將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為有用化合物的連續(xù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在對至少一些碳水化合物進行轉(zhuǎn)化之前或之后用于轉(zhuǎn)化木質(zhì)纖維素生物質(zhì)中的木質(zhì)素的連續(xù)操作方法。對該連續(xù)方法的描述表明，其先生成含有木質(zhì)素的漿料，然后將含有木質(zhì)素的漿料提高到超高壓力，再在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中在非固定床的催化劑上將所述木質(zhì)素脫氧且不生成結(jié)焦。所述碳水化合物或木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物能夠進一步加工成聚酯中間產(chǎn)物，以用在聚酯預(yù)成型坯和聚酯瓶中。
【專利說明】將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為有用化合物的連續(xù)方法
[0001]優(yōu)先權(quán)和交叉引用
[0002]本申請要求2012年2月24日申請的美國臨時專利申請?zhí)?1/603，217、2012年10月28日申請的美國臨時專利申請?zhí)?1/719，486、2013年I月13日申請的美國臨時專利申請?zhí)?1/751，919、2013年2月14日申請的美國臨時專利申請?zhí)?1/764，611和2013年2月15日申請的美國臨時專利申請?zhí)?1/765,402的優(yōu)先權(quán)，并將所有這些的在先教導(dǎo)全部引入本申請。

【背景技術(shù)】
[0003]使用氫氣和催化劑在間歇方法中轉(zhuǎn)化木質(zhì)素是已知的。例如，Boocock, D.G..B等的“使用改性鎳催化劑由木材制備合成有機液體(The Product1n of Synthetic OrganicLiquids from Wood Using a Modified Nickel Catalyst) ” 公開了在間歇式高壓爸中在340°C _350°C將經(jīng)空氣干燥的白楊木暴露于氫氣和雷內(nèi)鎳(Raney Nickel) I或2h以制備“油產(chǎn)物”。然而，依照Boocock等，“雷內(nèi)鎳的使用現(xiàn)在已經(jīng)被廢棄了，用來自鎳鹽的鎳取代……”。
[0004]使用催化劑轉(zhuǎn)化木質(zhì)素也是已知的。Zakzeski, Pieter C.等，“木質(zhì)素的催化穩(wěn)定以制備可再生化學(xué)品(The Catalytic Valorizat1n of Lignin for the Product1nof Renewable Chemicals) ”，2010是對用于轉(zhuǎn)化木質(zhì)素的催化方法的綜述。
[0005]盡管很多人提出了理論上連續(xù)的方法，但本發(fā)明人并未注意到任何公開內(nèi)容能夠超出理論基礎(chǔ)的范圍。例如，如PNNL-16079，2006年9月中的記載，固體木質(zhì)素的轉(zhuǎn)化呈現(xiàn)了顯著的操作問題。
[0006]“至少在自從1973年阿拉伯石油禁運起開發(fā)現(xiàn)代的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)時生物質(zhì)漿料的高壓進料系統(tǒng)已經(jīng)被認為是一個方法開發(fā)的問題”。作者概述了現(xiàn)有技術(shù)和各種漿料泵送系統(tǒng)，其大多數(shù)都包括球形止回閥。其結(jié)論是高壓進料對于小規(guī)模制備仍是一個問題，但相信“生物質(zhì)漿料的高壓進料在較高流速時應(yīng)當(dāng)更容易實現(xiàn)，其中生物質(zhì)的纖維性質(zhì)預(yù)期將不會架設(shè)和堵塞孔口和閥門?！?br> [0007]因此仍存在提供漿料的泵送和加料方案的需求。
[0008]這樣的實例在系列申請US 2011/031205UUS 2011/0312487、US2011/0312488、US2011/0313212,US 2011/0313210,US 2011/0313209、US2011/0313208 和 US 2011/0312050
中。這些共同 申請人:的申請?zhí)岢隽藘H基于間歇式高壓釜的連續(xù)方法，結(jié)果證明對乙二醇具有高的催化選擇性。然而，高乙二醇產(chǎn)率取決于纖維素原料的純度，其將直觀地分裂為三個乙二醇單元。在所列出的實驗中，使用最接近工業(yè)或自然環(huán)境中所見的生物質(zhì)原料的原料的實驗是漂白紙漿。然而，漂白紙漿僅生成37%的產(chǎn)率。在使用半纖維素(木糖)時，預(yù)期結(jié)果將更多地從乙二醇遠離移動到丙二醇。由于該連續(xù)方法是理論描述的，該申請并未公開能夠?qū)嵤┑倪B續(xù)方法。例如，該發(fā)明指出“(連續(xù))方法的原料必須能夠從低壓源運輸?shù)椒磻?yīng)區(qū)，產(chǎn)物必須能夠從反應(yīng)區(qū)運輸?shù)疆a(chǎn)物回收區(qū)。根據(jù)操作方式，殘余的固體(如果存在)必須能夠從反應(yīng)區(qū)除去”。這公開了操作連續(xù)方法的直觀明顯要求，但該聲明并未教導(dǎo)普通技術(shù)人員如何實現(xiàn)這些要求。在整個申請中都沒有討論或解決這一關(guān)鍵問題。事實上，在該公開文件的圖2的討論過程中，討論了溫度和壓力條件，但未公開任何關(guān)于該漿料如何升高到所列出的1800psig或甚至200psig的壓力的內(nèi)容。在考慮到從1973年石油禁運到2006時為止始終存在的運輸問題時，教導(dǎo)普通技術(shù)人員關(guān)鍵在于運輸物料的公開內(nèi)容幾乎不能被認為是能夠?qū)嵤┑摹?br> [0009]這些系列申請還公開了將反應(yīng)區(qū)中的水保持在液相中。在間歇式高壓釜中，這是由于密封的條件而發(fā)生的。然而，其并未公開在連續(xù)方法中是如何實現(xiàn)的或甚至其如何能夠?qū)崿F(xiàn)。
[0010]為了避免在上述申請和公開文件中所指出的并未解決的泵送和加料問題，提出了木質(zhì)素的溶解。WO 2011/117705依賴于溶解該木質(zhì)素以使得該材料能夠作為液體加料，完全利用了止回閥和高壓液體加料系統(tǒng)。事實上，依照WO 2011/117705，“唯一的限制是供給氫解反應(yīng)的木質(zhì)素在進料溫度時在該溶劑中充分溶解?！?br> [0011]因此存在能夠適當(dāng)公開如何連續(xù)轉(zhuǎn)化木質(zhì)素的方法，包括處理、加料和所要進行的方法的必要條件。這些條件和步驟被認為是具有新穎性和創(chuàng)造性的，且是第一次實驗證實可行的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本說明書中公開了用于轉(zhuǎn)化含有木質(zhì)素和葡聚糖的木質(zhì)素漿料的連續(xù)方法，該方法包括
[0013]A.漿料產(chǎn)生， 從木質(zhì)素原料產(chǎn)生含有木質(zhì)素的漿料，
[0014]B.將含有木質(zhì)素的漿料裝料入具有木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中，其中，含有木質(zhì)素的漿料的壓力高于木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力，
[0015]C.通過使木質(zhì)素與氫氣在第一催化劑的存在下及木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力下相接觸，將含有木質(zhì)素的漿料中的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，和
[0016]D.從木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中去除木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。
[0017]在一個實施方案中，漿料產(chǎn)生包括這樣的步驟:將含有木質(zhì)素的木質(zhì)素原料和至少一種漿料液體在25°C下加料入一能夠經(jīng)受真空的容器內(nèi)，并使該容器經(jīng)受足夠長時間的真空，以分散木質(zhì)素的顆粒至大于理論分散度的50%。
[0018]在另一個實施方案中，漿料產(chǎn)生包括對木質(zhì)素原料施加高剪切力并在施加高剪切力后將漿料液體加入木質(zhì)素原料中的步驟。
[0019]在一個實施方案中，將含有木質(zhì)素的漿料加料入木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器包括利用活塞泵對含有木質(zhì)素的漿料加壓。該活塞泵具有具有入口閥、出口閥、活塞和活塞室。入口閥可以處于選自包括打開、關(guān)閉和至少一部分打開的組的入口閥位置，出口閥可以處于選自包括打開、關(guān)閉和至少一部分打開的組的出口閥位置，活塞密封于活塞室內(nèi)并抵靠于活塞室以形成泵腔，且加壓步驟包括:
[0020]A.使含有木質(zhì)素的漿料通過入口閥進入泵腔，入口閥處于選自包括打開和至少一部分打開的組的入口閥位置，泵腔是通過使活塞在活塞室中后退至少一部分而形成，并使所述出口閥處于關(guān)閉的出口閥位置且泵腔處于入口泵腔壓力，
[0021]B.將入口閥位置改變?yōu)殛P(guān)閉，
[0022]C.通過對活塞室中的活塞施加力直至所述由木質(zhì)素構(gòu)成的漿料的壓力達到卸料壓力，從而將泵腔的壓力增加至卸料壓力，
[0023]E.通過將出口閥位置改變?yōu)檫x自由至少一部分打開和打開構(gòu)成的組中的位置并驅(qū)使活塞進一步深入泵體以減小泵腔的體積，并推動由木質(zhì)素構(gòu)成的漿料的至少一部分使其通過所述出口閥從而將含有木質(zhì)素的漿料的至少一部分從泵腔卸料至木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中。
[0024]在一個實施方式中，入口閥和出口閥都是球閥。
[0025]在一個實施方式中，木質(zhì)素原料的轉(zhuǎn)化還包括在容納有反應(yīng)器內(nèi)容物的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中將木質(zhì)素脫氧成多個木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，該反應(yīng)器內(nèi)容物含有液體組合物，該液體組合物含有至少一種在I巴和25°C下為液體的化合物；同時從反應(yīng)器中以連續(xù)方式去除多個木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的至少一部分；其中，所述木質(zhì)素轉(zhuǎn)化在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度和木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力下發(fā)生，所述木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度在高于液體組合物在大氣壓下的沸點且低于所述液體組合物的臨界溫度的范圍內(nèi)，且木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力高于液體組合物在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度下的氣泡壓力，條件是木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力被選擇成能夠避免結(jié)焦的形成。
[0026]在一個實施方式中，木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化是通過在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中有游離催化劑顆粒存在下將木質(zhì)素原料連續(xù)催化轉(zhuǎn)化成木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物完成的，木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器含有液相和氣相，液面在液相和氣相之間的交界面上。
[0027]在一個實施方式中，木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物從木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中的去除是通過以下方式來實現(xiàn)的，即，在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物去除速率下、并從木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中比木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的液面更高(相對于重力)的位置處，將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物從木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中去除，其中木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物去除速率小于游離催化劑顆粒的沉降速度。
[0028]在一個實施方式中，含有木質(zhì)素的漿料還含有水，并且至少一部分的水是從木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中分離出的、并用于處理木質(zhì)纖維素生物質(zhì)材料步驟的水。該處理步驟選自由浸泡、蒸汽爆破、水解、發(fā)酵或碳水化合物的催化轉(zhuǎn)化、或木質(zhì)素原料漿料產(chǎn)生步驟(A)構(gòu)成的組。
[0029]本發(fā)明的主題在所附的權(quán)利要求中具體公開。
[0030]附圖簡述
[0031]圖1是用于將木質(zhì)纖維生物質(zhì)原料連續(xù)轉(zhuǎn)化為聚酯瓶的全集成方法的單元操作的示意圖。
[0032]圖2顯示了該方法進一步的實施方案。
[0033]圖3顯示了來自木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法的至少一部分水在集成設(shè)備的預(yù)處理或漿料生成步驟中重復(fù)利用的實施方案。
[0034]圖4顯示了用于木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法的連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器的實施方案。
[0035]圖5顯示了混合類型和真空度對最終分散的濃縮物隨時間的影響。
[0036]圖6顯示了用于將含有木質(zhì)素的漿料加料到木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中所用的活塞泵和閥的不意圖。
[0037]圖7顯示了用于將含有木質(zhì)素的漿料加料到木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中所用的活塞泵和閥的不意圖。
[0038]圖8顯示了鼓泡塔的示意圖。
[0039]圖9顯示了鼓泡塔能夠?qū)⒑心举|(zhì)素的漿料轉(zhuǎn)化為與由連續(xù)攪拌罐反應(yīng)器所獲得的相當(dāng)?shù)哪举|(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。
[0040]具體描述
[0041]本說明書是高產(chǎn)率的連續(xù)木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法(特別是使用生物質(zhì)原料)的可行的公開內(nèi)容和實際的簡化實施。原料中約80%的可用木質(zhì)素作為可用產(chǎn)物回收。
[0042]盡管從數(shù)值上并非顯而易見，但所公開的方法是非常高產(chǎn)率的轉(zhuǎn)化方法。近似地，以干原料的重量計，所用的Ikg生物質(zhì)原料包含50%木質(zhì)素、41%碳水化合物和9%灰。
[0043]基于Ikg原料所證實的該方法的高木質(zhì)素回收率如下:
[0044]該原料的干重量的50%不是木質(zhì)素，且不使用，因為其或者被破壞，或者在飛灰的情況中完全不可用，在剩余的木質(zhì)素中，該木質(zhì)素的35_40wt %是氧，其從該方法中除去(脫氧)。因此，盡管原料的50%是木質(zhì)素，但該重量的40%是不可用的木質(zhì)素(氧)，該原料的總重量中僅留下30%是理論可回收的木質(zhì)素量。下面的實驗回收了該原料中高達
24-26wt%,或者理論可用的木質(zhì)素的近似80%轉(zhuǎn)化為有用的油。
[0045]如在【背景技術(shù)】部分中所指出的那樣，很多人提出了在來自間歇式高壓釜的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)上開發(fā)的連續(xù)木質(zhì)素和生物質(zhì)反應(yīng)器。這些之前的公開內(nèi)容都嘗試教導(dǎo)和能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)方法。然而，這些都不是能夠?qū)崿F(xiàn)的公開內(nèi)容，且通常是不能操作的，因為這些方法都沒有解決連續(xù)方法所面臨的問題。
[0046]作為實例，該連續(xù)方法制備了非常少的長鏈脂肪烴，而作為對比的間歇方法制備了顯著量的長鏈脂肪烴。我們相信該連續(xù)方法將碳水化合物分解成分子量非常低的低沸點分子，例如甲烷和二氧化碳，并通過出口氣體將其除去。在間歇方法中，這些化合物保留在反應(yīng)器中，并且我們相信其進一步轉(zhuǎn)化為了長鏈脂肪族化合物(超過12個碳)。因此，在本發(fā)明的連續(xù)方法中，作為轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的總重量的百分比計，具有大于11的碳原子數(shù)地脂肪族碳的含量低于1wt更優(yōu)選低于8wt%,甚至更優(yōu)選低于5wt%,最優(yōu)選低于2.5wt%。
[0047]上述問題僅是本發(fā)明人在嘗試使用工業(yè)木質(zhì)纖維原料和非模擬化合物產(chǎn)生連續(xù)方法時所遇到的很多問題中的一個。這些問題無法預(yù)知且無法在間歇數(shù)據(jù)或模擬化合物的基礎(chǔ)上提出理論上連續(xù)的方法。
[0048]本說明書不僅完全能使普通技術(shù)人員操作連續(xù)方法將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化為液體油，而且本說明書還公開了油的進一步使用以制備聚酯瓶或容器。
[0049]木質(zhì)素
[0050]要求保護的方法使用由木質(zhì)素構(gòu)成的進料或原料。其也能夠使用含有木質(zhì)素的原料、或基本由木質(zhì)素構(gòu)成的原料、或含有至少95wt %木質(zhì)素的原料。
[0051]木質(zhì)素并不具有單一的化學(xué)結(jié)構(gòu)。事實上，根據(jù)柯克奧思默百科全書(KirkOthmer Encyclopedia)，木質(zhì)素確切的化學(xué)結(jié)構(gòu)還是未知的，因為其產(chǎn)生于木材中，并且因為它很難在不改變其結(jié)構(gòu)的情況下從木材中提取，因此其確切結(jié)構(gòu)可能永遠無法知曉。雖然存在許多木質(zhì)素變體，而本說明書中所用的術(shù)語木質(zhì)素是指任何包括對羥基苯基單元、紫丁香基(syringyl)單元和愈創(chuàng)木基(guaiacyl)單元的聚合物。
[0052]盡管可以使用純木質(zhì)素，例如有機溶劑型(Organosolv)和乙酸溶劑型(Acetosolv)木質(zhì)素，但是使用有機溶劑從其天然源中提取木質(zhì)素是成本高昂的，并且還伴隨著環(huán)境問題。要求保護的方法的可靠性是由該方法在連續(xù)基礎(chǔ)上試驗證實用于將如在木質(zhì)纖維素生物原料中所見的木質(zhì)素的木質(zhì)素進行轉(zhuǎn)化的事實建立的。
[0053]木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料
[0054]本發(fā)明中待轉(zhuǎn)化的木質(zhì)素能夠作為包括至少一種碳水化合物和木質(zhì)素的天然木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的進料或原料存在。根據(jù)天然木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的處理方式，該原料的另一實施方案可以具有如下所述的組成和獨特的分解溫度和表面積。
[0055]因為原料可以使用天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)，因此該流體將具有相對年輕的碳材料。以下內(nèi)容，摘自ASTM D6866-04，描述了現(xiàn)代碳，其是在生物類烴中發(fā)現(xiàn)的碳，相對于源自油井的烴，其源自數(shù)千年前的生物質(zhì)?！盎己突铙w生物圈碳的相對貢獻的直接指標可以表示為現(xiàn)代碳的分數(shù)(或百分比)，符號fc。這通過利用最近數(shù)十年內(nèi)對大氣14C觀測到的輸入函數(shù)由fM推導(dǎo)，表示14C(較少)和核試驗增強(較大)的化石稀釋作用的組合效應(yīng)。&和fM之間的關(guān)系必然是時間的函數(shù)。到1985年，當(dāng)在所引用的參考文獻[ASTMD6866-04，其教導(dǎo)通過參考整體并入]中討論顆粒物取樣時，fM比率已經(jīng)下降至約1.2?！?br> [0056]化石碳是基本上不包含放射性碳的碳，因為其年齡遠遠大于14C的5730年半衰期。現(xiàn)代碳是SRM 4990b (原始草酸放射碳標準)比活度的0.95倍，歸一化為δ 13C = -19%。在函數(shù)上，現(xiàn)代碳的分數(shù)=(1/0.95)，其中單位I定義為與1950[AD]木材同時代(即大氣核試驗前)的14C濃度，而0.95用于對1950[AD]后噴射到大氣中的爆炸14C進行修正。如在測試方法的分析和解釋部分中所述，100% 14C表示完全現(xiàn)代碳源，例如源自本方法的產(chǎn)物。因此，來自該方法的產(chǎn)物流的14C百分比將是至少75%，更優(yōu)選85 %，甚至優(yōu)選95%，甚至更優(yōu)選至少99%，最優(yōu)選至少100%。(這種測試方法指出，14C百分比因為該方法中闡述的原因可以稍大于100% )。這些百分比也能夠等于現(xiàn)代碳的量。
[0057]因此，相對于碳總量的現(xiàn)代碳量優(yōu)選為至少75%，更優(yōu)選85%，甚至更優(yōu)選95%，甚至更優(yōu)選至少99%，最優(yōu)選至少100%。相應(yīng)地，反應(yīng)器中的每種含碳化合物，其包括多種含碳轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，將具有的相對于總碳量的現(xiàn)代碳量優(yōu)選為至少75%，更優(yōu)選85%，甚至優(yōu)選95 %，甚至更優(yōu)選至少99 %，最優(yōu)選至少100 %。
[0058]通常，天然或天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)能夠是該方法的一種原料。木質(zhì)纖維素材料可以如下描述:
[0059]除淀粉之外，植物生物質(zhì)中的三種主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其通常用統(tǒng)稱木質(zhì)纖維表示。含多糖的生物質(zhì)作為通用術(shù)語同時包括淀粉和木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。因此，一些類型的原料可以是植物生物質(zhì)、含多糖生物質(zhì)和木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。
[0060]根據(jù)本發(fā)明的含多糖生物質(zhì)包括任何含有聚合物糖的材料，例如以淀粉以及精制淀粉、纖維素和半纖維素的形式。
[0061]用于得到要求保護的本發(fā)明的天然生成的生物質(zhì)的相關(guān)類型可以包括源自農(nóng)作物的生物質(zhì)，該農(nóng)作物選自由以下構(gòu)成的組:含淀粉谷物、精制淀粉；玉米秸桿、甘蔗渣、禾桿(例如源自水稻、小麥、黑麥、燕麥、大麥、油菜、高粱)；軟木(例如歐洲紅松(Pinussylvestris)、福射松(Pinus radiate));硬木(例如柳樹(Salix spp.)、按樹(EucalyptusSPP.));塊莖類(例如甜菜、馬鈴薯);谷類(例如來自水稻、小麥、黑麥、燕麥、大麥、油菜、高粱和玉米)；廢紙、來自沼氣處理的纖維部分、糞便、來自油棕處理的殘余物、市政固體廢物等。雖然實驗僅限于以上枚舉列表的幾個實例，但是本發(fā)明據(jù)信適用于所有情況，因為表征主要針對木質(zhì)素的獨特特性和表面積。
[0062]用于得到該組合物的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料優(yōu)選來自通常稱為草的科。正確的名稱是開花植物的百合綱(單子葉植物)中稱為禾本科或穎花科的科。這個科的植物通常被稱為草，或者，以區(qū)別于其它禾草，被稱作真草。竹子也包括在內(nèi)。禾本種有約600個屬和約 9，000-10，000 以上的種(世界草類丘園索引(Kew Index of World Grass Species))。
[0063]禾本科包括在世界各地種植的主食谷物和谷類作物、草坪和牧草、以及竹子。禾本科通常具有中空的莖，稱為桿，其每隔一段便堵塞(實心)，稱為節(jié)，也就是沿著桿在葉子生長處的點。草葉通常是交替的、對生的(在一個平面上)或稀少地螺旋生長的，且是平行葉脈。每片葉分化為緊繞莖桿的下部葉鞘一定距離，并且葉緣通常是全緣葉片。很多草的葉片被娃石植物巖(silica phytoliths)硬化,這有助于致使放牧動物厭食。在一些草(如劍葉草)中，這使草葉片邊沿銳利，足以割傷人體皮膚。膜狀附器或毛緣，稱為葉舌，位于鞘和葉片之間的交界處，防止水或昆蟲進入到葉鞘中。
[0064]草葉生長在葉片的基部，而不是從細長莖桿的頂端長出。這種低生長點是為適應(yīng)放牧動物而進化的，并使得草能夠被定期啃食或割除而不會對植物造成嚴重損害。
[0065]禾本科的花的特征為按照小穗狀花序排布，每個小穗具有一個或多個小花(小穗進一步分組為圓錐花序或穗狀花序)。小穗由兩個(或有時更少)的基部苞片(稱為穎片)、隨后的一個或多個小花構(gòu)成。小花由兩個稱為外稃(外部的)和內(nèi)稃(內(nèi)部的)的苞葉包圍的花構(gòu)成?；ㄍǔＪ谴菩弁w的(玉米，雌雄同株，是一個例外)而授粉幾乎都是風(fēng)媒授粉。花被減少到兩個鱗苞，稱為漿片，其通過膨脹和收縮傳播外稃和內(nèi)稃；這些通常都解釋為變形萼片(modified sepal)。
[0066]禾本科的果實是穎果，其中種皮融合到果皮中，因此不能與其分離(如玉米籽中那樣)。
[0067]在草中通常存在三類生長習(xí)性；束型(也稱為叢生)、具匍匐莖的和根狀莖的。
[0068]草的演替部分依賴于其形態(tài)和生長過程，部分依賴于其生理多樣性。大部分草分為兩種生理類群，采用C3和C4光合作用途徑進行碳固定。C4草具有與特化克蘭茨葉片解剖有關(guān)的光合作用途徑，使它們特別適應(yīng)炎熱的氣候和低二氧化碳氣氛。
[0069]C3草稱為“冷季型草”，而C4草被認為是“暖季型草”。槽可以是一年生或多年生的。一年生冷季型的實例是小麥、黑麥、一年生藍草(一年生牧草(meadowgrass)、早熟禾和燕麥)。多年生冷季型的實例是果園草(鴨茅、Dactylis glomerata、羊茅(高羊茅屬)、草地早熟禾(Kentucky Bluegrass)和多年生黑麥草(多年生黑麥草(Lolium perenne))。一年生暖季型的實例是玉米、蘇丹草和珍珠稷。多年生暖季型的實例是大須芒草、印度草、百慕達草和柳枝稷。
[0070]禾本科的一個分類公認有12個亞科，這些亞科是:1)三芒草亞科(anomochlooideae),包括兩個屬(三芒草屬(Anomochloa)、Streptochaeta)的小譜系闊葉草；2)Pharoideae,小譜系的草,包括三個屬，包括毛幢(Pharus)和囊稃竹屬(Leptaspis)；3)Puel1ideae，包括非洲巨菌草(Puelia)的小譜系；4)早熟禾亞科,其包括小麥、大麥、燕麥、雀麥草(Bronnus)和蘆華草(reed-grasses)(拂子茅(Calamagrostis)) ；5)竹亞科，包括竹子；6)稻亞科(Ehrhartoideae),包括水稻和野生稻；7)蘆竹亞科(Arundinoideae),包括巨蘆華(giant reed)和普通蘆華(common reed) ；8)假淡竹葉(Centothecoideae)，11個屬的小亞科，有時包括在黍亞科(Panicoideae)中；9)虎尾草亞科(Chloridoideae),包括雀茅類(lovegrasses)(畫眉草屬，約350種，包括埃塞俄比亞畫眉草)、鼠尾粟(ropseeds)(鼠尾粟屬，約160種)、龍爪稷(finger millet)(糝子(龍爪稷屬，Eleusinecoracana(L.) Gaertn.)和亂子草(muhly grasses)(亂子草屬(Muhlenbergia)^S 175種)；10)黍亞科(Panicoideae),包括黍、玉米、高梁、甘鹿、大部分稷、福尼奧米(fon1)和須芒草(bluestem grass) ; 11) Micrairoideae 和 12) Danthon1dieae,包括蒲華；Poa 是約500種草的屬，原產(chǎn)于兩個半球的溫帶氣候區(qū)。
[0071]因可食用種子而種植的農(nóng)業(yè)草稱為谷類。常見的三種谷類是水稻、小麥和玉蜀黍(玉米)。在所有作物中，70%是草。
[0072]甘蔗是生產(chǎn)糖的主要來源。草用于建筑。由竹子制成的支架能夠經(jīng)受會破壞鋼筋支架的臺風(fēng)強風(fēng)吹襲。更大的竹子和蘆竹(Arundo donax)具有結(jié)實的莖桿，能夠以類似于木材的方式使用，而草根使草屋的草皮(sod)穩(wěn)固。蘆竹屬(Arundo)用于生產(chǎn)用于木管樂器的蘆葦，而竹子用于許多器具。
[0073]另一種天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料可以是木本植物或樹木。木本植物是使用木材作為其結(jié)構(gòu)組織的植物。這些通常是多年生植物，其莖桿和較大的根都采用鄰近維管組織產(chǎn)生的木質(zhì)部強化。這些植物的主莖桿，大枝和根部通常覆蓋加厚的樹皮層。木本植物通常是喬木、灌木或藤本植物。木質(zhì)部是蜂窩結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性，其使木本植物年復(fù)一年從地上生長莖桿，從而使一些木本植物變成最大和最高的植物。
[0074]這些植物需要維管系統(tǒng)從根部到葉(木質(zhì)部)輸送水分和養(yǎng)分，并將糖從葉輸送到植物其余部分(韌皮部)。有兩種類型的木質(zhì)部:原生期間從原形成層形成的原生木質(zhì)部和次生期間從維管形成層形成的次生木質(zhì)部。
[0075]通常被稱為“木材”的是這種植物的次生木質(zhì)部。
[0076]其中能夠發(fā)現(xiàn)次生木質(zhì)部的兩個主要的組是:
[0077]I)針葉樹(松柏科(Coniferae)):有約六百種針葉樹。所有種類都具有次生木質(zhì)部，在整個組群中結(jié)構(gòu)上相對均一。許多針葉樹都長成喬木:這些樹木的次生木質(zhì)部作為軟木市售。
[0078]2)被子植物(被子植物科(Ang1spermae)):有約25萬到40萬種被子植物。在這一組群中次生木質(zhì)部尚未發(fā)現(xiàn)于單子葉植物(例如禾本科)中。許多非單子葉被子植物成為樹，而這些植物的次生木質(zhì)部作為硬木市售。
[0079]可用于本方法中的術(shù)語軟木用于描述屬于裸子植物的樹木的木材。裸子植物是具有未被包被在子房中的裸子的植物。這些種子“果實”被認為比硬木更原始。軟木樹通常是常綠的，結(jié)錐形果實，并具有針或鱗片狀葉。其包括針葉樹種(例如松樹、云杉、冷杉和雪松)。針葉樹種的木材硬度各不相同。
[0080]可用于本方法中的術(shù)語硬木用于描述屬于被子植物科的樹木的木材。被子植物是具有包被在子房中的保護胚珠的植物。當(dāng)受精時，這些胚珠發(fā)育成種子。硬木樹通常是闊葉的；在溫帶和寒帶緯度它們大多是落葉的，但在熱帶和亞熱帶地區(qū)大多是常青的。這些葉片能夠是單一的(單葉片的)，或它們可以是復(fù)雜的，葉片附連到葉莖。雖然形狀可變，但所有的硬木葉片都具有獨特的細脈網(wǎng)絡(luò)。硬木植物包括例如阿斯彭、樺木、櫻桃木、楓木、橡木和柚木。
[0081]因此，優(yōu)選的天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)可以選自由禾本科和木本科植物組成的組。另一種優(yōu)選的天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)能夠選自由屬于針葉樹、被子植物、禾本科和其它科的植物組成的組。另一種優(yōu)選的天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)可以是具有其作為纖維素的干物質(zhì)的至少1wt %的生物質(zhì)，或更優(yōu)選具有其作為纖維素的干物質(zhì)的至少5wt % ο
[0082]本發(fā)明包括的碳水化合物選自基于葡萄糖、木糖和甘露糖單體及其混合物的碳水化合物的組。
[0083]含有木質(zhì)素的原料能夠是已經(jīng)研磨成小顆粒或已經(jīng)過進一步加工的天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)。一種用于產(chǎn)生包括木質(zhì)素的原料的方法包括以下步驟。
[0084]優(yōu)選的預(yù)處理
[0085]對原料預(yù)處理是對在加壓環(huán)境中處理包括木質(zhì)素或多糖的不溶固體原料的挑戰(zhàn)的解決方案已經(jīng)理論化。依照US 2011/0312051，篩分、研磨、干燥、熱催化處理及其組合是適合的原料預(yù)處理方法以有利于該原料的連續(xù)運輸。盡管未呈現(xiàn)任何實驗證據(jù)，但US2011/0312051要求保護多糖的弱酸水解、多糖的催化加氫或多糖的酶水解所有都適合產(chǎn)生可運輸?shù)脑?。US2011/0312051還要求保護熱水處理、蒸汽處理、熱處理、化學(xué)處理、生物處理或催化處理可以得到較低分子量的多糖和解聚的木質(zhì)素，與未處理的相比，其更容易運輸。盡管這可以有助于運輸，但沒有公開或解決如何對有預(yù)處理得到的固體/液體漿料進行加壓。事實上，在使用經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料時，發(fā)明人了解到用于加壓漿料的常規(guī)智慧和常規(guī)系統(tǒng)都可不行。
[0086]在該改進型集成工業(yè)操作中，預(yù)處理通常用于確保使該木質(zhì)纖維素內(nèi)容物的結(jié)構(gòu)更容易被催化劑(例如酶)接觸，同時有害的抑制副產(chǎn)物(例如乙酸、糠醛和羥甲基糠醛)的濃度保持非常低。有幾種實現(xiàn)更高的可接觸性的方法，其中很多種可能尚未發(fā)明。
[0087]現(xiàn)有的預(yù)處理方法包括將該木質(zhì)纖維素生物質(zhì)材料經(jīng)受110_250°C的溫度達l_60min,例如:
[0088]熱水提取
[0089]多級稀酸水解，在抑制物質(zhì)生成之前除去溶解物質(zhì)
[0090]在相對較低的嚴苛條件下稀酸水解
[0091]堿濕式氧化
[0092]蒸汽爆破(steamexplos1n)。
[0093]天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的優(yōu)選預(yù)處理包括浸泡天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料和蒸汽爆破至少部分經(jīng)浸泡的天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)原料。
[0094]浸泡發(fā)生在諸如蒸氣形式、蒸汽或液體形式或液體和蒸汽一起的形式的水的物質(zhì)中，以生成產(chǎn)物。該產(chǎn)物是包含第一液體的經(jīng)浸泡的生物質(zhì)，該第一液體通常是以其液體或蒸氣形式或一定的混合物的水。
[0095]該浸泡能夠通過任何數(shù)量的技術(shù)將物質(zhì)暴露于能夠是蒸汽或液體或蒸汽和水的混合物的水而進行，或者，更通常地，暴露于高溫高壓的水。溫度應(yīng)當(dāng)在以下范圍中的一個中:145-165°C、120-210 °C、140-210 °C、150-200 °C、155_185°C、160-180。。。雖然時間能夠很長，例如可達但小于24小時、或小于16小時、或小于12小時、或小于9小時或小于6小時；暴露時間優(yōu)選相當(dāng)短，范圍從I分鐘到6小時、從I分鐘到4小時、從I分鐘至3小時、從I分鐘到2.5小時、更優(yōu)選從5分鐘至1.5小時、從5分鐘到I小時，從15分鐘到I小時。
[0096]如果使用蒸汽，其優(yōu)選是飽和的，但能夠是過熱的。浸泡步驟能夠是間歇式或連續(xù)式的，使用或不使用攪拌。能夠使用低溫浸泡然后進行高溫浸泡。低溫浸泡的溫度在25-9CTC范圍內(nèi)。雖然時間能夠很長，例如可達但小于24小時、或小于16小時、或小于12小時、或小于9小時或小于6小時；暴露時間優(yōu)選相當(dāng)短，范圍從I分鐘至6小時、從I分鐘至4小時、從I分鐘至3小時、從I分鐘至2.5小時、更優(yōu)選從5分鐘至1.5小時、從5分鐘至I小時、15分鐘至I小時。
[0097]每一個浸泡步驟也能夠包括加入其它化合物，例如H2S04、NH3,以隨后在該方法中達到更高的性能。然而，優(yōu)選在該方法或預(yù)處理的任何步驟中都不使用酸、堿或鹵素。該原料優(yōu)選沒有加入的硫、鹵素或氮。如果存在硫，其在組合物中的量在總組合物干重量的
0-1%范圍內(nèi)。此外，如果存在鹵素，則總鹵素的量在總組合物干重量的0-1%范圍內(nèi)。通過保持原料無鹵素，在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物中不含鹵素。
[0098]然后使包括第一液體的產(chǎn)物通過分離步驟，在此步驟中該第一液體與經(jīng)浸泡的生物質(zhì)分離。該液體將不完全分離以使至少部分液體分離，優(yōu)選在經(jīng)濟時間段內(nèi)分離出盡可能多的液體。來自該分離步驟的液體稱為包含第一液體的第一液體流。第一液體將是在浸泡中使用的液體，其通常是水和原料的水溶性物質(zhì)。這些水溶性物質(zhì)通常是葡聚糖、木聚糖、半乳聚糖、阿拉伯聚糖、葡萄糖寡聚物(glucolygomer)、木糖寡聚物(xyloolygomer)、半乳糖寡聚物(galactolygomer)和阿拉伯糖寡聚物(arabinolygomer)。該固體生物質(zhì)稱為第一固體流，因為其包含了即使非所有的也是大部分的固體。
[0099]液體的分離能夠再次通過已知的技術(shù)和可能至今尚未被發(fā)明的一些技術(shù)進行。優(yōu)選的設(shè)備種類是壓縮機，因為壓縮機將產(chǎn)生高壓液體。
[0100]第一固體流隨后進行蒸汽爆破以產(chǎn)生包括固體和第二液體的蒸汽爆破流。蒸汽爆破是生物質(zhì)領(lǐng)域內(nèi)的公知技術(shù)并且任何目前和未來可得到的系統(tǒng)據(jù)信都適合該步驟。蒸汽爆破的嚴重程度在文獻中稱為Ro，其是時間和溫度的函數(shù)，表示為:
[0101]Ro = texp [ (T-100)/14.75]
[0102]溫度T以攝氏度表示，時間t以常用單位表示。
[0103]該方程式也表示為Log (Ro)，即:
[0104]Log(Ro) = Ln (t) + [ (T-100)/14.75]。
[0105]Log (Ro)優(yōu)選在 2.8-5.3、3-5.3、3-5.0 和 3-4.3 范圍內(nèi)。
[0106]蒸汽爆破流可以非必要地至少用水沖洗，也可以使用其它添加劑?？梢灶A(yù)期將來可以使用另外的液體，因此水據(jù)信并非絕對必要的。目前，水是優(yōu)選的液體，且如果使用水，其被認為是第三液體。來自非必要的沖洗的液體流出液為第三液體流。認為此沖洗步驟不是必要的，而是非必要的。
[0107]經(jīng)沖洗的蒸汽爆破流隨后進行處理以去除經(jīng)沖洗的爆破材料中的至少部分液體。該分離步驟也是非必要的。術(shù)語去除至少部分是指盡管去除盡可能多的液體是合乎需要的(擠壓)，但100%的去除是不太可能的。在任何情況下，水的100%去除并非所需的，因為隨后的水解反應(yīng)還需要水。該步驟的優(yōu)選方法還是擠壓，但其它已知的技術(shù)和那些還沒有發(fā)明的技術(shù)據(jù)信都是合適的。該方法過程分離出的產(chǎn)物是在第二固體流中的固體和在第二液體流中的液體。
[0108]然后該經(jīng)蒸汽爆破的流經(jīng)過水解以生成水解流。非必要地，將該第一液體流的至少部分液體添加到蒸汽爆破流中。而且，非必要地添加水。蒸汽爆破流的水解是通過將該蒸汽爆破流與催化劑接觸而實現(xiàn)的。酶和酶組合物是優(yōu)選的催化劑。盡管可以使用漆酶(已知用于改變木質(zhì)素的酶)，但該組合物優(yōu)選不含至少一種轉(zhuǎn)化木質(zhì)素的酶。優(yōu)選的蒸汽爆破流的水解包括以下步驟:
[0109]A)將該蒸汽爆破流與至少一部分溶劑接觸，該溶劑由水溶性的可水解組分構(gòu)成，其中該水溶性的可水解組分中的至少一些與可由該蒸汽爆破流的水解得到的水溶性的水解組分相同；
[0110]B)將該蒸汽爆破流和溶劑之間的接觸在20°C -200°c范圍內(nèi)的溫度保持在5分鐘-72小時范圍內(nèi)的時間以由該蒸汽爆破流生成水解流。
[0111]該水解流由選自由葡萄糖、木糖和甘露糖構(gòu)成的組的碳水化合物單體構(gòu)成。
[0112]該水解流經(jīng)過發(fā)酵以生成由該組合物和水構(gòu)成的發(fā)酵流。該發(fā)酵是通過在水解流中添加酵母或酵母組合物而進行的。
[0113]最終，依照同時糖化和發(fā)酵(SSF)的公知技術(shù)，水解和發(fā)酵能夠同時進行。
[0114]由天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)得到的組合物從發(fā)酵流中的水中分離出來。液體的分離能夠通過已知技術(shù)和可能尚未發(fā)明的一些技術(shù)進行。優(yōu)選的設(shè)備種類是壓縮機。
[0115]該組合物與天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的區(qū)別在于依照標準Brunauer, Emmettand Teller(BET)方法計算其具有大的表面積。
[0116]該干組合物的BET表面積為至少4m2/gm,更優(yōu)選在4_80m2/gm范圍內(nèi)，更優(yōu)選4-50m2/gm,甚至更優(yōu)選 4_25m2/gm,甚至更優(yōu)選 4_15m2/gm,最優(yōu)選 4_12m2/gm。
[0117]該組合物進一步通過在稱作TGA的熱重分析過程中產(chǎn)生的峰表征。
[0118]在熱重分析中，通常使用相對于溫度的重量作圖和相對于溫度的重量的一階導(dǎo)數(shù)作圖。
[0119]如果該物質(zhì)或該物質(zhì)的組分在特定溫度范圍內(nèi)發(fā)生分解，則相對于溫度的重量的一階導(dǎo)數(shù)圖提供該特定溫度范圍內(nèi)的最大值，也被定義為一階導(dǎo)數(shù)峰。對應(yīng)于一階導(dǎo)數(shù)峰的溫度值則被認為是該物質(zhì)或該物質(zhì)的組分的分解溫度。
[0120]該物質(zhì)是許多組分的組合物，這些組分在不同的具體溫度范圍內(nèi)分解，相對于溫度的重量的一階導(dǎo)數(shù)圖提供各具體溫度范圍內(nèi)與各組分分解相關(guān)的一階導(dǎo)數(shù)峰。對應(yīng)于一階導(dǎo)數(shù)峰的溫度值被認為是該物質(zhì)的各組分的分解溫度。
[0121]作為通用準則，最大值位于兩個最小值之間。對應(yīng)于最小值的溫度值被認為是組分分解溫度范圍的起始分解溫度和最終分解溫度，該組分的分解溫度對應(yīng)于包含在兩個最小值之間的一階導(dǎo)數(shù)峰。按照這種方式，導(dǎo)數(shù)峰對應(yīng)于分解溫度范圍。處于初始分解溫度和最終分解溫度之間的范圍內(nèi)的物質(zhì)的重量損失與該物質(zhì)的該組分的分解和一階導(dǎo)數(shù)峰相關(guān)。
[0122]如果用于獲得木質(zhì)素組合物的天然木質(zhì)纖維素生物質(zhì)是不同物種的草或植物或其它物質(zhì)的混合物，那么天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的混合物應(yīng)是用于與該組合物由其獲得的物質(zhì)進行比較的物質(zhì)。
[0123]產(chǎn)生的組合物具有的特征在于對應(yīng)于第一木質(zhì)素分解峰的最大值的溫度低于對應(yīng)于天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的第一木質(zhì)素分解峰的最大值的溫度。這一差值用第一木質(zhì)素分解峰的最大值標記，該第一木質(zhì)素分解峰的最大值比與天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的第一木質(zhì)素分解峰的最大值對應(yīng)的溫度低選自由至少10°C、至少15°C、至少20°C和至少25°C構(gòu)成的組中的值。
[0124]第一木質(zhì)素分解溫度最大值的這種降低能夠與預(yù)處理后的第一木質(zhì)素分解溫度的最大值進行比較。
[0125]此外，與要求保護的木質(zhì)素組合物的第一木質(zhì)素分解峰有關(guān)的干基絕對質(zhì)量大于第二木質(zhì)素分解峰干基絕對質(zhì)量。盡管對于蘆竹，天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的第一分解溫度的絕對質(zhì)量大于天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)第二分解溫度的絕對質(zhì)量，但對于許多木質(zhì)纖維素生物質(zhì)(例如玉米秸桿和小麥秸桿)而言并非如此。然而，在轉(zhuǎn)化之后，由這些生物質(zhì)得到的木質(zhì)素組合物具有的與第一木質(zhì)素分解溫度相關(guān)的干基質(zhì)量大于與第二木質(zhì)素分解溫度相關(guān)的干基質(zhì)量。
[0126]該原料能夠通過將與第一木質(zhì)素分解范圍的最大值相關(guān)的溫度與用于獲得原料的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的第一木質(zhì)素分解范圍的最大值相關(guān)的溫度進行比較而進一步表征。
[0127]該原料也能夠進一步由碳水化合物的干基相對含量進行表征，這些碳水化合物包括葡聚糖和木聚糖。該組合物可以具有在該組合物的干重量的10-60%范圍內(nèi)的總碳水化合物在該組合物中的含量，更優(yōu)選10-40w,甚至最優(yōu)選5-35%。當(dāng)然,條件是該組合物中的總木質(zhì)素含量在該組合物干重量的30-80%范圍內(nèi)，碳水化合物的重量百分比加上木質(zhì)素的重量百分比小于原料干重量的100%。
[0128]因為包括木質(zhì)素的原料的組成可以隨著獲得其的原料而變化，因此該原料由其獲得的天然生成的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)能夠選自由草類和食物作物構(gòu)成的組。
[0129]漿料產(chǎn)生
[0130]木質(zhì)素可以作為在液體中漿態(tài)化的固體加料到木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)中。在優(yōu)選的實施方案中，該液體可以包括水。在另一實施方案中，該液體可以包括氫供體。氫供體的使用是公知的，且描述于Wang, X和Rinaldi, R.;“開發(fā)使用RANEY? Ni的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)以在不平常的低嚴苛性條件下升級酹類和芳香族生物精煉原料(Exploiting H-Transferreact1ns with RANEY? Ni for upgrade of phenolic and aromatic b1refineryfeeds) ” , Energy Environ.Sc1., 2012, 5, 8244 中。
[0131]已經(jīng)公開了含有木質(zhì)素的漿料具有幾個獨特的特征，使其難以產(chǎn)生、維持和處理，且在很多情況下含有木質(zhì)素的漿料具有與傳統(tǒng)漿料相反的行為方式。
[0132]含有木質(zhì)素的漿料的固體含量應(yīng)當(dāng)在約l_70wt%范圍內(nèi)，更優(yōu)選固體含量為5-35wt%。傳統(tǒng)地，在固體含量較低時漿料更容易維持。令人驚奇的是，在固體含量較高時(固體大于20wt% )，含有木質(zhì)素的漿料更容易維持。
[0133]含有木質(zhì)素的漿料的顆粒尺寸應(yīng)當(dāng)使得數(shù)均尺寸在小于200微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選小于150微米，最優(yōu)選小于100微米。當(dāng)該包括木質(zhì)素的原料經(jīng)過蒸汽爆破時，不需要降低顆粒尺寸。然而，如果專業(yè)人員用天然生成的木質(zhì)素(例如木屑)作為原料，那么認為需要降低顆粒尺寸。
[0134]不需要表面活性劑或乳化劑，但其能夠使用。
[0135]根據(jù)要求保護的方法的制備位置存在幾種產(chǎn)生含有木質(zhì)素的漿料的方法。如果木質(zhì)素轉(zhuǎn)化與木質(zhì)纖維素生物質(zhì)(10)的預(yù)處理或碳水化合物轉(zhuǎn)化相同的位置，那么該木質(zhì)素可能已經(jīng)以漿料形式存在，通常稱作釜餾物或釜餾木質(zhì)素，具有很少或不具有水溶性糖，或者不含水溶性糖。當(dāng)該木質(zhì)纖維素生物質(zhì)(10)首先通過預(yù)處理或碳水化合物轉(zhuǎn)化，那么該水溶性糖轉(zhuǎn)化為非糖的其他組分。該水溶性糖將已經(jīng)被洗掉，由酶或催化劑提取或轉(zhuǎn)化為非糖的其他組分，留下底部物質(zhì)由木質(zhì)素和未轉(zhuǎn)化的不溶碳水化合物構(gòu)成，其中很多仍與木質(zhì)素結(jié)合在一起。這些底部物質(zhì)不含或基本上不含游離的水溶性糖。
[0136]在該重述的實施方案中，該糖或碳水化合物轉(zhuǎn)化方法(例如發(fā)酵)的底部物質(zhì)(或通常所謂的釜餾物或釜餾木質(zhì)素)直接通向下一個方法，其能夠進一步除去更多的碳水化合物；或者將該底部物質(zhì)直接通向本文所述的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法。以這種方式，否則將會必須通過昂貴的廢水處理裝置加以處理的來自該碳水化合物轉(zhuǎn)化方法的水用作漿料液體以維持或產(chǎn)生含有木質(zhì)素的漿料以對該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法進料。然后由木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法的氫氣原位清洗該釜餾木質(zhì)素(其是包括木質(zhì)素的從碳水化合物轉(zhuǎn)化方法中除去的漿料液體)，同時轉(zhuǎn)化該木質(zhì)素。如后面所述，來自木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法的漿料液體將具有比從釜餾木質(zhì)素進入的漿料液體中的BOD和COD的量顯著更低的總生化需氧量(也稱作B0D)和/或化學(xué)需氧量(也稱作C0D)，由此降低在將該漿料液體排放到環(huán)境中之前所需的廢水處理的量和成本。該BOD和COD已經(jīng)被該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法的條件化學(xué)消除。
[0137]在進一步的精制中，來自該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法的漿料液體的至少一部分能夠用作預(yù)處理方法中補充水或流，由此顯著降低水處理的量和成本(參見圖3)。
[0138]該示意圖示于圖3中，其中該木質(zhì)纖維素生物質(zhì)(10)進入預(yù)處理方法，經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)纖維素生物質(zhì)通向碳水化合物轉(zhuǎn)化方法(在該例中為發(fā)酵)。在碳水化合物轉(zhuǎn)化方法中，該糖轉(zhuǎn)化為一種或多種最終產(chǎn)物。優(yōu)選將來自木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法(620)的漿料液體在該預(yù)處理方法的蒸汽爆破步驟之前或與該步驟同時引入。
[0139]該包括木質(zhì)素、漿料液體和可能的碳水化合物的底部物質(zhì)或釜餾物通過漿料產(chǎn)生步驟(300)。如果該釜餾木質(zhì)素是足夠穩(wěn)定的漿料且具有所需的濃度(例如固體、緩沖液、PH值)，其能夠直接通向(400)漿料泵，而不進行任何進一步的處理，例如水稀釋或水縮減、攪拌、抽真空。
[0140]如果需要調(diào)節(jié)，通過在攪拌下且非必要地在真空下調(diào)節(jié)固體濃度，將含有木質(zhì)素的漿料引向該最佳漿料條件。通常其是在對含有木質(zhì)素的漿料進行高剪切攪拌下進行的。
[0141]在一些實施方案中，該碳水化合物轉(zhuǎn)化方法的底部物質(zhì)將運輸?shù)讲煌奈恢眠M行木質(zhì)素轉(zhuǎn)化。盡管可以運輸已經(jīng)漿料化的釜餾物，但運輸水的成本使得運輸成本高得驚人。在這種情況中，預(yù)期將含有木質(zhì)素的原料作為固體運輸且通常將其進行干燥，除去盡可能多的水，這通常是通過壓濾機、干燥或二者實現(xiàn)的。通常，將對該包括木質(zhì)素的固體原料進行冷淬或甚至冷凍以在運輸或存儲過程中防止微生物生長。通常將來自脫水方法的漿料液體送去廢水處理，在其中對其進行清潔以除去BOD和C0D，然后排放到環(huán)境中或在預(yù)處理方法的多個部分中重復(fù)利用。能夠通過重復(fù)利用或循環(huán)來自木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法的漿料液體的至少一部分而使得外部處理步驟最小化或?qū)⑵浣档汀?br> [0142]已經(jīng)直接觀察到該包括木質(zhì)素的原料非常難處理且該顆粒非常難分離。當(dāng)包括木質(zhì)素的原料經(jīng)受脫水壓力進行脫水(如在壓濾機中)時，尤其如此?？梢姽怙@微鏡觀察顯示包括木質(zhì)素的原料具有具有觸絲和鉤狀物的卷須，非常類似Velcro?。
[0143]如前所述，如果該原料在碳水化合物轉(zhuǎn)化步驟之前已經(jīng)是漿料，那么可能可以將該漿料不經(jīng)進一步處理就直接添加到該方法中。然而，通常這并非預(yù)期。在碳水化合物轉(zhuǎn)化之后，在釜餾木質(zhì)素中很可能存在夾帶的氣體應(yīng)當(dāng)被去除。
[0144]如果木質(zhì)素轉(zhuǎn)化與木質(zhì)纖維素生物質(zhì)(10)的預(yù)處理或發(fā)酵不在同一位置，那么產(chǎn)生含有木質(zhì)素的漿料的一種方法是使用能夠施加高剪切力的機器并對未漿料化的包括木質(zhì)素的固體原料施加高剪切力。可通過將包括木質(zhì)素的固體原料進料通過混配機實現(xiàn)高剪切力。優(yōu)選的混配機實施方案包括雙螺桿同向旋轉(zhuǎn)螺桿混配機、雙螺桿反向旋轉(zhuǎn)螺桿混配機、擠出機、班伯里密煉機或已知用于為通過其的物料施加機械力的其他設(shè)備。
[0145]所需的機械力的量與制備可容易分散的包括木質(zhì)素的固體原料所需的能量的量有關(guān)。施加給包括木質(zhì)素的固體原料的機械力越大，分散就越容易。能夠通過將消耗的能量與將得到的固體分散成該漿料的漿料液體所需的能量進行比較，反復(fù)測定所需的機械力的量。改變施加給包括木質(zhì)素的固體原料的機械力的量和類型的技術(shù)取決于設(shè)備且對熟知所使用的特定機器的本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。
[0146]能夠?qū){料液體添加到包括木質(zhì)素的固體原料中以制備含有木質(zhì)素的漿料。優(yōu)選將該漿料液體在離開混配機之后添加到該包括木質(zhì)素的固體原料中。在這一點上，該包括木質(zhì)素的固體原料不含游離的液體，這表示游離的液體占該組合物的少于5wt%，優(yōu)選沒有游離液體。在另一實施方案中，可以在混配機中將該漿料液體添加到該包括木質(zhì)素的固體原料中。在優(yōu)選實施方案中，該漿料液體包括水。在另一實施方案中，該漿料液體可以包括氫供體。應(yīng)當(dāng)注意為了本說明書的目的，該漿料液體也稱作載液。
[0147]為產(chǎn)生可容易分散到漿料液體中和/或在分散在漿料液體中時具有低粘度的包括木質(zhì)素的固體原料所需的該混配機消耗的能量的量能夠通過測定扭矩進行測定。該包括木質(zhì)素的固體原料容易分散到漿料液體中，當(dāng)在沒有水解催化劑存在下將包括木質(zhì)素的固體原料分散到漿料液體中所需的扭矩的量小于在施加機械力之前在相同條件下將包括木質(zhì)素的固體原料分散到漿料液體中所需的扭矩的量的50%時，該包括木質(zhì)素的固體原料容易分散到漿料中。
[0148]該扭矩的量是施加給固體-漿料液體混合物以將該固體分散到漿料液體中的能量的總量。該扭矩的量能夠由在相當(dāng)于被認為該固體分散在漿料液體中的給定時間點t時施加的扭矩線的曲線下的面積測定。當(dāng)該漿料液體的統(tǒng)計學(xué)有效數(shù)量的等分樣的干物質(zhì)含量的百分比的數(shù)量平均值在該漿料液體中總干物質(zhì)含量的百分比的2.5%之內(nèi)時，固體被認為分散在該漿料液體中。
[0149]分散在漿料液體內(nèi)容物中的經(jīng)機械分散的包括木質(zhì)素的固體原料在25°C和10s—1的剪切速率測定的包括木質(zhì)素的漿料的粘度應(yīng)當(dāng)?shù)陀谠跈C械處理之前在漿料液體中分散的包括木質(zhì)素的固體原料的漿料在同樣地條件下測定(例如干物質(zhì)含量)的粘度。
[0150]在制備含有木質(zhì)素的漿料之后，可以通過機械攪拌維持該含有木質(zhì)素的漿料。
[0151]其中該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化與該木質(zhì)纖維素生物質(zhì)(10)的預(yù)處理或發(fā)酵不在同一位置的用于產(chǎn)生含有木質(zhì)素的漿料的另一方法是將包括木質(zhì)素的固體原料暴露在漿料液體(優(yōu)選水)中到真空或低于大氣壓的壓力，優(yōu)選小于0.8巴，更優(yōu)選小于0.7巴，甚至更優(yōu)選小于0.4巴，最優(yōu)選小于0.2巴。該包括木質(zhì)素的原料將容易膨脹成小顆粒，分裂和分散。以這種方式，以盡可能較高的濃度避免高剪切混合和/或高剪切力。優(yōu)選具有至少一些機械攪拌與真空步驟同時發(fā)生以更快速地分散該顆粒。漿料產(chǎn)生實驗部分和圖5定量顯示了在提高對漿料施加的壓力之前對該包括木質(zhì)素的固體原料施用真空的優(yōu)點。該真空可以通過螺旋輸送機與剪切和攪拌同時施加。真空施加保持的最短時間是在25°C足以將顆粒分散到超過理論分散程度的50% (優(yōu)選在25°C超過75%分散，最優(yōu)選在25°C超過90%分散)的時間。優(yōu)選該包括木質(zhì)素的固體原料被漿料液體包圍或圍繞以使真空完全有效。在優(yōu)選實施方案中，該漿料液體是水。在另一實施方案中，該漿料液體包括氫供體。在25°C 100%分散是理論分散程度。分散程度的量是通過在沉降2分鐘之后測定樣品中的固體量而測定的。如果在84gm液體中存在16gm固體，那么100%分散程度的干物質(zhì)含量應(yīng)當(dāng)為16%。在理論分散程度的50%時，在沉降2分鐘之后樣品的干物質(zhì)含量將會為8%。
[0152]其中該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化與該木質(zhì)纖維素生物質(zhì)(10)的預(yù)處理和發(fā)酵不在同一位置的產(chǎn)生含有木質(zhì)素的漿料的最后一種方法是將包括木質(zhì)素的固體原料在漿料液體(優(yōu)選水)中高剪切(例如在共混機中所見的那些)暴露，其隨著時間也將會講包括木質(zhì)素的原料顆粒分散到整個漿料中。在另一實施方案中，該漿料液體是氫供體。
[0153]在大部分情況中，該漿料液體將是水或水與至少一種氫供體的組合。漿料液體的水的重量與木質(zhì)素原料的干重量的比值優(yōu)選在0.3-9范圍內(nèi)，更優(yōu)選為0.5-9，更優(yōu)選是
1-9，2-9是另一優(yōu)選的比值，3-5是甚至更優(yōu)選的比值。
[0154]漿料產(chǎn)生實驗
[0155]進行試驗評價在真空處理下地漿料制備與在標準機械攪拌下的漿料制備進行比較。
[0156]漿料產(chǎn)牛實駘I
[0157]將450g量的具有53%干物質(zhì)的富木質(zhì)素組合物加入具有1050g水的3升圓底燒瓶中以在該混合物中達到16%干物質(zhì)的富木質(zhì)素組合物的理論濃度。不施加機械混合。
[0158]該燒瓶具有約16cm的尺寸，且配備有具有約6cm的尺寸的攪拌器。
[0159]將該燒瓶密封并施加29.8mmHg的真空達5分鐘，并去除真空。在2分鐘的沉降時間之后，提取含有木質(zhì)素的楽.料的第一次樣品。
[0160]在大氣壓對含有木質(zhì)素的漿料施加I分鐘的機械攪拌，然后停止機械攪拌，在2分鐘的沉降時間之后，提取樣品。該機械攪拌程序再重復(fù)5、10、30和60分鐘的攪拌時間，在每次2分鐘的沉降時間之后提取樣品。
[0161]在燒瓶底部不存在大塊，含有木質(zhì)素的漿料呈現(xiàn)為均勻混合。
[0162]漿料產(chǎn)牛實駘2
[0163]通過將450g量的具有53%干物質(zhì)的富木質(zhì)素組合物加入具有1050g水的3升圓底燒瓶中以在該混合物中達到16%干物質(zhì)的富木質(zhì)素組合物的理論濃度，進行對比試驗。
[0164]燒瓶和機械攪拌器與真空進行的實驗中相同。將該經(jīng)木質(zhì)素構(gòu)成的漿料僅經(jīng)過機械攪拌，在攪拌5、1、5、10、30、60分鐘之后提取樣品，在每次取樣之前，停止機械攪拌2分鐘的沉降時間。
[0165]在燒瓶底部存在相當(dāng)量的大塊，含有木質(zhì)素的漿料呈現(xiàn)為非均相的。
[0166]通過在兩個試驗中以250rpm攪拌含有木質(zhì)素的衆(zhòng)料獲得機械攪拌。
[0167]通過將樣品在爐子中在105°C干燥15小時，測定該富木質(zhì)素組合物的干物質(zhì)的濃度。
[0168]圖5示出了在含有木質(zhì)素的漿料中富木質(zhì)素的組合物的完全分散百分比的圖表。完全分散百分比是相對于理論濃度標準化的含有木質(zhì)素的漿料中富木質(zhì)素組合物的干物質(zhì)濃度。
[0169]實驗證實通過施加真空，大大降低了為獲得該富木質(zhì)素組合物在含有木質(zhì)素的漿料中完全分散所需的時間，由此能夠節(jié)約混合能量并降低漿料罐容積。
[0170]漿料加壓和運輸
[0171]在產(chǎn)生含有木質(zhì)素的漿料之后，必須使其達到略高于該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器壓力加上從漿料泵出口到木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)的壓力的壓力，以便將該漿料加料到該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)中。
[0172]該含有木質(zhì)素的漿料能夠使用漿料泵(400)加壓。為了本說明書的目的，該術(shù)語漿料泵(400)意于表示任何能夠達到所需壓力的泵，例如活塞泵和/或注射泵。多級離心泵也可以達到所需的壓力。漿料泵(400)(其描繪為在實驗中所用的活塞泵)將具有入口閥(350)。該入口閥位置能夠跨越從全開到全閉的范圍。因此，該入口閥位置能夠選自由開啟、關(guān)閉和至少部分開啟構(gòu)成的組，其中開啟表示全開(由壓降測定的該閥兩側(cè)的限制是盡可能最小的值)，關(guān)閉表示全閉使得沒有液體或氣體能夠通過該閥，至少部分開啟表示該閥未全閉也未全開，而是在全閉和全開之間的某處。該漿料泵(400)將具有出口閥(450)。該出口閥能夠呈現(xiàn)在選自由開啟、關(guān)閉和至少部分開啟構(gòu)成的組的出口閥位置，其開啟、關(guān)閉和至少部分開啟具有與入口閥相關(guān)位置相同的含義。
[0173]該漿料泵(400)將進一步包括活塞(420)和活塞室(425)。該活塞(420)密封在活塞室(425)內(nèi)并抵靠該活塞室(425)以形成密封以形成泵腔。該泵腔的尺寸取決于該活塞(420)在活塞室(425) 內(nèi)的位置。
[0174]含有木質(zhì)素的漿料通過處在至少部分開啟或開啟的入口閥位置(430A)的入口閥(350)進入泵腔。該泵腔是通過使活塞(420)在活塞室(425)中后退至少一部分而形成的。在該入口步驟過程中，該出口閥(450)位于關(guān)閉的出口閥位置(440B)。該泵腔將處于入口泵腔壓力。在一定量的含有木質(zhì)素的漿料進入該泵腔之后，將入口閥位置改變?yōu)殚]合(430B)，或換言之，關(guān)閉入口閥。然后在活塞室(425)中的活塞(420)上放置或施加力直至含有木質(zhì)素的漿料的壓力達到高于反應(yīng)器操作壓力(也稱作木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器壓力或脫氧壓力)的卸料壓力。該反應(yīng)器在80-245巴、80-210巴、90-210巴和90-175巴的范圍內(nèi)操作。因此，該泵的卸料壓力也應(yīng)當(dāng)在上述80-245巴、80-210巴、90-210巴和90-175巴范圍內(nèi)，但高于木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力。還應(yīng)當(dāng)注意為了本說明書的目的，術(shù)語木質(zhì)素轉(zhuǎn)化容器和木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器可互換使用。
[0175]通過開啟出口閥(450)(也稱作將出口閥位置改變?yōu)檫x自由至少部分開啟和開啟構(gòu)成的組的位置)從泵腔中卸出含有木質(zhì)素的漿料的至少一部分。進一步推動活塞(420)使其深入泵體內(nèi)以降低泵腔的體積并推動該含有木質(zhì)素的漿料的至少一部分通過出口閥(450)。該出口閥(450)與木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)通過軟管、管道和其他連接方式連接。通過連接該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器，意味著來自泵腔的材料能夠通常通過管道、軟管或通過一系列相連的管道和軟管流動通過出口閥并進入木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)。在一種實施方案中，在出口閥和木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)之間可以有多個另外的閥，例如用于隔離木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)的閥。
[0176]為使該方法以連續(xù)方式進行，不一定必須要將含有木質(zhì)素的漿料連續(xù)引入該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)。例如，在僅使用一個活塞泵時，將含有木質(zhì)素的漿料以穩(wěn)定的等分樣或脈沖引入該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)中。因此，存在沒有產(chǎn)物進入木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的時候。但，隨著時間，引入木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的質(zhì)量等于從木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中取出的質(zhì)量。連續(xù)和間歇方法之間的一個區(qū)別特征在于在連續(xù)方法中，該反應(yīng)發(fā)生或進行的同時含有木質(zhì)素的漿料引入該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)中和/或從木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中去除木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。另一種描述方式是在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中發(fā)生轉(zhuǎn)化(例如脫氧或加氫)同時或同時發(fā)生從木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)中除去該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器內(nèi)容物的至少一部分。這種去除是以連續(xù)方式進行的，該連續(xù)方式包括等分樣或脈沖式去除。
[0177]現(xiàn)有技術(shù)提出使用活塞泵或注射泵用于高壓反應(yīng)器加料。然而，現(xiàn)有技術(shù)一致使用止回閥。這種簡單的精致方法已經(jīng)使用多年。然而，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)止回閥和其他發(fā)構(gòu)造對含有木質(zhì)素的漿料將不能起作用。本發(fā)明人咨詢了眾多泵和閥專家，并評價了專家提出的種種解決方案，其中沒有一種能夠?qū)⒑心举|(zhì)素的漿料連續(xù)加料到木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中。壓力無法維持或者壓力無法長期維持。該觀察表明木質(zhì)素的韌性纖維性質(zhì)可使該木質(zhì)素從含有木質(zhì)素的漿料中在閥座中困住并聚集在低流速或高沖擊的區(qū)域中，造成泵的堵塞。
[0178]之前曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過有更復(fù)雜的閥系統(tǒng)能起作用。之前發(fā)現(xiàn)必須用具有能夠控制的位置的閥來代替工業(yè)標準和簡單止回閥的使用，并且發(fā)現(xiàn)這種閥必須是球閥。通過去除止回閥，該系統(tǒng)在閥內(nèi)不再是自動的而是需要專門的附加控制以將每個閥同步打開或關(guān)閉。因此，與現(xiàn)有技術(shù)直接相反，泵和閥門專家向發(fā)明人建議很多次，只有當(dāng)入口閥(350)和出口閥(450)都是球閥時才能運行該方法。優(yōu)選地，該加壓方法、卸料和最終加料到反應(yīng)器中在漿料的流路中均不含任何止回閥。備選地，漿料不流動通過止回閥進入漿料泵(400)以進入反應(yīng)器。
[0179]不同的實施方案都可行。例如能夠有多個漿料泵，包括至少兩個活塞泵。在存在兩個活塞泵時，各活塞泵可以具有其自身的入口閥和其自身的出口閥(例如該第一活塞泵具有第一入口閥(350A)和第一出口閥(450A)，而第二活塞泵具有第二入口閥(350B)和第二出口閥(450B))。該多個漿料泵能夠是并聯(lián)配置的。兩個并聯(lián)配置的活塞泵可以共用同一個入口閥(350)和/或出口閥(450)。另一種配置是其中入口閥(350)和出口閥(450)是同一個閥。
[0180]最終將該包括木質(zhì)素的漿料的至少一部分(其一部分是固態(tài)形式)引入該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)中。該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器將具有木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力和木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度。該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力將至少略低于漿料泵卸料壓力，比其低至少從漿料泵(400)到木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器入口的壓降的量。通常，該漿料泵卸料壓力將高于木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力，該漿料泵卸料壓力高于木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器壓力加上在從漿料泵卸料到木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器(500)的過程中的壓降的絕對值。
[0181]漿料泵送實驗
[0182]進行實驗以將含有木質(zhì)素的漿料加料到加壓木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中。除非不同指出，以下程序應(yīng)用于所有實驗。
[0183]將去離子水添加到由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的預(yù)處理得到的富木質(zhì)素組合物中，以得到具有漿料質(zhì)量的20wt%的干物質(zhì)含量的含有木質(zhì)素的漿料。將該混合物加入共混器(Waring Blender,型號HGBSSSS6)，并間歇徹底混合1_2分鐘以得到均相漿料。肉眼觀測漿料的均勻性。將該漿料加入恒定攪拌的混合罐(340)中。該混合罐(340)是不銹鋼的盤狀底的罐，容積約為1L，包含標準實驗室槳式混合機和與具有兩個泵腔的Chandler QuizixQX雙注射泵的底部卸料口。入口閥(350)插入混合罐(340)和該Chandler Quizix QX雙注射泵的兩個泵腔之間。該Chandler Quizix QX雙注射泵通過軟管連接到配備有雙45°斜渦輪葉片、冷卻盤管、分隔的氣體和漿料進料口和卸料汲取管(610)的Parr 4575反應(yīng)器。出口閥(450)插入該Chandler Quizix QX雙注射泵的兩個泵腔和Parr反應(yīng)器之間。在Parr反應(yīng)器中加入溫度為2(TC的200_400scfh氫氣以達到48.3巴的壓力。將該Parr反應(yīng)器加熱到相當(dāng)于反應(yīng)溫度的90%的溫度，開始將連續(xù)的氫氣流加入該Parr反應(yīng)器中。該Parr反應(yīng)器中的最終溫度和壓力在275_325°C和100-175巴之間變化。通過與Parr反應(yīng)器連接的壓力傳感器(Ashcroft型62)測定壓力。
[0184]通過用致動器將對應(yīng)于第一泵腔的第一入口閥(350A)的入口閥位置改變到開啟位置(430A),含有木質(zhì)素的衆(zhòng)料從混合罐(340)通入該Chandler Quizix QX雙注射泵的兩個泵腔的第一個中。在含有木質(zhì)素的漿料到達第一泵腔之后，用致動器將對應(yīng)于第一泵腔的第一入口閥(350A)改變到閉合的入口閥位置(430B)。在對應(yīng)于第一泵腔的第一入口閥(350A)閉合之后，通過用致動器將對應(yīng)于第二泵腔的第二入口閥(350B)的入口閥位置改變到開啟位置(430A)，含有木質(zhì)素的漿料從混合罐(340)通入該Chandler Quizix QX雙注射泵的兩個泵腔的第二個中。
[0185]在對應(yīng)于第一泵腔的第一入口閥(350A)閉合(430B)之后，該Chandler QuizixQX雙注射泵將第一泵腔中的含有木質(zhì)素的漿料加壓到高于該Parr反應(yīng)器的壓力。在對第一泵腔中的含有木質(zhì)素的漿料加壓的同時，第一入口閥(350A)和第一出口閥(450A)閉合。在第一泵腔中的含有木質(zhì)素的漿料加壓到高于Parr反應(yīng)器的壓力之后，用致動器將對應(yīng)于第一泵腔的第一出口閥(450A)改變?yōu)殚_啟位置(440A)，使該第一泵腔中經(jīng)加壓的含有木質(zhì)素的衆(zhòng)料加料到該 Parr反應(yīng)器中。
[0186]在對應(yīng)于第一泵腔的第一出口閥(450A)開啟之后，用致動器將對應(yīng)于第二泵腔的入口閥(350B)改變到閉合位置(430B)。在對應(yīng)于第二泵腔的入口閥(350B)閉合(430B)之后，該Chandler Quizix QX雙注射泵將第二泵腔中的含有木質(zhì)素的衆(zhòng)料加壓到高于該Parr反應(yīng)器的壓力。在對第二泵腔中的含有木質(zhì)素的漿料加壓的同時，第二入口閥(350B)和第二出口閥(450B)閉合。Parr反應(yīng)器的壓力是脫氧壓力，且能夠在90-175巴范圍內(nèi)。在第二泵腔中的含有木質(zhì)素的漿料加壓到高于Parr反應(yīng)器的壓力之后，用致動器將對應(yīng)于第一泵腔的第一出口閥(450A)改變?yōu)殚]合位置(440B)。在對應(yīng)于第一泵腔的第一出口閥(450A)閉合之后，用致動器將對應(yīng)于第二泵腔的第二出口閥(450B)改變到開啟(440A)位置，使該第二泵腔中經(jīng)加壓的含有木質(zhì)素的漿料加料到該Parr反應(yīng)器中。
[0187]在對應(yīng)于第二泵腔的第二入口閥(450B)開啟之后，用致動器將對應(yīng)于第一泵腔的第一出口閥(350A)改變?yōu)殚_啟位置(430A)，使含有木質(zhì)素的另外的漿料從混合罐(340)通入第一泵腔進行加壓并隨后加料到Parr反應(yīng)器中。
[0188]漿料泵送實駘I和2
[0189]對于衆(zhòng)料泵送實驗I和2,入口閥和出口閥都是獲自Vindum Engineering的型號CV-505-SS的小孔口明桿閥。這些閥被漿料泵送領(lǐng)域的專家推薦，且表現(xiàn)為足以用于將含有木質(zhì)素的漿料加料到加壓反應(yīng)器中。
[0190]對于實驗1，在將對應(yīng)于第一泵腔的入口閥改變?yōu)殚_啟位置時，其立即被來自含有木質(zhì)素的漿料的固體木質(zhì)素堵塞。沒有含有木質(zhì)素的漿料到達第一泵腔、對應(yīng)于第一泵腔的出口閥或Parr反應(yīng)器。
[0191]對于實驗2，漿料泵送領(lǐng)域?qū)＜彝扑]將混合罐(340)加壓到2.5-3巴以幫助使含有木質(zhì)素的漿料通過入口閥加料到泵腔中。專家表示對混合罐(340)加壓將使含有木質(zhì)素的漿料通過入口閥進入泵腔而不會堵塞該入口閥。在對應(yīng)于第一泵腔的入口閥改變?yōu)殚_啟位置時，其立即被來自含有木質(zhì)素的漿料的固體木質(zhì)素堵塞，沒有任何量的含有木質(zhì)素的漿料到達第一泵腔、出口閥或Parr反應(yīng)器。
[0192]漿料泵送實駘3和4
[0193]對于實驗3和4，漿料泵送領(lǐng)域?qū)＜彝扑]用型號為SS-HBS6-C的接頭波紋套管密封閥(Swagelock Bellows Seal Valves)代替入口閥和出口閥。實驗3和4的入口閥和出口閥具有比實驗I和2更大的孔口，專家表示這些較大的孔口將使含有木質(zhì)素的漿料通過入口閥進入泵腔而不會堵塞入口閥。
[0194]對于實驗3，在將對應(yīng)于第一泵腔的入口閥改變?yōu)殚_啟位置時，其使進入泵腔的含有木質(zhì)素的漿料的一部分加料到Parr反應(yīng)器。然而，在15-20分鐘的時間之后，該入口閥再次被來自含有木質(zhì)素的漿料的固體木質(zhì)素堵塞。
[0195]對于實驗4，漿料泵送領(lǐng)域?qū)＜彝扑]將混合罐(340)加壓到2.5-3巴以幫助使含有木質(zhì)素的漿料通過入口閥加料到泵腔中。專家再次表示對混合罐(340)加壓將使含有木質(zhì)素的漿料通過入口閥進入泵腔而不會堵塞該入口閥。在對應(yīng)于第一泵腔的入口閥改變?yōu)殚_啟位置時，其使進入泵腔的含有木質(zhì)素的漿料的一部分加料到Parr 4575反應(yīng)器。然而，在 25-30分鐘的時間之后，該入口閥再次被來自含有木質(zhì)素的漿料的固體木質(zhì)素堵塞。
[0196]漿料泵送實駘5和6
[0197]對于實驗5,本發(fā)明人決定用型號為SS-62TS6的Swagelok 60系列三件一套球閥代替入口閥。出口閥是實驗3和4中所用的該接頭波紋套管密封閥。在將對應(yīng)于第一泵腔的入口閥改變?yōu)殚_啟位置時，其使含有木質(zhì)素的漿料的一部分進入第一泵腔，隨后通過對應(yīng)于第一泵腔的出口閥并加料到Parr反應(yīng)器。該方法運行約兩天的時期，在此期間出口閥被來自含有木質(zhì)素的漿料的固體木質(zhì)素堵塞。
[0198]對于實驗6,入口閥是與實驗5中所用相同的Swagelok 60系列三件一套球閥,然而，本發(fā)明人決定用型號為SS-62TS6的Swagelok 60系列三件一套球閥代替出口閥。在將對應(yīng)于第一泵腔的入口閥改變?yōu)殚_啟位置時，其使含有木質(zhì)素的漿料的一部分進入第一泵腔，隨后通過對應(yīng)于第一泵腔的出口閥并加料到Parr反應(yīng)器。那么該泵能夠?qū)⒑心举|(zhì)素的漿料連續(xù)加料到Parr反應(yīng)器中而不會堵塞入口閥或出口閥。不需要對混合罐(340)進行加壓以為反應(yīng)器加料。
[0199]防止結(jié)焦(CHAR)
[0200]任何連續(xù)木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的一個困難是避免形成結(jié)焦。結(jié)焦的形成導(dǎo)致木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物產(chǎn)率的降低，并破壞該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法的連續(xù)性，因為該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法必須停車，并從該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中去除結(jié)焦再繼續(xù)該方法。
[0201]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)為避免結(jié)焦，脫氧(將木質(zhì)素暴露于作為H2氣體的氫或通過氫供體暴露于氫)是在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度和木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力發(fā)生的，其中該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度在高于反應(yīng)器中液體組合物在大氣壓時的沸點且低于該液體組合物的臨界溫度的范圍內(nèi)，該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力高于該反應(yīng)器中的液體組合物在該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度時的氣泡壓力(bubblepresure),條件是木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力被選擇成能夠避免結(jié)焦的形成。
[0202]反應(yīng)器的液體組合物是添加到容器中的液體組分的組合物。例如，在一種實施方案中，該液體組合物幾乎是具有溶解組分的純水。在純水的情況中，氫將會來自添加的氫氣。在純水或基本純水的情況中，該氣泡壓力是在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度時水的蒸汽壓。在另一實施方案中，該液體組合物可包括水和氫供體。該液體組合物具有其自身的氣泡壓力和形成該溫度范圍的上下限值的臨界溫度，在兩個駐留周期(residence cycles)之后經(jīng)受選擇的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力的另外的條件以避免形成結(jié)焦，其能夠通過在兩個駐留周期之后打開反應(yīng)器并觀察是否存在結(jié)焦(覆蓋反應(yīng)器的黑色殘渣)肉眼檢查。該反應(yīng)器也將不含任何液體。
[0203]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力也是離開反應(yīng)器的氣體的量的函數(shù)。氣體(例如氫氣或氮氣)用量越高，所需的壓力也越高。在氫供體的情況中，使用較少的氣體，因此為防止結(jié)焦需要較低的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力。
[0204]適當(dāng)?shù)妮^低木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力能夠如下容易地通過經(jīng)驗設(shè)定。能夠測定加料到反應(yīng)器中的液體組合物。在大多數(shù)情況中，其將是來自漿料的水，使用任何氫供體化合物(如果存在)。該設(shè)計將包括離開反應(yīng)器的氣體的流速。盡管能夠手動進行計算，但也能夠使用商業(yè)模擬程序包測定該液體混合物的蒸汽液體平衡條件(氣泡壓力)。這示于表2中，其是使用水作為液體的“液體水反應(yīng)器壓力計算值”。從表中能夠看出，該理論計算值是相當(dāng)準確的近似值，但在水的情況中，實際壓力仍高于基于純組分的計算值。一旦測定了該近似值，能夠進行反應(yīng)兩個駐留周期，將容器打開并觀察結(jié)焦。如果存在結(jié)焦，提高反應(yīng)壓力直至沒有結(jié)焦并在兩個駐留周期之后經(jīng)受不形成結(jié)焦的條件。
[0205]駐留周期是反應(yīng)器內(nèi)容物周轉(zhuǎn)的時間量。如果容器中的停留時間為4L，該容器在操作條件以lL/hr的體積流速加料，那么駐留周期為4小時，2個駐留周期為8小時。在2L/hr時,駐留周期為2hr,2個駐留周期為4小時。
[0206]如上所述，該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法應(yīng)當(dāng)在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度進行，其中該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度在高于該漿料液體在大氣壓的沸點且小于該漿料液體的臨界溫度的范圍內(nèi)，經(jīng)過該木質(zhì)轉(zhuǎn)化壓力高于該漿料液體在該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度時的氣泡壓力的條件，且該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力的選擇用以避免形成結(jié)焦。
[0207]為了避免形成結(jié)焦，該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力應(yīng)當(dāng)選擇使得該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力高于該漿料液體在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度時的氣泡壓力。氣泡壓力是木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中所有組分的蒸汽分壓之和。
[0208]當(dāng)該漿料液體由水構(gòu)成時，該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法應(yīng)當(dāng)在低于水的臨界溫度的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度進行。
[0209]通常，該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法將在在190°C _370°C范圍內(nèi)的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度進行。該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度范圍優(yōu)選選自由 190°C _370°C、210°C -370°C >220 V -360 V、240 V -360 V、250°C -360°C >280°C -360°C >290°C -350。。和 300°C -330°C構(gòu)成的組。
[0210]在該漿料液體由氫供體構(gòu)成的情況中，該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化方法可以在在190°C -350°C范圍內(nèi)的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度進行，更優(yōu)選200°C -310°C，甚至更優(yōu)選210°C -300°C，最優(yōu)選210 °C -280 °C。
[0211]該氫供體也可以與液體漿料分開引入該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中。該氫供體也可以來自碳水化合物轉(zhuǎn)化步驟，由此該木質(zhì)纖維素生物質(zhì)自身產(chǎn)生氫氣用于該方法中。在該方法中，氫供體(例如乙二醇)能夠在圖3的碳水化合物轉(zhuǎn)化步驟中制備，通入液體漿料，并通過流325引入木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中。
[0212]為了避免結(jié)焦，控制如上所述的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力也是重要的。該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力在優(yōu)選選自由70巴-300巴、80巴-245巴、82巴-242巴、82巴-210巴、90巴-207巴和90巴-172巴構(gòu)成的組的范圍內(nèi)。
[0213]在碳水化合物存在下該連續(xù)木質(zhì)素轉(zhuǎn)化應(yīng)當(dāng)在高于水在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度時的理論平衡蒸汽壓的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力進行。直接觀察到在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力甚至高于在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度時水蒸汽壓的計算值時，形成了結(jié)焦，這解釋了出口氣體在液體之上吹掃而過。在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力比在該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度時水蒸汽壓計算值高得多時，沒有觀察到結(jié)焦。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)為了避免在連續(xù)方法中形成結(jié)焦，需要將反應(yīng)器內(nèi)容物的至少一部分保持為液態(tài)，但為此所需的壓力比預(yù)測的壓力或之前預(yù)測的壓力高得多。
[0214]在間歇反應(yīng)器條件中未觀察到結(jié)焦形成，因為間歇反應(yīng)器條件總是處于理論平衡。在將出口的吹掃氣體引入連續(xù)方法中時，該平衡條件不再存在，為將該木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中的至少一些反應(yīng)器內(nèi)容物保持為液態(tài)所需的壓力比常規(guī)知識或創(chuàng)新將會教導(dǎo)的要高得多。盡管能夠進行方法模擬以首先將木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力接近給定條件，通過提高壓力直至不再觀察到結(jié)焦，能夠根據(jù)經(jīng)驗容易地確立實際的最小木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力。實施本發(fā)明的人員請注意根據(jù)來自反應(yīng)器的流速，壓力的提高能夠較大。
[0215]防止結(jié)焦實驗
[0216]除非不同指出，以下程序適用于所有實驗。
[0217]將去離子水添加到由木質(zhì)纖維素生物質(zhì)的預(yù)處理得到的富木質(zhì)素組合物中，以得到具有漿料質(zhì)量的20wt%的干物質(zhì)含量的含有木質(zhì)素的漿料。將該混合物加入共混器(Waring Blender,型號HGBSSSS6)，并間歇徹底混合10分鐘以得到均相漿料。肉眼評價漿料的均勻性。將該漿料加入恒定攪拌的混合罐中。該混合罐是不銹鋼的盤狀底的罐，具有連接到Chandler Quizix QX雙注射泵的底部卸料口，該雙注射泵具有兩個泵腔。入口閥插入混合罐和該Chandler Quizix QX雙注射泵的兩個泵腔之間。該Chandler Quizix QX雙注射泵通過軟管連接到配備有雙45°斜渦輪葉片、冷卻盤管、分隔的氣體和漿料進料口和卸料汲取管的Parr 4575反應(yīng)器。出口閥插入該Chandler Quizix QX雙注射泵的兩個泵腔和Parr反應(yīng)器之間。
[0218]在Parr反應(yīng)器中加入溫度為20°C的氫氣以達到48.3巴的壓力。將該Parr反應(yīng)器加熱到相當(dāng)于反應(yīng)溫度的90%的溫度，開始將連續(xù)的氫氣流加入該Parr反應(yīng)器中。通過與Parr反應(yīng)器連接的壓力傳感器(Ashcroft型62)測定壓力。
[0219]通過以使含有木質(zhì)素的漿料連續(xù)通入Parr反應(yīng)器的方式開啟和閉合該入口閥和出口閥，將含有木質(zhì)素的衆(zhòng)料從混合罐通過該Chandler Quizix QX雙注射泵通入Parr反應(yīng)器。
[0220]依照所述程序進行實驗。實驗參數(shù)報道在表1中。
[0221]表1:實驗參數(shù)

【權(quán)利要求】
1.一種用于對含有木質(zhì)素的木質(zhì)素原料進行轉(zhuǎn)化的連續(xù)方法，包括: 在容納有反應(yīng)器內(nèi)容物的木質(zhì)素轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中將木質(zhì)素脫氧生成多個木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，所述反應(yīng)器內(nèi)容物含有液體組合物，該液體組合物含有至少一種在I巴和25°C下為液體的化合物；同時從所述反應(yīng)器中以連續(xù)方式去除多個木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的至少一部分； 其中，所述木質(zhì)素轉(zhuǎn)化 通過使所述木質(zhì)素與氫氣和第一催化劑接觸發(fā)生， 并且 所述木質(zhì)素轉(zhuǎn)化在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度和木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力下發(fā)生，其中所述木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度在高于所述液體組合物在大氣壓下的沸點且低于所述液體組合物的臨界溫度的范圍內(nèi)，且所述木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力高于所述液體組合物在木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度下的氣泡壓力，條件是木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力被選擇成能夠避免結(jié)焦的形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述木質(zhì)素為固體形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項所述的方法，其中，所述木質(zhì)素原料還包含選自由葡聚糖和木聚糖組成的組中的至少一種化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述木質(zhì)素原料以漿料形式存在。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其中，所述多個木質(zhì)素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物包括選自由二氧化碳、甲烷、乙烷、酚類、苯、甲苯、和二甲苯構(gòu)成的組中的至少一種產(chǎn)物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其中，從所述反應(yīng)器去除的所述反應(yīng)器內(nèi)容物的部分不含乙二醇和丙二醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其中，所述第一催化劑包括海綿金屬元素催化劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，其中，所述第一催化劑包含至少一種海綿金屬元素，所述海綿金屬元素通過將第二金屬從至少第一金屬和所述第二金屬的合金中溶出形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，其中，所述第一催化劑包含元素鎳。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，其中，所述第一催化劑的重量與所述木質(zhì)素的干重量之比在約0.05-約2.0的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι-?ο中任一項所述的方法，其中，所述第一催化劑的重量與所述木質(zhì)素的干重量之比在約0.15-約1.5的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的方法，其中，所述第一催化劑的重量與所述木質(zhì)素的干重量之比在約0.15-約1.0的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項所述的方法，其中，所述催化劑為選自由鈀、鉬、鎳、釕、銠、鑰、鈷和鐵組成的組中的金屬。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項所述的方法，其中，所述催化劑是水熱穩(wěn)定載體上的金屬。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項所述的方法，其中，所述催化劑為顆粒形式。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項所述的方法，其中，所述第一催化劑的至少一部分不作為固定床存在。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項所述的方法，其中，所述木質(zhì)素轉(zhuǎn)化溫度在這樣的范圍內(nèi)，該范圍選自由 190°C ~370°C、210°C ~370°C、220°C ~360°C、240°C ~360°C、250°C ~360°C、280°C ~360°C、290°C ~350°C和 300°C ~330°C組成的組。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項所述的方法，其中，所述木質(zhì)素轉(zhuǎn)化壓力在這樣的范圍內(nèi)，該范圍選自由70巴~300巴、80巴~245巴、82巴~242巴、82巴~210巴、90巴~207巴和90巴~172巴組成的組。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項所述的方法，其中，所述木質(zhì)素原料含有干物質(zhì)含量，其占木質(zhì)素原料質(zhì)量的5~30wt%。
20.根據(jù)權(quán)利 要求1-19中任一項所述的方法，其中，所述反應(yīng)器為鼓泡塔。
21.根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項所述的方法，其中，所述反應(yīng)器是沸騰床反應(yīng)器。
【文檔編號】C08G63/00GK104136407SQ201380010355
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月24日
【發(fā)明者】史蒂文·瑞巴, 古利茲·艾略特, 丹·加斯塔爾多, 亞倫·默里 申請人:拜奧開姆泰克股份公司