CN104822803A - 用于在纤维素生物质固体中分布浆料催化剂的方法和系统 - Google Patents

Abstract

纤维素生物质固体的消解可能由于木质素从其中释放而被复杂化。用于消解纤维素生物质固体的方法可包括：在分子氢和能够活化分子氢的浆料催化剂的存在下加热纤维素生物质固体和消解溶剂，由此形成包含木质素的酚类物质液相、包含衍生自纤维素生物质固体的醇组分的水相，和任选的轻质有机物相，所述浆料催化剂分布于纤维素生物质固体中，且在所述酚类物质液相形成时所述浆料催化剂的至少一部分在所述酚类物质液相中积聚；将所述酚类物质液相的至少一部分和所述浆料催化剂传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置；以及在传送所述酚类物质液相和浆料催化剂之后，释放所述酚类物质液相和浆料催化剂使得它们与纤维素生物质固体接触。

Description

用于在纤维素生物质固体中分布浆料催化剂的方法和系统

本申请要求2012年10月31日提交的待审的美国临时专利申请系列No.61/720,757的权益。

技术领域

本公开通常涉及纤维素生物质固体的消解(digestion)，且更具体地涉及用于加工可结合纤维素生物质固体的水热消解而获得的包含木质素的酚类物质液相的方法。

背景技术

具有商业意义的多种物质可由天然来源(包括生物质)制得。就此而言，纤维素生物质由于其中存在的多种形式的丰富碳水化合物的多功能性而是特别有利的。如本文所用，术语“纤维素生物质”指含有纤维素的存活的或近期存活的生物材料。存在于高等植物的细胞壁中的木质纤维素材料为世界上最大的碳水化合物来源。通常由纤维素生物质制得的材料可包括例如经由部分消解的纸和制浆木材，以及通过发酵的生物乙醇。

植物细胞壁分为两个部分：初生细胞壁和次生细胞壁。初生细胞壁提供用于扩大细胞的结构支撑，并含有三种主要的多糖(纤维素、果胶和半纤维素)和一组糖蛋白。在细胞结束生长之后产生的次生细胞壁也含有多糖，并通过共价交联至半纤维素的聚合木质素加强。半纤维素和果胶通常丰富存在，但是纤维素是主要的多糖和最丰富的碳水化合物来源。与纤维素共存的成分的复杂混合物可使得其加工困难，如下文所述。特别地，木质素可为尤其难以处理的组分。

显著关注开发衍生自可再生资源的化石燃料替代品。就此而言，纤维素生物质由于其丰度和其中存在的各种成分(特别是纤维素和其他碳水化合物)的多功能性而获得特别的关注。尽管具有前景和强烈关注，但生物基燃料技术的发展和实施较缓慢。现有技术迄今为止生产具有低能量密度(例如生物乙醇)和/或与现有发动机设计和运输基本设施不完全相容(例如甲醇，生物柴油、Fischer-Tropsch柴油、氢气和甲烷)的燃料。此外，常规生物基方法已生产难以进一步加工的在稀释水溶液(>50重量％的水)中的中间体。用于将纤维素生物质加工成化石燃料的具有类似组成的燃料共混物的能量有效且成本有效的方法对于解决前述问题等是高度希望的。

当将纤维素生物质转化成燃料共混物和其他材料时，其中的纤维素和其他复杂碳水化合物可被萃取并转变成更简单的有机分子，所述更简单的分子可在之后进一步重整。发酵为可将来自纤维素生物质的复杂碳水化合物转化为更可用的形式的一种过程。然而，发酵过程通常缓慢，需要大体积的反应器和高稀释条件，并产生具有低的能量密度的初始反应产物(乙醇)。消解为可将纤维素和其他复杂碳水化合物转化为更可用的形式的另一方式。消解过程可将纤维素生物质内的纤维素和其他复杂碳水化合物分解成适于通过下游重整反应而进一步转换的更简单的可溶性碳水化合物。如本文所用，术语“可溶性碳水化合物”指在消解过程中变得溶解的单糖或多糖。尽管理解消解纤维素和其他复杂碳水化合物，并将简单的碳水化合物进一步转换成表示存在于化石燃料中的那些的有机化合物背后的基础化学，但仍然没有开发适于将纤维素生物质转化为燃料共混物的高产率且能量有效的消解过程。就此而言，与使用消解和其他过程将纤维素生物质转化为燃料共混物相关的最基本的要求是引起转化所需的能量输入不应大于产物燃料共混物的可得能量输出。该基本要求导致多个次生问题，所述多个次生问题共同呈现迄今为止未解决的巨大工程挑战。

与使用消解以能量有效且成本有效的方式将纤维素生物质转化为燃料共混物相关的问题不仅复杂，而且完全不同于在纸和制浆木材工业中所通常使用的消解过程中遇到的那些问题。由于在纸和制浆木材工业中的纤维素生物质消解的目的在于保留固体材料(例如木浆)，通常在低温(例如小于100℃)下进行不完全消解达相当短的时间段。相比之下，适用于将纤维素生物质转化为燃料共混物和其他材料的消解过程理想地构造为通过以高通量的方式尽可能多地溶解原始纤维素生物质装料而使产率达到最大。纸和制浆木材消解过程也通常在纸浆形成之前从原纤维素生物质中去除木质素。尽管与形成燃料共混物和其他材料相关而使用的消解过程可同样在消解之前去除木质素，但这些额外的过程步骤可影响生物质转化过程的能量效率和成本。在高转化率纤维素生物质消解过程中木质素的存在可能特别地成问题。

据信经由常规改进纸和制浆木材消解过程而制备用于燃料共混物和其他材料中的可溶性碳水化合物由于多种原因而不是经济可行的。就通量的角度而言，简单地进行纸和制浆木材工业的消解过程达更长的时间段以制备更多的可溶性碳水化合物是不希望的。使用消解促进剂(如强碱、强酸或亚硫酸盐)来加速消解速率可能由于后加工分离步骤和可能的保护下游部件免于这些试剂的需要而增加过程成本和复杂性。通过增加消解温度而加速消解速率可能由于在提高的消解温度下(特别是在增长的时间段内)可能发生的可溶性碳水化合物的热降解而实际上降低产率。一旦通过消解制得，可溶性碳水化合物为非常反应性的，并可快速降解而产生聚焦糖(caramelans)和其他重质馏分降解产物，尤其是在更高的温度条件下(如150℃以上)。就能量效率的角度而言，使用更高的消解温度也可能是不希望的。这些难点中的任意者可破坏衍生自纤维素生物质的燃料共混物的经济可行性。

可防止可溶性碳水化合物热降解的一种方式是使可溶性碳水化合物经受一个或多个催化还原反应，所述一个或多个催化还原反应可包括氢化和/或氢解反应。通过进行一个或多个催化还原反应而稳定可溶性碳水化合物可允许纤维素生物质的消解在更高温度下发生(这在不过度牺牲产率的情况下是不可能的)。取决于所用的反应条件和催化剂，由于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包含一种或多种醇官能团，特别地包括三醇、二醇、一元醇和它们的任意组合，其中的一些也可包括残余羰基官能团(例如醛或酮)。这种反应产物比可溶性碳水化合物更加热稳定，并可易于通过进行一个或多个下游重整反应而转换为燃料共混物和其他材料。另外，前述类型的反应产物为其中可进行水热消解的良好溶剂，由此促进作为其反应产物的可溶性碳水化合物的溶解。尽管消解溶剂也可促进木质素的溶解，但该材料由于其差的溶解度和沉淀倾向而仍然难以有效加工。

可溶性碳水化合物可形成并转化为更稳定的化合物的特别有效的方式是通过在存在分子氢和能够活化分子氢的浆料催化剂(在本文也称为“氢活化催化剂”或“加氢催化催化剂”)的情况下进行纤维素生物质的水热消解。即，在这种方法(本文称为“原位催化还原反应过程”)中，纤维素生物质的水热消解和由其产生的可溶性碳水化合物的催化还原可在相同容器中发生。如本文所用，术语“浆料催化剂”指包含流动移动的催化剂粒子的催化剂，所述催化剂粒子可经由气体流动、液体流动、机械搅拌或它们的任意组合而至少部分悬浮于流体相中。如果浆料催化剂足够好地分布于纤维素生物质中，则在水热消解过程中形成的可溶性碳水化合物可在具有显著降解的机会之前被拦截并转化为更稳定的化合物。在未实现足够的催化剂分布的情况下，通过原位催化还原反应过程而产生的可溶性碳水化合物在具有遇到催化位点并发生溶解反应的机会之前可能仍然降解。就能量效率的角度而言，原位催化还原反应过程也可为特别有利的，因为纤维素生物质的水热消解为吸热过程，而催化还原反应为放热的。因此，可利用通过一个或多个原位催化还原反应而产生的过量的热来驱动水热消解，且发生热传递损失的机会较小，由此降低进行消解所需的额外的热能输入的量。

与将纤维素生物质加工成燃料共混物和其他材料相关的另一问题是由对纤维素生物质装料至可溶性碳水化合物的高转化百分比的需要所产生。具体而言，随着纤维素生物质固体消解，它们的尺寸逐渐减小至它们可变得流动移动的程度。如本文所用，流动移动的纤维素生物质固体，特别是尺寸为3mm或更小的纤维素生物质固体称为“纤维素生物质细料”。纤维素生物质细料可被传输出用于转化纤维素生物质的系统的消解区域，并进入其中固体为不需要的并可为有害的一个或多个区域。例如，纤维素生物质细料具有堵塞催化剂床、传递管线、阀门等的可能性。此外，尽管尺寸小，但纤维素生物质细料可占纤维素生物质装料的较大部分，如果不将它们进一步转化为可溶性碳水化合物，则可能影响获得令人满意的转化百分比的能力。由于纸和制浆木材工业的消解过程以相对较低的纤维素生物质转化百分比进行，因此据信更少量的纤维素生物质细料将会产生，并对那些消解过程具有更小的影响。

除了所需的碳水化合物之外，可能难以以能量有效且成本有效的方式进行处理的其他物质可能存在于纤维素生物质内。含硫和/或含氮氨基酸或其他催化剂毒物可能存在于纤维素生物质中。如果不去除，则这些催化剂毒物可影响用于稳定可溶性碳水化合物的一个或多个催化还原反应，由此导致用于催化剂再生和/或更换的过程停工期，并在重新开始过程时降低总体能量效率。该问题对于原位催化还原反应过程是特别显著的，在原位催化还原反应过程中，至少在不显著增加过程复杂性和成本的情况下，存在解决催化剂毒物的存在的极少机会。如上所述，如果不在开始消解之前去除木质素，则木质素也可能特别难以处理。在纤维素生物质加工过程中，存在于纤维素生物质中的显著量的木质素可导致加工设备的污染，从而可能导致昂贵的系统停工期。显著的木质纤维素量也可导致实现纤维素生物质至可用物质的相对较低的转化率(以每单位重量的原料计)。

由如上可见，纤维素生物质至燃料共混物和其他材料的有效转化是显示极大的工程挑战的复杂问题。本公开解决了这些挑战，也提供了相关的优点。

发明内容

本公开通常涉及纤维素生物质固体的消解，且更具体地涉及用于加工可结合纤维素生物质固体的水热消解而获得的包含木质素的酚类物质液相的方法。

在一些实施方案中，提供了方法，其包括：在消解溶剂中提供纤维素生物质固体；在氢和加氢催化浆料催化剂的存在下加热纤维素生物质固体和消解溶剂，由此形成包含木质素的酚类物质液相、包含衍生自纤维素生物质固体的醇组分的水相，和任选的轻质有机物相，所述浆料催化剂分布于纤维素生物质固体中，且在所述酚类物质液相形成时所述浆料催化剂的至少一部分在所述酚类物质液相中积聚；将所述酚类物质液相的至少一部分和其中的浆料催化剂传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置；以及在传送所述酚类物质液相和浆料催化剂之后，释放所述酚类物质液相和浆料催化剂使得它们与纤维素生物质固体接触。

在一些实施方案中，提供了方法，其包括：在消解溶剂中提供纤维素生物质固体；在氢和加氢催化浆料催化剂的存在下加热纤维素生物质固体和消解溶剂，由此形成包含木质素的酚类物质液相、包含衍生自纤维素生物质固体的醇组分的水相，和任选的轻质有机物相，在所述酚类物质液相形成时所述浆料催化剂的至少一部分在所述酚类物质液相中积聚；将所述酚类物质液相的至少一部分和其中的浆料催化剂传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置；以及在传送所述酚类物质液相和浆料催化剂之后，释放所述酚类物质液相和浆料催化剂，并使它们向下渗透通过纤维素生物质固体。

在一些实施方案中，生物质转化系统包括：水热消解单元；第一流体导管，所述第一流体导管构造为从所述水热消解单元的上部移出第一流体，并将所述第一流体返回至所述水热消解单元的下部；和第二流体导管，所述第二流体导管构造为从所述水热消解单元的下部移出第二流体，并将所述第二流体返回至所述水热消解单元的上部。

当阅读如下实施方案的描述时，本公开的特征和优点对于本领域普通技术人员而言将容易显而易见。

附图说明

包括如下附图以说明本公开的某些方面，且如下附图不应被看作排他的实施方案。如受益于本公开的本领域普通技术人员可想到，所公开的主题能够进行相当多的形式和功能的修改、改变、组合和替代。

图1-3显示了示例性生物质转化系统的示意图，其中可使用含有浆料催化剂的酚类物质液相来促进纤维素生物质固体中的催化剂分布。

具体实施方式

本公开通常涉及纤维素生物质固体的消解，且更具体地涉及用于加工可结合纤维素生物质固体的水热消解而获得的包含木质素的酚类物质液相的方法。

在本文描述的实施方案中，纤维素生物质固体的消解速率可在消解溶剂的存在下加速。在一些情况中，消解溶剂可保持在高压下，所述高压可在升高至消解溶剂的正常沸点以上时保持消解溶剂为液态。尽管就通量的角度而言在高温和高压条件下纤维素生物质固体的更快速的消解速率可为所需的，但可溶性碳水化合物可在高温下易于降解，如上所述。如上进一步所述，解决水热消解过程中可溶性碳水化合物的降解的一种方式是进行原位催化还原反应过程，以在形成可溶性碳水化合物之后尽可能快地将它们转化为更稳定的化合物。

尽管通过原位催化还原反应过程消解纤维素生物质固体至少由于上述原因而是特别有利的，成功进行这种联合方式在其他方面可能是成问题的。可能遇到的一个显著问题是在消解的纤维素生物质固体内足够的催化剂分布的问题，因为不充分的催化剂分布可导致可溶性碳水化合物的差的稳定。尽管催化剂可与纤维素生物质固体预混合或共混，并随后经受原位催化还原反应过程，但这些解决方法仍然产生不足的催化剂分布，并呈现显著增加过程复杂性和操作成本的明显工程挑战。相比之下，本发明人发现了一种相对简单且低成本的工程解决方法，通过所述方法，使用流体流动来将浆料催化剂颗粒传送至纤维素生物质固体装料内的间隙空间中，可使浆料催化剂有效分布于纤维素生物质固体内。尽管可使用来自任意方向的流体流动来将浆料催化剂传送至纤维素生物质固体中，但本发明人认为最有效的是由向上定向的流体流动传送浆料催化剂的至少一部分，或存在至少向上定向的流体流动，因为这种流体流动可促进纤维素生物质固体的膨胀，且不利于在纤维素生物质固体的添加和消解过程中所发生的重力诱导的压缩。另外，当存在向上定向的流体流动时，使用机械搅拌或类似的机械搅拌技术的需要降低，否则可需要机械搅拌或类似的机械搅拌技术以获得足够的催化剂分布。

使用流体流动以在纤维素生物质固体内分布浆料催化剂的合适的技术描述于各自在2012年6月28日提交的共同所有的美国专利申请61/665,727和61/665,627(PCT/US2013/048239和PCT/US2013/048248)中。如本文所述，纤维素生物质固体可具有保留通过流体流动而传送的浆料催化剂的至少一些固有倾向，且纤维素生物质固体的至少一部分可定尺寸以更好地促进所述保留。另外，通过使用流体流动，特别是向上定向的流体流动来迫使浆料催化剂积极循环通过消解的纤维素生物质固体的装料可确保足够的浆料催化剂分布，并有利地降低可能在水热消解过程中出现的热梯度。作为另一优点，浆料催化剂的积极循环可解决生成纤维素生物质细料所产生的问题，因为纤维素生物质细料可与浆料催化剂共循环以发生持续消解。

如上所述，木质素可为纤维素生物质固体的特别成问题的组分，其在水热消解过程中的存在可能需要以一定方式解决，特别是当木质素含量增长时。木质素增长在其中持续供应并消解纤维素生物质固体的连续操作过程中可特别成问题。在水热消解过程中，木质素可保持不溶或可从消解溶剂中沉淀，任一情况均表现为表面污染的机会。进一步对于木质素处理，本发明人预期由纤维素生物质固体释放的木质素将主要位于与通过可溶性碳水化合物的催化还原而产生的醇组分相同的位置。即，本发明人预期在木质素最终沉淀之前，木质素和醇组分将位于消解介质的同一相中。

出乎意料地，尽管在浆料催化剂的存在下通过原位催化还原反应过程而消解纤维素生物质固体(其中纤维素生物质固体持续供应)，本发明人发现木质素主要作为酚类物质液相分离，所述酚类物质液相既不完全溶解也不完全沉淀，而是作为高度粘性且疏水的分立的液相形成。在许多情况中，酚类物质液相在含有衍生自纤维素生物质固体的醇组分的水相下方。取决于消解溶剂中水和有机溶剂的比例、流体流动速率、催化剂特性、反应时间和温度等，也有时观察到通常在水相上方的轻质有机物相，其中轻质有机物相的组分也至少部分衍生自生物质中的纤维素材料。存在于轻质有机物相中的组分包括例如所需的醇组分(包括C₄或更高级的醇)，和自缩合产物(如通过酸催化的醇醛缩合反应而获得的那些)。酚类物质液相的形成是特别出乎意料的，因为仅使用单次添加纤维素生物质固体的批量加工通常仅产生轻质有机物和含有醇组分的水相的两相混合物。在测试反应条件下使用经分离的碳水化合物或纤维素获得类似的结果。因此，在衍生自纤维素生物质固体的过量的木质素量或组分的存在下，衍生自纤维素生物质固体的所需醇组分的至少一部分可位于三相混合物的中间水相中，或位于两相混合物的上相中。该相行为单独表现为显著的工程挑战，因为用于进一步重整水相中的醇组分的系统需要被构造为取决于在水热消解过程中存在的特定条件而取出正确的相。最后，发现酚类物质液相和水相可彼此分离以用于随后的加工，或者至少部分组合在一起以用于加工其中的醇组分。此外，轻质有机物相中的醇组分可与来自水相的醇组分一起进行加工，或者其可分别加工。

本发明人发现，酚类物质液相的形成显著影响成功进行原位催化还原反应过程的能力，因为酚类物质液相增加了在纤维素生物质固体中分布浆料催化剂的难度。具体而言，本发明人发现浆料催化剂易于被酚类物质液相润湿，并随时间在酚类物质液相中积聚，由此使得催化剂更不可用于在纤维素生物质固体内分布。此外，一旦浆料催化剂已在酚类物质液相中积聚，即使在存在向上定向的流体流动时，所述相的高密度和粘度也可能导致难以释放和分布足够量的浆料催化剂以充分稳定可溶性碳水化合物。尽管酚类物质液相的至少一部分可向上流动或者可引导流体流通过酚类物质液相以促进浆料催化剂在纤维素生物质固体中的分布，酚类物质液相的高密度可能导致难以通过单独使用这种方法而实现浆料催化剂完全分布。即，可能难以迫使酚类物质液相向上通过纤维素生物质固体而使得浆料催化剂充分分布。因此，纤维素生物质固体的上部可能不具有足够量的分布的浆料催化剂来促进可溶性碳水化合物的稳定。

本发明人确定，即使当显著量的催化剂在酚类物质液相中积聚时，浆料催化剂仍然可在纤维素生物质固体中有效分布。具体而言，本发明人确定，如果将酚类物质液相的至少一部分和其中的浆料催化剂传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置并释放，随着催化剂接触纤维素生物质固体并向下前进，浆料催化剂可在纤维素生物质固体中分布。酚类物质液相和浆料催化剂可向下渗透通过在释放位置下方的纤维素生物质固体，或者浆料催化剂可粘附至纤维素生物质，并随着消解和沉降发生而向下前进。如上催化剂递送的任一模式可在纤维素生物质固体内产生催化剂分布。酚类物质液相的向下渗透可受助于所述相的相对较高的密度及其与水热消解单元中存在的其他液相(例如，水性消解溶剂)的不可溶混性。此外，可单独使用浆料催化剂的向下移动以实现浆料催化剂的分布，或者浆料催化剂的向下移动可与向上定向的流体流动组合使用，以通过两种不同的方式实现催化剂分布。

除非另外指明，应理解在本文的描述中术语“生物质”或“纤维素生物质”的使用指“纤维素生物质固体”。固体可为任何尺寸、形状或形式。纤维素生物质固体可以以这些固体尺寸、形状或形式中的任意种天然存在，或者它们可在水热消解之前被进一步加工。在一些实施方案中，在水热消解之前，纤维素生物质固体可被砍碎、研磨、切碎、粉碎等，以产生所需的尺寸。在一些或其他实施方案中，在水热消解发生之前，可洗涤纤维素生物质固体(例如使用水、酸、碱，它们的组合等)。

在实施本实施方案时，可使用任意类型的合适的纤维素生物质来源。合适的纤维素生物质来源可包括，例如，林业残渣、农业残渣、草本材料、城市固体废弃物、废纸和再生纸、纸浆和造纸厂残渣，以及它们的任意组合。因此，在一些实施方案中，合适的纤维素生物质可包括，例如，玉米秸秆、稻草、蔗渣、芒草、高粱残渣、柳枝稷、竹、水葫芦、硬木、硬木片、硬木浆、软木、软木片、软木浆，以及它们的任意组合。叶、根、种子、茎、外皮等可用作纤维素生物质的来源。纤维素生物质的普通来源可包括，例如，农业废物(例如玉米杆、稻草、种子外壳、甘蔗剩余物、坚果壳等)、木质材料(例如木材或茎皮、锯屑、木材废料、碾磨碎片等)、城市废弃物(例如废纸、庭院堆肥或废物等)和能源作物(例如白杨、杨柳、柳枝稷、苜蓿、草原须芒草(prairie bluestream)、玉米、大豆等)。可基于例如如下考虑来选择纤维素生物质：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。

可存在于纤维素生物质固体中的示例性碳水化合物包括，例如，糖、糖醇、纤维素、木质纤维素、半纤维素和它们的任意组合。在各个实施方案中，一旦根据本文描述的实施方案通过水热消解产生可溶性碳水化合物，则可溶性碳水化合物可转换为包含醇组分的更稳定的反应产物，所述醇组分可包括一元醇、二醇、三醇或它们的任意组合。如本文所用，术语“二醇”指含有两个醇官能团、两个醇官能团和羰基官能团，或它们的任意组合的化合物。如本文所用，术语“羰基官能团”指醛官能团或酮官能团。在一些实施方案中，二醇可占反应产物的显著部分。尽管二醇可占反应产物的显著部分，但应认识到其他醇(例如包括三醇和一元醇)也可存在。此外，这些醇中的任意者还可包含羰基官能团。如本文所用，术语“三醇”指含有三个醇官能团、三个醇官能团和羰基官能团，和它们的任意组合的化合物。如本文所用，术语“一元醇”指含有一个醇官能团、一个醇官能团和羰基官能团，和它们的任意组合的化合物。

如本文所用，术语“酚类物质液相”指包含液化木质素的流体相。在一些实施方案中，例如取决于木质素浓度和其他组分的存在，酚类物质液相可比水更稠密，但其可比水密度更小。

如本文所用，术语“醇组分”指由衍生自纤维素生物质固体的可溶性碳水化合物的催化还原反应而形成的一元醇、二醇、三醇或它们的任意组合。

如本文所用，术语“轻质有机物相”指通常比水密度更小，并包含有机化合物的流体相。有机化合物可包括经由可溶性碳水化合物的催化还原而形成的醇组分的至少一部分，所述醇组分可包括C₄或更高级的醇及其自缩合产物。

如本文所用，术语“渗透”及其变体指流体相向下移动通过固体床，特别是酚类物质液相中的浆料催化剂向下移动通过纤维素生物质固体床，其中连续相消解溶剂围绕所述纤维素生物质固体床。

在一些实施方案中，本文描述的方法可包括：在消解溶剂中提供纤维素生物质固体；在分子氢和能够活化分子氢的浆料催化剂的存在下加热纤维素生物质固体和消解溶剂，由此形成包含木质素的酚类物质液相、包含衍生自纤维素生物质固体的醇组分的水相，和任选的轻质有机物相，所述浆料催化剂分布于纤维素生物质固体中，且在所述酚类物质液相形成时浆料催化剂的至少一部分在所述酚类物质液相中积聚；将所述酚类物质液相的至少一部分和其中的浆料催化剂传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置；以及在传送所述酚类物质液相和浆料催化剂之后，释放所述酚类物质液相和浆料催化剂使得它们与纤维素生物质固体接触。

在一些实施方案中，酚类物质液相和浆料催化剂可在与纤维素生物质固体接触之后向下渗透通过纤维素生物质固体。例如，在一些实施方案中，酚类物质液相可形成向下渗透通过纤维素生物质固体的含有浆料催化剂的液滴。具体而言，酚类物质液相的液滴可渗透通过围绕纤维素生物质固体的连续相消解溶剂，以实现浆料催化剂的分布。在一些或其他实施方案中，酚类物质液相和浆料催化剂可粘附至纤维素生物质固体，并随着纤维素生物质固体消解而向下前进。

在一些实施方案中，本文描述的方法可包括：在消解溶剂中提供纤维素生物质固体；在分子氢和能够活化分子氢的浆料催化剂的存在下加热纤维素生物质固体和消解溶剂，由此形成包含木质素的酚类物质液相、包含衍生自纤维素生物质固体的醇组分的水相，和任选的轻质有机物相，在酚类物质液相形成时浆料催化剂的至少一部分在所述酚类物质液相中积聚；将所述酚类物质液相的至少一部分和其中的浆料催化剂传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置；以及在传送所述酚类物质液相和浆料催化剂之后，释放所述酚类物质液相和浆料催化剂，并使它们向下渗透通过纤维素生物质固体。

在一些实施方案中，醇组分可通过可溶性碳水化合物的催化还原反应而形成，其中可溶性碳水化合物衍生自纤维素生物质固体。在一些实施方案中，醇组分可包括一元醇、二醇、三醇，或它们的任意组合。在一些实施方案中，醇组分可包含二醇。纤维素生物质含有大约50重量％的水，且干燥部分的大约30％包含木质素生物聚合物。因此，纤维素生物质固体含有至多35重量％的纤维素材料(以干重计70重量％的纤维素材料)，所述纤维素材料可转化为可溶性碳水化合物和由其衍生的产物(包括二醇)。在一些实施方案中，纤维素生物质固体的至少5重量％可转化为二醇。在其他实施方案中，纤维素生物质固体的至少10重量％可转化为二醇。在一些实施方案中，纤维素生物质固体的5重量％至35重量％之间，纤维素生物质固体的10重量％至30重量％之间，或纤维素生物质固体的5重量％至25重量％之间，或纤维素生物质固体的5重量％至20重量％之间，或纤维素生物质固体的5重量％至15重量％之间，或纤维素生物质固体的10重量％至25重量％之间，或纤维素生物质固体的10重量％至20重量％之间，或纤维素生物质固体的10重量％至15重量％之间可转化为二醇。可使用二醇的分离和再循环来增加消解溶剂的二醇含量。例如，在一些实施方案中，消解溶剂可包含10重量％至90重量％之间的二醇。

在各个实施方案中，由纤维素生物质固体产生的可溶性碳水化合物可经由催化还原反应而转化为包含二醇的反应产物，所述催化还原反应由能够活化分子氢的催化剂介导。如2012年10月31日提交的题为“Methods for Production and Processing of a Glycol Reaction ProductObtained from Hydrothermal Digestion of Cellulosic Biomass Solids”和“Methods for Conversion of a Glycol Reaction Product Obtained fromHydrothermal Digestion of Cellulosic Biomass Solids Into a DriedMonohydric Alcohol Feed”的共同所有的全文引用的美国专利申请61/720,704和61/720,714所述，二醇的产生可显示数个过程优点，特别是对于下游重整反应而言。在其他方面，一元醇的形成可能更有利。在一些实施方案中，催化还原反应可在110℃至300℃之间，或170℃至300℃之间，或180℃至290℃之间，或150℃至250℃之间的温度下发生。在一些实施方案中，催化还原反应可在7至13之间，或10至12之间的pH下发生。在其他实施方案中，催化还原反应可在酸性条件下，如5至7的pH下发生。在一些实施方案中，催化还原反应可在1巴(绝对)至150巴之间，或15巴至140巴之间，或30巴至130巴之间，或50巴至110巴之间的氢气分压下进行。在一些实施方案中，能够活化分子氢的催化剂可包括浆料催化剂。如上所述，对于与原位催化还原反应过程结合使用，浆料催化剂可为特别有利的。对于不使用原位催化还原反应过程来形成醇组分的实施方案，可使用任意类型的催化剂，包括例如浆料催化剂、固定床催化剂、流化床催化剂等。

在一些实施方案中，能够活化分子氢，并进行催化还原反应的催化剂可包括单独的或与促进剂一起的金属(例如Cr、Mo、W、Re、Mn、Cu、Cd、Fe、Co、Ni、Pt、Pd、Rh、Ru、Ir、Os和合金，或它们的任意组合)，所述促进剂例如Au、Ag、Cr、Zn、Mn、Sn、Bi、B、O和合金，或它们的任意组合。在一些实施方案中，催化剂和促进剂可允许加氢和氢解反应同时或彼此连续发生。在一些实施方案中，这种催化剂也可包括含有过渡金属(例如Cr、Mo、W、Re、Mn、Cu和Cd)或VIII族金属(例如Fe、Co、Ni、Pt、Pd、Rh、Ru,Ir和Os)的碳质高温聚合物催化剂(carbonaceous pyropolymer catalyst)。在一些实施方案中，前述催化剂可与碱土金属氧化物组合或附接至催化活性载体。在一些或其他实施方案中，能够活化分子氢的催化剂可沉积于本身并非催化活性的催化剂载体上。

在一些实施方案中，能够活化分子氢的催化剂可包括浆料催化剂。在一些实施方案中，浆料催化剂可包括耐中毒催化剂。如本文所用，术语“耐中毒催化剂”指能够活化分子氢而无需由于低催化活性而被再生或替换至少12小时的连续操作的催化剂。当使衍生自未去除催化剂毒物的纤维素生物质固体的可溶性碳水化合物反应时，耐中毒催化剂的使用是特别有利的。不耐中毒的催化剂也可用于实现类似的结果，但相比于耐中毒催化剂，不耐中毒的催化剂可能需要更频繁地再生或替换。

在一些实施方案中，合适的耐中毒催化剂可包括，例如，硫化催化剂。在一些或其他实施方案中，氮化催化剂可用作耐中毒催化剂。适用于活化分子氢的硫化催化剂描述于共同所有的美国专利申请公布2013/0109896和2012/0317872中。可通过任选地在催化剂设置于固体载体上时用硫化氢或可选择的硫化剂处理催化剂，从而进行硫化。在更特定的实施方案中，耐中毒催化剂可包括硫化的钼酸钴催化剂，如包含1-10wt％的氧化钴和至多30wt％的三氧化钼的催化剂。在其他实施方案中，含有Pt或Pd的催化剂也可为用于本文描述的技术中的有效的耐中毒催化剂。当介导原位催化还原反应过程时，硫化催化剂可特别地适于形成包含大部分的二醇(例如C₂–C₆二醇)的反应产物，而不产生过量的对应的一元醇。尽管耐中毒催化剂，特别是硫化催化剂可适于由可溶性碳水化合物形成二醇，但应认识到可不必为耐中毒的其他类型的催化剂也可用于在可选择的实施方案中获得类似的结果。如本领域普通技术人员所了解，可修改各种反应参数(例如温度、压力、催化剂组成、其他组分的引入等)以有利于形成所需的反应产物。考虑到本公开的益处，本领域普通技术人员能够改变各种反应参数，以改变获自特定催化剂和反应物组的产物分布。

在一些实施方案中，可通过将浆料催化剂分配于流体相中，并向其中添加硫化剂而硫化适用于本文描述的方法中的浆料催化剂。合适的硫化剂可包括例如有机亚砜(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，浆料催化剂可在硫化之后在流体相中浓缩，然后可使用流体流动将经浓缩的浆料分布于纤维素生物质固体中。可结合本文描述的方法使用的用于催化剂硫化的示例性技术描述于美国专利申请公布No.20100236988中。

在各个实施方案中，结合本文描述的方法使用的浆料催化剂可具有250微米或更小的颗粒尺寸。在一些实施方案中，浆料催化剂可具有100微米或更小，或10微米或更小的颗粒尺寸。在一些实施方案中，浆料催化剂的最小颗粒尺寸可为1微米。在一些实施方案中，浆料催化剂可在本文描述的过程中包含催化剂细料。如本文所用，术语“催化剂细料”指标称颗粒尺寸为100微米或更小的固体催化剂。催化剂细料可例如在固体催化剂的挤出过程中由催化剂制备过程产生。催化剂细料也可通过研磨更大的催化剂固体或在催化剂固体的再生过程中制得。用于制备催化剂细料的合适的方法描述于美国专利6,030,915和6,127,229中。在一些情况中，可故意地从固体催化剂生产运行中去除催化剂细料，因为它们可能难以在一些催化过程中隔离。从更大的催化剂固体中去除催化剂细料的技术可包括例如筛分或类似的尺寸分离过程。当进行原位催化还原反应过程(如本文描述的那些)时，催化剂细料可特别合适，因为它们可易于在消解的纤维素生物质固体的间隙孔隙空间中流态化和分布。

不特别地耐中毒的催化剂也可结合本文描述的技术使用。这种催化剂可包括例如设置于固体载体上的Ru、Pt、Pd或它们的化合物，例如二氧化钛上的Ru，或碳上的Ru。尽管这种催化剂可能不具有特定的耐中毒性，但它们可例如通过使催化剂在高温下暴露于水(所述暴露可在次临界状态或超临界状态下)而再生。

在一些实施方案中，结合本文描述的过程使用的催化剂可操作用于产生分子氢。例如，在一些实施方案中，可使用适用于水相重整的催化剂(即APR催化剂)。合适的APR催化剂可包括例如包含与Re、Mo、Sn或其他金属成合金或由Re、Mo、Sn或其他金属改性的Pt、Pd、Ru、Ni、Co或其他VIII族金属的催化剂。因此，在本文描述的一些实施方案中，可能不需要外部氢进料以通过催化还原反应而有效进行可溶性碳水化合物的稳定。然而，在其他实施方案中，可使用任选地与内部产生的氢组合的外部氢进料。

在一些实施方案中，在分子氢和浆料催化剂的存在下加热纤维素生物质固体和消解溶剂可在水热消解单元中进行。构造用于使液相循环通过其的合适的水热消解单元描述于2012年6月28日提交的共同所有的美国专利申请61/665,717(PCT/US2013/048212)中。具体而言，该文描述的水热消解单元可包括流体循环回路，液相和任选的浆料催化剂循环通过所述流体循环回路以在纤维素生物质固体中分布(例如使用向上定向的流体流动)。在各个实施方案中，适用于传送酚类物质液相的水热消解单元还可包括流体导管，所述流体导管用于将酚类物质液相从水热消解单元的下部传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置。在一些实施方案中，流体导管可将酚类物质液相传送至水热消解单元的上部。在其他实施方案中，流体导管可将酚类物质液相传送至如下位置：在将纤维素生物质固体引入水热消解单元之前，酚类物质液相和浆料催化剂可接触纤维素生物质固体的位置。在前述实施方案中，酚类物质液相和浆料催化剂在纤维素生物质固体的外部传送(即使得酚类物质液相在被传送时不接触纤维素生物质固体)。传送酚类物质液相的流体导管可在水热消解单元外部，或者其可包括水热消解单元的内部结构，所述内部结构与其中的纤维素生物质固体分隔。任选地，如果旨在使催化剂分布仅通过传送的酚类物质液相的向下移动而进行，则可省略上述流体循环回路。适于在酚类物质液相的存在下加工纤维素生物质固体的水热消解单元和系统的进一步的讨论在如下另外详细描述。

在一些实施方案中，构造用于从水热消解单元的下部传送酚类物质液相的流体导管可将水热消解单元的底部流体连接至水热消解单元的上部。如本文所用，术语“下部”指水热消解单元高度的下面25％。如本文所用，术语“上部”指在水热消解单元高度的下面25％的上方的水热消解单元的任何区域。在一些实施方案中，流体导管可将水热消解单元的底部流体连接至水热消解单元的顶部。在一些实施方案中，流体导管可将在水热消解单元的底部与其高度的25％之间的一个或多个点流体连接至在其高度的25％至50％之间的一个或多个点。在一些实施方案中，流体导管可将在水热消解单元的底部与其高度的25％之间的一个或多个点流体连接至在其高度的50％至75％之间的一个或多个点。在一些实施方案中，流体导管可将在水热消解单元的底部与其高度的25％之间的一个或多个点流体连接至在其高度的75％至水热消解单元的顶部之间的一个或多个点。在各个实施方案中，流体导管可在一个点处或在超过一个点处流体连接至水热消解单元的上部。当在超过一个点处连接时，流体导管的每个流体连接可在水热消解单元上的基本上相同的高度处或在不同的高度处。

在一些或其他实施方案中，构造用于从水热消解单元的下部传送酚类物质液相的流体导管可在将纤维素生物质固体引入水热消解单元之前，将酚类物质液相递送至纤维素生物质固体。在这种实施方案中，酚类物质液相和浆料催化剂可润湿纤维素生物质固体并粘附至纤维素生物质固体。在一些实施方案中，可在将纤维素生物质固体引入水热消解单元之前，将酚类物质液相传送至大气压保持容器中的纤维素生物质固体。在其他实施方案中，可将酚类物质液相传送至加压容器中的纤维素生物质固体，所述加压容器用于将纤维素生物质固体从大气压升高至水热消解单元的操作压力。

在一些实施方案中，可将酚类物质液相传送至在全部纤维素生物质固体上方的位置。即，一旦释放，则酚类物质液相和其中的浆料催化剂有机会向下前进通过整个纤维素生物质固体装料。在一些或其他实施方案中，可将酚类物质液相的至少一部分传送至纤维素生物质固体中，并可将酚类物质液相的至少一部分传送至纤维素生物质固体上方的位置。即，在这种实施方案中，可将酚类物质液相的至少一部分直接引入纤维素生物质固体，而不是仅从上方引入纤维素生物质固体。例如，如果完全从上方引入酚类物质液相不产生浆料催化剂与整个纤维素生物质固体装料的有效接触，则可进行将酚类物质液相的至少一部分直接引入纤维素生物质固体。例如，如果酚类物质液相强力粘附至纤维素生物质固体而不是渗透通过纤维素生物质固体，则在一个或多个点处将酚类物质液相直接引入纤维素生物质固体可用于实现将浆料催化剂分布至除此之外无法由催化剂接触的位置中。

在一些实施方案中，将水热消解单元的下部流体连接至水热消解单元的上部的流体导管的出口可以可操作地连接至水热消解单元上部中的流动分散系统。所述流动分散系统可协助在纤维素生物质固体上散布酚类物质液相，由此促进更好的催化剂分布。不特别限制合适的流动分散系统的尺寸、形状、形式或功能，这对于本领域普通技术人员而言是熟知的。在一些实施方案中，流动分散系统可包括其中具有多个开口的结构，酚类物质液相经过所述多个开口，并分成多个流动流。在一些实施方案中，流动分散系统可包括喷嘴、喷雾器、喷射器、滴灌器或产生包含酚类物质液相和其中的浆料催化剂的多个液滴的类似机构。在这种实施方案中，在释放之后，酚类物质液相的液滴可向下渗透通过纤维素生物质固体周围的连续相消解溶剂中的纤维素生物质固体，或者液滴的至少一部分可粘附至纤维素生物质固体。在各个实施方案中，流动分散系统可构造为产生足够大的液滴，使得液滴在水相中为基本上不漂浮的，并渗透通过纤维素生物质固体。在一些实施方案中，流动分散系统可构造为产生尺寸为3mm或更大，尺寸为5mm或更大，或尺寸为10mm或更大的液滴。在一些实施方案中，流动分散系统可构造为产生尺寸为3mm至20mm，或尺寸为3mm至10mm，或尺寸为5mm至15mm，或尺寸为5mm至10mm的液滴。

在一些实施方案中，可在水热消解单元为加压状态的同时进行加热纤维素生物质固体和消解溶剂以形成可溶性碳水化合物。如本文所用，术语“加压状态”指大于大气压(1巴)的压力。在加压状态下加热消解溶剂可允许超过消解溶剂的正常沸点，由此允许相对于更低温度的消解过程增加水热消解的速率。在一些实施方案中，在水热消解单元中加热纤维素生物质固体可在至少30巴的压力下发生。在一些实施方案中，在水热消解单元中加热纤维素生物质固体可在至少60巴的压力下，或至少90巴的压力下发生。在一些实施方案中，在水热消解单元中加热纤维素生物质固体可在30巴至430巴之间的压力下发生。在一些实施方案中，在水热消解单元中加热纤维素生物质固体可在50巴至330巴之间的压力下，或在70巴至30巴之间的压力下，或在30巴至130巴之间的压力下发生。

在一些实施方案中，纤维素生物质固体可保持在至少30巴的压力下，并在至少150℃的温度下加热。在一些实施方案中，纤维素生物质固体可保持在至少70巴的压力或至少100巴的压力下，并在至少150℃的温度下加热。在一些或其他实施方案中，纤维素生物质固体可在至少200℃，或至少250℃，或至少300℃的温度下加热。

在一些实施方案中，水热消解单元可装有固定量的浆料催化剂，同时纤维素生物质固体连续或半连续地进料至水热消解单元，由此允许水热消解以连续方式进行。即，可将新鲜纤维素生物质固体连续地或根据需要添加至水热消解单元中，以补充已被消解而形成可溶性碳水化合物的纤维素生物质固体。如上所述，将纤维素生物质固体持续添加至水热消解单元可导致酚类物质液相的形成。在一些实施方案中，可在水热消解单元为加压状态的同时将纤维素生物质固体连续或半连续地添加至水热消解单元中。在一些实施方案中，加压状态可包括至少30巴的压力。在不能将新鲜纤维素生物质添加至加压水热消解单元中的情况下，可在生物质添加过程中进行水热消解单元的减压和冷却，从而显著降低生物质转化过程的能量效率和成本效率。如本文所用，术语“连续添加”及其语法等同方式指其中纤维素生物质固体以不中断的方式添加至水热消解单元中而不将水热消解单元完全减压的过程。如本文所用，术语“半连续添加”及其语法等同方式指纤维素生物质固体不连续地但根据需要地添加至水热消解单元中而不将水热消解单元完全减压。可将纤维素生物质固体连续或不连续地添加至加压水热消解单元中的技术在下文更详细地讨论。

在一些实施方案中，可在添加至水热消解单元之前，特别是在水热消解单元为加压状态时，可将被连续或半连续地添加至水热消解单元中的纤维素生物质固体加压。在将纤维素生物质固体添加至水热消解单元之前，将纤维素生物质固体由大气压加压至加压状态可在一个或多个加压区中进行。可用于加压纤维素生物质固体并将其引入加压水热消解单元的合适的加压区更详细地描述于共同所有的美国专利申请公布2013/0152457和2013/0152458中。本文描述的合适的加压区可包括例如压力容器、加压螺旋进料器等。在一些实施方案中，可串联连接多个加压区，从而以逐步的方式增加纤维素生物质固体的压力。

在本文描述的各个实施方案中，浆料催化剂可至少部分分布于纤维素生物质固体的装料内。如本文所用，术语“分散”，“分布”及其变体指浆料催化剂存在于纤维素生物质装料的所有高度处的状况。使用术语“分布”及其变体不暗示特定程度的分布。在一些实施方案中，分布可包括基本上均匀的分布，使得浆料催化剂的浓度在纤维素生物质装料的所有高度处为基本上相同。在其他实施方案中，分布可包括不均匀分布，使得浆料催化剂的不同浓度存在于纤维素生物质装料的不同高度处。当存在浆料催化剂的不均匀分布时，纤维素生物质固体内的浆料催化剂的浓度可在一些实施方案中由上至下增加，或在其他实施方案中由上至下减小。在一些实施方案中，不均匀分布可包括不规则浓度梯度。

在一些实施方案中，浆料催化剂的至少一部分可循环通过水热消解单元外部的流体循环回路，从而将离开纤维素生物质固体装料的一端的浆料催化剂颗粒随后再引入装料的相对端。如本文所用，术语“循环”及其变体用于指在浆料催化剂的至少一部分离开水热消解单元，并随后经由流体流动被一次或多次再引入水热消解单元时所存在的情况。例如，在使用向上定向的流体流动在纤维素生物质固体中分布浆料催化剂的实施方案中，浆料催化剂颗粒可前进通过纤维素生物质固体，离开水热消解单元，行进通过流体循环回路，然后被再引入水热消解单元中或在接近水热消解单元的底部处被再引入。如上所述，浆料催化剂以前述方式循环可用于补充通过将酚类物质液相传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置而提供的浆料催化剂的向下移动。可使用水相、酚类物质液相或它们的任意组合来进行浆料催化剂的向上循环。

在一些实施方案中，含有浆料催化剂的酚类物质液相可循环通过纤维素生物质固体。如上所述，在一些实施方案中，酚类物质液相可包含向上定向的流体流动。在其他实施方案中，酚类物质液相可包含传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置的酚类物质液相的向下定向的流体流动。具体而言，在一些实施方案中，传送和释放酚类物质液相的至少一部分可包括以向下的方式将酚类物质液相循环通过纤维素生物质固体。在一些实施方案中，酚类物质液相可以以向下的方式连续循环通过纤维素生物质固体。连续循环可有利于确保浆料催化剂存在于整个纤维素生物质固体的装料中。在其他实施方案中，酚类物质液相可不连续地传送和释放，使得酚类物质液相以向下的方式不连续地循环通过纤维素生物质固体。例如，可进行酚类物质液相的不连续传送和释放，以适应存在的酚类物质液相的量、向下渗透通过纤维素生物质固体的速率、浆料催化剂在纤维素生物质固体中的分布的特定程度的需要，或它们的任意组合。

在一些实施方案中，除了含有浆料催化剂的酚类物质液相的向下移动之外，也可存在向上定向的流体流动。即，在一些实施方案中，可使用酚类物质液相的向下移动和向上定向的流体流动两者来在纤维素生物质固体中分布浆料催化剂。在一些实施方案中，可使用向上定向的流体流动将浆料催化剂的至少一部分循环通过纤维素生物质固体。在其他实施方案中，向上定向的流体流动可能不足以将浆料催化剂完全传送通过纤维素生物质固体(即循环浆料催化剂)。在这种情况中，本文描述的方法可为特别有利的，因为其可促进催化剂分布至纤维素生物质固体的部分中，除此之外，这无法通过仅使用向上定向的流体流动循环浆料催化剂而达到。

在一些实施方案中，本文描述的方法还可包括供应通过纤维素生物质固体的向上定向的流体流动。在各个实施方案中，向上定向的流体流动可包括气流、液流，或它们的任意组合。在各个实施方案中，向上定向的流体流动可包括水相流、酚类物质液相流，或它们的任意组合。在这种实施方案中，向上定向的流体流动可含有浆料催化剂。在其他实施方案中，向上定向的流体流可衍生自本身不含浆料催化剂的来源，如不含浆料催化剂的引入的液流或气流。

即使当向上定向的流体流衍生自本身不含浆料催化剂的来源时，向上定向的流体流仍然可促进浆料催化剂在纤维素生物质固体中的分布。在一些实施方案中，向上定向的流体流可经过酚类物质液相，使得向上定向的流体流将浆料催化剂的至少一部分携带在一起。即，在这种实施方案中，向上定向的流体流动可通过剪切混合等使浆料催化剂的至少一部分流态化。在一些或其他实施方案中，向上定向的流体流动可减慢浆料催化剂向下渗透通过纤维素生物质固体。本身含有浆料催化剂的向上定向的流体流可以以类似的方式，通过使浆料催化剂的至少一部分流态化或通过减慢浆料催化剂向下渗透通过纤维素生物质固体而促进浆料催化剂在纤维素生物质固体中的分布。

在各个实施方案中，向上定向的流体流动可包括一个或多个向上定向的流体流。在各个实施方案中，一个或多个向上定向的流体流可经过纤维素生物质固体，将浆料催化剂携带至纤维素生物质固体，且一个或多个向上定向的流体流可随后离开水热消解单元。在一些实施方案中，向上定向的流体流动可包括一个向上定向的流体流。在一些实施方案中，向上定向的流体流动可包括两个向上定向的流体流，或三个向上定向的流体流，或四个向上定向的流体流，或五个向上定向的流体流。在一些实施方案中，一个或多个向上定向的流体流可包括气流、液流，或它们的任意组合。

在一些实施方案中，一个或多个向上定向的流体流可包含气流。例如，在一些实施方案中，用于向上定向的流体流动的气流可包含分子氢流。在一些或其他实施方案中，例如，可代替分子氢流使用蒸汽、压缩空气或惰性气体(如氮气)，或者除了分子氢流之外使用蒸汽、压缩空气或惰性气体(如氮气)。在各个实施方案中，至多40％的蒸汽可存在于流体流中。例如，当希望将浆料催化剂保持于水热消解单元内和/或当单独的液流不足以分布浆料催化剂时，可使用向上定向的气流在纤维素生物质固体内分布浆料催化剂。具体而言，当希望将浆料催化剂保持于水热消解单元内时，气流可传送纤维素生物质固体内的浆料催化剂，并随后离开水热消解单元，同时留下处于水热消解单元中的液体水平的或在水热消解单元中的液体水平以下的浆料催化剂。

在一些实施方案中，一个或多个向上定向的流体流可包含液流。例如，当不必需要将浆料催化剂保持于纤维素生物质固体内和/或当单独的气流不足以分布浆料催化剂时，可使用向上定向的液流在纤维素生物质固体内分布浆料催化剂。不同于上述气流，在一些实施方案中，液流可在离开水热消解单元时将浆料催化剂传送通过纤维素生物质固体，并最终溢出。在其他实施方案中，浆料催化剂流态化可能不完全，在液体溢出之前液流可仍然不将浆料催化剂完全传送通过纤维素生物质固体。

在一些实施方案中，可如上所述将含有醇组分的水相的至少一部分循环通过纤维素生物质固体。在一些或其他实施方案中，可从纤维素生物质固体中取出含有醇组分的水相的至少一部分以用于随后加工。当加工水相中的醇组分时，轻质有机物相可同时加工，或者轻质有机物相可分开加工。在一些实施方案中，水相的随后加工可包括进行第二催化还原反应(如果需要的话)，例如以增加转化至醇组分的可溶性碳水化合物的量，或降低形成的醇组分的氧化程度。在一些或其他实施方案中，存在于水相中的醇组分可在不通过中间的第二催化还原反应进一步转换醇组分的情况下进一步重整。在一些实施方案中，可通过进一步的氢解反应和/或氢化反应、缩合反应、异构化反应、低聚反应、加氢处理反应、烷基化反应等的任意组合和顺序进一步重整醇组分。在一些实施方案中，下游重整的初始操作可包括通常在缩合催化剂的存在下进行的缩合反应，其中醇组分或由其形成的产物与另一分子缩合而形成更高分子量的化合物。如本文所用，术语“缩合反应”指如下化学转换，其中两个或更多个分子彼此偶联而形成更高分子量的化合物中的碳-碳键，且通常伴随着诸如水或醇的小分子的损失。一个示例性的缩合反应为本领域普通技术人员熟知的醇醛缩合反应。有关缩合反应和适用于促进缩合反应的催化剂的另外的公开在下文提供。

在一些实施方案中，在从纤维素生物质固体中取出水相之后，可从水相中至少部分分离其中的醇组分。在一些实施方案中，从水相中分离的醇组分可经受上述下游重整反应，特别是缩合反应。即，在一些实施方案中，可在进行下游重整反应之前至少部分干燥醇组分。醇组分的至少部分干燥可特别有利于延长缩合催化剂的寿命。然而，应认识到在可选择的实施方案中，可通过使水相直接经受缩合催化剂或者通过仅从水相去除一部分水，从而进一步重整水相的醇组分。

如本文所用，术语“干燥”、“经干燥的”、“干燥的”及其其他变体指去除存在于水相中的水的至少一部分。同样，术语“经干燥的醇组分”指至少一部分水已从其中去除的含有醇的液相。应了解，当干燥时，经干燥的醇组分无需为完全无水的，仅仅是其水含量降低(例如小于50wt％的水)。甚至存在的水量的一些减少可有利增加缩合催化剂的寿命。在一些实施方案中，经干燥的醇组分可包含40wt％或更少的水。在一些和其他实施方案中，经干燥的醇组分可包含35wt％或更少的水，或30wt％或更少的水，或25wt％或更少的水，或20wt％或更少的水，或15wt％或更少的水，或10wt％或更少的水，或5wt％或更少的水。在本文描述的方法的一些实施方案中，当干燥反应产物时，可产生基本上无水的醇组分。如本文所用，如果物质含有5wt％或更少的水，则认为其为基本上无水的。

在一些或其他实施方案中，可从水相中分离醇组分的至少一部分，并且可将经分离的醇组分返回至纤维素生物质固体。如果需要的话，将经分离的醇组分返回至纤维素生物质固体可用于降低消解溶剂的水含量。当将经分离的醇组分返回至纤维素生物质固体时，醇组分流可以以与上述类似的方式促进纤维素生物质固体的分布。将醇组分的一部分返回至纤维素生物质固体的另外的优点可包括促进可溶性碳水化合物和由可溶性碳水化合物产生的醇组分的溶解度，并从介导可溶性碳水化合物的稳定的浆料催化剂中去除沉淀。

在各个实施方案中，其中可溶性碳水化合物由纤维素生物质固体形成并随后转化为醇组分的消解溶剂可包含有机溶剂。在各个实施方案中，消解溶剂可包含有机溶剂和水。尽管至少部分与水可溶混的任意有机溶剂可用于消解溶剂中，但特别有利的有机溶剂为可直接转化为燃料共混物和其他材料而不从醇组分中分离的那些。即，特别有利的有机溶剂为可在下游重整反应过程中与产生的醇组分一起共加工的那些。就此而言，合适的有机溶剂可包括例如乙醇、乙二醇、丙二醇、甘油，和它们的任意组合。

甚至更有利地，在一些实施方案中，有机溶剂可包含二醇，或可在用于稳定可溶性碳水化合物的条件下转换为二醇。在一些实施方案中，消解溶剂可包含水和甘油。就此而言，甘油可为特别有利的有机溶剂，因为其包含用于可溶性碳水化合物的良溶剂，并易于在分子氢和合适的催化剂的存在下发生催化还原反应以形成二醇。另外，甘油便宜，并可易于得自天然来源。因此，在一些实施方案中，本文描述的方法可包括共加工由有机溶剂(特别是甘油)形成的二醇以及由可溶性碳水化合物形成的二醇。

在一些实施方案中，消解溶剂还可包含少量的一元醇。在消解溶剂中至少一些一元醇的存在可有利地提高水热消解和/或在其中进行的催化还原反应。例如，由于表面清洁作用，在消解溶剂中包含1重量％至5重量％的一元醇可有利地保持催化剂活性。在更高浓度的一元醇下，本体溶剂作用可开始主导。在一些实施方案中，消解溶剂可包含10wt％或更少的一元醇，消解溶剂的余量包含水和另一有机溶剂。在一些实施方案中，消解溶剂可包含5wt％或更少的一元醇，或4％或更少的一元醇，或3％或更少的一元醇，或2％或更少的一元醇，或1％或更少的一元醇。存在于消解溶剂中的一元醇可来自任意来源。在一些实施方案中，一元醇可作为与通过催化还原反应形成的醇组分的共产物形成。在一些或其他实施方案中，一元醇可通过最初产生的醇组分的随后的催化还原形成，并在之后返回至纤维素生物质固体。在其他实施方案中，一元醇可源自与纤维素生物质固体流动连通的外部进料。

在一些实施方案中，消解溶剂可包含1％至99％之间的水，且有机溶剂占消解溶剂组合物的余量。尽管就环境角度而言更高百分比的水可能更有利，但更高量的有机溶剂可更有效地促进水热消解，因为有机溶剂具有溶解碳水化合物并促进可溶性碳水化合物的催化还原的更大倾向性。在一些实施方案中，消解溶剂可包含90重量％或更少的水。在其他实施方案中，消解溶剂可包含80重量％或更少的水，或70重量％或更少的水，或60重量％或更少的水，或50重量％或更少的水，或40重量％或更少的水，或30重量％或更少的水，或20重量％或更少的水，或10重量％或更少的水，或5重量％或更少的水。

随着酚类物质液相形成，其粘度可最终变得较大，使得其难以转移或加工。因此，在一些实施方案中，本文描述的方法还可包括降低酚类物质液相的粘度。在一些实施方案中，降低酚类物质液相的粘度可包括将有机溶剂添加至酚类物质液相，其中所述有机溶剂充当稀释剂，并促进酚类物质液相中的木质素的溶解。在一些或其他实施方案中，降低酚类物质液相的粘度可包括至少部分解聚酚类物质液相中的木质素。在一些实施方案中，可通过水解木质素而进行木质素的至少部分解聚。在一些或其他实施方案中，可通过加氢处理反应而至少部分解聚木质素。即，在一些实施方案中，可通过在分子氢和能够活化分子氢的浆料催化剂的存在下加热木质素，从而至少部分解聚木质素。如本文所用，短语“至少部分解聚”和“解聚至少一部分”及其语法等同形式彼此同义使用。

在一些实施方案中，加热以至少部分解聚木质素(例如在加氢处理过程中)可在比用于由纤维素生物质固体形成可溶性碳水化合物的温度更高的温度下发生。在一些实施方案中，加热木质素以至少部分解聚木质素可包括在分子氢和能够活化分子氢的催化剂的存在下将酚类物质液相加热至至少250℃的温度。浆料催化剂可为已在酚类物质液相中积聚的浆料催化剂。在一些实施方案中，加热木质素以至少部分解聚木质素可在至少270℃，或至少275℃，或至少280℃，或至少285℃，或至少290℃，或至少95℃，或至少300℃的温度下进行。在一些实施方案中，加热木质素以至少部分解聚木质素可在250℃至330℃之间，或260℃至320℃之间，或270℃至300℃之间，或250℃至290℃之间，或270℃至290℃之间的温度下进行。加热以至少部分解聚木质素可在其中以产生醇组分的水热消解单元中进行，或者解聚可在分开的位置中进行。

在一些实施方案中，用于产生可溶性碳水化合物并将可溶性碳水化合物转换为醇组分的温度可能不足以通过热解聚而至少部分解聚木质素。在一些实施方案中，可将所述纤维素生物质固体加热至第一温度，以形成酚类物质液相和水相，并加热至第二温度以至少部分解聚木质素，其中所述第一温度低于所述第二温度，且不足以至少部分解聚木质素。例如，在一些实施方案中，酚类物质液相和水相可在250℃或更低的温度下形成，木质素可在270℃或更高的温度下至少部分解聚。

酚类物质液相内的木质素无需完全解聚以获得粘度的有利降低。在一些实施方案中，可通过至少部分解聚木质素而将酚类物质液相的粘度降低至多20％。在一些或其他实施方案中，可通过至少部分解聚木质素而将酚类物质液相的粘度降低至多15％，或至多10％，或至多5％。

在一些实施方案中，可以使酚类物质液相与水相至少部分分离。如上所述，在一些实施方案中，可将酚类物质液相的至少一部分传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置并释放，使得酚类物质液相和其中的浆料催化剂接触纤维素生物质固体并向下移动通过纤维素生物质固体。传送至纤维素生物质固体上方的位置的酚类物质液相可与水相混合或不与水相混合。在一些或其他实施方案中，可从纤维素生物质固体中移出酚类物质液相的一部分，使得酚类物质液相的量不变得过量(例如使得酚类物质液相不完全取代其中进行纤维素生物质固体的消解的消解溶剂)。在一些实施方案中，可在酚类物质液相与水相分离之前至少部分解聚酚类物质液相内的木质素。在一些或其他实施方案中，可在酚类物质液相与水相分离之后或在酚类物质液相与水相分离的同时至少部分解聚酚类物质液相内的木质素。

在一些实施方案中，可进一步加工得自木质素解聚的反应产物(例如酚类化合物)。得自木质素解聚的反应产物可与衍生自纤维素生物质固体的醇组分分开加工，或者得自木质素解聚的反应产物可与醇组分组合并进一步重整，以制得与仅通过进一步重整醇组分而获得的燃料共混物不同的燃料共混物。

鉴于浆料催化剂有利地包含于被传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置的酚类物质液相中，可能有利的是从被进一步加工的酚类物质液相中移出浆料催化剂。在一些实施方案中，可在至少部分解聚酚类物质液相中的木质素之后，从酚类物质液相中分离浆料催化剂。通过木质素解聚降低粘度可有利于例如通过过滤、重力诱导的沉降、离心等从酚类物质液相中移出浆料催化剂。可随后将从酚类物质液相中分离的浆料催化剂返回至纤维素生物质固体以在纤维素生物质固体中再分布。任选地，可在将浆料催化剂返回至纤维素生物质固体之前或在将浆料催化剂返回至纤维素生物质固体的同时再生浆料催化剂。在一些实施方案中，浆料催化剂可由消解溶剂流、水相的循环流或它们的任意组合携带，以将浆料催化剂返回至纤维素生物质固体。

在一些情况中，可能有利的对水相进行一个或多个进一步的催化还原反应。例如，在一些实施方案中，可能希望在形成水相的水热消解单元外部对水相进行第二催化还原反应。在各个实施方案中，对水相进行第二催化还原反应可包括增加醇组分的量、增加转换的可溶性碳水化合物的量，和/或进一步减小醇组分的氧化程度。可例如基于是否已形成足够量的醇组分和/或是否需要可溶性碳水化合物的进一步稳定而作出是否进行第二催化还原反应的选择。在一些实施方案中，可通过进行第二催化还原反应而将由原位催化还原反应过程形成的二醇转换为一元醇。在一些实施方案中，一元醇可包括用于进一步重整反应的进料。

在一些实施方案中，用于介导第二催化还原反应的催化剂可为与用于介导第一催化还原反应相同的催化剂。在其他实施方案中，用于介导第二催化还原反应的催化剂可为与用于介导第一催化还原反应的催化剂不同。例如，在一些实施方案中，浆料催化剂可用于介导第一催化还原反应，固定床催化剂可用于介导第二催化还原反应。在其他实施方案中，特别是如果可在进行第二催化还原反应之前从液相中去除催化剂毒物的话，耐中毒催化剂可用于介导第一催化还原反应，非耐中毒催化剂可用于介导第二催化还原反应。在其他实施方案中，第一耐中毒催化剂可用于介导第一催化还原反应，第二耐中毒催化剂可用于介导第二催化还原反应。例如，在一些实施方案中，耐中毒浆料催化剂可用于介导第一催化还原反应，固定床耐中毒催化剂可用于介导第二催化还原反应。

在一些实施方案中，通过上文描述的方法制得的醇组分可经受另外的重整反应。另外，轻质有机物相也可与醇组分分开或与醇组分组合而经受另外的重整反应。重整反应可为催化的或非催化的。这种另外的重整反应可包括进一步的催化还原反应(例如氢化反应、氢解反应、加氢处理反应等)、缩合反应、异构化反应、脱硫反应、脱水反应、低聚反应、烷基化反应等的任意组合。

在一些实施方案中，进一步重整醇组分的第一操作可包括缩合反应。通常，醇不直接发生缩合反应，尽管它们不明确排除如此。相反，为了发生缩合反应，通常将醇转化为羰基化合物或可随后反应而形成羰基化合物的化合物。用以形成羰基化合物的转换可与缩合反应协作发生，或在缩合反应之前在分立的转化中发生。用于将醇转化为羰基化合物或可转换为羰基化合物的化合物的合适的转换包括例如脱氢反应、脱水反应、氧化反应，或它们的任意组合。当羰基化合物催化形成时，可使用与用于进行缩合反应的催化剂相同或不同的催化剂。

尽管多种不同类型的催化剂可用于介导缩合反应，但沸石催化剂就此而言可为特别有利的。可特别好地适用于介导醇的缩合反应的一种沸石催化剂为ZSM-5(Zeolite Socony Mobil 5)，其为组成为Na_nAl_nSi_96-nO₁₉₂·16H₂O(0<n<27)的pentasil型铝硅酸盐沸石，其可将醇进料转换为缩合产物。不受限于任何理论或机理，据信该催化剂可通过介导用以产生羰基化合物的脱氢反应而以协作的方式促进醇的缩合，所述羰基化合物随后发生所需的缩合反应。其它合适的沸石催化剂可包括，例如ZSM-12,ZSM-22,ZSM-23,SAPO-11,和SAPO-41。合适的缩合催化剂的另外类型也在本文更详细地讨论。

在一些实施方案中，在进行缩合反应之前，可从醇组分中去除与介导第一和/或第二催化还原反应结合使用的浆料催化剂。用于从醇组分中去除浆料催化剂的合适的技术可包括例如过滤、膜分离、通过离心或向心力分离(例如水利旋流和离心)、重力诱导的沉降等。在一些实施方案中，当使用蒸馏而从水相中分离醇组分时，浆料催化剂可作为底部残余物保持。就此而言，硫化催化剂可为特别有利的，因为当它们存在于被蒸馏的水相中时，它们可经历催化活性的最小损失。无论如何分离，如果需要的话，浆料催化剂均可随后被返回至纤维素生物质固体。如果需要，可在将浆料催化剂返回至纤维素生物质固体之前或在将浆料催化剂返回至纤维素生物质固体的同时再生浆料催化剂。

在各个实施方案中，缩合反应可在5℃至500℃之间的温度下发生。缩合反应可在凝相(例如液相)或在气相中发生。对于在气相中发生的缩合反应，温度可为75℃至500℃之间，或125℃至450℃之间。对于在凝相中发生的缩合反应，温度可为5℃至475℃之间，或15℃至300℃之间，或20℃至250℃之间。

在各个实施方案中，通过缩合反应而产生的更高分子量的化合物可包括≥C₄烃类。在一些或其他实施方案中，通过缩合反应而产生的更高分子量的化合物可包括≥C₆烃类。在一些实施方案中，通过缩合反应而产生的更高分子量的化合物可包括C₄-C₃₀烃类。在一些实施方案中，通过缩合反应而产生的更高分子量的化合物可包括C₆-C₃₀烃类。在其他实施方案中，通过缩合反应而产生的更高分子量的化合物可包括C₄-C₂₄烃类，或C₆-C₂₄烃类，或C₄-C₁₈烃类，或C₆-C₁₈烃类，或C₄-C₁₂烃类，或C₆-C₁₂烃类。如本文所用，术语“烃类”指含有碳和氢的化合物，而与可能存在的其他元素无关。因此，杂原子取代的化合物也在本文由术语“烃类”描述。

通过缩合反应而产生的更高分子量的化合物的特定组成可取决于用于催化还原反应和缩合反应的一种或多种催化剂和温度，以及诸如压力的其他参数而不同。例如，在一些实施方案中，缩合反应的产物可包括与≥C₄烃类同时产生或代替≥C₄烃类产生的≥C₄醇和/或酮。在一些实施方案中，除了各种尺寸的烷烃(通常为支化烷烃)之外，通过缩合反应产生的≥C₄烃类可含有各种烯烃。在其他实施方案中，通过缩合反应产生的≥C₄烃类也可包括环状烃类和/或芳族化合物。在一些实施方案中，通过缩合反应而产生的更高分子量的化合物可进一步经受催化还原反应，以将其中的羰基官能团转换为醇和/或烃类，并将烯烃转化为烷烃。

可通过缩合反应而产生的示例性化合物包括例如≥C₄烷烃、≥C₄烯烃、≥C₅环烷烃、≥C₅环烯烃、芳基化合物(aryl)、稠合芳基化合物(fusedaryl)、≥C₄醇、≥C₄酮，和它们的混合物。≥C₄烷烃和≥C₄烯烃可为4至30个碳原子(C₄-C₃₀烷烃和C₄-C₃₀烯烃)，并且可以为支链或直链烷烃或烯烃。≥C₄烷烃和≥C₄烯烃也可以分别包含C₇-C₁₄、C₁₂-C₂₄烷烃和烯烃部分，其中C₇-C₁₄部分针对喷气燃料共混物，而C₁₂-C₂₄部分针对柴油燃料共混物和其他工业应用。可通过缩合反应而产生的各个≥C₄烷烃和≥C₄烯烃的例子包括但不限于丁烷、丁烯、戊烷、戊烯、2-甲基丁烷、己烷、己烯、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷、庚烷、庚烯、辛烷、辛烯、2,2,4,-三甲基戊烷、2,3-二甲基己烷、2,3,4-三甲基戊烷、2,3-二甲基戊烷、壬烷、壬烯、癸烷、癸烯、十一烷、十一烯、十二烷、十二烯、十三烷、十三烯、十四烷、十四烯、十五烷、十五烯、十六烷、十六烯、十七烷、十七烯、十八烷、十八烯、十九烷、十九烯、二十烷、二十烯、二十一烷、二十一烯、二十二烷、二十二烯、二十三烷、二十三烯、二十四烷、二十四烯及其异构体。

≥C₅环烷烃和≥C₅环烯烃可具有5至30个碳原子，并且可为未取代的、单取代的或多取代的。在单取代的和多取代的化合物的情况中，取代基可包括支化≥C₃烷基、直链≥C₁烷基、支化≥C₃亚烷基、直链≥C₁亚烷基、直链≥C₂亚烷基、芳基，或它们的组合。在一些实施方案中，取代基中的至少一个可包括支化C₃-C₁₂烷基、直链C₁-C₁₂烷基、支化C₃-C₁₂亚烷基、直链C₁-C₁₂亚烷基、直链C₂-C₁₂亚烷基、芳基，或它们的组合。在其他实施方案中，取代基中的至少一个可包括支化C₃-C₄烷基、直链C₁-C₄烷基、支化C₃-C₄亚烷基、直链C₁-C₄亚烷基、直链C₂-C₄亚烷基、芳基，或它们的组合。可通过缩合反应而产生的≥C₅环烷烃和≥C₅环烯烃包括但不限于环戊烷、环戊烯、环己烷、环己烯、甲基环戊烷、甲基环戊烯、乙基环戊烷、乙基环戊烯、乙基环己烷、乙基环己烯，和它们的异构体。

缩合反应的中度部分(moderate fraction)(如C₇-C₁₄)可被分离以用于喷气燃料，而重质部分(如C₁₂-C₂₄)可被分离以用于柴油使用。最重质部分可以用作润滑剂或者裂解从而生产其他汽油和/或柴油部分。≥C₄化合物也可作为中间体或最终产物而用作工业化学品。例如，芳基化合物甲苯、二甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯可用作用于制备塑料和其他产品的化学中间体。同时，C₉芳族化合物和稠合芳基化合物(如萘、蒽、四氢化萘和十氢化萘)可以用作工业过程中的溶剂或添加剂。

在一些实施方案中，单个催化剂可介导将醇组分转换为适用于发生缩合反应的形式，以及介导缩合反应本身。在其他实施方案中，第一催化剂可用于介导将醇组分转换为适用于发生缩合反应的形式，第二催化剂可用于介导缩合反应。除非另外指出，应了解本文指代缩合反应和缩合催化剂是指任一类型的缩合过程。现在，如下为合适的缩合催化剂的进一步的公开。

在一些实施方案中，单个催化剂可用于经由缩合反应而形成更高分子量的化合物。不受限于任何理论或机理，据信这种催化剂可介导醇组分的初始脱氢，以及之后的经脱氢的醇组分的缩合反应。沸石催化剂为适于以这种方式直接将醇转化为缩合产物的一类催化剂。就此而言，特别合适的沸石催化剂可为ZSM-5，尽管其他沸石催化剂也可为合适的。

在一些实施方案中，两种催化剂可用于经由缩合反应而形成更高分子量的化合物。不受限于任何理论或机理，据信第一催化剂可介导醇组分的初始脱氢，第二催化剂可介导经脱氢的醇组分的缩合反应。如同以上前述氮催化剂实施方案，在一些实施方案中，沸石催化剂可用作第一催化剂或第二催化剂。再次，就此而言，特别合适的沸石催化剂可为ZSM-5，尽管其他沸石催化剂也可为合适的。

可使用各种催化过程以通过缩合反应而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包含碱性位点，或包含酸性位点和碱性位点两者。包含酸性位点和碱性位点两者的催化剂在本文称为多官能催化剂。在一些或其他实施方案中，用于介导缩合反应的催化剂可包含一个或多个金属原子。如果需要的话，缩合催化剂中的任意者也可任选地设置于固体载体上。

在一些实施方案中，缩合催化剂可包括碱性催化剂，所述碱性催化剂包括Li、Na、K、Cs、B、Rb、Mg、Ca、Sr、Si、Ba、Al、Zn、Ce、La、Y、Sc、Y、Zr、Ti、水滑石、铝酸锌、磷酸盐、经碱处理的铝硅酸盐沸石、碱性树脂、碱性氮化物、合金，或它们的任意组合。在一些实施方案中，碱性催化剂也可包括：Ti、Zr、V、Nb、Ta、Mo、Cr、W、Mn、Re、Al、Ga、In、Co、Ni、Si、Cu、Zn、Sn、Cd、Mg、P、Fe或它们的任意组合，的氧化物。在一些实施方案中，碱性催化剂可包括混合氧化物碱性催化剂。合适的混合氧化物碱性催化剂可包括例如Si--Mg--O、Mg--Ti--O、Y--Mg--O、Y--Zr--O、Ti--Zr--O、Ce--Zr--O、Ce--Mg--O、Ca--Zr--O、La--Zr--O、B--Zr--O、La--Ti--O、B--Ti--O，或它们的任意组合。在一些实施方案中，缩合催化剂还可包括金属或包含金属的合金，例如Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Fe、Co、Ru、Zn、Cd、Ga、In、Rh、Pd、Ir、Re、Mn、Cr、Mo、W、Sn、Bi、Pb、Os、合金，和它们的组合。当脱氢反应与缩合反应协作进行时，在缩合催化剂中金属的使用可为有利的。碱性树脂可包括显示出碱性官能团的树脂。碱性催化剂可为自承的，或粘附至含有例如如下的材料的载体：碳、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钒、铈土、氮化物、氮化硼、杂多酸、合金，和它们的混合物。

在一些实施方案中，缩合催化剂可包括衍生自MgO和Al₂O₃的组合的水滑石材料。在一些实施方案中，缩合催化剂可包括由ZnO和Al₂O₃的组合形成的铝酸锌尖晶石。在其他实施方案中，缩合催化剂可包括ZnO、Al₂O₃和CuO的组合。这些材料中的每一个也可含有另外的金属或合金，包括对于碱性缩合催化剂更通常上述的那些。在更特定的实施方案中，另外的金属或合金可包括第10族金属，如Pd、Pt或它们的任意组合。

在一些实施方案中，缩合催化剂可包括碱性催化剂，所述碱性催化剂包括含有例如Cu、Ni、Zn、V、Zr或它们的混合物的金属氧化物。在一些或其他实施方案中，缩合催化剂可包括含有例如Pt、Pd、Cu、Ni或它们的任意混合物的铝酸锌。

在一些实施方案中，缩合催化剂可包括具有酸性官能团和碱性官能团两者的多官能催化剂。这种缩合催化剂可包括水滑石、铝酸锌、磷酸盐、Li、Na、K、Cs、B、Rb、Mg、Si、Ca、Sr、Ba、Al、Ce、La、Sc、Y、Zr、Ti、Zn、Cr或它们的任意组合。在另外的实施方案中，多官能催化剂也可包括Ti、Zr、V、Nb、Ta、Mo、Cr、W、Mn、Re、Al、Ga、In、Fe、Co、Ir、Ni、Si、Cu、Zn、Sn、Cd、P和它们的任意组合的一种或多种氧化物。在一些实施方案中，多官能催化剂可包括例如Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Fe、Co、Ru、Zn、Cd、Ga、In、Rh、Pd、Ir、Re、Mn、Cr、Mo、W、Sn、Os、合金或它们的组合的金属。碱性催化剂可为自承的，或粘附至含有例如如下的材料的载体：碳、二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化钒、铈土、氮化物、氮化硼、杂多酸、合金，和它们的混合物。

在一些实施方案中，缩合催化剂可包括含有Pd、Pt、Cu或Ni的金属氧化物。在其他实施方案中，缩合催化剂可包括含有Mg和Cu、Pt、Pd或Ni的铝酸盐或锆金属氧化物。在其他实施方案中，多官能催化剂可包含与如上金属中的一种或多种组合的羟基磷灰石(HAP)。

在一些实施方案中，缩合催化剂也可包括沸石和含有第IA族化合物(例如Li、Na、K、Cs和Rb)的其他微孔载体。优选地，第IA族材料可以以比中和载体的酸性性质所需更少的量存在。也可通过添加第VIIIB族金属或Cu、Ga、In、Zn或Sn而提供金属官能。在一些实施方案中，缩合催化剂可衍生自MgO和Al₂O₃的组合，以形成水滑石材料。另一缩合催化剂可包含MgO和ZrO₂的组合或ZnO和Al₂O₃的组合。这些材料的每一者也可含有由铜或第VIIIB族金属(例如Ni、Pd、Pt)或前述的组合提供的额外的金属官能。

由缩合催化剂介导的缩合反应可在具有合适设计的任何反应器中进行，包括连续流反应器、间歇式反应器、半间歇式反应器或多系统反应器，而对设计、尺寸、几何形状、流速等无限制。反应器系统也可以使用流化催化床系统、摇床系统、固定床系统、移动床系统或上述的组合。在一些实施方案中，可以使用双相(例如液-液)和三相(例如液-液-固)反应器从而进行缩合反应。

在一些实施方案中，可使用酸催化剂，以任选地将反应产物的至少一部分脱水。用于脱水反应中的合适的酸催化剂可包括但不限于矿物酸(例如HCl、H₂SO₄)、固体酸(例如沸石、离子交换树脂)和酸盐(例如LaCl₃)。额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、氧化钛、氧化锌、氧化钒、氧化镧、氧化钇、氧化钪、氧化镁、氧化铈、氧化钡、氧化钙、氢氧化物、杂多酸、无机酸、酸改性树脂、碱改性树脂及其任何组合。在一些实施方案中，脱水催化剂也可包括改性剂。合适的改性剂可包括例如La、Y、Sc、P、B、Bi、Li、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba，和它们的任意组合。改性剂可以特别用于进行协同的氢化/脱氢反应和脱水反应。在一些实施方案中，脱水催化剂也可包括金属。合适的金属可包括例如Cu、Ag、Au、Pt、Ni、Fe、Co、Ru、Zn、Cd、Ga、In、Rh、Pd、Ir、Re、Mn、Cr、Mo、W、Sn、Os、合金，和它们的任意组合。脱水催化剂可以是自承的，负载在惰性载体或树脂上，或者可溶解于流体中。

根据如上提供的描述，在一些实施方案中，本公开提供了生物转化系统，其可用于加工纤维素生物质固体。在一些实施方案中，生物质转化系统可包括：水热消解单元；第一流体导管，所述第一流体导管构造为从所述水热消解单元的上部移出第一流体，并将所述第一流体返回至所述水热消解单元的下部；和第二流体导管，所述第二流体导管构造为从所述水热消解单元的下部移出第二流体，并将所述第二流体返回至所述水热消解单元的上部。通过使用前述描述中所述的生物质转化系统，可使用第一流体导管将第一流体(例如水相、酚类物质液相，或它们的任意组合)向上循环通过水热消解单元。同时，可将第二流体(例如酚类物质液相)从水热消解单元的下部传送至水热消解单元的上部，使得浆料催化剂也可向下前进通过水热消解单元。

在一些实施方案中，生物质转化系统还可包括联接至水热消解单元顶部的固体引入机构。合适的固体引入机构已在上文更详细地描述。在一些实施方案中，固体引入机构可构造为在水热消解单元保持加压状态的同时将纤维素生物质固体引入水热消解单元。此外，在一些实施方案中，第二流体导管的出口可以可操作地连接至在水热消解单元的上部中的流动分散系统。再次，合适的流动分散系统已在上文更详细地描述。

在一些实施方案中，水热消解单元可流体连接至一个或多个另外的反应器，使得在水热消解单元中产生的醇组分可通过一个或多个另外的重整反应而被进一步重整。

显著进一步参照附图来描述本文描述的生物质转化系统和方法。当元件在两个或更多个图中行使类似的功能，则在每次出现时使用相同的附图标记，且元件仅详细描述一次。

图1-3显示了示例性生物质转化系统1、50和60的示意图，其中可使用含有浆料催化剂的酚类物质液相来促进纤维素生物质固体中的催化剂分布。如图所示，纤维素生物质固体可经由固体引入机构4而引入水热消解单元2。固体引入机构4可包括装载机构6和压力过渡区8，所述压力过渡区8可将纤维素生物质固体由大气压升高至接近水热消解单元2的操作压力的压力，由此允许进行纤维素生物质固体的连续或半连续引入，而不将水热消解单元2完全减压。合适的装载机构和压力过渡区已在上文更详细地描述。

水热消解单元2含有纤维素生物质固体、消解溶剂和浆料催化剂的颗粒10a-10e。为了清晰，纤维素生物质固体未在图中显示，但应了解浆料催化剂颗粒的至少一部分分布于纤维素生物质固体内。当纤维素生物质固体在消解溶剂、浆料催化剂和分子氢的存在下消解时，发生相分离。通常，酚类物质液相在水热消解单元2的区域3中出现，含有衍生自纤维素生物质固体的醇组分的水相在水热消解单元2的区域5中出现。取决于过程条件，轻质有机物相也可在水热消解单元2的区域7中出现。

在纤维素生物质固体的消解开始之前，使用流体流动将浆料催化剂分布于纤维素生物质固体中。在相分离发生之后，浆料催化剂的各个颗粒可位于水热消解单元2内的不同点处，并在其中具有不同的相对运动。如上所述，一些浆料催化剂颗粒10a和10b可在区域3内在酚类物质液相中积聚。这些浆料催化剂颗粒中的一些可通过由气体入口管线9或流体返回管线11供给的向上定向的流体流动而流态化。例如，如图1所示，浆料催化剂颗粒10b已被流态化，并在酚类物质液相内向上移动。浆料催化剂颗粒10c和10d位于水热消解单元2的区域5中的水相内。浆料催化剂颗粒10c在来自气体入口管线9和/或流体返回管线11的向上定向的流体流动的影响下向上移动。浆料催化剂颗粒10c可在进入水相之前源自酚类物质液相，或者其可在被向上定向的流体流动向上传送之前最初在水相中向下迁移。相比之下，浆料催化剂颗粒10d在最终在酚类物质液相中积聚之前在重力影响下在水相内向下移动。如上文所述，来自气体入口管线9和/或流体返回管线11的向上定向的流体流动也可减慢区域5中浆料催化剂颗粒(例如浆料催化剂颗粒10d)的向下移动，使得它们更慢地在酚类物质液相中积聚。

如本文所述，当单独的向上定向的流体流动不足以在纤维素生物质固体产生所需程度的浆料催化剂分布时，可通过将酚类物质液相传送至纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置并释放酚类物质液相，使得酚类物质液相中的浆料催化剂向下前进通过纤维素生物质固体，从而使在酚类物质液相中积聚的浆料催化剂再分布。再次参照附图，水热消解单元2的区域3中的酚类物质液相的至少一部分可经由流体导管15转移至水热消解单元2的区域7。尽管图1显示了进入水热消解单元2的区域7中的流体导管15，但应认识到流体导管15可在酚类物质液相的水平上方的任意点处进入，如上文更详细地描述。此外，如果需要的话，流体导管15可在多个点处进入水热消解单元2。此外，在可选择的构造中，流体导管15可将酚类物质液相传送至除了水热消解单元2内之外的位置。如图2所示，例如，流体导管15可将酚类物质液相传送至压力过渡区8，或者如图3所示，例如，流体导管15可将酚类物质液相传送至装载机构6。在图2和3所示的实施方案中，并随着纤维素生物质被引入水热消解单元2并在其中消解，酚类物质液相可粘附至纤维素生物质固体且在水热消解单元2内向下前进。

任选地，流体导管15的出口可连接至流动分散系统17，所述流动分散系统17可促进其中含有浆料催化剂颗粒10e的酚类物质液相的液滴13的形成。随着液滴13和浆料催化剂颗粒10e向下前进，浆料催化剂可在纤维素生物质固体中再分布，以促进在水热消解过程中产生的可溶性碳水化合物的稳定。再次，在可选择的实施方案中，酚类物质液相可变得粘附至纤维素生物质固体，从而以相关的方式实现浆料催化剂分布。应认识到，即使不存在流动分散系统17，浆料催化剂颗粒10e也可以以类似的方式向下前进。

如果需要，可经由木质素移出管线18从水热消解单元2中取出酚类物质液相，所述木质素移出管线18可操作地连接至木质素加工单元20。例如，可取出并加工酚类物质液相的至少一部分，以在水热消解单元2中将酚类物质液相保持在所需的水平，或者控制酚类物质液相的粘度。如上所述，酚类物质液相的加工可包括至少部分解聚木质素、过滤以移出浆料催化剂，或它们的任意组合。从酚类物质液相中分离的浆料催化剂可在之后返回至水热消解单元2。任选地，例如，如果希望在将酚类物质液相返回至水热消解单元2的上部之前降低酚类物质液相的粘度，则木质素加工单元20可经由管线30流体连接至流体导管15。

水相中的醇组分可经由管线12从水热消解单元2中取出。如果需要的话，水相的至少一部分可经由再循环管线14和流体返回管线11而再循环至水热消解单元2，由此限定流体循环回路。例如，水相的循环可循环浆料催化剂的至少一部分、降低水热消解单元2中的温度梯度，和/或提供用于使浆料催化剂颗粒流态化或减慢浆料催化剂颗粒的向下渗透的向上定向的流体流动源。

任选地，可对水相进行另外的催化还原反应。如上所述，另外的催化还原反应可降低存在于醇组分中的氧化程度、进一步促进可溶性碳水化合物的稳定，或它们的任意组合。因此，可能存在含有能够活化分子氢的催化剂的抛光(polishing)反应器16。存在于抛光反应器16中的催化剂可与存在于水热消解单元2中的催化剂相同或不同。在省略抛光反应器16的情况中，来自管线12的水相可直接向前传送以用于进一步加工，如下所述。

任选地，当加工水相时，可能存在干燥单元24。干燥单元24可使用用于从水相中至少部分去除水的任何合适的技术，由此产生至少部分干燥的醇组分。用于从水相中去除水的合适的技术可包括例如使水相与干燥剂接触、蒸馏以去除水，或它们的任意组合。从水相中至少部分去除水可有利于延长对水敏感的下游催化剂(例如ZSM-5)的寿命。任选地，在至少部分干燥之后，经干燥的醇组分的至少一部分可经由管线23返回至水热消解单元2。

在任选地在干燥单元24中去除水相中的至少一部分水之后，醇组分可经由管线26传递至其中可发生一个或多个进一步的重整反应的重整反应器28。在其中发生的重整反应可为催化的或非催化的。尽管图中仅显示一个重整反应器28，但应了解可存在任意数量的重整反应器。在一些实施方案中，第一重整反应可包括缩合反应。另外的重整反应可包括进一步的催化还原反应(例如氢化反应、氢解反应、加氢处理反应等)、进一步的缩合反应、异构化反应、脱硫反应、脱水反应、低聚反应、烷基化反应等的任意组合。这种转换可用于将初始产生的可溶性碳水化合物转化为生物燃料。这种生物燃料可包括例如汽油烃类、柴油染料、喷气燃料等。如本文所用，术语“汽油烃类”指主要包含C₅-C₉烃类，并具有32℃至204℃的沸点的物质。更通常地，满足ASTM D2887的要求的任何燃料共混物可分类为汽油烃类。合适的汽油烃类可包括例如直馏汽油、石脑油、流化或热催化裂解的汽油、VB汽油和焦化汽油。如本文所用，术语“柴油燃料”指包含链烷烃类，并具有187℃至417℃之间的沸点的物质，其适用于压燃式发动机。更通常地，满足ASTM D975的要求的任何燃料共混物也可定义为柴油燃料。如本文所用，术语“喷气燃料”指满足ASTM D1655的要求的物质。在一些实施方案中，喷气燃料可包括基本上具有C₈–C₁₆烃类的煤油型燃料(Jet A和Jet A-1燃料)。在其他实施方案中，喷气燃料可包括基本上具有存在于其中的C₅–C₁₅烃类的宽馏分或石脑油型燃料(Jet B燃料)。

为了促进对本发明的更好理解，提供优选实施方案的如下实施例。如下实施例不应理解为限制或限定本发明的范围。

实施例

实施例1：酚类物质液相的形成。

装配有玻璃内衬的450mL Parr反应器装有190克的去离子水溶剂中的50％甘油。添加0.62克的作为缓冲液的碳酸钾，以及2.44克的硫化的氧化镍促进的钼酸钴催化剂(DC-2534，Criterion Catalyst TechnologiesL.P.，在氧化铝上含有1-10％的氧化钴和三氧化钼(至多30wt％)，和小于2％的镍)。催化剂之前如美国专利申请公布2010/0236988中所述进行硫化。反应器随后装有19.5克的标称尺寸为3mm x 4mm x 5mm的南方松小片(39％水分)，并用765psia的氢气加压。将搅拌的反应器加热至190℃达1小时，之后在15分钟内跃升至250℃的温度达2小时，随后跃升至270℃以完成用于消解和反应的5小时总循环。当冷却、加压和打开反应器以用于随后的反应循环时，木片溶解和转化为可溶性组分基本上完全。

进行另外三个循环的木片和缓冲液添加。在最终反应器温度下经由过滤汲取管获取搅拌的反应产物的样品。通过循环4，反应器中的反应产物为浑浊的，其中第二不透明黑色相在10秒取样内在样品瓶的3cm高度上聚结和分离。在四个循环结束时，从反应器碗中将黑色的水不可溶混的底部相直接取样至8打兰瓶中。基于经由电感耦合等离子体原子光谱检测钴和钼以及在瓶底固体的视觉观察，发现固体催化剂存在于该相中。在水相样品中未检测到钴和钼，表明催化剂几乎完全分离至底部相。

实施例2：酚类物质液相的粘度。

在样品瓶加热器中将底部相样品再加热至90℃，通过降膜法测量其粘度。测得的粘度目测观察为小于1000cP。

实施例3：酚类物质液相通过静态水柱的自由沉降速度。

在样品瓶加热器中将具有去离子水与2％丙酮的8打兰瓶加热至92℃。也将来自实施例1的酚类物质液相加热至92℃，将4mm液滴置于经加热的水中。液滴以大于8mm/秒的速度立即下落至瓶底。

实施例4：酚类物质液相通过静态水和木片柱的自由沉降速度。

重复实施例3，不同的是瓶中也预填充松木小片(39％水分，标称尺寸为3mm x 4mm x 5mm)。然后将含有尺寸为0.5mm至3mm的催化剂粒子的酚类物质液相的数个液滴置于木片的经水润湿的床的顶部。液滴从液体表面脱离并下沉，但仅观察到一个液滴完全下落通过4cm高的木片床至瓶底。剩余的液滴粘附至木片表面，表明木片的优先润湿。

实施例5：在气体鼓泡下酚类物质液相通过水柱的自由沉降速度。

在使用延伸至瓶底的1/16英寸特氟龙管以对应于1cm/sec的气体速度的流速引入N₂气的情况下，重复实施例3的实验。在该速度下的N₂鼓泡不足以将酚类物质液相的液滴传输至瓶顶部。

实施例6和实施例7：酚类物质液相的起源。

两个Parr5000反应器装有20克的在作为溶剂的去离子水中的45％1,2-丙二醇/5％乙二醇。将0.30克的来自实施例1的硫化的钼酸钴催化剂以及0.12克的碳酸钾缓冲液添加至每个反应器中。对于实施例6，对于每个循环，添加2.0克的粉末状纤维素(Sigma-Aldrich，小于2％水分)。对于实施例7，对于每个循环，添加2.7克的经研磨的南方松片(39％水分)。使用52巴的氢气加压反应器，并将反应器加热至190℃达1小时，随后加热至250℃以完成5小时反应循环。在每个循环结束时，在取样之前，使反应器冷却并相分离过夜。每个循环经由移液管收集水层的样品，并在下一循环时添加等同量的纤维素或木片。以此方式，可保持反应器中的液体水平。在沉降过夜之后，水层为透明的，且不含催化剂。

反应顺序继续24个循环，之后将反应器内容物倒入玻璃烧杯中以观察相形成。在每个反应器中仅有少量的水可溶混的水层留下。仅具有纤维素添加的实施例6的样品分离成密度小于水层的上部富油层和透明微黄水层。不形成底层。催化剂分散于上部富油层中，一些位于水层的底部。实施例7的样品分离成不含催化剂的上部透明黄色水层和水不可溶混的酚类物质层。酚类物质层为不透明黑色，且含有固体催化剂。溶解于丙酮中的重底层的一部分的GC质谱分析表示存在衍生自木质素的取代苯酚。

实施例8和9：使用催化剂的向下渗透提高产率。

两个75mL Parr5000反应器装有20克去离子水溶剂、0.12克碳酸钾缓冲液，和2.7克南方松小片(39％水分)。对于实施例8，将0.30克钼酸钴催化剂压碎，并使用5克间甲酚溶剂(相对于水密度为1.034)成浆。间甲酚与水不完全溶混。之后，将间甲酚和催化剂添加至反应器内容物的顶部。对于实施例9，在添加去离子水溶剂和木材之前，将相同的浆料添加至反应器底部。

使用氢气将两个反应器加压至52巴，并在不搅拌的情况下加热至190℃达1小时，之后加热至250℃达4小时。之后，打开两个反应器，经由Whatman GF/F滤纸过滤内容物以评估消解的木材固体的百分比。对于实施例8(顶部添加浆料催化剂)，100％的木片消解。对于实施例9(底部添加浆料催化剂)，91％的木片消解，剩余9％未消解。GC分析表明实施例8比实施例9高50％的二醇和单氧化化合物的产率。

因此，本发明很好适于获得所述目的和优点以及其中固有的那些。如上公开的特定实施方案仅为说明性的，本发明可以以对受益于本文教导的本领域技术人员显而易见的不同但等同的方式进行修改和实施。此外，除了如以下权利要求书所述之外，不旨在限制本文所示的构造或设计的细节。因此明显的是，如上公开的特定示例性实施方案可进行改变、组合或修改，且认为所有这种变化均在本发明的范围和精神之内。本文示例性公开的发明可适当地在不存在未在本文具体公开的任何要素和/或本文公开的任何任选的要素的情况下实施。尽管组合物和方法以术语“包含”、“含有”或“包括”各种组分或步骤进行描述，但组合物和方法也可“基本上由各种组分和步骤组成”或“由各种组分和步骤组成”。如上公开的所有数字和范围可一定量地变化。每当公开具有下限和上限的数字范围时，落入范围内任何数字和任何包括的范围被具体公开。特别地，本文公开的数值的每个范围(具有“a至b”或等同地“大约a至b”或等同地“大约a-b”的形式)应理解为陈述在数值的更广范围内涵盖的每个数字和范围。而且，除非专利权人另外明确清楚限定，否则权利要求书中的术语具有它们的一般普通含义。此外，权利要求书中所用的不定冠词“一个”或“一种”在本文限定为意指一种或超过一种其提出的要素。如果在本说明书和可在本文引用的一个或多个专利或其他文献中存在词语或术语使用上的任何冲突，则应该采用与本说明书一致的定义。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：

在消解溶剂中提供纤维素生物质固体；

在氢和加氢催化浆料催化剂的存在下加热所述纤维素生物质固体和所述消解溶剂，由此形成包含木质素的酚类物质液相、包含衍生自所述纤维素生物质固体的醇组分的水相，和任选的轻质有机物相，所述浆料催化剂分布于所述纤维素生物质固体中，且在所述酚类物质液相形成时所述浆料催化剂的至少一部分在所述酚类物质液相中积聚；

将所述酚类物质液相的至少一部分和其中的浆料催化剂传送至所述纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置；以及

在传送所述酚类物质液相和浆料催化剂之后，释放所述酚类物质液相和浆料催化剂使得它们与所述纤维素生物质固体接触，或者释放所述酚类物质液相和浆料催化剂并使它们向下渗透通过所述纤维素生物质固体。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述纤维素生物质固体外部传送酚类物质液相和浆料催化剂。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述醇组分由可溶性碳水化合物的催化还原反应形成，所述可溶性碳水化合物衍生自所述纤维素生物质固体。

4.根据权利要求31-3所述的方法，其中所述醇组分包含一元醇、二醇、三醇，或它们的任意组合，优选二醇。

5.根据权利要求1-4所述的方法，其还包括：

供应向上定向的流体流动通过所述纤维素生物质固体，其中所述向上定向的流体流动优选包括气流、液流，或它们的任意组合。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述浆料催化剂的至少一部分由所述向上定向的流体流动向上传送至所述纤维素生物质固体的至少一部分中。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述向上定向的流体流动包括水相流、酚类物质液相流，或它们的任意组合。

8.根据权利要求5所述的方法，其中所述向上定向的流体流动经过所述酚类物质液相。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其还包括：

至少部分解聚在所述酚类物质液相的至少一部分中的木质素。

10.根据权利要求9所述的方法，其还包括：

在至少部分解聚木质素之前或之后，使所述酚类物质液相的至少一部分与所述水相分离。

11.根据权利要求9所述的方法，其还包括：

在至少部分解聚木质素之后，从所述酚类物质液相中移出所述浆料催化剂。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述浆料催化剂包括耐中毒催化剂，优选硫化催化剂。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在被释放之后，所述酚类物质液相形成含有浆料催化剂的液滴，所述液滴向下渗透通过所述纤维素生物质固体。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在氢和浆料催化剂的存在下加热所述纤维素生物质固体和消解溶剂在水热消解单元中发生，所述水热消解单元包括流体导管，所述流体导管用于将所述酚类物质液相从水热消解单元的下部传送至所述纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述流体导管将所述酚类物质液相传送至所述水热消解单元的上部。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述流体导管的出口可操作地连接至在所述水热消解单元的上部中的流动分散系统。

17.根据权利要求16所述的方法，其中在将所述纤维素生物质固体引入水热消解单元之前，所述流体导管将所述酚类物质液相传送至所述纤维素生物质固体的至少一部分上方的位置。

18.生物质转化系统，其包括：

水热消解单元；

第一流体导管，所述第一流体导管构造为从所述水热消解单元的上部移出第一流体，并将所述第一流体返回至所述水热消解单元的下部；和

第二流体导管，所述第二流体导管构造为从所述水热消解单元的下部移出第二流体，并将所述第二流体返回至所述水热消解单元的上部。

19.根据权利要求18所述的生物质转化系统，其还包括：

联接至所述水热消解单元的顶部的固体引入机构。

20.根据权利要求18或权利要求19所述的生物质转化系统，其中所述第二流体导管的出口可操作地连接至在所述水热消解单元的上部中的流动分散系统。