DE3877355T2

DE3877355T2 - Verfluessigung von cellulose.

Info

Publication number: DE3877355T2
Application number: DE8888901080T
Authority: DE
Inventors: Roger Benn; Andrew Mcauliffe
Original assignee: Man-Oil Ltd
Current assignee: Man-Oil Ltd
Priority date: 1987-01-31
Filing date: 1988-02-01
Publication date: 1993-07-29
Anticipated expiration: 2008-02-02
Also published as: ATE84309T1; EP0348400B1; GB8702199D0; WO1988005807A1; AU1159488A; US5336819A; DE3877355D1; EP0348400A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verflüssigung von Zellulose.
Die UK-Patentschrift Nr. 2089831 beschreibt ein Verfahren zur Verflüssigung von Zellulose, das die Hydrierung der Zellulose in Gegenwart einer polycyclischen Wasserstoffdonor- Substanz, wie Tetralin, bei erhöhter Temperatur und vergrößertem Druck umfaßt. Das Produkt umfaßt ein Gemisch aus festen, flüssigen und gasförmigen Kohlenwasserstoffen. Die polycyclische Wasserstoffdonor-Substanz wird wiedergewonnen und bei der Verarbeitung von weiterer Zellulose verwendet.
Es wurde jetzt festgestellt, daß die Verflüssigung von Zellulose durchgeführt werden kann, indem die polycyclische Wasserstoffdonor-Substanz durch ein von Zellulose abstammendes Öl ersetzt wird.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Umwandlung von Zellulose in Kohlenwasserstoff vorgesehen, umfassend, daß die Zellulose in Gegenwart eines Verflüssigungssolvens erhöhtem Druck und Temperatur ausgesetzt wird, gekennzeichnet dadurch, daß während wenigstens eines Teils des Verfahrens das Verflüssigungssolvens ganz ein von Zellulose abstammendes Öl ist und daß die Verflüssigung ohne das Erfordernis irgendeines zusätzlichen reduzierenden Mittels ausgeführt wird.
Durch die Erfindung ist deshalb das Erfordernis einer Zugabe eines bestimmten polycyclischen Wasserstoffdonor-Solvens unnötig gemacht und daher die Abtrennung von polycyclischem Wasserstoffdonor-Solvens von dem Produkt wird nicht mehr benötigt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Teil des flüssigen Kohlenwasserstoffprodukt-Öls von dem Verfahren für die Verarbeitung von weiterer Zellulose verwendet. Folglich kann die Erfindung sehr leicht kontinuierlich ausgeführt werden, wobei eine vorbestimmte Menge Produktöl für die Verarbeitung von frischer Zellulose zurückgeführt wird. Es ist gleichwohl zu verstehen, daß auch in einem kontinuierlichen Verfahren das von Zellulose abstammende, bei der Erfindung verwendete Öl nicht von dem Produkt des tatsächlich ausgeführten Verfahrens zurückgeführt werden muß. Das von Zellulose abstammende Öl kann, nach Wunsch, von einer anderen geeigneten Quelle genommen werden. Zum Beispiel kann das Öl von einem anderen Verfahren ähnlich dem erfindungsgemäßen oder einem Verfahren erhalten werden, wie in der UK-Patentschrift Nr. 2089831 beschrieben.
Um, sollte von Zellulose abstammendes Öl nicht verfügbar sein, geordnete Zustände zu erreichen, bei denen es möglich ist, das Verfahren der vorliegenden Erfindung auszuführen, kann es notwendig sein, das Verfahren, wie es in der UK-Patentschrift Nr. 2089831 beschrieben ist, auszuführen und eine polycyclische Wasserstoffdonor-Substanz zu benutzen, bis ausreichend Produktöl erhalten worden ist. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Produktöl zusammen mit polycyclischer Wasserstoffdonor-Substanz verwendet werden. Die Verhälnisse von polycyclischer Wasserstoffdonor- Substanz zu von Zellulose abstammendem Öl scheinen nicht kritisch zu sein. Beginnend mit einem Verfahren, bei dem eine polycyclische Wasserstoffdonor-Substanz verwendet wird, kann der Anteil des von Zellulose abstammenden Öls im Rücklauf zur Verarbeitung von frischer Zellulose, nach und nach bei entsprechender Herabsetzung des Anteils der polycyclischen Wasserstoffdonor-Substanz vergrößert werden, bis der Rücklauf völlig aus Produktöl besteht.
Es wird bevorzugt, daß das von Zellulose abstammende Öl, welches bei der Erfindung verwendet wird, eine Leichtfraktion des durch Destillation aus Zellulose erhaltenen flüssigen Ölproduktes umfassen sollte, insbesondere eine Fraktion von 200 bis 300ºC bei Atmosphärendruck. Obwohl dies bevorzugt wird, ist es nicht notwendig, daß das von Zellulose abstammende Öl völlig aus einer Fraktion in diesem Bereich bestehen sollte. Es ist nicht einmal wesentlich, daß die Zusammensetzung des von Zellulose abstammenden Öls, das als Ausgangsmaterial verwendet wurde, während des Verfahrens gleich bleiben sollte. Wenn zum Beispiel das Verfahren unter Verwendung des zurückgeführten Produktöls ausgeführt wird, kann es vorkommen, daß der Anteil von Leichtöl im zurückgeführten Öl allmählich sinkt. Wenn die Wirksamkeit des zurückgeführten Öls ein nicht akzeptables Niveau erreicht, wenn zum Beispiel das Öl zum Bearbeiten zu viskos wird, kann der Anteil von Leichtöl im rückgeführten Öl durch irgendeine geeignete Einrichtung vergrößert werden.
Das Zellulosematerial zur Verwendung bei der Erfindung kann von irgendeiner Quelle abstammen. Beispiele umfassen Zellulosematerial aus Stadtmüll und Abfallbiomasse, wie Stroh und Zuckerrohr.
Das Verfahren der Erfindung wird vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators ausgeführt. Die bevorzugten Katalysatoren sind heterogene Katalysatoren, wie Nickel, es können aber auch homogene Katalysatoren verwendet werden.
Wie vorher erwähnt, wird das Verfahren der Erfindung bei erhöhter Temperatur und vergrößertem Druck ausgeführt. Der bevorzugte Temperaturbereich ist von 320 bis 380ºC, besonders bevorzugt 350ºC, und der Druck wird dann 40 bis 150 Atmosphären sein.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen weiter die Erfindung.

BEISPIEL I

100 Gramm Zellulosematerial aus Stadtmüll wurden in einen Druckbehälter zusammen mit 400 Gramm von Zellulose abstammendem Öl und 2 Gramm Katalysator gefüllt. Luft wurde von dem Behälter abgesaugt, der dann über einen Zeitraum von drei Stunden auf 350ºC aufgeheizt wurde und diese Temperatur wurde für weitere zwei Stunden beibehalten. Im Behälter entwickelte sich ein Druck von 150 Atmosphären.
Der Behälter wurde dann gekühlt. Die Reaktionsprodukte waren wie folgt:
Feststoffe (Verkohlungsprodukte) 2 g
Öl 433 g
Gas (einschließlich Dampf) 65 g
Für den kontinuierlichen Betrieb können deshalb 400 g Öl von dem Ölprodukt genommen und zur Verarbeitung von weiteren 100 g Zellulosematerial zurückgeführt werden. Falls die 400 g Rückfluß einen zu hohen Anteil von Schwerölen enthalten, kann das Produktöl destilliert werden und 400 g einer Leichtfraktion zurückgeführt werden.

BEISPIEL II

100 Gramm Zellulosematerial aus Zuckerrohrbagasse wurden in einen Druckbehälter zusammen mit 390 Gramm von Zellulose abstammendem Öl und 2 Gramm Katalysator gefüllt. Luft wurde von dem Behälter abgesaugt, der dann über einen Zeitraum von dreieinhalb Stunden auf 380ºC erhitzt wurde und diese Temperatur wurde für weitere zwei Stunden beibehalten. Im Behälter entwickelte sich ein Druck von 175 Atmosphären.
Der Behälter wurde dann gekühlt. Die Reaktionsprodukte waren wie folgt:
Feststoffe (Verkohlungsprodukte) 7 g
Öl 47 g
Gas (einschließlich Dampf) 68 g

BEISPIEL III

90 Gramm Zellulosematerial aus Stroh wurden in einen Druckbehälter zusammen mit 390 Gramm von Zellulose abstammendem Öl und 1 Gramm Katalysator gefüllt. Luft wurde von dem Behälter abgesaugt, der dann über einen Zeitraum von drei Stunden auf 375ºC erhitzt wurde und diese Temperatur wurde für eine weitere Stunde beibehalten. Im Behälter entwickelte sich ein Druck von 165 Atmosphären.
Der Behälter wurde dann gekühlt. Die Reaktionsprodukte waren wie folgt:
Feststoffe (Verkohlungsprodukte) 7 g
Öl 415 g
Gas (einschließlich Dampf) 59 g
Auch dieses Beispiel veranschaulicht ein Verfahren, das ohne weiteres kontinierlich betrieben werden kann, indem 390 g Produktöl zur Verarbeitung weiterer 100 g von Stroh abstammendem Zellulosematerial zurückgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zur Umwandlung von Zellulose in Kohlenwasserstoff, umfassend, daß die Zellulose in Gegenwart eines Verflüssigungssolvens erhöhtem Druck und Temperatur ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß während wenigstens eines Teils des Verfahrens das Verflüssigungssolvens ganz ein von Zellulose abstammendes Öl ist und daß die Verflüssigung ohne das Erfordernis irgendeines zusätzlichen reduzierenden Mittels ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von Zellulose abstammende Öl aus dem Kohlenwasserstoffprodukt des Verfahrens erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoffprodukt-Öl für die Verarbeitung mit weiterer Zellulose in einem kontiniuerlichen Verfahren zurückgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von Zellulose abstammende Öl durch Verflüssigung von Zellulose bei erhöhter Temperatur und Druck in Gegenwart einer polycyclischen Wasserstoffdonor-Substanz erhalten wird.

5. Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das von Zellulose abstammende Öl eine Leichtfraktion umfaßt.

6. Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator ein heterogener Katalysator ist.

8. Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur von 320 bis 380ºC ist.

9. Verfahren nach einem beliebigen vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck von 40,53 bis 151,99 Bar (40 bis 150 Atmosphären) ist.