处理纤维素类生物质的方法和系统技术方案

纤维素类生物质固体的消化可能会由于从中释放木质素而变得复杂。用于处理含木质素衍生产品如酚的反应产品的方法和系统可以包括加氢处理反应产品以转化木质素衍生产品为所需的高分子量化合物。所述方法和系统还可以包括将高分子量化合物与未转化产品如未转化酚分离开来，和循环未转化酚以用作至少一部分消化溶剂和用于通过附加的加氢处理进一步转化为所需的高分子量化合物。所述方法和系统还可以包括构造用于附加的木质素转化的进一步加氢处理步骤和/或构造用于产生氢的进一步加氢处理步骤。

Method and system for treating cellulosic biomass

Digestion of cellulosic biomass solids may be complicated by the release of lignin from it. A method and system for treating a reaction product containing lignin derived products such as phenols may include a hydrotreating reaction product to convert lignin derivatives into a desired high molecular weight compound. The method and system may also include a high molecular weight compound and non transformed products such as untransformed phenol separated, and recycling unconverted for at least a portion of the digestive phenol solvent and used by hydrogenation treatment added further into high molecular weight compounds required. The method and system may also include further hydrogenation steps for constructing additional lignin transformations and / or construction of further hydroprocessing steps for producing hydrogen.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理纤维素类生物质的方法和系统
该部分旨在介绍本领域中可能与本专利技术的示例性实施方案有关的各个方面。相信该讨论有助于提供一个框架以促进更好地理解本专利技术的特定方面。因此，应该理解该部分应从这个角度阅读，和不作为对任何现有技术的认可。本专利技术大体涉及纤维素类生物质固体的消化，和更具体地涉及处理包含可由纤维素类生物质消化获得的木质素的反应产品的方法。
技术介绍
具有商业重要性的多种物质可以产自于天然资源，包括生物质。由于在其中发现了各种形式的多种丰富的碳水化合物，纤维素类生物质在这方面可能特别有利。如这里所应用的，术语“纤维素类生物质”指包含纤维素的存活或者以前存活的生物材料。在高级植物的细胞壁中发现的木质纤维素材料是世界上最大的碳水化合物来源。通常由纤维素类生物质生产的材料可以包括例如经部分消化产生的纸和纸浆、生物燃料，包括经发酵产生的生物乙醇。由可再生来源获得的化石燃料替代物的开发最近已经引起了人们的注意。在这方面，纤维素类生物质由于其存量丰富且在其中存在多种不同组分(特别是纤维素和其它碳水化合物)而获得了特别的注意。尽管很有希望且引起了人们极大的兴趣，但生物基燃料技术的开发和实施仍非常缓慢。直到今天，现有技术产生的燃料仍具有低的能量密度(例如生物乙醇)和/或不能与现有的发动机设计和运输基础设施完全相容(例如甲醇、生物柴油、费-托柴油、氢气和甲烷)。另外，传统的生物基方法通常产生以稀水溶液(>50wt％的水)形式存在的难于进一步处理的中间产物。应对前述和其它问题，用于将纤维素类生物质处理为具有类似化石燃料组成的燃料混合物的能量和成本有效的方法将是特别希望的。另外，除了所需的碳水化合物外，在纤维素类生物质中可能存在其它物质，这些物质可能对以能量和费用有效的方式进行处理特别成问题。例如，在纤维素类生物质处理的过程中，在纤维素类生物质中存在的大量木质素可能会导致处理设备结垢，很有可能造成昂贵的系统停工期。大量木质素也可能导致单位重量原料中纤维素类生物质转化为可用物质的转化率相对较低。正如前述所证明的，有效转化纤维素类生物质为燃料混合物和其它物质是具有极大工程挑战的复杂问题。本专利技术应对这些挑战和提供了相关优点。
技术实现思路
本专利技术大体涉及纤维素类生物质固体的消化，和更具体地涉及可与纤维素类生物质固体的水热消化相结合获得的木质素衍生的酚类物质的处理方法。按照某些方面，提供一种方法，所述方法包括：向第一反应区中的反应器提供第一反应内容物，其中所述第一反应内容物包含纤维素类生物质固体、分子氢、能够活化分子氢的催化剂和消化溶剂；加热所述第一反应内容物，以形成包含酚类和醇类组分的第一反应产品；向第二反应区中的第一反应器提供第二反应内容物，其中所述第二反应内容物包含第一反应产品、分子氢和能够活化分子氢的催化剂；加热第二反应内容物，以形成第二反应产品；向第二反应区中的第二反应器提供第三反应内容物，其中所述第三反应内容物包含第二反应产品、分子氢和能够活化分子氢的催化剂；加热第三反应内容物，以形成包含未转化酚和由酚转化的烃的第三反应产品；使未转化酚馏分从第三反应产品中分离出来；向第一反应区中的反应器提供第一部分的未转化酚馏分；和向第二反应区中的第一反应器和第二反应器中的至少一个提供第二部分的未转化酚馏分。所述烃化合物包括如下的至少一种：链烷烃、链烯烃、环烷烃、环烯烃和烷基衍生或取代的环烷烃和/或环烯烃，如以下的任何一种：环己烷、环己烯、丙基环戊烷、丙基环戊烯、丙基环己烷、丙基环己烯、苯甲醚、丙基苯、环己酮、甲基环己酮、甲基丙基苯和它们的任意组合。在一些实施方案中，以各反应内容物的总重量计，第二和第三反应内容物中的至少一种的酚浓度为50wt％或更少。在一些实施方案中，以第二反应内容物的总重量计，第二反应内容物的水浓度为至少10wt％。在一些实施方案中，未转化酚馏分包含大于50％的在由其中分离出未转化酚馏分的第三反应产品中的酚量。第二和第三反应器中的至少一个可以具有小于200bar的压力。醇类组分中的至少一部分三醇和二醇可以被转化为一元醇。在一些实施方案中，将第一反应内容物加热至约190-260℃的温度。在一些实施方案中，将第二和第三反应内容物加热至约210-300℃的温度。第一反应区中的反应器的总压可以为至少30bar。第二反应区中的第一和第二反应器的总压均可以为至少30bar。第二反应区中的第一和第二反应器中的至少一个的总压可以低于第一反应区中的反应器的总压。在一些实施方案中，第二反应区中的第一反应器包括沸腾床反应器，和第二反应区中的第二反应器包含固定床反应器或滴流床反应器。在一些实施方案中，在第二反应区中的第一和第二反应器至少一个中的催化剂包括可流体移动的催化剂颗粒。在一些实施方案中，第一反应区和第二反应区中的至少一个包括浆液反应器。所述方法还可以包括提高第二反应区中第一和第二反应器至少一个中的催化活性以增加氢气产量。按照本专利技术的一些方面，提供一种系统，所述系统包括：包括反应器的第一反应区，所述反应器构造用来加热包含纤维素类生物质固体、分子氢、能够活化分子氢的催化剂和消化溶剂的第一反应内容物从而形成包含酚类和醇类组分的第一反应产品；包括第一反应器和第二反应器的第二反应区，其中：第一反应器与第一反应区中的反应器流体连通以接收第一反应产品，其中构造第二反应区中的第一反应器用来加热包含第一反应产品、分子氢和能够活化分子氢的催化剂的第二反应内容物以形成包含未转化酚和由酚转化的烃的第二反应产品；和第二反应器与第二反应区中的第一反应器流体连通以接收第二反应产品，其中构造第二反应区中的第二反应器用来加热包含第二反应产品、分子氢和能够活化分子氢的催化剂的第三反应内容物以形成包含未转化酚和由酚转化的烃的第三反应产品；和分离区，其中所述分离区与第二反应区中的第二反应器流体连通以接收第三反应产品，其中构造所述分离区用来使未转化酚馏分从第二反应产品中分离出来；所述分离区与第一反应区中的反应器流体连通，从而向第一反应区的所述反应器提供第一部分的未转化酚馏分；和所述分离区与第二反应区中的一个反应器流体连通，从而向第二反应区中的所述反应器提供第二部分的未转化酚馏分。在一些实施方案中，所述系统还包括与第二反应区中的第一反应器和第二反应器流体连通的催化剂脱除装置，其中所述催化剂脱除装置包括：与第二反应区中的反应器流体连通的第一出口；和与第一反应区中的反应器的入口流体连通的第二出口。在一些实施方案中，所述系统还包括闪蒸器，所述闪蒸器包括：与第二反应区中的第一反应器的出口流体连通的入口；与第二反应区中的第二反应器的入口流体连通的顶部出口；和与催化剂脱除装置流体连通的底部出口。所述系统还可以包括与分离区流体连通的进一步处理反应器，其中构造所述进一步处理反应器用来转化至少一部分醇类组分为烃。在阅读了如下对实施方案的描述之后，对本领域普通技术人员来说，本专利技术提供的实施方案的特点和优点将会变很很明显。附图说明包括如下附图来描述本专利技术的某些方面，和不应将它们看作是排它性实施方案。所公开的主题能够在形式和功能方面进行相当大程度的调整、改变、组合和等价替换，这对于本领域技术人员在受益于本
技术实现思路
后是很明显的。图1示意性给出了按本专利技术提供的一些方面用于处理纤维素类生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，所述方法包括：向第一反应区中的反应器提供第一反应内容物，其中所述第一反应内容物包含纤维素类生物质固体、分子氢、活化氢的催化剂和消化溶剂；加热所述第一反应内容物，以形成包含酚类和醇类组分的第一反应产品；向第二反应区中的第一反应器提供第二反应内容物，其中所述第二反应内容物包含第一反应产品、分子氢和活化氢的催化剂；加热第二反应内容物，以形成第二反应产品；向第二反应区中的第二反应器提供第三反应内容物，其中所述第三反应内容物包含第二反应产品、分子氢和活化氢的催化剂；加热第三反应内容物，以形成包含由酚转化的烃和未转化酚的第三反应产品；使未转化酚馏分从第三反应产品中分离出来；向第一反应区中的反应器提供第一部分的未转化酚馏分；和向第二反应区中的第一反应器和第二反应器中的至少一个提供第二部分的未转化酚馏分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.01 US 62/058,6251.一种方法，所述方法包括：向第一反应区中的反应器提供第一反应内容物，其中所述第一反应内容物包含纤维素类生物质固体、分子氢、活化氢的催化剂和消化溶剂；加热所述第一反应内容物，以形成包含酚类和醇类组分的第一反应产品；向第二反应区中的第一反应器提供第二反应内容物，其中所述第二反应内容物包含第一反应产品、分子氢和活化氢的催化剂；加热第二反应内容物，以形成第二反应产品；向第二反应区中的第二反应器提供第三反应内容物，其中所述第三反应内容物包含第二反应产品、分子氢和活化氢的催化剂；加热第三反应内容物，以形成包含由酚转化的烃和未转化酚的第三反应产品；使未转化酚馏分从第三反应产品中分离出来；向第一反应区中的反应器提供第一部分的未转化酚馏分；和向第二反应区中的第一反应器和第二反应器中的至少一个提供第二部分的未转化酚馏分。2.权利要求1的方法，其中以各反应内容物的总重量计，第二和第三反应内容物中的至少一个的酚浓度为50wt％或更少。3.前述权利要求任一项的方法，其中以第二反应内容物的总重量计，第二反应内容物的水浓度为至少10wt％。4.前述权利要求任一项的方法，其中所述未转化酚馏分包含大于50％的在由其中分离出未转化酚馏分的第三反应产品中的酚量。5.前述权利要求任一项的方法，其中第二和第三反应器中的至少一个的压力小于200bar。6.前述权利要求任一项的方法，其中将醇类组分中的至少一部分三醇和二醇转化为一元醇。7.前述权利要求任一项的方法，其中将第一反应内容物加热至约190-260℃的温度。8.前述权利要求任一项的方法，其中将第二和第三反应内容物加热至约210-300℃的温度。9.前述权利要求任一项的方法，其中第一反应区中的反应器的总压为至少30bar。10.前述权利要求任一项的方法，其中第二反应区中的第一和第二反应器均具有至少30bar的总压。11.前述权利要求任一项的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·B·鲍威尔，J·N·切达，L·L·约夫里昂，P·W·安德森，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL