(57)【要約】  本発明は、リグニンの解重合のための方法であって、前記方法が、バイオマス成分の触媒処理ならびにセルロースおよびリグニンに富んだ材料への分離を行うためにパルプミルの内部にある少なくとも１つの触媒を使用することを含む、方法を記載する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグニンの解重合のための方法であって、前記方法が、バイオマス成分の触媒処理ならびにセルロースおよびリグニンに富んだ材料への分離を行うためにパルプミルの内部にある少なくとも１つの触媒を使用することを含む、方法。
【請求項２】
前記方法が、クラフトプロセスから得られた黒液または黒液残余分に対して行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、稀黒液中に天然に存在するより高いレベルの以下の物質；Ｃｏ、ＭｏおよびＭｎのうちの１つまたは複数を使用することを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、稀黒液中に天然に存在するより高いレベルの以下の物質；Ｆｅ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｚｎ、ＳｒおよびＶのうちの１つまたは複数を使用することを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、解重合のサポートにおいて水素または水素ドナーを使用することを含み、前記解重合が、アルカリの存在下および／または溶媒の存在下で黒液または黒液残余分の水性相中で行われる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記方法が、２５０〜３６０℃での水素に補助された熱処理により自発的に形成される水性相からのリグニンに富んだ有機相の分離を利用する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記方法が、水性相からのリグニンに富んだ有機相の分離を利用し、前記分離が、３００〜３５０℃での水素に補助された熱処理により自発的に形成される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ヘミセルロースおよび繊維のようなリグニンに対する安定化効果を有する副生成物が、１７０〜１９０℃での熱処理を通じて分解され、それにより、アラビノース、ガラクトース、グルコース、キシロースおよびマンノースから構成される糖の合計のレベルが１０ｍｇ／ｇを超えない、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記方法が、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｚｎ、ＳｒまたはＶの抽出の供給源として緑液滓または電気フィルター灰を使用することを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記触媒が、前記パルプミルにおけるユニット操作に直接的または間接的に再利用され、かつ前記ユニット操作において少なくとも部分的に再生される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ユニット操作が回収ボイラーである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
処理される前記リグニンが、追加のバイオマスを有する黒液中にある、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
処理される前記リグニンが、黒液の膜濾過を使用して濃縮される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
黒液中の前記リグニンが、最初に水およびクッキング化学物質から分離された後に、解重合の前に炭化水素相に混合される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記リグニンが、最初に解重合された後に、第２のステップにおいて、前記パルプミルまたは石油精製所のような別の場所のいずれかにおいて、炭化水素相中の水素および不均一系触媒を用いて処理される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記不均一系触媒が、６０Åより大きい、好ましくは８０Åより大きい、最も好ましくは１００Åより大きい平均の孔直径を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
水素が電気分解を介して生成され、かつ副生成物の酸素がパルプまたは紙の漂白において使用される、請求項５〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記触媒処理、分離または精製操作が、Ｎａ含有量を１０ｐｐｍ未満まで低減させる、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
製造された最終製造物が、ファインケミカルの製造用の原材料としてまたは輸送燃料における燃料成分として使用される、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラフトプロセスからの黒液を起源とするリグニンのバイオオイル製造物への触媒変換に関する。この製造物は、ファインケミカルの製造および／または自動車もしくは航空セクターにおいて使用するための再生可能な燃料成分のための再生可能な原材料となる。
【背景技術】
【０００２】
木のクッキングにおいてリグニンを解重合してセルロースおよびヘミセルロースをリグニンから分離する方法がパルプ産業において長い間知られている。これは最も一般的にはクラフトプロセスにおいて行われ、該プロセスでは、リグニンを含むクッキング化学物質（例えば、ＮａＯＨ、亜硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム）の水溶液からなる残留液が形成される。この水溶液は黒液と称される。クラフトプロセスクッキングの目的は、リグニンを廃棄することであり、結果的に黒液中のリグニンは単に、回収ボイラー中での燃焼を通じた熱生成のために使用される。
【０００３】
本発明の１つの目的は、リグニンの代替的な取出しを通じて回収ボイラーの減負荷を提供することである。したがって、ミルにおけるパルプの製造の増加を可能とする。
【０００４】
リグニンは、全てのバイオマス中に存在する三次元ポリマーである。リグニンは、多数の相互接続したＣ９単量体からなり、各単量体は芳香族部分を有する。熱生成以外の応用においてリグニンを使用可能とするために、それは解重合、すなわちより小さい部分に分解される必要がある。しかしながら、リグニン分子は長年の進化の後で非常に安定であり、したがって解重合は難題となっている。黒液中のリグニン化合物のサイズは、解重合反応の無作為化に起因して様々であるが、一般に、最大１００ｋＤａの分子量を有する非常に大きい分子、高分子である。クラフトプロセスクッキングプロセスは、β−Ο−４結合という１種類の相互接続のみを主に標的とし、それにより解重合は限定されたものとなる（Ｇ．Ｇｅｌｌｅｒｓｔｅｄｔ，Ｈ．Ｌｅｎｎｈｏｌｍ，Ｇ．Ｈｅｎｒｉｋｓｓｏｎ，ａｎｄ  Ｎ．−Ｏ．Ｎｉｌｖｅｂｒａｎｔ，Ｗｏｏｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ：
【数１】
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）。本発明は、クラフトプロセスのものを超える解重合および脱酸素を示す。
【０００５】
天然のリグニンは、２７重量％という天然に高い酸素含有量を有し、これは燃料成分のための原材料に関して欠点となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｇ．Ｇｅｌｌｅｒｓｔｅｄｔ，Ｈ．Ｌｅｎｎｈｏｌｍ，Ｇ．Ｈｅｎｒｉｋｓｓｏｎ，ａｎｄ  Ｎ．−Ｏ．Ｎｉｌｖｅｂｒａｎｔ，Ｗｏｏｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ．Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ：
【数２】
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【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の別の目的は、化学構造の精密化、すなわち、分子サイズの低減、酸素含有量の低減および芳香族構造の脂肪族構造への変換により、リグニン材料に対して他の産業のための再生可能な原材料という新たな目的を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、リグニンの解重合のための方法により達成され、前記方法は、バイオマス成分の触媒処理ならびにセルロースおよびリグニンに富んだ材料への分離を行うためにパルプミルの内部にある少なくとも１つの触媒を使用することを含む。
【０００９】
一態様によれば、本発明は、パルプミル中に組み込まれたリグニンの解重合および部分的な脱酸素の方法に関し、この文脈において、解重合は、木からセルロースおよびヘミセルロースを解放すると通常考えられるものを超えており、すなわち、最大約１００ｋＤａから０．８〜２ｋＤａの範囲までリグニンの分子量平均を低下させる。解重合は、パルプミルの内部にある触媒を使用して触媒され、すなわち、パルプミル中に通常見出される材料を別にして解重合を増進させるために外来材料が加えられない。好ましくは、内部触媒は、鉄化合物および／または硫酸中に濃縮される。これは、以下においてさらに議論される。加えて、触媒は、パルプミルにおいて通常存在する方法を使用して回収および再利用され得る。解重合は、水素または水素ドナーによりサポートされてもよく、またはサポートされなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１ａは室温のリグニンに富んだ有機相を示す。図１ｂは室温のリグニンに富んだ有機相を示す。図１ｃは室温のリグニンに富んだ有機相を示す。図１ｄは沈めたｐＨプローブと共に透明な水性相を示す。
【図２】サイズ排除クロマトグラフィーを通じた分析を示す。
【図３ａ】本発明による実施形態のブロックダイアグラムまたはフローチャートを示す。
【図３ｂ】本発明による別の実施形態のブロックダイアグラムまたはフローチャートを示す。
【図３ｃ】本発明によるさらに別の実施形態のブロックダイアグラムまたはフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下において本発明の特定の態様および実施形態を開示し、議論する。
【００１２】
最初に、本発明は、クラフトプロセスに関する化学において応用するために非常に好適である。したがって、本発明の１つの特定の実施形態によれば、方法は、クラフトプロセスから得られた黒液または黒液残余分に対して行われる。
【００１３】
さらに、触媒は、パルプミル中に見出される、一部は固体であってもよい液体からなるものであってもよく、または何らかの方法において溶解もしくは活性化された固体であってもよい。使用され得る出発材料の例は、電気フィルター灰および緑液滓である（表１）。触媒は、全体が例示的材料中の材料からなるものであってもよく、または材料の部分が抽出および使用されてもよい。材料はまた、例えば、焼成、還元、スルフィド化または硫酸塩形成を介して、使用前に活性化され得る。
【００１４】
表１．緑液滓および電気フィルター灰の組成
【表１】
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【００１５】
本発明の１つの好ましい実施形態によれば、前記方法は、稀黒液中に天然に存在するより高いレベルの以下の物質；Ｃｏ、ＭｏおよびＭｎのうちの１つまたは複数を使用することを含む。
【００１６】
表２．稀黒液の組成
【表２】
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【００１７】
本発明のさらに別の特定の実施形態によれば、前記方法は、稀黒液中に天然に存在するより高いレベルの以下の物質；Ｆｅ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｚｎ、ＳｒおよびＶのうちの１つまたは複数を使用することを含む。
【００１８】
解重合は、黒液もしくは膜濾過した黒液のようなアルカリ化合物の存在下の水性相中、および／または、溶媒が有機溶媒、脂肪酸もしくは炭化水素であり得る溶媒相中のいずれかで行われ得る。溶媒はまた、解重合からの再利用された製造物を含み得る。あるいは、解重合は、実質的に水および塩非含有リグニンまたはリグニン油がクッキング化学物質から分離された後に炭化水素相中で行われ得る。本発明の方法によるリグニンの処理からの水性および塩廃棄物は、解重合されたリグニンまたはリグニン油の分離をサポートするために方法内において部分的に再利用され得る。全ての廃棄物は、パルプミル化学物質回収サイクルに最後に排出される。解重合は、水素または水素ドナーによりサポートされてもよく、またはサポートされなくてもよい。水素は、有利には、パルプミル内の現場で電気分解を介して生成され、パルプミルにおいて、酸素ストリームが、酸素脱リグニン、ブラウンストック洗浄またはパルプもしくは紙製造物の漂白のために使用され得る。必要な場合、リグニンまたはリグニンに富んだ油に対する解重合は、２ステップ手順を使用して行うことができ、第１の解重合は上記のように行われ、かつ第２の解重合は、炭化水素マトリックス中の解重合されたリグニンに作用する不均一系触媒を使用して水素圧力下で行われる。そのような解重合は、有利には、石油精製環境における再生可能な燃料の製造のための充分に確立された手順にしたがって共処理による石油精製において行われる。不均一系触媒は、大きい孔を有する、デルタアルミナのようなアルミナ上に支持されたＮｉおよびＭｏ硫化物からなるものであり得る。孔は、６０Åより大きい、好ましくは８０Åより大きい、最も好ましくは１００Åより大きいものであるべきである。この触媒はまた、混合物の金属含有量を低減させる。
【００１９】
本発明の方法の最終製造物は、ファインケミカルの製造および／または自動車もしくは航空セクターにおいて使用するための再生可能な燃料成分のための再生可能な原材料となる。
【００２０】
上記の態様および特徴、ならびにその他もまた、以下においてさらに議論される。
【００２１】
上述したように、本発明の一態様によれば、水素添加が方法に関与する。これに関して、本発明の１つの特定の実施形態によれば、前記方法は、解重合のサポートにおいて水素または水素ドナーを使用することを含み、前記解重合は、アルカリの存在下および／または溶媒の存在下で黒液または黒液残余分の水性相中で行われる。
【００２２】
本発明の１つの特定の実施形態によれば、前記方法は、２５０〜３６０℃での水素に補助された熱処理により自発的に形成される水性相からのリグニンに富んだ有機相の分離を利用することを含む。一実施形態によれば、温度は、技術が実験室スケールで試験されてきた今日までの上限である３００〜３５０℃の範囲内に保持される。
【００２３】
本発明にしたがって水素添加を利用する場合、水素の分圧もまた制御に関連し得る。１つの特定の実施形態によれば、方法は、３０〜１００ｂａｒの水素分圧での水素に補助された熱処理により自発的に形成される水性相からのリグニンに富んだ有機相の分離を利用する。一実施形態によれば、水素分圧は、６０〜７０ｂａｒの範囲内に保持される。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、方法は熱処理を伴う。本発明のこの方向性の一実施形態によれば、ヘミセルロースおよび繊維のようなリグニンに対する安定化効果を有する副生成物は、１７０〜１９０℃での熱処理を通じて分解され、それにより、アラビノース、ガラクトース、グルコース、キシロースおよびマンノースから構成される糖の合計のレベルは１０ｍｇ／ｇを超えない。
【００２５】
ヘミセルロースおよび繊維の前記分解で有機酸が形成され、それがｐＨの低下に寄与し、そしてそれが水相からのリグニンに富んだ有機相の分離を補助する。
【００２６】
さらに、上述したように、方法はまた、ある特定の物質の抽出を伴い得る。本発明の１つの特定の実施形態によれば、方法は、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｚｎ、ＳｒまたはＶの抽出の供給源として緑液滓または電気フィルター灰を使用することを含む。
【００２７】
さらには、本発明の一実施形態によれば、触媒は、パルプミルにおけるユニット操作に直接的または間接的に再利用され、かつ該ユニット操作において少なくとも部分的に再生される。実施形態によれば、ユニット操作は回収ボイラーである。
【００２８】
さらに、処理されるリグニンは、異なる供給源を起源とするものであり得る。本発明の１つの特定の実施形態によれば、処理されるリグニンは、追加のバイオマスを有する黒液中にある。
【００２９】
本発明のさらに別の態様によれば、方法は、例えば、熱処理および／またはその後の水素添加と共に、膜濾過を伴う。したがって、本発明の１つの特定の実施形態によれば、処理されるリグニンは、黒液の膜濾過を使用して濃縮される。
【００３０】
また、他の種類の処理が本発明にしたがって可能である。本発明の１つの特定の実施形態によれば、黒液中のリグニンは、最初に水およびクッキング化学物質から分離された後に炭化水素相に混合されて、その後の解重合の前の水素添加を可能とする。さらに別の実施形態によれば、リグニンは、最初に解重合された後に、第２のステップにおいて、パルプミルまたは石油精製所のような別の場所のいずれかにおいて、炭化水素相中の水素および不均一系触媒を用いて処理される。
【００３１】
さらに、上述したように、触媒のある特定の特徴もまた、本発明による方法にとって重要であり得る。１つの特定の実施形態によれば、不均一系触媒は、６０Åより大きい、好ましくは８０Åより大きい、最も好ましくは１００Åより大きい平均の孔直径を有する。
【００３２】
本発明による方法において水素添加を行う場合、これは、異なる方法において行われ得る。一実施形態によれば、水素添加反応は、６０〜１００ｂａｒの合計圧力、２０〜７０ｂａｒの水素分圧および３３０〜３９０℃の温度において沸騰床反応器中で行われる。さらに別の特定の実施形態によれば、水素添加反応器の排出ストリーム中の触媒粒子は、濾過により除去され、かつ全てまたは部分は、４００〜８００℃の範囲内の温度の酸素（３〜８％）および窒素蒸気（２０〜３０％）を使用して再生され、再スルフィド化された後に反応器に戻される。
【００３３】
さらには、不均一系触媒のスルフィド化は、パルプミルからのオフガスを使用して行われ得る。さらに、さらに別の実施形態によれば、反応による発熱は、間接的な蒸気生成により沸騰床反応器を冷却することおよび／または得られる製造物の部分を冷却し、それを入口に再循環することのいずれかにより操作される。
【００３４】
さらには、本発明による方法はまた、他の態様を有する。一例として、本発明による方法は、方法の材料のナトリウム含有量を低減させ得る。これに沿って、本発明の１つの特定の実施形態によれば、触媒処理、分離または精製操作は、Ｎａ含有量を１０ｐｐｍ未満まで低減させる。
【００３５】
さらに、本発明による方法はまた、共処理またはその後の処理を含み得る。本発明の１つの特定の実施形態によれば、製造された最終製造物は、ファインケミカルの製造用の原材料としてまたは輸送燃料における燃料成分として使用される。さらには、さらに別の特定の実施形態によれば、使用される水素は電気分解を介して生成され、かつ副生成物の酸素はパルプまたは紙の漂白において使用される。
図面の説明を含む実施例
【実施例１】
【００３６】
この実施例では、リグニンに富んだ有機相を黒液または膜濾過した黒液から開始して水性相から分離する。驚くべきことに、バッチオートクレーブ実験において３００〜３５０℃および水素雰囲気中での黒液または膜濾過した黒液の熱処理により、リグニンに富んだ有機相が水性相から分離されることが発見された。出発材料である黒液または膜濾過した黒液は、処理前には完全に不透明である。処理の間に、出発材料は、１つの透明な水性相および水性相より高い密度を有する暗色の１つの不透明なリグニンに富んだ有機相に分離された（図１ａ〜ｄ）。図１ａ〜ｃは、室温のリグニンに富んだ有機相を示し、図１ｄは、沈めた（ｓｕｂｍｅｒｅｄ）ｐＨプローブと共に透明な水性相を示す。リグニンに富んだ有機相は、１３０℃より高い温度において液体であり、室温で部分的に固体化する。
【実施例２】
【００３７】
この実施例では、水素雰囲気下での３００〜３５０℃での黒液または膜濾過した黒液の熱処理における水素消費は、Ｃｏおよび／またはＭｏの添加により増加する。
【００３８】
バッチオートクレーブ実験において、いかなる触媒も添加しない場合の水素消費は、リグニン単量体１モル当たり０．３９ｍｏｌのＨ２であった。モルベースで１：７００でのリグニン単量体に対するＣｏの添加は、リグニン単量体１モル当たり０．５８ｍｏｌのＨ２まで水素消費を増加させ、これは４９％の増加に対応するものであった。モルベースでリグニン単量体に対して同じく１：７００でのＭｏの添加は、合計の消費において増加を示さなかったが、消費速度の増加を示した。モルベースで１：１：７００（Ｃｏ：Ｍｏ：リグニン単量体）での２つの触媒の組合せは相乗効果を与え、リグニン単量体１モル当たり０．７８ｍｏｌのＨ２の合計の消費を結果としてもたらし、これは、いかなる触媒も加えない実験と比較して１００％の増加に対応するものであった。これらの条件を３５０℃において試験したところ、リグニン単量体１モル当たり１．１８ｍｏｌのＨ２というよりいっそう高い消費を示した。
【００３９】
表３．様々な触媒および温度でのおおよその水素消費
【表３】
2020523470.tif 000007
【実施例３】
【００４０】
この実施例では、黒液または膜濾過した黒液中の多糖は、１７０℃より高い温度での熱処理の間に分解される。方法の１つの特定の実施形態では、黒液または膜濾過した黒液中のリグニンは、ＣＯ２酸性化を通じた液体リグニン相の形成を通じて分離される。多糖の前記分解は、この特定の実施形態にとって極めて重要である。
ＣＯ２酸性化を通じた分離の実験を、ＢＬＲ＃１およびＢＬＲ＃２と称する膜濾過した黒液の２つの異なる材料に関するバッチオートクレーブにおいて行った。いずれの材料も、最初に熱処理を受けなければ、液体リグニン相を形成することができなかった。同じ現象が黒液について観察された。分析により、熱処理はＢＬＲ＃１およびＢＬＲ＃２の多糖の総量をそれぞれ３４．７ｍｇ／ｇから９．９ｍｇ／ｇおよび１６．６から８．４に低下させたことを示した。
【００４１】
表４．膜濾過した黒液ＢＬＲ中のサッカリドの含有量
【表４】
2020523470.tif 000008
【実施例４】
【００４２】
この実施例では、方法内のリグニンの分離に関する任意の実施形態を起源とするリグニンに富んだ有機相が、不均一系触媒への水素添加を通じてバイオオイルに変換される。前記バイオオイルは水を含まず、燃料の製造のために好適な特性を有する。
【００４３】
触媒性水素添加実験をバッチオートクレーブにおいて行った。リグニン材料と炭化水素キャリアとの混合物を室温から触媒と共に加熱したか、または炭化水素キャリア中の予備加熱した触媒に供給した。リグニン供給材料を、実施例１において説明した水素の存在下での高温処理を通じて分離したか、または実施例３において記載したＣＯ２酸性化を通じて分離した。あらゆる供給材料の製造物は、キャリア炭化水素およびリグニン材料を起源とするバイオオイルの両方を含む無色の炭化水素の液体であった。このバイオオイルに対するリグニン材料の収率を重量測定法により決定したところ、６１〜９９％の範囲内であった。製造物の油の大部分は、ガソリンまたはディーゼルの沸騰（ｂｉｏｌｉｎｇ）範囲内であった。残りの材料は、ガソリンおよびディーゼルに精製され得るより重質の炭化水素（ｈｙｒｏｃａｒｂｏｎｓ）であった。反応の副生成物は、ガス相中の短鎖炭素およびコークスであった。コークスの形成は、室温から加熱した系と比較して予備加熱した設定においてはるかに低いことが見出された。芳香族構造から脂肪族構造への触媒変換は効率的であり、フェノールヒドロキシルは非常に低かったため、製造物の品質は燃料の製造のために好適であった。
【００４４】
表５．水素添加後の製造物の特徴
【表５】
2020523470.tif 000009
【実施例５】
【００４５】
この実施例では、部分的な脱酸素が、熱処理単独または水素雰囲気中での熱処理を通じて、膜濾過した黒液中のリグニンに対して行われる。
【００４６】
膜濾過した黒液中のリグニンの化学組成は、水素雰囲気のありまたはなしでの熱処理の間に変化する。異なる処理をした５つの試料に対して炭素、水素、窒素、硫黄および酸素の分析を行った。穏やかな熱処理は酸素含有量を２７から２２％（ｗ／ｗ）へと低減させたが、水素雰囲気と組み合わせた重度の熱処理は酸素含有量を２７から１２％（ｗ／ｗ）へと低減させた。
【００４７】
表６．様々な処理後の膜濾過した黒液中のリグニンの化学組成（％ｗ／ｗでの乾燥重量）
【表６】
2020523470.tif 000010
【実施例６】
【００４８】
この実施例では、膜濾過した黒液中のリグニンの平均分子量は、熱処理単独またはパルプミルの内部にある触媒と共に水素雰囲気中での触媒性熱処理を通じて低減される。
【００４９】
膜濾過した黒液中のリグニンの分子量分布は１〜１００ｋＤａの範囲内であり、大部分は１０ｋＤａより高い。これは、図２の「ＢＬＲ」により示される（サイズ排除クロマトグラフィーを通じた分析）。触媒を加えない低温での熱処理後、分子量分布の大部分は１０ｋＤａ未満であり、平均は約２〜３ｋＤａである。これは、図２における「触媒なしのＬＴ」により示される。水素およびパルプミルの内部にある触媒の添加を伴う高温での処理の後、分子量平均は約１ｋＤａであり、分子の大部分は３ｋＤａ未満であり、これは図２における「ＨＴ  ＰＭＣ」により示される。
【実施例７】
【００５０】
この実施例では、方法の図面が説明される。図３ａ〜ｃには、本発明による異なる実施形態のブロックダイアグラムまたはフローチャートが示される。これらの実施形態による異なる経路は、表を参照することにより以下において説明される。
【００５１】
図３ａによれば、方法Ａは、黒液（点線、Ａ１〜Ａ５）を用いるか、または膜濾過した黒液（実線Ａ６〜Ａ１２）に対して行うことができる。この設計によれば、熱処理（ＩＩ）が１７０〜２４０℃において行われた後に、ＣＯ２酸性化（ＩＩＩ）を通じて分離が行われる。
【００５２】
図３ｂによれば、方法Ｂは、黒液（点線、Ｂ１〜Ｂ５）を用いるか、または膜濾過した黒液（実線Ｂ６〜Ｂ１２）に対して行うことができる。この設計によれば、熱処理（ＩＩ）がパルプミルの内部にある触媒および水素と組み合わせて３００〜３５０℃において行われた後に、自発的な分離（ＩＩＩ）が行われる。
【００５３】
図３ｃによれば、方法Ｃは、黒液（点線、Ｃ１〜Ｃ５）を用いるか、または膜濾過した黒液（実線Ｃ６〜Ｃ１２）に対して行うことができる。この設計によれば、熱処理（ＩＩ）がパルプミル触媒および水素のいずれも用いずに３００〜３５０℃において行われ、またはその後に自発的な分離（ＩＩＩ）が行われる。
【００５４】
精製（ＩＶ）および水素添加（ｈｙｄｏｇｅｎａｔｉｏｎ）（Ｖ）は、全ての設計Ａ〜Ｃについて同様である。
【表７】
2020523470.tif 000011
【表８】
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【表９】
2020523470.tif 000013
【図１】
2020523470.tif 000014
【図２】
2020523470.tif 000015
【図３ａ】
2020523470.tif 000016
【図３ｂ】
2020523470.tif 000017
【図３ｃ】
2020523470.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月5日(2020.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
表２．稀黒液の組成
【表２】
2020523470.tif 000019
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグニンの解重合のための方法であって、前記方法が、バイオマス成分の触媒処理ならびにセルロースおよびリグニンに富んだ材料への分離を行うために、パルプミルの内部にある少なくとも１つの触媒を使用することを含み、
前記少なくとも１つの触媒が前記パルプミルの内部で天然に存在し、
前記方法は、触媒成分であるＣｏ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｚｎ、ＳｒまたはＶの１つまたは複数を抽出の供給源として緑液滓または電気フィルター灰を使用することを含み、
前記方法が、クラフトプロセスから得られた黒液または黒液残余分に対して行われ、
前記方法が、稀黒液中に天然に存在するより高いレベルの以下の物質；Ｆｅ、Ｍｇ、Ｗ、Ｃｄ、Ａｓ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｚｎ、ＳｒおよびＶのうちの１つまたは複数を使用することを含む、方法。
【請求項２】
前記方法が、稀黒液中に天然に存在するより高いレベルの以下の物質；Ｃｏ、ＭｏおよびＭｎのうちの１つまたは複数を使用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法が、解重合のサポートにおいて水素または水素ドナーを使用することを含み、前記解重合が、アルカリの存在下および／または溶媒の存在下で黒液または黒液残余分の水性相中で行われる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、２５０〜３６０℃での水素に補助された熱処理により自発的に形成される水性相からのリグニンに富んだ有機相の分離を利用する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、水性相からのリグニンに富んだ有機相の分離を利用し、前記分離が、３００〜３５０℃での水素に補助された熱処理により自発的に形成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ヘミセルロースおよび繊維のようなリグニンに対する安定化効果を有する副生成物が、１７０〜１９０℃での熱処理を通じて分解され、それにより、アラビノース、ガラクトース、グルコース、キシロースおよびマンノースから構成される糖の合計のレベルが１０ｍｇ／ｇを超えない、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記触媒が、前記パルプミルにおけるユニット操作に直接的または間接的に再利用され、かつ前記ユニット操作において少なくとも部分的に再生される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記ユニット操作が回収ボイラーである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
処理される前記リグニンが、追加のバイオマスを有する黒液中にある、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
処理される前記リグニンが、黒液の膜濾過を使用して濃縮される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
黒液中の前記リグニンが、最初に水およびクッキング化学物質から分離された後に、解重合の前に炭化水素相に混合される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記リグニンが、最初に解重合された後に、第２のステップにおいて、前記パルプミルまたは石油精製所のような別の場所のいずれかにおいて、炭化水素相中の水素および不均一系触媒を用いて処理される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記不均一系触媒が、６０Åより大きい、好ましくは８０Åより大きい、最も好ましくは１００Åより大きい平均の孔直径を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
水素が電気分解を介して生成され、かつ副生成物の酸素がパルプまたは紙の漂白において使用される、請求項３〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記触媒処理、分離または精製操作が、Ｎａ含有量を１０ｐｐｍ未満まで低減させる、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
製造された最終製造物が、ファインケミカルの製造用の原材料としてまたは輸送燃料における燃料成分として使用される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
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