用于水热加氢催化转化的生物质处理的制作方法

用于水热加氢催化转化的生物质处理的制作方法
【专利摘要】提供了一种在对生物质进行催化氢化/氢解/加氢脱氧之前，以一定方式从生物质供料中选择性除去对随后的水热加氢催化转化有害的氯和磷的方法，其没有降低水热加氢催化处理的有效性，同时使得该方法中所用的水量最小化。
【专利说明】用于水热加氢催化转化的生物质处理
[00011本申请要求2013年12月18日提交的待决美国临时专利申请系列No.61/917414的 权益。 发明领域
[0002] 本发明涉及生物质的处理，其用于适用于来自于生物质的运输燃料和工业化学品 的高级烃生产中的水热加氢催化处理。更具体地，本发明涉及从生物质中除去有害物质来 用于有效的生物质水热加氢催化转化。
[0003] 发明背景
[0004] 大量的关注已经放在开发新的技术，用于提供来自于非化石燃料的资源的能量。 生物质是一种资源，其表现出作为化石燃料的替代选项的前景。与化石燃料相反，生物质还 是可再生的。
[0005] 生物质可以用作可再生燃料的来源。生物质的一种类型是植物生物质。植物生物 质是世界上最丰富的碳水化合物来源，这归因于组成高等植物中细胞壁的木质纤维素材 料。植物细胞壁分为两部分，初生细胞壁和次生细胞壁。初生细胞壁提供了用于扩张细胞的 结构，并且包含三种主要的多糖(纤维素，果胶和半纤维素)和一组糖蛋白。次生细胞壁(其 是在细胞完成生长后产生的）也包含多糖，并且是通过共价交联到半纤维素上的聚合木质 素来增强的。半纤维素和果胶典型地被发现是丰富的，但是纤维素是主要的多糖和碳水化 合物最丰富的来源。但是，由纤维素来生产燃料具有技术难题。造成这种难度的一些因素是 木质纤维素（如木材）的物理密度，其会使得化学品难以渗透木质纤维素的生物质结构中， 和木质纤维素的化学复杂性，其导致了纤维素的长链聚合结构难以断裂成碳水化合物(其 可以用于生产燃料）。造成这种难度的另一因素是生物质所含的氮化合物和硫化合物。生物 质所含的氮和硫化合物会使得随后加工中所用的催化剂中毒。
[0006] 大部分运输车辆需要内燃和/或推进发动机提供高功率密度。这些发动机需要清 洁燃烧燃料，其通常处于液体形式，或者在较少的程度上处于压缩气体形式。液体燃料是更 便携的，这归因于它们的高能量密度和它们的栗送能力，其使得处理更容易。
[0007] 目前，生物基给料例如生物质仅仅提供了用于液体运输燃料的可再生的选项。不 幸地是，开发用于生产液体生物燃料的新技术的进展在开发方面已经减慢了，特别是符合 目前的基础设施的液体燃料产物。虽然多种燃料可以由生物质资源例如乙醇，甲醇和植物 油，和气态燃料例如氢和甲烷来生产，但是这些燃料需要适于它们特性的新的分布技术和/ 或燃烧技术。这些燃料的一些的生产也倾向于是昂贵的和在它们的净碳节约方面出现问 题。需要将生物质直接加工成液体燃料，适应现有基础设施。
[0008] 加工生物质供料的挑战在于需要直接偶合生物质水解来释放糖，和催化氢化/氢 解/加氢脱氧该糖，来防止分解为重质终端物(焦糖或者焦油）。此外，一个挑战是使得废物 的产生最小化，所述废物可需要在处置和/或催化剂被毒物失活之前进行处理。

【发明内容】

[0009] 已经发现令人期望的是在对生物质进行催化氢化/氢解/加氢脱氧之前，以一定方 式从生物质供料中除去氯和磷，其没有降低水热加氢催化处理的有效性，同时使得该方法 中所用的水量最小化。
[0010] 在一种实施方案中，提供一种从纤维素生物质固体中选择性除去氯和磷的方法， 包括：
[0011] a.提供包含有害物质的纤维素生物质固体；
[0012] b.将所述包含有害物质的纤维素生物质固体从入口引入处理容器中，所述纤维素 生物质固体在所述容器中具有真实间隙体积；
[0013] C.在(TC-60°c的温度范围内将pH大于9的碱性溶液以一定量从入口引入包含所述 纤维素生物质固体的容器中，来填充所述真实间隙体积的至少大约5%床体积至最大大约 40 %床体积；
[0014] d.在步骤c之后，将pH最大为8的水溶液从入口引入包含所述碱性纤维素生物质固 体的容器中，由此产生清洗的纤维素生物质固体和碱性水流出物，所述清洗的纤维素生物 质固体具有与包含有害物质的纤维素生物质固体相比减少的有害物质含量，其中所述碱性 水流出物是大约3份-大约0.5份，相对于大约1份的包含有害物质的纤维素生物质固体(干 基)；
[0015] e.将包含气体流或者有机溶剂溶液的除去流从入口引入含有清洗的纤维素生物 质固体的容器中，由此产生预处理的纤维素生物质固体和含水流出物，所述预处理的纤维 素生物质固体具有与水洗的纤维素生物质固体相比减少的水含量；
[0016] f.将预处理的纤维素生物质固体从出口排出，并且将至少一部分的排出的预处理 的生物质固体转移到消解和/或反应区；
[0017] g.再循环至少第一部分的含水流出物以产生碱性溶液;和
[0018] h.再循环至少第二部分的含水流出物作为水溶液。
[0019] 在仍然的另一实施方案中，在上述方法的消解和/或反应区中，处理的纤维素生物 质与水热加氢催化催化剂在氢和消解溶剂存在下接触，由此产生包含氧化烃和水的中间氧 化产物流;和将至少一部分的水分离和再循环以形成至少一部分的水溶液。
[0020] 在仍然的另一实施方案中，在上述方法的消解和/或反应区中，处理的纤维素生物 质与水热加氢催化催化剂在氢和消解溶剂存在下接触，由此产生中间氧化产物流;将至少 一部分的氧化中间产物流转化成包含烃和水的烃产物流;和将至少一部分的水分离和再循 环以形成至少一部分的水溶液。氧化中间产物流可以包含氧化烃和水，和至少一部分的水 可以分离和再循环来形成至少一部分的水溶液。
[0021] 本发明的特征和优点将对本领域技术人员是显而易见的。虽然本领域技术人员可 以进行众多的改变，但是这样的改变处于本发明的主旨内。
【具体实施方式】
[0022] 在一种实施方案中，本发明涉及从纤维素生物质固体中选择性除去氯和磷。可以 使用任何合适的（例如不昂贵的和/或易于获得的）木质纤维素生物质类型。合适的木质纤 维素生物质可以例如选自但不限于木材，森林残留物，农业残留物，草本材料，市政固体废 物，纸浆和造纸厂残留物及其组合。因此在一些实施方案中，该生物质可以包含例如玉米 杆，稻草，甘蔗渣，芒草，高粱残留物，柳枝稷，竹子，水萌芦，硬木，硬木片，硬木浆，软木，软 木片，软木浆和/或这些给料的组合。生物质可以基于这样的考虑来选择，例如但不限于纤 维素和/或半纤维素含量，木质素含量，生长时间/季节，生长位置/运输成本，生长成本，收 割成本等。这些纤维素生物质固体包含氯和磷物质，其对用于生物质的水热加氢催化处理 中的催化剂或者装置是有害的（"有害物质"）。因此，令人期望地是在生物质的水热加氢催 化处理之前，从纤维素生物质固体中至少部分除去磷和氯物质。
[0023]由水热加氢催化方法所生产的氧化烃可用于由生物质来生产高级烃，其适用于运 输燃料和工业化学品。所生产的高级烃可用于形成运输燃料，例如合成汽油，柴油燃料和喷 气机燃料，以及工业化学品。作为本文使用的，术语"高级经"指的是这样的烃，其氧碳比小 于生物质给料的至少一种组分的氧碳比。作为本文使用的，术语"烃"指的是主要包含氢和 碳原子的有机化合物，其也是未取代的烃。在某些实施方案中，本发明的烃还包含杂原子 (即，氧，硫，磷或者氮)和因此术语"经"还可以包括取代的烃。作为本文使用的，术语"可溶 性碳水化合物"指的是单糖或者多糖，其在消解过程中变得溶解。虽然理解存在于消解纤维 素和其他复杂碳水化合物和进一步将简单碳水化合物转化成有机化合物(类似存在于化石 燃料中的那些）背后的潜在化学，但是仍然要开发适于将纤维素生物质转化成燃料共混物 的高产率和能量有效的消解方法。就此而言，使用消解和其他方法将纤维素生物质转化成 燃料共混物相关的最基本的要求应当是带来所述转化的能量输入应当不大于该产物燃料 共混物的可利用的能量输出。进一步地，该方法应当使得产物产率最大化，同时废物产物最 小化。这些基本要求导致了许多次生问题，其共同提出了迄今尚未解决的巨大的工程挑战。 [0024]此外，除去这些有害物质由于水热加氢催化处理的催化剂对于反应条件的敏感性 而变得复杂。加工生物质供料的挑战在于需要直接偶合生物质水解来释放糖，和催化氢化/ 氢解/加氢脱氧该糖，来防止分解为重质终端物(焦糖或者焦油）。例如来自于清洗方法的过 多的水可稀释反应流和需要从该方法中除去大量的水，并且可进一步导致所述方法所用催 化剂上的应力。此外，在后一级通过热分离水来除水需要大量的能量。还令人期望地是再循 环该清洗水，来使得所述方法对于其他水输入的需求最小化或者得以消除。
[0025] 在另一实施方案中，本发明涉及将用于清洗生物质的水再循环，和使得所述方法 产生的废水量最小化。本发明平衡了从纤维素生物质固体中选择性除去氯和磷，同时不降 低水热加氢催化处理的有效性，同时使得所述方法的水用量最小化之间的竞争性优点。申 请人已经发现在低温用碱性溶液清洗生物质有效地除去了生物质中的至少一部分的氯和 磷，而不除去碳水化合物。但是，除去氯和磷物质所需的大量的水也阻止和/或产生了较多 的需要更多的水除去和处置的加工水。本发明的方法提供了对于这些问题的有效解决方 案。
[0026] 还重要地是在清洗方法中要防止木材水解和碳水化合物损失到清洗流出物(或者 水溶液流出物）中。因此优选地是将生物质的处理保持到最高大约60°C。碳水化合物的损失 率优选小于10重量％，更优选小于5重量％，甚至更优选小于2重量％，基于生物质中存在的 碳水化合物(干基）。
[0027]在处理之前，未处理的生物质可以降低尺寸（例如剁碎，压碎或者去皮)到方便的 尺寸和某些品质，其有助于移动该生物质或者混合和浸渍来自于消解溶剂的化学品。因此， 在一些实施方案中，提供生物质可以包括收割含木质纤维素的植物例如诸如硬木或者软木 树。该树可以进行去皮，剁碎成期望厚度的木材片，并且清洗来除去任何残留土壤，脏物等。
[0028] 优选地是使得该生物质供料(木片或者其他)没有夹带的空气，并且致密化来确保 给料将在水或溶剂中下沉，而非漂浮(预调节）。如果供料在存储过程中干燥，其时空气可以 进入孔和被传输到所述方法中，则会发生漂浮。
[0029] 经由用水或溶剂浸渍来致密化可以通过在水或溶剂中浸泡来有效地进行。水或者 溶剂的加压将驱使液体进入孔中。将气体(空气或者不可冷凝物)从生物质的孔中逐出的最 有效方式之一是将生物质与溶剂蒸气接触，最优选水蒸气或者蒸汽。
[0030] 典型地，这是通过如下来进行的:将低压蒸汽(高于环境压力标称1-2个大气压)供 给到存储箱底部，并且使得蒸汽或者溶剂蒸气向上穿过固体箱，来逐出空气或者夹带的气 体。与温度高于生物质温度的水或者溶剂蒸气接触导致了该生物质孔内的液体水或者蒸气 冷凝，将气体逐出该孔。这使得生物质饱和和致密化，以使得它现在的密度大于水或者溶 剂，和因此当在清洗方法过程中加入液体水或者溶剂时下沉。
[0031] 蒸汽处理的时间和持续期应当进行控制，以使得生物质的温度在长时间内不超过 大约60°C。具体地，可以将温度高于100°C (水的沸点）的蒸汽供给到初始时处于环境温度 (低于大约35°C)的生物质一定的时间，以使得生物质的最终温度不超过大约60°C，或者如 果温度高于60°C，在曝露于这个温度的时间限制到小于60分钟，优选小于30分钟和最优选 小于大约10分钟。通过使得曝露于高于60°C的温度最小化，而使得碳水化合物组分的水解 和降解最小化，并且可以使得这些组分到水和/或酸和碱洗方法步骤的损失率最小化到小 于生物质的碳水化合物部分的5%，最优选小于1 %。
[0032]包含有害物质的纤维素生物质固体是从入口引入处理容器的，因此该纤维素生物 质固体在这样的容器中具有真实间隙体积。
[0033] 该容器可以处于任何形状，包括例如垂直，水平，倾斜，并且可以包括弯曲，曲线或 者U形。该容器将进一步具有至少一个入口和至少一个出口。
[0034] 间隙体积是床中液体的可排出体积，其没有被液体饱和的生物质占据。它可以通 过如下来测定:首先用生物质（其尚未例如通过蒸汽处理来预致密化)填充容器，来确保当 水，含水混合物或者溶剂引入该容器时它将不漂浮。间隙体积可以最好是通过在初始用水 或者溶剂饱和的生物质填充容器后，用液体从容器底部向上流动填充来测定。间隙体积是 刚刚覆盖生物质床顶部时加入的液体量。
[0035] 在一种实施方案中，在0°C-60°C，优选10-45°C的温度，将pH大于9,优选pH至少10， 优选pH最大13，更优选ρΗΙΟ-13的碱性溶液从入口引入含有纤维素生物质固体的容器中，来 获得包含碱性纤维素生物质固体的生物质。该入口可以是与生物质固体引入相同的入口， 或者是到处理容器的分别的，第二入口。该碱性溶液以一定量引入，来填充这样的真实间隙 体积的至少大约5 %床体积至最大大约40 %床体积。
[0036] 在碱性溶液引入后，将pH最大9的水溶液从入口引入包含碱性纤维素生物质固体 的容器中，来产生清洗的纤维素生物质固体(其具有与包含有害物质的纤维素生物质固体 相比减少的有害物质含量)和碱性水流出物。该入口可以是与生物质固体引入，碱性溶液入 口相同的入口，或者是到处理容器的分别的第二或者第三入口。该碱性水流出物和处理的 纤维素生物质固体可以从相同的出口或者从分别的第二出口从处理容器中除去。
[0037] 进行碱洗，以使得来自于处理容器的碱性水流出物的量是大约3份至大约0.5份， 优选大约2份至大约1份，相对于加入处理步骤的纤维素生物质固体(干基），基于重量。
[0038]在引入水溶液后，将气体流或有机溶剂溶液引入含有清洗的纤维素生物质固体的 容器中，产生预处理的纤维素生物质固体(其具有与水洗的纤维素生物质固体相比减少的 水含量)和含水流出物。该入口可以是与生物质固体引入，水溶液入口相同的入口，或者是 到处理容器的分别的第二或第三入口。该含水流出物和预处理的纤维素生物质固体可以从 相同的出口或者从分别的第二或者第三出口从处理容器中除去。在这个水置换步骤中，水 含量减少了至少5体积％，优选至少25体积％，更优选至少50体积％，基于水洗的纤维素生 物质固体的液体成分。该气体可以是空气，氢气，氮气，蒸汽，有机蒸气及其混合物。该有机 溶剂优选是原位产生的。优选该有机溶剂是消解和/或反应区所用的溶剂(消解溶剂）。 [0039]预处理的纤维素生物质固体从处理容器的出口排出，然后转移到消解和/或反应 区。
[0040]至少一部分的含水流出物再循环来产生碱性溶液和/或水溶液。
[0041 ]碱性溶液可以包含无机碱例如诸如KOH，NaOH和氨。该碱性溶液的碱含量优选小于 5当量浓度和至少0.01当量浓度。该碱浓度优选是大约0.1至大约5当量浓度。
[0042]当加入到容器或者包装中来进行使用游离(未吸收的)液相的处理步骤时，纤维素 生物质的最大密度是这样，即，使得用于这些处理的水量小于填充所述容器或包装所需的 液体的总量。如本发明所述，因此需要使用再循环处理水和有限量的水来产生与生物质分 离的流出物，其包含了最大浓度的有害除去组分，并且允许使用有限量的水处理。所规定的 水量将典型地对应于生物质给料的天然水含量，由任何水(其可以在方法转化步骤例如生 物质与氢反应中产生)增强，不使用或者最小使用另一来源的另外的水。所需的另外的水的 量因此限制到小于生物质供料的50% (干基），和因此将表示小于制造例如用于造纸的纸浆 中类似加工所用的另外的水的通常用量的三分之一。优选，高于生物质供料中自然存在的 和方法中产生的另外的补充水的量是可忽略的或者是0。
[0043]将至少一部分的处理的纤维素生物质固体提供到消解和/或反应区（统称为"水热 加氢催化反应区"）来进一步加工。这个区可以在单个步骤或者多个步骤或者容器中进行， 如下所述。
[0044] 优选地，氯减少了至少50 %，至少55 %，至少60 %，至少75%和至少95%。优选地， 磷减少了至少75%，至少80%，至少85%，至少90%，至少95%，甚至至少98%或者基本上完 全。术语"基本上完全"表示物质在检测限度内或者在统计学意义上或者在测量误差内被完 全除去。
[0045] 对于目前的生物燃料方法，新鲜水用量最小化是一个关键问题。但是，归因于生物 质填充密度差，需要最好3份或者更多的床体积的水来典型的填充床，用于清洗1份生物质。 在本发明的方法中，对于清洗1份生物质来说，有害物质是用小于5份，优选最大2.5份，更优 选最大2份，甚至最大1.5份的水除去的。优选地是对于该除去方法，水仅仅来自于生物质中 的水和该方法所产生的水。
[0046] 对于水热催化反应区，该区可以具有一个或多个容器。在一种实施方案中，在消 解/反应区中，在一个或多个容器中进行处理的生物质的水解和水热加氢催化反应。这些容 器可以是消解器或者反应器或者其组合，包括水热加氢催化消解单元的组合。
[0047] 在一些实施方案中，连续或者半连续地加入水热消解单元或者水热加氢催化消解 单元的木质纤维素生物质（固体)可以在加入单元之前加压，特别是当该水热(加氢催化)消 解单元处于加压态时更是如此。在将纤维素生物质固体加入水热(加氢催化)消解基本单元 之前，将纤维素生物质固体从大气压加压到加压态可以在一个或多个加压区中进行。合适 的加压区（其可以用于加压和将木质纤维素生物质引入加压的水热消解基本单元或者水热 加氢催化消解基本单元中）更详细的描述在共同拥有的美国专利申请公开US20130152457 和US20130152458中。本文所述合适的加压区可以包括例如压力容器，加压的螺杆供料器 等。在一些实施方案中，多个加压区可以串联来以逐步方式增加纤维素生物质固体的压力。 该水热催化反应区（或者消解反应区）中的消解和水热加氢催化反应可以分别地、部分组合 地或者原位进行。
[0048] 在一些实施方案中，纤维素生物质固体的消解速率可以在含有消解溶剂的液相存 在下加速。在一些情况中，该液相可以保持在升高的压力，其当升高高于消解溶剂的正常沸 点时，将消解溶剂保持在液态。虽然从生产量的观点来说纤维素生物质固体在升高的温度 和压力条件下更快的消解速率可以是令人期望的，但是可溶性碳水化合物在升高的温度下 可易于降解。用于解决可溶性碳水化合物在水热消解过程中降解的一个解决方案是在它们 形成后尽快进行原位催化还原反应方法，来将可溶性碳水化合物转化成更稳定的化合物。
[0049] 在某些实施方案中，可以使用向上定向的流体流动来流化和向上传送浆液催化剂 颗粒进入加料的间隙空间中，来有效地将浆液催化剂从纤维素生物质固体加料的底部向顶 部分配，以将足够的催化剂分配到消解纤维素生物质固体中。使用流体流动以这样的方式 来将浆液催化剂分配到纤维素生物质固体内的合适的技术描述在共有的美国公开专利申 请US20140005445和US20140005444中。除了影响浆液催化剂的分配之外，向上定向的流体 流动可促使纤维素生物质固体膨胀和不利于重力引起的压实(其是在它们的添加和消解过 程中发生的，特别在进行消解方法和它们的结构完整性降低时更是如此）。在水热消解过程 中将分子氢有效分配到纤维素生物质固体内的方法进一步描述在共有的美国公开专利申 请 US20140174433 和 US20140174432 中。
[0050] 在另一实施方案中，该水热加氢催化消解基本单元可以如共同待决的美国公开专 利申请NO.US20140117276所公开那样配置。在消解区中，尺寸减小的生物质与消解溶剂接 触，在这里发生消解反应。消解溶剂必须有效地消解木质素。
[0051] 在一些实施方案中，在水热加氢催化反应区中所产生的至少一部分的氧化烃在该 方法和系统中再循环至至少部分从原位产生的溶剂，其被用于生物质消解方法中。此外，通 过控制碳水化合物在水热加氢催化反应(例如氢解过程）中的降解，氢化反应可以与氢解反 应一起在大约150°C-300°C的温度进行。结果，可以任选避免分别的氢化反应区，并且可以 增加供给到所述方法的生物质给料的燃料形成潜力。此外，可以有利地使用原位产生的溶 剂作为预处理中的有机溶剂。
[0052] 在不同的实施方案中，流体相消解介质（在其中在水热加氢催化反应区中进行水 热消解和催化还原反应)可以包含有机溶剂和水。虽然任何有机溶剂(其与水是至少部分可 混溶的）可以用作消解溶剂，但是特别有利的有机溶剂是那些，其可以直接转化成燃料混合 物和其他材料，而无需与纤维素生物质固体所产生的醇组分分离。即，特别有利的有机溶剂 是那些，其可以在下游加工反应中与醇组分一起共同加工成燃料共混物和其他材料。就此 而言，合适的有机溶剂可以包括例如乙醇，乙二醇，丙二醇，甘油，酚类物质及其任何组合。 原位产生的有机溶剂在这方面是特别令人期望的。
[0053] 在一些实施方案中，流体相消解介质可以包含大约1 %水-大约99%水。虽然更高 百分比的水从环境观点来说可以是更有利的，但是更大量的有机溶剂可以更有效地促进水 热消解，这归因于有机溶剂更大的溶解碳水化合物和促进可溶性碳水化合物催化还原的倾 向。在一些实施方案中，该流体相消解介质可以包含大约90重量％或者更低的水。在其他实 施方案中，该流体相消解介质可以包含大约80重量％或者更低的水，或者大约70重量％或 者更低的水，或者大约60重量％或者更低的水，或者大约50重量％或者更低的水，或者大约 40重量％或者更低的水，或者大约30重量％或者更低的水，或者大约20重量％或者更低的 水，或者大约10重量％或者更低的水，或者大约5重量％或者更低的水。
[0054] 在一些实施方案中，催化剂(能够活化分子氢水热加氢催化催化剂，其能够活化分 子氢(例如氢解催化剂)和进行催化还原反应)可以包含金属例如诸如Cr，M 〇，W，Re，Mn，Cu， Cd，Fe，Co，Ni，Pt，Pd，Rh，Ru，Ir，Os及合金或者其任意组合，其是单独的或者具有促进剂例 如八1148,〇,211，111，511，818,0及合金或者其任意组合。在一些实施方案中，该催化剂和促 进剂可以允许氢化和氢解反应同时或者彼此连续来发生。在一些实施方案中，这样的催化 剂还可以包含碳质焦化聚合物催化剂，其含有过渡金属(例如Cr，Mo，W，Re，Mn，Cu和Cd)或者 第VIII族金属（例如Fe，Co，Ni，Pt，Pd，Rh，Ru，Ir和Os)。在一些实施方案中，前述催化剂可以 与碱土金属氧化物相组合或者粘附到催化活性载体上。在一些或者其他实施方案中，该催 化剂可以沉积到催化剂载体上，其本身可以不是催化活性的。
[0055] 在一些实施方案中，该水热加氢催化催化剂可以包含浆液催化剂。在一些实施方 案中，该浆液催化剂可以包含毒物耐受性催化剂。作为本文使用的，术语"毒物耐受性催化 剂"指的是这样的催化剂，其能够活化分子氢，而无需由于至少约12小时的连续操作所导致 的低催化活性而再生或替换。当反应来源于纤维素生物质固体(其尚未从其中除去催化剂 毒物)的可溶性碳水化合物时，使用毒物耐受性催化剂可以是特别令人期望的。非毒物耐受 性催化剂也可以用于实现类似结果，但是它们可需要比毒物耐受性催化剂更频繁地再生或 者置换。
[0056] 在一些实施方案中，合适的毒物耐受性催化剂可以包括例如硫化催化剂。在一些 或者其他实施方案中，氮化催化剂可以用作毒物耐受性催化剂。适于活化分子氢的硫化催 化剂和适于与这样的催化剂一起使用的缓冲剂描述在共有美国专利申请公开 US20120317872，US20130109896，US20120317873和美国公开专利申请US20140166221 中。硫 化可以通过用硫化氢或者可选择的硫化剂来处理催化剂而进行，任选当催化剂置于固体载 体上时。在更具体的实施方案中，该毒物耐受性催化剂可以包含(a)硫和(b)Mo或者W和(c) Co和/或Ni或者其混合物。pH缓冲剂可以是合适的无机盐，特别是碱性盐例如诸如氢氧化 钾，氢氧化钠和碳酸钾或者氨。在其他实施方案中，含有Pt或者Pd的催化剂也可以是用于本 文所述技术的有效的毒物耐受性催化剂。当介导原位催化还原反应方法时，硫化催化剂可 以特别良好地适于形成包含主要部分的二醇(例如C 2-C6二醇）的反应产物，而不产生过量的 相应的单羟基醇。虽然毒物耐受性催化剂，特别是硫化催化剂，可以良好地适于由可溶性碳 水化合物来形成二醇，但是公认其他类型的催化剂(其可以不必需是毒物耐受性)也可以用 于在可选择的实施方案中实现类似结果。作为本领域技术人员将认可的，可以改变不同的 反应参数（例如温度，压力，催化剂组成，其他组分的引入等）来促进期望的反应产物的形 成。考虑本发明的益处，本领域技术人员将能够改变不同的反应参数来改变由具体催化剂 和反应物组所获得的产物分布。
[0057] 在一些实施方案中，适用于本文所述方法的浆液催化剂可以通过将浆液催化剂分 散到流体相中，并且向其中加入硫化剂来硫化。合适的硫化剂可以包括例如有机亚砜(例如 二甲基亚砜），硫化氢，硫化氢的盐(例如NaSH)等。在一些实施方案中，该浆液催化剂可以在 硫化后在流体相中浓缩，并且该浓缩的浆液然后可以使用流体流动分配到纤维素生物质固 体中。用于催化剂硫化的示例性技术(其可以与本文所述方法一起使用)描述在基础美国专 利申请公开US20100236988中。
[0058] 在不同的实施方案中，与本文所述方法一起使用的浆液催化剂的粒度可以是大约 250微米或者更低。在一些实施方案中，该浆液催化剂的粒度可以是大约100微米或者更低， 或者大约10微米或者更低。在一些实施方案中，该浆液催化剂的最小粒度可以是大约1微 米。在一些实施方案中，该浆液催化剂可以包含本文所述方法中的催化剂细物。
[0059] 不是特别毒物耐受性的催化剂也可以与本文所述技术一起使用。这样的催化剂可 以包括例如Ru，Pt，Pd或者其化合物，其位于固体载体上，例如诸如在二氧化钛上的Ru或者 在碳上的Ru。虽然这样的催化剂可以不具有特别的毒物耐受性，但是它们可以是可再生的， 例如通过将催化剂在升高的温度下曝露于水来再生，其可以处于次临界状态或者超临界状 ??τ O
[0060] 在一些实施方案中，与本文所述方法一起使用的催化剂可以运行来产生分子氢。 例如在一些实施方案中，可以使用适于水相重整的催化剂（即，APR催化剂）。合适的APR催化 剂可以包括例如这样的催化剂，其包含?丨，？(1，1?11，附，(： 〇或者其他第￥111族金属，其是用1^， Mo，Sn或者其他金属合金化的或者改性，例如描述在美国专利公开US20080300435中。
[0061] 在一些实施方案中，由该纤维素生物质固体形成的醇组分可以进一步重整成生物 燃料。将醇组分重整成生物燃料或者其他材料可以包含任何组合和次序的另外的氢解反应 和/或氢化反应，缩合反应，异构化反应，低聚反应，氢化处理反应，烷基化反应，脱水反应， 脱硫反应等。该随后的转化反应可以是催化或非催化的。在一些实施方案中，下游转化的初 始运行可以包括缩合反应，经常是在缩合催化剂存在下进行的，在其中醇组分或者衍生自 其的产物与另一分子缩合来形成更高分子量的化合物。作为本文使用的，术语"缩合反应" 指的是化学转换，在其中两个或者更多个分子彼此偶合，来形成在更高分子量化合物中的 碳-碳键，这通常伴随着小分子例如水或醇的损失。一种示例性缩合反应是醇醛缩合反应， 其将是本领域技术人员熟知的。下面提供关于缩合反应和适于促进缩合反应的催化剂的另 外的公开内容。
[0062] 在一些实施方案中，本文所述方法可以进一步包括在醇组分或者衍生自其的产物 上进行缩合反应。在不同的实施方案中，该缩合反应可以在大约5°C_大约500°C的温度进 行。该缩合反应可以在冷凝相(例如液相)或者在气相中进行。对于在气相进行的缩合反应， 该温度可以是大约75 °C-大约500 °C，或者大约125 °C-大约450 °C。对于在冷凝相进行的缩合 反应，该温度可以是大约5°C_大约475°C，或者大约15°C_大约300°C，或者大约20°C_大约 250。。。
[0063] 每个反应器容器优选包括入口和出口（其用于从容器或者反应器除去产物流）。在 一些实施方案中，容器(在其中发生至少一些消解)可以包括另外的出口，来允许除去反应 物流的一部分。在一些实施方案中，容器(在其中发生至少一些消解)可以包括另外的入口， 用于另外的溶剂或添加剂。
[0064] 在不同的实施方案中，通过缩合反应产生的更高分子量的化合物可以包含2 C4 烃。在一些或其他实施方案中，通过缩合反应产生的更高分子量的化合物可以包含2 C6烃。 在一些实施方案中，通过缩合反应生产的更高分子量的化合物可以包含C4-C3Q烃。在一些实 施方案中，通过缩合反应生产的更高分子量的化合物可以包含C 6-C3q烃。在仍然的其他实施 方案中，通过缩合反应生产的更高分子量的化合物可以包含C 4-C24烃，或者C6-C24烃，或者 〇4-&8烃，或者〇5-& 8烃，或者CrCMS，或者C6-CMS。作为本文使用的，术语"烃"指的是含有 碳和氢二者的化合物，不论是否可存在其他元素。因此，杂原子取代的化合物在此也用术语 "经"来描述。
[0065] 通过缩合反应生产的更高分子量的化合物的具体组成可以取决于用于催化还原 反应和缩合反应二者的催化剂和温度，以及其他参数例如压力而变化。
[0066] 在一些实施方案中，单个催化剂可以介导醇组分转化成适于进行缩合反应的形 式，以及介导该缩合反应本身。在其他实施方案中，第一催化剂可以用于介导醇组分转化成 适于进行缩合反应的形式，和第二催化剂可以用于介导缩合反应。除非另有规定，要理解本 文提及缩合反应和缩合催化剂指的是缩合方法的任一类型。下面给出合适的缩合催化剂的 另外的公开内容。
[0067] 在一些实施方案中，单个催化剂可以用于经由缩合反应形成更高分子量的化合 物。不受限于任何理论或机理，据信这样的催化剂可以介导醇组分的初始脱氢，随后是脱氢 的醇组分的缩合反应。沸石催化剂是一种类型的适于将醇以这样的方式直接转化成缩合产 物的催化剂。在这方面，一种特别合适的沸石催化剂可以是ZSM-5,虽然其他沸石催化剂也 可以是合适的。
[0068] 在一些实施方案中，两种催化剂可以用于经由缩合反应形成更高分子量化合物。 不受限于任何理论或者机理，据信该第一催化剂可以介导醇组分的初始脱氢，和该第二催 化剂可以介导脱氢的醇组分的缩合反应。如前面讨论的单个催化剂实施方案那样，在一些 实施方案中，沸石催化剂可以用作该第一催化剂或者第二催化剂。同样，在这方面一种特别 合适的沸石催化剂可以是ZSM-5,虽然其他沸石催化剂也可以是合适的。
[0069] 不同的催化方法可以用于通过缩合反应来形成更高分子量的化合物。在一些实施 方案中，用于介导缩合反应的催化剂可以包含碱性位点，或者酸性位点和碱性位点二者。包 含酸性位点和碱性位点二者的催化剂将在此被称作多功能催化剂。在一些或者其他实施方 案中，用于介导缩合反应的催化剂可以包含一种或多种金属原子。如果需要的话，任何缩合 催化剂也可以任选置于固体载体上。
[0070] 在一些实施方案中，缩合催化剂可以包含碱性催化剂，其包含Li，Na，K，Cs，B，Rb， 1%，0&，36 3丨，8&41，211，〇6，1^，￥，3(3，￥，2广1^，水滑石，锌-铝酸盐，磷酸盐，碱处理的铝硅 酸盐沸石，碱性树脂，碱性氮化物，合金或者其任意组合。在一些实施方案中，该碱性催化剂 还可以包含打，2『，￥，他，丁&，]?〇,0，￥，]\111，1^，厶1，6&，111，(：〇，附，51，〇1，211，511，〇(1，]\%，？，卩6的 氧化物或者其任意组合。在一些实施方案中，该碱性催化剂可以包含混合氧化物碱性催化 剂。合适的混合氧化物碱性催化剂可以包含例如Si -Mg-O，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-O及其任意组合。在一些实施方案中，该缩合催化剂可以进一步包括金属或者包含金属 的合金，例如诸如〇11，厶8，厶11，？1:，附，卩6，〇〇，1?11，211，〇(1，6&，111，1?11，？(1，11'，1^，]\111，0，]\1〇，￥，311， 81，？13,〇 3，合金及其组合。当进行脱氢反应来与缩合反应相配合时，将金属用于缩合催化剂 中可以是令人期望的。碱性树脂可以包括表现出碱性官能度的树脂。该碱性催化剂可以是 自支撑的或者粘附到这样的载体上，其含有材料例如诸如碳，二氧化硅，氧化铝，氧化锆，二 氧化钛，氧化钒，氧化铈，氮化物，氮化硼，杂多酸，合金及其混合物。
[0071] 在一些实施方案中，该缩合催化剂可以包含水滑石材料，其衍生自MgO和Al2O3的组 合。在一些实施方案中，该缩合催化剂可以包含锌铝酸盐尖晶石，其是由ZnO和Al 2O3的组合 形成的。在仍然的其他实施方案中，该缩合催化剂可以包含ΖηΟ，Α12〇 3和CuO的组合。这些材 料的每种还可以包含另外的金属或者合金，包括更通常在上面用于碱性缩合催化剂所提及 的那些。在更具体的实施方案中，该另外的金属或者合金可以包含第10族金属例如Pd，Pt或 者其任意组合。
[0072] 在一些实施方案中，该缩合催化剂可以包含碱性催化剂，其包含金属氧化物，其含 有例如Cu，Ni，Zn，V，Zr或者其任意混合物。在一些或其他实施方案中，该缩合催化剂可以包 含锌铝酸盐，其含有例如Pt，Pd，Cu，Ni或者其任意混合物。
[0073] 在一些实施方案中，该缩合催化剂可以包含具有酸性官能度和碱性官能度二者的 多功能催化剂。这样的缩合催化剂可以包含水滑石，锌-铝酸盐，磷酸盐，Li，Na，K，Cs，B，Rb， Mg，Si，Ca，Sr，Ba，Al，Ce，La，Sc，Y，Zr，Ti，Zn，Cr或者其任意组合。在另一实施方案中，该多 功能催化剂还可以包括选自下面的一种或多种的氧化物:Ti，Zr，V，Nb，Ta，Mo，Cr，W，Mn，Re， Al，Ga，In，Fe，Co，Ir，Ni，Si，Cu，Zn，Sn，Cd，P及其任意组合。在一些实施方案中，该多功能催 化剂可以包括金属例如诸如 Cu，Ag，Au，Pt，Ni，Fe，Co，Ru，Zn，Cd，Ga，In，Rh，Pd，Ir，Re，Mn， &，1〇，1，311，〇 8，合金或者其组合。该碱性催化剂可以是自支撑的或者粘附到载体上，该载 体含有材料例如诸如碳，二氧化硅，氧化铝，氧化锆，二氧化钛，氧化钒，氧化铈，氮化物，氮 化硼，杂多酸，合金及其混合物。
[0074]在一些实施方案中，该缩合催化剂可以包含含有Pd，Pt，Cu或者Ni的金属氧化物。 在仍然的其他实施方案中，该缩合催化剂可以包含铝酸盐或者锆金属氧化物，其含有Mg和 Cu，Pt，Pd或者Ni。在仍然的其他实施方案中，多功能催化剂可以包含羟磷灰石(HAP)和相组 合的一种或多种以上金属。
[0075] 在一些实施方案中，缩合催化剂还可以包括沸石和其他微孔载体，其包含第IA族 化合物，例如Li，Na，K，Cs和Rb。优选该第IA族材料的存在量可以小于中和载体的酸性所需 的量。金属官能也可以通过加入第VIIIB族金属或者Cu，Ga，In，Zn或者Sn来提供。在一些实 施方案中，该缩合催化剂可以衍生自MgO和Al 2O3的组合，来形成水滑石材料。另一缩合催化 剂可以包含MgO和ZrO2的组合，或者ZnO和Al 2O3的组合。这些材料的每种还可以包含通过铜 或者第VIIIB族金属例如Ni，Pd，Pt或者前述组合所提供的另外的金属官能。
[0076] 通过该缩合催化剂介导的缩合反应可以在任何合适设计的反应器中进行，包括连 续流动，批次，半批次或者多系统反应器，而不限制设计，尺寸，几何形状，流动速率等。该反 应器系统还可以使用流化催化床系统，摇摆床系统，固定床系统，移动床系统或者上述的组 合。在一些实施方案中，双相(例如液体-液体)和三相(例如液体-液体-固体)反应器可以用 于进行该缩合反应。
[0077] 在一些实施方案中，酸催化剂可以用于任选脱水至少一部分的反应产物。用于脱 水反应的合适的酸催化剂可以包括但不限于无机酸(例如HCl，H 2S04)，固体酸(例如沸石，离 子交换树脂）和酸盐（例如LaCl3)。另外的酸催化剂可以包括但不限于沸石，碳化物，氮化 物，氧化锆，氧化铝，二氧化硅，铝硅酸盐，磷酸盐，钛氧化物，锌氧化物，钒氧化物，镧氧化 物，钇氧化物，钪氧化物，镁氧化物，铈氧化物，钡氧化物，钙氧化物，氢氧化物，杂多酸，无机 酸，酸改性的树脂，碱改性的树脂及其任意组合。在一些实施方案中，该脱水催化剂还可以 包括改性剂。合适的改性剂可以包括例如La，Y，Sc，P，B，Bi，Li，Na，K，Rb，Cs，Mg，Ca，Sr，Ba及 其任意组合。该改性剂可以特别用于进行所关注的氢化/脱氢反应和脱水反应等。在一些实 施方案中，该脱水催化剂还可以包括金属。合适的金属可以包括例如Cu，Ag，Au，Pt，Ni，Fe， Co，Ru，Zn，Cd，Ga，In，Rh，Pd，Ir，Re，Mn，Cr，Mo，W，Sn，Os，合金及其任意组合。该脱水催化剂 可以是自支撑的，负载在惰性载体或者树脂上，或者它可以溶解在流体中。
[0078] 在进行缩合反应之前，不同的操作可以任选在该醇组分上进行。另外，不同的操作 可以任选在含有醇组分的流体相上进行，由此进一步将该醇组分转化或者将醇组分置于更 适于参与缩合反应的形式。这些任选的操作现在在下面更详细地描述。
[0079] 如上所述，当消解纤维素生物质固体时，可以存在一个或多个液相。特别是当纤维 素生物质固体连续或者半连续供给到水热(加氢催化)消解单元时，纤维素生物质固体的消 解可以在该水热消解单元中产生多个液相。该液相可以彼此不混溶，或者它们可以至少部 分彼此混溶。在一些实施方案中，该一个或多个液相可以包含酚类物质液相(其包含木质素 或者由其形成的产物），含水相(其包含醇组分），轻质有机相或者其任意组合。由纤维素生 物质固体生产的醇组分可以在一个或多个液相之间分配，或者该醇组分可以基本上位于单 个液相中。例如该由纤维素生物质固体生产的醇组分可以主要位于含水相(例如含水相消 解溶剂）中，虽然少量醇组分可以分配到酚类物质液相或者轻质有机相。在不同的实施方案 中，该浆液催化剂可以在酚类物质液相形成时聚集在其中，由此使得浆液催化剂以上述方 式返回纤维素生物质固体变得复杂。下文描述当发生了过量的催化剂聚集在酚类物质液相 时，用于将浆液催化剂颗粒分配到纤维素生物质固体中的可选择的构造。
[0080] 浆液催化剂在酚类物质液相中的聚集在一些实施方案中可以如下来解决:将这个 相和其中聚集的浆液催化剂传送到相同的位置，这里流体相消解介质与纤维素生物质固体 接触。该流体相消解介质和酚类物质液相可以一起或分别传送到纤维素生物质固体。因此， 流体相消解介质和/或酚类物质液相可以将浆液催化剂有目的返回纤维素生物质固体，使 得可溶性碳水化合物的持续稳定化可以发生。在一些实施方案中，酚类物质液相中至少一 部分的木质素可以在酚类物质液相传送来重新分配浆液催化剂之前或同时进行解聚。酚类 物质液相中木质素至少部分的解聚可以降低这个相的粘度和使得它更容易传送。木质素解 聚可以通过将木质素在分子氢和浆液催化剂存在下加热到至少大约250°C的温度来热进行 或者水解木质素(例如用碱)来化学进行。关于木质素解聚和使用粘度监控作为加工控制手 段的进一步的细节描述在共有的美国专利申请61/720765中，其是2012年10月31日提交的。 [0081 ]在由纤维素生物质固体形成醇组分之后，至少一部分的醇组分可以与纤维素生物 质固体分离，并且通过在其上进行缩合反应来进一步加工，如上所述。在不同液相之间分配 的醇组分的加工可以通过彼此分离的相，或者通过混合在一起的液相来进行。例如在一些 实施方案中，流体相消解介质中的醇组分可以与轻质有机相分别来加工。在其他实施方案 中，该轻质有机相可以与流体相消解介质同时加工。
[0082]任选地，如果需要，该含有醇组分的流体相消解介质可以在纤维素生物质固体外 部进行第二催化还原反应，例如来增加转化成醇组分的可溶性碳水化合物的量和/或进一 步降低所形成的醇组分的氧化度。例如在一些实施方案中，二醇或者更高级的氧化醇可以 通过进行第二催化还原反应来转化成单羟基醇。在单羟基醇还是在二醇上进行缩合反应可 以基于许多因素来选择，如下面更详细讨论的，并且每个方案可以具有具体的优点。
[0083]在一些实施方案中，纤维素生物质固体所产生的二醇可以供给到缩合催化剂。虽 然二醇当与缩合催化剂，特别是与沸石催化剂一起使用时可易于结焦，但是本发明人已经 发现在更高分子量的化合物生产中，结焦度是可控的。由纤维素生物质固体来生产二醇和 将该二醇供给到缩合催化剂的方案描述在共有的美国公开专利申请US20140121420中。
[0084]在一些实施方案中，由纤维素生物质固体形成的酚类物质液相可以进一步加工。 酚类物质液相的加工可促进进行催化还原反应，来稳定可溶性碳水化合物。另外，酚类物质 液相的进一步加工可以与经干燥的二醇或者经干燥的单羟基醇（用于供给到缩合催化剂） 的生产相结合。此外，酚类物质液相进一步的加工可以由纤维素生物质固体中存在的木质 素的降解而产生甲醇和酚类物质化合物，由此增加可以转换成有用的材料的纤维素生物质 固体的总重量百分比。最后，酚类物质液相进一步的加工可以改进浆液催化剂的寿命。 [0085]在第三接触区中，这些液相或者流体相可以用于在预处理步骤中除去水作为有机 溶剂，和因此可以用于进一步的加工。
[0086] 用于加工纤维素生物质固体所产生的酚类物质液相的不同的技术描述在共有的 美国公开专利申请1^20140121419，1^20140117277和1^20140121418中。如其中所述，在一 些实施方案中，酚类物质液相的粘度可以降低来促进酚类物质液相的传送或者处置。如其 中进一步所述，酚类物质液相的减粘可以通过化学水解木质素和/或在聚集的浆液催化剂 存在下，在分子氢存在下加热酚类物质液相（即，加氢处理)来解聚其中存在的至少一部分 的木质素来进行。酚类物质液相的减粘可以在酚类物质液相与所存在的一个或多个其他液 相分离之前或之后进行，并且热减粘可以与用于由纤维素生物质固体生产醇组分的反应或 者一系列反应相组合。此外，在酚类物质液相减粘后，可以从其中除去浆液催化剂。该催化 剂然后可以再生，返回纤维素生物质固体，或者其任意组合。
[0087] 在一些实施方案中，可以加热该纤维素生物质固体和流体相消解介质来形成可溶 性碳水化合物和酚类物质液相，同时该纤维素生物质固体处于加压态。作为本文使用的，术 语"加压态"指的是大于大气压（Ibar)的压力。对加压态的流体相消解介质进行加热可以允 许超过消解溶剂的正常沸点，由此使得水热消解速率相对于低温消解方法增加。在一些实 施方案中，加热该纤维素生物质固体和流体相消解介质可以在至少大约30bar的压力进行。 在一些实施方案中，加热该纤维素生物质固体和该流体相消解介质可以在至少大约60bar 的压力，或者至少大约90bar的压力进行。在一些实施方案中，加热该纤维素生物质固体和 该流体相消解介质可以在大约30bar-大约430bar的压力进行。在一些实施方案中，加热该 纤维素生物质固体和该流体相消解介质可以在大约50bar-大约330bar的压力，或者大约 70bar_大约130bar的压力，或者大约30bar_大约130bar的压力进行。
[0088] 为了更好理解本发明，给出了优选的实施方案的以下实施例。下面的实施例绝不 应当解读为限制或者限定本发明的范围。
[0089] 示例性实施例
[0090] 实施例1-5:碱洗
[0091] 在15mm或者25mm直径的玻璃色谱柱(Ace Glassware)中，使用从玻璃滴定管经由 低流速压缩计量栗（最大30mL/min，115VAC，来自于Co I e Parmer (WU-07115-10))供给的预 处理溶液进行了一系列的生物质预处理实验。使用来自于Isco/Teledyne的采样器500馏分 收集器来收集样品馏分。使用"Retsch Grinder"型号SM100(-种旋转刀刃研磨器)将美国 东南松木研磨到大约8mm x3_ x3mm的尺寸。
[0092]供料木材和处理后的木材的样品经由燃烧分析了金属，然后将所形成的灰分溶解 在硫酸中，通过等离子体发射光谱来分析。将第二样品通过离子色谱法分析来测定木材样 品中的氯化物含量。
[0093]用于生物质清洗次序的处理必需使用0.5N的Κ0Η，去离子水和25%乙醇的去离子 水溶液。
[0094]所处理的木材的床体积是从已知的柱直径和所测量的木材床的长度来测定的，其 经由可调节的活塞或者硅烷处理的玻璃绒塞来保持。研磨的木材样品的填充密度是0.21-〇. 25干燥克数/毫升床体积。
[0095]该处理实验的结果列于表1中。
[0096] 表1:生物质预处理实验
[0098]实施例1和2(这里没有使用碱)和其他实施例的比较显示了碱对于除去氯和磷是 重要的，其被假定为离子交换到木材基质中。用于处理木材的碱的量将是非常小的，随后废 物清洗来冲洗整个床的碱区。碱加入有效除去了磷和改进了氯化物的除去率，如实施例3-5 所证明的。
[0099]实施例6:溶剂干燥
[0100]向15mm内径X24英寸玻璃色谱柱中加入23英寸的研磨松木，其含水量是52.4%，其 通过将样品在86°C的真空烘箱中干燥一整夜来测量。加入了 39.6g的木材。
[0101] 将乙醇（小于1000 ppm H2O)作为溶剂加入加液滴定管中。该溶剂使用低流速压缩 计量栗（最大30mL/min，115VAC，来自于Cole Parmer(WU-07115-10))以0.8ml/min向上流动 穿过所述柱。使用来自于Isco/Teledyne的采样器500馏分收集器来收集样品馏分。使用 "Retsch Grinder"型号SM100(-种旋转刀刃研磨器)将美国东南松木研磨到大约8mm x3mm x3mm的尺寸。
[0102] 将样品以50ml馏分收集(0.48床体积[BV])，并且通过Karl Fisher滴定分析水含 量。在3.9床体积溶剂清洗结束时，累积除去的水对应于所估计的初始加入的木材的水含量 的103%。这个结果表明在所述条件下，经由使用乙醇作为溶剂，实际上完全除去了水。
[0103] 实施例7:气体置换
[0104] 将15mm玻璃色谱柱用研磨木材填充到22.5英寸的床长度。将该柱进行1 %硫酸，水 和0.5N碱洗，随后最后水冲洗。将大约60ml的最终含水相在处理次序结束时从床中排出，其 代表了 59 %的总床体积。
[0105] 这个实施例代表了将间隙液体从水-湿床中排出，来除去用于将碱洗推动穿过所 述床的大部分(大于50%)液体。所排出的水可以重新用于随后的清洗步骤。
【主权项】
1. 一种从纤维素生物质固体中选择性除去氯和磷的方法，包括： a. 提供包含有害物质的纤维素生物质固体； b. 将所述包含有害物质的纤维素生物质固体从入口引入处理容器中，所述纤维素生物 质固体在所述容器中具有真实间隙体积； c. 在0 °C -60 °C的温度范围内将pH大于9的碱性溶液以一定量从入口引入包含所述纤维 素生物质固体的容器中，来填充所述真实间隙体积的至少大约5 %床体积至最大大约40% 床体积； d. 在步骤c之后，将pH最大为8的水溶液从入口引入包含所述碱性纤维素生物质固体的 容器中，由此产生清洗的纤维素生物质固体和碱性水流出物，所述清洗的纤维素生物质固 体具有与包含有害物质的纤维素生物质固体相比减少的有害物质含量，其中所述碱性水流 出物是大约3份至大约0.5份，相对于大约1份的包含有害物质的纤维素生物质固体(干基）； e. 将包含气体流或者有机溶剂溶液的除去流从入口引入含有清洗的纤维素生物质固 体的容器中，由此产生预处理的纤维素生物质固体和含水流出物，所述预处理的纤维素生 物质固体具有与水洗的纤维素生物质固体相比减少的水含量； f. 将预处理的纤维素生物质固体从出口排出，并且将至少一部分的排出的预处理的生 物质固体转移到消解和/或反应区； g. 再循环至少第一部分的含水流出物来产生碱性溶液;和 h. 再循环至少第二部分的含水流出物作为水溶液。2. 根据权利要求1的方法，其中所述碱性溶液包含选自氢氧化钠、氢氧化钾或者氨的 碱。3. 根据权利要求1或2的方法，其中所述碱性溶液包含小于5当量浓度且至少0.01当量 浓度的量的碱。4. 根据权利要求1-3任一项的方法，其中所述有机溶剂是用于消解和/或反应区的溶 剂。5. 根据权利要求1-4任一项的方法，其中在消解和/或反应区中，处理的纤维素生物质 与水热加氢催化催化剂在氢存在下在消解溶剂存在下接触，由此产生中间氧化产物流;将 至少一部分的氧化中间产物流转化成包含烃和水的烃产物流;并且将至少一部分的水分离 和再循环以形成至少一部分的水溶液。6. 根据权利要求1-4任一项的方法，其中在消解和/或反应区中，处理的纤维素生物质 与水热加氢催化催化剂在氢存在下在消解溶剂存在下接触，由此产生中间氧化产物流;将 至少一部分的氧化中间产物流转化成包含烃和水的烃产物流;并且将至少一部分的水分离 和再循环以形成至少一部分的水溶液。7. 根据权利要求6的方法，其中所述氧化中间产物流包含氧化烃和水，和将至少一部分 的水分离和再循环以形成至少一部分的水溶液。8. 根据权利要求1-7任一项的方法，其中碳水化合物从清洗中的损失率小于10重量％， 基于生物质中存在的碳水化合物(干基）。
【文档编号】C08L1/02GK105829498SQ201480068908
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2014年12月18日
【发明人】J·B·鲍威尔, J·N·切达
【申请人】国际壳牌研究有限公司