述暴露可在次临界状态或超临界状态下)而再生。
[0047]在一些实施方案中，结合本文描述的过程使用的催化剂可操作用于产生分子氢。例如，在一些实施方案中，可使用适用于水相重整的催化剂(即APR催化剂)。合适的APR催化剂可包括例如包含与Re、Mo、Sn或其他金属成合金或由Re、Mo、Sn或其他金属改性的Pt、Pd、Ru、N1、Co或其他VIII族金属的催化剂。因此，在本文描述的一些实施方案中，可能不需要外部氢进料以通过催化还原反应而有效进行可溶性碳水化合物的稳定。然而，在其他实施方案中，可使用任选地与内部产生的氢组合的外部氢进料。
[0048]在一些实施方案中，在分子氢和浆料催化剂的存在下加热纤维素生物质固体和消解溶剂可在水热消解单元中进行。构造用于使液相循环通过其的合适的水热消解单元描述于2012年6月28日提交的共同所有的美国专利申请61/665，717 (PCT/US2013/048212)中。具体而言，该文描述的水热消解单元可包括流体循环回路，液相和任选的浆料催化剂循环通过所述流体循环回路以在纤维素生物质固体中分布(例如使用向上定向的流体流动)。在各个实施方案中，适用于传送酚类物质液相的水热消解单元还可包括流体导管，所述流体导管用于将酚类物质液相从水热消解单元的下部传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置。在一些实施方案中，流体导管可将酚类物质液相传送至水热消解单元的上部。在其他实施方案中，流体导管可将酚类物质液相传送至如下位置:在将纤维素生物质固体引入水热消解单元之前，酚类物质液相和浆料催化剂可接触纤维素生物质固体的位置。在前述实施方案中，酚类物质液相和浆料催化剂在纤维素生物质固体的外部传送(即使得酚类物质液相在被传送时不接触纤维素生物质固体)。传送酚类物质液相的流体导管可在水热消解单元外部，或者其可包括水热消解单元的内部结构，所述内部结构与其中的纤维素生物质固体分隔。任选地，如果旨在使催化剂分布仅通过传送的酚类物质液相的向下移动而进行，则可省略上述流体循环回路。适于在酚类物质液相的存在下加工纤维素生物质固体的水热消解单元和系统的进一步的讨论在如下另外详细描述。
[0049]在一些实施方案中，构造用于从水热消解单元的下部传送酚类物质液相的流体导管可将水热消解单元的底部流体连接至水热消解单元的上部。如本文所用，术语“下部”指水热消解单元高度的下面25%。如本文所用，术语“上部”指在水热消解单元高度的下面25%的上方的水热消解单元的任何区域。在一些实施方案中，流体导管可将水热消解单元的底部流体连接至水热消解单元的顶部。在一些实施方案中，流体导管可将在水热消解单元的底部与其高度的25%之间的一个或多个点流体连接至在其高度的25%至50%之间的一个或多个点。在一些实施方案中，流体导管可将在水热消解单元的底部与其高度的25%之间的一个或多个点流体连接至在其高度的50%至75%之间的一个或多个点。在一些实施方案中，流体导管可将在水热消解单元的底部与其高度的25%之间的一个或多个点流体连接至在其高度的75%至水热消解单元的顶部之间的一个或多个点。在各个实施方案中，流体导管可在一个点处或在超过一个点处流体连接至水热消解单元的上部。当在超过一个点处连接时，流体导管的每个流体连接可在水热消解单元上的基本上相同的高度处或在不同的高度处。
[0050]在一些或其他实施方案中，构造用于从水热消解单元的下部传送酚类物质液相的流体导管可在将纤维素生物质固体引入水热消解单元之前，将酚类物质液相递送至纤维素生物质固体。在这种实施方案中，酚类物质液相和浆料催化剂可润湿纤维素生物质固体并粘附至纤维素生物质固体。在一些实施方案中，可在将纤维素生物质固体引入水热消解单元之前，将酚类物质液相传送至大气压保持容器中的纤维素生物质固体。在其他实施方案中，可将酚类物质液相传送至加压容器中的纤维素生物质固体，所述加压容器用于将纤维素生物质固体从大气压升高至水热消解单元的操作压力。
[0051]在一些实施方案中，可将酚类物质液相传送至在全部纤维素生物质固体上方的位置。即，一旦释放，则酚类物质液相和其中的浆料催化剂有机会向下前进通过整个纤维素生物质固体装料。在一些或其他实施方案中，可将酚类物质液相的至少一部分传送至纤维素生物质固体中，并可将酚类物质液相的至少一部分传送至纤维素生物质固体上方的位置。即，在这种实施方案中，可将酚类物质液相的至少一部分直接引入纤维素生物质固体，而不是仅从上方引入纤维素生物质固体。例如，如果完全从上方引入酚类物质液相不产生浆料催化剂与整个纤维素生物质固体装料的有效接触，则可进行将酚类物质液相的至少一部分直接引入纤维素生物质固体。例如，如果酚类物质液相强力粘附至纤维素生物质固体而不是渗透通过纤维素生物质固体，则在一个或多个点处将酚类物质液相直接引入纤维素生物质固体可用于实现将浆料催化剂分布至除此之外无法由催化剂接触的位置中。
[0052]在一些实施方案中，将水热消解单元的下部流体连接至水热消解单元的上部的流体导管的出口可以可操作地连接至水热消解单元上部中的流动分散系统。所述流动分散系统可协助在纤维素生物质固体上散布酚类物质液相，由此促进更好的催化剂分布。不特别限制合适的流动分散系统的尺寸、形状、形式或功能，这对于本领域普通技术人员而言是熟知的。在一些实施方案中，流动分散系统可包括其中具有多个开口的结构，酚类物质液相经过所述多个开口，并分成多个流动流。在一些实施方案中，流动分散系统可包括喷嘴、喷雾器、喷射器、滴灌器或产生包含酚类物质液相和其中的浆料催化剂的多个液滴的类似机构。在这种实施方案中，在释放之后，酚类物质液相的液滴可向下渗透通过纤维素生物质固体周围的连续相消解溶剂中的纤维素生物质固体，或者液滴的至少一部分可粘附至纤维素生物质固体。在各个实施方案中，流动分散系统可构造为产生足够大的液滴，使得液滴在水相中为基本上不漂浮的，并渗透通过纤维素生物质固体。在一些实施方案中，流动分散系统可构造为产生尺寸为3mm或更大，尺寸为5mm或更大，或尺寸为1mm或更大的液滴。在一些实施方案中，流动分散系统可构造为产生尺寸为3mm至20mm，或尺寸为3mm至10mm，或尺寸为5_至15_，或尺寸为5_至10_的液滴。
[0053]在一些实施方案中，可在水热消解单元为加压状态的同时进行加热纤维素生物质固体和消解溶剂以形成可溶性碳水化合物。如本文所用，术语“加压状态”指大于大气压(I巴)的压力。在加压状态下加热消解溶剂可允许超过消解溶剂的正常沸点，由此允许相对于更低温度的消解过程增加水热消解的速率。在一些实施方案中，在水热消解单元中加热纤维素生物质固体可在至少30巴的压力下发生。在一些实施方案中，在水热消解单元中加热纤维素生物质固体可在至少60巴的压力下，或至少90巴的压力下发生。在一些实施方案中，在水热消解单元中加热纤维素生物质固体可在30巴至430巴之间的压力下发生。在一些实施方案中，在水热消解单元中加热纤维素生物质固体可在50巴至330巴之间的压力下，或在70巴至30巴之间的压力下，或在30巴至130巴之间的压力下发生。
[0054]在一些实施方案中，纤维素生物质固体可保持在至少30巴的压力下，并在至少150°C的温度下加热。在一些实施方案中，纤维素生物质固体可保持在至少70巴的压力或至少100巴的压力下，并在至少150°C的温度下加热。在一些或其他实施方案中，纤维素生物质固体可在至少200°C，或至少250°C，或至少300°C的温度下加热。
[0055]在一些实施方案中，水热消解单元可装有固定量的浆料催化剂，同时纤维素生物质固体连续或半连续地进料至水热消解单元，由此允许水热消解以连续方式进行。即，可将新鲜纤维素生物质固体连续地或根据需要添加至水热消解单元中，以补充已被消解而形成可溶性碳水化合物的纤维素生物质固体。如上所述，将纤维素生物质固体持续添加至水热消解单元可导致酚类物质液相的形成。在一些实施方案中，可在水热消解单元为加压状态的同时将纤维素生物质固体连续或半连续地添加至水热消解单元中。在一些实施方案中，加压状态可包括至少30巴的压力。在不能将新鲜纤维素生物质添加至加压水热消解单元中的情况下，可在生物质添加过程中进行水热消解单元的减压和冷却，从而显著降低生物质转化过程的能量效率和成本效率。如本文所用，术语“连续添加”及其语法等同方式指其中纤维素生物质固体以不中断的方式添加至水热消解单元中而不将水热消解单元完全减压的过程。如本文所用，术语“半连续添加”及其语法等同方式指纤维素生物质固体不连续地但根据需要地添加至水热消解单元中而不将水热消解单元完全减压。可将纤维素生物质固体连续或不连续地添加至加压水热消解单元中的技术在下文更详细地讨论。
[0056]在一些实施方案中，可在添加至水热消解单元之前，特别是在水热消解单元为加压状态时，可将被连续或半连续地添加至水热消解单元中的纤维素生物质固体加压。在将纤维素生物质固体添加至水热消解单元之前，将纤维素生物质固体由大气压加压至加压状态可在一个或多个加压区中进行。可用于加压纤维素生物质固体并将其引入加压水热消解单元的合适的加压区更详细地描述于共同所有的美国专利申请公布2013/0152457和2013/0152458中。本文描述的合适的加压区可包括例如压力容器、加压螺旋进料器等。在一些实施方案中，可串联连接多个加压区，从而以逐步的方式增加纤维素生物质固体的压力。
[0057]在本文描述的各个实施方案中，浆料催化剂可至少部分分布于纤维素生物质固体的装料内。如本文所用，术语“分散”，“分布”及其变体指浆料催化剂存在于纤维素生物质装料的所有高度处的状况。使用术语“分布”及其变体不暗示特定程度的分布。在一些实施方案中，分布可包括基本上均匀的分布，使得浆料催化剂的浓度在纤维素生物质装料的所有高度处为基本上相同。在其他实施方案中，分布可包括不均匀分布，使得浆料催化剂的不同浓度存在于纤维素生物质装料的不同高度处。当存在浆料催化剂的不均匀分布时，纤维素生物质固体内的浆料催化剂的浓度可在一些实施方案中由上至下增加，或在其他实施方案中由上至下减小。在一些实施方案中，不均匀分布可包括不规则浓度梯度。
[0058]在一些实施方案中，浆料催化剂的至少一部分可循环通过水热消解单元外部的流体循环回路，从而将离开纤维素生物质固体装料的一端的浆料催化剂颗粒随后再引入装料的相对端。如本文所用，术语“循环”及其变体用于指在浆料催化剂的至少一部分离开水热消解单元，并随后经由流体流动被一次或多次再引入水热消解单元时所存在的情况。例如，在使用向上定向的流体流动在纤维素生物质固体中分布浆料催化剂的实施方案中，浆料催化剂颗粒可前进通过纤维素生物质固体，离开水热消解单元，行进通过流体循环回路，然后被再引入水热消解单元中或在接近水热消解单元的底部处被再引入。如上所述，浆料催化剂以前述方式循环可用于补充通过将酚类物质液相传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置而提供的浆料催化剂的向下移动。可使用水相、酚类物质液相或它们的任意组合来进行浆料催化剂的向上循环。
[0059]在一些实施方案中，含有浆料催化剂的酚类物质液相可循环通过纤维素生物质固体。如上所述，在一些实施方案中，酸类物质液相可包含向上定向的流体流动。在其他实施方案中，酚类物质液相可包含传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置的酚类物质液相的向下定向的流体流动。具体而言，在一些实施方案中，传送和释放酚类物质液相的至少一部分可包括以向下的方式将酚类物质液相循环通过纤维素生物质固体。在一些实施方案中，酚类物质液相可以以向下的方式连续循环通过纤维素生物质固体。连续循环可有利于确保浆料催化剂存在于整个纤维素生物质固体的装料中。在其他实施方案中，酚类物质液相可不连续地传送和释放，使得酚类物质液相以向下的方式不连续地循环通过纤维素生物质固体。例如，可进行酚类物质液相的不连续传送和释放，以适应存在的酚类物质液相的量、向下渗透通过纤维素生物质固体的速率、浆料催化剂在纤维素生物质固体中的分布的特定程度的需要，或它们的任意组合。
[0060]在一些实施方案中，除了含有浆料催化剂的酚类物质液相的向下移动之外，也可存在向上定向的流体流动。即，在一些实施方案中，可使用酚类物质液相的向下移动和向上定向的流体流动两者来在纤维素生物质固体中分布浆料催化剂。在一些实施方案中，可使用向上定向的流体流动将浆料催化剂的至少一部分循环通过纤维素生物质固体。在其他实施方案中，向上定向的流体流动可能不足以将浆料催化剂完全传送通过纤维素生物质固体(即循环浆料催化剂)。在这种情况中，本文描述的方法可为特别有利的，因为其可促进催化剂分布至纤维素生物质固体的部分中，除此之外，这无法通过仅使用向上定向的流体流动循环浆料催化剂而达到。
[0061 ] 在一些实施方案中，本文描述的方法还可包括供应通过纤维素生物质固体的向上定向的流体流动。在各个实施方案中，向上定向的流体流动可包括气流、液流，或它们的任意组合。在各个实施方案中，向上定向的流体流动可包括水相流、酚类物质液相流，或它们的任意组合。在这种实施方案中，向上定向的流体流动可含有浆料催化剂。在其他实施方案中，向上定向的流体流可衍生自本身不含浆料催化剂的来源，如不含浆料催化剂的引入的液流或气流。
[0062]即使当向上定向的流体流衍生自本身不含浆料催化剂的来源时，向上定向的流体流仍然可促进浆料催化剂在纤维素生物质固体中的分布。在一些实施方案中，向上定向的流体流可经过酸类物质液相，使得向上定向的流体流将楽料催化剂的至少一部分携带在一起。即，在这种实施方案中，向上定向的流体流动可通过剪切混合等使楽料催化剂的至少一部分流态化。在一些或其他实施方案中，向上定向的流体流动可减慢楽料催化剂向下渗透通过纤维素生物质固体。本身含有浆料催化剂的向上定向的流体流可以以类似的方式，通过使浆料催化剂的至少一部分流态化或通过减慢浆料催化剂向下渗透通过纤维素生物质固体而促进浆料催化剂在纤维素生物质固体中的分布。
[0063]在各个实施方案中，向上定向的流体流动可包括一个或多个向上定向的流体流。在各个实施方案中，一个或多个向上定向的流体流可经过纤维素生物质固体，将浆料催化剂携带至纤维素生物质固体，且一个或多个向上定向的流体流可随后离开水热消解单元。在一些实施方案中，向上定向的流体流动可包括一个向上定向的流体流。在一些实施方案中，向上定向的流体流动可包括两个向上定向的流体流，或三个向上定向的流体流，或四个向上定向的流体流，或五个向上定向的流体流。在一些实施方案中，一个或多个向上定向的流体流可包括气流、液流，或它们的任意组合。
[0064]在一些实施方案中，一个或多个向上定向的流体流可包含气流。例如，在一些实施方案中，用于向上定向的流体流动的气流可包含分子氢流。在一些或其他实施方案中，例如，可代替分子氢流使用蒸汽、压缩空气或惰性气体(如氮气)，或者除了分子氢流之外使用蒸汽、压缩空气或惰性气体(如氮气)。在各个实施方案中，至多40%的蒸汽可存在于流体流中。例如，当希望将浆料催化剂保持于水热消解单元内和/或当单独的液流不足以分布浆料催化剂时，可使用向上定向的气流在纤维素生物质固体内分布浆料催化剂。具体而言，当希望将浆料催化剂保持于水热消解单元内时，气流可传送纤维素生物质固体内的浆料催化剂，并随后离开水热消解单元，同时留下处于水热消解单元中的液体水平的或在水热消解单元中的液体水平以下的浆料催化剂。
[0065]在一些实施方案中，一个或多个向上定向的流体流可包含液流。例如，当不必需要将浆料催化剂保持于纤维素生物质固体内和/或当单独的气流不足以分布浆料催化剂时，可使用向上定向的液流在纤维素生物质固体内分布浆料催化剂。不同于上述气流，在一些实施方案中，液流可在离开水热消解单元时将浆料催化剂传送通过纤维素生物质固体，并最终溢出。在其他实施方案中，浆料催化剂流态化可能不完全，在液体溢出之前液流可仍然不将浆料催化剂完全传送通过纤维素生物质固体。
[0066]在一些实施方案中，可如上所述将含有醇组分的水相的至少一部分循环通过纤维素生物质固体。在一些或其他实施方案中，可从纤维素生物质固体中取出含有醇组分的水相的至少一部分以用于随后加工。当加工水相中的醇组分时，轻质有机物相可同时加工，或者轻质有机物相可分开加工。在一些实施