加工纤维素生物质的方法和系统与流程

本公开大体上涉及纤维素生物质固体的加工，并且更确切地说，涉及加工可以通过纤维素生物质的水热反应来获得的包括木质素的反应产物的方法和系统。

背景技术：

此部分意在介绍可能与本发明的示例性实施例相关联的领域的各个方面。相信此论述有助于提供一个框架来帮助更好地理解本发明的具体方面。因此，应了解，应以此角度来阅读此部分，而不必解读为是对任何现有技术的承认。

可以由包括生物质在内的天然来源产生多种在商业上具有重要意义的物质。在此方面，纤维素生物质特别有利，因为在其中发现的大量的各种形式的碳水化合物具有通用性。如本文所用，术语“纤维素生物质”是指含有纤维素的活的生物材料或曾经是活的生物材料。在高等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。通常由纤维素生物质产生的材料可以包含例如经由部分消化的纸和制浆木材、包含通过发酵产生的生物乙醇在内的生物燃料。

近来，来源于可再生资源的化石燃料替代物的发展受到关注。在此方面，纤维素生物质尤其获得关注，因为其含量丰富并且其中发现的各种成分具有通用性，特别是纤维素和其它碳水化合物。尽管很有前景并且密切关注，但生物基燃料技术的发展和实施已经减慢。迄今为止，现有的技术已经产生具有低能量密度的燃料(例如生物乙醇)和/或不完全与现有发动机设计和运输基础设施相容的燃料(例如甲醇、生物柴油、费舍尔-托普希柴油(fischer-tropschdiesel)、氢和甲烷)。此外，常规的生物基方法通常已经产生呈稀的水溶液(按重量计>50％水)形式的中间物，其难以进一步加工。非常需要具有能量和成本效益的将纤维素生物质加工成组成与化石燃料类似的燃料掺合物的方法来解决上述问题等等。

此外，除所需碳水化合物外，其它物质可能存在于纤维素生物质内，这些物质尤其难以通过具有能量和成本效益的方式来处理。举例来说，在纤维素生物质加工期间，存在于纤维素生物质中的显著量的木质素会引起加工设备结垢，可能导致代价高的系统停工时间。木质素还会导致每单位重量原料的纤维素生物质转化成可用物质的转化率相对较低。

如上述所证明，纤维素生物质有效转化成燃料掺合物和其它材料是一个呈现出巨大工程挑战的复杂问题。本公开解决了这些挑战并且还提供了相关优点。

技术实现要素：

从包括纤维素生物质的反应产物回收各种化合物具有挑战性，因为其中含有各种组分，包括木质素。本公开提供了加工纤维素生物质，特别是分离含有木质素和木质素衍生产物的水热反应的反应产物的方法和系统，其中反应产物是各种化合物的混合物并且通常呈超过一个液相。反应产物的一个相通常是水。虽然将具有含有水的多个液相的反应产物蒸馏成多种产物可行，但会引起较差的产物分离和汽提，其中水蒸气携带如酚类等较重质化合物到顶部馏分。虽然此可以通过在可以减少多个相或将多个相减到最少的较高压力和温度下进行蒸馏来解决，但较高压力和温度带来包括设备成本在内的额外费用，以及产物在较高温度下开始非所期望的降解反应的风险。虽然反应产物中的水可以通过在全精馏成产物馏分前闪蒸来去除，但这样做也会产生汽提，因此导致随后蒸馏过程中产物分离不太有效。

本公开中提供的方法和系统通过提供液-液萃取(或溶剂萃取)来分离各相，以便各相可以彼此独立地进行进一步加工，解决了上述问题。如本文所用，液-液萃取是指基于一种物质在各相中的每一者中的相对溶解性，将物质从一个液相(例如水相)萃取到不同液相(例如非水相)中。因此，液-液萃取可以实现各种化合物从水相一定量的萃取。这些化合物可以包含可以进一步加工成燃料产物的某些轻质化合物，并且可以包含标准沸点低于约150℃的化合物，包含(但不限于)一元醇(例如单含氧化合物)、醛、酮、酸和其任何组合。

一旦分离，水相即可以进行闪蒸或蒸馏，闪蒸的汽提影响减小，因为此水相与具有多个液相的反应产物相比，所含的水不可混溶的化合物的量减小，量减小的原因在于水不可混溶的化合物的主要部分(例如苯酚和各种油)在非水相中。如果在液-液萃取后轻质化合物仍然大量地存在于水相，那么水相的闪蒸可以回收轻质化合物。

水减少的非水相的蒸馏可以在较低温度下实现充分的产物分离，其中在蒸馏未去除水的反应产物或在蒸馏前已经进行闪蒸的反应产物中需要较高的温度来实现类似的有效产物分离。来自非水相的蒸馏的产物馏分可以至少包含包括轻质化合物的顶部馏分、包括木质素和木质素衍生产物的中间馏分(包括酚类在内)和包括标准沸点超过约350℃的重质化合物的底部馏分。可以进行蒸馏以提供超过一种中间馏分。举例来说，可以操作蒸馏以提供具有约150℃到250℃的标准沸点的第一中间馏分和具有200℃到350℃的更高的标准沸点的第二中间馏分。还可以操作蒸馏以提供具有约150℃到350℃的标准沸点的中间馏分。

从水相和非水相回收的轻质化合物可以任选地组合，以进一步加工成燃料产物。从非水相回收的中间馏分可以用包含用作溶剂或进一步转化成其它所需产物在内的各种方式在工艺中再循环。举例来说，中间馏分可以提供到液-液萃取，以用作萃取溶剂的一部分。任选地，为改善产物分离，非水相可以进行粘度降低反应，包含一个或多个木质素解聚反应。

具体地说，本公开提供了一种方法，所述方法包括：在第一反应区中在反应器中加热纤维素生物质固体、分子氢、能够活化分子氢的催化剂和消化溶剂以产生第一反应产物；将萃取溶剂和第一反应产物的至少一部分提供到包括液-液萃取单元的分离区以回收水性物流和非水性物流，其中水性物流包括第一反应产物的所述部分中的大部分的水；以及将非水性物流的至少一部分提供到蒸馏单元以回收顶部馏分、中间馏分和底部馏分，将中间馏分的至少一部分提供到液-液萃取单元，其中萃取溶剂包括中间馏分的所述部分。

另外，本公开提供了另一种方法，所述方法包括：在第一反应区中在反应器中加热纤维素生物质固体、分子氢、能够活化分子氢的催化剂和消化溶剂以产生第一反应产物；在第二反应区中在反应器中加热第一反应产物的至少一部分、分子氢和能够活化分子氢的催化剂以产生第二反应产物；将萃取溶剂和第二反应产物的至少一部分提供到包括液-液萃取单元的分离区以回收水性物流和非水性物流，其中水性物流包括第二反应产物的所述部分中的大部分的水；将非水相的至少一部分提供到蒸馏单元以回收顶部馏分、中间馏分和底部馏分；以及将中间馏分的至少一部分提供到液-液萃取单元，其中萃取溶剂包括中间馏分的所述部分。

另外，本公开提供了一种系统，所述系统包括：第一反应区，其包括被配置用于加热纤维素生物质固体、分子氢、能够活化分子氢的催化剂和消化溶剂以形成第一反应产物的反应器；以及分离区，其包括：液-液萃取单元，其具有与第一反应区中的反应器的出口流体连通的入口以接收第一反应产物，其中液-液萃取单元被配置用于提供水性物流和非水性物流，其中水相包括第一反应产物的所述部分中的大部分的水；以及蒸馏单元，其具有与液-液萃取单元的出口流体连通的入口以接收非水性物流的至少一部分，其中蒸馏单元被配置用于至少提供顶部馏分、中间馏分和底部馏分；其中蒸馏单元与液-液萃取单元的入口流体连通以提供中间馏分的至少一部分。

另外，本公开提供了又一种系统，所述系统包括：第一反应区，其包括被配置用于加热纤维素生物质固体、分子氢、能够活化分子氢的催化剂和消化溶剂以形成第一反应产物的反应器；第二反应区，其包括与第一反应区中的反应器的出口流体连通以接收第一反应产物的反应器，其中第二反应区中的反应器被配置用于加热包括第一反应产物、分子氢和能够活化分子氢的催化剂的第二反应内含物以形成第二反应产物；以及分离区，其包括：液-液萃取单元，其具有与第二反应区中的反应器的出口流体连通的入口以接收第二反应产物，其中液-液萃取单元被配置用于提供水性物流和非水性物流，其中水相包括第一反应产物的所述部分中的大部分的水；以及蒸馏单元，其具有与液-液萃取单元的出口流体连通的入口以接收非水性物流的至少一部分，其中蒸馏单元被配置用于至少提供顶部馏分、中间馏分和底部馏分；其中蒸馏单元与液-液萃取单元的入口流体连通以提供中间馏分的至少一部分。

所属领域的技术人员在阅读随后实施例的描述时，将显而易知本公开所提供的实施例的特征和优点。

附图说明

包含以下图式以说明本公开的某些方面，并且所述图式不应视为排它性的实施例。所公开的主题能够在形式和功能上进行所属领域的技术人员所想到并且具有本公开的益处的相当大的修改、更改、组合和同等行为。

图1展示根据本公开提供的一些方面，加工纤维素生物质的第一例示性实施例的示意图。

图2展示根据本公开提供的一些方面，加工纤维素生物质的第二例示性实施例的示意图。

图3展示根据本公开提供的一些方面，加工纤维素生物质的第三例示性实施例的示意图。

图4展示根据本公开提供的一些方面，加工纤维素生物质的第四例示性实施例的示意图。

图5展示根据本公开提供的一些方面，与纤维素生物质的加工有关的水性物流分离区的一例示性实施例。

具体实施方式

本公开大体上提供了将纤维素生物质加工成燃料产物，特别是加工从纤维素生物质固体的水热消化获得的反应产物的方法。纤维素生物质是特别有利的，因为在其中发现的大量的各种形式的碳水化合物具有通用性。如本文所用，术语“纤维素生物质”是指含有纤维素的活的生物材料或曾经是活的生物材料。在高等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之一。

除非另外说明，否则应了解术语“生物质”或“纤维素生物质”的使用可以是同义的。纤维素生物质可以是任何尺寸、形状或形式。纤维素生物质可以呈这些固体尺寸、形状或形式中任一者天然存在，或其可以在消化前进一步加工。纤维素生物质可以在水热消化前剁碎、研磨、切碎、粉碎等以产生所需尺寸。纤维素生物质可以在进行消化前洗涤(例如用水、酸、碱、其组合等)。

可以使用任何类型的合适纤维素生物质来源。合适纤维素生物质来源可以包含例如林业残料、农业残料、草本物质、城市固体废弃物、废纸和再循环纸、纸浆和造纸厂残渣和其任何组合。因此，在一些实施例中，合适纤维素生物质可以包含例如玉米秆、麦杆、甘蔗渣、芒草、高粱残渣、柳枝稷、竹子、水葫芦、硬木、硬木碎屑、硬木纸浆、软木、软木碎屑、软木纸浆、浮萍和其任何组合。叶子、根、种子、柄、外皮等可以用作纤维素生物质的来源。纤维素生物质的常见来源可以包含例如农业废料(例如玉米秆、麦杆、籽壳、甘蔗渣、坚果壳等)、木材(例如木头或树皮、锯屑、废材、工厂废品等)、城市废弃物(例如废纸、庭院修剪物或碎屑等)和能量作物(例如白杨、柳树、柳枝稷、苜蓿、蓝茎草、玉米、大豆等)。可以基于例如纤维素和/或半纤维素含量、木质素含量、生长时间/季节、生长地点/运输成本、生长成本、收获成本等考虑因素来选择纤维素生物质。

植物具有初生细胞壁和次生细胞壁。初生细胞壁含有三种主要多糖(纤维素、果胶和半纤维素)和一组糖蛋白。次生细胞壁也含有多糖聚合物木质素，其与半纤维素共价交联。与纤维素共同存在的成分的复杂混合物造成纤维素难以加工，如下文中所论述。具体地说，木质素可能是尤其难以处理的成分。

当纤维素生物质转化成燃料掺合物和其它物质时，纤维素和其中其它复杂的碳水化合物可以经萃取并转变成更简单的有机分子，此后这些有机分子可以进一步加工。消化是一种可以将纤维素和其它复杂的碳水化合物转化成更可用的形式的方式。消化过程可以将纤维素生物质内的纤维素和其它复杂的碳水化合物分解成更简单的可溶性碳水化合物，这些更简单的可溶性碳水化合物适合于通过下游进一步加工反应而进一步转变。如本文所用，术语“可溶性碳水化合物”是指在消化过程中溶解的单糖或多糖。可以存在于纤维素生物质固体中的例示性碳水化合物包含例如糖、糖醇、纤维素、木质纤维素、半纤维素和其任何组合。

与通过具有能量和成本效益的方式使用消化将纤维素生物质转化成燃料掺合物(生物燃料)相关的问题不仅是复杂的，而且这些问题完全不同于在纸和制浆木材工业中常用的消化工艺中所遇到的那些问题。因为纸和制浆木材工业中纤维素生物质消化的意图是要保留固体物质(例如木浆)，所以通常在低温(例如低于约200℃)下进行不完全消化，历时极其短暂的时段(例如两小时到四小时之间)。相比之下，适合于将纤维素生物质转化成燃料掺合物和其它物质的消化工艺被理想地配置成通过以高通量方式尽可能多地溶解原始纤维素生物质馈料来达到最大产量。纸和制浆木材消化工艺通常也在纸浆形成前从粗纤维素生物质去除木质素。虽然用于形成燃料掺合物和其它物质的消化工艺同样可以在消化前去除木质素，但这些额外的工艺步骤会影响生物质转化工艺的能量效率和成本。在高转化率的纤维素生物质消化期间木质素的存在尤其成问题。

出于多种原因，认为经由纸和制浆木材消化工艺的常规修改来产生用于燃料掺合物和其它物质的可溶性碳水化合物在经济上是不可行的。从通量的角度出发，不希望为了产生更多的可溶性碳水化合物，仅仅更长时段地运行纸和制浆木材工业的消化工艺。例如强碱、强酸或亚硫酸盐等加速消化速率的消化促进剂的使用可能由于加工后的分离步骤和可能需要保护下游组分避免这些促进剂而增加工艺成本和复杂性。通过增加消化温度来促进消化速率实际上会因在高消化温度下、特别是在长时间内可能发生可溶性碳水化合物的热降解而降低生物燃料产量。通过消化产生后，可溶性碳水化合物极具反应性并可以迅速地降解，产生聚焦糖和其它重质馏分降解产物或副产物，尤其是在较高温度条件下，例如超过约150℃。从能量效率的角度出发，也会不希望使用较高消化温度。这些困难中的任一者都会击败来源于纤维素生物质的燃料掺合物的经济可行性。

可以形成可溶性碳水化合物的一种特别有效的方式是通过水热消化，并且可溶性碳水化合物可以转化成更稳定的化合物的方式是通过进行一个或多个催化还原，此可以包含氢化和/或氢解反应。通过进行一个或多个催化还原反应使可溶性碳水化合物稳定可以在不会过度牺牲产量下允许纤维素生物质的消化在比其它方式可能的温度高的温度下进行。取决于所用的反应条件和催化剂，因为对可溶性碳水化合物进行一个或多个催化还原反应而形成的反应产物可以包括一个或多个醇官能团，特别是包含三醇、二醇、一元醇和其任何组合，其中一些还可以包含残余羰基官能团(例如醛或酮)。醇类组分中的化合物可以被描述为含氧化合物，其中这些化合物包括一个或多个含氧官能团，例如羟基或羰基。含氧化合物的非限制性实例包含醛、酮、醇、呋喃、醚或其任何组合。此类反应产物比可溶性碳水化合物更加热稳定，并且通过进行一个或多个下游进一步加工反应，容易转变成燃料掺合物和其它物质。另外，以上类型的反应产物是在其中可以进行水热消化的良好溶剂，因此促进作为其反应产物的可溶性碳水化合物的溶解。

纤维素生物质的水热消化可以包含在分子氢和能够活化分子氢的催化剂(其在本文中还可以称作“活化氢的催化剂”或“催化氢的催化剂”)存在下加热纤维素生物质和消化溶剂。在此类方法中，纤维素生物质的水热消化和由其产生的可溶性碳水化合物的催化还原可以在相同容器中进行，此可以称为“现场催化还原反应法”。因而，适于将纤维素生物质转化成燃料掺合物和其它物质的消化工艺优选地被配置成通过以高通量方式尽可能多地溶解原始纤维素生物质馈料来达到最大产量。从能量效率的角度出发，现场催化还原反应法也是特别有利的，因为纤维素生物质的水热消化是一个吸热过程，而催化还原反应是放热的。因此，由现场催化还原反应产生的余热可用于驱动水热消化，几乎不会损失热传递，因此降低进行消化所需的额外热能输入的量。

通常，包含水热消化和催化还原在内的纤维素生物质的水热反应产生含有多种组分的反应产物，这些组分介于例如醇类组分等较轻质化合物到包含木质素和木质素衍生化合物(例如酚类化合物)在内的较重质化合物以及两者之间的各种化合物的范围内。反应产物也可以存在于超过一个相中，取决于某些条件，例如温度和压力。因为反应产物是化合物的混合物，所以将某些化合物进一步加工成所需产物具挑战性。举例来说，至少从经济学观点来看，反应产物中的某些轻质化合物进一步加工成所需燃料产物具挑战性，因为同样存在的其它中间沸点的化合物(例如木质素和木质素衍生化合物)会限制反应产物中的组分的进一步加工选择方案。

举例来说，存在于反应产物中的木质素会引起加工设备结垢，可能导致代价高的系统停工时间。反应产物是各种化合物的混合物并且通常在超过一个液相中。反应产物的一个相通常是水。虽然将含有水的反应产物蒸馏成多种产物馏分是可行的，但与水减少的反应产物相比，通常需要更高的温度和压力。更高的温度和压力所需的额外能量可能转换成额外成本。虽然反应产物中的水可以通过在蒸馏成产物馏分前闪蒸来去除，但这样做可能导致汽提，其中水蒸气携带一些酚到顶部馏分中。在闪蒸期间酚的去除会引起随后蒸馏过程中产物分离效率较低。

本公开中提供的方法和系统通过提供液-液萃取来分离各相以便各相可以彼此独立地进一步加工，解决了上述问题。反应产物可以包括水相和一个或多个非水相，这些相彼此可以混合成乳液。在液-液分离中，将萃取溶剂添加到反应产物，以将各种化合物从水相萃取。由液-液萃取过程产生的两个物流包含∶(i)含有大部分非水相和大部分萃取溶剂的非水性物流，其含有所萃取的化合物，和(ii)含有大部分水相的水性物流。因此，水性物流包括存在于反应产物中的大部分水，而非水性物流包括存在于反应产物中的少部分水。术语“大部分”或其语法同等物是指超过50wt％，包含55wt％或更大、60wt％或更大、70wt％或更大、75wt％或更大、80wt％或更大、85wt％或更大、90wt％或更大以及95wt％或更大。术语“少部分”或其语法同等物意指至多50wt％，包含在0.1wt％并且至多50wt％、至多45wt％、至多40wt％、至多35wt％、至多30wt％、至多25wt％、至多20wt％、至多15wt％、至多10wt％或至多5wt％范围内的量。

一旦分离，水性物流即可以进行闪蒸，此闪蒸的汽提影响减小，因为此水性物流与具有多个液相的反应产物相比，所含的水不可混溶的化合物的量减少，量减少的原因在于大部分的水不可混溶的化合物(例如酚类)在非水性物流中。如果在液-液萃取后轻质化合物仍然大量地存在于水性物流，那么水性物流的闪蒸可以回收轻质化合物。如所提到，轻质化合物可以包含标准沸点低于约150℃的化合物，包含(但不限于)一元醇、醛、酮、酸和其任何组合。术语“轻质”、“中间沸点”和“重质”或其语法变体是指基于标准沸点，相对于彼此的各种化合物。

溶剂的选择、操作条件和溶剂与反应产物接触的机制允许控制化合物萃取的水平或程度。具体地说，添加到反应产物的萃取溶剂的量与从水相萃取到溶剂相中的化合物的量相关。举例来说，在含有相对较小量的溶剂的反应产物与萃取溶剂的混合物中，例如每9份水相约1份溶剂相，与较大量的溶剂与水相接触时，例如每一份水相约9份溶剂的混合物相比，化合物较少萃取到溶剂中。也就是说，萃取程度随着液-液萃取过程中使用的萃取溶剂的量的增加而增加。因而，液-液萃取过程可以被配置成从水相萃取大部分的化合物，达到可能不需要进一步处置水相以额外回收产物(例如回收轻质化合物的闪蒸)的程度。萃取溶剂的添加也可以通过帮助破坏乳液来促进反应产物各相的聚结。

萃取溶剂的至少一部分可以来自于非水性物流的蒸馏产物。水减少的非水性物流可以进行全精馏以获得各种产物馏分，与含有更多水的反应产物或已经在蒸馏前进行闪蒸以去除水的反应产物的蒸馏相比，在低温和压力下的产物分离程度类似。来自非水性物流的产物馏分可以至少包含包括轻质化合物的顶部馏分、包括木质素和木质素衍生产物(包含环状醇和酚类在内)的中间馏分和包括废弃物的底部馏分。非水性物流还可以包括一定量的由碳水化合物形成的较长二元醇和单氧化合物(例如具有超过c4的化合物)，其可以回收在中间馏分中。可以进行蒸馏以提供超过一种中间馏分。举例来说，可以操作蒸馏以提供具有约150℃到250℃的标准沸点的第一中间馏分和具有200℃到350℃的更高的标准沸点的第二中间馏分。还可以操作蒸馏以提供具有约150℃到350℃的标准沸点的中间馏分。

如一般技术者已知，在中间馏分的标准沸点范围内的重叠至少归因于在蒸馏过程期间化合物的分布。举例来说，在中间馏分和/或底部馏分中可能发现痕量的轻质化合物，反之亦然，在顶部馏分和/或中间馏分中可能发现痕量的重质化合物。同样，在超过一种中间馏分中化合物将存在重叠，如果存在，那么引起中间馏分的标准沸点的重叠。一般来说，第一中间馏分可以称为酚类馏分，因为其往往会捕捉标准沸点大约为酚类化合物的标准沸点的化合物。应了解，第一中间馏分可以含有来自第二中间馏分的其它化合物以及标准沸点在如上文所论述的约150℃到250℃外的化合物。类似地，第二中间馏分可以称为木质素低聚物馏分，因为其往往会捕捉标准沸点大约为木质素低聚物的标准沸点的化合物。应了解，第二中间馏分可以含有来自第一中间馏分的其它化合物以及标准沸点在如上文所论述的约200℃到350℃外的化合物。中间馏分无论是一种馏分还是超过一种馏分，都含有进料到蒸馏过程的反应产物中的大部分酚类。

从水性物流和非水性物流回收的轻质化合物可以任选地组合，用于进一步加工成燃料产物。从非水性物流回收的中间馏分可以在工艺中再循环。举例来说，中间馏分可以提供到液-液萃取单元，用作萃取溶剂的一部分。中间馏分可以包括环状醇和酚类，特别是环己醇、烷基环己醇、环戊醇和烷基环戊醇中的至少一者以及烷基酚类。环己醇和环戊醇的至少一部分可以来源于糖，烷基环己醇和烷基环戊醇的至少一部分可以来源于木质素，并且烷基酚的至少一部分来源于木质素。中间馏分可以进一步包括木质素低聚物。虽然申请可能提及酚类超过环状醇，但应了解，包含环己醇和烷基环己醇在内的环状醇可以存在于含有酚类的馏分或再循环溶剂中。

任选地，为提高非水性物流的产物分离，非水性物流可以进行粘度降低反应，包含一个或多个木质素解聚反应。因此，本公开所描述的方法和系统可以提高产量并且成本较低，包含减少采用昂贵的高压蒸馏和分离来加工反应产物的需要或降到最低。

术语“蒸馏”具有其一般含义，是指一种基于标准沸点来回收挥发性化合物的方法。蒸馏可以呈一个阶段或多个阶段进行。一个阶段的单阶段蒸馏可以称为“闪蒸(flashing)”或语法同等物，包含“闪蒸(flash)”或“闪蒸器(flasher)”。闪蒸产生顶部馏分和底部馏分，并且通常不产生中间产物馏分。多阶段蒸馏产生各种产物馏分，包含顶部馏分和底部馏分以及一种或多种中间馏分。可以进行闪蒸或多阶段蒸馏的方式为所属领域普通技术人员已知。

除非另外说明，否则应了解在本公开中例如化合物、产物、相馏分、部分、物流等各种组分的提及是指此类组分的“至少一部分”，无论短语“至少一部分”是否与其一起包含。术语“烃化合物”、“烃”或相关术语是指不具有酚官能团(键结于芳香族烃基的羟基(-oh))的包括氢和碳原子的化合物。例示性的非限制性烃化合物包含适用于例如汽油或柴油等燃料组合物中的烷烃、烯烃、环烷烃和其烷基取代基或衍生物，以及环烯烃和其烷基取代基或衍生物。举例来说，例示性烃化合物可以包含(但不限于)以下任一者：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、甲基丙基苯和含氧烃，例如环己酮或甲基环己酮。

本公开中所描述的方法和系统可以实现木质素复原，例如木质素复原成酚类，以及来源于木质素的酚类化合物转化成烃。如所提到，纤维素生物质的加工可以包含水热消化纤维素生物质并进行可溶性碳水化合物的催化还原反应，这些包含在一个反应器中。此可以经由现场催化还原反应来实现，现场催化还原反应包括在分子氢和能够活化分子氢的催化剂存在下加热纤维素生物质和消化溶剂。水热消化和催化还原可以产生第一反应产物，所述第一反应产物包括来源于纤维素生物质中的木质素的酚类化合物和由来源于纤维素生物质的可溶性碳水化合物的催化还原反应形成的醇类组分。

术语“醇类组分”是指一种含氧化合物，其中所述含氧化合物可以是一元醇、二醇或二元醇、三醇或其任何组合。如本文所用，术语“二醇”或二元醇将是指含有两个醇官能团、两个醇官能团和羰基官能团或其任何组合的化合物。应了解，醇类组分还包含具有羰基官能团的羰基。如本文所用，术语“羰基官能团”将是指醛官能团或酮官能团。在一些实施例中，二醇可构成反应产物的相当大的部分。虽然二醇可构成反应产物的相当大的部分，但应认识到也可以存在例如包含三醇和一元醇在内的其它醇，以及其它含氧化合物，例如醇的酮同等物。此外，这些醇中的任一者可以进一步包含羰基官能团。

如本文所用，术语“三醇”将是指含有三个醇官能团、三个醇官能团和羰基官能团和其任何组合的化合物。如本文所用，术语“一元醇”将是指含有一个醇官能团、一个醇官能团和羰基官能团和其任何组合的化合物。术语“酚类化合物”或“酚类”具有其一般含义，一般是指含有键结于芳香族烃基的羟基(-oh)的一类化合物。术语“木质素低聚物”是指具有超过一种木质素单体、两个或更多个芳香族环并且分子量至多是300,000道尔顿的一类化合物。应了解，木质素是具有基于苯基丙烷的结构的一种复杂的三维非晶聚合物。木质素的分子结构根据来源(例如植物的类型)变化，并且是如此复杂和变化，以致于从未彻底描述过其分子结构。因而，木质素单体和聚合物可以具有各种分子结构。通常已知的木质素单体包含对香豆醇、松柏醇和芥子醇。

现场催化还原反应可以被视为第一水热反应步骤，其产生第一反应产物，第一反应产物还可以被称作消化产物。第一反应产物中的酚类化合物的至少一部分可以任选地通过第二水热反应步骤来转化成烃化合物，其中在分子氢和能够活化分子氢的催化剂存在下加热第一反应产物。来自第二水热反应步骤的反应产物可以称为第二反应产物。除非另外说明，否则术语“反应产物”可以指第一反应产物或第二反应产物。任选地，第一反应产物中的至少一些醇类组分，例如二醇或三醇，包含羰基在内，在第二水热反应步骤中也可以转化成一元醇。

未转化的酚类化合物-尚未转化成烃的酚类化合物(意指仍然含有键结于芳香族烃基的羟基的化合物)-可以再循环或返回到第一水热反应步骤和第二水热反应步骤中的至少一者。酚类可以充当第一水热反应步骤中的消化溶剂的一部分，和/或酚类可以在第二水热反应步骤中进一步转化成烃。已经发现，如果采用具有低酚类化合物浓度的第二水热反应步骤，那么与具有高酚类化合物浓度的第二水热反应步骤相比，将提供更佳的从酚类产生烃的产量，高酚类化合物浓度限制反应中可用的水与其它单氧化合物的量。也就是说，当第二水热反应步骤的反应内含物中酚类化合物的浓度低时，对比酚类化合物浓度高时，木质素更好得复原。举例来说，第二水热反应步骤中的低酚类化合物浓度是以第二水热反应步骤的内含物的总重量计至多50重量％的浓度。第二水热反应步骤中的反应内含物的非限制性例示性酚类化合物浓度可以在以第二水热反应步骤的总内含物重量计约0.1重量％与至多50重量％的范围内，并且可以是两者之间的任何量，包含至多45重量％、至多40重量％、至多35重量％、至多30重量％、至多25重量％、至多20重量％、至多15重量％、至多10重量％或至多5重量％。应了解，所提及的在0.1wt％到50wt％之间的任何酚类化合物浓度量包含至少5重量％、至少10重量％、至少15重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少35重量％、至少40重量％、至少45重量％或至少50重量％。

如果在水存在下实现转化，那么可以改善木质素复原，包含木质素转化成酚类和/或酚类化合物转化成烃化合物。也就是说，以第二水热反应步骤的内含物的重量计50％或更少的第二水热反应步骤中的整个酚类化合物浓度可以至少部分用水实现。举例来说，第二水热反应步骤中的水浓度可以是以第二水热反应步骤的内含物的总重量计至少10wt％。第二水热反应步骤中的反应内含物的非限制性例示性水浓度可以是以第二水热反应步骤的总内含物重量计至少10重量％、至少15重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少35重量％或至少40重量％。应认识到，针对第一或第二水热反应内含物所提及的浓度不限于单个液相。实际上，所提供的浓度对应于在存在于各别反应器中的所有相上取平均值的水的浓度，其中可以观测到两个或有时三个或超过三个液相。关于与木质素复原相关的系统和方法的额外细节可见于2015年9月29日提交的美国申请案第14/868,426号，所述申请案要求2014年10月1日提交的标题是加工纤维素生物质的方法和系统(methodsandsystemsforprocessingcellulosicbiomass)的申请案第62/058,440号的优先权。

可以将第一和/或第二反应产物的至少一部分提供到分离区，所述分离区提供反应产物的液-液萃取和各相彼此独立的产物回收。任选地，在提供到分离区前，可以去除反应产物中的多余气体。液-液萃取采用萃取溶剂来从水相萃取各种化合物以提供含有水相的水性物流和含有所萃取的化合物、溶剂和不在水性物流中的剩余部分反应产物的非水性物流。用于液-液萃取中的萃取溶剂的至少一部分来自反应产物本身，特别是来自非水性物流的馏出物馏分。可以使用能够将反应产物分配到水性物流和非水性物流中的任何合适的液-液萃取方法和系统。这些方法可以呈分批模式、半分批模式、连续模式或其任何组合操作。

可以用于液-液萃取中的合适类型的设备包含阶段型萃取器或差异萃取器。阶段型萃取器的一个实例是混合器-沉降器设备，其通常包含耦接到沉降容器的混合槽以允许各相聚结。一般来说，混合器-沉降器设备可以呈分批模式使用，或多个混合器-沉降器设备可以呈连续或半连续模式分阶段操作。另一阶段型萃取器是离心接触器。同样合适的不同类型的差异萃取器(又称为“连续接触萃取器”)包含(但不限于)离心接触器和接触塔，例如板式塔、喷射塔、填充塔、转盘接触器和脉冲塔。

液-液萃取过程还可以包括允许或促进各相聚结的设备，包含水平沉降槽、一个或多个溢流堰、离心机或水力旋流器型装置、纤维聚结垫或填充床聚结器。

离开液-液萃取的水性物流(其还可以被称作萃余物)的内含物取决于在低到高的范围内的萃取的水平或程度。应了解，萃取水平可以在低极值与高极值之间的任何地方的范围内。如果萃取水平相对较低，那么水性物流仍然可以包括与水一定程度混溶的化合物，包含轻质化合物、中间沸点化合物和重质化合物，以及水溶性盐、灰分、焦油和其它废弃物，这些被作为废弃物丢弃，或作为副产物物流进行加工以用于产生生物气，或用作实用锅炉的燃料。轻质化合物包含标准沸点小于150℃的化合物，包含一元醇、醛、酮、酸和其任何组合。可以存在于水性物流中的中间沸点化合物(例如标准沸点为150℃到350℃的化合物)包含二醇和酚类。重质化合物包含标准沸点超过350℃的化合物。可以从水性物流回收轻质化合物和中间沸点化合物用于进一步处置，包含轻质化合物进一步加工成燃料产物和中间沸点化合物作为溶剂再循环。

液-液萃取通常不提供水性物流中的水可混溶的化合物与非水性物流质的水不可混溶的化合物之间的明显分界。从水相萃取的化合物的量取决于所属领域普通技术人员显而易知的各种因素，包含萃取类型和萃取器设备类型、溶剂类型和溶剂比率。

如果萃取水平相对较高，那么水性物流可能仅仅包括痕量的这些化合物，因为已经从水相萃取这些化合物，并且其在非水性物流中离开液-液萃取。因而，在例如蒸馏等非水性物流的随后处置中可以回收所萃取的化合物。在此类情形下，水相进行例如闪蒸等产物回收步骤可能不具成本效益。因此，水相可以用普通技术人员已知的各种方式，包含本公开中提及的方式，作为废弃物进行处理。

非水性物流包括液-液萃取单元中的反应产物中的少部分水。虽然非水性物流仍然可以含有一些水，但其称为“非水性”以将其与含有基本上更多水的水性物流区分。除少量水外，由于某些轻质化合物与非水相混溶，所以非水性物流还包括大部分的中间沸点化合物和较少量的轻质化合物。液-液萃取后，非水性物流可以蒸馏成各种产物馏分，包含包括轻质化合物的顶部馏分、包括中间沸点化合物(包含环状醇和酚类和木质素低聚物在内)的中间馏分和包括反应产物中的最重质化合物的底部馏分，底部馏分通常被看作是废弃物或用作实用燃料。或者或另外，非水性物流可以蒸馏成超过一种中间馏分。

从非水性物流的蒸馏回收的轻质化合物可以进一步加工成燃料产物。从非水性物流回收的中间沸点化合物可以作为萃取溶剂的一部分在液-液萃取工艺中再循环。中间馏分也可以再循环到第一水热反应步骤和第二水热反应步骤中的至少一者。举例来说，包含酚类在内的中间馏分中的各种化合物可以充当第一水热反应步骤中的溶剂。或者或另外，包含酚类和木质素低聚物在内的中间馏分中的各种化合物可以在第二水热反应步骤中进一步加氢处理。举例来说，中间馏分中的酚类可以在第二水热反应步骤中转化成烃，并且中间馏分中的木质素低聚物可以在第二水热反应步骤中，特别是在水存在下进一步复原成酚类。虽然木质素低聚物可以提供到第一水热反应步骤，但非优选。

如所描述，液-液萃取过程中的至少一部分萃取溶剂可以来自从反应产物回收的产物。可以提供任何合适量的再循环萃取溶剂。在一些情形下，液-液萃取过程中所用的萃取溶剂的量是相对于液-液萃取过程中反应产物的比率。举例来说，萃取溶剂可以呈在1份溶剂比9份反应产物到9份溶剂比1份反应产物的范围内的比率提供。非限制性例示性比率包含1份溶剂比9份反应产物(1:9)、1份溶剂比8份反应产物(1:8)、1份溶剂比7份反应产物(1:7)、1份溶剂比6份反应产物(1:6)、1份溶剂比5份反应产物(1:5)、1份溶剂比4份反应产物(1:4)、1份溶剂比3份反应产物(1:3)、1份溶剂比2份反应产物(1:2)、1份溶剂比1份反应产物(1:1)、2份溶剂比1份反应产物(2:1)、3份溶剂比1份反应产物(3:1)、4份溶剂比1份反应产物(4:1)、5份溶剂比1份反应产物(5:1)、6份溶剂比1份反应产物(6:1)、7份溶剂比1份反应产物(7:1)、8份溶剂比1份反应产物(8:1)、9份溶剂比1份反应产物(9:1)、10份溶剂比1份反应产物(10:1)和其任何组合。

如所描述，充当第一水热反应步骤中的溶剂的酚类可以来自从反应产物回收的产物。可以提供任何合适量的再循环酚类-来自反应产物的酚类。在一些情形下，提供到第一水热反应步骤的酚类的量是相对于提供到其的木质素的量的比率。举例来说，提供的酚类可以呈至少1份酚类比2份木质素(1:2)的比率，包含在1份酚类比2份木质素(1:2)到10份酚类比1份木质素(10:1)范围内的比率或两者之间的任何比率。非限制性例示性比率包含至少1份酚类比1份木质素(1:1)、2份酚类比1份木质素(2:1)、3份酚类比1份木质素、4份酚类比1份木质素(4:1)、5份酚类比1份木质素(5:1)、6份酚类比1份木质素(6:1)、7份酚类比1份木质素(7:1)、8份酚类比1份木质素(8:1)、9份酚类比1份木质素(9:1)、10份酚类比1份木质素(10:1)和其任何组合。应了解，木质素作为生物质进料的组分或经由含有木质素的工艺物流的再循环提供。

如果存在第二水热反应步骤，那么可以向其提供从反应产物回收的二醇、酚类和/或木质素低聚物。可以提供任何合适量的再循环酚类和/或木质素低聚物，符合上文所论述的以第二水热反应步骤的内含物的总重量计至多50重量％的低酚类化合物浓度。术语“再循环”是指从反应产物回收的化合物。

任选地，在蒸馏前非水性物流可以进行一个或多个木质素解聚反应，以降低非水性物流的粘度，因此提高蒸馏期间产物馏分的分离。可以使用任何合适的木质素解聚反应。一般来说，木质素解聚反应将高分子量木质素低聚物复原成较低分子量化合物，例如较轻木质素低聚物和/或木质素单体，从而降低粘度。非水性物流中的木质素的解聚提供木质素单体，所述木质素单体促进酚类化合物与木质素低聚物和甚至较重化合物的分离。木质素单体可以变成切削剂以降低高分子量木质素低聚物的粘度。包括从非水性物流蒸馏而来的酚类和/或木质素低聚物的中间馏分也可以提供到木质素解聚反应，以进一步降低蒸馏单元的进料的粘度，因此增强产物分离。应认识到，此步骤可能需要涉及使用较少的水，并且任选地，可以在不存在催化剂下进行，使得经由此步骤，使木质素有效转化成较低粘度的更小片段可能需要更高的温度(超过300℃)。

以下段落提供关于所提供的将纤维素生物质加工成燃料产物、特别是加工从纤维素生物质固体的水热反应获得的反应产物的方法和系统的额外细节。如上文所提及，纤维素生物质的水热反应可以包含现场催化还原，现场催化还原包括在分子氢和能够活化分子氢的催化剂存在下加热纤维素生物质和消化溶剂。能够活化氢的任何类型的合适催化剂可用于适于与选择用于第一和/或第二水热反应步骤的催化剂一起使用的任何反应器中。举例来说，第一和第二水热反应步骤中的至少一者可以使用以流体方式移动的催化剂粒子进行，所述催化剂粒子可以经由气体流动、液体流动、机械搅拌或其任何组合在反应器中至少部分悬浮于流体相。可以实施各种条件，以便以流体方式移动的催化剂粒子不被流过反应器的流体从反应器带走。在这些情形下操作的反应器可以称为沸腾床反应器，部分是因为催化剂粒子保持在反应器中形成催化床。应了解所属领域普通技术人员可以选择各种条件来实现沸腾床反应器。举例来说，可以选择催化剂的合适浓度和/或催化剂尺寸来获得所需反应器条件。

另一方面，可以改变条件，以便以流体方式移动的催化剂粒子与生物质固体一起流过反应器。在这些情形下操作的反应器可以称为浆液反应器。在浆液反应器中需要充分的催化剂分布，以便在水热消化期间形成的可溶性碳水化合物可以在其有机会大量降解前被拦截并转化成更稳定的化合物，甚至是在另外促进其降解的热的条件下。

如果存在，那么第二水热反应步骤还可以使用不包括以流体方式移动的催化剂粒子的催化剂进行。举例来说，第二水热反应步骤可以在所属领域普通技术人员已知的固定床反应器或滴流床反应器中进行。举例来说，在固定床或滴流床反应器操作和流体流过反应器期间，床的高度与流体未流过反应器时相比不增加到超过10％。

如果具有不包括以流体方式移动的催化剂粒子的催化剂的反应器用于第二水热反应步骤，那么一个可能的问题可能是来自消化的第一反应产物中的纤维素微粒堵塞床。当在消化期间纤维素生物质解体时，可以产生越来越小的微粒，直到仅仅剩下不溶性物质。在进行消化前纤维素微粒也可以存在于天然纤维素生物质中。一种处置纤维素微粒的方式可以是在水热消化单元的流体出口处使用筛网，以帮助在那里维持纤维素细粒。可能需要液体或气体的周期性回流或“倒冲”来从此筛网冲洗固体，以维持流体流出。在一定尺寸下，纤维素微粒可以通过水热消化单元的筛网并至少进入第二反应区中的反应器。

另一种解决纤维素微粒、特别是足够小而通过筛网的纤维素微粒的方式是共同拥有的美国申请公开案第2013/0152456号(“'456公开案”)中公开的方法和系统。一般来说，'456公开案公开一种固体分离单元，第一反应产物可以发送到固体分离单元以在其进入第二反应区中的反应器前去除至少一部分纤维素微粒。固体分离单元可以包含一个或多个过滤器，其中至少一个过滤器可以倒冲以从其中去除纤维素细粒，同时一个或多个其它过滤器保持与第二反应区中的反应器的入口流体连通。

在一些实施例中，能够活化分子氢的催化剂可以包括金属，例如cr、mo、w、re、mn、cu、cd、fe、co、ni、pt、pd、rh、ru、ir、os和其合金或任何组合，单独或与例如au、ag、cr、zn、mn、sn、bi、b、o和其合金或任何组合等促进剂一起。在一些实施例中，催化剂和促进剂可以允许例如氢化和氢解反应等各种水热反应同时或彼此依次进行。在一些实施例中，此类催化剂还可以包括含有过渡金属(例如cr、mo、w、re、mn、cu和cd)或第viii族金属(例如fe、co、ni、pt、pd、rh、ru、ir和os)的含碳焦化聚合物催化剂。在一些实施例中，以上催化剂可以与碱土金属氧化物组合或粘附催化活性载体。在一些或其它实施例中，能够活化分子氢的催化剂可以沉积于本身无催化活性的催化剂载体上。

在一些实施例中，用于第一和/或第二水热反应步骤中的催化剂可以包含耐受毒物的催化剂。如本文所用，术语“耐受毒物的催化剂”是指由于至少约12小时连续操作的低催化活性而无需再生或替换的能够活化分子氢的催化剂。当来源于纤维素生物质固体的尚未去除催化剂毒物的可溶性碳水化合物反应时，特别需要耐受毒物的催化剂的使用。不耐受毒物的催化剂也可以用于实现类似结果，但其可能需要比耐受毒物的催化剂更频繁地再生或替换。

合适的耐受毒物的催化剂可以包含例如硫化催化剂。在一些或其它实施例中，氮化催化剂可以用作耐受毒物的催化剂。共同拥有的美国专利申请案13/495,785和61/553,591中描述了适合于活化分子氢的硫化催化剂。

催化剂粒子可以具有约250微米或更小、约100微米或更小或约10微米或更小的粒径。催化剂粒子的最小粒径可以是约1微米。催化剂粒子可以包括催化剂细粒。如本文所用，术语“催化剂细粒”是指具有约100微米或更小的标称粒径的固体催化剂。催化剂细粒可以由催化剂生产工艺，例如在挤压固体催化剂期间产生。催化剂细粒也可以通过研磨较大的催化剂固体或在催化剂固体再生期间来产生。美国专利6,030,915和6,127,229中描述了用于产生催化剂细粒的合适方法。在一些情况下，催化剂细粒可以从固体催化剂生产运行中有意去除，因为其在一些催化工艺中可能难以螯合。用于从较大催化剂固体去除催化剂细粒的技术可以包含例如筛分或类似尺寸分离方法。当进行现场催化还原反应法(例如本文描述的现场催化还原反应法)时，催化剂细粒特别适合，因为其容易流体化并分布在消化的纤维素生物质固体的空隙空间中。

不特别耐受毒物的催化剂也可以结合本文描述的技术使用。此类催化剂可以包含例如安置于固体载体上的ru、pt、pd或其化合物，例如二氧化钛上的ru或碳上的ru。虽然此类催化剂可能不特别耐受毒物，但其可以例如通过在高温下将催化剂暴露于水而再生，可以处于亚临界状态或超临界状态。

结合本文所描述的方法使用的催化剂可以经操作以产生分子氢。举例来说，在一些实施例中，可以使用适合于水相重整的催化剂(即，apr催化剂)。合适的apr催化剂可以包含例如包括与re、mo、sn或其它金属形成合金或经其改性的pt、pd、ru、ni、co或其它第viii族金属的催化剂。因此，在本文描述的一些实施例中，可能不需要外部氢进料来通过催化还原反应有效地使可溶性碳水化合物稳定化。但是，在其它实施例中，可以使用外部氢进料，任选地，与内部产生的氢组合。在其它实施例中，所需分子氢可以从外部供应到纤维素生物质固体。如果提供外部氢，那么分子氢可以作为向上指向的流体物流供应。本文中描述了供应向上指向的流体物流的益处。

提供到第一反应区的消化溶剂可以包括有机溶剂。在各种实施例中，消化溶剂可以包括有机溶剂和水。虽然至少部分可与水混溶的任何有机溶剂可用于消化溶剂中，但特别有利的有机溶剂是可以直接转化成燃料掺合物和其它物质而不用与醇类组分分离的有机溶剂。也就是说，特别有利的有机溶剂是在下游进一步加工反应期间可以与所产生的醇类组分共同加工的有机溶剂。在此方面合适的有机溶剂可以包含例如乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、酚类和其任何组合。其它合适的有机溶剂可以包含例如糖醇。

在一些实施例中，消化溶剂可以进一步包括少量一元醇。消化溶剂中存在至少一些一元醇可以有利地增强其中进行的消化和/或催化还原反应。举例来说，消化溶剂中包含约1重量％到约5重量％一元醇可以因表面清洗作用而有利地维持催化剂活性。在较高浓度的一元醇下，主体溶剂效应可能开始占主导地位。在一些实施例中，消化溶剂可以包括约10wt.％或更少的一元醇，消化溶剂的其余部分包括水和另一有机溶剂。在一些实施例中，消化溶剂可以包括5wt.％或更少的一元醇，或约4％或更少的一元醇，或约3％或更少的一元醇，或约2％或更少的一元醇，或约1％或更少的一元醇。存在于消化溶剂中的一元醇可以源自任何来源。在一些实施例中，一元醇可以作为由催化还原反应形成的醇类组分的副产物形成。在一些或其它实施例中，一元醇可以通过最初产生的醇类组分的随后催化还原来形成并且随后返回到纤维素生物质固体。在其它实施例中，一元醇可以来源于与纤维素生物质固体流体连通的外部进料。

在一些实施例中，消化溶剂可以包括约1％与约99％之间的水，其中有机溶剂构成消化溶剂组合物的其余部分。虽然从环境立场出发，较高百分比的水可能更有利，但由于有机溶剂更倾向于使碳水化合物溶解和促进可溶性碳水化合物的催化还原，所以较高量的有机溶剂可以更有效地促进水热消化。在一些实施例中，消化溶剂可以包括约90重量％或更少的水。在其它实施例中，消化溶剂可以包括约80重量％或更少的水，或约70重量％或更少的水，或约60重量％或更少的水，或约50重量％或更少的水，或约40重量％或更少的水，或约30重量％或更少的水，或约20重量％或更少的水，或约10重量％或更少的水，或约5重量％或更少的水。

将参考图1-5进一步描述各种例示性实施例。具体地说，图1-4展示生物质加工系统1的例示性实施例，特别是图1和3中的系统1a以及图2和4中的系统1b。图5展示水性物流分离区25的一实施例，所述水性分离区可用于系统或方法中的分离区中以如本公开所提供来加工纤维素生物质，例如图1-4中描绘的系统1的分离区13中。

参看图1-4，第一反应区3中的水热消化单元2也可以称作消化区3，含有包括纤维素生物质、能够活化分子氢的催化剂、消化溶剂和分子氢的第一反应内含物。如下文进一步论述，在提供到水热消化单元2的初始物质后的第一反应内含物可以进一步包括可以作为消化溶剂的一部分的再循环酚类部分。虽然图1-4展示了消化区3中的一个水热消化单元2，但应了解消化区3可以包括任何合适数目的彼此耦接(例如彼此流体连通)的水热消化单元，例如至少两个、三个、四个、五个、六个或更多个水热消化单元。提供到水热消化单元2的能够活化分子氢的催化剂优选包括以流体方式移动的催化剂粒子10。举例来说，水热消化单元2可以是浆液反应器或沸腾床反应器。为了清楚起见，未描绘水热消化单元2中的纤维素生物质、消化溶剂和分子氢。如果反应区3具有超过一个水热消化单元，那么这些单元可以是浆液反应器和/或沸腾床反应器的任何组合。

加热水热消化单元2中的反应内含物以形成包括酚类和醇类组分的第一反应产物。酚类来源于纤维素生物质中的木质素，并且醇类组分由来源于纤维素生物质的可溶性碳水化合物形成。第一反应内含物的加热实现现场催化还原，其中纤维素生物质的消化和可溶性碳水化合物的催化还原在相同反应器中进行。将水热消化单元2中的反应内含物加热到可以在约190℃到260℃范围内，例如在约225℃到245℃范围内的温度。举例来说，水热消化单元2中的反应内含物可以加热到约190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃、250℃、255℃或260℃。

水热消化单元2中的第一反应内含物的加热优选在加压状态下进行。如本文所用，术语“加压状态”是指超过大气压(1巴(bar))的压力。举例来说，水热消化单元2可以具有至少约30巴，例如至少约45巴、至少约60巴、至少约75巴、至少约90巴、至少约100巴、至少约110巴、至少约120巴或至少约130巴的压力。水热消化单元2可以具有至多约450巴，例如至多约330巴、至多约200巴、至多约175巴、至多约150巴或至多约130巴的压力。因而，水热消化单元2可以具有在约30到450巴范围内，例如在约45与330巴范围内或在约75到130巴范围内的压力。优选地添加氢以实现水热消化单元2的所需全压。举例来说，超过5巴、超过10巴或超过25巴的氢分压可以提供到水热消化单元2以实现所需全压。其它压力可以由反应内含物的水和挥发性化合物的一部分的气化产生。在加压状态下水热消化单元2中的消化溶剂的加热可以允许超出消化溶剂的各种化合物的标准沸点，因此允许维持主要液体状态，从而允许水热消化速率相对于较低温度消化方法而增加。

水热消化单元2中的反应内含物可以加热至少30分钟并且至多10小时，最通常在120分钟到300分钟之间。举例来说，消化可以进行至少30分钟、至少60分钟、至少120分钟、至少180分钟、至少240分钟、至少300分钟、至少360分钟、至少420分钟、至少480分钟、至少540分钟或至少600分钟。消化可以进行至多600分钟、至多540分钟、至多480分钟、至多420分钟、至多360分钟、至多300分钟、至多240分钟、至多180分钟、至多120分钟、至多60分钟或至多30分钟。

参看图1-4，水热消化单元2可以馈入所需量的催化剂微粒10，同时纤维素生物质固体以更频繁的速率连续或半连续地添加到其中，因此允许水热消化以连续方式进行。催化剂固体可以定期取出并用新鲜催化剂替换，以补偿操作期间的催化剂降解或经由生物质进料中的组分毒化。纤维素生物质可以经由固体引入机构4引入第一反应区中的水热消化单元2。如本文所用，术语“连续添加”和其语法同等物将指在不将水热消化单元完全减压下纤维素生物质固体以不间断的方式添加到水热消化单元的过程。如本文所用，术语“半连续添加”和其语法同等物将指在不将水热消化单元完全减压下纤维素生物质固体不连续而是根据需要地添加到水热消化单元。也就是说，新鲜纤维素生物质固体可以连续或根据需要地添加到水热消化单元2以便补充已经消化形成可溶性碳水化合物的纤维素生物质固体。

固体引入机构4可以包括负载机构6和压力转变区8，压力转变区可以连续或定期将纤维素生物质从大气压提高到靠近水热消化单元2的操作压力的压力，特别是当水热消化单元2处于加压状态时。此允许在不将水热消化单元2完全减压下连续或半连续地引入纤维素生物质。也就是说，在水热消化单元处于加压状态的同时，纤维素生物质固体可以连续或半连续地添加到水热消化单元。在不能将新鲜纤维素生物质引入加压的水热消化单元下，可以在生物质添加期间进行水热消化单元的减压和冷却，此显著降低生物质转化过程的能量和成本效益。

压力转变区8可以包括一个或多个合适加压区，用于加压并引入纤维素生物质固体到水热消化单元2。此类合适的加压区更详细地在共同拥有的美国专利申请公开案2013/0152457和2013/0152458中描述。例示性压力转变区的另一合适实例更详细地在共同拥有的美国专利申请案第14/868448号中描述，所述申请案要求2014年10月1日提交的标题是提供进料到加压系统的系统和方法(systemsandmethodsforprovidingfeedmaterialtoapressurizedsystem)的申请案第62/058177号的优先权。其中描述的合适的加压区可以包含例如压力容器、加压螺旋进料器、一个或多个能够抽取固体和固体浆液的泵等。多个加压区可以串联连接以逐步增加纤维素生物质固体的压力。

在各种实施例中，由纤维素生物质固体产生的可溶性碳水化合物可以经由由能够活化分子氢的催化剂介导的催化还原反应转化成包括二醇的反应产物。如共同拥有的都于2012年10月31日提交的标题是“生产和加工从纤维素生物质固体的水热消化获得的二醇反应产物的方法”和“将从纤维素生物质固体的水热消化获得的二醇反应产物转化成无水一元醇进料的方法”的美国专利申请案61/720,704和61/720,714中所述，二醇的产生可以呈现若干工艺优点，特别是在下游进一步加工反应方面。在其它方面中，一元醇的形成可能更合乎需要。

参看图1-4，催化剂微粒10能够活化分子氢。至少一部分催化剂微粒10可以分布在纤维素生物质中，特别是在水热消化单元2中。如果进行现场催化还原，那么需要催化剂微粒10有效分布在现场催化还原反应的整个纤维素生物质固体中。此可以通过使用流体流将催化剂微粒10运送到纤维素生物质固体的馈料内的空隙空间中来实现。如本文所用，术语“分布(distribute)”、“分布(distribution)”和其变体是指其中催化剂微粒以纤维素生物质的馈料的所有高度存在的状态。术语“分布”或其变体的使用未特别暗示分布程度。催化剂分布可以包括大体上均匀分布，使得催化剂微粒的浓度在纤维素生物质馈料的所有高度都大体上相同。催化剂分布可以包括非均质分布，使得在纤维素生物质馈料的各种高度存在不同浓度的催化剂微粒。当存在催化剂微粒的非均质分布时，水热消化单元2中的纤维素生物质固体中的催化剂微粒的浓度可以从上到下增加或从上到下降低。在一些实施例中，非均质分布可以包括不规则浓度梯度。

催化剂微粒10可以运送到水热消化单元2中的纤维素生物质固体中以使用来自任何方向的流体流进行分布。具体地说，至少一部分催化剂微粒10可以通过向上指向的流体流来运送或至少存在向上指向的流体流。举例来说，如图1-4中所示，催化剂微粒10可以通过流体入口管线9供应。此类向上指向的流体流可以促进纤维素生物质固体的膨胀并且不促进在其添加和消化期间发生的重力诱发的压缩。另外，当存在向上指向的流体流时，对利用获得充分催化剂分布可能另外需要的机械搅拌或类似机械搅拌技术的需要可能降低。

在共同拥有的都于2012年6月28日提交(pct/us2013/048239和pct/us2013/048248)的美国专利申请案61/665,727和61/665,627中描述了适于使用流体流将催化剂微粒10在纤维素生物质固体内分布的技术。如其中所描述，纤维素生物质固体可以具有保留由流体流运送的催化剂微粒10的至少一定的先天性倾向，并且至少一部分纤维素生物质固体可以大小设定成更好地促进此保留。另外，使用流体流、特别是向上指向的流体流来迫使催化剂微粒10主动循环通过消化的纤维素生物质固体的馈料可以确保充分的催化剂分布以及有利地减少在水热消化期间可能出现的热梯度。作为另一个优点，催化剂微粒10的主动循环可以解决由纤维素生物质细粒的产生所造成的问题，因为对于在水热消化单元2中进行的连续消化，纤维素生物质细粒可能与催化剂微粒共同循环。

向上指向的流体流可以包括气体流、液体流或其任何组合。并且，向上指向的流体流可以包括一个向上指向的流体物流，或两个向上指向的流体物流，或三个向上指向的流体物流，或四个向上指向的流体物流，或五个向上指向的流体物流。

所述一个或多个向上指向的流体物流中的至少一些可以在其来源处含有催化剂微粒。也就是说，流体物流可以包括催化剂微粒物流。一个或多个向上指向的流体物流可以运送其中的催化剂微粒。在其它情形下，一个或多个向上指向的流体物流可以在其来源处不含催化剂微粒，但其仍然可以将位于纤维素生物质固体中或靠近纤维素生物质固体的催化剂微粒流体化。

一个或多个向上指向的流体物流可以包括气体流。举例来说，用于向上指向的流体流的气体流可以包括分子氢物流。代替或除分子氢物流外，可以使用例如蒸汽或惰性气体，例如氮气。流体流中可以存在高达约40％蒸汽。

一个或多个向上指向的流体物流可以包括液体物流，特别是例如当不一定需要维持纤维素生物质固体中的催化剂微粒和/或单独气体物流不足以分布催化剂微粒时。不同于气体物流，液体物流可以运送催化剂微粒通过纤维素生物质固体，添加到环绕纤维素生物质固体的液体头部，并最终溢出。在其它情形下，催化剂流体化可能不完全，并且在液体头部溢出前液体物流可以仍然未完全运送催化剂微粒通过纤维素生物质固体。

因而，在某些情况下，至少一部分液体头部可以循环通过纤维素生物质固体。在共同拥有的于2012年6月28日提交(pct/us2013/048212)的美国专利申请案61/665,717中描述了被配置用于使液相循环穿过的合适水热消化单元，例如图1-4中描绘的水热消化单元2。确切地说，水热消化单元2可以包括流体循环回路，液相和任选地催化剂微粒10循环通过此回路，以分布在纤维素生物质固体中。

另一分布催化剂微粒10的方式是将包括水热消化单元2中的酚类的至少一部分运送到纤维素生物质固体的至少一部分上方的点并释放此部分。在酚类存在下，特别是在酚类聚集形成含有单元2中的大部分的酚类的富含酚类的液相的情况下，催化剂微粒10可能倾向于累积和凝聚成更大颗粒。富含酚类的液相的形成提供含有单元2中的大部分催化剂的富含催化剂的馏分到水热消化单元2中的纤维素生物质固体上方，此可以用于释放催化剂微粒朝下渗透通过纤维素生物质固体。在共同拥有的于2012年10月31日提交的标题是“将浆液催化剂分布在纤维素生物质固体中的方法和系统”的美国专利申请案第61/720,757号和于2013年12月17日提交的美国专利公开案第20140174432号中描述了用于催化剂微粒和酚类向下渗透的技术。

在图1和3中所示的系统1的实施例中，来自水热消化单元2的第一反应产物可以提供到分离区13。图2和4展示系统1的另一实施例-系统1b，其中第一反应产物经由管线12提供到第二反应区区域17中的酚类化合物转化单元16。虽然图2和4展示反应区17中的一个酚类化合物转化单元16，但应了解反应区17可以包括任何合适数目的彼此耦接(例如彼此流体连通)的反应器，例如至少两个、三个、四个、五个、六个或更多个酚类化合物转化单元。酚类化合物转化单元16产生第二反应产物，所述第二反应产物提供到分离区13。消化产物12中存在的一部分二元醇和二醇也可以经由转化单元16转化成所需单氧中间物。

如图2和4中所示，第一反应产物任选地是提供到酚类化合物转化单元16的第二反应内含物的一部分。第二反应内含物进一步包括能够活化分子氢的催化剂和分子氢。如下文进一步论述，在提供到酚类化合物转化单元16的初始材料后的第二反应内含物也可以进一步包括酚类化合物部分。在酚类化合物转化单元16中加热第二反应内含物以形成包括未转化的酚类化合物、由酚类化合物转化的烃的第二反应产物。任选地，第二反应产物还可以包括由第一反应产物中的醇类组分中的三醇和二醇转化的一元醇。

参看图2和4，酚类化合物转化单元16中的第二反应内含物的加热将第一反应产物中的可加氢处理但在水热消化单元2中未加氢处理的化合物加氢处理。具体地说，第二反应内含物的加热实现酚类化合物转化单元16中的至少一部分酚类化合物转化成烃，并且任选地，至少一部分三醇和二醇转化成一元醇。酚类化合物转化单元16中的反应内含物加热到可以在约210℃到300℃范围内，例如在270℃到290℃或至少270℃范围内的温度。举例来说，酚类化合物转化单元中的反应内含物可以加热到约210℃、215℃、220℃、225℃、230℃、235℃、240℃、245℃、250℃、255℃、260℃、265℃、270℃、275℃、280℃、285℃、290℃、295℃或300℃。在一具体实施例中，酚类化合物转化单元16的出口处的第二反应产物的温度超过水热消化单元2的出口处的第一反应产物的温度。酚类化合物转化单元16中的第二反应内含物的加氢处理还可以实现第一反应产物中累积的催化剂微粒(如果存在的话)的再生。

在图2和4中，酚类化合物转化单元16优选地处于加压状态。举例来说，酚类化合物转化单元16可以具有至少约30巴、例如至少约45巴、至少约60巴、至少约75巴、至少约90巴、至少约100巴、至少约110巴、至少约120巴或至少约130巴的压力。酚类化合物转化单元16可以具有至多约450巴，例如至多约330巴、至多约200巴、至多约175巴、至多约150巴或至多约130巴的压力。因而，酚类化合物转化单元16可以具有在约30到450巴范围内、例如在约45与330巴范围内或在约75到130巴范围内的压力。氢优选地用于实现酚类化合物转化单元16的所需全压。举例来说，可以提供超过5巴、超过10巴或超过25巴的氢分压到酚类化合物转化单元16来实现所需全压。

参看图2和4，酚类化合物转化单元16中的反应内含物可以加热至少30分钟并且至多10小时，例如120分钟到300分钟。举例来说，消化可以进行至少30分钟、至少60分钟、至少120分钟、至少180分钟、至少240分钟、至少300分钟、至少360分钟、至少420分钟、至少480分钟、至少540分钟或至少600分钟。消化可以进行至多600分钟、至多540分钟、至多480分钟、至多420分钟、至多360分钟、至多300分钟、至多240分钟、至多180分钟、至多120分钟、至多60分钟或至多30分钟。

在酚类化合物转化单元16中进行的水热反应可以实现木质素衍生的酚类化合物转化成合乎需要的可用于例如汽油等燃料掺合物中的烃。例示性的非限制性烃化合物包含适合用于例如汽油或柴油等燃料组合物中的烷烃、烯烃、环烷烃和其烷基取代基或衍生物，以及环烯烃和其烷基取代基或衍生物。举例来说，例示性烃化合物可以包含(但不限于)以下任一者：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、含氧烃环己酮或甲基环己酮和甲基丙基苯。木质素衍生的酚类化合物转化成合乎需要的烃可能不完全，使得未转化的酚类化合物可能仍然残留在第二反应产物中。任选地，在酚类化合物转化单元16中进行的水热反应还可以实现氢化脱氧，其中醇类组分的三醇和二醇转化成一元醇。氢化脱氧可能不完全，使得三醇和二醇可能仍然残留在第二反应产物中。因而，第二反应产物可以包括未转化的酚类化合物、由酚类化合物转化的烃和至少一部分醇类组分。

在酚类化合物转化单元16中，酚类也可以转化成环状醇，包含烷基环己醇与烷基环戊醇中的至少一者，其可以类似地用作萃取溶剂的一部分。可以选择酚类化合物转化单元16的操作条件以产生相对更多的某些由酚类衍生的环状醇，因此使得更少的酚类留在单元16中的第二反应内含物中。环己醇与环戊醇中的至少一者也可以由水热消化单元2和酚类化合物转化单元16中的碳水化合物(如果存在的话)在能够活化分子氢的催化剂存在下经由氢化脱氧反应来形成。

如所提到，已发现，在反应区17中，例如图2和4的酚类化合物转化单元16中进行的第二水热反应步骤在低酚类化合物浓度下烃的产量比高酚类化合物浓度下烃的产量更好。单元16中的酚类化合物浓度包含以酚类化合物转化单元16的内含物的总重量计至多50重量％的浓度。单元16的反应内含物的非限制性例示性酚类化合物浓度可以在约0.1重量％到50重量％范围内，并且可以是两者之间的任何量，包含以第二水热反应步骤的总内含物重量计小于45重量％、小于40重量％、小于35重量％、小于30重量％、小于25重量％、小于20重量％、小于15重量％、小于10重量％或小于5重量％。

还提及了如果在水存在下实现转化，那么可以改善木质素转化成酚类和/或酚类化合物转化成烃化合物。参看图2和4，可以至少部分用水实现以单元16中的内含物的重量计50％或更少的单元16中的酚类化合物浓度。举例来说，酚类化合物转化单元16中水的浓度可以是以单元16的内含物的总重量计至少10重量％。酚类化合物转化单元16中反应内含物的非限制性例示性水浓度可以是以第二水热反应步骤的总内含物重量计至少10重量％、至少15重量％、至少20重量％、至少25重量％、至少30重量％、至少35重量％或至少40重量％。

图1-4展示气体分离器单元18，其是任选的。在图1和3中，第一反应产物经由管线19提供到气体分离器单元18。在图2和4中，第二反应产物经由管线19提供到气体分离器单元18。气体分离器单元18允许视需要或根据需要去除反应产物中的多余气体。如上文所论述，来自水热消化单元2的第一反应产物和来自酚类化合物转化单元16的第二反应产物在压力下提供到气体分离器单元18，因为各别单元2和单元16在加压状态下操作。因而，可以通过保持气体分离器单元18在与图1和3中的系统1a的水热消化单元相同或与其相比降低的压力下或在与图2和4中的系统1b的酚类化合物转化单元16相同或与其相比降低的压力下来从反应产物释放多余气体。如图1-4中所展示，多余气体可以经由管线23提供到进一步加工区22。大部分的多余气体包括氢和标准沸点小于100℃的其它化合物，包含甲烷、二氧化碳、一氧化碳和水。例如轻质单氧化合物、特别是小于c4的其它化合物可以存在于多余气体中，其中此物流可以提供额外物质用于在进一步加工区22中转化成燃料产物。气体分离器单元18的压力可以基于分离区13中液-液萃取单元20的所需或所选操作压力和/或进一步加工区22的所需或所选操作压力的考虑因素而选择。举例来说，不将气体分离器单元18中的反应产物减压到一定量以下的一个考虑因素是需要将意图用于进一步加工区22的由分离区13产生的产物重新加压。因而，应了解，气体分离器单元18的压力可以取决于系统1a或1b中的其它单元和/或区的压力。气体分离器单元18的压力的非限制性例示性实例可以在约5到50巴的范围内，包含10巴、15巴、20巴、25巴、30巴、35巴、40巴或45巴。

如所提到，气体分离器单元18是任选的，因此第一反应产物或第二反应产物可以分别从水热消化单元2或酚类化合物转化单元16提供到分离区13，不通过气体分离器单元18。参看图1-4，分离区13包括液-液萃取单元20、水性物流分离区25、非水性物流蒸馏单元27和任选地木质素解聚单元29。在液-液萃取单元20中，经由管线26提供的反应产物分成描绘为管线28的水性物流和描绘为管线24的非水性物流。管线28中的水性物流提供到水性物流分离区25。管线24中的非水性物流提供到非水性物流蒸馏单元27。当存在木质素解聚单元29时，可以经由管线30将具有解聚的木质素的非水性物流提供到非水性物流蒸馏单元27。

液-液萃取单元20允许通过萃取溶剂从反应产物的水相萃取各种化合物。此可以通过使用旨在萃取的化合物在其中的溶解性比在水相中高的萃取溶剂来实现。至少一部分萃取溶剂来自反应产物，特别是非水性物流的馏出物馏分，特别是包括包含甲氧基丙基苯酚在内的酚类的馏出物馏分。如图1-4中所示，可以经由管线45提供萃取溶剂。如所示出，在进入液-液萃取单元20前，管线45中的溶剂可以任选地经由管线45a与管线26中的反应产物组合。或者或另外，管线45中的溶剂可以经由管线45b提供到单元20，以与单元20中的管线26的反应产物混合。

萃取溶剂可以呈在1份管线45中的溶剂比9份管线26中的反应产物到9份管线45中的溶剂比1份管线26中的反应产物范围内的比率提供。非限制性例示性比率包含1份溶剂比9份反应产物(1:9)、1份溶剂比8份反应产物(1:8)、1份溶剂比7份反应产物(1:7)、1份溶剂比6份反应产物(1:6)、1份溶剂比5份反应产物(1:5)、1份溶剂比4份反应产物(1:4)、1份溶剂比3份反应产物(1:3)、1份溶剂比2份反应产物(1:2)、1份溶剂比1份反应产物(1:1)、2份溶剂比1份反应产物(2:1)、3份溶剂比1份反应产物(3:1)、4份溶剂比1份反应产物(4:1)、5份溶剂比1份反应产物(5:1)、6份溶剂比1份反应产物(6:1)、7份溶剂比1份反应产物(7:1)、8份溶剂比1份反应产物(8:1)、9份溶剂比1份反应产物(9:1)、10份溶剂比1份反应产物(10:1)和其任何组合。

由图1中的水热消化器2或图2中的酚类化合物转化单元16产生的反应产物是水相与至少一个非水相的混合物，因此其通常是往往具有比其它化合物更高量的水的乳液。当液-液萃取单元20中的萃取溶剂的量处于下端时，液-液萃取过程可能表现得更像液-液相分离，其中萃取溶剂通过增加非水相的浓度，使其与水相的比率更接近1:1来帮助反应产物乳液分成层和/或相。与本案同时提交的美国临时申请案第62/097669号提供了关于液-液相分离的额外论述和实施例。

在下端，组分从水相萃取到溶剂的水平最低。管线45中的物质被视为萃取溶剂，因为其组成与从管线26中的反应产物分离的非水性液相不同。如所示出，单元27中非水性物流的蒸馏与单元29中的任选木质素解聚产生管线45中的萃取溶剂的至少一部分，其被耗尽在旨在萃取的轻质化合物中，所述轻质化合物可以包含单氧化合物(例如c1-c4)、某些二醇和游离酸(例如乙酸或高级酸)中的至少一者。此使得非水性物流的再循环馏出物馏分能够充当这些轻质化合物的萃取溶剂。随着添加到液-液萃取单元20的萃取溶剂的量增加，某些化合物的萃取水平或程度也增加。可以选择液-液萃取单元20的条件使萃取水平达到最大。

参看图1-4，可以使用能够将反应产物分配到水性物流和非水性物流的任何合适的液-液萃取方法和系统。这些方法可以呈分批模式、半分批模式、连续模式或其任何组合操作。

可以用于液-液萃取中的合适类型的设备包含阶段型萃取器或差异萃取器。阶段型萃取器的一个实例是混合器-沉降器设备，其通常包含耦接到沉降容器的混合槽以允许各相聚结。一般来说，混合器-沉降器设备可以呈分批模式使用，或多个混合器-沉降器设备可以呈连续或半连续模式分阶段操作。另一阶段型萃取器是离心接触器。同样合适的不同类型的差异萃取器(又称为“连续接触萃取器”)包含(但不限于)离心接触器和接触塔，例如板式塔、喷射塔、填充塔、转盘接触器和脉冲塔。

一般来说，可用于液-液萃取单元20的混合器-沉降器设备包含具有搅拌器的混合容器以混合通过管线45提供的溶剂与通过管线26提供的反应产物。混合的内含物可以提供到沉降槽，其中各相可以聚结和分离，因此可以经由管线28收回水性物流并且可以经由管线24收回非水性物流。

一般来说，离心接触器是特征在于相对较低的停留时间的高速旋转机器。离心装置中的阶段数目通常是一个，但是，也可以使用具有多个阶段的离心接触器。离心接触器利用机械装置搅拌混合物以增加界面面积并降低传质阻力。同样适用作单元20的不同类型的差异萃取器(又称为“连续接触萃取器”)包含(但不限于)离心接触器和接触塔，例如板式塔、喷射塔、填充塔、转盘接触器和脉冲塔。

接触塔适合于各种液-液萃取操作。填料、塔盘、喷雾或其它形成小滴的机构或其它设备用于增加两个液相(即，溶剂相与烃相)接触的表面积，还增加流动路径的有效长度。在选择萃取器的类型和/或特定配置、材料或建构以及填充材料类型和特征(即，平均粒度、形状、密度、表面积等)时，还可以考虑沿着萃取器的长度的流量和物理特性的改变。举例来说，管线45中的萃取溶剂可以呈相对于管线26中的反应产物的流动逆流的流动方向提供于单元20。

具体地说，液-液分离单元20可以包含板式塔，其中管线26中的反应产物提供到塔的底部并且萃取溶剂提供在塔顶部或附近。另外，塔可以是普通技术人员已知的具有多个塔盘和相关下降管的多阶段逆流接触器。

适用作液-液萃取单元20的另一类型操作单元是填充床塔，其通常包括合适的填充材料，包含(但不限于)帕尔环(pallring)、拉西环(raschigring)、卡斯科环(kascadering)、英特勒鞍形填料(intaloxsaddle)、伯尔鞍形填料(berlsaddle)、超级英特勒鞍形填料、超级伯尔鞍形填料、除雾垫、除雾器、泰勒填料(telerrette)、碳石墨随机填料、其它类型鞍形填料等，包含这些填充材料中一或多者的组合。填充材料提供大的相接触的界面面积，引起液滴聚结和重整。

适合于液-液萃取的其它类型设备包含转盘接触器。转盘接触器是机械搅动的逆流萃取器。搅拌由转盘机构提供。

适合于本发明的系统和方法中的芳香族萃取的另一类型设备是脉冲塔，其具有多个缺乏下降管的填料或筛板。筛板中的孔洞通常小于非脉动塔的孔洞。产生脉冲的装置，例如往复泵，对塔的内含物以频繁的时间间隔施以脉冲。相对较小幅度的快速往复运动叠加在液相的通常流动上。脉动引起各相之间的接触，从而影响萃取。

液-液萃取过程还可以包括允许或促进各相聚结的设备，包含水平沉降槽、一个或多个溢流堰、离心机或水力旋流器型装置、纤维聚结垫或填充床聚结器。如所提到，液-液萃取单元20提供管线28中的水性物流和管线24中的非水性物流。

水性物流包括液-液萃取单元20中的反应产物中存在的大部分水。举例来说，水性物流包括超过50wt％，包含55wt％或更大、60wt％或更大、70wt％或更大、75wt％或更大、80wt％或更大、85wt％或更大、90wt％或更大以及95wt％或更大的单元20中的反应产物中的水。相对应地，非水性物流包括液-液萃取单元20中的各别反应产物中的少部分水。举例来说，非水性物流包括至多50wt％，包含在0.1wt％与至多50wt％、至多45wt％、至多40wt％、至多35wt％、至多30wt％、至多25wt％、至多20wt％、至多15wt％、至多10wt％或至多5wt％范围内的量的单元20中的反应产物中的水。非水性物流包括不在水性物流中的其余部分的反应产物。举例来说，非水性物流可以具有超过一个相。

如果所用萃取溶剂的相对量低，例如当萃取溶剂以相对于管线26中的反应产物小于50重量％提供时，那么萃取程度可能最小，因此除水溶性盐和灰分外，水性物流还会包括反应产物管线26中的至少部分可与水混溶并提供到单元20的大部分化合物，包含轻质化合物、中间沸点化合物、重质化合物。轻质化合物包含标准沸点小于150℃的化合物。轻质化合物的非限制性例示性实例包含一元醇、醛、酮、酸和其任何组合。水性物流中存在的中间沸点化合物包含标准沸点在150℃到350℃或更大的范围内的化合物，其可以包含二醇和酚类。重质化合物包含标准沸点超过350℃的化合物。

如果所提供的萃取溶剂的相对量高，例如当萃取溶剂以相对于管线26中的反应产物超过50重量％提供时，那么水性物流可能基本上缺乏旨在萃取的轻质化合物，包含单氧化合物(例如c1-c4)、某些二元醇和游离酸(例如乙酸或更高级)中的至少一者。也就是说，在这些情形下，水性物流可以含有管线26中的反应产物中的旨在萃取并提供到单元20的少部分的轻质化合物，其中这些轻质化合物包含单氧化合物(例如c1-c4)、某些二元醇和游离酸(例如乙酸或更高级)中的至少一者。在这些情形下，水性物流仍然可以包括二醇，包含乙二醇和丙二醇，以及一定量的萃取溶剂。水性物流还含有水溶性盐，包含酸盐和灰分。

参看图1-4，水性物流可以经由管线28提供到水性分离区25。在液-液萃取过程后，如果水性物流含有普通技术人员认为可回收的阈值量的轻质化合物，例如当萃取水平在下端时，那么可以在区域25中回收轻质化合物。水性物流可以进行闪蒸，闪蒸的汽提影响减小，因为与具有多个液相的反应产物相比，水性物流含有减少量的酚类，使得在闪蒸步骤期间分离的富含酚类的相可以减到最少。水性物流的闪蒸回收各种轻质化合物，所述轻质化合物可以进一步加工成燃料产物。轻质化合物可以包含标准沸点小于150℃的化合物，包含(但不限于)一元醇、醛、酮、酸和其任何组合。

参看图1-4，水性物流中的大部分轻质化合物回收在水性物流分离区25中。举例来说，在区域25中水性物流中的标准沸点小于150℃的化合物超过50wt％，特别是至少75wt％、至少80wt％、至少85wt％、至少90wt％或至少95wt％被回收。这些轻质化合物可以经由管线32提供到进一步加工区22，其中其可以进一步加工成所需产物，如下文进一步论述。如图1-4中所示，在进入进一步加工区22前，经由管线32来自水性物流分离区25的轻质化合物可以与来自气体分离器单元18(如果存在的话)的管线23中的多余气体组合。或者或另外，其可以分开进入区域22。在某些情况下，例如标准沸点为150℃或更大的化合物等包含酚类和二醇在内的较重化合物也可以回收在水性物流分离区25中。如果这些较重化合物回收在区域25中，那么其可以经由管线33提供到消化区3和/或反应区17，如图1-4中所示。具体地说，图1和3展示水热消化单元2与水性物流分离区25之间的管线33，并且图2和4展示酚类化合物转化单元16与区域25之间的管线33。应了解，管线33可以运行到图2和4中的水热消化单元2，即使未展示。如所提到，二醇和/或酚类可以用作消化溶剂的一部分。例如盐、灰分、焦糖和焦油残余物等污染物可以作为废弃物经由管线34处理掉。

如果供应到单元20的萃取溶剂的相对量高，例如超过1份萃取溶剂比2份管线26中的反应产物，那么可能不需要或希望回收管线28中的水性物流中的轻质化合物。因而，水性物流可以并不如所描述在水性物流分离区25中进行加工，因此使得区域25是任选的。或者或另外，区域25中的水性物流的处置可以被配置用于提供如酚类和二醇等较重化合物代替轻质化合物，因此使得管线32是任选的。

水性物流分离区25可以包括所属领域普通技术人员已知的用于分离这些轻质化合物的任何合适方法。举例来说，区域25可以包括一个或多个闪蒸器。在未展示的一种情形下，区域25可以包括一个闪蒸器以对水性物流进行闪蒸来将轻质化合物回收于顶部馏分中，而含有水溶性盐和灰分的底部馏分可以作为废弃物被抛弃。但是，来自单次闪蒸的底部馏分还会含有其它有价值的较重化合物，例如酚类和二醇。图5展示水性物流分离区25回收这些有价值的较重化合物的一个选择方案，其中区域25包括超过一个闪蒸器∶闪蒸器35和闪蒸器36。在图5中，轻质化合物被回收在闪蒸器35的顶部馏分中，其经由管线32提供到进一步加工区22(图1-4中描绘)。闪蒸器35的底部馏分经由管线37提供到闪蒸器36。在闪蒸器36中，包含酚类和二醇在内的有价值的较重化合物被回收在顶部馏分中，其可以经由管线33提供到消化区3和/或反应区17。污染物作为废弃物经由管线34离开。其它可用于水性物流分离区25的合适分离方法包含使用膜将有机物和盐与水分离。

参看图1-4，如所提到，在进入非水性物流蒸馏单元27前，来自液-液萃取单元20的非水性物流可以提供到任选的木质素解聚单元29。如果存在，那么非水性物流可以经由管线24进入单元29。木质素解聚单元29可以通过利用一个或多个木质素解聚反应降低粘度来提高非水性物流的产物分离。木质素解聚单元29可以包括任何合适的木质素解聚反应。

合适的木质素解聚反应是所属领域中已知的。非限制性例示性木质素解聚反应包含热反应，其可以在有或无催化剂下进行。一般来说，在无催化剂下进行的热木质素解聚反应通常在超过300℃的温度下进行。可以添加催化剂和氢以将反应降低到低于300℃。可以采用任何合适的固体或液体形式的催化剂，包含酸性或碱性催化剂。举例来说，在美国申请公开案第2012/0302796号中描述了关于使用固体催化剂的木质素解聚催化剂的方法。关于在木质素解聚中使用催化剂的其它公开内容包含美国申请案第6,100,385号和第7,964,761号。使非水性物流中的木质素解聚的其它方法包含热解(热分解)、气化、氢解、化学氧化和在超临界条件下水解。关于这些方法的额外细节可见于潘迪和金,《木质素解聚和转化∶热化学方法的评述》《化学工程与技术》,2011,第1期,29-41(pandey&kim,“lignindepolymerizationandconversion:areviewofthermochemicalmethods,”chem.eng.technol.,2011,no.1,29-41)。如果在全精馏前木质素仍然存在于非水性物流，那么其可以沉淀并形成木质素浆液。在此情形下，任选地，在全精馏前木质素去除机构可用于捕捉非水性物流中的至少一部分此木质素。可以使用任何合适的木质素去除机构。非限制性的合适木质素去除机构包含过滤器、压力机、水力旋流器设备或其任何组合。由木质素去除机构捕捉的木质素可以提供到木质素解聚单元29，以进一步解聚或进行任何其它解聚步骤。

参看图1-4，具有任选地解聚的木质素的非水性物流被提供到非水性物流蒸馏单元27，所述非水性蒸馏单元可以包括任何合适的蒸馏系统或方法，包含多阶段蒸馏。如所示出，在非水性物流蒸馏单元27中，非水性物流被蒸馏成各种产物馏分，包含顶部馏分、一种或多种中间馏分和底部馏分。

被描绘为管线38的从非水性物流分离的顶部馏分包含经由管线30提供到蒸馏单元27的非水性物流质中的大部分轻质化合物。举例来说，蒸馏单元27中的非水性物流中存在的标准沸点小于150℃的化合物超过50wt％、特别是至少75wt％、至少80wt％、至少85wt％、至少90wt％或至少95wt％在管线38中的顶部馏分中。

中间馏分可以包括比轻质化合物重的化合物，特别是标准沸点为150℃或更大的化合物。可以操作蒸馏单元27以提供超过一种中间馏分。举例来说，可以操作蒸馏以提供标准沸点为约150℃到250℃的第一中间馏分，描绘为管线39，其通常捕捉酚类化合物；和具有200℃到350℃的更高标准沸点的第二中间馏分，描绘为管线40，其通常捕捉木质素低聚物。还可以操作蒸馏以提供标准沸点为约150℃到350℃的中间馏分。如上文所提及，至少归因于蒸馏过程期间化合物的分布，中间馏分的标准沸点存在重叠。因此，管线39中的第一中间馏分可以包含标准沸点在约150℃到300℃范围内的化合物。描绘为管线40的第二中间馏分可以包含标准沸点为200℃到350℃的化合物，其通常捕捉木质素低聚物。描绘为管线41的底部馏分具有标准沸点超过350℃的化合物，其通常捕捉被视为废弃物或副产物的最重化合物，例如焦糖和/或焦油。虽然第一中间馏分可以被称为酚类馏分并且第二中间馏分可以被称为木质素低聚物馏分，但应了解，酚类馏分可以含有木质素低聚物，并且木质素低聚物可以含有酚类。应了解，从非水性物流蒸馏的中间馏分可以是酚类馏分、木质素低聚物馏分或其组合。如所描述，分离区13提供一种或多种中间馏分，所述中间馏分含有提供到分离区13的反应产物中的大部分的酚类化合物。

参看图1-4，来自蒸馏单元27的顶部馏分可以经由管线38提供到进一步加工区22。如所示出，在进入进一步加工单元22前，管线38中的物质可以与从水性物流回收的管线32中的其它轻质化合物和/或从气体分离器单元18(如果存在的话)回收的管线23中的多余气体组合。或者或另外，管线38中的物质可以分开提供到进一步加工区22。

参看图1-4，来自蒸馏单元27的一种或多种中间馏分的至少一部分可以再循环到系统1中的各个位置。如图1和2中所示，管线39中的第一中间馏分可以经由管线39、46和45提供，用作萃取溶剂的一部分。任选地，管线40中的第二中间馏分可以经由管线40a与第一中间馏分组合，其中两者的混合物可以用作萃取溶剂的一部分。包括第一中间馏分与第二中间馏分的单个中间馏分也可以用作萃取溶剂的一部分。如图3和4中所示，管线40中的第二中间馏分可以经由管线40、46和45提供，用作萃取溶剂的一部分。任选地，管线39中的第一中间馏分可以经由管线39a与第二中间馏分组合，其中两者的混合物可以用作萃取溶剂的一部分。

参看图1-4，一种或多种中间馏分也可以提供到消化区2、反应区17和木质素解聚单元29中的至少一者。为简单起见，未展示将来自蒸馏单元27的中间馏分连接到系统1中的其它位置的管线。而是提供管线的入口和部分描绘。应了解即使未提供完全描绘，这些管线也可以如所描述地彼此连接。在图1-2中，管线39中的第一中间馏分和任选地管线40和40a中的第二中间馏分可以经由管线39和46和入口44提供到水热消化单元2以用作消化溶剂的一部分。在图2-3中，管线40中的第二中间馏分和任选地管线39和39a中的第一中间馏分可以经由管线40和46和入口44提供到水热消化单元2，用作蒸馏溶剂的一部分。提供到水热消化单元2的管线中的物质的量可以如上文所论述，通过提供到水热消化单元2的木质素的量来测定。

或者或另外，在图2和4中，来自蒸馏单元27的至少一种中间馏分还经由管线42提供到酚类化合物转化单元16。在图2中，管线39中的第一中间馏分和任选地管线40和40a中的第二中间馏分提供到单元16。在图4中，管线40中的第二中间馏分和任选地管线39和39a中的第一中间馏分提供到单元16。这些馏分中的至少一者中的酚类可以在单元16中进一步转化成烃，如本文所描述。这些馏分中的至少一者中的木质素可以在单元16中进一步复原成酚类，如本文所描述。

参看图2和4，从提供到转化单元16的非水性物流蒸馏的中间馏分的量影响单元16中酚类化合物浓度的量。如所提到，优选地，酚类化合物转化单元16中包含木质素低聚物的量在内的酚类化合物浓度维持在50wt％或更低。如果来自水热消化单元2的转到酚类化合物转化单元16的第一反应产物已经含有一定酚类化合物浓度，那么要考虑到是否从非水性物流蒸馏的一部分中间馏分添加到单元16，以便单元16中的酚类化合物浓度可以根据需要或期望维持。举例来说，来自管线39和管线40中的至少一者的馏分可以与管线12中的第一反应产物呈一定比率或百分比提供到酚类化合物转化单元16。具体地说，非限制性的例示性实例包含来自管线39和管线40中的至少一者的物质的量至多是管线12中的第一反应产物的量或流速的50wt％。在此情形下，相对于一份来自管线39和管线40中的至少一者的物质，第一反应产物的量是至少两份。

如图1-4中所示，来自管线39和管线40中的至少一者的物质也可以经由管线43提供到木质素解聚单元29(如果存在的话)。至少来自管线39和管线40中的至少一者的物质中的木质素可以进一步解聚，此提高蒸馏单元27中的蒸馏效率，因为进一步降低经由管线30提供的物质的粘度。

管线39和管线40中的至少一者中的一些或全部物质可以提供到木质素解聚单元29。举例来说，从非水性物流蒸馏的中间馏分中的至少10wt％的物质提供到木质素解聚单元29，特别至少20wt％、至少30wt％、至少40wt％、至少50wt％、至少60wt％、至少70wt％、至少80wt％或至少90wt％。量可以由所属领域普通技术人员通过权衡不同因素来选择，所述因素包含液-液萃取单元20、水热消化单元2中使用酚类作为溶剂以及酚类化合物转化单元16中木质素进一步复原和转化成烃。更多的物质再循环到一个位置使得更少的物质再循环到其它位置。应了解，系统1中可以使用外部溶剂。举例来说，外部萃取溶剂(即，未再循环的萃取溶剂)可以提供到液-液萃取单元20和/或外部消化溶剂可以提供到水热消化单元2。具体地说，可以在启动时，当系统1尚未产生可以如本文所描述再循环的任何产物馏分时，需要外部溶剂。在启动后也可以使用外部溶剂以根据需要或要求补充。

参看图1-4，进一步加工区22可以包括任何合适数目的彼此耦接的反应器，例如至少一个、二个、三个、四个、五个或六个进一步加工单元。发生在进一步加工区22中的反应可以将醇类组分转化成所需烃化合物。虽然未展示，但从第二反应产物中的酚类化合物转化的烃在传送到进一步加工区22前可以与第二反应产物分离，或烃可以保留在第二反应产物中并通过进一步加工区22，如本文所描述。并且，在剩余馏分进一步加工前可以去除或不去除氢和水蒸气。

参看图1-4，进一步加工区22一般可以包括缩合反应，通常在缩合催化剂存在下进行，其中醇类组分或由其形成的产物与另一分子缩合，形成更高分子量的化合物。如本文所用，术语“缩合反应”将指其中两个或更多个分子彼此偶合形成更高分子量化合物中的碳碳键的化学转变，通常伴有例如水或醇等小分子的损失。一种例示性缩合反应是所属领域的技术人员熟悉的醇醛缩合反应。

虽然多种不同类型的催化剂可用于介导缩合反应，但在此方面，沸石催化剂也特别有利。特别适合介导醇的缩合反应的一种沸石催化剂是zsm-5(zeolitesoconymobil5)，其是具有nanalnsi96-no192·16h2o(0<n<27)的组成的五硅铝硅酸盐沸石，可以将醇进料转变成缩合产物。其它合适的沸石催化剂可以包含例如zsm-12、zsm-22、zsm-23、sapo-11和sapo-41。

在各种实施例中，缩合反应可以在约275℃与约450℃之间的范围内的温度下进行。缩合反应可以在冷凝相(例如液体相)中或在气相中进行。对于在气相中进行的缩合反应，温度可以在约300℃与约400℃之间的范围内，例如350℃或更高。缩合反应可以在约5巴到50巴尔，例如10巴到30巴，包含约15巴到20巴的范围内的压力下进行。

与其它常规的甲醇转化方法相比，醇类组分，特别是当其包含甲醇和含氧化合物(例如酮、醛、呋喃和醚中的至少一者)时，可以提高甲醇转化成例如汽油或柴油等燃料化合物的转化率。此类常规甲醇转化过程的一个实例是甲醇到汽油过程。

通过缩合反应产生的更高分子量化合物可以包括>c4烃，例如c4-c30烃、c4-c24烃、c4-c18烃或c4-c12烃；或>c6烃，例如c6-c30烃、c6-c24烃、c6-c18烃或c6-c12烃。如本文所用，术语“烃”是指含有碳与氢的化合物，未提及可存在的其它元素。因此，经杂原子取代的化合物在本文也用术语“烃”来描述。由缩合反应产生的更高分子量化合物的具体组成可以取决于用于催化还原反应与缩合反应的催化剂和温度以及例如压力等其它参数而变化。

单一催化剂可以介导醇类组分转变成适合于进行缩合反应以及介导缩合反应本身的形式。沸石催化剂是适合于以此方式将醇直接转化成缩合产物的一类催化剂。在此方面特别合适的沸石催化剂可以是zsm-5，不过其它沸石催化剂也适合。

另一方面，第一催化剂可用于介导醇类组分转变成适合于进行缩合反应的形式，并且第二催化剂可用于介导缩合反应。除非另外说明，否则应了解本文中提及缩合反应和缩合催化剂是指任一类型的缩合过程。以下是合适的缩合催化剂的进一步公开内容。沸石催化剂可以用作第一催化剂或第二催化剂。再次，在此方面特别合适的沸石催化剂可以是zsm-5，不过其它沸石催化剂也适合。

各种催化方法可用于通过缩合反应来形成更高分子量化合物。在一些实施例中，用于介导缩合反应的催化剂可以包括碱性位点或酸性位点与碱性位点。包括酸性位点与碱性位点的催化剂将在本文中被称作多官能催化剂。在一些或其它实施例中，用于介导缩合反应的催化剂可以包括一种或多种金属原子。必要时，任一缩合催化剂还可以任选地安置于固体载体上。在共同拥有的于2013年10月30日提交的标题是在纤维素生物质固体的水热消化期间加工木质素的方法和系统(methodsandsystemsforprocessingligninduringhydrothermaldigestionofcellulosicbiomasssolids)的美国专利申请案14/067330中描述了关于合适催化剂的额外细节。

举例来说，缩合催化剂还可以包含沸石和含有第ia族化合物(例如li、na、k、cs和rb)的其它微孔载体。优选地，第ia族物质可以呈小于中和载体的酸性所需要的量的量存在。金属功能也可以通过添加第viiib族金属或cu、ga、in、zn或sn来提供。在一些实施例中，缩合催化剂可以来源于形成水滑石材料的mgo与al2o3的组合。另一缩合催化剂可以包括mgo与zro2的组合，或zno与al2o3的组合。这些材料中的每一者还可以含有由铜或例如ni、pd、pt等第viiib族金属或上述各者的组合提供的另一金属功能。

由缩合催化剂介导的缩合反应可以在合适设计的任何反应器中进行，所述反应器包含连续流动、分批、半分批或多系统反应器，在设计、尺寸、几何形状、流速等方面不受限制。反应器系统还可以使用流化催化床系统、摆动床系统、固定床系统、移动床系统或以上各者的组合。在一些实施例中，双相(例如液-液)和三相(例如液-液-固体)反应器可用于进行缩合反应。

为了便于更好地理解本发明，给出优选实施例的以下实例。以下实例决不应被理解为限制或限定本发明的范围。

实例

实例1∶总反应器内含物的蒸馏(比较实例)

向450ml帕尔反应器馈入20.02克2-甲氧基-4-丙基苯酚(mpp)、190.01克去离子水、0.4192克氢氧化钾缓冲液和7.2522克氧化镍促进的钼酸钴催化剂(dc-2534，含有氧化铝上1-10％氧化钴和三氧化钼(至多30wt％)以及小于2％镍)，所述催化剂从标准催化剂和技术有限合伙企业(criterioncatalyst&technologiesl.p.)获得并通过us2010/0236988实例5中所述的方法来硫化。

接着向反应器馈入14.02克尺寸为标称尺寸3×5×5mm的南方松小碎屑(10％水分)，接着用52巴氢气加压，并加热到190℃，历时1小时，接着缓慢升温到245℃，历时2.5小时。

反应结束后，冷却反应器并减压。添加标称14克木屑，接着用52巴氢气(h2)再加压，并使用相同加热概况进行第二次反应循环。贯穿木材添加的8次循环，继续所述顺序，添加100.8克干木头。

在8次循环反应程序后，将反应器在270℃下加热隔夜(15小时)以将由木材消化形成的中间物进一步氢化和加氢去氧。此模拟第二水热反应步骤，此步骤可以发生在酚类化合物转化单元16中。

通过过滤来分离催化剂后，将反应器内含物在500ml三颈烧瓶中使用短路径维格罗分馏柱(vigreuxcolumn，大约4个阶段)蒸馏，其中具有真空接头分离以去除样品。

在大气压下在保护n2层下经由蒸馏产生230.5克初始馏分，其中蒸馏和底部温度都是100+/-1℃，表明大量水馏分蒸发和缩合。然而，顶部蒸馏产物的初始馏分在热时分成两相，产生16.74克上层或顶层和217.65克下层。当除去蒸馏时，在标称100托下施加真空，并在底部锅温度缓慢升温到325℃下继续蒸馏。产生另外18.03克顶部蒸馏产物。产生28.75克最终底部产物，得到95.98％的质量平衡。

通过气相色谱法来分析蒸馏产物，所述气相色谱法使用1微米厚度的60-m×0.32mmiddb-5柱，50:1分流比，2ml/min氦流，并且柱烘箱在40℃下8分钟，接着以10℃/min缓慢升温到285℃，以及53.5分钟的维持时间。注射器温度设定在250℃下，并且检测器温度设定在300℃下。观测到一系列烷烃、酮和醛单氧化合物以及残余二醇中间物，包含乙二醇(eg)、1,2-丙二醇(pg)和丙三醇，以及来自溶剂的初始馈料的酚类组分和在反应中形成的酚类组分。

顶部馏分中的产物的分析指示来自顶部蒸馏馏分#1的上层中31.9wt％丙基苯酚(来源于mpp)和甲氧基丙基苯酚(mpp)，包括5.35克酚类。在较低水性馏分中观测到仅仅0.051wt％，产生仅仅0.11克酚类化合物。对于蒸馏馏分#1，丙基苯酚与mpp的总和是16.01wt％，包括2.89克。

初始馏分(1号)中出现的总顶部蒸馏酚类的64％收集在100℃的煮沸和缩合温度下，尽管这些组分的标准沸点超过200℃。此异常可以通过以下来解释：在蒸馏期间形成第二个水不可混溶并且富含酚类的液相，使得水的蒸发将这些组分“汽提”到顶部馏出物中。

除3.82克轻质单氧化合物(乙醇、1-丙醇)外，顶部馏出物因此产生5.47克酚类，和来自木材氢化脱氧的其它中间物。

底部产物在冷却时形成固体焦油相，并且在再加热到200℃时无法再熔或倾倒。

本比较实例展示直接从木材的水热消化蒸馏反应器产物引起重质组分基本上汽提到顶部产物中，使得基于沸点的分离效率不高或低效。

实例2∶来自纤维素生物质材料(例如木材)的水热反应的反应产物的形成和分析

向75ml帕尔5000反应器馈入3.02克间甲酚和21.01克去离子水，连同0.304克雷尼钴2724催化剂(wr格雷斯(wrgrace))和0.087克氢氧化钾缓冲液一起。馈入2.04克经研磨的南方松木(标称10％水分)。将反应器用氢气加压到52巴，并加热到190℃，历时1小时，接着加热到240℃，历时2.5小时。

在冷却和减压后继续反应循环，添加另外标称2.0克木材，根据需要添加额外的氢氧化钾以维持ph5-7，接着用52巴氢气再加压并经由相同温度概况加热。在木材添加的4次循环结束时，两相在冷却后分离，其中富含水的相超过总质量的85％。

通过气相色谱法来分析水相产物的样品，所述气相色谱法使用1微米厚度的60-m×0.32mmiddb-5柱，50:1分流比，2ml/min氦流，并且柱烘箱在40℃下8分钟，接着以10℃/min缓慢升温到285℃，以及53.5分钟的维持时间。丙酮用作底部液滴或小球相的gc分析的稀释剂。注射器温度设定在250℃下，并且检测器温度设定在300℃下。

水层含有0.48wt％保留时间小于或等于1-丙醇的轻质单氧化合物，以及3.15wt％乙二醇加1,2-丙二醇，都相对于正丁醇内标的反应因子进行校正。超过丙二醇但不包含反应溶剂的中等沸点有机化合物共计水层中的4.49wt％。算得轻质化合物与二醇比率是0.15，而中等沸点有机化合物与乙二醇加丙二醇的比率是29.3。

实例3∶从水相萃取轻质化合物

通过在缸体加热器中加热到80℃并周期性地剧烈震荡到平衡(佩戴热手套)，接着放回缸体加热器中到平衡，用4.0125克2-甲氧基-4-丙基苯酚(mpp；西格玛-奥德里奇公司)萃取3.997克来自实例1的水层。2-甲氧基-4-丙基苯酚模拟通过图1到4中管线45提供的萃取溶剂，萃取溶剂的至少一部分可以是非水性物流的中间馏出物馏分。

平衡后，取出大部分存在黄色的上部层样品用于gc分析。结果揭露富含mpp的相，如gc分析中所观测到的巨峰所显而易见(标称97wt％)。

乙二醇和丙二醇的含量仅仅是0.149wt％，而轻质馏分的含量是0.12％，使得轻质馏分与二醇比率是0.83。观测到的保留时间超过丙二醇的中等沸点组分的浓度是0.78wt％，相对于乙二醇加丙二醇的比率是5.23。

本实例展示能够用酚类溶剂萃取消化混合物的水相，溶剂保留为萃取容器中的上部层，并且相对于水性混合物中存在的乙二醇和丙二醇，有利地去除了轻质单氧化合物和中等沸点有机化合物。

实例4∶冷却时相倒转/萃取物分析

使反应产物的小瓶冷却到室温(标称25℃)，此后黄色的富含酚类化合物的相下降到小瓶的底部。富含水的上部相的分析指示超过70％的最初测量的乙二醇加丙二醇保持在水层，而低于50％的轻质单氧化合物(43％)和中等沸点有机组分(47％)保持在水性混合物中。轻质单氧化合物和中等沸点有机化合物有利地分配到富含酚类化合物的相，从而实现与存在的大部分水和二醇(小于c3)的分离。各相可以分成各别水性物流和非水性物流，用于如本文所描述进行进一步处置。

还展示冷却展现了相倒转，使得富含酚类化合物的相在从约80℃冷却到室温(25℃)后现出现在水层下面。

所属领域技术人员将容易了解，虽然本发明参考特征和量度的特定组合的一者或多者来说明，但许多那些特征和量度在功能上独立于其它特征和量度，使得在其它实施例或组合中其可以同等或类似地独立应用。

因此，本发明特别适于实现所提及的目的和优点，以及其中固有的目的和优点。上文所公开的特定实施例仅是例示性的，这是因为本发明可以通过对得益于本文中的教示的所属领域的技术人员来说显而易见的不同但等效的方式进行修改和实践。此外，不希望对本文中所示的建构或设计细节构成限制，除非下文权利要求书中有描述。因此，显然，上文公开的特定例示性实施例可以改变、组合或修改，并且所有这些变化均都在本发明的范围和精神内。本文例示性公开的本发明可以在缺乏本文未特定公开的任何要素和/或本文公开的任何任选要素的情况下实施。尽管根据“包括(comprising)”、“含有(containing)”或“包含(including)”各种组分或步骤来描述组合物和方法，但组合物和方法还可以“主要由”各种组分或步骤“组成”或“由”其“组成”。上文公开的所有数字和范围都可以变化一定的量。每当公开具有下限和上限的数值范围，都特定公开落入所述范围内的任何数字和任何包含的范围。确切地说，本文中所公开的每个值范围(“约a到约b”或等效地为“约a到b”或等效地为“约a-b”的形式)应被理解为阐述涵盖在较广泛的值范围内的每个数字和范围。另外，除非专利权人另有明确和清楚界定，否则权利要求书中的术语具有其普通的一般含义。此外，如权利要求书中所使用的不定冠词“一(a/an)”在本文中定义为意指一个或多于一个其引入的要素。如果本说明书中和可以通过引用并入本文中的一个或多个专利或其它文献中关于词语或术语的使用存在任何冲突，那么应采用符合本说明书的定义。