[发明专利]用于淬灭生物质原料水解反应的瞬时冷却

说明书

本发明描述了用于淬灭一种生物质原料的水热、稀酸水解反应的一种方法，其中通过一种水性单体和/或低聚体糖混合物的瞬时冷却来减缓或终止该水性单体和/或低聚体糖混合物的降解，并且其中该瞬时冷却保证通过一种正在形成的蒸汽流除去一部分已溶解且具挥发性的降解副产物，并且其中将一种木质素组分，如果存在的话，固化为具有良好脱水特性的结构，允许之后通过分离去除木质素组分，所述方法产生了糖单体和/或低聚体的水解液。

技术领域

本发明涉及一种用于淬灭木质纤维素生物质起始材料的液化反应的方法，以避免持续有害的分解，用于产生一种单体和/或低聚体糖混合物溶液。

背景技术

淬灭不同类型的反应早已为大家所已知。淬灭是指停止反应或减缓反应，并且可通过不同手段实施，如通过降低温度、减小压力、添加物质等。

此外，淬灭不同形式的生物质反应也已有描述。例如，在WO 01/88258中披露了一种用于转化生物质以形成一种化工原料的连续方法。将该生物质和一种外源性金属氧化物(优选地，氧化钙)或金属氧化物前体持续送入反应室中，该反应室以至少1400℃的温度运行，以形成包括金属碳化物的反应产物。将这些反应产物淬灭至800℃或更低的温度。将产生的金属碳化物与反应产物分离，或者可替代地，用水淬灭时，将其水解以提供一种可回收的碳氢化合物气体原料。

另外，在WO 2007/128798中披露了一种用于将固体或高粘性碳基能源载体材料转化为液体和气体反应产物的方法，所述方法包含下列步骤：a)使该碳基能源载体材料与一种颗粒催化剂材料接触；b)在200℃与450℃之间，优选地，250℃与350℃之间的反应温度下，对该碳基能源载体材料进行转化，从而形成汽相反应产物。该方法可以包含下列另外的步骤：c)在所述反应产物形成后10秒内，将这些汽相反应产物与该颗粒催化剂材料分离；并且d)将这些反应产物淬灭至200℃以下的温度。

此外，在过去也已解决例如在亚临界或超临界条件下进行的例如生物质液化的淬灭。例如，在US 2010/0063271中披露了一种用于将一种选定的生物质材料持续转化为多种反应产物的“动态”超临界流体生物质转化系统，并且按照流体顺序，该系统包括：一个生物质输送区；处于一个导电外壳内并围绕一个中心轴的一个超临界流体生物质转化区；以及一个反应产物淬灭/分离区。根据这些实例，披露到通过为感应线圈通以交流电，该交流电变化范围从约50-100KHZ，持续范围从约2至5秒的时间段，使满载压力容器经受时变磁场。通电后，将该容器以瀑布状水流淬灭的方式迅速冷却。

另外，US 2011/0300617中披露了另一种通过降低温度进行的淬灭。在US 2011/0300617中披露了一种生物质水热分解器，该分解器从仪器本体的一侧送入一种固体生物质材料，从另一侧送入加压热水，以对该生物质材料进行水热分解，同时，使该生物质材料与加压热水进行反向接触，在热水中溶解热水可溶的级分，将加压热水作为一种热水流出物从该仪器本体的一侧排到外面，并且从另一侧将一种生物质固体排到外面。有利地，在该生物质水热分解器中，内部温度冷却部件将温度调节到一个温降区，例如，从200℃至140℃或更低，在该温降区中，温度迅速降至某个温度，在该温度下，紧随水热分解完成后，热水可溶的级分未过度分解。

在WO 2011/091044中披露了一种用于持续处理生物质的方法，其中使该生物质与第一超临界、近临界或亚临界流体接触，以形成一种固体基质和第一液体部分；以及一个水解步骤，其中使所述预处理步骤中形成的固体基质与第二超临界或近临界流体接触，以产生第二液体级分和一种不可溶的含木质素级分。在WO 2011/091044中，瞬时冷却被作为一种可能的冷却步骤提出，然而在这种情况下，是指一种不同类型的输入流被瞬时冷却至一个非常低的温度，并且因此，当与本发明相比较时，就条件而言，是一种不同的方法。另外，在WO 2011/091044中，超临界、近临界或亚临界流体可以含有CO₂。另外，当与本发明相比时，分离和后续处理也是不同的。

发明概述