH от приблизительно pH 3,0 до приблизительно pH 4,5;
повышение указанного pH указанной суспензии на величину от приблизительно 0,5 единицы pH до приблизительно 5,0 единиц pH, чтобы получить суспензию со скорректированным pH;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным pH до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый C6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, CO2; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем приблизительно 2 секунды;
необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже приблизительно 280°C; и
необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с образованием C6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из C6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации (относительно олигосахаридов в указанной второй жидкой фракции), глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.
[0031] В другом варианте осуществления изобретение направлено на способы управления степенью гидролиза целлюлозы, которые включают:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, находящейся при первом давлении, более высоком, чем атмосферное давление, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с получением суспензии;
где указанная суспензия имеет pH от приблизительно pH 3,0 до приблизительно pH 4,5;
повышение указанного pH указанной суспензии на величину от приблизительно 0,5 единицы pH до приблизительно 5,0 единиц pH, чтобы получить суспензию со скорректированным pH;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным pH до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый C6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, CO2; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем приблизительно 2 секунды;
необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже приблизительно 280°C; и
необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с получением C6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из C6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации (относительно олигосахаридов в указанной второй жидкой фракции), глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.
[0032] В других вариантах осуществления, изобретение направлено на способы снижения степени разложения глюкозы, которые включают:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, находящейся при первом давлении, более высоком, чем атмосферное давление, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с получением суспензии;
где указанная суспензия имеет pH от приблизительно pH 3,0 до приблизительно pH 4,5;
повышение указанного pH указанной суспензии на величину от приблизительно 0,5 единицы pH до приблизительно 5,0 единиц pH, чтобы получить суспензию со скорректированным pH;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным pH до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый C6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, CO2; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем приблизительно 2 секунды;
необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже приблизительно 280°C; и
необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с получением C6-сахаридов, выбранных из группы, состоящей из C6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации (относительно олигосахаридов в указанной второй жидкой фракции), глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.
[0033] В других вариантах осуществления изобретение направлено на способы, которые включают:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, находящейся при первом давлении, более высоком, чем атмосферное давление, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с получением суспензии;
где указанная суспензия имеет pH от приблизительно pH 3,0 до приблизительно pH 4,5;
повышение указанного pH указанной суспензии на величину от приблизительно 0,5 единицы pH до приблизительно 5,0 единиц pH, чтобы получать суспензию со скорректированным pH;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным pH до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый C6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, CO2; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем приблизительно 2 секунды;
снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже приблизительно 280°C;
гидролиз указанной второй жидкой фракции с получением C6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из C6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей; и
превращение посредством ферментации, катализа или их сочетания указанных C6-сахаридов в продукт ферментации, продукт катализа или их смесь. Такие продукты включают, например, этанол и бутанол, и их смеси.
[0034] В определенных вариантах осуществления способа лигноцеллюлозную биомассу фракционируют для того, чтобы удалить по меньшей мере часть C5-сахаридов с помощью какого-либо подходящего средства, включая в качестве неограничивающих примеров, гидротермическую обработку (например, горячей сжатой водой, субкритической, близкой к критической или сверхкритической водой, которая может содержать другие текучие вещества, включая спирт, кислоту или основание), ферментативную обработку и т.п.
[0035] Способы по изобретению предпочтительно выполняют непрерывно, несмотря на то, что их можно выполнять в виде порционных или полупорционных способов.
[0036] Способы по изобретению можно осуществлять в любом подходящем реакторе, включая в качестве неограничивающих примеров трубчатый реактор, автоклав (вертикальный, горизонтальный или наклонный) или тому подобное. Подходящие автоклавы включают систему автоклавирования, описанную в US-B-8057639, которая содержит автоклав и блок парового взрыва, полное раскрытие которой включено посредством ссылки.
[0037] В определенных вариантах осуществления второе сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество по существу не содержит C1-C5-спиртов.
[0038] В определенных вариантах осуществления стадию приведения в контакт указанной суспензии со скорректированным pH с указанным текучим веществом для второй реакции осуществляют по существу без катализатора, отличного от диоксида углерода. В определенных вариантах осуществления катализатор представляет собой неорганическую кислоту или органическую кислоту, или кислоту, образуемую in situ. Неорганическая кислота включает, но не ограничиваясь этим: серную кислоту, сульфоновую кислоту, фосфорную кислоту, фосфоновую кислоту, азотную кислоту, азотистую кислоту, соляную кислоту, фтороводородную кислоту, бромистоводородную кислоту, йодистоводородную кислоту. Органические кислоты включают, но не ограничиваясь этим, алифатические карбоновые кислоты (например, уксусную кислоту и муравьиную кислоту), ароматические карбоновые кислоты (например, бензойную кислоту и салициловую кислоту), дикарбоновые кислоты (например, щавелевую кислоту, фталевую кислоту, себациновую кислоту и адипиновую кислоту), алифатические жирные кислоты (например, олеиновую кислоту, пальмитиновую кислоту и стеариновую кислоту), ароматические жирные кислоты (например, фенилстеариновую кислоту) и аминокислоты. В определенных вариантах осуществления кислота предпочтительно представляет собой серную кислоту, соляную кислоту, фосфорную кислоту, азотную кислоту или их сочетание. Газообразные соединения, которые образуют кислоту in situ, включают, но не ограничиваясь этим, SO2, CO2, NO2, HX (где X представляет собой Cl, Br, F или I) или их сочетания.
[0039] В определенных вариантах осуществления стадия фракционирования включает приведение указанной лигноцеллюлозной биомассы в контакт с текучим веществом для первой реакции, которое содержит горячую сжатую воду и, необязательно, диоксид углерода; где указанное текучее вещество для первой реакции дополнительно содержит кислоту, когда указанная лигноцеллюлозная биомасса содержит мягкую древесину; и где указанное текучее вещество для первой реакции находится при температуре по меньшей мере приблизительно 100°C под давлением, достаточным для того, чтобы поддерживать указанное текучее вещество для первой реакции в жидкой форме. В определенных вариантах осуществления кислоту добавляют в виде водной кислоты, генерируют посредством приведения в контакт текучего вещества для первой реакции с газообразным соединением, которое образует кислоту in situ; и/или генерируют посредством приведения в контакт текучего вещества для первой реакции с твердым кислотным катализатором. В определенных вариантах осуществления кислота представляет собой неорганическую кислоту или органическую кислоту, или кислоту, образованную in situ. Неорганическая кислота включает, но не ограничиваясь этим: серную кислоту, сульфоновую кислоту, фосфорную кислоту, фосфоновую кислоту, азотную кислоту, азотистую кислоту, соляную кислоту, фтороводородную кислоту, бромистоводородную кислоту, йодистоводородную кислоту. Органические кислоты включают, но не ограничиваясь этим, алифатические карбоновые кислоты (например, уксусную кислоту и муравьиную кислоту), ароматические карбоновые кислоты (например, бензойную кислоту и салициловую кислоту), дикарбоновые кислоты (например, щавелевую кислоту, фталевую кислоту, себациновую кислоту и адипиновую кислоту), алифатические жирные кислоты (например, олеиновую кислоту, пальмитиновую кислоту и стеариновую кислоту), ароматические жирные кислоты (например, фенилстеариновую кислоту) и аминокислоты. В определенных вариантах осуществления кислота предпочтительно представляет собой серную кислоту, соляную кислоту, фосфорную кислоту, азотную кислоту или их сочетание. Газообразные соединения, которые образуют кислоту in situ, включают, но не ограничиваясь этим, SO2, CO2, NO2, HX (где X представляет собой Cl, Br, F или I) или их сочетание. Подходящие твердые кислоты включают, но не ограничиваясь этим, цеолиты, анионообменные смолы и их сочетания.
[0040] В определенных вариантах осуществления стадия приведения указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность от больше чем приблизительно 2 секунд до приблизительно 5 секунд. В других вариантах осуществления стадия приведения указанной суспензии со скорректированным pH в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность от приблизительно 5 секунд до приблизительно 10 секунд.
[0041] В определенных вариантах осуществления суспензия со скорректированным pH имеет pH от приблизительно pH 5,0 до приблизительно pH 8,0. В определенных предпочтительных вариантах осуществления суспензия со скорректированным pH имеет pH от приблизительно pH 5,0 до приблизительно pH 6,0.
[0042] В определенных вариантах осуществления стадия повышения указанного pH указанной суспензии включает добавление основания; где указанное основание выбирают из группы, состоящей из органического основания, неорганического основания и их сочетаний. В определенных предпочтительных вариантах осуществления неорганическое основание представляет собой соединение, выбранное из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида аммония, карбоната кальция и их сочетаний. В определенных особенно предпочтительных вариантах осуществления неорганическим основанием является гидроксид натрия.
[0043] В определенных вариантах осуществления C6-олигосахариды и моносахариды можно ферментировать в этанол, бутанол и их смеси, используя способы, известные специалистам в данной области, включая в качестве неограничивающих примеров дрожжевую ферментацию с использованием Saccharomyces cerevisiae и Clostridium sp. В определенных предпочтительных вариантах осуществления ферментатор олигомеров способен к захвату непосредственно олигомеров (в целом вплоть до максимального размера, например, 6-мерных звеньев, для Clostridium thermocellum).
[0044] В определенных вариантах осуществления выход указанных C6-моносахаридов составляет по меньшей мере 60% от теоретического выхода, предпочтительно - по меньшей мере 65% от теоретического выхода.
[0045] В определенных вариантах осуществления выход указанной глюкозы составляет по меньшей мере 60% от теоретического выхода, по меньшей мере 63% от теоретического выхода.
[0046] В определенных вариантах осуществления изобретение направлено на продукты, получаемые способами по изобретению.
[0047] В дополнительных вариантах осуществления изобретение направлено на композиции, образуемые из лигноцеллюлозной биомассы, которые содержат:
C6-сахарид;
меньше чем приблизительно 15% предпочтительно, меньше чем приблизительно 10% по массе, в расчете на общую массу композиции, побочных продуктов, где указанные побочные продукты выбирают из группы, состоящей из гликольальдегида, гликолевой кислоты, глицеральдегида и их смесей; и
воду;
где указанные C6-сахариды получают из указанной лигноцеллюлозной биомассы с использованием сверхкритических или близких к критическим текучих веществ.
В определенных вариантах осуществления C6-сахарид представляет собой глюкозу, галактозу, маннозу, фруктозу или их смесь. В определенных предпочтительных вариантах осуществления C6-сахарид представляет собой глюкозу. Композиции по изобретению, в частности, можно использовать в качестве исходных веществ, которые можно ферментировать в этанол, бутанол и другие полезные вещества.
[0048] Гликольальдегид можно легко гидрогенизировать в моноэтиленгликоль (МЭГ), например, с использованием никелевого катализатора Рене. Кроме того, получают гликолевую кислоту, глицеринальдегид, молочную кислоту и уксусную кислоту, которые можно выделять с использованием, например, экстрагирования жидкости жидкостью.
[0049] Продукты, получаемые способами по изобретению, можно использовать в широком спектре применений, где стандартно используют C6-сахара, включая в качестве неограничивающих примеров получение различных химических соединений и топлива с использованием ферментативных, энзиматических, каталитических и некаталитических (например, термическое разложение) способов. Такие способы можно использовать для получения исходного сырья, пригодного для получения следующих веществ из неисчерпывающего списка:
топливо (такое как бензин, реактивное топливо, бутанол и т.п.);
химические соединения (такие как уксусная кислота, уксусный ангидрид, ацетон, акриловая кислота, адипиновая кислота, бензол, этанол, этилен, этиленгликоль, этиленоксид, метанол, полипропилен, терефталевая кислота, толуол, ксилол, 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол и т.п.);
фармацевтические соединения и продукты питания (такие как ацетоин, аланин, арабит, аскорбиновая кислота, аспарагиновая кислота, лимонная кислота, кумаровая кислота, фумаровая кислота, глицерин, глицин, койевая кислота, молочная кислота, лизин, малоновая кислота, пролин, пропановая кислота, серин, сорбит, янтарная кислота, треонин, ксилит, сахарные кислоты (глюкаровая кислота, глюконовая кислота, ксилоновые кислоты) и т.п.);
специализированные химические соединения (такие как аконитовая кислота, глутаминовая кислота, яблочная кислота, щавелевая кислота и т.п.);
текстильные применения (например, муравьиная кислота и т.п.); и
промышленные промежуточные продукты (ацетальдегид, 3-гидроксипропановая кислота, 2,5-фурандикарбоновая кислота, фурфурол, глутаровая кислота, итаконовая кислота, левулиновая кислота и т.п.).
[0050] Настоящее изобретение дополнительно определено в следующих примерах, в которых все части и процентные доли приведены по массе, если не указано иное. Следует понимать, что эти примеры, несмотря на то, что отражают предпочтительные варианты осуществления изобретения, даны только в качестве иллюстрации и их не следует толковать в качестве ограничения каким-либо образом. Из приведенного выше обсуждения и этих примеров специалист в данной области может определить ключевые характеристики данного изобретения, и, не отступая от его сущности и объема, может выполнять различные изменения и модификации изобретения для того, чтобы адаптировать его к использованию в различных условиях.
ПРИМЕРЫ
Пример 1: Гидролиз целлюлозы
[0051] Лигноцеллюлозную биомассу обрабатывали с использованием этапа предварительной обработки, на котором добавляли горячую сжатую воду к суспензии лигноцеллюлозной биомассы. Рабочие условия определены ниже:
Этап предварительной обработки
Температура: 250°C
Давление: 100 бар
Время пребывания: 1 минута
[0052] Затем твердые вещества из этого способа разделяли и в целом получали композиции, как показано в таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Компоненты | Процентная доля (%) |
| Глюкан | 50±5 |
| Ксилан | <5 |
| Лигнин | 45±5 |
| Зола и другие | <5% |
[0053] Затем твердые вещества смешивали с получением суспензии. Эта порция в целом имела pH приблизительно 4,2. Затем ее температуру поднимали вплоть до 250°C и эту температуру поддерживали в течение небольшого времени пребывания (определено как этап предварительного нагревания). Затем на суспензию из этого этапа направляли сверхкритическую воду (массовое соотношение 1:1 относительно суспензии) с тем, чтобы температуру суспензии незамедлительно поднять до температуры реакции. После поддерживания этой температуры в течение определенного времени пребывания (определено как этап 1 гидролиза целлюлозы), порцию гасили холодной водой, чтобы снизить температуру приблизительно на 30°C, прежде чем отправить ее в теплообменник (определено как этап гашения). Это выполняют для того, чтобы замедлить реакцию. Рабочие условия определены ниже:
Этап предварительного нагревания
Температура: 250°C
Давление: 230 бар
Время подъема: 45 секунд
Время пребывания: 20 секунд
Этап 1 гидролиза целлюлозы
Температура: ~377°C
Давление: 230 бар
Время пребывания: 2 секунды
Этап гашения
Температура: 340°C
Давление: 230 бар
Время пребывания: нет
Видно, что время пребывания реакции чрезвычайно мало и это делает масштабирование очень сложным.
Пример 2: модифицированный гидролиз целлюлозы
[0054] Твердое вещество, содержащее 44,5% глюкана и 7,3% ксилана, собирали из цикла предварительной обработки при 240±10°C и 1,7±0,5 минуты. Водопроводную воду использовали для получения 4% суспензии с начальным pH 4-4,2. Для каждого цикла поддерживали такое же состояние предварительного нагрева 250±5°C в течение 20 секунд, проводили этап гидролиза с использованием различных температуры и времени пребывания. pH суспензии повышали до различных значений посредством добавления определенного количества раствора гидроксида натрия (NaOH). После разделения твердое вещество/жидкость, образцы твердого вещества и жидкости анализировали в соответствии со стандартными процедурами National Renewable Energy Laboratory (NREL). В таблице 2 в деталях перечислены экспериментальные условия.
| Таблица 2 | |||
| Образец | pH | Температура (°C) | Время пребывания (секунды) |
| 1 | 5 | 320 | 7 |
| 2 | 5 | 335 | 10 |
| 3 | 5 | 350 | 12 |
| 4 | 5 | 365 | 15 |
| 5 | 6 | 320 | 7 |
| 6 | 6 | 335 | 10 |
| 7 | 6 | 350 | 12 |
| 8 | 6 | 365 | 15 |
| 9 | 7 | 320 | 7 |
| 10 | 7 | 335 | 10 |
| 11 | 7 | 350 | 12 |
| 12 | 7 | 365 | 15 |
| 13 | 8 | 320 | 7 |
| 14 | 8 | 335 | 10 |
| 15 | 8 | 350 | 12 |
| 16 | 8 | 365 | 15 |
РЕЗУЛЬТАТЫ:
[0055] Результаты объясняли в качестве функции от выхода продукта, превращения целлюлозы при различных pH, температуры и времени пребывания, как показано на фиг.1, при температуре 335°C. На фиг.2 представлен график процентной доли выхода глюкозы в виде функции pH при различном времени пребывания при 335°C. На фиг.3 представлен график процентной доли превращения целлюлозы в виде функции температуры при различных pH для времени пребывания 5 с для одного из вариантов осуществления изобретения. На фиг.4 представлен график процентной доли превращения целлюлозы в виде функции температуры при различных pH для времени пребывания 7 с для одного из вариантов осуществления изобретения. На фиг.5 представлен график процентной доли выхода глюкозы в виде функции температуры при различных pH для времени пребывания 7 с для одного из вариантов осуществления изобретения.
[0056] Повышая pH от 4,2 до приблизительно 5-6, значительно снижали степень превращения целлюлозы и степени разложения сахаров. Например, эксперименты показывают, что при 340°C в течение 7-10 с выход олигомеров составляет 20% и >50% глюкозы все еще остается в твердом веществе.
Пример 3: Влияние изменения pH подаваемой суспензии, оказываемое на гидролиз целлюлозы
[0057] Тестировали подаваемые суспензии следующих композиций:
pH подаваемых суспензий: 4,5 (как есть), 5,5 и 6,5
Содержание суспензии: 10-12%
Глюкан, %: 52-55%
Ксилан, %: ~6%
Лигнин, %: ~40%
[0058] Экспериментальные условия:
Время пребывания: 0,26 с, 0,4 с, 0,8 с и 1,1 с
Фиксированные температуры гидролиза целлюлозы: 375°C
РЕЗУЛЬТАТЫ:
[0059] Превращение определяли как
Результаты представлены на фиг.6 и фиг.7.
[0060] Растворение/гидролиз целлюлозы можно катализировать с помощью кислот. Таким образом, полагают, что снижение кислотности способно замедлять реакции. Из приведенных выше результатов, для экспериментов с повышением pH (пониженной кислотностью):
A. Происходит снижение выхода олигомеров глюкозы.
B. Также происходит снижение превращения целлюлозы (как определено выше) и меньше целлюлозы превращалось в водорастворимые продукты.
[0061] Несмотря на то, что раскрыты предпочтительные формы изобретения, специалистам в данной области ясно, что можно создавать различные изменения и модификации, которые достигают некоторых из преимуществ изобретения, не отступая от сущности и объема изобретения. Следовательно, объем изобретения определяет только приложенная формула изобретения.
[0062] Когда в настоящем документе используют диапазоны для физических свойств, таких как молекулярная масса, или химических свойств, таких как химические формулы, в них следует включать все комбинации и подкомбинации диапазонов для конкретных вариантов осуществления.
[0063] Раскрытия каждого патента, патентной заявки и публикации, перечисленные или описанные в этом документе тем самым включены в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.
[0064] Специалисты в данной области примут во внимание, что в предпочтительных вариантах осуществления изобретения можно выполнять многие изменения и модификации и что такие изменения и модификации можно выполнять, не отступая от сущности изобретения. Следовательно, приложенная формула изобретения предназначена для того, чтобы покрывать все такие эквивалентные вариации, которые попадают в истинный объем и сущность изобретения.
Claims (128)
1. Способ управления степенью гидролиза целлюлозы, который включает:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с образованием суспензии;
где указанная суспензия имеет рН от рН 3,0 до рН 4,5;
повышение указанного рН указанной суспензии на величину от 0,5 единицы рН до 5,0 единиц рН, чтобы получить суспензию со скорректированным рН;
где указанная суспензия со скорректированным рН имеет рН от рН 5,0 до рН 8,0;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным рН до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый С6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, СО2 при температуре, равной 300°С или выше, и давлении, по меньшей мере достаточно высоком для того, чтобы гарантировать, что все текучее вещество для второй реакции находится в жидкой фазе или сверхкритической фазе; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем 2 секунды;
необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже 280°С; и
необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с образованием С6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из С6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.
2. Способ по п. 1,
где указанный способ является непрерывным.
3. Способ по п. 1,
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество по существу не содержит C1-C5-спиртов.
4. Способ по п. 1,
где указанную стадию приведения указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции осуществляют по существу без катализатора, иного чем диоксид углерода.
5. Способ по п. 4,
где указанным катализатором является кислота.
6. Способ по п. 1, который дополнительно включает:
фракционирование указанной лигноцеллюлозной биомассы перед указанной стадией подготовки;
где указанная стадия фракционирования включает приведение в контакт указанной лигноцеллюлозной биомассы с текучим веществом для первой реакции, содержащим горячую сжатую воду и, необязательно, диоксид углерода;
где указанное текучее вещество для первой реакции дополнительно содержит кислоту, когда указанная лигноцеллюлозная биомасса содержит мягкую древесину; и
где указанное текучее вещество для первой реакции находится при температуре по меньшей мере 100°С под давлением, достаточным для того, чтобы сохранять указанное текучее вещество для первой реакции в жидкой форме.
7. Способ по п. 1,
где указанная стадия приведения указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность от больше чем 2 секунд до 5 секунд.
8. Способ по п. 1,
где указанная стадия приведения указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность от 5 секунд до 10 секунд.
9. Способ по п. 1,
где указанная суспензия со скорректированным рН имеет рН от рН 5,0 до рН 6,0.
10. Способ по п. 1,
где указанная стадия повышения указанного рН указанной суспензии включает добавление основания;
при этом указанное основание выбирают из группы, состоящей из органического основания, неорганического основания и их сочетаний.
11. Способ по п. 10,
где указанное неорганическое основание представляет собой соединение, выбранное из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида аммония, карбоната кальция и их сочетаний.
12. Способ по п. 11,
где указанным неорганическим основанием является гидроксид натрия.
13. Способ по п. 1,
где выход указанной глюкозы составляет по меньшей мере 60% от теоретического выхода.
14. Способ по п. 1,
где осуществляется указанное предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным рН.
15. Способ по п. 1,
где осуществляется указанный гидролиз указанной второй жидкой фракции.
16. Способ снижения степени разложения глюкозы, который включает:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с получением суспензии;
где указанная суспензия имеет рН от рН 3,0 до рН 4,5;
повышение указанного рН указанной суспензии на величину от 0,5 единицы рН до 5,0 единиц рН, чтобы получить суспензию со скорректированным рН;
где указанная суспензия со скорректированным рН имеет рН от рН 5,0 до рН 8,0;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным рН до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый С6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, СО2 при температуре, равной 300°С или выше, и давлении, по меньшей мере достаточно высоком для того, чтобы гарантировать, что все текучее вещество для второй реакции находится в жидкой фазе или сверхкритической фазе; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем 2 секунды;
необязательно, снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже 280°С; и
необязательно, гидролиз указанной второй жидкой фракции с получением С6-сахарида, выбранного из группы, состоящей из С6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей.
17. Способ по п. 16,
где указанный способ является непрерывным.
18. Способ по п. 16,
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество по существу не содержит С1-С5-спиртов.
19. Способ по п. 16,
где указанную стадию приведения указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции осуществляют по существу без катализатора, иного чем диоксид углерода.
20. Способ по п. 19,
где указанный катализатор представляет собой кислоту.
21. Способ по п. 16, который дополнительно включает:
фракционирование указанной лигноцеллюлозной биомассы перед указанной стадией подготовки;
где указанная стадия фракционирования включает приведение указанной лигноцеллюлозной биомассы в контакт с текучим веществом для первой реакции, содержащим горячую сжатую воду и, необязательно, диоксид углерода;
где указанное текучее вещество для первой реакции дополнительно содержит кислоту, когда указанная лигноцеллюлозная биомасса содержит мягкую древесину; и
где указанное текучее вещество для первой реакции находится при температуре по меньшей мере 100°С под давлением, достаточным для того, чтобы сохранять указанное текучее вещество для первой реакции в жидкой форме.
22. Способ по п. 16,
где указанная стадия приведения указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность от больше чем 2 секунды до 5 секунд.
23. Способ по п. 16,
где указанная стадия приведения указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с указанным текучим веществом для второй реакции имеет длительность от 5 секунд до 10 секунд.
24. Способ по п. 16,
где указанная суспензия со скорректированным рН имеет рН от рН 5,0 до рН 6,0.
25. Способ по п. 16,
где указанная стадия повышения указанного рН указанной суспензии включает добавление основания;
при этом указанное основание выбирают из группы, состоящей из органического основания, неорганического основания, и их сочетаний.
26. Способ по п. 25,
где указанное неорганическое основание представляет собой соединение, выбранное из группы, состоящей из гидроксида натрия, гидроксида аммония, карбоната кальция и их сочетаний.
27. Способ по п. 26,
где указанное неорганическое основание представляет собой гидроксид натрия.
28. Способ по п. 16,
где выход указанной глюкозы составляет по меньшей мере 60% от теоретического выхода.
29. Способ по п. 16
где осуществляется указанное предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным рН.
30. Способ по п. 16,
где осуществляется указанный гидролиз указанной второй жидкой фракции.
31. Способ, включающий:
подготовку лигноцеллюлозной биомассы, которая содержит:
первую твердую фракцию, содержащую:
целлюлозу; и
лигнин; и
первую жидкую фракцию;
отделение указанной первой твердой фракции от указанной первой жидкой фракции;
смешивание указанной первой твердой фракции с водой с получением суспензии;
где указанная суспензия имеет рН от рН 3,0 до рН 4,5;
повышение указанного рН указанной суспензии на величину от 0,5 единицы рН до 5,0 единиц рН, чтобы получить суспензию со скорректированным рН;
где указанная суспензия со скорректированным рН имеет рН от рН 5,0 до рН 8,0;
необязательно, предварительное нагревание указанной суспензии со скорректированным рН до температуры, которая ниже критической точки воды;
приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с текучим веществом для второй реакции, содержащим сверхкритическое или близкое к сверхкритическому текучее вещество, с получением реакционной смеси, которая содержит:
вторую твердую фракцию, содержащую:
лигнин; и
вторую жидкую фракцию, содержащую:
растворимый С6-сахарид, выбранный из группы, состоящей из целлоолигосахаридов, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей;
где указанное сверхкритическое или близкое к критическому текучее вещество содержит воду и, необязательно, СО2 при температуре, равной 300°С или выше, и давлении, по меньшей мере достаточно высоком для того, чтобы гарантировать, что все текучее вещество для второй реакции находится в жидкой фазе или сверхкритической фазе; и
где указанное приведение указанной суспензии со скорректированным рН в контакт с текучим веществом для второй реакции имеет длительность больше чем 2 секунды;
снижение температуры указанной реакционной смеси до температуры ниже 280°С;
гидролиз указанной второй жидкой фракции с получением С6-сахаридов, выбранных из группы, состоящей из С6-олигосахарида, имеющего звенья с меньшей степенью полимеризации, глюкозы, галактозы, маннозы, фруктозы и их смесей; и
превращение посредством ферментации, катализа или их сочетания указанных С6-сахаридов в продукт ферментации, продукт катализа или их смесь.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201161482465P | 2011-05-04 | 2011-05-04 | |
| US61/482,465 | 2011-05-04 | ||
| PCT/US2012/036612 WO2012151536A2 (en) | 2011-05-04 | 2012-05-04 | Cellulose hydrolysis with ph adjustment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013153586A RU2013153586A (ru) | 2015-06-10 |
| RU2609001C2 true RU2609001C2 (ru) | 2017-01-30 |
Family
ID=47089383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013153586A RU2609001C2 (ru) | 2011-05-04 | 2012-05-04 | ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С КОРРЕКТИРОВАНИЕМ Ph |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8747561B2 (ru) |
| EP (1) | EP2705045B1 (ru) |
| CN (1) | CN103502258B (ru) |
| BR (1) | BR112013028144B1 (ru) |
| CA (1) | CA2834939C (ru) |
| RU (1) | RU2609001C2 (ru) |
| SG (1) | SG194702A1 (ru) |
| WO (1) | WO2012151536A2 (ru) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2769746C (en) | 2010-01-19 | 2013-10-15 | Renmatix, Inc. | Production of fermentable sugars and lignin from biomass using supercritical fluids |
| US8801859B2 (en) | 2011-05-04 | 2014-08-12 | Renmatix, Inc. | Self-cleaning apparatus and method for thick slurry pressure control |
| AU2012250575B2 (en) | 2011-05-04 | 2015-03-26 | Renmatix, Inc. | Lignin production from lignocellulosic biomass |
| US8759498B2 (en) | 2011-12-30 | 2014-06-24 | Renmatix, Inc. | Compositions comprising lignin |
| US9260674B2 (en) * | 2012-09-14 | 2016-02-16 | Pedro Manuel Brito da Silva Correia | Biofuel containing furanic compounds and alkoxy benzene compounds and the process for obtaining these compounds from sugar cane by hydrolysis of cellulose, sugars and lignin in ionic liquids |
| EP4357434A3 (en) | 2014-09-26 | 2024-11-20 | Renmatix, Inc. | Adhesive compositions comprising type-ii cellulose |
| AU2014411407B2 (en) | 2014-11-12 | 2020-06-18 | Renmatix, Inc. | Method of coalescing a substance |
| US9770045B2 (en) * | 2015-02-05 | 2017-09-26 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Preservation of animal feed and hydrolysis of polysaccharides using amino acids as salts or with acids |
| AU2018222746C1 (en) | 2017-02-16 | 2024-02-22 | Apalta Patents OÜ | High pressure zone formation for pretreatment |
| SE540488C2 (en) * | 2017-03-21 | 2018-09-25 | Valmet Oy | Method for hydrolysis of lignocellulosic materials |
| AR113836A1 (es) * | 2017-11-13 | 2020-06-17 | Sweetwater Energy Inc | Métodos para fabricar celulosa especializada y otros productos a partir de biomasa |
| WO2019195033A1 (en) | 2018-04-03 | 2019-10-10 | Renmatix, Inc. | Composites containing cellulose-based compositions |
| EP4077490A1 (en) | 2019-12-22 | 2022-10-26 | Sweetwater Energy, Inc. | Methods of making specialized lignin and lignin products from biomass |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705369A (en) * | 1994-12-27 | 1998-01-06 | Midwest Research Institute | Prehydrolysis of lignocellulose |
| WO2000061276A1 (en) * | 1999-04-14 | 2000-10-19 | Midwest Research Institute | Aqueous fractionation of biomass based on novel carbohydrate hydrolysis kinetics |
| RU2194078C2 (ru) * | 1996-09-30 | 2002-12-10 | Мидуэст Рисерч Инститьют | Гидролиз и фракционирование биомассы лигноцеллюлозы |
| WO2010034055A1 (en) * | 2008-09-23 | 2010-04-01 | Licella Pty Ltd | Fractionation of lignocellulosic matter |
| US20100170504A1 (en) * | 2006-03-29 | 2010-07-08 | Zhang Y H Percival | Cellulose-solvent-based lignocellulose fractionation with modest reaction conditions and reagent cycling |
| RU2556496C2 (ru) * | 2010-01-19 | 2015-07-10 | Ренмэтикс, Инк. | Производство сбраживаемых сахаров и лигнина из биомассы, использующее сверхкритические текучие среды |
Family Cites Families (40)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2198785A (en) | 1937-06-07 | 1940-04-30 | Mohr John | Method for treating waste materials |
| US2356500A (en) | 1941-03-27 | 1944-08-22 | Boinot Firmin Charles | Method for saccharifying cellulosic materials by means of diluted mineral acids |
| US2516833A (en) | 1947-06-09 | 1950-08-01 | Ant-Wuorinen Olli Viljo Anton | Process for hydrolyzing cellulosic materials |
| US2681871A (en) | 1951-02-16 | 1954-06-22 | Sam M Nickey Jr | Method and apparatus for hydrolyzing cellulosic materials |
| US2759856A (en) | 1952-11-05 | 1956-08-21 | Masonite Corp | Preparation of high purity wood sugars |
| US2801939A (en) | 1955-04-04 | 1957-08-06 | Tennessee Valley Authority | Hydrolysis of hemicellulose and alphacellulose to produce sugar |
| US3314797A (en) | 1963-04-12 | 1967-04-18 | Georgia Pacific Corp | Converting lignocellulose materials into yeast containing stock feed |
| US3212932A (en) | 1963-04-12 | 1965-10-19 | Georgia Pacific Corp | Selective hydrolysis of lignocellulose materials |
| US4201596A (en) | 1979-01-12 | 1980-05-06 | American Can Company | Continuous process for cellulose saccharification |
| CA1173380A (en) | 1980-02-19 | 1984-08-28 | Michael I. Sherman | Acid hydrolysis of biomass for ethanol production |
| FI810523A7 (fi) | 1980-02-23 | 1981-08-24 | Franz Johann Reitter | Menetelmä ja laitteisto selluloosapitoisen, kasvi-biomassan jatkuvaa hydrolyysiä varten sokeresokereiden saamiseksi. |
| DE3048802A1 (de) | 1980-12-23 | 1982-07-08 | Werner & Pfleiderer, 7000 Stuttgart | Verfahren zur hydrolyse von zellulose pflanzlicher rohstoffe zu glukose und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| DK522881A (da) | 1981-11-25 | 1983-05-26 | Danske Sukkerfab | Fremgangsmaade til omdannelse af et pentosanholdigt cellulosemateriale til xylose og glukose ved syrehydrolyse |
| DE3225074A1 (de) | 1982-07-05 | 1984-01-12 | Josef Erne & Co, Rohrbogenwerk, 6824 Schlins | Verfahren und vorrichtung zur abtrennung der hemicellulose und des lignins von cellulose in lignocellulosischen pflanzenmaterialien, zur gewinnung von cellulose, gegebenenfalls zuckern und gegebenenfalls loeslichem lignin |
| EP0098490B1 (de) | 1982-07-05 | 1989-01-25 | Erne-Fittings Gesellschaft M.B.H. & Co. | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von Cellulose, einfachen Zuckern und löslichen Ligninen aus pflanzlicher Biomasse |
| US4556430A (en) | 1982-09-20 | 1985-12-03 | Trustees Of Dartmouth College | Process for hydrolysis of biomass |
| DE3428661A1 (de) | 1983-08-09 | 1985-03-07 | Krupp Industrietechnik GmbH Werk Buckau Wolf, 4048 Grevenbroich | Verfahren zur hydrolyse von lignocellulosehaltiger biomasse |
| US4637835A (en) | 1985-06-28 | 1987-01-20 | Power Alcohol, Inc. | Methods of hydrolyzing cellulose to glucose and other (poly)saccharides |
| US4699124A (en) | 1985-06-28 | 1987-10-13 | Power Alcohol, Inc. | Process for converting cellulose to glucose and other saccharides |
| US5125977A (en) | 1991-04-08 | 1992-06-30 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Two-stage dilute acid prehydrolysis of biomass |
| US5411594A (en) * | 1991-07-08 | 1995-05-02 | Brelsford; Donald L. | Bei hydrolysis process system an improved process for the continuous hydrolysis saccharification of ligno-cellulosics in a two-stage plug-flow-reactor system |
| AU4700199A (en) | 1998-06-23 | 2000-01-10 | Regents Of The University Of California, The | Method of treating biomass material |
| JP2001095594A (ja) | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Meiji Seika Kaisha Ltd | グルコース及びセロオリゴ糖の製造方法 |
| JP4083374B2 (ja) | 2000-07-11 | 2008-04-30 | トヨタ自動車株式会社 | セルロースの生成方法 |
| JP4330839B2 (ja) | 2002-01-18 | 2009-09-16 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | グルコース及び／又は水溶性セロオリゴ糖の製造方法 |
| WO2005049869A1 (ja) | 2003-11-21 | 2005-06-02 | Tama-Tlo Corporation | 有機化合物の加水分解方法 |
| JP4651086B2 (ja) | 2005-03-22 | 2011-03-16 | トヨタ自動車株式会社 | セルロースの分解方法 |
| US20090176286A1 (en) | 2005-11-23 | 2009-07-09 | O'connor Ryan P | Process for Fractionating Lignocellulosic Biomass into Liquid and Solid Products |
| EP1852493A1 (en) | 2006-05-05 | 2007-11-07 | BIOeCON International Holding N.V. | Hydrothermal treatment of carbon-based energy carrier material |
| JP4765073B2 (ja) | 2006-07-05 | 2011-09-07 | 国立大学法人広島大学 | リグノセルロースの水熱加水分解方法 |
| WO2008050740A1 (fr) | 2006-10-26 | 2008-05-02 | Kawasaki Plant Systems Kabushiki Kaisha | Procédé de saccharification/décomposition d'une biomasse à base de cellulose et dispositif de saccharification/décomposition |
| KR20090030967A (ko) | 2007-09-21 | 2009-03-25 | 대한민국(관리부서 : 산림청 국립산림과학원장) | 초임계수를 이용한 목질계 바이오매스의 당화방법 |
| FI121885B (fi) | 2007-11-09 | 2011-05-31 | Chempolis Oy | Menetelmä sokerituotteen valmistamiseksi |
| US8057639B2 (en) | 2008-02-28 | 2011-11-15 | Andritz Inc. | System and method for preextraction of hemicellulose through using a continuous prehydrolysis and steam explosion pretreatment process |
| US20090288788A1 (en) | 2008-05-22 | 2009-11-26 | Aphios Corporation | Pretreating cellulosic biomass |
| US8546560B2 (en) | 2008-07-16 | 2013-10-01 | Renmatix, Inc. | Solvo-thermal hydrolysis of cellulose |
| EP3778717A1 (en) | 2008-07-16 | 2021-02-17 | Renmatix Inc. | Nano-catalytic-solvo-thermal technology platform bio-refineries |
| US8282738B2 (en) * | 2008-07-16 | 2012-10-09 | Renmatix, Inc. | Solvo-thermal fractionation of biomass |
| WO2010045576A2 (en) | 2008-10-17 | 2010-04-22 | Mascoma Corporation | Production of pure lignin from lignocellulosic biomass |
| KR101657100B1 (ko) | 2008-10-29 | 2016-09-19 | 삼성전자주식회사 | 리그노셀룰로오스계 바이오매스의 분별방법 및 분별장치 |
-
2012
- 2012-05-04 US US13/464,402 patent/US8747561B2/en active Active
- 2012-05-04 SG SG2013080460A patent/SG194702A1/en unknown
- 2012-05-04 RU RU2013153586A patent/RU2609001C2/ru active
- 2012-05-04 BR BR112013028144-8A patent/BR112013028144B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2012-05-04 CA CA2834939A patent/CA2834939C/en active Active
- 2012-05-04 CN CN201280021618.5A patent/CN103502258B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-05-04 WO PCT/US2012/036612 patent/WO2012151536A2/en not_active Ceased
- 2012-05-04 EP EP12779966.6A patent/EP2705045B1/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705369A (en) * | 1994-12-27 | 1998-01-06 | Midwest Research Institute | Prehydrolysis of lignocellulose |
| RU2194078C2 (ru) * | 1996-09-30 | 2002-12-10 | Мидуэст Рисерч Инститьют | Гидролиз и фракционирование биомассы лигноцеллюлозы |
| WO2000061276A1 (en) * | 1999-04-14 | 2000-10-19 | Midwest Research Institute | Aqueous fractionation of biomass based on novel carbohydrate hydrolysis kinetics |
| US20100170504A1 (en) * | 2006-03-29 | 2010-07-08 | Zhang Y H Percival | Cellulose-solvent-based lignocellulose fractionation with modest reaction conditions and reagent cycling |
| WO2010034055A1 (en) * | 2008-09-23 | 2010-04-01 | Licella Pty Ltd | Fractionation of lignocellulosic matter |
| RU2556496C2 (ru) * | 2010-01-19 | 2015-07-10 | Ренмэтикс, Инк. | Производство сбраживаемых сахаров и лигнина из биомассы, использующее сверхкритические текучие среды |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кузнецов Б.Н. и др., Журнал Российского химического общества им. Д.И. Менделеева, 2004, том XLVIII, N3, 4-20. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SG194702A1 (en) | 2013-12-30 |
| EP2705045B1 (en) | 2016-10-19 |
| CA2834939C (en) | 2020-07-14 |
| EP2705045A4 (en) | 2014-12-31 |
| CN103502258A (zh) | 2014-01-08 |
| BR112013028144A2 (pt) | 2017-04-18 |
| EP2705045A2 (en) | 2014-03-12 |
| BR112013028144B1 (pt) | 2019-09-17 |
| US20120279496A1 (en) | 2012-11-08 |
| CN103502258B (zh) | 2016-08-31 |
| WO2012151536A3 (en) | 2013-01-24 |
| US8747561B2 (en) | 2014-06-10 |
| WO2012151536A2 (en) | 2012-11-08 |
| CA2834939A1 (en) | 2012-11-08 |
| RU2013153586A (ru) | 2015-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2609001C2 (ru) | ГИДРОЛИЗ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С КОРРЕКТИРОВАНИЕМ Ph | |
| CN104411830B (zh) | 生物质的超临界水解 | |
| US8895265B2 (en) | Multistage fractionation process for recalcitrant C5 oligosaccharides | |
| AU2015252695B2 (en) | Liquid co-extraction process for production of sucrose, xylo-oligosaccharides and xylose from feedstock | |
| KR101485285B1 (ko) | 산이 있는 또는 산이 없는 상태의 다단계 셀룰로오스 가수분해 및 급냉 | |
| CN120530199A (zh) | 用于处理谷粒以产生可用于化学品和生物燃料的材料的方法 | |
| NZ616833B2 (en) | Multistage cellulose hydrolysis and quench with or without acid |