[发明专利]具有联合热管理的生物质转化系统及其使用方法

权利要求书

1.一种生物质转化系统，其包括：

第一流体循环回路，所述第一流体循环回路包括：

水热煮解单元；和

第一催化还原反应器单元，所述第一催化还原反应器单元与所述水热煮解单元的入口和出口流体连通；

其中所述第一催化还原反应器单元含有能够活化分子氢的至少一种第一催化剂；以及

第二流体循环回路，所述第二流体循环回路包括：

反应产物取出管线，所述反应产物取出管线与所述第一流体循环回路流体连通；

第二催化还原反应器单元，所述第二催化还原反应器单元与所述反应产物取出管线流体连通；

其中所述第二催化还原反应器单元含有能够活化分子氢的至少一种第二催化剂；和

循环管线，所述循环管线在所述第一流体循环回路与所述第二催化还原反应器单元的出口之间建立流体连通。

2.根据权利要求1所述的生物质转化系统，其中所述第一流体循环回路缺少可操作用于去除氮化合物杂质、硫化合物杂质或它们的任意组合的提纯机构。

3.根据权利要求2所述的生物质转化系统，其中所述至少一种第一催化剂包含耐中毒催化剂，优选硫化催化剂。

4.根据权利要求2所述的生物质转化系统，其中当用氮化合物杂质、硫化合物杂质或它们的任意组合使所述至少一种第一催化剂中毒时，所述至少一种第一催化剂可再生。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的生物质转化系统，其中所述第一流体循环回路构造为在所述水热煮解单元中建立逆流。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的生物质转化系统，其进一步包括：

生物质进料机构，所述生物质进料机构操作性地联接至所述水热煮解单元，并允许将纤维素生物质连续或半连续地添加至所述水热煮解单元，而无需将所述水热煮解单元减压。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的生物质转化系统，其进一步包括：

相分离机构，所述相分离机构与所述第二催化还原反应器单元的出口流体连通。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的生物质转化系统，其进一步包括：

相分离机构，所述相分离机构与所述第一催化还原反应器单元的出口流体连通。

9.一种方法，其包括：

提供根据权利要求1至8中任一项所述的生物质转化系统；

在所述水热煮解单元中提供纤维素生物质；

加热所述水热煮解单元中的纤维素生物质，以煮解纤维素生物质的至少一部分，并在液相内形成包含可溶性碳水化合物的水解产物；

其中添加至所述水热煮解单元中的纤维素生物质的热量的至少70%在所述第一催化还原反应器单元和所述第二催化还原反应器单元中内部产生；

将所述液相的至少一部分转移至所述第一催化还原反应器单元；

在所述第一催化还原反应器单元中形成第一反应产物；

将所述液相的至少一部分以第一流量再循环至所述水热煮解单元；以及

改变所述第一流量，以增加或减小所述第一流体循环回路中的液相的温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其中加热所述水热煮解单元中的纤维素生物质在有机溶剂的存在下在至少30巴的压力下发生。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的方法，其中以干重计，纤维素生物质的至少60%，优选纤维素生物质的至少90%被煮解而产生水解产物。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中所述第一流量为使得液相以至少2，优选至多20，还优选4至10之间的循环比在所述第一流体循环回路中再循环。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中所述液相以120°C至190°C范围内的温度进入所述第一催化还原反应器单元，并以260°C至275°C范围内的温度离开所述第一催化还原反应器单元。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的方法，其进一步包括：

监测所述第一流体循环回路中的液相的温度。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的方法，其进一步包括：

进行所述第一反应产物的相分离，以形成水相和有机相；以及

将所述水相再循环至所述水热煮解单元。