用于加工纖維素類生物質(zhì)材料的反應(yīng)產(chǎn)物混合物的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】使用回收系統(tǒng)的反應(yīng)產(chǎn)物混合物的加工，所述反應(yīng)產(chǎn)物混合物含有至少一種揮發(fā)性有機(jī)化合物以及木質(zhì)素、木質(zhì)素衍生的化合物和/或未提取的纖維素和半纖維素，所述回收系統(tǒng)包括至少兩個閃蒸器或至少一個閃蒸器和至少兩個再沸器。在一個特定實施方案中，所述反應(yīng)產(chǎn)物混合物來自包括生物質(zhì)、特別是含有各種多糖(例如，碳水化合物)和木質(zhì)素的纖維素類生物質(zhì)的解構(gòu)(或消化)的反應(yīng)。
【專利說明】
用于加工纖維素類生物質(zhì)材料的反應(yīng)產(chǎn)物混合物的方法和 系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開內(nèi)容總體涉及用于加工纖維素類生物質(zhì)材料的反應(yīng)產(chǎn)物混合物的方法和 系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 本部分意圖介紹所述技術(shù)的不同方面，其可與本發(fā)明的示例性實施方案有關(guān)。該 論述被認(rèn)為有助于為促進(jìn)更好理解本發(fā)明的特定方面提供框架。因此，應(yīng)理解本部分應(yīng)從 這個角度進(jìn)行解讀，而不是必然承認(rèn)任何現(xiàn)有技術(shù)。
[0003] 具有商業(yè)重要性的多種物質(zhì)可以產(chǎn)自于天然資源，包括生物質(zhì)。由于在其中發(fā)現(xiàn) 了各種形式的多種豐富的碳水化合物，因而纖維素類生物質(zhì)在這方面可能特別適合。如本 文使用的，術(shù)語〃纖維素類生物質(zhì)〃指含有纖維素的存活或者以前存活的生物材料。在植物 的細(xì)胞壁中發(fā)現(xiàn)的木質(zhì)纖維素材料是世界上最大的碳水化合物來源之一。通常由纖維素類 生物質(zhì)生產(chǎn)的材料可以包括，例如，經(jīng)部分消化產(chǎn)生的紙和紙漿，生物燃料，包括經(jīng)發(fā)酵產(chǎn) 生的生物乙醇。
[0004] 衍生自可再生資源的化石燃料替代物的開發(fā)已經(jīng)受到最近關(guān)注。在這方面，纖維 素類生物質(zhì)由于其存量豐富且在其中發(fā)現(xiàn)了大量不同組分(特別是纖維素和其它碳水化合 物)而引起了特別的關(guān)注。纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料混合物和其它材料通常包括纖維素 和其它復(fù)雜碳水化合物的提取和轉(zhuǎn)換成用于進(jìn)一步加工的更簡單的有機(jī)分子，所述加工包 括消化過程。纖維素生物質(zhì)的加工通常產(chǎn)生含有產(chǎn)物混合物的中間體液體，所述混合物包 括期望的有機(jī)分子以及其它化合物如木質(zhì)素和/或其它相關(guān)產(chǎn)物。通常分離期望的有機(jī)分 子，用于進(jìn)一步反應(yīng)以生產(chǎn)燃料，而分開處理其它組分。
[0005] 存在加工中間體液體的更有挑戰(zhàn)性組分的現(xiàn)有方法，所述更有挑戰(zhàn)性組分通常包 括木質(zhì)素和/或其它相關(guān)產(chǎn)物。一種典型的方法使用溶劑或其它化合物。在此類方法中，由 于溶劑或化合物的利用，通常要求復(fù)雜的設(shè)備，所述設(shè)備操作昂貴。此外，這些其它化合物 (通常包括木質(zhì)素和/或其它相關(guān)產(chǎn)物)的分離和過濾，然后去除溶劑，通常在將這些其它組 分運輸至能夠處置它們的地方(通常是燃燒裝置）中形成工程問題。在其它現(xiàn)有方法中，預(yù) 處理(分餾）中的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的固體轉(zhuǎn)化和纖維素水解要求高溫和適合的溶劑化性 質(zhì)，以完全或部分溶解存在的木質(zhì)素和/或相關(guān)產(chǎn)物。在冷卻時，某些木質(zhì)素和/或相關(guān)化合 物從溶液中沉淀。回收的木質(zhì)素和/或相關(guān)產(chǎn)物的粒徑可以變化，其對于高效燃燒太大，因 而要求單獨的粉碎步驟。此外，在溶液狀態(tài)的含有木質(zhì)素和/或相關(guān)化合物的混合物冷卻 時，其變得發(fā)粘(通常在木質(zhì)素和/或相關(guān)產(chǎn)物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍內(nèi)，其在環(huán)境壓力下 大約為100°C)且傾向于污染加工設(shè)備至使得所述方法不能操作的程度。
[0006] 如前述所證明的，纖維素類生物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物混合物的有效加工是具有巨大工程 挑戰(zhàn)的復(fù)雜問題。本公開內(nèi)容提供的實施方案解決了這些挑戰(zhàn)且同時提供了相關(guān)優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)一方面，本公開內(nèi)容提供一種系統(tǒng)，其包括適合于由纖維素類生物質(zhì)材料生 成包含至少一種可溶性碳水化合物的消化產(chǎn)物的消化裝置;適合于將所述消化產(chǎn)物分離為 底部餾分和頂部餾分的分離區(qū)。所述底部餾分包含（i)分離點具有約100至600°C范圍的溫 度和約大氣壓的壓力的至少一種化合物，和（ii) 一種或多種揮發(fā)性有機(jī)化合物。所述系統(tǒng) 進(jìn)一步包括回收裝置，其包括連接至所述分離區(qū)以接收至少一部分底部餾分的第一閃蒸 器;和連接至所述分離區(qū)以接收至少另一部分底部餾分的第二閃蒸器;其中，所述回收裝置 被配置成操作所述第一和第二閃蒸器之一，以使所述底部餾分中至少一種揮發(fā)性有機(jī)化合 物蒸發(fā)，而另一閃蒸器處于備用模式。在一個實施方案中，所述底部餾分包含木質(zhì)素、木質(zhì) 素衍生的化合物、未提取的纖維素、未提取的半纖維素、聚焦糖和它們的任何組合的至少一 種。
[0008] 在一個實施方案中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接至所述分離區(qū)的加工區(qū)，所述加工 區(qū)被配置成將所述頂部餾分中的至少一部分的多種烴和含氧烴分子轉(zhuǎn)化為包含高級烴的 產(chǎn)物流。在一個實施方案中，所述回收裝置的適合于排出至少一部分所述頂部產(chǎn)物的出口 連接至所述加工區(qū)的入口。
[0009] 在另一個實施方案中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括適合于在所述底部餾分進(jìn)入操作中的 閃蒸器之前加熱至少一部分所述底部餾分的加熱組件。在一個實施方案中，至少一個閃蒸 器包括適合于使熱交換介質(zhì)循環(huán)的管線。在一個實施方案中，所述頂部產(chǎn)物包含至少一種 含氧經(jīng)分子。
[0010] 在另一個實施方案中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括適合于使用由備用模式中的閃蒸器中 的一部分底部餾分的燃燒產(chǎn)生的至少一部分熱能產(chǎn)生蒸汽的蒸汽發(fā)生器。在一個實施方案 中，所述底部餾分包含分離點具有約1〇〇至500°C范圍的溫度和約1至100托范圍的壓力的化 合物。
[0011] 在另一個實施方案中，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括配置在所述消化裝置和分離區(qū)之間的 加氫催化系統(tǒng)。在一個實施方案中，配置所述操作中的閃蒸器，以將約100至600°C范圍的溫 度和0.01至250psi范圍的壓力施加至所述底部餾分。
[0012] 根據(jù)另一個方面，本公開內(nèi)容提供一種方法，其包括:提供含有纖維素和水的生物 質(zhì)原料;消化至少一部分所述生物質(zhì)原料，以生成包含至少一種可溶性碳水化合物的消化 產(chǎn)物;將所述消化產(chǎn)物分離為至少一種底部餾分和頂部餾分。所述底部餾分包含(i)分離點 具有約100至600°C范圍的溫度和約大氣壓的壓力的至少一種化合物，和(ii) 一種或多種揮 發(fā)性有機(jī)化合物。所述方法進(jìn)一步包括在第一閃蒸器中使來自所述底部餾分的至少一種揮 發(fā)性有機(jī)化合物蒸發(fā);使分離點具有約100至600°C范圍的溫度和約大氣壓的壓力的至少一 種化合物沉積在所述第一閃蒸器內(nèi)的表面上;將所述第一閃蒸器置于備用模式;在第二閃 蒸器中使來自所述底部餾分的至少一種揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸發(fā);和燃燒所述第一閃蒸器中 沉積的至少一種化合物。在一個實施方案中，所述底部餾分包含木質(zhì)素、木質(zhì)素衍生的化合 物、未提取的纖維素、未提取的半纖維素、聚焦糖和它們的任何組合的至少一種。
[0013] 根據(jù)下述詳細(xì)說明，本發(fā)明的實施方案的其它特征將變得明顯。然而，應(yīng)理解，雖 然表示本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但所述詳細(xì)說明和具體實施例僅僅是作為說明給出，因為 根據(jù)該詳細(xì)說明，本發(fā)明的實質(zhì)和范圍內(nèi)的各種變化和修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將變得 明顯。
【附圖說明】
[0014] 包括下述圖以說明本公開內(nèi)容的某些方面，且不應(yīng)該將它們看作排它性的實施方 案。所公開的主題能夠在形式和功能方面進(jìn)行相當(dāng)大的修改、改變、組合和等價替換，這對 于本領(lǐng)域技術(shù)人員在受益于本公開內(nèi)容后是能想到的。
[0015] 圖1為根據(jù)本公開內(nèi)容提供的方面的回收系統(tǒng)的示例性實施方案的示意圖。
[0016] 圖2A和2B為根據(jù)本公開內(nèi)容提供的方面的回收裝置的第一示例性實施方案的示 意圖。
[0017] 圖3A和3B為根據(jù)本公開內(nèi)容提供的方面的回收裝置的第二示例性實施方案的示 意圖。
[0018] 圖4A和4B為根據(jù)本公開內(nèi)容提供的方面的回收裝置的第三示例性實施方案的示 意圖。 具體實施方案
[0019] 本公開內(nèi)容描述的各種實施方案提供用于加工含有揮發(fā)性有機(jī)化合物以及木質(zhì) 素、木質(zhì)素衍生的化合物、未提取的纖維素、未提取的半纖維素、聚焦糖和它們的任何組合 的至少一種的反應(yīng)產(chǎn)物混合物的系統(tǒng)和方法。在一個實施方案中，所述系統(tǒng)包括至少兩個 閃蒸器，其中至少一個處于操作狀態(tài)，而至少另一個閃蒸器處于備用模式。操作中的閃蒸器 可用于使反應(yīng)產(chǎn)物混合物中的揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸發(fā)，所述揮發(fā)性有機(jī)化合物能夠被收集 用于進(jìn)一步加工。燃燒的反應(yīng)產(chǎn)物混合物的部分優(yōu)選是所述反應(yīng)產(chǎn)物混合物的底部餾分。 在一個實施方案中，在操作過程中，至少一部分木質(zhì)素、木質(zhì)素衍生的化合物、和/或由碳水 化合物、糖和所述底部餾分中含有的木質(zhì)素衍生的物質(zhì)的不良反應(yīng)衍生的其它高分子量碳 質(zhì)化合物沉積在操作中的閃蒸器的內(nèi)表面上。隨著所述沉積材料積聚，所述閃蒸器的從所 述反應(yīng)產(chǎn)物混合物中閃蒸揮發(fā)性有機(jī)化合物的能力降低。當(dāng)所述閃蒸器的能力降到某個性 能水平之下時，用備用模式的閃蒸器代替裝載著沉積材料的效率較低的閃蒸器，如此閃蒸 操作能夠繼續(xù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇所述性能水平。所述沉積材料能夠通過添加含氧 的流體以原位燃燒所述沉積材料，從目前離線的含有所述沉積材料的閃蒸器中除去。這允 許反應(yīng)產(chǎn)物混合物繼續(xù)閃蒸，而不顯著延遲等待所述沉積材料去除，所述沉積材料可包括 木質(zhì)素、木質(zhì)素衍生的化合物、未提取的纖維素、未提取的半纖維素、聚焦糖和它們的任何 組合的至少一種。如本文使用的，術(shù)語〃燃燒〃和〃可燃的〃是指包括將含碳材料轉(zhuǎn)化為基本 上由二氧化碳和蒸汽組成的產(chǎn)物混合物的氧化過程的完全或基本上完全燃燒。在另一個實 施方案中，一個或多個閃蒸器可進(jìn)一步包括配置成使熱交換介質(zhì)循環(huán)以允許進(jìn)一步控制閃 蒸過程的一個或多個管線，其中可在操作中的閃蒸器中另外加熱或冷卻所述反應(yīng)產(chǎn)物，以 實現(xiàn)期望的揮發(fā)性有機(jī)化合物的蒸發(fā)。
[0020] 在又一個實施方案中，所述系統(tǒng)包括連接至至少兩個再沸器的閃蒸器，所述再沸 器至少一個處在操作狀態(tài)，和至少另一個處在備用模式。通過操作中或在線的至少一個再 沸器提供操作所述閃蒸器的熱量。在一個實施方案中，在操作過程中，至少一部分木質(zhì)素、 木質(zhì)素衍生的化合物、和/或由碳水化合物、糖和所述底部餾分中含有的木質(zhì)素衍生的物質(zhì) 的不良反應(yīng)衍生的其它高分子量碳質(zhì)化合物沉積在所述再沸器的內(nèi)表面上。隨著所述沉積 材料積聚，所述再沸器的傳熱能力降低。當(dāng)所述再沸器的能力降到某個性能水平之下時，用 備用或離線狀態(tài)的再沸器代替含有積聚的沉積材料的效率較低的再沸器，如此閃蒸操作能 夠繼續(xù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠選擇所述性能水平。所述沉積材料可通過引入含氧的流體并 燃燒燒掉從目前離線的再沸器除去，這是可以控制的。本公開內(nèi)容描述的實施方案提供具 有多重和特別是雙重閃蒸能力的回收系統(tǒng)，所述回收系統(tǒng)允許從包含木質(zhì)素、木質(zhì)素衍生 的化合物、未提取的纖維素、未提取的半纖維素、聚焦糖和它們的任何組合的至少一個的反 應(yīng)產(chǎn)物混合物的餾分回收揮發(fā)性有機(jī)化合物，并加工該餾分中的某些材料。
[0021] 在一個實施方案中，至少一個閃蒸器可進(jìn)一步包括一個或多個封隔器元件以增大 木質(zhì)素、和/或相關(guān)化合物如木質(zhì)素衍生的化合物、和/或其它高分子量碳質(zhì)化合物在閃蒸 操作過程中能夠沉積在其上的表面區(qū)域，所述封隔器元件優(yōu)選包含耐熱性材料，如陶瓷、金 屬或無機(jī)氧化物材料。耐熱性材料優(yōu)選能承受此類實施方案中的燃燒條件。所述一個或多 個封隔器元件可包含本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適合的材料。
[0022] 所述反應(yīng)產(chǎn)物混合物可來自任何適合的來源。在一個特定實施方案中，所述反應(yīng) 產(chǎn)物混合物來自包括生物質(zhì)、特別是含有各種多糖(例如，碳水化合物)和木質(zhì)素的纖維素 類生物質(zhì)的解構(gòu)(或消化)的反應(yīng)。術(shù)語〃纖維素類生物質(zhì)〃至少是指含有纖維素的存活或者 以前存活的生物材料?？蛇m用的反應(yīng)包括將某些較大碳水化合物轉(zhuǎn)化或分解成用于后續(xù)加 工的更期望的化合物的水解反應(yīng)。示例性的反應(yīng)包括纖維素類生物質(zhì)的消化、漿化溶劑化 (pulping solvation)和熱催化轉(zhuǎn)化。
[0023] 各種材料可產(chǎn)自于纖維素類生物質(zhì)材料，包括但不限于生物燃料。生物燃料的生 產(chǎn)經(jīng)常要求纖維素類生物質(zhì)(包括纖維素和其它復(fù)雜碳水化合物)的消化，以生成用于進(jìn)一 步加工成期望產(chǎn)物的可溶性碳水化合物。術(shù)語"可溶性碳水化合物"至少是指在消化過程中 變成溶解的單糖或多糖?？扇苄蕴妓衔锏暮罄m(xù)加工通常產(chǎn)生含有期望有機(jī)分子如揮發(fā) 性有機(jī)化合物以及木質(zhì)素和其它副產(chǎn)物的流體。回收期望的有機(jī)分子，用于進(jìn)一步加工以 生產(chǎn)最終產(chǎn)物，如更高分子量的烴。在某些消化過程中，纖維素類生物質(zhì)材料的反應(yīng)產(chǎn)物混 合物中的木質(zhì)素和/或其它相關(guān)產(chǎn)物經(jīng)常提出如上所述的挑戰(zhàn)。此外，其它更高分子量的低 聚物可衍生自可溶性碳水化合物的進(jìn)一步加工(例如，縮合），與它們自己、木質(zhì)素或衍生自 木質(zhì)素的部分解聚的組分反應(yīng)。這些更高分子量的低聚物形成一種或多種非揮發(fā)性的重質(zhì) 尾部餾分，這有助于通過由本公開內(nèi)容提供的各種實施方案加工的"木質(zhì)素"或重質(zhì)尾部餾 分相的整體構(gòu)思(overall concept)。
[0024] 參考附圖進(jìn)一步描述本發(fā)明的各種示例性實施方案。當(dāng)要素用于一個或多個圖中 時，在每個圖中將使用相同的附圖標(biāo)記，和所述要素的詳細(xì)描述僅在其第一出現(xiàn)處提供。為 了清楚，可以在某些描繪的結(jié)構(gòu)中省略所述實施方案的一些特征。此外，某些特征例如，但 不限于，栗、閥、氣體排出、進(jìn)氣口、流體入口、流體出口等不一定描繪在所述圖中，但本領(lǐng)域 技術(shù)人員將理解它們的存在和功能。
[0025] 參見圖1，將生物質(zhì)原料11提供至消化裝置12,其中生物質(zhì)原料11與消化介質(zhì)或溶 劑接觸以將生物質(zhì)原料11進(jìn)一步加工成包含全部和/或部分水解的生物質(zhì)的產(chǎn)物混合物 13。在一個實施方案(未示出）中，例如在進(jìn)一步加工區(qū)19中，可進(jìn)一步加工產(chǎn)物混合物13， 以生產(chǎn)化合物和/或生物燃料。消化裝置12連接至分離區(qū)14,以將產(chǎn)物混合物13提供至分離 區(qū)14。在一個實施方案中，消化裝置12與分離區(qū)14流體連通。如所示，在分離區(qū)14中，將至少 一部分產(chǎn)物混合物13分離或分級為至少兩個餾分:頂部餾分15和底部餾分16。將至少一部 分底部餾分16輸送至回收裝置100,其中燃燒至少一部分底部餾分16,以產(chǎn)生用于使底部餾 分16中的一種或多種揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)蒸發(fā)的熱量。
[0026]底部餾分16中的一種或多種蒸發(fā)的V0C的至少一部分作為頂部餾分118離開回收 裝置100,其可獨立地直接進(jìn)料到進(jìn)一步加工區(qū)19和/或與頂部餾分15組合。在一個優(yōu)選的 實施方案中，燃燒至少一部分未蒸發(fā)且留在回收系統(tǒng)100中的化合物。在一個實施方案中， 可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方式利用燃燒產(chǎn)生的熱量，例如以下進(jìn)一步提供的那 些。例如，在一個實施方案中，回收裝置100連接至消化裝置12以經(jīng)料流27向消化裝置12提 供來自回收裝置100的蒸汽。
[0027] 任何適合類型的生物質(zhì)可用作生物質(zhì)原料11。適合的纖維素類生物質(zhì)來源可包 括，例如，林業(yè)殘余物、農(nóng)業(yè)殘余物、草本物料、市政固體廢物、廢棄和回收的紙、紙漿和造紙 廠殘余物、以及它們的任何組合。因此，在一些實施方案中，適合的纖維素類生物質(zhì)可包括， 例如玉米秸桿、稻草、甘蔗渣、芒草、蜀黍殘余物、柳枝稷、竹子、水萌蘆、硬木、硬木肩、硬紙 漿、軟木、軟木肩、軟紙漿、浮萍，和/或它們的任何組合。葉子、根、種子、莖、殼等可以用作纖 維素類生物質(zhì)的來源。纖維素類生物質(zhì)的通用來源可以包括，例如農(nóng)業(yè)廢物(如玉米秸桿、 稻草、種子殼、甘蔗渣、堅果殼等）、木材(如木頭或樹皮、鋸肩、木材削砍物、伐木場碎渣等）、 市政廢物(如廢紙、草坪修剪物或殘渣等）、和能源作物(如白楊、柳樹、柳枝稷、苜蓿、草原須 芒草、玉米、黃豆等）。可以基于如下考慮例如纖維素和/或半纖維素含量、木質(zhì)素含量、生長 時間/季節(jié)、生長地點/運輸成本、生長成本、收割成本等選擇纖維素類生物質(zhì)。
[0028] 生物質(zhì)原料11可以以任何尺寸、形狀或形式自然存在，或其可以在進(jìn)入消化裝置 12之前被進(jìn)一步處理。進(jìn)一步處理的實例包括洗滌（例如，用水、堿、它們的組合等）、烘焙、 液化、如熱解，或縮小尺寸。在一些實施方案中，縮小尺寸可包括剁碎、破碎、研磨、切碎、粉 碎等以產(chǎn)生期望的尺寸。因此，在一些實施方案中，提供生物質(zhì)材料可包括收割含木質(zhì)纖維 素的植物，例如，硬木或軟木樹。所述樹可經(jīng)受剝皮、剁碎至期望厚度的木肩，并洗滌以除去 任何殘余的泥土、污垢等。
[0029] 在一個優(yōu)選的實施方案中，頂部餾分15包含蒸發(fā)點低于底部餾分16的蒸發(fā)點的化 合物，和底部餾分16包含具有下述分離點的化合物，所述分離點具有約100至600°C的溫度 和約大氣壓的壓力、更優(yōu)選約100至500°C的溫度和約1至100托、優(yōu)選約3至20托、如約10托 的壓力；和最優(yōu)選約200至450°C的溫度和約1至100托、優(yōu)選約3至20托、如約10托的壓力。如 本文使用的，"分離點"是指在其處或高于其時組分不變成蒸氣或氣體的溫度和壓力。例如， 底部餾分16包含(i)分離點具有約100至600°C的溫度和約大氣壓的壓力的至少一種化合物 和（ii)至少一種揮發(fā)性有機(jī)化合物。在這種情況下，所述至少一種具有所列舉的分離點的 化合物在約100至600°C的溫度和約大氣壓的壓力下或高于約100至600°C的溫度和約大氣 壓的壓力下不變成蒸氣或氣體，例如蒸發(fā)。頂部餾分15包含會在約100至600°C的溫度和約 大氣壓的壓力、更優(yōu)選約100至500 °C的溫度和約1至100托、優(yōu)選約3至20托;和最優(yōu)選約200 至450°C的溫度和約1至100托、優(yōu)選約3至20托的壓力下蒸發(fā)的化合物。應(yīng)理解，底部餾分16 中的組分或化合物可在分離點下分解或轉(zhuǎn)化為不同的化合物。頂部餾分15中的化合物可稱 為輕組分，而底部餾分16中的化合物可稱為重組分或重質(zhì)尾部餾分。頂部餾分15可進(jìn)一步 加工成化合物和/或生物燃料，例如在進(jìn)一步加工區(qū)19中。在一個實施方案中，底部餾分16 包含木質(zhì)素、木質(zhì)素衍生的化合物、未提取的纖維素、未提取的半纖維素、聚焦糖和衍生自 碳水化合物、糖和木質(zhì)素衍生的物質(zhì)的不良反應(yīng)的其它高分子量碳質(zhì)化合物的至少一種。 非限制性的示例性木質(zhì)素衍生的化合物可包括含有5_'5,苯基香豆?jié)M和以單體化合物苯 酚、鄰甲酚、對甲酚、苯甲醚、4-甲基苯甲醚、兒茶酚、愈創(chuàng)木酚、4-甲基愈創(chuàng)木酚、1，3_二甲 氧基苯、紫丁香醇和香草醛為特征的β-〇-4鍵的部分解聚的木質(zhì)素部分。其它衍生的化合物 包括甲醇、甲氧基苯酚、甲酚、二甲酚、乙基苯酚、甲基乙基苯酚、甲氧基丙基苯酚、苯二酚、 丙基苯酚和類似的化合物。底部餾分16可進(jìn)一步包含碳水化合物的低聚衍生物和中間體， 所述中間體包括衍生自木質(zhì)素的酚中間體、未反應(yīng)的或部分水解的纖維素和半纖維素、纖 維素縮合產(chǎn)物、聚焦糖和糖與酚中間體的交叉聚合產(chǎn)物。
[0030]在一個優(yōu)選的實施方案中，消化反應(yīng)在消化裝置12中發(fā)生?？墒褂眯纬珊锌扇?性碳水化合物的預(yù)處理的生物質(zhì)的任何適合的消化過程。適合的消化過程的實例可見于美 國申請公開號US2012/0152836和US2012/0156743中，其公開內(nèi)容以其整體方式通過引用并 入本文。在消化裝置12中，生物質(zhì)原料11在至少一個其中發(fā)生消化反應(yīng)的消化器中與消化 溶劑接觸。
[0031 ]在一個實施方案中，消化裝置12中使用的消化溶劑可包含至少部分水溶性且在水 中具有部分溶解性、優(yōu)選在水中大于2重量％的有機(jī)溶劑。在一個此類實施方案中，所述消 化溶劑為具有任選的無機(jī)酸促進(jìn)劑如HC1或硫酸的水-有機(jī)溶劑混合物。顯示出完全或部分 水溶性的含氧溶劑是優(yōu)選的消化溶劑。在此類方法中，所述有機(jī)消化溶劑混合物可以例如 是甲醇、乙醇、丙酮、乙二醇、三乙二醇和四氫糠醇。有機(jī)酸如醋酸、草酸、乙酰水楊酸和水楊 酸也可用作至少部分混溶的有機(jī)溶劑方法中的催化劑(作為酸促進(jìn)劑）。用于消化的溫度可 在約130至約300 °C、優(yōu)選約140至250 °C的范圍內(nèi)，和接觸時間為0.25至24小時，優(yōu)選約1至4 小時。優(yōu)選地，在所述系統(tǒng)上保持約250kPa至13000kPa、最通常700至lOOOOkPa的壓力，以避 免溶劑沸騰或閃蒸掉。
[0032] 在另一個實施方案中，至少一部分在消化裝置12中產(chǎn)生的產(chǎn)物混合物13可任選進(jìn) 一步在加氫催化處理裝置17中經(jīng)受催化還原反應(yīng)，在加氫催化處理裝置17中，產(chǎn)物混合物 13在能夠活化分子氫的金屬催化劑存在下與氫氣反應(yīng)，以形成包含多種烴(包括含氧烴分 子)的加氫催化處理的混合物18,其可被進(jìn)一步加工以形成其它期望的化合物，如生物燃料 組分。
[0033]對于促進(jìn)生物質(zhì)11轉(zhuǎn)化為最終燃料組分的實施方案，使產(chǎn)物混合物13經(jīng)受一種或 多種催化還原反應(yīng)，如在加氫催化處理裝置17中發(fā)生的包括氫化和/或氫解反應(yīng)的那些，保 護(hù)產(chǎn)物混合物13中至少一部分可溶性碳水化合物不熱降解，由此允許此類碳水化合物進(jìn)一 步加工成期望的組分。雖然適合于進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，但可溶性碳水化合物可以是高反應(yīng)性的，且 可快速地降解以產(chǎn)生聚焦糖和其它降解產(chǎn)物，特別是在較高溫度條件下，例如約150°C以 上。取決于反應(yīng)條件和使用的催化劑，如所提及的，由于在可溶性碳水化合物上進(jìn)行一種或 多種催化還原反應(yīng)而形成的反應(yīng)產(chǎn)物可包含含氧烴分子，包括一個或多個醇官能團(tuán)，特別 包括三元醇、二元醇、一元醇和它們的任何組合，其中一些也可包括殘留的羰基官能團(tuán)（例 如，醛或酮）。如本文使用的，術(shù)語"烴"是指同時含有碳和氫而不考慮可能存在的其它元素 的化合物。因此，雜原子取代的化合物本文也用術(shù)語〃烴〃來描述。術(shù)語〃加氫催化處理〃是指 在能夠活化分子氫的催化劑、優(yōu)選金屬催化劑存在下與氫發(fā)生的反應(yīng)的一類熱催化反應(yīng)。
[0034]示例性的消化和催化還原反應(yīng)以及相應(yīng)系統(tǒng)的描述可見于美國申請公開號 US2012/0152836、US2012/0156743和US2011/0154721中，其整體內(nèi)容通過引用并入本文中。 例如，本公開內(nèi)容的圖1的消化裝置12可包括US2012/0152836的圖1 -5中示出的消化106，和 本公開內(nèi)容的圖1的加氫催化處理裝置17可包括US2012/0152836的圖1-5中示出的氫解系 統(tǒng)126。在另一個實施方案中，加氫催化處理裝置17可包括US2012/0152836的圖1-5中示出 的氫解系統(tǒng)126、126A、126B和126C的任何組合。在一個實施方案中，消化裝置12可包括 US2012/0156743的圖1-2中示出的預(yù)處理系統(tǒng)104和/或處理系統(tǒng)110,和加氫催化處理裝置 17可包括US2012/0156743的圖1-2中示出的氫解系統(tǒng)120。在另一實施例中，本公開內(nèi)容的 圖1的消化裝置12可包括US2011/0154721的圖3的水解反應(yīng)114,和加氫催化處理裝置17可 包括US2011/0154721的圖1、2和/或3的氫化反應(yīng)104和/或氫解反應(yīng)106。美國申請公開號 US2012/0152836、US2012/0156743和US2011/0154721的反應(yīng)和系統(tǒng)的描述已經(jīng)以它們的整 體方式通過引用并入，因此不需要重復(fù)。
[0035]如本公開內(nèi)容的圖1所示，至少一部分離開加氫催化處理裝置17的加氫催化處理 混合物18可輸送至分離區(qū)14,以將加氫催化處理混合物18和/或產(chǎn)物混合物13分離為至少 頂部餾分15和底部餾分16,其可輸送至本文描述的用于加工的回收裝置100。應(yīng)理解，在加 氫催化處理裝置17中發(fā)生的加氫催化處理可使用水相和/或有機(jī)相溶劑。例如，US2011/ 0154721、US2012/0152836和US2012/0156743提供了發(fā)生在水相中的加氫催化處理的實例。 發(fā)生在有機(jī)相中的加氫催化處理的示例性描述可見于美國申請公開號US2013/0109896中， 其公開內(nèi)容以其整體方式通過引用并入本文中。
[0036]在一個實施方案中，本公開內(nèi)容的圖1的消化裝置12可包括US2013/0109896的圖1 和2的消化系統(tǒng)10,和加氫催化處理系統(tǒng)17可包括US2013/0109896的圖1中示出的有機(jī)相加 氫催化處理系統(tǒng)20。對應(yīng)于消化系統(tǒng)10和有機(jī)相加氫催化處理系統(tǒng)20的描述由US2013/ 0109896提供，其以其整體方式通過引用并入，因此不需要重復(fù)。在此類實施方案中，至少一 部分US2013/0109896的圖1中示出的富含有機(jī)烴的相的料流32可輸送至該公開內(nèi)容的圖1 中示出的分離區(qū)14,以將富含有機(jī)烴的相的料流32分離為頂部餾分15和底部餾分16,其可 通過本文描述的回收裝置100進(jìn)行處理。在一個實施方案中，US2013/0109896的圖1中的液-液分離30可以是分離區(qū)14的一部分。即，分離區(qū)14可包括US2013/0109896的圖1中的液-液 分離30。例如，在一個實施方案中，分離區(qū)14包括液-液分離步驟，如US2013/0109896中描述 的那個，其提供可輸送至回收裝置100的底部餾分16。除此之外或作為替代方案，在一個實 施方案中，液-液分離步驟提供在分離區(qū)14中進(jìn)一步分離以提供底部餾分16的富含有機(jī)烴 的相。
[0037]除此之外或替代方案，消化裝置12可包括生物質(zhì)原料11的水熱消化，其優(yōu)選在分 子氫和能夠活化所述分子氫的漿液催化劑存在下進(jìn)行。在此類特定實施方案中，纖維素類 生物質(zhì)的水熱消化和由其產(chǎn)生的可溶性碳水化合物的催化還原優(yōu)選在相同容器中發(fā)生，這 可稱為"原位催化還原反應(yīng)過程"。如本文使用的，術(shù)語"漿液催化劑"將是指包含可通過氣 體流、液體流、機(jī)械攪拌或它們的任何組合至少部分懸浮在流體相中的流體移動的催化劑 顆粒的催化劑。在一個實施方案中，消化裝置12包括纖維素類生物質(zhì)的消化和可溶性碳水 化合物的催化還原在相同容器中發(fā)生的水熱消化。在此類實施方案中，至少一部分離開消 化裝置12的產(chǎn)物流還可進(jìn)一步輸送至加氫催化處理裝置17中的另外任選的催化還原反應(yīng)。 在一些實施方案中，例如在進(jìn)一步加工區(qū)19中，可進(jìn)一步加工產(chǎn)物混合物13,以形成其它期 望的化合物，如生物燃料組分。
[0038]在又一實施方案中，消化裝置12包括水熱消化，特別是如2012年6月28日提交的美 國申請公開號61/665641、2012年10月31日提交的61/720757和2013年5月1日提交的61/ 817996中描述的，其公開內(nèi)容以其整體方式通過引用并入本文中。
[0039] 例如，在一個實施方案中，本公開內(nèi)容的圖1的消化裝置12可包括美國申請?zhí)?1/ 665641的圖1中示出的水熱消化裝置2。在另一個實施方案中，如果使用加氫催化處理裝置 17，則其可包括美國申請?zhí)?1 /665641的圖1中示出的催化還原反應(yīng)器裝置4。對應(yīng)于水熱消 化裝置2和催化還原反應(yīng)器裝置4的描述由美國申請?zhí)?1/665641提供，其以其整體方式通 過引用并入，因此不需要重復(fù)。此外，在一個實施方案中，美國申請?zhí)?1/665641的圖1中的 相分離機(jī)構(gòu)26可以是本公開內(nèi)容的圖1的分離區(qū)14的一部分。即，分離區(qū)14可包括美國申請 號61/665641的圖1中的相分離機(jī)構(gòu)26,其提供可輸送至回收裝置100的底部餾分16。除此之 外或替代方案，在一個實施方案中，美國申請?zhí)?1/665641的圖1中的相分離機(jī)構(gòu)26提供在 分離區(qū)14中進(jìn)一步分離以提供底部餾分16的有機(jī)相。
[0040] 在另一個實施方案中，本公開內(nèi)容的圖1的消化裝置12可包括至少一個美國申請 號61/720757的圖1中示出的水熱消化裝置2。在另一個實施方案中，如果使用加氫催化處理 裝置17,則其可包括美國申請?zhí)?1/720757的圖1中示出的精制反應(yīng)器（polishing reactor) 16，其中可進(jìn)一步發(fā)生一個或多個催化還原反應(yīng)，以保護(hù)可溶性碳水化合物不發(fā) 生如所描述的熱降解。對應(yīng)于水熱消化裝置2和精制反應(yīng)器16的描述由美國申請?zhí)?1/ 720757提供，其以其整體方式通過引用并入，因此不需要重復(fù)。在此類實施方案中，至少一 部分美國申請?zhí)?1/720757的圖1中示出的木質(zhì)素除去管線18可輸送至本公開內(nèi)容的圖1中 示出的分離區(qū)14,以提供底部餾分16。除此之外或替代方案，在包括美國申請?zhí)?1/720757 的圖1中示出的精制反應(yīng)器16的實施方案中，至少一部分離開精制反應(yīng)器16的產(chǎn)物流可輸 送至本公開內(nèi)容的圖1中示出的分離區(qū)14,以提供可輸送至所描述的回收裝置100的底部餾 分16。即，分離區(qū)14的進(jìn)料可包括來自美國申請?zhí)?1/720757的水熱消化裝置2和/或精制反 應(yīng)器16的產(chǎn)物。
[0041] 在又一實施方案中，本公開內(nèi)容的圖1的消化裝置12可包括美國申請?zhí)?1/817996 的圖1-12中示出的水熱消化裝置2和精制反應(yīng)器16。在另一個實施方案中，如果使用加氫催 化處理裝置17，則其可包括美國申請?zhí)?1 /817996的圖1 -12中示出的精制反應(yīng)器16，其中可 進(jìn)一步發(fā)生一個或多個催化還原反應(yīng)，以保護(hù)可溶性碳水化合物不發(fā)生如所描述的熱降 解。對應(yīng)于水熱消化裝置2和精制反應(yīng)器16的描述由美國申請?zhí)?1/817996提供，其以其整 體方式通過引用并入，因此不需要重復(fù)。在此類實施方案中，至少一部分美國申請?zhí)?1/ 817996的圖1-12中示出的木質(zhì)素除去管線18可輸送至本公開內(nèi)容的圖1中示出的分離區(qū) 14,以提供底部餾分16。除此之外或替代方案，在包括美國申請?zhí)?1/817996的圖1-12中示 出的精制反應(yīng)器16的實施方案中，至少一部分離開精制反應(yīng)器16的產(chǎn)物流可輸送至圖1中 示出的分離區(qū)14,以提供底部餾分16。即，分離區(qū)14的進(jìn)料可包括來自美國申請?zhí)?1/ 817996的水熱消化裝置2和/或精制反應(yīng)器16的產(chǎn)物。在一個實施方案中，美國申請?zhí)?1/ 817996的圖1-12中的分離裝置32可以是分離區(qū)14的一部分。即，分離區(qū)14可包括提供可輸 送至回收裝置100的底部餾分16的美國申請?zhí)?1/817996的圖1-12中的分離裝置32。除此之 外或替代方案，在一個實施方案中，美國申請?zhí)?1/817996的圖1-12中的分離裝置32提供在 分尚區(qū)14中進(jìn)一步分尚以提供底部餾分16的部分。
[0042] 參見本公開內(nèi)容的圖1，至少一部分消化裝置12中形成的產(chǎn)物混合物13和/或來自 加氫催化系統(tǒng)17的加氫催化處理混合物18輸送至分離區(qū)14，在其中可將混合物13和/或18 分離成可進(jìn)行進(jìn)一步相應(yīng)處理的不同組分。在一個優(yōu)選的實施方案中，在分離區(qū)14中，將至 少一部分混合物13和/或18分離為至少兩個餾分:頂部餾分15和底部餾分16。在一個實施方 案中，分離區(qū)14可包括相分離器、提餾柱、提取器、過濾器、蒸餾塔、閃蒸器或它們的任何組 合。
[0043] 在一個優(yōu)選的實施方案中，基于混合物13和/或18中的化合物的揮發(fā)性質(zhì)（分離 點），在不同的溫度和壓力條件下，分離區(qū)14將混合物13和/或18分離為不同組分。例如，約 100至600°C的溫度和約大氣壓的壓力，更優(yōu)選在約1至100托、優(yōu)選約3至20托、如約10托的 壓力下的約1 〇〇至500 °C的溫度;最優(yōu)選在約1至100托、優(yōu)選約3至20托、如約10托的壓力下 的約200至450°C的溫度，可施加至至少一部分混合物13和/或18。在一個實施方案中，在這 些條件下蒸發(fā)的化合物變成可被收集用于進(jìn)一步處理的頂部餾分15,和不蒸發(fā)的化合物留 下來形成底部餾分16。根據(jù)需要或根據(jù)操作條件，可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的適合技術(shù)， 例如蒸餾塔中采用的那些，以連續(xù)或分步的方式或快速地逐漸施加所述溫度和壓力。所述 溫度和壓力可以施加任何適合的持續(xù)時間。此類基于蒸發(fā)性質(zhì)施加溫度和壓力以分離組分 的方式是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。適合的時間周期的實例包括約1-60分鐘。底部餾分16優(yōu) 選包含木質(zhì)素和/或木質(zhì)素衍生的化合物，如含有5_'5,苯基香豆?jié)M和以單體化合物苯酚、 鄰甲酚、對甲酚、苯甲醚、4-甲基苯甲醚、兒茶酚、愈創(chuàng)木酚、4-甲基愈創(chuàng)木酚、1，3_二甲氧基 苯、紫丁香醇和香草醛為特征的β-〇-4鍵的部分解聚的木質(zhì)素部分。其它衍生的化合物包括 甲醇、甲氧基苯酚、甲酚、二甲酚、乙基苯酚、甲基乙基苯酚、甲氧基丙基苯酚、苯二酚、丙基 苯酚和類似的化合物。在一個優(yōu)選的實施方案中，底部餾分16在環(huán)境溫度下是固體，且可以 在較高的溫度如大于100 °C下流動。底部餾分16的粘度優(yōu)選隨著溫度增加而降低。在一個實 施方案中，底部餾分16在約75°C溫度下的粘度優(yōu)選為約1至10,000厘泊(cP)，更優(yōu)選約100 至5,000cP，最優(yōu)選約500至lOOOcP。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，來自分離區(qū)14的底部餾分 16的粘度和相應(yīng)的可栗送性會受各種因素的影響，所述因素包括溫度、壓力、特定底部餾分 中各種化合物的濃度、組成、稀釋劑(如果使用）、雜質(zhì)含量、存儲時間。如果底部餾分16的物 理狀態(tài)是固體至粘稠，或半固體液態(tài)，則根據(jù)需要，可將其加熱至適合于使其變成足以被栗 送的流體的溫度和/或壓力。
[0044] 參見圖1，將至少一部分底部餾分16輸送至回收單元100,其中燃燒它，或燃燒底部 餾分16中至少某些可燃組分，以產(chǎn)生用于使底部餾分16中的一種或多種V0C蒸發(fā)的熱量。底 部餾分16中的至少一部分一種或多種蒸發(fā)的V0C作為頂部餾分118離開回收單元100,其可 獨立地直接進(jìn)料到進(jìn)一步加工區(qū)19，和/或在進(jìn)入進(jìn)一步加工區(qū)19之前與頂部餾分15組合。 在一個實施方案中，底部餾分16以液體形式進(jìn)入回收系統(tǒng)100。
[0045] 回收裝置100可以產(chǎn)生可用于其它處理的蒸汽。例如，如所示，來自回收裝置100的 蒸汽可輸送至消化裝置12，顯示為料流27，以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適合的方式如加 熱介質(zhì)使用。例如，在一個實施方案中，如圖1所示，回收裝置100連接至消化裝置12以經(jīng)料 流27向消化裝置12提供來自回收裝置100的蒸汽。在一個優(yōu)選的實施方案中，將料流27中含 有的蒸汽在約20-120巴、更優(yōu)選約40至100巴、最優(yōu)選40至90巴的壓力下提供至消化裝置 12。所述蒸汽可以是飽和的或過熱的。在一個實施方案中，可將來自另一來源的蒸汽提供至 消化裝置12。在此類實施方案中，料流27可與來自蒸煮器的蒸汽組合，二者的混合物可作為 一種料流提供，或可分別提供來自蒸煮器的蒸汽和來自回收裝置100的蒸汽。
[0046] 頂部餾分15和/或頂部產(chǎn)物118可經(jīng)受進(jìn)一步加工，以產(chǎn)生更高分子量的化合物。 在一個實施方案中，所述進(jìn)一步加工在圖1所示的加工區(qū)19中發(fā)生。非限制性的示例性進(jìn)一 步加工方法包括（i)美國申請?zhí)?1/817996的圖1-12中示出的重整反應(yīng)器38,（ii)美國申請 號61/720757的圖1中示出的重整反應(yīng)器28，（iii)US2012/0156743的圖1-2中示出的加工系 統(tǒng)130，（丨￥)1^2012/0152836的圖1-5中示出的加工步驟136 ;和1^2011/0154721的圖1-3中 示出的加工反應(yīng)110。通常，適合的進(jìn)一步加工反應(yīng)包括，但不限于，氫解反應(yīng)、氫化反應(yīng)、縮 合反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、低聚反應(yīng)、加氫處理反應(yīng)、烷基化反應(yīng)和它們的任何組合。
[0047]圖2A和2B示出回收裝置100的示例性實施方案。如所示，回收裝置100包括閃蒸器 102、閃蒸器104、閥106、閥108、加熱組件110和蒸汽產(chǎn)生過熱器112。修改閃蒸器102和閃蒸 器104以通過其接收底部餾分16的料流。雖然圖2A和2B中僅示出兩個閃蒸器，但應(yīng)理解，系 統(tǒng)100可包括兩個以上閃蒸器。閥106控制底部餾分16的料流進(jìn)入閃蒸器102和閃蒸器104。 閥108控制從閃蒸器102和閃蒸器104出去的頂部產(chǎn)物118的料流。在操作中，如果閃蒸器102 在線或使用中和閃蒸器104離線或處于備用，則設(shè)置閥106允許底部餾分16流入閃蒸器102 而不是閃蒸器104,和設(shè)置閥108允許頂部產(chǎn)物118離開閃蒸器102。如果閃蒸器104在線和閃 蒸器104離線，則設(shè)置閥106允許底部餾分16流入閃蒸器104而不是閃蒸器102,和設(shè)置閥108 允許頂部產(chǎn)物118離開閃蒸器104。應(yīng)理解，可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的不同于閥的適合 工具，允許閃蒸器102和104在在線和離線方式之間轉(zhuǎn)換。參見圖2A和2B，在進(jìn)入操作中的相 應(yīng)閃蒸器之前，通過加熱組件110加熱底部餾分16。加熱組件110可包括任何適合的加熱設(shè) 備，如爐或熱交換器。
[0048] 參見圖2A，閃蒸器102在線，其中設(shè)置閥106和閥108以允許閃蒸器102與分離區(qū)14 和進(jìn)一步加工區(qū)19之間的流體連通，如此閃蒸器102可接收來自分離區(qū)14的底部餾分16,并 將頂部產(chǎn)物118運送至下一個工藝，如進(jìn)一步加工區(qū)19,而閃蒸器104離線或處于備用模式。 處于備用模式，閃蒸器104不接收底部餾分16。參見圖2B，閃蒸器104在線，其中設(shè)置閥106和 閥108以允許閃蒸器104與分離區(qū)14和進(jìn)一步加工區(qū)19之間的流體連通，如此閃蒸器104可 接收來自分離區(qū)14的底部餾分16,并將頂部產(chǎn)物118運送至進(jìn)一步加工區(qū)19,而閃蒸器102 離線或處于備用模式。參見圖2A和2B，進(jìn)入在線閃蒸器的底部餾分16的料流和離開在線閃 蒸器的頂部產(chǎn)物118的料流用實線表示，而類似的破折線用于處在備用模式的閃蒸器。
[0049] 如圖2A和2B所示，在底部餾分16通過加熱組件110加熱后，其優(yōu)選以流體形式，例 如具有流體狀性質(zhì)，進(jìn)入回收裝置100。在一個實施方案中，底部餾分16包含(i)分離點具有 約100至600°C的溫度和約大氣壓的壓力的至少一種化合物和（ii) 一種或多種揮發(fā)性有機(jī) 化合物。隨著底部餾分16流過閃蒸器102或104, 一種或多種揮發(fā)性有機(jī)化合物閃蒸或蒸發(fā)， 而在操作期間未蒸發(fā)的木質(zhì)素和/或其它組分在閃蒸器102或104的表面上沉積。在一個實 施方案中，其上沉積材料的閃蒸器102或104的表面可包含配置在相應(yīng)閃蒸器中的封隔器的 表面。根據(jù)需要，由頂部產(chǎn)物118表示的蒸發(fā)的有機(jī)化合物離開閃蒸器102或104,其中其可 被收集用于進(jìn)一步加工，如進(jìn)一步加工區(qū)19的那種。在一個特定實施方案中，頂部產(chǎn)物118 包括有機(jī)中間體，其是揮發(fā)性有機(jī)化合物，如含氧中間體，包括一種或多種多元醇、醇、酮、 單氧化產(chǎn)物、二元醇、和/或具有至少一個氧原子的任何其它烴。在某些實施方案中，其中底 部餾分16來自纖維素材料的消化，特別是來自在較高溫度下操作的消化器，底部餾分16還 包括焦糖、或由加熱纖維素類生物質(zhì)材料中的糖形成的聚焦糖，其不蒸發(fā)且在閃蒸器102或 104的表面上沉積。
[0050] 參見圖2A，在操作中，至少一部分底部餾分16離開分離區(qū)14,進(jìn)入回收裝置100的 閃蒸器102。在一個優(yōu)選的實施方案中，在進(jìn)入閃蒸器102之前，通過加熱組分110加熱底部 餾分16。一種或多種揮發(fā)性有機(jī)化合物在閃蒸器102中閃蒸成頂部產(chǎn)物118,和殘留的化合 物在閃蒸器102的表面上沉積。至少一部分頂部產(chǎn)物118離開閃蒸器102,進(jìn)入進(jìn)一步加工區(qū) 19。繼續(xù)回收裝置100的操作，直到閃蒸器102的閃蒸能力減弱到超過某個水平，所述水平可 根據(jù)需要確定和/或由操作條件來決定。參見圖2B，閃蒸器102可采取離線，和可使閃蒸器 104進(jìn)入在線，其中設(shè)置閥106和閥108允許底部餾分16進(jìn)入閃蒸器104以產(chǎn)生頂部產(chǎn)物118， 如此可繼續(xù)回收裝置100的操作，具有最小的中斷。在閃蒸器102和閃蒸器104之間或如所描 述的任何另外的閃蒸器之間的來回轉(zhuǎn)換下，可以繼續(xù)回收裝置100的操作。
[0051]參見圖2A和2B，通過燃燒除去在備用模式的閃蒸器(例如，圖2A中的閃蒸器104和 圖2B中的閃蒸器102)中沉積的材料。如所示，添加含氧的流體114用于燃燒，其燃燒所述沉 積材料并將所述沉積材料從備用模式的閃蒸器中去除。燃燒是燃料與氧化劑之間的放熱反 應(yīng)，其主要產(chǎn)生二氧化碳和水。在這種情況下，燃料是備用模式的閃蒸器中沉積的材料，所 述氧化劑優(yōu)選是含氧流體114中的氧氣。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，在某些實施方案中，至少 一個使用中的閃蒸器，例如閃蒸器102或104,可包括適合的熱襯里如磚或其它陶瓷材料，以 保護(hù)所述閃蒸器冶金學(xué)上免受燃燒條件如高溫的一種或多種影響。
[0052]可以以若干方式利用由所述燃燒產(chǎn)生的熱能116。一種利用熱能116的示例性方式 是產(chǎn)生蒸汽，其中可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的手段將熱能116用于產(chǎn)生蒸汽。例如，可通 過將熱能116施加至蒸汽產(chǎn)生過熱器112來產(chǎn)生蒸汽，所述蒸汽產(chǎn)生過熱器112可包括一個 或多個含水的管線(未示出），如管。當(dāng)將足夠的熱量傳遞到所述管線時，水蒸發(fā)，變成蒸汽， 其可用作所述工藝的其它部分的加熱介質(zhì)，例如通過料流27輸送至消化裝置12。參見圖2A 和2B，利用熱能116的另一方式是將其輸送至加熱組件110,用于在進(jìn)入操作中的閃蒸器之 前加熱底部餾分16。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，利用熱能116的另一方式是使用產(chǎn)生的蒸汽 發(fā)電，以轉(zhuǎn)動渦輪(未示出）。由于備用模式的閃蒸器中的燃燒產(chǎn)物是蒸汽，因而可以通過以 上描述的類似方式或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它適合方式直接利用該蒸汽。在又一實施方 案(未示出）中，至少兩個閃蒸器(例如，102和104)在操作中熱量集成，因此離線閃蒸器中燃 燒產(chǎn)生的熱能可用于在線閃蒸器的閃蒸操作。根據(jù)需要，來自另一來源的額外熱量也可提 供至所述在線閃蒸器。
[0053]圖3A和3B示出回收裝置100的另一示例性實施方案，其中閃蒸器102和閃蒸器104 進(jìn)一步包括管線130,配置管線130是為了使熱交換介質(zhì)循環(huán)以進(jìn)一步加熱或冷卻底部餾分 16,從而實現(xiàn)期望的揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸發(fā)。管線130可具有本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適 合的結(jié)構(gòu)。圖3A和3B示出此類結(jié)構(gòu)的兩個示例性實施方案。在圖3A中，管線130包含一個或 多個折疊或波狀起伏，而在圖3B中，至少一部分管線130具有螺旋形狀。此類形狀的數(shù)量、尺 寸、間距和其它性質(zhì)可以是任何適合的方式，并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，可根據(jù)期望或 根據(jù)需要通過操作條件進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述熱交換介質(zhì)可以是任何適合的類型，可以是包括液 體或氣體的任何適合的相態(tài)。所述溫度和類型優(yōu)選至少取決于在相應(yīng)閃蒸器中是期望加熱 還是冷卻底部餾分16。
[0054]參見圖3A和3B，在操作過程中，如果期望進(jìn)一步在閃蒸器102或104中加熱底部餾 分16,則可通過管線130循環(huán)具有比底部餾分16的溫度高的溫度的熱交換介質(zhì)。當(dāng)?shù)撞筐s分 16與管線130接觸時，對其進(jìn)一步加熱。如果期望在閃蒸器102或104中冷卻底部餾分16,則 可通過管線130循環(huán)具有比底部餾分16的溫度低的溫度的熱交換介質(zhì)。當(dāng)?shù)撞筐s分16與管 線130接觸時，對其進(jìn)行冷卻。同樣地，管線130可用于進(jìn)一步調(diào)節(jié)或控制閃蒸器102或104中 的底部餾分16的溫度，以獲得期望的蒸發(fā)條件。
[0055]圖4A和4B示出回收裝置100的又一實施方案。參見圖4A和4B，回收裝置100包括閃 蒸器102和再沸器432和再沸器434、閥436和蒸汽產(chǎn)生過熱器112。雖然圖4A和4B中僅示出兩 個再沸器，但應(yīng)理解，系統(tǒng)100可包括兩個以上再沸器。閃蒸器102連接至再沸器432和再沸 器434,以接收相應(yīng)再沸器產(chǎn)生的熱能438。閥436控制由再沸器432或434產(chǎn)生的熱能438流 進(jìn)入閃蒸器102。在操作中，如果再沸器432在線或使用中和再沸器434離線或處于備用模 式，則設(shè)置閥436允許熱能438流入閃蒸器102。如果再沸器434在線和再沸器432離線，則設(shè) 置閥436允許熱能438流入閃蒸器102。應(yīng)理解，可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的不同于閥的適 合工具，允許再沸器432和434在在線和離線方式之間轉(zhuǎn)換。參見圖4A和4B，進(jìn)入在線的再沸 器的熱能438流用實線表示，而類似的破折線用于處在備用模式的再沸器。
[0056]參見圖4A，在再沸器432在線的操作過程中，將底部餾分16從分離區(qū)14進(jìn)料至閃蒸 器102。底部餾分16中的一種或多種揮發(fā)性有機(jī)化合物在閃蒸器中通過再沸器432產(chǎn)生的熱 能438閃蒸成頂部產(chǎn)物118。至少一部分頂部產(chǎn)物118離開閃蒸器102,進(jìn)入進(jìn)一步加工區(qū)19。 未蒸發(fā)的殘留組分的殘余物440回到再沸器432。隨著操作繼續(xù)，所述殘留組分在再沸器432 的表面上沉積。繼續(xù)回收裝置100的操作，直到再沸器432的傳熱能力減弱到超過某個水平， 所述水平可根據(jù)需要確定和/或由操作條件來決定。參見圖4B，再沸器432可采取離線，和可 使再沸器434進(jìn)入在線，其中設(shè)置閥436允許熱能438進(jìn)入再沸器434以產(chǎn)生頂部產(chǎn)物118,因 此在再沸器的傳熱能力降到某個水平之下時，可繼續(xù)回收裝置100的操作，具有最小的中 斷。在再沸器432和再沸器434之間或如所描述的任何另外的再沸器之間的來回轉(zhuǎn)換下，可 以繼續(xù)回收裝置100的操作。在一個實施方案中，閃蒸器102可進(jìn)一步包括根據(jù)圖3A和3B示 出和描述的管線130。
[0057] 通過燃燒除去備用模式的再沸器（例如圖4A中的再沸器434和圖4B中的再沸器 432)中沉積的材料。如所示，添加含氧的流體114用于燃燒，其燃燒所述沉積的材料并將所 述沉積的材料從備用模式的再沸器中去除?？梢砸匀舾煞绞嚼糜伤鋈紵a(chǎn)生的熱能 116。一種利用熱能116的示例性方式是產(chǎn)生蒸汽，其中可使用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的手段 將熱能116用于產(chǎn)生蒸汽27。例如，如所示，可通過將熱能116施加至蒸汽產(chǎn)生過熱器112來 產(chǎn)生蒸汽27,所述蒸汽產(chǎn)生過熱器112可包括一個或多個含水的管線（未示出），如管。當(dāng)將 足夠的熱量傳遞到所述管線時，水蒸發(fā)，變成蒸汽27,其可用作所述工藝的其它部分如消化 裝置12的加熱介質(zhì)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，利用熱能116的另一方式是使用蒸汽27發(fā) 電，以轉(zhuǎn)動渦輪(未示出）。由于備用模式的再沸器中的燃燒產(chǎn)物是蒸汽，因而可以通過以上 關(guān)于蒸汽27描述的類似方式或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它適合方式直接利用該蒸汽。 [0058]本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適合的閃蒸技術(shù)均可用于使底部餾分16中的有機(jī)化 合物蒸發(fā)。例如，在一個或多個階段中，約0.01至250psi下的約100至600°C之間的一個或多 個溫度可施加至操作中的閃蒸器如閃蒸器102或104中的底部餾分16。優(yōu)選約0.05至150psi 下的約100至600°C之間的一個或多個溫度可在一個或多個階段中施加至底部餾分16。更優(yōu) 選約0.01至250psi或0.05至150psi下的約200至450°C之間的一個或多個溫度可在一個或 多個階段中施加至底部餾分16。最優(yōu)選約0.01至250psi或約0.05至150psi下的至少300°C 的溫度可在一個或多個階段中施加至底部餾分16。在一個優(yōu)選的實施方案中，如果使用多 級蒸餾技術(shù)，則初始階段從低溫開始，和隨后的階段具有漸增地更高溫度，直到最后或底部 階段具有最高的溫度。
[0059]在底部餾分16的有機(jī)化合物的閃蒸在高于大氣壓（約latm或約14.696psi)下進(jìn)行 的實施方案中，更高的壓力能夠促進(jìn)頂部產(chǎn)物118輸送至下一個工藝階段，如進(jìn)一步加工區(qū) 19。在一個優(yōu)選的實施方案中，如果使用高于大氣壓，則施加的壓力大約與下一個反應(yīng)階段 的壓力相同或稍微高于下一個反應(yīng)階段的壓力。例如，在一個實施方案中，用于頂部產(chǎn)物 118的壓力可以與進(jìn)一步加工區(qū)19的操作壓力相同或稍微高于進(jìn)一步加工區(qū)19的操作壓 力。對于在高于大氣壓下使用蒸餾的此類實施方案，因為對冷凝V0C的需要和為下一個階段 準(zhǔn)備的隨后蒸發(fā)被消除或基本上最小化，因而所述方法可以具有更高的能量效率。在一個 實施方案中，剝離劑如蒸汽可任選用于促進(jìn)頂部產(chǎn)物118流動至下一個反應(yīng)區(qū)。在另一個實 施方案中，如果期望阻止空氣進(jìn)入熱交換工藝，則使用約15至30psi的壓力。在另一實施方 案中，所述熱交換可以在真空下發(fā)生，這可以防止形成重質(zhì)尾部餾分。
[0060] 加熱組件110可包括適合于將熱傳遞至底部餾分16的任何系統(tǒng)。非限制性實例包 括適合的換熱器如管殼式換熱器、管套管交換器、螺旋或盤管換熱器、板式換熱器、管帶式 換熱器或板翼式換熱器、和緊湊型換熱器。其它示例性的適合傳熱系統(tǒng)包括具有整體式熱 交換或間接加熱流體如蒸汽或熱油的爐。在使用再沸器如圖4A-4B中的再沸器432和434的 實施方案中，可使用的示例性類型的再沸器包括釜型、燃燒、熱虹吸、強(qiáng)制再循環(huán)和/或電加 熱的再沸器。所述再沸器可以在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適合條件下操作。
[0061] 因此，本發(fā)明的實施方案完全適合于實現(xiàn)提到的目的和優(yōu)點以及其中固有的那 些。例如，本發(fā)明的實施方案允許從含有木質(zhì)素和重質(zhì)的和/或?qū)]發(fā)性有機(jī)化合物中間體 的進(jìn)一步處理有害的其它污染物(如催化劑）的混合物回收有價值的揮發(fā)性有機(jī)化合物中 間體。本發(fā)明的實施方案能夠在穩(wěn)定狀態(tài)下連續(xù)地操作，其中揮發(fā)性有機(jī)化合物的閃蒸可 以在最小中斷的情況下發(fā)生，和重質(zhì)的或非揮發(fā)性的組分(如木質(zhì)素、焦糖、焦油、灰分、鹽 等）的最終燃燒可用于從回收系統(tǒng)除去殘余物以及提供可用于各種應(yīng)用的熱能，所述應(yīng)用 包括加熱用于閃蒸工藝的底部餾分16。
[0062] 示例性的能夠在消化裝置12中發(fā)生的適合加氫催化反應(yīng)的描述是本領(lǐng)域技術(shù)人 員已知的，和/或由美國申請公開號US2011/0154721、US2012/0152836、US2012/0156743和 US2013/0109896以及2012年6月28日提交的美國申請?zhí)?1/665641、2012年10月31日提交的 61/720757和61/817996提供，其中各文獻(xiàn)的公開內(nèi)容通過引用并入本文。同樣地，示例性的 能夠在處理區(qū)19中發(fā)生的適合的進(jìn)一步加工反應(yīng)的描述是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，和/或 由已經(jīng)以它們的整體方式通過引用并入的材料提供。因此，加氫催化反應(yīng)和進(jìn)一步加工反 應(yīng)的細(xì)節(jié)不需要重復(fù)。
[0063] 然而，以下描述突出某些加氫催化反應(yīng)的一些方面，如水熱消化和催化還原反應(yīng)， 和進(jìn)一步加工反應(yīng)。應(yīng)理解，在使用消化裝置12和/或加氫催化處理系統(tǒng)17進(jìn)行加氫催化反 應(yīng)的各種實施方案中，消化裝置12和/或加氫催化處理系統(tǒng)17可包括任何適合的數(shù)量、組合 和類型的反應(yīng)器，以進(jìn)行一個或多個加氫催化反應(yīng)。
[0064] 在消化裝置12包括水熱消化和一個或多個催化還原反應(yīng)的某些實施方案中，所述 水熱消化和一個或多個催化還原反應(yīng)在相同的容器中發(fā)生，這能夠提供可溶性碳水化合物 的有效穩(wěn)定化。上述可通過在含有纖維素類生物質(zhì)固體的水熱消化裝置中包括能夠活化分 子氫的漿液催化劑來完成。即，能夠活化分子氫的催化劑可包括漿液催化劑。如本文使用 的，術(shù)語〃漿液催化劑〃是指包含可通過氣體流、液體流、機(jī)械攪拌或它們的任何組合至少部 分懸浮在流體相中的流體移動的催化劑顆粒的催化劑。反應(yīng)產(chǎn)物的形成可減少水熱消化過 程中發(fā)生的熱分解的量，由此能夠使纖維素類生物質(zhì)固體向期望的反應(yīng)產(chǎn)物的高產(chǎn)率轉(zhuǎn)化 以及時的方式發(fā)生。
[0065] 一旦可溶性碳水化合物在水熱消化過程中已經(jīng)至少部分轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的反應(yīng)產(chǎn) 物，則在還使用漿液催化劑或能夠活化分子氫的不同催化劑的單獨的催化還原反應(yīng)器裝置 中，可以發(fā)生可溶性碳水化合物向反應(yīng)產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化完成。發(fā)生在所述催化還原反應(yīng)器裝置 中的轉(zhuǎn)化可以包括初期反應(yīng)產(chǎn)物氧化程度的進(jìn)一步降低、可溶性碳水化合物向含氧中間體 的增大轉(zhuǎn)化，或兩者。如本文使用的，術(shù)語"含氧中間體"是指由可溶性碳水化合物的催化還 原反應(yīng)產(chǎn)生的醇、多元醇、酮、醛和它們的混合物。
[0066] 當(dāng)水熱消化裝置在加壓狀態(tài)下操作時，連續(xù)的高溫水熱消化可通過配置所述生物 質(zhì)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)以使新的生物質(zhì)可連續(xù)地或半連續(xù)地供給至所述水熱消化裝置來實現(xiàn)。如本文 使用的，術(shù)語〃連續(xù)添加〃和其語法上的等價用語將是指纖維素類生物質(zhì)以不間斷的方式添 加至水熱消化裝置而不會使所述水熱消化裝置完全泄壓的過程。如本文使用的，術(shù)語"半連 續(xù)添加〃和其語法上的等價用語將是指生物質(zhì)不連續(xù)但根據(jù)需要添加至水熱消化裝置，而 不會使所述水熱消化裝置完全泄壓。
[0067] 在一些本文描述的實施方案中，可在水熱消化裝置和催化還原反應(yīng)器裝置中同時 使用漿液催化劑，以調(diào)節(jié)可溶性碳水化合物轉(zhuǎn)化為反應(yīng)產(chǎn)物的催化還原反應(yīng)。通過可用于 本文描述的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的低循環(huán)比也可以幫助漿液催化劑在水熱消化裝置中保留。在 任何情況下，漿液催化劑通過纖維素類生物質(zhì)進(jìn)料在水熱消化裝置內(nèi)的循環(huán)可提供所述生 物質(zhì)內(nèi)的良好催化劑分布，由此允許可溶性碳水化合物通過催化還原反應(yīng)盡可能快地按照 它們的形式被有效地穩(wěn)定。
[0068] 由于漿液催化劑可以是可流體移動的，因而氫氣噴射、溶劑回收或它們的任何組 合可用于使所述漿液催化劑在水熱消化裝置中分布遍及纖維素類生物質(zhì)進(jìn)料。纖維素類生 物質(zhì)中良好的催化劑分布可以通過在可溶性碳水化合物有機(jī)會降解之前截取它們來提高 產(chǎn)量。此外，由于不需要機(jī)械攪拌或類似的機(jī)械攪拌影響催化劑分布，因而使用漿液催化劑 可以允許固定床消化裝置更順利地使用。與攪拌罐或類似的消化裝置結(jié)構(gòu)將可能的相比， 這能夠允許每單位體積消化裝置使用更高的生物質(zhì)與溶劑的比例。此外，由于攪拌不是必 需的，因而沒有專門的需要去在消化發(fā)生之前改變生物質(zhì)固體的尺寸。
[0069] 在一個實施方案中，使用耐毒漿液催化劑。使用耐毒催化劑可能是特別期望的，因 為在水熱消化和集成的催化還原發(fā)生之前，不將催化劑毒物從纖維素類生物質(zhì)固體除去。 如本文使用的，"耐毒催化劑"定義為能夠活化分子氫用于至少約12小時連續(xù)操作而不需要 由于低催化活性而再生或更換的催化劑。
[0070] 在一些實施方案中，適合的耐毒催化劑可包括例如硫化催化劑。在一些或其它實 施方案中，氮化催化劑可用作毒物耐受性催化劑。適合于活化分子氫的硫化催化劑描述在 2012年6月13日提交的共同擁有的美國申請?zhí)?3/495,785和2011年10月31日提交的61/ 553,591中，其每一個以其整體方式通過引用并入本文中。硫化可通過用硫化氫或替代的硫 化試劑處理催化劑來進(jìn)行，任選在所述催化劑沉積在固體載體上時進(jìn)行。在更特定的實施 方案中，所述耐毒催化劑可包含硫化的鉬酸鈷催化劑，如在硫化之前包含約l-l〇wt %氧化 鈷和高達(dá)約30wt%三氧化鉬的催化劑。在其它實施方案中，含有Pt或Pd的催化劑也可以是 用于本文描述的技術(shù)的有效耐毒催化劑。當(dāng)調(diào)節(jié)原位催化還原反應(yīng)過程時，硫化的催化劑 可能特別好地適合于形成包含大量的二醇餾分(例如，C 2-C6二醇）的反應(yīng)產(chǎn)物，而不產(chǎn)生過 量的相應(yīng)一元醇。盡管耐毒催化劑、特別是硫化催化劑，可很好地適合于由可溶性碳水化合 物形成二醇，但已經(jīng)認(rèn)識到在替代的實施方案中可能不必耐毒的其它類型催化劑也可以用 于獲得類似的結(jié)果。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的，可以改變各種反應(yīng)參數(shù)(例如溫度、壓 力、催化劑組合物、其它組分的引入等）以有利于形成期望的反應(yīng)產(chǎn)物。給出本公開內(nèi)容的 益處，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠改變各種反應(yīng)參數(shù)以改變由特定催化劑和一組反應(yīng)物獲得的 產(chǎn)物分布。
[0071] 不是特別耐毒的催化劑也可與本文描述的技術(shù)聯(lián)合使用。此類催化劑可以包括例 如配置在固體載體上的Ru、Pt、Pd或它們的化合物，例如，二氧化鈦上的Ru或碳上的Ru。盡管 這些催化劑可能不具有特別的耐毒性，但它們可以再生，例如通過在高溫下將催化劑暴露 于水進(jìn)行，其可以是亞臨界狀態(tài)或超臨界狀態(tài)。
[0072] 在一些實施方案中，適合用于本文描述的方法的漿液催化劑可以通過將漿液催化 劑分散在流體相中和向其中添加硫化試劑來硫化。適合的硫化試劑可以包括例如有機(jī)亞砜 (如二甲基亞砜）、硫化氫、硫化氫的鹽（如NaSH)等。在一些實施方案中，漿液催化劑可以在 硫化后在流體相中濃縮，然后添加到水熱消化裝置。
[0073] 在一些實施方案中，漿液催化劑可以是可操作以產(chǎn)生分子氫的。例如，在一些實施 方案中，可以使用適合于水相重整的催化劑（即APR催化劑）。適合的APR催化劑可以包括例 如包含與錸、鉬、錫或其它金屬形成合金或用這些金屬改性或硫化的鉑、鈀、釕、鎳、鈷或其 它第VIII族金屬的催化劑。然而，在其它實施方案中，可以使用外部氫進(jìn)料，并任選地與內(nèi) 部產(chǎn)生的氫組合。
[0074] 在各種實施方案中，用于本文描述的實施方案的漿液催化劑可具有約250微米或 更小的顆粒尺寸。在一些實施方案中中，所述漿液催化劑可具有約1〇〇微米或更小、或約10 微米或更小的顆粒尺寸。在一些實施方案中，所述漿液催化劑的最小顆粒尺寸可以為約1微 米。
[0075] 通常，如果使用，水熱消化裝置中的消化可以在液相中進(jìn)行。在一些實施方案中， 所述液相可包含含有水的消化溶劑。在一些實施方案中，所述液相可進(jìn)一步包含有機(jī)溶劑。 盡管與水至少部分混溶的任何有機(jī)溶劑可用作消化溶劑，但特別適合的有機(jī)溶劑是能夠直 接轉(zhuǎn)化為燃料混合物和不需要從水熱消化的產(chǎn)物混合物分離的其它材料的那些。即，特別 適合的有機(jī)溶劑是可在進(jìn)一步加工反應(yīng)過程中與水熱消化的產(chǎn)物混合物一起共加工成燃 料混合物和其它材料的那些。在這方面，適合的有機(jī)溶劑可包括例如乙醇、乙二醇、丙二醇、 甘油和它們的任何組合。在一些實施方案中，所述有機(jī)溶劑可包含由可溶性碳水化合物的 催化還原反應(yīng)產(chǎn)生的含氧中間體。例如，在一些實施方案中，消化溶劑可包含由可溶性碳水 化合物的氫解反應(yīng)或其它催化還原反應(yīng)產(chǎn)生的含氧中間體。在一些實施方案中，所述含氧 中間體可包括由原位催化還原反應(yīng)和/或催化還原反應(yīng)器裝置產(chǎn)生的那些。
[0076]在使用水熱消化的一些實施方案中，消化溶劑可進(jìn)一步包含少量一元醇。在流體 相消化介質(zhì)中存在至少一些一元醇可令人期望地增強(qiáng)在其中進(jìn)行的水熱消化和/或催化還 原反應(yīng)。例如，由于表面清理效果，在流體相消化介質(zhì)中包括約1重量％至約5重量％的一元 醇可令人期望地保持催化劑活性。存在于消化溶劑中的一元醇可由任何來源產(chǎn)生。在一些 實施方案中，一元醇可通過在其中進(jìn)行的原位催化還原反應(yīng)過程來形成。在一些或其它實 施方案中，一元醇可在水熱消化的開始形成的產(chǎn)物混合物進(jìn)一步化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中形成。在 其它實施方案中，一元醇可來源于與纖維素類生物質(zhì)固體流動連通的外部進(jìn)料。
[0077]在一些實施方案中，消化溶劑可包含約1 %的水至約99%的水。盡管從環(huán)境觀點來 看更高百分比的水可能是更有利的，但是由于有機(jī)溶劑具有更大的溶解碳水化合物和促進(jìn) 可溶性碳水化合物催化還原的傾向，因而更高量的有機(jī)溶劑可能更有效地促進(jìn)水熱消化。 在一些實施方案中，消化溶劑可包含約90重量％或更小的水。在其它實施方案中，消化溶劑 可包含約80重量％或更小的水，或約70重量％或更小的水，或約60重量％或更小的水，或約 50重量％或更小的水，或約40重量％或更小的水，或約30重量％或更小的水，或約20重量％ 或更小的水，或約1 〇重量％或更小的水，或約5重量％或更小的水。
[0078] 在一些實施方案中，所述消化溶劑可包含含有由可溶性碳水化合物的催化還原反 應(yīng)產(chǎn)生的含氧中間體的有機(jī)溶劑。所述催化還原反應(yīng)可在水熱消化裝置和/或催化還原反 應(yīng)器裝置中發(fā)生。在一些實施方案中，所述有機(jī)溶劑可包含至少一種醇、酮或多元醇。在替 代的實施方案中，所述消化溶劑可以至少部分由外部來源提供。例如，在一些實施方案中， 生物乙醇可用于提供所述有機(jī)溶劑。同樣可以使用其它水混溶性有機(jī)溶劑。在一些實施方 案中，所述消化溶劑可分離的、儲存的、或選擇性注入到水熱消化裝置中，以保持期望濃度 的可溶性碳水化合物或在所述水熱消化裝置中提供溫度調(diào)節(jié)。
[0079] 在各種實施方案中，消化可在高溫和高壓下進(jìn)行一段時間。在一些實施方案中，消 化可在約100至約240°C的溫度范圍下進(jìn)行一段時間。在一些實施方案中，所述時間段可以 是約0.25至24小時。在一些實施方案中，產(chǎn)生可溶性碳水化合物的消化可以在約1巴（絕對 的)至約100巴范圍的壓力下發(fā)生。通常，所述溫度越高，水熱消化步驟進(jìn)行需要的時間量越 短。例如，水熱消化可以在約180至約270°C、最通常約190至250°C的溫度下進(jìn)行約1小時至 約10小時。
[0080] 在各種實施方案中，適合的生物質(zhì)消化技術(shù)可以包括，例如，酸消化、堿消化、酶消 化和使用加壓的熱水的消化。在一些實施方案中，所述方法可進(jìn)一步包括從生物質(zhì)轉(zhuǎn)化系 統(tǒng)（例如，從催化還原反應(yīng)器裝置的出口或從流體循環(huán)回路)取出至少一部分反應(yīng)產(chǎn)物。在 一些實施方案中，如以下進(jìn)一步詳細(xì)描寫的，所述方法可進(jìn)一步包括將反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為生 物燃料。在一些實施方案中，所述方法可進(jìn)一步包括在如上所述的從生物質(zhì)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)取出 反應(yīng)產(chǎn)物后，從所述反應(yīng)產(chǎn)物分離固體(例如，漿液催化劑、生物質(zhì)細(xì)顆粒等）。
[0081] 在一些實施方案中，所述方法可進(jìn)一步包括將來自催化還原反應(yīng)器裝置的至少一 部分液體相再循環(huán)到水熱消化裝置。如以上所闡述的，本文描述的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)特別適 合于能夠快速地通過在水熱消化裝置中進(jìn)行原位催化還原反應(yīng)，將可溶性碳水化合物至少 部分轉(zhuǎn)化為包含含氧中間體的反應(yīng)產(chǎn)物。如以上還指出的，所述含有反應(yīng)產(chǎn)物的液體相可 從催化還原反應(yīng)器裝置再循環(huán)到水熱消化裝置，其中所述液體相可例如幫助調(diào)節(jié)其中的溫 度，用作消化溶劑等?？稍诓煌难h(huán)比下進(jìn)行從催化還原反應(yīng)器裝置到水熱消化裝置的 再循環(huán)。如本文使用的，術(shù)語〃循環(huán)比〃是指，相對于從生物質(zhì)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)取出（例如，通過反應(yīng) 產(chǎn)物除去管線）的液體相的量，再循環(huán)到水熱消化裝置(例如，在流體循環(huán)回路中）的液體相 的量。
[0082] 在一些實施方案中，進(jìn)行的催化還原反應(yīng)可以是氫解反應(yīng)。在一些實施方案中，所 述催化還原反應(yīng)可在約110 °C至約300 °C、或約170 °C至約300 °C、或約180 °C至約290 °C、或約 150°C至約250°C的溫度范圍下發(fā)生。在一些實施方案中，所述催化還原反應(yīng)可在約7至約 13、或約10至約12范圍的pH下發(fā)生。在其它實施方案中，所述催化還原反應(yīng)可在酸性條件如 約5至約7的pH下發(fā)生。根據(jù)需要，可引入酸、堿和緩沖劑以獲得期望的pH水平。在一些實施 方案中，所述催化還原反應(yīng)可在約1巴（絕對的）至約150巴、或約15巴至約140巴、或約30巴 至約130巴、或約50巴至約110巴的氫分壓范圍下進(jìn)行。
[0083] 在一些實施方案中，能夠活化分子氫和進(jìn)行催化還原反應(yīng)的催化劑可以包括金屬 例如 0、]?〇、1、1^、]\111、(：11、0(1、？6、(：〇、附、？1?(1、1^、1?11、1廣〇8和它們的合金或任何組合，單獨 或者還含有促進(jìn)劑如411^8、〇、211、111、311^、8、0和它們的合金或任何組合。在一些實施方 案中，催化劑和促進(jìn)劑可以允許加氫和氫解反應(yīng)同時或彼此依次發(fā)生。在一些實施方案中， 此類催化劑還可以包含含過渡金屬(如Cr、Mo、W、Re、Mn、Cu和Cd)或第VIII族金屬(如Fe、Co、 Ni、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir和Os)的碳質(zhì)焦化聚合物催化劑。在一些實施方案中，上述催化劑可以 與堿土金屬氧化物組合或粘合至催化活性載體。在一些或其它實施方案中，能夠活化分子 氫的催化劑可以沉積在本身不具有催化活性的催化劑載體上。
[0084] 在一些實施方案中，適合用于本文描述的方法的漿液催化劑可以通過將漿液催化 劑分散在流體相中和向其中添加硫化試劑來硫化。適合的硫化試劑可以包括例如有機(jī)亞砜 (如二甲基亞砜）、硫化氫、硫化氫的鹽(如NaSH )、衍生自生物質(zhì)原料11中存在的蛋白質(zhì)的氨 基酸等。在一些實施方案中，漿液催化劑在硫化后可以在流體相中濃縮，然后所述濃縮漿液 可以使用流體流分布在纖維素類生物質(zhì)固體中。可以與本文所描述的方法結(jié)合使用的用于 催化劑硫化的說明性技術(shù)描述于2009年3月19日提交的美國專利申請?zhí)?2/407，479 (美國 專利申請公開號20100236988)中，其以其整體方式通過引用并入本文中。
[0085] 在一些實施方案中，如上所述，產(chǎn)物混合物13和/或加氫催化處理混合物18,優(yōu)選 頂部餾分15,和/或頂部產(chǎn)物118(每個或任何組合可稱為〃經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物〃)可進(jìn)一 步處理成生物燃料。產(chǎn)物經(jīng)受進(jìn)一步處理成生物燃料或其它材料的進(jìn)一步處理可包括進(jìn)一 步氫解反應(yīng)和/或加氫反應(yīng)、縮合反應(yīng)、異構(gòu)化反應(yīng)、低聚反應(yīng)、加氫處理反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、 脫水反應(yīng)、脫硫反應(yīng)等的任意組合和順序。隨后的進(jìn)一步處理反應(yīng)可以是催化的或非催化 的。在一些實施方案中，下游進(jìn)一步處理的初始操作可以包括通常在縮合催化劑存在下進(jìn) 行的縮合反應(yīng)，其中經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物和/或由其衍生的產(chǎn)物與另外的分子縮合以形 成更高分子量的化合物。如本文使用的，術(shù)語"縮合反應(yīng)"是指化學(xué)轉(zhuǎn)化，其中兩個或多個分 子彼此偶合以在較高分子量的化合物中形成碳-碳鍵，通常伴隨小分子如水或醇的損失。說 明性的縮合反應(yīng)是醛醇縮合反應(yīng)，其是本領(lǐng)域領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的。關(guān)于縮合反應(yīng)和適合 于促進(jìn)縮合反應(yīng)的催化劑的額外公開內(nèi)容在下文提供。
[0086] 在一些實施方案中，本文描述的方法可以進(jìn)一步包括在經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物或 由其衍生的產(chǎn)物上進(jìn)行縮合反應(yīng)。在各種實施方案中，所述縮合反應(yīng)可以在約5至約500°C 的溫度下發(fā)生。所述縮合反應(yīng)可以以冷凝相（如液相)或以蒸氣相發(fā)生。對于以蒸氣相發(fā)生 的縮合反應(yīng)，溫度可以為約75至500°C，或約500°C或約125至450°C。對于以冷凝相發(fā)生的縮 合反應(yīng)，溫度可以為約5至475°C，或約15至300°C，或約20至250°C。
[0087] 在各種實施方案中，由縮合反應(yīng)產(chǎn)生的更高分子量化合物可以包括2 C4烴。在一 些或其它實施方案中，由縮合反應(yīng)產(chǎn)生的更高分子量化合物可以包括2 C6烴。在一些實施 方案中中，由縮合反應(yīng)產(chǎn)生的更高分子量化合物可以包括C4-C3Q烴。在一些實施方案中中， 由縮合反應(yīng)產(chǎn)生的更高分子量化合物可以包括C 6-C3Q烴。在又一些其它實施方案中，由縮合 反應(yīng)產(chǎn)生的更高分子量化合物可以包括C4-C24經(jīng)，或C6-C24經(jīng)，或C4 -Cl8經(jīng)，或C6-Cl8經(jīng)，或C4-C12經(jīng)，或C 6-C12烴。如在此使用的，術(shù)語"烴"是指包含碳和氫兩者而不考慮可能存在的其它 元素的化合物。因此，雜原子取代的化合物在本文也用術(shù)語〃烴〃來描述。
[0088] 由縮合反應(yīng)產(chǎn)生的更高分子量化合物的特定組合物可能隨用于催化還原反應(yīng)和 縮合反應(yīng)兩者的催化劑和溫度以及其它參數(shù)如壓力而改變。例如，在一些實施方案中，縮合 反應(yīng)的產(chǎn)物可以包括與2 C4烴同時產(chǎn)生或替代2 C4烴產(chǎn)生的2 C4醇和/或酮。在一些實施方 案中，除了各種尺寸的烷烴、通常是支化烷烴之外，由縮合反應(yīng)產(chǎn)生的2 C4烴可以含有各種 烯烴。在又一些其它實施方案中，由縮合反應(yīng)產(chǎn)生的2 C4烴也可以包括環(huán)烴和/或芳族化合 物。在一些實施方案中，由縮合反應(yīng)產(chǎn)生的更高分子量化合物可以進(jìn)一步經(jīng)受催化還原反 應(yīng)以將其中的羰基官能度轉(zhuǎn)化為醇和/或烴和將烯烴轉(zhuǎn)化為烷烴。
[0089] 可以由縮合反應(yīng)產(chǎn)生的示例性化合物包括，例如，2 C4烷烴、2 C4烯烴、2 C5環(huán)烷 烴、2 C5環(huán)烯烴、芳烴、稠合芳烴、2 C4醇、2 C4酮和它們的混合物。2 C4烷烴和2 C4烯烴可以 具有4至約30碳原子（即C4-C30烷烴和C4-C30烯烴)和可以為支鏈或直鏈烷烴或烯烴。2 C4烷 烴和2 C4烯烴還可以分別包括C7-&4、C12-C24烷烴和烯烴餾分，其中C7-CW餾分涉及噴氣燃料 混合物，和C 12-C24餾分涉及柴油燃料混合物和其它工業(yè)應(yīng)用?？梢杂煽s合反應(yīng)產(chǎn)生的各種 2 C4烷烴和2 C4烯烴的實例包括，但不限于，丁烷、丁烯、戊烷、戊烯、2-甲基丁烷、己烷、己 烯、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,2_二甲基丁烷、2,3_二甲基丁烷、庚烷、庚烯、辛烷、辛烯、2， 2,4_三甲基戊烷、2,3_二甲基己烷、2,3,4_三甲基戊烷、2,3_二甲基戊烷、壬烷、壬烯、癸烷、 癸烯、十一燒、十一稀、十二燒、十二稀、十三燒、十三稀、十四燒、十四稀、十五燒、十五烯、十 六烷、十六烯、十七烷、十七烯、十八烷、十八烯、十九烷、十九烯、二十烷、二十烯、二十一烷、 二十一烯、二十二烷、二十二烯、二十三烷、二十三烯、二十四烷、二十四烯和它們的異構(gòu)體。
[0090] 2 (：5環(huán)烷烴和2 (：5環(huán)烯烴可以具有5至約30個碳原子和可以為未取代、單取代或多 取代的。在單取代和多取代化合物的情況下，取代基可以包括支鏈2 c3烷基、直鏈2 α烷基、 支鏈2 C3亞烷基、直鏈2 Cl·亞烷基、直鏈2 C2亞烷基、芳基或它們的組合。在一些實施方案 中，至少一個取代基可以包括支鏈C3_ Cl2烷基、直鏈Cl_Cl2烷基、支鏈C3_Cl2亞烷基、直鏈 Cl-C12亞烷基、直鏈C2-C12亞烷基、芳基或它們的組合。在另一些其它實施方案中，至少一個取代 基可以包括支鏈C3-C4烷基、直鏈&-C4烷基、支鏈C3-C4亞烷基、直鏈Q(jìng)-C4亞烷基、直鏈C2-C4 亞烷基、芳基或它們的任何組合?？梢杂煽s合反應(yīng)產(chǎn)生的2 (：5環(huán)烷烴和2 (：5環(huán)烯烴的實例可 以包括，但不限于，環(huán)戊烷、環(huán)戊烯、環(huán)己烷、環(huán)己烯、甲基環(huán)戊烷、甲基環(huán)戊烯、乙基環(huán)戊烷、 乙基環(huán)戊烯、乙基環(huán)己烷、乙基環(huán)己烯和它們的異構(gòu)體。
[0091] 縮合反應(yīng)的中等餾分如C7-CuST以分離用于噴氣燃料，而較重餾分(例如c12-c24) 可以分離作為柴油使用。最重餾分可以用作潤滑劑或經(jīng)裂化以生成附加的汽油和/或柴油 餾分。2 C4化合物還可以用作工業(yè)化學(xué)品，無論是作為中間體還是最終產(chǎn)物。例如，芳基化 合物甲苯、二甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯和鄰二甲苯可以用作生產(chǎn)塑料和其它產(chǎn)品的 化學(xué)中間體。同時，C9芳族化合物和稠合芳基化合物如萘、蒽、四氫化萘和十氫化萘可以在 工業(yè)過程中用作溶劑或添加劑。
[0092] 在一些實施方案中，單個催化劑可以調(diào)節(jié)產(chǎn)物混合物13和/或加氫催化處理混合 物18、優(yōu)選頂部餾分15和/或頂部產(chǎn)物118轉(zhuǎn)化為適合于經(jīng)歷縮合反應(yīng)的形式以及調(diào)節(jié)縮合 反應(yīng)本身。在其它實施方案中，第一催化劑可以用于調(diào)節(jié)經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為適 合于經(jīng)歷縮合反應(yīng)的形式，和第二催化劑可以用于調(diào)節(jié)縮合反應(yīng)。除非另有規(guī)定，應(yīng)理解本 文提及的縮合反應(yīng)和縮合催化劑是指任何類型的縮合過程。適合的縮合催化劑的進(jìn)一步公 開內(nèi)容如下。
[0093] 在一些實施方案中，單個催化劑可以用于通過縮合反應(yīng)形成更高分子量化合物。 不受限于任何理論和機(jī)理，據(jù)信此類催化劑可以調(diào)節(jié)經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物的初始脫氫， 之后的脫氫醇組分的縮合反應(yīng)。沸石催化劑為適合于以這種方式將醇直接轉(zhuǎn)化為縮合產(chǎn)物 的一類催化劑。在這方面，特別適合的沸石催化劑可以為ZSM-5,盡管其它沸石催化劑也可 能是適合的。
[0094] 在一些實施方案中，兩種催化劑可以用于通過縮合反應(yīng)形成更高分子量化合物。 不受限于任何理論和機(jī)理，據(jù)信第一催化劑可以調(diào)節(jié)經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物的初始脫氫， 和第二催化劑可以調(diào)節(jié)脫氫的經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物的縮合反應(yīng)。類似于前面所討論的單 個催化劑實施方案，在一些實施方案中，沸石催化劑可以用作第一催化劑或第二催化劑。同 樣地，在這方面，特別適合的沸石催化劑可以為ZSM-5,盡管其它沸石催化劑也可能是適合 的。
[0095] 各種催化過程可以用于通過縮合反應(yīng)形成更高分子量化合物。在一些實施方案 中，用于調(diào)節(jié)縮合反應(yīng)的催化劑可以包括堿性位點、或酸性位點和堿性位點兩者。包括酸性 位點和堿性位點兩者的催化劑在本文指的是多功能催化劑。在一些或其它實施方案中，用 于調(diào)節(jié)縮合反應(yīng)的催化劑可以包含一種或多種金屬原子。如果需要，任何縮合催化劑都可 以任選地配置在固體載體上。
[0096]在一些實施方案中，縮合催化劑可以包括堿性催化劑，其包含Li、Na、K、Cs、B、Rb、 1%工&、3匕3丨、8&^1、211丄6、1^、￥、3(3、￥、2匕1^、水滑石、鋅-鋁酸鹽、磷酸鹽、堿處理的硅鋁 酸鹽沸石、堿性樹脂、堿性氮化物、它們的合金或任何組合。在一些實施方案中，堿性催化劑 還可以包括 Ti、Zr、V、Nb、Ta、Mo、Cr、W、Mn、Re、Al、Ga、In、Co、Ni、Si、Cu、Zn、Sn、Cd、Mg、P、FeS 它們的任何組合的氧化物。在一些實施方案中，堿性催化劑可以包括混合氧化物的堿性催 化劑。適合的混合氧化物的堿性催化劑可以包括，例如，Si -Mg-0、Mg-T i-0、Y-Mg-0、 Y-Zr-0、T i -Zr-0、Ce-Zr-0、Ce -Mg-0、Ca-Zr-0、La-Zr-0、B-Zr-0、La-Ti- 0、B-Ti-0和它們的任何組合。在一些實施方案中，縮合催化劑可以進(jìn)一步包括金屬或包 含金屬的合金，如〇11、厶8、厶11、？1:、附、卩6、〇〇、1?11、211、01、6&、111、1?11、？(1、11'、1^、]\111、0、]\1〇、￥、311、 81、?13、〇 8、它們的合金及組合。當(dāng)脫氫反應(yīng)與縮合反應(yīng)一起進(jìn)行時，在縮合催化劑中使用金 屬可能是期望的。堿性樹脂可以包括顯示堿性官能度的樹脂。堿性催化劑可以自負(fù)載或粘 合至含有材料如碳、二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釩、二氧化鈰、氮化物、氮化 硼、雜多酸、它們的合金及混合物的載體。
[0097]在一些實施方案中，縮合催化劑可以包括衍生自MgO和Al2〇3的組合的水滑石材料。 在一些實施方案中，縮合催化劑可以包括由ZnO和Al2〇3的組合形成的鋁酸鋅尖晶石。在又一 些其它實施方案中，縮合催化劑可以包括ΖηΟ、Α1 2〇3和CuO的組合。這些材料中每一種還可以 含有額外的金屬或合金，其包括上文對于堿性縮合催化劑更通常提及的那些。在更特定的 實施方案中，額外的金屬或合金可以包括第10族金屬如PcUPt或它們的任何組合。
[0098]在一些實施方案中，縮合催化劑可以包括堿性催化劑，其包括含有如Cu、Ni、Zn、V、 Zr或它們的任何混合物的金屬氧化物。在一些或其它實施方案中，縮合催化劑可以包括含 有如Pt、Pd、Cu、Ni或它們的任何混合物的鋁酸鋅。
[0099] 在一些實施方案中，縮合催化劑可以包括具有酸性官能度和堿性官能度兩者的多 功能催化劑。此類縮合催化劑可以包括水滑石、鋅-鋁酸鹽、磷酸鹽、Li、Na、K、Cs、B、Rb、Mg、 Si、Ca、Sr、Ba、Al、Ce、La、Sc、Y、Zr、Ti、Zn、Cr或它們的任何組合。在進(jìn)一步的實施方案中，多 功能催化劑還可以包括來自 Ti、Zr、V、Nb、Ta、Mo、Cr、W、Mn、Re、Al、Ga、In、Fe、Co、Ir、Ni、Si、 &1、211、311、0(1、？和它們的任何組合的組的一種或多種氧化物。在一些實施方案中，多功能催 化劑可以包括金屬如 Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Fe、Co、Ru、Zn、Cd、Ga、In、Rh、Pd、Ir、Re、Mn、Cr、Mo、W、 Sn、Os、它們的合金或組合。堿性催化劑可以自負(fù)載或粘合至含有材料如碳、二氧化硅、氧化 鋁、氧化鋯、二氧化鈦、氧化釩、二氧化鈰、氮化物、氮化硼、雜多酸、它們的合金及混合物的 載體。
[0100] 在一些實施方案中，縮合催化劑可以包括含有Pd、Pt、Cu或Ni的金屬氧化物。在又 一些其它實施方案中，縮合催化劑可以包括含有Mg和Cu、Pt、Pd或Ni的鋁酸鹽或鋯金屬氧化 物。在又一些其它實施方案中，多功能催化劑可以包括與上述一種或多種金屬組合的羥基 磷灰石(HAP)。
[0101] 在一些實施方案中，縮合催化劑還可以包括含有第IA族化合物如Li、Na、K、Cs和Rb 的沸石和其它微孔載體。優(yōu)選地，第ΙΑ族材料可以以小于中和載體的酸性所需要的量存在。 金屬功能還可以通過添加第VIIΙΒ族金屬、或Cu、Ga、In、Ζη或Sn來提供。在一些實施方案中， 縮合催化劑可以衍生自MgO和Al 2〇3的組合以形成水滑石材料。另一縮合催化劑可以包括MgO 和Zr02的組合、或ZnO和Al2〇3的組合。這些材料中每一種可以還含有通過銅或第VIIIB族金 屬如Ni、Pd、Pt或它們的組合來提供的額外金屬功能。
[0102] 通過縮合催化劑調(diào)節(jié)的縮合反應(yīng)可以在適合設(shè)計的任何反應(yīng)器中進(jìn)行，包括連續(xù) 流、間歇、半間歇或多系統(tǒng)反應(yīng)器，但不限于設(shè)計、尺寸、幾何形狀、流量等。反應(yīng)器系統(tǒng)還可 以使用流化催化床系統(tǒng)、搖床系統(tǒng)、固定床系統(tǒng)、移動床系統(tǒng)或上述的組合。在一些實施方 案中，兩相(如液-液)和三相(如液-液-固）反應(yīng)器可以用于進(jìn)行縮合反應(yīng)。
[0103] 在一些實施方案中，酸催化劑可以用于任選地使至少一部分反應(yīng)產(chǎn)物脫水。用于 脫水反應(yīng)的適合的酸催化劑可以包括，但不限于，無機(jī)酸(如HC1、H 2S04)、固體酸(如沸石、離 子交換樹脂)和酸性鹽(如LaCl3)。額外的酸催化劑可以包括，但不限于，沸石、碳化物、氮化 物、氧化鋯、氧化鋁、二氧化硅、硅鋁酸鹽、磷酸鹽、氧化鈦、氧化鋅、氧化釩、氧化鑭、氧化釔、 氧化鈧、氧化鎂、氧化鈰、氧化鋇、氧化鈣、氫氧化物、雜多酸、無機(jī)酸、酸改性樹脂、堿改性樹 脂和它們的任何組合。在一些實施方案中，脫水催化劑還可以包括改性劑。適合的改性劑可 以包括，例如，1^、￥、5(：、？、8、8丨、1^、恥、1(、1^、〇8、]\%、〇3、3廣83和它們的任何組合。改性劑可 以尤其適用于進(jìn)行與脫水反應(yīng)協(xié)同的加氫/脫氫反應(yīng)。在一些實施方案中，脫水催化劑還可 以包括金屬。適合的金屬可以包括，例如，〇11、六8、六11、？1:、附、？6、&3、1?11、211、0(1、63、111、1?11、？(1、 Ir、Re、Mn、Cr、M〇、W、Sn、Os、它們的合金和任何組合。脫水催化劑可以自負(fù)載、負(fù)載在惰性載 體或樹脂上，或者它可以溶于流體中。
[0104] 在進(jìn)行縮合反應(yīng)之前，可以任選在經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物上進(jìn)行各種操作。此外， 可以任選在含有經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物的流體相上進(jìn)行各種操作，從而以更適合于參與縮 合反應(yīng)的形式進(jìn)一步轉(zhuǎn)化它們或放置它們。以下更詳細(xì)地描述這些任選的操作。
[0105] 如上所述，當(dāng)消化纖維素類生物質(zhì)固體時，可以存在一種或多種液體相。特別是將 纖維素類生物質(zhì)固體連續(xù)或半連續(xù)地進(jìn)料至水熱消化裝置時，纖維素類生物質(zhì)固體的消化 可能在所述水熱消化裝置中產(chǎn)生多個液體相。所述液體相可以是彼此不混溶的，或它們可 以是至少彼此部分混溶的。在一些實施方案中，經(jīng)受進(jìn)一步處理的產(chǎn)物中含有的一種或多 種液相可以包括含有木質(zhì)素或由其形成的產(chǎn)物的酚醛樹脂液相、含有醇組分的水相、輕有 機(jī)相、或它們的任何組合。
[0106] 在一些實施方案中，當(dāng)生物質(zhì)原料11處于加壓狀態(tài)時，可以發(fā)生生物質(zhì)原料11和 形成可溶性碳水化合物的流體相消化介質(zhì)和酚醛樹脂液相的加熱。如本文使用的，術(shù)語"加 壓狀態(tài)"是指大于大氣壓（lbar)的壓力。加熱加壓狀態(tài)的流體相消化介質(zhì)可以允許超過消 化溶劑的正常沸點，由此允許相對于較低溫度消化過程提高水熱消化的速率。在一些實施 方案中，加熱生物質(zhì)原料11和流體相消化介質(zhì)可以在至少約30巴的壓力下發(fā)生。在一些實 施方案中，加熱生物質(zhì)原料11和流體相消化介質(zhì)可以在至少約60巴的壓力下，或至少約90 巴的壓力下發(fā)生。在一些實施方案中，加熱生物質(zhì)原料11和流體相消化介質(zhì)可以在約30巴 至約430巴的壓力下發(fā)生。在一些實施方案中，加熱生物質(zhì)原料11和流體相消化介質(zhì)可以在 約50巴至約330巴的壓力下，或約70巴至約130巴的壓力下，或約30巴至約130巴的壓力下發(fā) 生。
[0107] 為促進(jìn)更好地理解本發(fā)明，給出優(yōu)選實施方案的下述實施例。絕不應(yīng)當(dāng)將下述實 施例解讀為對本發(fā)明范圍的限制或限定。
[0108] 實施例
[0109] 為促進(jìn)更好地理解本發(fā)明，給出優(yōu)選實施方案的下述實施例。絕不應(yīng)當(dāng)將下述實 施例解讀為對本發(fā)明范圍的限制或限定。
[0110] 實施例1 :用60 · 18克去離子水溶劑和0 · 754克從Criterion Catalyst& Technologies L.P.獲得的氧化鎳促進(jìn)的鉬酸鈷催化劑(DC-2534,含有1-10%的氧化鋁上 的氧化鈷和三氧化鉬（高達(dá)30wt% )，和小于2%的鎳)進(jìn)料到100mL Parr反應(yīng)器。所述催化 劑通過描述在美國申請公開號2010/0236988的實施例5中描述的方法進(jìn)行硫化。在磁力攪 拌下用54巴的氫氣加壓之前，用約5.05克的南方松木小片(39%的水分，規(guī)格為標(biāo)稱尺寸約 3mm X 5mm X 5mm)和約0 · 195克的碳酸鉀緩沖液進(jìn)料到所述反應(yīng)器。將攪拌的反應(yīng)器加熱至 190 °C持續(xù)1小時。隨后，將所述反應(yīng)器加熱至250 °C持續(xù)5小時，這是循環(huán)的結(jié)束。在循環(huán)結(jié) 束，通過0.5微米燒結(jié)金屬汲取管除去約1-2克混合產(chǎn)物的樣品，同時所述反應(yīng)器仍然在反 應(yīng)溫度和攪拌下。在循環(huán)結(jié)束，冷卻反應(yīng)器，減壓，并打開，用于添加額外的木材。對于循環(huán)2 至5，添加木材，要求添加4.91、5.09、5.84和5.59克木材。對于循環(huán)6，添加2.5克甘油以評價 動力學(xué)。對于循環(huán)7,添加5.9克標(biāo)稱39%水分的石松片。對于循環(huán)8,添加6.5克松木片。在每 個循環(huán)開始時添加材料(木材或甘油）后，用氫氣再加壓反應(yīng)器，并再次再加熱以引發(fā)另一 個循環(huán)。在8次添加木材或甘油的循環(huán)之后，0.5微米燒結(jié)金屬汲取管堵塞，其不可能在混合 反應(yīng)階段取樣。冷卻來自反應(yīng)物的混合物，并通過液-液分離分離底部餾分。所述底部餾分 顯示出大于約10，〇〇〇cP的粘度，所述粘度是在再加熱至約110°C的同時，通過計時和在斜面 上流動測量的。
[0111] 通過氣相色譜(〃DB5-〇X法〃），通過將樣品溶解在過量的丙酮溶劑中，使用Ιμπι厚的 60mX0.32mm ID DB-5柱，50:1的分流比，2ml/min的氦流量，40°C下柱子爐8分鐘，隨后在10 °C/min下升溫至285°C和53.5分鐘的保持時間，分析底部餾分。注射器溫度設(shè)置為250°(：，和 檢測器溫度設(shè)置為300°C。分析顯示，存在沸點大于正丁醇沸點的組分，和所述底部餾分包 括甲氧基丙基苯酚和四氫糠醇。底部餾分中檢測的物質(zhì)的總重量百分比小于100%，表明存 在不能從加熱的GC注射器洗脫的更高分子量的低聚物。
[0112] 實施例1示出，從頂端餾分液相分離含有木質(zhì)素衍生的相的底部餾分，其中所述底 部餾分含有酚醛樹脂和其它重低聚物。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，該底部餾分能夠被閃蒸。
[0113] 實施例2:用60.06克的25%在水中的乙醇作為溶劑，和0.749克硫化的鉬酸鈷催化 劑，重復(fù)實施例1。用氫氣將反應(yīng)器加壓到52巴，并加熱到190°C持續(xù)1小時，然后加熱至250 °C持續(xù)3小時，隨后加熱至270°C持續(xù)2小時。在如實施例1中以上描述的每次循環(huán)添加6克木 材的8次循環(huán)之后，觀察到在反應(yīng)器內(nèi)部上形成粘稠相。所述粘稠的相在室溫下顯示出大于 lOOOcP的粘度。使用液-液分離分離該相，以產(chǎn)生底部餾分。該重質(zhì)底部餾分的分析再次顯 示，存在沸點高于正丁醇沸點的化合物，其包括四氫糠醇、甲氧基丙基苯酚和丙基苯酚。底 部餾分中檢測的物質(zhì)的總重量百分比小于100%，表明存在不能從加熱的GC注射器洗脫的 更高分子量的低聚物。實施例2也表明，形成能夠通過重力沉降與主反應(yīng)混合物分離的重質(zhì) 相，其能夠根據(jù)本發(fā)明的實施方案被閃蒸。
[0114] 實施例3:用50 %的在水中的乙醇作為溶劑，重復(fù)實施例1。在如實施例1中以上描 述的添加木材片的10次循環(huán)之后，觀察到覆蓋在反應(yīng)器的內(nèi)部和底部的重粘稠相，其粘度 大于10,000cP。用于完成10 次循環(huán)，木材添加包括 6·05、6·06、6·06、6·06、6·01、6·00、6·01、 6.02、6.06和6.06。在所述10次循環(huán)之后，使反應(yīng)器在290°C和52巴的Η2下經(jīng)受5小時的處 理，于是底層的粘度降低至低于約500cP。高溫加氫處理導(dǎo)致甲氧基酚和烷基酚的形成增 加，因此GC中觀測的化合物的重量百分比比實施例2中形成的類似相大30%。所述處理的相 能夠被蒸餾，以除去能夠從GC注射器洗脫的較低揮發(fā)性的組分。含有重組分的剩余底部餾 分包含GC分析中看不見的重量百分比，能夠被輸送至回收裝置，用于本發(fā)明的實施方案的 剩余組分的閃蒸和最終燃燒。
[0115] 實施例4:用包含29.3克1，2-丙二醇、3.3克乙二醇和32.5克去離子水的溶劑混合 物進(jìn)料到100mL Parr反應(yīng)器。添加0.75克的從Criterion Catalyst&Technologies L.P·獲 得且通過US2010/0236988實施例5中描述的方法硫化的氧化鎳促進(jìn)的鉬酸鈷催化劑(DC- 2534,含有1-10 %的氧化鋁上的氧化鈷和三氧化鉬(高達(dá)30wt%)，和小于2 %的鎳）。
[0116] 在用53巴的氫氣加壓之前，用約6.1克的規(guī)格為標(biāo)稱尺寸約3 X 5 X 5mm的南方松木 小片(39 %的水分)進(jìn)料到所述反應(yīng)器。將攪拌的反應(yīng)器加熱至190 °C持續(xù)1小時，隨后加熱 至250°C持續(xù)5小時，從而完成如實施例1中以上描述的循環(huán)。
[0117] 在每次循環(huán)結(jié)束，通過移液管取出5.4克產(chǎn)物。使用實施例1中描述的方案，進(jìn)料 6.0克木材以引發(fā)第二次反應(yīng)循環(huán)，以及根據(jù)需要用0.05至0.15克的緩沖液將pH保持在5至 6之間。使用1 μπι厚的60m X 0.32mm ID DB-5柱，50:1的分流比，2ml/miη的氦流量，40 °C下柱 子爐8分鐘，隨后在10°C/min下升溫至285°C和53.5分鐘的保持時間，通過氣相色譜分析每 次循環(huán)后的反應(yīng)產(chǎn)物。注射器溫度設(shè)置為250°C，和檢測器溫度設(shè)置為30(TC。通過45次循環(huán) 繼續(xù)反應(yīng)序列。在循環(huán)45結(jié)束，從粘稠的重組分相傾析19.1262的水相。根據(jù)本發(fā)明的實施 方案能夠閃蒸剩余的粘稠的重組分相。
[0118]在犯覆蓋下，在環(huán)境壓力下，使用50ml的具有短路蒸餾頭的微量燒瓶，進(jìn)行水層的 蒸餾。繼續(xù)蒸餾，直到收集58%的初始蒸餾內(nèi)容物作為頂部餾分。當(dāng)?shù)撞繙囟葟?20升高到 168°C時，獲取第一餾分。在169至186°C之間的底部溫度下，獲取第二餾分。在196.9°C的底 部溫度下終止常壓蒸餾，得到包含二醇和酸的餾分。
[0119] 在真空下，在10托的標(biāo)稱壓力下，再開始該餾分的蒸餾。得到279°C的最高溫度，和 回收32%的來自真空蒸餾的重質(zhì)尾部餾分作為頂部餾分。將所得到的來自真空蒸餾的底部 餾分溶于二氯甲烷，并通過GC MS進(jìn)行分析。許多組分太重以致無法分析。整體結(jié)構(gòu)類似于 瀝青質(zhì)，存在一些酚基。
[0120] 打開蒸餾底部燒瓶并側(cè)向傾斜，以顯示重質(zhì)殘余物在約268°C的底部溫度下，在超 過lOOOcP的估計粘度下的流動。約82%的最終殘余物能夠從熱的燒瓶傾倒出。在冷卻后，所 述殘余物不能流動，且需要通過取樣用刮鏟除去。
[0121]該實施例顯示，在氫氣氣氛下，來自使用能夠活化分子氫的催化劑的木材生物質(zhì) 的消化反應(yīng)的中間產(chǎn)物的熱蒸餾。能夠通過縮合-低聚反應(yīng)偶合的單-和二氧化產(chǎn)物能夠通 過大氣壓力和真空下的蒸餾分離，留下重的焦油狀殘余物。在250°C以上加熱時，所述重質(zhì) 殘余物能夠保持熔化以流出蒸餾釜。來自真空蒸餾的含有重質(zhì)殘余物的該底部餾分能夠根 據(jù)本發(fā)明的實施方案被閃蒸?；蛘?，可以升高常壓蒸餾的溫度以產(chǎn)生可以被輸送至回收裝 置用于根據(jù)本發(fā)明的實施方案的剩余組分的閃蒸和最終燃燒的底部餾分。
[0122]實施例5:使用4-甲基-2-戊醇（甲基異丁基甲醇或"MIBC")作為消化介質(zhì)重復(fù)實施 例4，和利用較大規(guī)模批次在450mL Parr反應(yīng)器中進(jìn)行。用220.06g的MIBC、25.08g的去離子 水、0.855g的碳酸鉀緩沖液和8.1065g的如實施例1中描述的硫化鉬酸鈷催化劑初始進(jìn)料所 述反應(yīng)器。對于每次反應(yīng)循環(huán)，添加27g的軟松木小片，和在每次循環(huán)結(jié)束除去相等量的液 體樣品。為了每次循環(huán)后的除去液體樣品，從沉降的催化劑層(如果存在）的上面以液體形 式除去一部分下面的含水層，然后如果需要，除去足夠量的上層以將反應(yīng)器中的液體存量 保持在60%水平。在17次循環(huán)之后，在大氣壓力下，在氮氣下，蒸餾上層樣品，然后在10托下 真空蒸餾。在氮氣下，在大氣壓力下，收集具有約110至140°C的釜底部溫度和約90°C的頂部 溫度的2號餾分。2號餾分含有含氧中間產(chǎn)物和烷烴中間產(chǎn)物的混合物。在約258至302 °C的 釜溫下，得到含有估計30%的反應(yīng)產(chǎn)物的真空蒸餾餾分作為6號餾分。除醇(包括二醇和其 它二醇)之外，在6號餾分中得到顯著量的酚類化合物。例如，發(fā)現(xiàn)存在大于4%的量的甲氧 基丙基苯酚。還發(fā)現(xiàn)四氫糠醇作為顯著的反應(yīng)產(chǎn)物。在實施例5的實驗條件下，未形成可觀 察到的粘稠層或焦油。產(chǎn)生具有所述終餾點（最后1%的進(jìn)料)的最終真空蒸餾餾分，并記錄 在下表1中。
[0123]表1:348°C底部溫度下的最終真空蒸餾餾分
[0125] 在具有約345°C的最終溫度的蒸餾之后的蒸餾燒瓶殘留物繼續(xù)沸騰和鼓泡，但在 冷卻至室溫后，形成類似于煤的固體炭。該實施例顯示消化和反應(yīng)中間體。蒸餾允許除去單 氧化產(chǎn)物和二醇以及一些酚。具有超過350°C的分離點的一些重焦油組分留在所述殘留物 中，并在冷卻后形成炭相。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，可以閃蒸6號餾分、最終真空蒸餾餾分和 留在所述殘留物中的重焦油組分中至少一種。
[0126] 實施例6:使用34次木材添加循環(huán)，重復(fù)實施例5。在大氣壓力下，在N2下進(jìn)行蒸餾， 以作為頂部產(chǎn)物除去85%的反應(yīng)器內(nèi)容物，經(jīng)分析為單氧化產(chǎn)物和一些二醇的混合物。殘 留的15%的釜殘留物形成在室溫下不流動的粘稠焦油，其在丙酮溶劑中溶解需要再加熱。 根據(jù)本發(fā)明的實施方案能夠閃蒸殘留的15%的釜殘留物。
[0127] 上文公開的特定實施方案只是說明性的，因為在受益于本文給出的教導(dǎo)后，本發(fā) 明的實施方案可以以對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說顯而易見的不同但等同的方式進(jìn)行修改 和實施。此外，除了以下權(quán)利要求中所描述的，不打算限制本文示出的結(jié)構(gòu)或設(shè)計的細(xì)節(jié)。 因此，很明顯上文所公開的特定的說明性實施方案可以進(jìn)行改變、組合或修改，和所有這些 變化據(jù)認(rèn)為均在本發(fā)明范圍和實質(zhì)內(nèi)。本文中說明性公開的發(fā)明可以適合地在不存在本文 沒有具體公開的任何元素和/或本文公開的任何任選元素時實施。雖然組合物和方法均根 據(jù)〃包含〃、〃含有〃或〃包括〃各種組分或步驟的方式描述，但各組合物和方法也可以基本由 或由各種組分和步驟〃組成〃。上面公開的所有數(shù)值和范圍均可以在一定程度上變化。當(dāng)公 開具有下限和上限的數(shù)值范圍時，均具體公開了落在范圍內(nèi)的任意數(shù)值和任意包括的范 圍。特別是，本文中公開的每個數(shù)值范圍（〃約a至約b〃、或等價的〃約a至b 〃或等價的〃約a-b〃 形式)均應(yīng)理解為包括在所述較寬數(shù)值范圍內(nèi)的所有數(shù)值和范圍。另外，除非專利權(quán)人另外 明確和清楚地定義，權(quán)利要求中的術(shù)語具有它們基本的常用含義。另外，權(quán)利要求中使用的 不定冠詞在本文中定義為表示它們所指代的元件的一個或多個。如果本說明書和一個或多 個可通過引用并入本文中的專利或其它文獻(xiàn)中使用的詞語或術(shù)語存在任何沖突，則應(yīng)該采 用與本說明書一致的定義。
【主權(quán)項】
1. 一種系統(tǒng)，其包括： 適合于消化纖維素類生物質(zhì)材料以生成消化產(chǎn)物的消化裝置； 適合于將所述消化產(chǎn)物分離為至少頂部餾分和底部餾分的分離區(qū)；其中所述底部餾分 包含（i)分離點具有約1〇〇至600°c范圍的溫度和約大氣壓的壓力的至少一種化合物，和 (i i) 一種或多種揮發(fā)性有機(jī)化合物;和 回收裝置，其包括連接至所述分離區(qū)以在第一閃蒸器操作期間接收至少一部分所述底 部餾分的第一閃蒸器;和連接至所述分離區(qū)以在第二閃蒸器操作期間接收至少一部分所述 底部餾分的第二閃蒸器； 其中，所述回收裝置被配置成操作所述第一和第二閃蒸器之一，以使所述底部餾分中 至少一種揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸發(fā)，而所述另一個閃蒸器處于備用模式。2. 權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括連接至所述分離區(qū)以接收至少另一部分所述 底部餾分的第三閃蒸器。3. 前述權(quán)利要求任一項所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括適合于在所述底部餾分進(jìn)入操作中 的閃蒸器之前加熱至少一部分所述底部餾分的加熱組件。4. 前述權(quán)利要求任一項所述的系統(tǒng)，其中至少一個閃蒸器包括適合于使熱交換介質(zhì)循 環(huán)的管線。5. 前述權(quán)利要求任一項所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二閃蒸器的至少一個包括至少 一個封隔器元件。6. 前述權(quán)利要求任一項所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二閃蒸器中每一個均適合于燃 燒沉積在所述閃蒸器內(nèi)的表面上的來自所述底部餾分的化合物，以產(chǎn)生熱能。7. -種系統(tǒng)，其包括： 適合于消化纖維素類生物質(zhì)材料以生成消化產(chǎn)物的消化裝置； 適合于將所述消化產(chǎn)物分離為至少頂部餾分和底部餾分的分離區(qū)；其中所述底部餾分 包含（i)分離點具有約1〇〇至600°C范圍的溫度和約大氣壓的壓力的至少一種化合物，和 (i i) 一種或多種揮發(fā)性有機(jī)化合物;和 回收裝置，其包括： 連接至所述分離區(qū)以接收至少一部分所述底部餾分的閃蒸器； 連接至所述閃蒸器以在第一再沸器操作期間向所述閃蒸器提供熱能的第一再沸器;和 連接至所述閃蒸器以在第二再沸器操作期間向所述閃蒸器提供熱能的第二再沸器； 其中，所述回收裝置被配置成操作所述第一和第二再沸器之一，以向所述閃蒸器提供 熱能以支持所述閃蒸器的使所述底部餾分中至少一種揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸發(fā)的操作，而所 述另一個再沸器處于備用模式。8. 前述權(quán)利要求任一項所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括連接至所述分離區(qū)的進(jìn)一步加工 區(qū)，所述進(jìn)一步加工區(qū)被配置成將來自所述分離區(qū)的頂部餾分中的至少一部分的多種烴和 含氧烴分子轉(zhuǎn)化為包含高級烴的產(chǎn)物流。9. 前述權(quán)利要求任一項所述的系統(tǒng)，其中所述回收裝置的適合于排出至少一部分所述 頂部產(chǎn)物的出口連接至所述加工區(qū)的入口。10. 前述權(quán)利要求任一項所述的系統(tǒng)，其中操作中的所述閃蒸器適合于將約100至600 °C范圍的溫度和0.01至250psi范圍的壓力施加至所述底部餾分。11. 前述權(quán)利要求任一項所述的系統(tǒng)，其中所述底部餾分包含木質(zhì)素、木質(zhì)素衍生的化 合物、未提取的纖維素、未提取的半纖維素、聚焦糖和它們的任何組合的至少一種。12. -種方法，其包括： 提供含有纖維素和水的生物質(zhì)原料； 消化至少一部分所述生物質(zhì)原料，以生成消化產(chǎn)物； 將所述消化產(chǎn)物分離為至少頂部餾分和底部餾分，其中所述底部餾分包含（i)分離點 具有約100至600°C范圍的溫度和選擇的約大氣壓的壓力的至少一種化合物，和(ii) 一種或 多種揮發(fā)性有機(jī)化合物； 在第一閃蒸器中使來自所述底部餾分的至少一種揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸發(fā)，以產(chǎn)生頂部 產(chǎn)物； 使分離點具有約100至600°C范圍的溫度和約大氣壓的壓力的至少一種化合物沉積在 所述第一閃蒸器內(nèi)的表面上； 將所述第一閃蒸器置于備用模式； 在第二閃蒸器中使來自所述底部餾分的至少一種揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸發(fā)，以產(chǎn)生額外 的頂部產(chǎn)物;和 燃燒所述第一閃蒸器中沉積的至少一種化合物。13. -種方法，其包括： 提供含有纖維素和水的生物質(zhì)原料； 消化至少一部分所述生物質(zhì)原料，以生成消化產(chǎn)物； 將所述消化產(chǎn)物分離為至少頂部餾分和底部餾分，其中所述底部餾分包含（i)分離點 具有約100至600°C范圍的溫度和選擇的約大氣壓的壓力的多種化合物，和（ii) 一種或多種 揮發(fā)性有機(jī)化合物； 在閃蒸器中使來自所述底部餾分的至少一種揮發(fā)性有機(jī)化合物蒸發(fā)，以產(chǎn)生頂部產(chǎn) 物； 使分離點具有約100至600°c范圍的溫度和約大氣壓的壓力的多種化合物的至少一部 分沉積在連接至所述閃蒸器的第一再沸器內(nèi)的表面上； 將所述第一再沸器置于備用模式； 使分離點具有約100至600°C范圍的溫度和約大氣壓的壓力的多種化合物的至少另一 部分沉積在連接至所述閃蒸器的第二再沸器內(nèi)的表面上;和 燃燒所述備用模式中的第一再沸器中的沉積化合物，以向所述閃蒸器提供熱能以支持 所述閃蒸器中的蒸發(fā)。14. 權(quán)利要求12-13任一項所述的方法，其進(jìn)一步包括將來自所述分離步驟的頂部餾分 中的至少一部分的多種烴和含氧烴分子轉(zhuǎn)化為包含高級烴的產(chǎn)物流。15. 權(quán)利要求12-14任一項所述的方法，其中來自至少一個蒸發(fā)步驟的頂部產(chǎn)物包含多 種含氧烴分子。
【文檔編號】B01J19/24GK105828929SQ201480069561
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年9月12日
【發(fā)明人】J·B·鮑威爾, L·L·喬佛林, K·A·約翰遜, J·N·馳赫達(dá), M·吉爾克萊斯特
【申請人】國際殼牌研究有限公司