用于在纖維素生物質(zhì)固體的水熱消解過(guò)程中加工木質(zhì)素的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】用于在纖維素生物質(zhì)固體的水熱消解過(guò)程中加工木質(zhì)素的方法和系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)要求2012年10月31日提交的待審的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)系列N0.61/720，765 的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開(kāi)通常涉及纖維素生物質(zhì)固體的消解(digest1n)，更具體地涉及用于降低可結(jié)合纖維素生物質(zhì)固體的水熱消解而獲得的包含木質(zhì)素的酚類物質(zhì)液相的粘度的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]具有商業(yè)意義的多種物質(zhì)可由天然來(lái)源(包括生物質(zhì))制得。就此而言，纖維素生物質(zhì)由于其中存在的多種形式的豐富碳水化合物的多功能性而是特別有利的。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“纖維素生物質(zhì)”指含有纖維素的存活的或近期存活的生物材料。存在于高等植物的細(xì)胞壁中的木質(zhì)纖維素材料為世界上最大的碳水化合物來(lái)源。通常由纖維素生物質(zhì)制得的材料可包括例如經(jīng)由部分消解的紙和制漿木材，以及通過(guò)發(fā)酵的生物乙醇。
[0004]植物細(xì)胞壁分為兩個(gè)部分:初生細(xì)胞壁和次生細(xì)胞壁。初生細(xì)胞壁提供用于擴(kuò)大細(xì)胞的結(jié)構(gòu)支撐，并含有三種主要的多糖(纖維素、果膠和半纖維素)和一組糖蛋白。在細(xì)胞結(jié)束生長(zhǎng)之后產(chǎn)生的次生細(xì)胞壁也含有多糖，并通過(guò)共價(jià)交聯(lián)至半纖維素的聚合木質(zhì)素加強(qiáng)。半纖維素和果膠通常豐富存在，但是纖維素是主要的多糖和最豐富的碳水化合物來(lái)源。與纖維素共存的成分的復(fù)雜混合物可使得其加工困難，如下文所述。特別地，木質(zhì)素可為尤其難以處理的成分。
[0005]顯著關(guān)注開(kāi)發(fā)衍生自可再生資源的化石燃料替代品。就此而言，纖維素生物質(zhì)由于其豐度和其中存在的各種成分(特別是纖維素和其他碳水化合物)的多功能性而獲得特別的關(guān)注。盡管具有前景和強(qiáng)烈關(guān)注，但生物基燃料技術(shù)的發(fā)展和實(shí)施較緩慢?，F(xiàn)有技術(shù)迄今為止生產(chǎn)具有低能量密度(例如生物乙醇)和/或與現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)輸基本設(shè)施不完全相容(例如甲醇，生物柴油、Fischer-T1psch柴油、氫氣和甲烷)的燃料。此外，常規(guī)生物基方法已生產(chǎn)難以進(jìn)一步加工的在稀釋水溶液(>50重量％的水)中的中間體。用于將纖維素生物質(zhì)加工成化石燃料的具有類似組成的燃料共混物的能量有效且成本有效的方法對(duì)于解決前述問(wèn)題等是高度希望的。
[0006]當(dāng)將纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成燃料共混物和其他材料時(shí)，其中的纖維素和其他復(fù)雜碳水化合物可被萃取并轉(zhuǎn)變成更簡(jiǎn)單的有機(jī)分子，所述更簡(jiǎn)單的分子可在之后進(jìn)一步重整。發(fā)酵為可將來(lái)自纖維素生物質(zhì)的復(fù)雜碳水化合物轉(zhuǎn)化為更可用的形式的一種過(guò)程。然而，發(fā)酵過(guò)程通常緩慢，需要大體積的反應(yīng)器和高稀釋條件，并產(chǎn)生具有低的能量密度的初始反應(yīng)產(chǎn)物(乙醇)。消解為可將纖維素和其他復(fù)雜碳水化合物轉(zhuǎn)化為更可用的形式的另一方式。消解過(guò)程可將纖維素生物質(zhì)內(nèi)的纖維素和其他復(fù)雜碳水化合物分解成適于通過(guò)下游重整反應(yīng)而進(jìn)一步轉(zhuǎn)換的更簡(jiǎn)單的可溶性碳水化合物。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“可溶性碳水化合物”指在消解過(guò)程中變得溶解的單糖或多糖。盡管理解消解纖維素和其他復(fù)雜碳水化合物，并將簡(jiǎn)單的碳水化合物進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成表示存在于化石燃料中的那些的有機(jī)化合物背后的基礎(chǔ)化學(xué)，但仍然沒(méi)有開(kāi)發(fā)適于將纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料共混物的高產(chǎn)率且能量有效的消解過(guò)程。就此而言，與使用消解和其他過(guò)程將纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料共混物相關(guān)的最基本的要求是引起轉(zhuǎn)化所需的能量輸入不應(yīng)大于產(chǎn)物燃料共混物的可得能量輸出。該基本要求導(dǎo)致多個(gè)次生問(wèn)題，所述多個(gè)次生問(wèn)題共同呈現(xiàn)迄今為止未解決的巨大工程挑戰(zhàn)。
[0007]與使用消解以能量有效且成本有效的方式將纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料共混物相關(guān)的問(wèn)題不僅復(fù)雜，而且完全不同于在紙和制漿木材工業(yè)中所通常使用的消解過(guò)程中遇到的那些問(wèn)題。由于在紙和木質(zhì)紙漿工業(yè)中的纖維素生物質(zhì)消解的目的在于保留固體材料(例如木漿)，通常在低溫(例如小于約100°c )下進(jìn)行不完全消解達(dá)相當(dāng)短的時(shí)間段。相比之下，適用于將纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料共混物和其他材料的消解過(guò)程理想地構(gòu)造為通過(guò)以高通量的方式盡可能多地溶解原始纖維素生物質(zhì)裝料而使產(chǎn)率達(dá)到最大。紙和制漿木材消解過(guò)程也通常在紙漿形成之前從原纖維素生物質(zhì)中去除木質(zhì)素。盡管與形成燃料共混物和其他材料相關(guān)而使用的消解過(guò)程可同樣在消解之前去除木質(zhì)素，但這些額外的過(guò)程步驟可影響生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程的能量效率和成本。在高轉(zhuǎn)化率纖維素生物質(zhì)消解過(guò)程中木質(zhì)素的存在可能特別地成問(wèn)題。
[0008]據(jù)信經(jīng)由常規(guī)改進(jìn)紙和制漿木材消解過(guò)程而制備用于燃料共混物和其他材料中的可溶性碳水化合物由于多種原因而不是經(jīng)濟(jì)可行的。就通量的角度而言，簡(jiǎn)單地進(jìn)行紙和制漿木材工業(yè)的消解過(guò)程達(dá)更長(zhǎng)的時(shí)間段以制備更多的可溶性碳水化合物是不希望的。使用消解促進(jìn)劑(如強(qiáng)堿、強(qiáng)酸或亞硫酸鹽)來(lái)加速消解速率可能由于后加工分離步驟和可能的保護(hù)下游部件免于這些試劑的需要而增加過(guò)程成本和復(fù)雜性。通過(guò)增加消解溫度而加速消解速率可能由于在提高的消解溫度下(特別是在增長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi))可能發(fā)生的可溶性碳水化合物的熱降解而實(shí)際上降低產(chǎn)率。一旦通過(guò)消解制得，可溶性碳水化合物為非常反應(yīng)性的，并可快速降解而產(chǎn)生聚焦糖(caramelans)和其他重質(zhì)餾分降解產(chǎn)物，尤其是在更高的溫度條件下(如150°C以上)。就能量效率的角度而言，使用更高的消解溫度也可能是不希望的。這些難點(diǎn)中的任意者可破壞衍生自纖維素生物質(zhì)的燃料共混物的經(jīng)濟(jì)可行性。
[0009]可防止可溶性碳水化合物熱降解的一種方式是使可溶性碳水化合物經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)催化還原反應(yīng)，所述一個(gè)或多個(gè)催化還原反應(yīng)可包括氫化和/或氫解反應(yīng)。通過(guò)進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)催化還原反應(yīng)而穩(wěn)定可溶性碳水化合物可允許纖維素生物質(zhì)的消解在更高溫度下發(fā)生(這在不過(guò)度犧牲產(chǎn)率的情況下是不可能的)。取決于所用的反應(yīng)條件和催化劑，由于對(duì)可溶性碳水化合物進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)催化還原反應(yīng)而形成的反應(yīng)產(chǎn)物可包含一種或多種醇官能團(tuán)，特別地包括三醇、二醇、一元醇和它們的任意組合，其中的一些也可包括殘余羰基官能團(tuán)(例如醛或酮)。這種反應(yīng)產(chǎn)物比可溶性碳水化合物更加熱穩(wěn)定，并可易于通過(guò)進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)下游重整反應(yīng)而轉(zhuǎn)換為燃料共混物和其他材料。另外，前述類型的反應(yīng)產(chǎn)物為其中可進(jìn)行水熱消解的良好溶劑，由此促進(jìn)作為其反應(yīng)產(chǎn)物的可溶性碳水化合物的溶解。盡管消解溶劑也可促進(jìn)木質(zhì)素的溶解，但該材料由于其差的溶解度和沉淀傾向而仍然難以有效加工。
[0010]可溶性碳水化合物可形成并轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的化合物的特別有效的方式是通過(guò)在存在分子氫和能夠活化分子氫的漿料催化劑(在本文也稱為“氫活化催化劑”)的情況下進(jìn)行纖維素生物質(zhì)的水熱消解。即，在這種方法(本文稱為“原位催化還原反應(yīng)過(guò)程”)中，纖維素生物質(zhì)的水熱消解和由其產(chǎn)生的可溶性碳水化合物的催化還原可在相同容器中發(fā)生。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“漿料催化劑”指包含流動(dòng)移動(dòng)的催化劑粒子的催化劑，所述催化劑粒子可經(jīng)由氣體流動(dòng)、液體流動(dòng)、機(jī)械攪拌或它們的任意組合而至少部分懸浮于流體相中。如果漿料催化劑足夠好地分布于纖維素生物質(zhì)中，則即使在促進(jìn)降解的熱條件下，在水熱消解過(guò)程中形成的可溶性碳水化合物也可在具有顯著降解的機(jī)會(huì)之前被攔截并轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的化合物。在未實(shí)現(xiàn)足夠的催化劑分布的情況下，通過(guò)原位催化還原反應(yīng)過(guò)程而產(chǎn)生的可溶性碳水化合物在具有遇到催化位點(diǎn)并發(fā)生溶解反應(yīng)的機(jī)會(huì)之前可能仍然降解。就能量效率的角度而言，原位催化還原反應(yīng)過(guò)程也可為特別有利的，因?yàn)槔w維素生物質(zhì)的水熱消解為吸熱過(guò)程，而催化還原反應(yīng)為放熱的。因此，可利用通過(guò)一個(gè)或多個(gè)原位催化還原反應(yīng)而產(chǎn)生的過(guò)量的熱來(lái)驅(qū)動(dòng)水熱消解，且發(fā)生熱傳遞損失的機(jī)會(huì)較小，由此降低進(jìn)行消解所需的額外的熱能輸入的量。
[0011]與將纖維素生物質(zhì)加工成燃料共混物和其他材料相關(guān)的另一問(wèn)題是由對(duì)纖維素生物質(zhì)裝料至可溶性碳水化合物的高轉(zhuǎn)化百分比的需要所產(chǎn)生。具體而言，隨著纖維素生物質(zhì)固體消解，它們的尺寸逐漸減小至它們可變得流動(dòng)移動(dòng)的程度。如本文所用，流動(dòng)移動(dòng)的纖維素生物質(zhì)固體，特別是尺寸為3_或更小的纖維素生物質(zhì)固體稱為“纖維素生物質(zhì)細(xì)料”。纖維素生物質(zhì)細(xì)料可被傳輸出用于轉(zhuǎn)化纖維素生物質(zhì)的系統(tǒng)的消解區(qū)域，并進(jìn)入其中固體為不需要的并可為有害的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。例如，纖維素生物質(zhì)細(xì)料具有堵塞催化劑床、傳遞管線、閥門(mén)等的可能性。此外，盡管尺寸小，但纖維素生物質(zhì)細(xì)料可占纖維素生物質(zhì)裝料的較大部分，如果不將它們進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為可溶性碳水化合物，則可能影響獲得令人滿意的轉(zhuǎn)化百分比的能力。由于紙和制漿木材工業(yè)的消解過(guò)程以相對(duì)較低的纖維素生物質(zhì)轉(zhuǎn)化百分比進(jìn)行，因此據(jù)信更少量的纖維素生物質(zhì)細(xì)料將會(huì)產(chǎn)生，并對(duì)那些消解過(guò)程具有更小的影響。
[0012]除了所需的碳水化合物之外，可能難以以能量有效且成本有效的方式進(jìn)行處理的其他物質(zhì)可能存在于纖維素生物質(zhì)內(nèi)。含硫和/或含氮氨基酸或其他催化劑毒物可能存在于纖維素生物質(zhì)中。如果不去除，則這些催化劑毒物可影響用于穩(wěn)定可溶性碳水化合物的一個(gè)或多個(gè)催化還原反應(yīng)，由此導(dǎo)致用于催化劑再生和/或更換的過(guò)程停工期，并在重新開(kāi)始過(guò)程時(shí)降低總體能量效率。該問(wèn)題對(duì)于原位催化還原反應(yīng)過(guò)程是特別顯著的，在原位催化還原反應(yīng)過(guò)程中，至少在不顯著增加過(guò)程復(fù)雜性和成本的情況下，存在解決催化劑毒物的存在的極少機(jī)會(huì)。如上所述，如果不在開(kāi)始消解之前去除木質(zhì)素，則木質(zhì)素也可能特別難以處理。在纖維素生物質(zhì)加工過(guò)程中，存在于纖維素生物質(zhì)中的顯著量的木質(zhì)素可導(dǎo)致加工設(shè)備的污染，從而可能導(dǎo)致昂貴的系統(tǒng)停工期。顯著的木質(zhì)纖維素量也可導(dǎo)致實(shí)現(xiàn)纖維素生物質(zhì)至可用物質(zhì)的相對(duì)較低的轉(zhuǎn)化率(以每單位重量的原料計(jì))。
[0013]由如上可見(jiàn)，纖維素生物質(zhì)至燃料共混物和其他材料的有效轉(zhuǎn)化是顯示極大的工程挑戰(zhàn)的復(fù)雜問(wèn)題。本公開(kāi)解決了這些挑戰(zhàn)，也提供了相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本公開(kāi)通常涉及纖維素生物質(zhì)固體的消解，更具體地涉及用于降低可結(jié)合纖維素生物質(zhì)固體的水熱消解而獲得的包含木質(zhì)素的酚類物質(zhì)液相的粘度的方法。
[0015]在一些實(shí)施方案中，提供了方法，其包括:在消解溶劑、氫和加氫催化漿料催化劑的存在下提供纖維素生物質(zhì)固體；將所述纖維素生物質(zhì)固體至少部分轉(zhuǎn)化為包含木質(zhì)素的酚類物質(zhì)液相、包含衍生自所述纖維素生物質(zhì)固體的醇組分的水相，和任選的輕質(zhì)有機(jī)物相；其中當(dāng)所述酚類物質(zhì)液相形成時(shí)，漿料催化劑的至少一部分在所述酚類物質(zhì)液相中積聚；以及降低所述酚類物質(zhì)液相的粘度。
[0016]在一些實(shí)施方案中，提供了方法，其包括:在消解溶劑、氫和加氫催化漿料催化劑的存在下提供纖維素生物質(zhì)固體；將纖維素生物質(zhì)固體加熱至第一溫度，并將纖維素生物質(zhì)固體至少部分轉(zhuǎn)化為包含木質(zhì)素的酚類物質(zhì)液相、包含衍生自纖維素生物質(zhì)固體的醇組分的水相，和任選的輕質(zhì)有機(jī)物相；其中在酚類物質(zhì)液相形成時(shí)，所述漿料催化劑的至少一部分在酚類物質(zhì)液相中積聚；在分子氫的存在下將酚類物質(zhì)液相加熱至高于所述第一溫度的第二溫度，從而降低酚類物質(zhì)液相的粘度；以及在降低酚類物質(zhì)液相的粘度之后，從酚類物質(zhì)液相中分離漿料催化劑。
[0017]在一些實(shí)施方案中，提供了生物質(zhì)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，其包括:水熱消解單元；構(gòu)造為從所述水熱消解單元中移出第一流體，并將所述第一流體返回至水熱消解單元的第一流體導(dǎo)管；和在所述水熱消解單元內(nèi)或與所述水熱消解單元流動(dòng)連通的粘度測(cè)量裝置。
[0018]當(dāng)閱讀如下實(shí)施方案的描述時(shí)，本公開(kāi)的特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而目將容易顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]包括如下附圖以說(shuō)明本公開(kāi)的某些方面，且如下附圖不應(yīng)被看作排他的實(shí)施方案。如受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可想到，所公開(kāi)的主題能夠進(jìn)行相當(dāng)多的形式和功能的修改、改變、組合和替代。
[0020]圖1和2顯示了示例性生物質(zhì)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的示意圖，其中酚類物質(zhì)液相可形成并被進(jìn)一步加工。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本公開(kāi)通常涉及纖維素生物質(zhì)固體的消解，且更具體地涉及用于降低可結(jié)合纖維素生物質(zhì)固體的水熱消解而獲得的包含木質(zhì)素的酚類物質(zhì)液相的粘度的方法。
[0022]在本文描述的實(shí)施方案中，纖維素生物質(zhì)固體的消解速率可在消解溶劑的存在下加速。在一些情況中，消解溶劑可保持在高壓下，所述高壓可在升高至消解溶劑的正常沸點(diǎn)以上時(shí)保持消解溶劑為液態(tài)。盡管就通量的角度而言在高溫和高壓條件下纖維素生物質(zhì)固體的更快速的消解速率可為所需的，但可溶性碳水化合物可在高溫下易于降解，如上所述。如上進(jìn)一步所述，解決水熱消解過(guò)程中可溶性碳水化合物的降解的一種方式是進(jìn)行原位催化還原反應(yīng)過(guò)程，以在形成可溶性碳水化合物之后盡可能快地將它們轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的化合物。
[0023]盡管通過(guò)原位催化還原反應(yīng)過(guò)程消解纖維素生物質(zhì)固體至少由于上述原因而是特別有利的，成功進(jìn)行這種聯(lián)合方式在其他方面可能是成問(wèn)題的?？赡苡龅降囊粋€(gè)顯著問(wèn)題是在消解的纖維素生物質(zhì)固體內(nèi)足夠的催化劑分布的問(wèn)題，因?yàn)椴怀浞值拇呋瘎┓植伎蓪?dǎo)致可溶性碳水化合物的差的穩(wěn)定。盡管催化劑可與纖維素生物質(zhì)固體預(yù)混合或共混，并隨后經(jīng)受原位催化還原反應(yīng)過(guò)程，但這些解決方法仍然產(chǎn)生不足的催化劑分布，并呈現(xiàn)顯著增加過(guò)程復(fù)雜性和操作成本的明顯工程挑戰(zhàn)。相比之下，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了一種相對(duì)簡(jiǎn)單且低成本的工程解決方法，通過(guò)所述方法，使用流體流動(dòng)來(lái)將漿料催化劑顆粒傳送至纖維素生物質(zhì)固體裝料內(nèi)的間隙空間中，可使?jié){料催化劑有效分布于纖維素生物質(zhì)固體內(nèi)。盡管可使用來(lái)自任意方向的流體流動(dòng)來(lái)將漿料催化劑傳送至纖維素生物質(zhì)固體中，但本發(fā)明人認(rèn)為最有效的是由向上定向的流體流動(dòng)傳送漿料催化劑的至少一部分，或存在至少向上定向的流體流動(dòng)，因?yàn)檫@種流體流動(dòng)可促進(jìn)纖維素生物質(zhì)固體的膨脹，且不利于在纖維素生物質(zhì)固體的添加和消解過(guò)程中所發(fā)生的重力誘導(dǎo)的壓縮。另外，當(dāng)存在向上定向的流體流動(dòng)時(shí)，使用機(jī)械攪拌或類似的機(jī)械攪拌技術(shù)的需要降低，否則可需要機(jī)械攪拌或類似的機(jī)械攪拌技術(shù)以獲得足夠的催化劑分布。
[0024]使用流體流動(dòng)以在纖維素生物質(zhì)固體內(nèi)分布漿料催化劑的合適的技術(shù)描述于各自在2012年6月28日提交的共同所有的美國(guó)專利申請(qǐng)61/665，727和61/665，627 (PCT/US2013/048239和PCT/US2013/048248)中。如本文所述，纖維素生物質(zhì)固體可具有保留通過(guò)流體流動(dòng)而傳送的漿料催化劑的至少一些固有傾向，且纖維素生物質(zhì)固體的至少一部分可定尺寸以更好地促進(jìn)所述保留。另外，通過(guò)使用流體流動(dòng)，特別是向上定向的流體流動(dòng)來(lái)迫使?jié){料催化劑積極循環(huán)通過(guò)消解的纖維素生物質(zhì)固體的裝料可確保足夠的漿料催化劑分布，并有利地降低可能在水熱消解過(guò)程中出現(xiàn)的熱梯度。作為另一優(yōu)點(diǎn)，漿料催化劑的積極循環(huán)可解決生成纖維素生物質(zhì)細(xì)料所產(chǎn)生的問(wèn)題，因?yàn)槔w維素生物質(zhì)細(xì)料可與漿料催化劑共循環(huán)以發(fā)生持續(xù)消解。
[0025]如上所述，木質(zhì)素可為纖維素生物質(zhì)固體的特別成問(wèn)題的組分，其在水熱消解過(guò)程中的存在可能需要以一定方式解決，特別是當(dāng)木質(zhì)素含量增長(zhǎng)時(shí)。木質(zhì)素增長(zhǎng)在其中持續(xù)供應(yīng)并消解纖維素生物質(zhì)固體的連續(xù)操作過(guò)程中可特別成問(wèn)題。在水熱消解過(guò)程中，木質(zhì)素可保持不溶或可從消解溶劑中沉淀，任一情況均表現(xiàn)為表面污染的機(jī)會(huì)。進(jìn)一步對(duì)于木質(zhì)素處理，本發(fā)明人預(yù)期由纖維素生物質(zhì)固體釋放的木質(zhì)素將主要位于與通過(guò)可溶性碳水化合物的催化還原而產(chǎn)生的醇組分相同的位置。即，本發(fā)明人預(yù)期在木質(zhì)素最終沉淀之前，木質(zhì)素和醇組分將位于消解介質(zhì)的同一相中。
[0026]出乎意料地，盡管在漿料催化劑的存在下通過(guò)原位催化還原反應(yīng)過(guò)程而消解纖維素生物質(zhì)固體(其中纖維素生物質(zhì)固體持續(xù)供應(yīng))，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)木質(zhì)素主要作為酚類物質(zhì)液相分離，所述酚類物質(zhì)液相既不完全溶解也不完全沉淀，而是作為高度粘性且疏水的分立的液相形成。在許多情況中，酚類物質(zhì)液相在含有衍生自纖維素生物質(zhì)固體的醇組分的水相下方。取決于消解溶劑中水和有機(jī)溶劑的比例、流體流動(dòng)速率、催化劑特性、反應(yīng)時(shí)間和溫度等，也有時(shí)觀察到通常在水相上方的輕質(zhì)有機(jī)物相，其中輕質(zhì)有機(jī)物相的組分也至少部分衍生自生物質(zhì)中的纖維素材料。存在于輕質(zhì)有機(jī)物相中的組分包括例如所需的醇組分(包括C4或更高級(jí)的醇)，和自縮合產(chǎn)物(如通過(guò)酸催化的醇醛縮合反應(yīng)而獲得的那些)。酚類物質(zhì)液相的形成是特別出乎意料的，因?yàn)閮H使用單次添加纖維素生物質(zhì)固體的批量加工通常僅產(chǎn)生輕質(zhì)有機(jī)物和含有醇組分的水相的兩相混合物。在測(cè)試反應(yīng)條件下使用經(jīng)分離的碳水化合物或纖維素獲得類似的結(jié)果。因此，在衍生自纖維素生物質(zhì)固體的過(guò)量的木質(zhì)素量或組分的存在下，衍生自纖維素生物質(zhì)固體的所需醇組分的至少一部分可位于三相混合物的中間水相中，或位于兩相混合物的上相中。該相行為單獨(dú)表現(xiàn)為顯著的工程挑戰(zhàn)，因?yàn)橛糜谶M(jìn)一步重整水相中的醇組分的系統(tǒng)需要被構(gòu)造為取決于在水熱消解過(guò)程中存在的特定條件而取出正確的相。如本文所述，最終發(fā)現(xiàn)可在酚類物質(zhì)液相從水相中分離的情況下或在兩相組合在一起的情況下進(jìn)行酚類物質(zhì)液相的進(jìn)一步加工。本發(fā)明人也發(fā)現(xiàn)酚類物質(zhì)液相的進(jìn)一步加工也可為有利的，并有助于生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程的成功。更特別地，酚類物質(zhì)液相的進(jìn)一步加工可至少部分包括降低該相的粘度，其益處在下文描述。
[0027]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，酚類物質(zhì)液相的形成顯著影響成功進(jìn)行原位催化還原反應(yīng)過(guò)程的能力，因?yàn)榉宇愇镔|(zhì)液相增加了在纖維素生物質(zhì)固體中分布漿料催化劑的難