BR112019002182A2 - métodos, catalisadores e dispositivos para a degradação de objetos biológicos - Google Patents

Abstract

a presente invenção se refere a um método para a degradação de objetos biológicos. o método pode incluir: fornecer um primeiro objeto biológico; proporcionar um catalisador que forma uma mistura com o primeiro objeto biológico e inclui um elemento de cobre; e obter uma primeira fase líquida e uma primeira fase sólida aquecendo a mistura em um ambiente que inclui hidrogênio. a primeira fase líquida pode incluir um açúcar. a presente invenção também se refere a um sistema e um catalisador para a degradação biológica de objetos.

Description

MÉTODOS, CATALISADORES E DISPOSITIVOS PARA DEGRADAÇÃO DE OBJETO BIOLÓGICO

CAMPO TÉCNICO [01] A presente patente de invenção refere-se ao campo de processamento de objetos biológicos e, mais particularmente, a métodos, catalisadores e dispositivos para degradação de objetos biológicos.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [02] À medida que a escassez de energia e a poluição ambiental estão aumentando, as pessoas estão procurando novos recursos energéticos para substituir recursos não renováveis, como os combustíveis fósseis. Objetos biológicos são o quarto maior recurso energético após carvão, petróleo e gás natural. Existem muitos tipos de objetos biológicos, incluindo palha, resíduos florestais, ervas daninhas e assim pordiante. Como um recurso energético tradicional de objeto biológico, a palha é rica em polissacarídeos, proteínas, gorduras e outros compostos orgânicos, e também inclui uma grande quantidade de nitrogênio, fósforo, potássio e outros nutrientes. Os polissacáridos na palha são principalmente celulose e hemicelulose, representando cerca de 70% a 80%. Celulose e hemicelulose podem ser usadas na fabricação de papel, processamento de materiais de embalagem, produtos de proteção ambiental, produção de álcool e xilitol, e assim por diante. A palha é rica em nutrientes, como nitrogênio, fósforo e potássio, que podem ser usados como fertilizante verde em terras cultiváveis e florestas para promover o crescimento de plantas.

[03] Por métodos biológicos ou químicos, objetos biológicos, como palha, podem ser processados sais inorgânicos e matérias-primas químicas para se obter combustíveis. A utilização de palha não só

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2/177 economiza recursos e energia, mas também reduz os danos ao meio ambiente. Portanto, é desejável fornecer métodos para a utilização abrangente dos componentes orgânicos e inorgânicos de objetos biológicos.

SÚMARIO [04] Um aspecto da presente patente de invenção se refere a um método para degradação de objeto biológico. O método pode incluir: provisão de um primeiro objeto biológico; provisão de um catalisador, o catalisador e o objeto biológico formando uma mistura e o catalisador incluindo um elemento de cobre; e obtenção de uma primeira fase líquida e uma primeira fase sólida pelo aquecimento da mistura em uma atmosfera incluindo hidrogênio, a primeira fase líquida incluindo um açúcar. De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o método pode ainda incluir a filtragem da mistura. De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o método pode ainda incluir a provisão de um segundo objeto biológico; mistura do segundo objeto biológico com o resíduo da fase sólida; obtenção de uma segunda solução e de uma segunda fase sólida, pelo aquecimento dos componentes do segundo objeto biológico e o resíduo da fase sólida em uma atmosfera incluindo o hidrogênio, a segunda solução incluindo um açúcar.

[05] Um aspecto da presente patente de invenção se refere a um sistema para degradação de objeto biológico. O sistema pode incluir um primeiro reator. O primeiro reator pode incluir: uma primeira câmara, uma primeira porta de alimentação, um primeiro dispositivo de aquecimento, uma primeira porta de descarga e uma segunda porta de descarga. A primeira câmara pode ser configurada para manter uma mistura. A mistura pode incluir objeto biológico e catalisador. A primeira

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3/177 câmara pode estar em uma atmosfera incluindo hidrogênio. A primeira porta de alimentação pode ser configurada para fornecer a mistura. O primeiro dispositivo de aquecimento pode ser configurado para aquecer a mistura a fim de obter uma primeira fase líquida contendo açúcar e uma primeira fase sólida contendo catalisador. A primeira porta de descarga pode ser configurada para descarregar a primeira fase líquida, e a segunda porta de descarga pode ser configurada para descarregar a primeira fase sólida. De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o sistema pode ainda incluir um dispositivo de agitação. De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o sistema pode ainda incluir um segundo reator. O segundo reator pode incluir uma segunda câmara, um segundo dispositivo de aquecimento, uma segunda porta de alimentação, uma terceira porta de descarga e uma quarta porta de descarga. A segunda câmara pode ser configurada para conter um segundo material misturado. O segundo material misturado pode incluir pelo menos a primeira fase sólida. O segundo dispositivo de aquecimento pode ser configurado para aquecer o segundo material misturado para obter uma segunda fase líquida contendo açúcar e uma segunda fase sólida contendo catalisador. A terceira porta de descarga pode ser configurada para descarregar a segunda fase líquida. A quarta porta de descarga pode ser configurada para descarregar a segunda fase sólida. A segunda porta de descarga pode ser conectada com a segunda porta de alimentação e receber a primeira fase sólida.

[06] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o catalisador pode incluir pelo menos um de cobre, óxido de cobre e óxido cuproso. De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o catalisador pode incluir um

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4/177 agente auxiliar. De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o agente auxiliar pode ser dióxido de silício.

[07] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o primeiro objeto biológico pode ser pré-processado. De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, a operação de pré-processamento pode incluir pelo menos uma de corte, pulverização, trituração e de secagem.

[08] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, a razão em massa do catalisador para o primeiro objeto biológico pode estar na faixa de 1:100 a 200:100.

[09] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, a atmosfera incluindo hidrogênio pode ter uma pressão na faixa de 1,0 MPa a 6,0 MPa. De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, a atmosfera incluindo hidrogênio pode ter uma pressão na faixa de 1,0 MPa a 4,0 MPa.

[10] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o aquecimento da mistura pode ser realizado na faixa de 100°Ca 170°C.

[11] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o aquecimento da mistura pode durar de 0,5 horas a 20 horas.

[12] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o aquecimento da mistura pode ser acompanhado por agitação da mistura.

[13] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, a velocidade de agitação pode estar na faixa de 400 rpm a 800 rpm.

[14] A presente invenção também provê um catalisador para a

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5/177 degradação de objetos biológicos. O catalisador pode incluir um componente contendo cobre. O componente contendo cobre pode ter uma porcentagem em massa de 4,8% a 100%. O agente auxiliar pode ter uma porcentagem em massa de 0% a 95,2% e um tamanho de partícula na faixa de 0,5 mm a 32 mm.

[15] Algumas das características adicionais da presente invenção podem ser explicadas na descrição a seguir. Algumas das características adicionais da presente invenção serão evidentes para os versados na técnica, a partir de uma revisão da descrição que se segue e dos desenhos anexos. As características divulgadas pela presente descrição podem ser realizadas e obtida pela prática ou utilização dos métodos, meios e combinações dos vários aspectos das formas de concretização específicas descritas abaixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [16] Os desenhos aqui descritos são providos para proporcionar uma compreensão adicional da presente invenção, que formam uma parte da presente invenção. As formas de concretização ilustrativas da presente invenção e a sua descrição são utilizadas para explicar a presente invenção e não constituem uma limitação da presente invenção. Os mesmos números de referência representam estruturas semelhantes ao longo das várias vistas dos desenhos.

[17] A figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra um sistema exemplificativo de processamento de objetos biológicos de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[18] A figura 2 é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo exemplificativo de pré-processamento de objetos biológicos de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[19] A figura 3 é um fluxograma ilustrando um processo exemplificativo

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6/177 para o pré-processamento de um objeto biológico de acordo com algumas formas de concretização da presente descrição.

[20] A figura 4 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de preparação de catalisador exemplificative de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[21] A figura 5 é diagrama esquemático que ilustra um tanque de agitação exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[22] A figura 6 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de alimentação exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[23] A figura 7-A é um diagrama esquemático ilustrando um tanque de alimentação de objeto biológico exemplificativo com separação sólidolíquido de acordo com algumas formas de concretização da presente descrição.

[24] A figura 7-B é um diagrama de ilustração que ilustra um dispositivo de distribuição exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[25] A figura 8-A é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para alimentar um objeto biológico de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[26] A figura 8-B é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para misturar novos materiais e materiais velhos de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[27] A figura 8-C é um diagrama esquemático que ilustra um mecanismo exemplar de hidrólise de celulose de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[28] A figura 9 é um diagrama esquemático que ilustra um reator de

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7/177 degradação exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[29] A figura 10 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para uma reação de primeiro estágio de degradação de objetos biológicos de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[30] A figura 11 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para uma reação de segundo estágio de degradação de objetos biológicos de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[31] A figura 12 é um diagrama esquemático que ilustra um filtro de lavagem exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[32] A figura 13 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para coletar uma solução de açúcar em um resíduo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[33] A figura 14 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de preparação de catalisador exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[34] A figura 15 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para separar lignina e um catalisador de cobre de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[35] A figura 16 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para reciclar um catalisador de cobre de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[36] A figura 17 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para extrair lignina de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

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8/177 [37] Afigura 18 é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo exemplificativo para concentrar uma solução de açúcar de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[38] Afigura 19 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de armazenamento de solução de açúcar exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[39] A figura 20-A ilustra uma fórmula de reação de hidrogenação de xilose para gerar xilitol de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[40] A figura 20-B é um diagrama esquemático que ilustra um reator de hidrogenação exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[41] A figura 21 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para hidrogenação de solução de açúcar de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[42] A figura 22 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de armazenamento de solução de açúcar exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[43] A figura 23 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[44] A figura 24 é um diagrama esquemático que ilustra um reator de craqueamento exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[45] A figura 25-A é um diagrama esquemático que ilustra um mecanismo exemplificativo de craqueamento de álcool de açúcar de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[46] A figura 25-B é um fluxograma que ilustra um processo

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9/177 exemplificativo para craqueamento de álcool de açúcar de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[47] A figura 26 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para separar sais inorgânicos e álcool de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[48] A figura 27 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de armazenamento de álcool exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [49] De modo a ilustrar mais claramente as soluções técnica das formas de concretização da presente invenção, uma breve descrição dos desenhos utilizados na descrição das formas de concretização será brevemente apresentada abaixo. Obviamente, os desenhos na descrição seguinte são apenas alguns exemplos ou formas de concretização da presente invenção. Para os versados na técnica, a presente invenção pode também ser aplicada a outros cenários semelhantes de acordo com estas figuras sem o esforço inventivo. A menos que o contexto seja óbvio ou declarado de outra forma, os mesmos números de referência nas figuras representam estruturas ou operações similares.

[50] Antes de qualquer forma de concretização da presente invenção ser descrita em detalhe, deve ser entendido que a presente invenção não está limitada na sua aplicação aos detalhes estruturais e ao arranjo dos componentes como descrito na descrição seguinte ou nas figuras seguintes. A presente invenção pode ter outras formas de concretização e pode ser operada ou implementada de várias maneiras. Naturalmente que a fraseologia e terminologia usadas aqui são para o propósito de descrição e não devem ser interpretadas como

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10/177 limitantes. Como usado na presente invenção e nas reivindicações anexas, as formas singulares um, uma e a/o incluem referentes plurais, a menos que o conteúdo indique claramente de outro modo. Como usado aqui, “incluindo”, “compreendendo” ou “tendo” e variações do mesmo são destinados a cobrir os itens listados a seguir e seus equivalentes, bem como itens adicionais. Estes projetos não constituem uma lista exclusiva, e métodos ou aparelhos também podem conter outros projetos. Salvo disposição em contrário ou limitada, os termos “conectado” e “acoplado” e suas variações são usados amplamente para abranger conexões e acoplamentos diretos e indiretos. Por exemplo, uma entrada de um dispositivo pode estar diretamente conectada a uma saída de outro dispositivo, ou uma conexão indireta entre a entrada do dispositivo e a saída de outro dispositivo pode ser estabelecida através de um tubo. Além disso, “conectado” e “acoplado” não estão restritos a conexões ou acoplamentos físicos ou mecânicos. Entende-se que outras formas de concretização podem ser utilizadas para fazer alterações estruturais ou lógicas sem se afastar do escopo da invenção. Além disso, termos como “dianteiro”, “traseiro”, “superior” e “inferior” são usados apenas para descrever que os elementos estão relacionados entre si e não se destinam a limitar, indicar ou implicar a orientação necessária do aparelho. Salvo disposição em contrário ou limitada, os termos porta de descarga e porto de alimentação podem ter uma válvula. O fluxo ou entrega de materiais pode ser permitido ou impedido pela abertura ou fechamento da válvula. Salvo disposição em contrário, “tamanho de partícula” se refere a um diâmetro de partículas.

[51] Os fluxogramas são utilizados na presente invenção para ilustrar as operações realizadas pelo sistema de acordo com uma forma de concretização da presente invenção. Naturalmente que as operações

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11/177 anteriores ou seguintes não são necessariamente executadas exatamente na ordem. Em vez disso, as várias etapas podem ser processadas em ordem inversa ou simultaneamente. Ao mesmo tempo, uma ou mais operações podem ser adicionadas ou removidas desses processos.

[52] As formas de concretização do sistema ou método da presente invenção podem ser aplicadas á vários cenários de aplicação, tais como refinarias de objetos biológicos, plantas de tratamento de objetos biológicos, estações de disposição final de lixo doméstico e assim por diante.

[53] Por exemplo, formas de concretização dos sistemas ou métodos da presente invenção podem ser aplicadas ao tratamento de recursos de objetos biológicos incluindo açúcares (por exemplo, polissacarídeos, etc.) para obter produtos tendo valor de aplicação, incluindo, por exemplo, uma variedade de produtos químicos industriais e/ou matérias primas.

[54] O objeto biológico descrito na presente invenção se refere a substâncias orgânicas derivadas de organismos vivos. Objetos biológicos podem ser usados como fonte de energia e produtos químicos. Como fonte de energia, o objeto biológico pode ser convertido diretamente em várias formas de biocombustíveis que podem gerar calor por combustão ou indiretamente convertidos em biocombustíveis por métodos térmicos, químicos e bioquímicos. Como fonte de produtos químicos, o objeto biológico pode ser direta ou indiretamente convertido em várias formas de produtos químicos por hidrólise, alcoólise, aminólise, craqueamento, oxidação, redução, fermentação e outras reações químicas.

[55] As fontes do objeto biológico podem ser substâncias ricas em

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12/177 orgânicos, como recursos florestais, recursos agrícolas, esgoto doméstico, efluentes orgânicos industriais, resíduos sólidos urbanos e estrume de gado e aves, etc. Os recursos florestais podem incluir madeira dispersada, folhas residuais, ramos e cascas de frutas, etc. Os recursos agrícolas podem incluir palha de culturas (como palha de milho, palha de sorgo, palha de trigo, palha de arroz, palha de soja e palha de algodão) e resíduos da agricultura e da indústria de processamento (como cascas de arroz que permanecem no processo de produção agrícola, etc). Esgoto doméstico pode incluir vários tipos de drenagem da vida de moradores urbanos, indústriascomerciais, e indústrias de serviços, tais como água de refrigeração, drenagem de banheiras, drenagem de lavagens, drenagem de lavanderia, drenagem de cozinha e outros esgotos. Águas residuais orgânicas industriais podem incluir águas residuais descartadas durante o processo de produção de álcool, fabricação de cerveja, açúcar, alimentos, produtos farmacêuticos, papel e indústrias de abate. Os resíduos sólidos da cidade podem incluir resíduos domésticos de moradores urbanos, indústrias comerciais e indústrias de serviços, e uma pequena quantidade de resíduos de construção.

[56] O objeto biológico comum pode incluir madeira, amido (trigo, milho, feijões, batata, mandioca, etc.), algodão e fibra de linho, resíduos agrícolas e florestais (casca, palha, ervas daninhas), resíduos alimentares (como exoesqueleto de artrópodes incluindo quitina e quitosana, etc.).

[57] Plantas lenhosas, ervas, samambaias e briófitas podem fornecer um grande número de recursos biológicos. As plantas lenhosas podem incluir árvores (como pinheiro, abeto, bordo, álamo, alfafa, etc.) e arbustos (chá, rosa, hibisco, etc.), sub-arbustos (peônia, etc.); ervas

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13/177 podem incluir ervas anuais (como arroz, cabaça, ipoméia, áster, milho, sorgo etc.), ervas bienais (como trigo, beterraba, favas, etc.) e ervas perenes (como bambu, batata, crisântemo, lótus, etc.). Samambaias podem incluir selaginella, cymbidium, sanguessugas chinesas ou similares. As briófitas podem incluir hepáticas, liquens, cabaça, musgo ou semelhantes. As algas podem incluir espirulina, algas verdes, cianobactérias, diatomáceas, algas vermelhas, macroalgas, algas marinhas, etc.

[58] Palha se refere ao caule de culturas maduras e se trata de material natural, incluindo polissacarídeos. A palha pode incluir celulose, hemicelulose, lignina, açúcar solúvel, proteína bruta, sal inorgânico, silica ou semelhantes. Palha pode incluir palha de arroz, bagaço, galhos, folhas, folhas de bambu, caules de bambu, cânhamo, palha de trigo, palha de milho, sorgo, ervas daninhas, jacinto de água, etc.

[59] O polissacarídeo é um polímero obtido pela polimerização por desidratação de uma pluralidade de moléculas monossacarídicas. As moléculas de monossacarídeos desidratados são ligadas por ligações glicosídicas no polissacarídeo. Polissacarídeos podem ter cadeias retas ou cadeias longas com ramificações. Polissacarídeos podem hidrolisar para gerar monossacarídeos ou oligossacarídeos. Os polissacarídeos podem incluir amido, glicogênio (glicogênio muscular, glicogênio hepático), vários heteropolissacarídeos, hemicelulose, celulose ou semelhantes. Na presente descrição, o objeto biológico pode incluir materiais existentes em diferentes formas, tais como partículas de objeto biológico obtidas por pulverização.

[60] O monossacarídeo que constitui o polissacarídeo pode incluir glicose, frutose, galactose, manose, ramnose, arabinose, xilose, açúcar

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14/177 de hena, ribose, desoxirribose, gliceraldeido, di-hidroxiacetona, eritrose, lixose, sedoheptulose, idose e assim por diante.

[61] Os polissacarídeos podem ser divididos em polissacarídeos homogêneos e polissacarídeos heterogêneos de acordo com o tipo de monossacarídeos. O polissacarídeo homogêneo se refere a um polissacarídeo composto de um tipo de moléculas monossacarídicas. O polissacarídeo homogêneo pode incluir amido, glicogênio, celulose, quitosana, polifrutose, poligalactose, etc., que é composto de glicose. Amido e glicogênio são formas de armazenamento de glicose em plantas e animais, respectivamente. A celulose é o principal componente estrutural das células vegetais. O polissacarídeo heterogêneo se refere a um polissacarídeo formado pela condensação de diferentes moléculas de monossacarídeos. Polissacarídeos heterogêneos podem incluir ácido hialurônico, sulfato de condroitina ou similares.

[62] A celulose é um polissacarídeo composto de β-D-glicose que é ligado por ligações p-1,4-glicosídicas. A celulose é um polímero linear e é o principal ingrediente das paredes celulares das plantas. A celulose é principalmente derivada de plantas vasculares, plantas trituradas e uma parte de paredes celulares de algas, tais como algodão, madeira, cânhamo, palha de trigo, bagaço ou similar. A celulose pode incluir celulose cristalina e celulose amorfa. Celulose cristalina se refere à celulose parcialmente despolimerizada na qual todos os grupos hidroxila da cadeia molecular formam ligações de hidrogênio intramoleculares ou pontes de hidrogênio intermoleculares sem grupos hidroxila livres. Na celulose amorfa, apenas uma parte dos grupos hidroxila formam ligações de hidrogênio, e há muitos grupos hidroxila livres.

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15/177 [63] A hemicelulose é um polissacarídeo heterogêneo composto de várias pentoses e hexoses diferentes com um grau de polimerização de cerca de 200. Os monossacarídeos que constituem hemicelulose podem incluir xilose, glucose, arabinose, manose, galactose, ramnose ou semelhantes. A hemicelulose formada pela condensação destes monossacarídeos pode incluir xilano, poligalactose glucose manose, poliarabose galactose, poliglucose manose, ou similares.

[64] A lignina é um polímero aromático com uma estrutura molecular incluindo oxifenilpropanol ou uma unidade estrutural derivada do mesmo. A lignina está amplamente presente nas plantas. A razão de matéria seca da lignina da erva e da planta lenhosa pode ser de 20% a 32%. A lignina pode estar presente nas paredes celulares de células tecidulares condutoras, medula, raízes, frutos, brotos, casca e camadas de cortiça, etc. Em termos de quantidade, a lignina está principalmente presente na parede celular secundária, mas a quantidade é maior na camada intermediária. Por meio do acoplamento com a hemicelulose, a lignina é combinada com uma pluralidade de fibras celulósicas para criar uma estrutura mais rígida, especialmente com maior resistência à flexão. A lignina pode ser polimerizada a partir de três monômeros estruturais fenilpropânicos básicos (álcool p-cumarílico, álcool coniferílico e álcool sinapílico), gerando principalmente três tipos de lignina, incluindo lignina p-hidroxifenilpropano, lignina guaiacil e lignina siringil. A lignina pode ser dividida em lignina nativa e lignina separada. A lignina nativa é insolúvel em qualquer solvente, e a lignina nativa é um agregado com muitos grupos polares, especialmente com muitos grupos hidroxila, causando ligações de hidrogênio intramoleculares e intermoleculares. A lignina separada tem uma alteração nas suas propriedades de solubilidade devido à condensação e degradação. De

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16/177 acordo com a solubilidade, a lignina separada pode ser dividida em lignina em ácido sulfúrico, lignina em ácido clorídrico, lignina em amônia-óxido de cobre, lignina em ácido periódico, lignina em álcali, lignina em etanol, lignina em enxofre, lignina em fenol, lignina em amina orgânica ou semelhantes.

[65] O pré-processamento pode se referir a uma transformação do tamanho, formato, estrutura, composição, etc. das matérias-primas, até certo ponto, através de processos físicos, químicos ou biológicos.

[66] O pré-tratamento físico pode incluir a pulverização dos materiais, usando-se os componenytes mecânicos, acústicos, ultra-sônicos, radiação, alta temperatura, vapor ou similares. O tratamento mecânico pode incluir cisalhamento, moagem, laminação, rasgo, moagem ou similares. Por exemplo, no processo de pulverização mecânica, as paredes celulares das células mortas em um objeto biológico são destruídas, resultando em um aumento na área de superfície específica das partículas e na obtenção de partículas de diferentes tamanhos. As partículas podem ser peneiradas através de peneiras de diferentes números de malha.

[67] O pré-tratamento químico pode incluir desidratação, secagem, extração por solvente, tratamento ácido-base, oxidação e assim por diante o que pode alterar a estrutura e morfologia das matérias-primas e tornar a celulose mais condutora à degradação. Por exemplo, a degradação alcalina pode quebrar parcialmente a ligação glicosídica da celulose e diminuir o grau de polimerização da celulose.

[68] O pré-tratamento biológico pode ser um processo no qual as matérias-primas são parcialmente degradadas por um processo de fermentação de microrganismos, resultando em polissacarídeos com baixo peso molecular e produtos intermediários, tornando a celulose

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17/177 mais fácil de ser decomposta. Por exemplo, o pré-tratamento da digestão com celulase utiliza a interação da celulase com a celulose para fazer com que a longa cadeia molecular da fibra que forma a estrutura cristalina seja quebrada, e para fazer com que a extremidade da molécula de cadeia longa fique livre, tornando a celulose fácil de hidratar. Como outro exemplo, a endonuclease pode atuar sobre a celulose ativada por exo-enzima e decompor a ligação β-1,4 para gerar um oligossacarídeo de cadeia curta, como celobiose ou trissacarídeo. Como outro exemplo, os microrganismos degradadores de lignina são usados para degradar a lignina no objeto biológico, aumentando assim a taxa de sacarificação enzimática de celulose e hemicelulose.

[69] Degradação se refere a um processo no qual o número de átomos de carbono em uma molécula de composto orgânico é reduzido e o peso molecular é diminuído. Na presente invenção, a degradação se refere a um processo no qual, sob a ação de métodos químicos ou físicos, a celulose ou hemicelulose no objeto biológico sofre conversão de grupo funcional, o que provoca uma diminuição no grau de polimerização e quebra de ligações carbono-carbono ou ligações carbono-oxigênio em grupos glucose, gerando assim vios monossacarídeos, oligossacarídeos ou outros polissacarídeos. O método de degradação da celulose pode incluir um método ácido, um método alcalino, um método enzimático, um método crítico de degradação da água, um método de degradação de líquido iônico, um método de degradação oxidativa, um método de hidrodegradação, ou similar. Diferentes métodos de degradação podem gerar diferentes produtos. A hemicelulose é mais fácil de ser degradada e as condições de degradação são relativamente brandas. Pelo menos parte do método de degradação da celulose pode ser aplicado à degradação da

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18/177 hemicelulose.

[70] Os monossacarídeos produzidos pela degradação de objetos biológicos podem incluir xilose, arabinose e glicose.

[71] A xilose é um aldosacarídeo pentacarbonal. A xilose está amplamente presente nas plantas sob a forma de xilana e é um dos principais monossacarídeos após a hidrólise da hemicelulose. Xilose é amplamente usada. Por exemplo, o xilitol pode ser produzido por redução de hidrogenação de xilose. Arabinose ié um aldossacarídeo pentacarbonal. A arabinose está presente principalmente na hemicelulose e pectina na forma de um polímero e é um dos principais monossacarídeos após a hidrólise da hemicelulose. A glicose é um tipo de hexose aldose, que é um monossacarídeo amplamente distribuído na natureza e é onipresente em celulose e hemicelulose.

[72] Álcool de açúcar refere-se a um poliol formado por redução de um grupo aldeído ou de um grupo cetona carbonila de um sacarídeo a um grupo hidroxila. Álcoois de açúcar podem ser preparados a partir de açúcares por redução ou hidrogenação. Os álcoois de açúcar são geralmente preparados por redução catalítica de açúcares com borohidreto de sódio, amálgama de sódio ou níquel de Raney em laboratórios. Industrialmente, um método de produção de álcoois de açúcar é uma redução de hidrogenação catalítica de alta pressão na presença de níquel ou uma redução eletrolítica em meio alcalino.

[73] Álcoois de açúcar estão em pequenas quantidades na natureza. É geralmente cristal incolor e solúvel em água. Os álcoois de açúcar comuns são xilitol, arabitol e sorbitol, etc. O xilitol é um pentacarbonitol. Industrialmente, o xilitol pode ser obtido por hidrogenação de xilose. O xilitol pode ser usado como adoçante não calórico em alimentos. Algalitol é um pentacarbonitol. O arabitol pode ser obtido por redução

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19/177 da hidrogenação de arabinose ou lisina. Sorbitol é um álcool hexacarboidratado. O sorbitol pode ser obtido por redução da hidrogenação da glicose. Sorbitol pode ser usado como adoçante no lugar do açúcar na comida.

[74] A hidrogenação ou reação hidrogenada é uma reação de redução química realizada usando hidrogênio e um composto. A hidrogenação ou reação hidrogenada pode ser realizada na presença de certos catalisadores metálicos. A hidrogenação ou reação hidrogenada pode ser usada para produzir certos compostos orgânicos. Por exemplo, na presente invenção, xilose, glucose e arabinose são hidrogenados para obter xilitol, sorbitol e arabitol.

[75] Craqueamento ou reação de craqueamento é uma reação de decomposição termoquímica de compostos orgânicos sob condições de alta temperatura. Devido à presença do catalisador, a temperatura de reação do craqueamento ou reação de craqueamento pode ser reduzida, e a taxa de conversão de algumas produções por craqueamento pode ser aumentada.

[76] Coqueificação se refere a um processo no qual uma substância carbonácea é convertida em coque ou carbono poroso sob certas condições (por exemplo, uma temperatura mais alta). Na presente descrição, a coqueificação pode se referir à reação química de desidratação e pirólise de compostos orgânicos (como monossacarídeos) a altas temperaturas.

[77] Sob certas condições, os monossacarídeos podem ser desidratados para gerar subprodutos de furfural ouhidroximetilfurfural.

[78] Furfural, também conhecido como 2-furaldeído, é um aldeído aromático que é um derivado obtido por substituição do átomo de hidrogênio na posição 2 do furano por um grupo aldeído. Furfural pode

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20/177 ser preparado por co-aquecimento do farelo de arroz com ácido diluído. O pentosano pode ser hidrolisado em pentose sob a ação do ácido, e então a pentose é desidratada e ciclizada para gerar furfural. As matérias-primas para a produção de furfural podem ser materiais vegetais, incluindo hemicelulose polissacarídica, como espiga de milho. Após aquecimento e na presença de um catalisador, a hemicelulose pode ser hidrolisada para gerar açúcares como a xilose. Sob condições de aquecimento semelhantes, a xilose e outros pentossacarídeos irão desidratar e perder três moléculas de água para se tornarem furfural.

[79] Hidroximetil furfural, também conhecido como 5-hidroximetil furfural, inclui um grupo aldeído e um grupo hidroximetila na molécula. Energia e produtos químicos como medicamentos, resinas e combustíveis podem ser produzidos através de processos como hidrogenação, oxidação, esterificação, condensação, halogenação e polimerização. Hidroximetil furfural pode ser gerado por desidratação de glicose ou frutose.

[80] A propriedade de adsorção de parede pode se referir a uma propriedade com a qual uma partícula ou um colóide é adsorvido para aderir fisicamente a uma superfície sólida. Na presente descrição, a propriedade de adsorção de parede pode se referir à propriedade de um catalisador metálico em uma mistura (por exemplo, um catalisador incluindo cobre, etc.) para aderir à superfície interna de um reator (por exemplo, um tanque de reação). Em algumas formas de concretização, a propriedade de adsorção de parede pode ser reduzida por polimento da superfície interna do reator, adicionando uma substância inerte para raspagem ou aumentando o tamanho de partícula de certos materiais no sistema de reação.

[81] A destilação é um método para separar diferentes componentes

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21/177 de um sistema misto, incluindo um líquido, usando a diferença de pontos de ebulição dos diferentes componentes do sistema misto.

[82] A retificação é um processo de destilação que usa o refluxo para obter um componente separado com alta pureza de um sistema misto, incluindo um líquido. De acordo com o número de componentes no sistema misto, o método pode ser dividido em retificação binária e retificação multivariada. Em algumas formas de concretização da presente invenção, o álcool obtido por pirólise inclui uma pluralidade de componentes com um peso molecular e polaridade semelhantes, que podem ser separados por retificação.

[83] Uma razão de conversão se refere à proporção da quantidade de materiais que participam na reação em relação à quantidade total de materiais adicionados ao sistema de reação. De acordo com o número de reações, a razão de conversão pode ser dividida em uma razão de conversão de único estágio e uma razão de conversão em múltiplos estágios. A razão de conversão de único estágio se refere à razão entre a quantidade de materiais que participam da reação e a quantidade total de materiais adicionados ao reator após os materiais serem adicionados ao reator de uma só vez. A razão de conversão em múltiplos estágios se refere à razão entre a quantidade de materiais que participam da reação e a quantidade total de materiais adicionados ao reator quando a parte não reagida dos materiais é adicionada ao reator várias vezes. Em algumas formas de concretização da presente invenção, uma vez que a reação da palha é uma reação na qual o polímero é degradado em monômeros, a razão de conversão pode ser referida como uma razão de degradação. Em algumas formas de concretização da presente invenção, a razão de conversão de único estágio de palha se refere à razão da quantidade de materiais de palha

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22/177 (a diferença entre a massa da palha antes da reação e a massa da palha após a reação) participando na reação em relação à quantidade de palha inicial adicionada ao reator de degradação. Na presente descrição, a razão de conversão em múltiplos estágios de palha se refere à razão da quantidade de materiais de palha que participam na reação em relação à quantidade da palha inicial após a parte não reagida da palha inicial ser adicionada ao reator de degradação várias vezes (por exemplo, 2 ou 3 vezes).

[84] O número da malha pode se referir ao tamanho da malha de uma peneira ou ao tamanho ou espessura da partícula dos materiais que passam pela malha. Por exemplo, o número da malha pode ser definido como o número de malhas que estão presentes em uma peneira de 1 polegada quadrada. Se houver 200 malhas em uma peneira de 1 polegada quadrada, a peneira terá um número de malha de 200 malhas. Se o tamanho de partícula dos materiais é igual ao tamanho da malha de uma peneira de malha 200, o número de malha dos materiais será de 200 malhas. Se os materiais passarem por uma peneira de malha 120, mas não passarem por uma peneira de malha 200, o número da malha dos materiais estará na faixa de 120 a 200 malhas. O padrão de malha na presente invenção é a Peneira Padrão Nacional da China.

[85] Neste caso, termos como “calcinação” e “cozimento” podem ser usados de forma intercambiável.

[86] Embora descrições similares a “fase sólida” ou “sólido” sejam usadas para descrever materiais incluindo “resíduos”, “catalisador”, “matérias-primas” e “objeto biológico”, essas descrições são meramente para fins de conveniência de descrição, indicando que as matérias têm uma certa forma, e não se destinam a limitar os materiais

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23/177 para não incluir gás ou componentes líquidos. Materiais sólidos ou sólidos também podem incluir uma certa quantidade de água.

[87] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, a figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra um sistema exemplificativo de processamento de objetos biológicos. O sistema 100 de processamento de objetos biológicos pode ser aplicado para realizar uma série de operações de processamento tais como pré-tratamento, degradação, separação ou semelhantes do objeto biológico Ml. O sistema de processamento de objetos biológicos 100 pode incluir um módulo de pré-tratamento P1, um módulo de degradação P2, um módulo de separação de sólido P3, um módulo de extração de lignina P4, um módulo de concentração de açúcar P5, um módulo de craqueamento P6 e um módulo de fracionamento P7.

[88] O módulo de pré-tratamento P1 pode incluir um pulverizador 104, um separador de ciclone 108, um tanque de agitação 112 e um tanque de separação 116. O pulverizador 104 pode pulverizar o objeto biológico M1 para obter partículas de objeto biológico M2. As partículas de objeto biológico M2 podem ser alimentadas no tanque de agitação 112. A poeira e o ar gerados quando o objeto biológico M1 é pulverizado podem ser enviados para o separador de ciclone 108, e o ar separado com a poeira pode ser descarregado. No tanque de agitação 112, as partículas de objeto biológico M2 podem ser misturadas rotativamente juntamente com um catalisador M3 e água M4 para obter uma mistura M5 das partículas de objeto biológico, da água e do catalisador. Após a mistura, a mistura M5 pode ser enviada para o tanque de separação 116 para tratamento de filtração para obter uma mistura úmida M6 de partículas de objetos biológicos e do catalisador. O filtrado M4 pode ser água, incluindo uma pequena quantidade de sais inorgânicos e

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24/177 açúcares solúveis. O filtrado M4 pode ser ainda bombeado para o tanque de agitação 112 e misturado com as partículas de objeto biológico M2 e o catalisador M3 para uso repetido. Após filtração, a mistura molhada M6 das partículas de objetos biológicos e do catalisador pode ser enviada para fora do tanque de separação 116 e enviada para o módulo de degradação P2.

[89] O módulo de degradação P2 pode incluir um reator de degradação 120. Em algumas formas de concretização, o módulo de degradação P2 pode também incluir dois ou mais reatores de degradação 120. No reator de degradação 120, a mistura úmida M6 das partículas do objeto biológico e do catalisador pode ser aquecida em uma atmosfera de hidrogênio incluindo o hidrogênio M7. O polissacarídeo incluído nas partículas objeto biológico pode sofreruma reação de degradação. O polissacarídeo incluído nas partículas de objeto biológico pode incluir, por exemplo, um ou mais de uma pluralidade de polissacarídeos, hemicelulose, celulose ou similares. O produto de reação de degradação pode incluir, por exemplo, um ou mais tipos de monossacarídeos, tais como xilose, arabinose, glucose ou similares. Juntamente com os sais inorgânicos incluídos nas partículas do objeto biológico, os monossacarídeos e o polissacarídeo parcialmente degradado produzidos após a degradação são dissolvidos na solução aquosa após a reação. Outras substâncias orgânicas e inorgânicas incluídas nas partículas objeto biológico, incluindo lignina, polímeros orgânicos que são difíceis de degradar, e silica, podem estar presentes em uma forma de sólido, porque eles não podem ser degradados em componentes solúveis. Da mesma forma, o catalisador M3 também pode estar presente na fase sólida devido à sua insolubilidade em água. A mistura de reação pode ser uma mistura

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25/177 sólido-líquido M8.

[90] Depois de passar pelo reator de degradação 120, a mistura sólido-líquido M8 pode ser separada e enviada para o módulo de separação de sólidos P3. O módulo de separação de sólidos P3 pode incluir uma primeira câmara 129 que é um filtro de lavagem e uma segunda câmara 130 que é um filtro de lavagem. A mistura sólidolíquido M8 pode ser separada na primeira câmara 129 para obter uma mistura M9 incluindo o catalisador e a lenhina, e uma solução M11 incluindo açúcares e sais inorgânicos. A mistura M9 incluindo o catalisador e a lignina pode ser lavada e/ou filtrada no segundo filtro de lavagem da câmara 130 para obter uma solução M12 incluindo açúcares e sais inorgânicos.

[91] A mistura M9, incluindo o catalisador e a lignina, separados pelo módulo de separação sólida P3, pode ser introduzida no módulo de extração de lignina P4. O módulo de extração de lignina P4 pode incluir um separador 123 e um dispositivo de extração de lignina 128. O separador 123 separa a mistura M9 para obter um produto bruto de lignina M10. O dispositivo de extração de lignina pode purificar ainda mais a lignina.

[92] A solução M12 incluindo açúcares e sais inorgânicos pode ser transferida do módulo de separação sólido P3 para o módulo de concentração de açúcar P5. O módulo de concentração de açúcar P5 pode incluir um tanque de armazenamento de solução de açúcar. A solução pode ser concentrada e armazenada no tanque de armazenamento de solução de açúcar 134 para obter uma solução de açúcar M13 (que também inclui uma certa quantidade de sais inorgânicos) com uma concentração mais alta e vapor de água (não mostrado). O vapor de água pode ser coletado por condensação para

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26/177 utilização cíclica. A solução de açúcar M13 com a concentração mais alta pode ser usada como matéria-prima na reação de hidrogenação subseqüente.

[93] Deve ser entendido que, em algumas formas de concretização, a solução M12 também pode ser processada diretamente no módulo de craqueamento P6 sem concentração.

[94] A solução de açúcar M13 com a concentração mais alta pode ser alimentada no módulo de craqueamento P6 depois de deixar o módulo de concentração de açúcar P5. O módulo de craqueamento P6 pode incluir duas seções, sendo uma delas um reator de hidrogenação 136 e a outra sendo um reator de craqueamento. Na atmosfera de hidrogênio do reator de hidrogenação 136, a solução de açúcar com a concentração mais elevada pode ser hidrogenada e pode ser obtida uma solução de álcool de açúcar M14 com uma concentração mais elevada. Em algumas formas de concretização, a concentração percentual de massa da solução de álcool de açúcar com a maior concentração pode ser 10% a 50%. A solução de álcool de açúcar M14 pode sofrer uma reação de craqueamento no reator de craqueamento 140 a uma temperatura mais alta e uma atmosfera de hidrogênio para gerar uma solução de glicol M15. Durante a reação de craqueamento, as ligações C-C no álcool de açúcar podem ser quebradas para gerar dois ou mais álcoois. Uma molécula de álcool de açúcar pode gerar dois ou mais álcoois com um peso molecular menor, por exemplo, etilenoglicol, 1,2-propilenoglicol, 1,3-propanodiol ou similares. Estes álcoois de moléculas pequenas podem estar presentes na solução de glicol M15 na forma de um solute.

[95] Após a reação de hidrogenação e a reação de craqueamento, o produto de craqueamento (a solução de glicol M15) pode ser

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27/177 alimentado no módulo de fracionamento P7. O módulo de fracionamento P7 pode incluir uma coluna de retificação 144 e um evaporador 148. Na coluna de retificação 144, a solução de glicol M15 pode ser aquecida e vaporizada. Depois que o vapor é condensado, diferentes compostos podem ser coletados em diferentes faixas de temperatura. Em algumas formas de concretização, a água e outros componentes com um baixo ponto de ebulição podem ser coletados sob a forma de fração M16. 1,2-propanodiol pode ser coletado na forma de fração M17. O etilenoglicol pode ser coletado na forma da fração M18. 1,3-propanodiol pode ser coletado na forma de fração M19. Os sais inorgânicos restantes que são difíceis de gaseificar e uma pequena quantidade de água podem permanecer em uma fase sólida M20. Em seguida, a fase sólida M20 pode ser alimentada ao evaporador 148 para secagem, e a água na fase sólida M2 pode ser evaporada para obter um sal inorgânico M21.

[96] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 2 é um diagrama esquemático ilustrando um dispositivo de pré-processamento de objeto biológico exemplificativo. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de préprocessamento de objeto biológico pode incluir um ou mais pulverizadores 104, um ou mais separadores de ciclone 108, um ou mais filtros de saco 109 e um ou mais ventiladores 110.

[97] Em algumas formas de concretização, o pulverizador 104 pode pulverizar objetos biológicos com um tamanho grande para satisfazer os requisitos de tamanho das partículas do objeto biológico. O pulverizador 104 pode incluir uma ou mais portas de alimentação 1041, uma ou mais portas de descarga 104-2, um mecanismo de corte 1043 e uma ou mais saídas de ar 104-4. O mecanismo de corte 104-3 pode

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28/177 incluir um ou mais cortadores. Dependendo dos diferentes requisitos do tamanho das partículas de objetos biológicos, o pulverizador 104 pode pulverizar o objeto biológico para obter partículas de objetos biológicos com números de malha diferentes. O tamanho das partículas do objeto biológico pode ser um número de malha específico, por exemplo, 10 malhas, 20 malhas, 60 malhas, 80 malhas, 100 malhas, 120 malhas, 200 malhas, 300 malhas, etc. O tamanho das partículas do objeto biológico pode também se situar em uma certa faixa de malhas, por exemplo, 10 malhas a 20 malhas, 20 malhas a 60 malhas, 60 malhas a 80 malhas, 80 malhas a 100 malhas, 100 malhas a 120 malhas, 120 malhas a 200 malhas e 200 malhas a 300 malhas. Em algumas formas de concretização, o pulverizador 104 pode ser um ou mais de um esmagador (por exemplo, abaixo de 60 malhas), um pulverizador (por exemplo, 60 malhas a 120 malhas), um pulverizador superfino (por exemplo, 120 malhas a 300 malhas) e um pulverizador ultrafino (por exemplo, mais de 300 malhas).

[98] Em algumas formas de concretização, o separador de ciclone 108 pode realizar uma separação gás-sólido do ar incluindo poeira para separar a poeira de alta densidade do ar de baixa densidade para filtração subsequente e outras operações. O separador de ciclone 108 pode incluir uma ou mais entradas de ar 108-1, uma câmara de separação 108-2 e uma ou mais saídas de ar 108-3. A entrada de ar 108-1 do separador de ciclone 108 pode ser ligada à saída de ar 104-4 do pulverizador 104 para receber o ar incluindo a poeira descarregada do pulverizador 104.

[99] Em algumas formas de concretização, o filtro de saco 109 pode filtrar o ar, incluindo a poeira gerada pela pulverização do objeto biológico, para remover as partículas de poeira no ar. O filtro de saco

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109 pode incluir uma ou mais entradas de ar 109-1, uma câmara de filtro 109-2, um ou mais sacos de filtro 109-3 e uma ou mais saídas de ar 109-4. A entrada de ar 109-1 do filtro de saco 109 pode ser ligada à saída de ar 108-3 do separador de ciclone 108 para receber o ar, incluindo pó do separador de ciclone 108.

[0100] O ventilador 110 pode ser configurado para descarregar o ar filtrado do filtro de saco 109. Em algumas formas de concretização, o ventilador 110 pode receber energia de um circuito. As pás do ventilador giram sob um acionamento elétrico, fazendo com que o ar circule. O ventilador 110 inclui uma ou mais entradas de ar 110-1, um invólucro 110-2 e uma ou mais saídas de ar 110-3. A entrada de ar 110Ι do ventilador 110 pode ser ligada à saída de ar 109-4 do filtro de saco 109 para receber o ar filtrado do filtro de saco 109. O ar pode ser introduzido no invólucro 110-2 a partir da entrada de ar 110-1, e após o ar ser acionado pelas pás do ventilador, um fluxo de ar se forma e pode deixar o ventilador 110a partir da saída de ar 110-3. De acordo com os materiais do ventilador, o ventilador 110 pode ser um ventilador de carapaça de ferro, um ventilador de fibra de vidro, um ventilador de plástico, um ventilador de alumínio, um ventilador de aço inoxidável ou similar. De acordo com a direcção do fluxo de ar, o ventilador 110 pode ser um ventilador centrífugo, um ventilador axial, um ventilador de fluxo diagonal (fluxo misto), um ventilador de fluxo cruzado ou similar. De acordo com a pressão, o ventilador 110 pode ser um ventilador de pressão negativa, um ventilador de baixa pressão, um ventilador de média pressão, um ventilador de alta pressão ou similar. De acordo com a forma de pressão, o ventilador 110 pode ser um ventilador de pressão de estágio único, um ventilador de pressão de dois estágios, um ventilador de pressão de múltiplos estágios ou similar.

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30/177 [0101] Em algumas formas de concretização, o objeto biológico pode ser alimentado para dentro do mecanismo de corte 104-3 através da porta de alimentação 104-4, e ser pulverizado. O objeto biológico pulverizado pode ser enviado da porta de descarga 104-2. Depois que o objeto biológico é pulverizado, o ar, incluindo poeira, pode ser descarregado da saída de ar 104-4, e então enviado para a câmara de separação a partir da entrada de ar 108-1 para remoção preliminar de poeira. O ar após a remoção preliminar de pó pode ser descarregado da saída de ar 108-3 e depois introduzido na câmara de filtro 109-2 a partir da entrada de ar 109-1. A câmara de filtração 109-2 pode ainda limpar o ar após a remoção preliminar de pó. A câmara de filtração 1092 pode incluir um saco de filtração 109-3 para a posterior remoção de poeira. O ar removido da poeira pode ser descarregado da saída de ar 109-4 e, em seguida, introduzido no invólucro 110-2 do ventilador através da entrada de ar 110-1, e ser acionado pelas pás dentro do invólucro e ser descarregado da saída de ar 110-3.

[0102] A invenção acima do dispositivo de pré-processamento de objetos biológicos é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única implementação viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos do pré-processamento de objetos biológicos, é possível fazer várias modificações e alterações na implementação específica e etapas do dispositivo de pré-processamento de objetos biológicos sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, alguns dispositivos podem ser adicionados ou subtraídos do dispositivo de pré-processamento de objeto biológico. Por exemplo, no dispositivo de pré-processamento de objetos

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31/177 biológicos, o filtro de saco 109 pode não estar incluído. Por exemplo, no dispositivo de pré-processamento de objetos biológicos, um dispositivo de peneiramento pode ser adicionado para peneirar as partículas de objetos biológicos de tamanhos diferentes. O dispositivo de peneiramento pode incluir, mas não está limitado, a uma malha, um impulsor faseado, um dispositivo de separação de ar ou similar, ou qualquer sua combinação. O dispositivo de peneiramento e o pulverizador podem existir independentemente um do outro ou como um todo. Em algumas formas de concretização, os vários dispositivos no dispositivo de pré-processamento de objeto biológico podem ser substituídos por outros dispositivos. Por exemplo, o separador de ciclone 108 pode ser substituído por um dispositivo de remoção de pó de lavagem, um dispositivo de remoção de pó de filtro, um dispositivo eletrostático de remoção de poeira, um dispositivo de remoção de pó magnético e um dispositivo de remoção de pó de força mecânica. Em algumas formas de concretização, os vários dispositivos no dispositivo de pré-processamento de objeto biológico podem existir independentemente, ou como um todo. Tais variantes são cobertas pela presente invenção.

[0103] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 3 é um fluxograma ilustrando um processo exemplificativo para o pré-processamento de um objeto biológico. Em 310, o objeto biológico pode ser pulverizado para obter uma mistura de ar, incluindo poeira e partículas de objetos biológicos. A pulverização do objeto biológico pode ser realizada pelo pulverizador 104. Em algumas formas de concretização, o tamanho de partícula do objeto biológico pulverizado pode estar relacionado aos parâmetros específicos do pulverizador e do tempo de pulverização. Em algumas

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32/177 formas de concretização, para diferentes objetos biológicos, podem ser obtidas partículas de objetos biológicos de tamanhos diferentes, controlando o tempo de pulverização. Em algumas formas de concretização, a palha de arroz é utilizada como matéria-prima e os parâmetros do pulverizador são os seguintes: a tensão nominal de 220V, a potência de carga de 1100W, a velocidade do motor de 29000 rpm, o grau de pulverização de 60 300 malhas, a frequência nominal de 50 Hz. Quando o tempo de pulverização é de 0 minuto a 1,5 minutos, as partículas de objetos biológicos com 10 malhas a 100 malhas podem ser obtidas; quando o tempo de pulverização é de 1,5 minutos a 5 minutos, podem ser obtidas partículas de objetos biológicos com 100 malhas a 300 malhas, ou partículas de objetos biológicos com um número de malha maior que 300 malhas. Em 320, as partículas de objetos biológicos podem ser alimentadas em um tanque de agitação 112. Em 330, o ar, incluindo a poeira, passou através do separador de ciclone 108 para capturar pelo menos uma porção da poeira. Em algumas formas de concretização, as operações 320 e 330 podem ser realizadas simultaneamente ou não simultaneamente. Em 340, o ar restante, incluindo poeira, pode passar pelo filtro de saco 109 para obter o ar filtrado. Pelo menos uma porção de poeira pode ficar presa no filtro de saco 109.

[0104] A invenção acima do processo de pré-processamento de objetos biológicos é meramente um exemplo concreto e não deve ser considerada como a única implementação viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos do pré-processamento de objetos biológicos, é possível fazer várias modificações e alterações na implementação específica e etapas do dispositivo de pré-processamento de objetos biológicos sem se afastar

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33/177 deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, uma ou mais operações podem ser adicionadas ou subtraídas. Por exemplo, uma operação de peneiramento usando uma peneira, um impulsor faseado, um dispositivo de seleção de vento, ou algo similar, ou qualquer combinação deles, pode ser adicionada após a operação. Em algumas formas de concretização, a mesma operação pode ser repetida a fim de alcançar o efeito e propósito do processo, e uma pluralidade de operações pode ser realizada ciclicamente. Por exemplo, para fazer com que o tamanho de partícula do objeto biológico pulverizado atenda aos requisitos, a operação 310 pode ser repetida. Se uma operação de peneiramento for adicionada, a operação 310 poderá ser realizada primeiro para pulverizar o objeto biológico, e então a operação de peneiramento pode ser realizada para peneirar o objeto biológico pulverizado, e então, em 310, o objeto biológico pulverizado é posteriormente pulverizado, e circulando repetidamente para obter partículas de objetos biológicos que atendem aos requisitos de tamanho de partícula. Por exemplo, para tornar a remoção de poeira mais completa, a operação 320 pode ser repetida, ou a operação 330 pode ser repetida. Tais variantes são cobertas pela presente invenção. [0105] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 4 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de preparação de catalisador exemplificativo. Em algumas formas de concretização, o tanque de preparação de catalisador 114 pode ser configurado para misturar uniformemente substânciassólidas (por exemplo, catalisadores sólidos, etc.) com substâncias líquidas (por exemplo, água, etc.) ou armazenar misturas sólido-líquido (por

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34/177 exemplo, misturas de sólidos catalisadores e água, etc.).

[0106] Em algumas formas de concretização, o tanque de preparação de catalisador 114 pode incluir uma ou mais portas de alimentação sólidas 114-1, uma ou mais portas de alimentação de líquido 114-2, uma câmara 114-3, um ou mais dispositivos de agitação

114-4 e um ou mais portas de descarga 114-5.

[0107] Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação sólida 114-1 e a porta de alimentação líquida 114-2 podem estar localizadas no ou perto do topo da câmara 114-3, e a porta de descarga 114-5 pode estar localizada na ou perto do fundo da câmara 114-3. A porta de alimentação sólida 114-1, a porta de alimentação líquida 1142 ou a porta de descarga 114-5 podem incluir um ou mais dispositivos de vedação. O dispositivo de vedação pode ser configurado para vedar a porta de alimentação sólida 114-1, a porta de alimentação líquida 1142 ou a porta de descarga 114-5, fazendo assim com que o tanque de preparação de catalisador 114 se torne um recipiente selado, e/ou controlando a entrada e descarga substâncias. Em algumas concretizações, o dispositivo de vedação pode ser uma válvula, uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similares, ou qualquer combinação deles.

[0108] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de agitação 114-4 pode ser configurado para misturar substâncias sólidas e substâncias líquidas. O dispositivo de agitação 114-4 pode ser um dispositivo de agitação magnética, um dispositivo de agitação mecânica, um dispositivo de agitação ultra-sônico, ou similar, ou qualquer combinação destes. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de agitação magnético pode incluir um agitador magnético, uma barra de agitação ou similar. Em algumas formas de

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35/177 concretização, o dispositivo de agitação magnético pode incluir um motor ou uma vareta de agitação ou similar. A forma da vareta de agitação pode ser tipo pá, dentada, turbina, âncora, moldura, fita, parafuso ou Brumakin, etc.

[0109] Em algumas formas de concretização, uma substância sólida (por exemplo, catalisador sólido, etc.) pode ser alimentada para dentro da câmara 114-3 a partir da porta de alimentação sólida 114-1, e uma substância líquida (por exemplo, água) pode ser alimentada na câmara 114 -3 a partir da porta de alimentação líquida 114-2. A substância sólida (por exemplo, catalisador sólido, etc.) e a substância líquida (por exemplo, água, etc.) podem ser uniformemente misturadas pelo dispositivo de agitação 114-4. A mistura mista sólido-líquido, por exemplo, uma mistura do catalisador sólido e água) pode ser descarregada da porta de descarga 114-5 para processamento adicional (por exemplo, mistura com objeto biológico em um tanque de agitação) ou armazenada no tanque de preparação de catalisador 114 para uso.

[0110] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 5 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de agitação exemplificativo. Em algumas formas de concretização, o tanque de agitação 112 pode ser configurado para misturar substâncias sólidas (por exemplo, o objeto biológico, as partículas de objetos biológicos, etc.) e substâncias líquidas (por exemplo, misturas de catalisadores sólidos e água) ou armazenar misturas sólido-líquido (por exemplo, misturas de partículas de objetos biológicos, catalisadores sólidos e água).

[0111] Em algumas formas de concretização, o tanque de agitação 112 pode incluir uma ou mais portas de alimentação sólida 112-1, uma

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36/177 ou mais portas de alimentação para fluidos incluindo sólidos 112-2, uma câmara 112-3, um ou mais dispositivos de agitaçãol 12-4 (ver figura 4 para detalhes) e uma ou mais portas de descarga 112-5.

[0112] Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação sólida 112-1 e a porta de alimentação líquida incluindo os sólidos 1122 pode estar localizada no topo ou perto do topo da câmara 112-3, e a porta de descarga 112-5 pode estar localizada em ou perto do fundo da câmara 112-3. A porta de alimentação sólida 112-1, a porta de alimentação líquida incluindo sólidos 112-2 e a porta de descarga 1125 podem incluir um ou mais dispositivos de vedação. O dispositivo de vedação pode ser configurado para vedar a porta de alimentação sólida 112-1, a porta de alimentação líquida incluindo sólidos 112-2 e a porta de descarga 112-5, tornando assim o tanque de agitação 112 um recipiente vedado e/ou controlando a entrada e descarga de substâncias sólidas, líquidos, incluindo sólidos, ou misturas sólidolíquido. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de vedação pode incluir uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similar, ou qualquer combinação destes.

[0113] Em algumas formas de concretização, as substâncias sólidas (por exemplo, o objeto biológico, as partículas do objeto biológico, etc.) podem ser alimentadas na câmara 112-3 a partir da porta de alimentação sólida 112-1, e os líquidos incluindo sólidos (por exemplo, uma mistura do catalisador sólido e água, etc.) podem seralimentados na câmara 112-3 a partir da porta de alimentação líquida incluindo sólidos 112-2. As substâncias sólidas (por exemplo, o objeto biológico, as partículas do objeto biológico, etc.) e os líquidos, incluindo sólidos (por exemplo, uma mistura do catalisador sólido e água) podem ser

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37/177 uniformemente misturados pelo dispositivo de agitação 112-4. A mistura mista sólido-líquido (por exemplo, a mistura do objeto biológico, as partículas do objeto biológico, o catalisador sólido, e água, etc.) pode ser descarregada através da porta de descarga 112-5 para processamento adicional (por exemplo, para o tanque de alimentação para mistura adicional), ou ser armazenado no tanque de agitação 112 para uso.

[0114] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 6 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de alimentação exemplificativo. Em algumas formas de concretização, o tanque de alimentação 115 pode ser configurado para misturar ainda mais uma mistura sólida (por exemplo, uma mistura do objeto biológico e do catalisador) ou uma mistura sólido-líquido (por exemplo, uma mistura do objeto biológico, o catalisador e água), armazenar misturas sólido-líquido (por exemplo, uma mistura do objeto biológico, os catalisadores e água, etc.), ou atuar como um dispositivo intermediário para armazenamento temporário.

[0115] Em algumas formas de concretização, o tanque de alimentação 115 pode incluir uma ou mais portas de alimentação 115-

1, uma câmara 115-2, um ou mais dispositivos de agitação 115-3 (ver figura 4 para detalhes) e uma ou mais portas de descarga 115-4.

[0116] Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação

115-1 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 115-

2, e a porta de descarga 115-4 pode estar localizada no fundo ou próximo do fundo da câmara 115-2. A porta de alimentação 115-1 e a porta de descarga 115-4 podem incluir um ou mais dispositivos de vedação. O dispositivo de vedação pode ser configurado para vedar a porta de alimentação 115-1 e a porta de descarga 115-4, desse modo

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38/177 fazendo com que o tanque de alimentação 115 se torne um recipiente vedado, e/ou controlando a entrada e a descarga da mistura sólidolíquido. Em algumas concretizações, o dispositivo de vedação pode ser uma válvula, uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similares.

[0117] Em algumas formas de concretização, uma mistura sólida (por exemplo, uma mistura do objeto biológico e do catalisador) ou uma mistura sólido-líquido (por exemplo, uma mistura do objeto biológico, o catalisador e água) pode ser alimentada na câmara 115- 2 da porta de alimentação 115-1 e ser uniformemente misturada sob a ação do dispositivo de agitação 115-3. A mistura mista sólido-líquido (por exemplo, uma mistura do objeto biológico, o catalisador e a água) pode ser descarregada da porta de descarga 115-4 para processamento adicional (por exemplo, para um tanque de separação de objeto biológico para tratamento de remoção de água, etc.), ou ser armazenado no tanque de alimentação 115 para uso.

[0118] A invenção acima da estrutura do tanque de alimentação é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de entender os princípios básicos do tanque de alimentação, poderão ser realizadas várias modificações e mudanças na forma e nos detalhes da estrutura e da implementação do tanque de alimentação, sem abandonar este princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, o tanque de alimentação 115 pode não incluir um dispositivo de agitação, e o tanque de alimentação 115 é usado apenas como um dispositivo de armazenamento ou um dispositivo tampão intermediário para

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39/177 armazenar uma mistura sólido-líquido ou para armazenamento temporário. Como outro exemplo, depois de ser descarregado pelo tanque de agitação 112, uma mistura do objeto biológico, o catalisador e a água podem ser diretamente introduzidos nos dispositivos subsequentes, tais como o tanque de alimentação de objeto biológico 116 com separação sólido-líquido ou reator de degradação 121, sem passar pelo tanque de alimentação 115. Tais variantes são cobertas pela presente invenção.

[0119] Como outro exemplo, em algumas formas de concretização, o modo de mistura do catalisador, da água e do objeto biológico pode ser alterado. Por exemplo, a água e a palha podem ser misturadas primeiramente, e então a mistura da água e da palha pode ser misturada com o catalisador. Por exemplo, a palha e o catalisador podem ser misturados primeiramente, e então a mistura da palha e do catalisador pode ser misturada com água. Por exemplo, a palha, a água e o catalisador podem ser misturados ao mesmo tempo. Por exemplo, a palha pode ser misturada com o catalisador sem adicionar água. Tais variantes são cobertas pela presente invenção.

[0120] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 7-A é um diagrama esquemático ilustrando um tanque de alimentação de objeto biológico exemplificativo com separação sólido-líquido. Em algumas formas de concretização, o tanque de separação 116 pode ser utilizado para uma separação sólido-líquido preliminar, tal como separar uma porção de água de uma mistura do objeto biológico, o catalisador sólido e água para controlar a razão em massa do objeto biológico em relação à água.

[0121] Em algumas formas de concretização, o tanque de separação 116 pode incluir uma ou mais portas de alimentação 116-1,

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40/177 uma câmara 116-2, um dispositivo de descarga 116-3, um ou mais dispositivos de filtro 116-4, uma ou mais portas de descarga 116-5, e uma ou mais saídas de água 116-6.

[0122] Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação

116-1 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 116-

2. A porta de descarga 116-5 pode estar localizada na parede lateral da câmara 116-2, e a saída de água 116-6 pode estar localizada no fundo ou próximo do fundo da câmara 116-2. A porta de alimentação 116-1, a porta de descarga 116-5 e a saída de água 116-6 podem incluir um ou mais dispositivos de vedação. O dispositivo de vedação pode ser configurado para vedar a porta de alimentação 116-1, a porta de descarga 116-5, ou a saída de água 116-6, desse modo fazendo com que o tanque de separação 116 se torne um recipiente vedado, e/ou controlando a entrada e descarga de misturas sólido-líquido elíquidos. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de vedação pode ser uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica e uma vedação pneumática, ou similares, ou qualquer combinação deles.

[0123] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de descarga 116-3 pode ser configurado para fornecer a mistura sólidolíquido para fora da câmara 116-2. O dispositivo de descarga 116-3 pode ser conectado à porta de descarga 116-5. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de descarga 116-3 pode ser um parafuso de alimentação.

[0124] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de filtro 116-4 pode ser configurado para filtrar inicialmente a mistura dos catalisadores, as partículas do objeto biológico e a água para controlar a razão em massa de água para as partículas do objeto biológico. A concentração da solução de açúcar gerada após a degradação pode

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41/177 ser ajustada controlando-se a razão em massa de água para as partículas do objeto biológico. O dispositivo de filtro 116-4 pode estar localizado a jusante do fluxo de fluido do dispositivo de descarga 1163 e/ou a porta de descarga 116-5. O dispositivo de filtro 116-4 pode ser um filtro, uma tela de malha, um papel de filtro, um pano de filtro, um filtro de algodão ou similares ou qualquer combinação destes. O dispositivo de filtro pode incluir um certo número de poros. O tamanho do poro permite a passagem de água ou uma solução e impede a passagem de partículas sólidas maiores que o tamanho do poro. Em algumas formas de concretização, os dispositivos de filtro com diferentes tamanhos de poro podem ser selecionados de acordo com o tamanho do catalisador e/ou do objeto biológico. Em algumas formas de concretização, a mistura também pode não passar através do dispositivo de filtro116-4.

[0125] Em algumas formas de concretização, uma mistura sólidolíquido (por exemplo, uma mistura do objeto biológico, o catalisador e a água) pode ser alimentada na câmara 116-2 a partir da porta de alimentação 116-1. A substância líquida na mistura sólido-líquido (por exemplo, uma solução aquosa de componentes solúveis na água ou no objeto biológico) pode ser filtrada pelo dispositivo de filtrol 16-4 para o fundo da câmara 116-2 pela gravidade, e ser descarregada pela saída de água 116-6 para processamento adicional (por exemplo, para um tanque de armazenamento ou um dispositivo de reciclagem para uso subseqüente de dispositivos que requerem água). A substância sólida e uma pequena porção da substância líquida na mistura sólido-líquido (por exemplo, uma mistura úmida das partículas de objeto biológico e catalisador, etc.) podem ser interceptadas pelo dispositivo de filtro 1164, e descarregadas do dispositivo de descarga 116-3 através da porta

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42/177 de descarga 116-5 para a câmara 116-2 para processamento adicional (por exemplo, para o reator de degradação 121 para a reação de degradação, etc.), ou para ser armazenadas na câmara 116-2 para uso. [0126] A invenção acima da estrutura do tanque de separação de objeto biológico é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos do tanque de separação de objetos biológicos, podem ser realizadas várias modificações e alterações na forma e detalhes da estrutura e implementação do tanque de separação de objetos biológicos sem com isso abandonar este princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, o tanque de separação 116 pode ainda incluir um dispositivo de ajuste de pressão de gás. O dispositivo de ajuste de pressão de gás pode ser usado para alterar a pressão do gás dentro da câmara 116-2 para utilizar a pressão atmosférica para aumentar ou diminuir a taxa de separação sólidolíquido. Como outro exemplo, em algumas formas de concretização, uma mistura do objeto biológico e do catalisador ou uma mistura do objeto biológico, o catalisador e a água podem ser alimentados no reator de degradação 121 sem passar por uma operação de filtração de água do tanque de separação 116. Tais variantes são cobertas pela presente invenção.

[0127] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 7-B é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo de distribuição exemplificativo. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de dispensação 118 pode ser configurado para alimentar ou descarregar materiais. Os materiais podem ser

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43/177 materiais sólidos (por exemplo, o objeto biológico, o catalisador sólido, etc.) ou materiais de mistura sólido-líquido (por exemplo, uma mistura do objeto biológico, os catalisadores sólidos e água), resíduos de reação, uma mistura dos catalisadores sólidos e água, uma mistura de lignina e água, uma mistura de catalisadores sólidos, escória fina de palha e água, etc.).

[0128] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de dispensação 118 pode incluir uma ou mais portas de alimentação 1181, um cilindro 118-2, uma ou mais portas de descarga 118-6 e/ou 1187, e uma haste rosqueada 118-8. Em algumas formas de concretização, o cilindro 118-2 pode ser colocado horizontalmente ou ser inclinado em um ângulo em relação ao plano horizontal.

[0129] A porta de alimentação 118-1 pode ser configurada para inserir os materiais. As portas de descarga 118-6 e/ou 118-7 podem ser configuradas para descarregar os materiais. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 118-1 pode estar nem ma extremidade axial do cilindro 118-2, e a porta de descarga 118-6 e/ou 118-7 podem estar na outra extremidade axial do cilindro 118-2; a porta de alimentação 118-1 pode estar no meio do cilindro 118-2 e as portas de descarga 118-6 e/ou 118-7 podem estar em uma extremidade axial do cilindro 118-2; a porta de alimentação 118-1 pode estar no meio do cilindro 118-2 e as portas de descarga 118-6 e/ou 118-7 podem estar em duas extremidades axiais do cilindro 118-2; as duas portas de alimentação 118-1 podem estar, respectivamente, em duas extremidades axiais do cilindro 118-2 e as portas de descarga 118-6 e/ou 118-7 podem estar no meio do cilindro 118-2; ou a porta de alimentação 118-1 pode estar no final ou no meio do cilindrol 18-2, e as portas de descarga 118-6 e/ou 118-7 podem estar na direção axial do

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44/177 cilindro 118-2. A direção axial descrita aqui se refere à direção paralela à haste rosqueada 118-8.

[0130] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de dispensação 118 pode incluir um ou mais dispositivos de vedação. O dispositivo de vedação pode ser configurado para vedar a porta de alimentação 118-1, as portas de descarga 118-6 e/ou 118-7, desse modo fazendo com que o cilindro 118-2 se torne um recipiente vedado e/ou controlando a entrada e a descarga dos materiais. Em algumas concretizações, o dispositivo de vedação pode ser uma válvula, uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similares, ou qualquer combinação deles.

[0131] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de dispensação 118 pode ser usado em combinação com um reator para alimentar e descarregar materiais. Quando o dispositivo de dispensação 118 é utilizado para alimentar materiais, a porta de alimentação 118-1 pode ser conectada à porta de alimentação do reator e as portas de descarga 118-6 e/ou 118-7 podem estar localizadas no interior da câmara do reator. Em algumas concretizações, a porta de alimentação 118-1 pode ser aberta e as portas de descarga 118-6 e 118-7 podem ser fechadas para permitir que os materiais sejam introduzidos no cilindro 118-2. Quando a quantidade de materiais no cilindro 118-2 atinge um certo valor, a porta de alimentação 118-1 pode ser fechada e as portas de descarga 118-6 e 118-7 podem ser abertas de modo que os materiais se movam sob a ação da haste rosqueada 118-8 para as portas de descarga 118-6 e/ou 118-7, para serem introduzidos na câmara do reator. Durante todo o processo de alimentação, a câmara do reator pode manter a estanqueidade e as condições da reação, como temperatura e pressão dentro da câmara

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45/177 do reator, são mantidas constantes, e a reação na câmara do reator pode ser normalmente realizada. Em algumas formas de concretização, o reator pode ser um reator de degradação de objeto biológico.

[0132] Em algumas formas de concretização, o cilindro 118-2 pode ser usado para prender materiais alimentados a partir da porta de alimentação 118-1. Devido à gravidade dos materiais e à fricção com a parede cilíndrica do cilindro 118-2, os materiais podem mover-se ao longo do fundo do cilindro 118-2 sob a ação da haste rosqueada 118-8 sem rodar com a haste rosqueada. Em algumas formas de concretização, a forma do cilindro 118-2 pode ser tubular ou em forma de U.

[0133] Em algumas formas de concretização, o cilindro 118-2 pode ser modificado de acordo com diferentes cenários de aplicação. Por exemplo, quando o dispositivo de dispensação 118 é aplicado ao tanque de separação de objetos biológicos na figura 7-A, a fim de alcançar o objetivo de filtração da água, podem ser adicionados furos em posições apropriadas da parede do cilindro 118-2, ou a posição apropriada da parede do cilindro 118-2 pode ser diretamente substituída por um dispositivo de filtro (por exemplo, um filtro).

[0134] Em algumas formas de concretização, a haste rosqueada 1188 pode ser configurada para impulsionar os materiais ao longo do fundo do cilindro 118-2. Em algumas formas de concretização, a haste rosqueada 118-8 pode estar localizada dentro do cilindro 118-2. Em algumas formas de concretização, a haste rosqueada 118-8 pode incluir um dispositivo de acionamento tal como um eixo de parafuso, uma rosca e uma haste rosqueada. O formato da rosca pode ser uma rosca sólida, uma rosca de correia, uma rosca de lâmina, uma rosca dentada ou similar, ou qualquer combinação das mesmas. Em algumas

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46/177 formas de concretização, para a mesma haste rosqueada 118-8, o passe da rosea, a forma da rosca ou a direção da rosca podem ser iguais ou diferentes. Em algumas formas de concretização, se o dispositivo de dispensação 118 incluir duas ou mais hastes rosqueadas 118-8, o passo de rosca, forma de rosca ou direção de rosca das duas ou mais hastes rosqueadas 118-8 podem ser iguais ou diferentes. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de acionamento de parafuso pode atuar no eixo do parafuso para girar o eixo do parafuso na direção axial. O dispositivo de acionamento do parafuso pode estar localizado em uma extremidade do eixo do parafuso. O dispositivo de acionamento do parafuso pode incluir, mas não está limitado a um motor. O dispositivo de acionamento de parafuso também pode incluir, mas não se limita a um dispositivo manual.

[0135] Em algumas formas de concretização, os materiais (por exemplo, uma mistura do objeto biológico, o catalisador e a água) podem ser alimentados para dentro do cilindro 118-2 a partir da porta de alimentação 118-1, e os materiais (por exemplo, uma mistura do objeto biológico, do catalisador e da água) são movidos ao longo do fundo do cilindro 118-2 pela haste rosqueada 118-8, e podem ser descarregados da porta de descarga 118-6 e/ou 118-7.

[0136] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de dispensação 118 pode ainda incluir um dispositivo de aquecimento. O dispositivo de aquecimento pode ser usado para secagem, aquecimento e preservação de calor de materiais. O dispositivo de aquecimento pode incluir uma câmara de aquecimento 118-3, uma entrada de substância de aquecimento 118-4 e uma saída de substância de aquecimento 118-5. A entrada de substância de aquecimento 118-4 pode ser utilizada para alimentar uma substância

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47/177 de aquecimento, em que a substância de aquecimento pode ser ar quente, vapor, água quente ou óleo quente, ou similares. A saída da substância de aquecimento 118-5 pode ser usada para descarregar a substância de aquecimento resfriada. A camisa de aquecimento 118-3 pode ser configurada para fornecer calor aos materiais com a finalidade de secar ou aquecer os materiais. Em algumas formas de concretização, a câmara de aquecimento 118-3 pode estar localizada do lado de fora do cilindro 118-2.

[0137] Em algumas formas de concretização, a substância de aquecimento pode ser introduzida na câmara de aquecimento 118-3 a partir da entrada de substância de aquecimento 118-4, e depois ser resfriada, e ser descarregada da saída de substância de aquecimento 118-5.

[0138] A invenção acima do dispositivo de dispensação é apenas um exemplo específico e não deve ser considerada como a única implementação viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos dos ingredientes, será possível fazer várias modificações e alterações na forma e detalhesda estrutura e implementação dos ingredientes sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, a haste rosqueada 118-8 pode não incluir um eixo de parafuso. Em algumas formas de concretização, a substância de aquecimento que é introduzida na câmara de aquecimento 118-3 pode ser substituída por uma estrutura de aquecimento colocada dentro da câmara de aquecimento 118-3, por exemplo, um fio de resistência ou similar. Tais variantes são cobertas pela presente invenção.

[0139] De acordo com algumas formas de concretização da

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48/177 presente invenção, figura 8-A é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para conduzir um objeto biológico. Através do processo de alimentação de objeto biológico como descrito abaixo, a razão em massa do objeto biológico para a água nos materiais pode ser controlada para controlar a concentração da solução de açúcar obtida após a degradação.

[0140] Em 810, o catalisador é misturado com água em um tanque de preparação de catalisador 114, e um catalisador úmido pode ser obtido. Em 820, o catalisador úmido é misturado com o objeto biológico no tanque de agitação 112, e uma mistura inicial pode ser obtida. Em algumas formas de concretização, a razão em massa do objeto biológico para a água na mistura inicial pode ser 1:1 a 1:11, 1:2 a 1:10, 1:3 a 1:9, 1:4 a 1:8, 1:5 a 1:7, 1:6, 1:10 a 5:10, 2:10 a 4:10, ou 3:10, etc.

[0141] Em 830, a mistura inicial pode ser filtrada no tanque de separação de objetos biológicos 116 para obter um filtrado e uma mistura úmida do objeto biológico e do catalisador. Em algumas formas de concretização, na mistura filtrada do objeto biológico, o catalisador e a água, a razão em massa do objeto biológico para a água pode ser de 1:1 a 1:6, 1:2 a 1:5, ou 1:3 para 1:4, etc.

[0142] Por exemplo, 9 a 15 kg de um catalisador e 300 kg a 500 kg de água podem ser adicionados ao tanque de catalisador 114 com uma capacidade de 2000 litros para obter uma mistura do catalisador e água. A mistura do catalisador e da água pode ser misturada com 30 kg a 50 kg de um objeto biológico (por exemplo, palha) para obter a mistura inicial, em que a razão em massa do objeto biológico, do catalisador e de água na mistura inicial é cerca de 10: 3: 100. A mistura inicial é filtrada através do tanque de separação 116 tendo uma capacidade de

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800 litros para obter um filtrado e uma mistura úmida do objeto biológico (por exemplo, palha úmida) e do catalisador. Por exemplo, em uma mistura úmida do objeto biológico (por exemplo, palha) e do catalisador, a massa do objeto biológico pode ser de 30 kg a 50 kg, a massa do catalisador pode ser de 9 kg a 15 kg, a massa de a água pode ser de 120 kg a 200 kg, e a razão em massa do objeto biológico, do catalisador e da água pode ser de cerca de 10: 3: 40 e a razão de filtração de água (a massa de água filtrada para a massa da água original) pode ser de 33% a 76%.

[0143] Em 840, a mistura úmida do objeto biológico e do catalisador pode ser enviada para o reator de degradação 121 ou 122 para a reação de degradação e o filtrado pode ser armazenado no tanque de armazenamento para uso.

[0144] A invenção acima do processo de alimentação de objeto biológico é meramente exemplificativa e não deve ser considerada como a única implementação viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos do processo de alimentação de objeto biológico, é possível fazer várias modificaçõese mudanças na forma e detalhes do processo de alimentação de objeto biológico e implementação sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, a ordem de mistura do objeto biológico, do catalisador e da água pode ser alterada. Por exemplo, a água e o objeto biológico podem ser misturados primeiro, e então a mistura de água e do objeto biológico podem ser misturados com o catalisador. Em algumas formas de concretização, o objeto biológico e o catalisador podem sermisturados primeiramente, e então a mistura do objeto biológico e do catalisador

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50/177 pode ser misturada com água. Em algumas formas de concretização, o objeto biológico, a água e o catalisador também podem ser misturados ao mesmo tempo. Em algumas formas de concretização, a fim de atingir o objetivo de misturar e/ou tamponar os materiais, pode ser adicionada uma operação depois da operação 820, por exemplo, a mistura inicial pode ser ainda misturada no tanque de alimentação 115. Em algumas formas de concretização, a mistura do objeto biológico, do catalisador e da água podem ser alimentados no reator de degradação 121 ou 122 sem a operação de filtração de água de operação 830. Tais variantes são cobertas pela presente invenção.

[0145] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 8-B é um fluxograma ilustrando um processo exemplificative para misturar novos materiais e materiais antigos. No processo de degradação de objetos biológicos, o componente de catalisador existente na forma de partículas ou pó pode ser adsorvido na parede do reator (por exemplo, a câmara de reator de degradação

121-3 na figura 9) pela mistura a uma temperatura alta. A adsorção pode resultar em uma diminuição na quantidade de catalisadores realmente envolvidos na reação durante a reação de degradação, o que pode levar a uma redução na eficiência catalítica e não é propício para a reação de degradação. A fim de reduzir a propriedade de adsorção da parede do catalisador e melhorar a eficiência catalítica do catalisador, o resíduo sólido após a reação de degradação pode ser misturado com um novo objeto biológico para a reação de degradação, ou o resíduo sólido após a reação de degradação pode ser misturado com o agente auxiliar (por exemplo, um componente inerte que é facilmente separado do produto de reação) para a reação de degradação, e o agente auxiliar aqui é descritoem detalhes abaixo. As

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51/177 novas partículas do objeto biológico e o agente auxiliar são maiores em tamanho que o resíduo sólido e o catalisador após a reação de degradação. As partículas grandes do objeto biológico e do agente auxiliar podem fazer com que as partículas do catalisador que adsorvem na parede do reator caiam da parede do reator por agitação, melhorando assim a eficiência catalítica do catalisador e a taxa de degradação do objeto biológico.

[0146] Em 821, um resíduo sólido após a degradação do objeto biológico é provido. O resíduo sólido pode incluir catalisadores (incluindo catalisadores não reagidos e/ou reagidos) e partículas de objetos biológicos não degradados. As partículas de objeto biológico não degradadas podem incluir celulose e/ou lignina.

[0147] Em algumas formas de concretização, o resíduo sólido pode ser descarregado diretamente do reator de degradação. Em algumas formas de concretização, o resíduo sólido pode ser um sólido obtido por realização de uma ou mais operações de separação, incluindo filtração, lavagem ou secagem, formando um resíduo sólido descarregado do reator de degradação. Em algumas formas de concretização, a operação de separação acima pode remover a lignina, açúcares, sais inorgânicos ou água do resíduo sólido.

[0148] Em 822, o resíduo sólido é misturado com um novo objeto biológico para obter uma mistura. Em algumas formas de concretização, o processo de alimentação do resíduo sólido e do novo objeto biológico pode ser o seguinte: após a reação ter sido realizada por um período de tempo (por exemplo, 2 horas, etc.), uma mistura do novo objeto biológico , do catalisador e da água (o processo de mistura do novo objeto biológico, do catalisador e da água é detalhado na figura 8-A) após filtração de água pode ser adicionada ao reator de

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52/177 degradação (por exemplo, um reator primário de degradação 121 ou um reator secundário de degradação 122) para misturar com o resíduo sólido. Em algumas formas de concretização, após a reação ter sido realizada por um período de tempo (por exemplo, 2 horas, etc.), a lignina no resíduo sólido após a reação pode ser extraída (o processo de extração é detalhado como mostrado na figura 17), e o resíduo sólido residual é misturado com um novo objeto biológico, o catalisador, e água, seguido por uma reação de degradação. Em algumas formas de concretização, o resíduo sólido após a extração de lignina pode ser misturado com um novo objeto biológico, o catalisador e a água, e depois ser processado por tratamento de filtração de água. Em algumas formas de concretização, o novo objeto biológico, o catalisador e a água podem ser processados por tratamento de filtração de água, seguido pela mistura com o resíduo sólido após a extração da lignina. A mistura do resíduo sólido com o novo objeto biológico pode ser realizada em um reator de degradação ou em outro dispositivo, por exemplo, o tanque de agitação 112.

[0149] Em algumas formas de concretização, a razão em massa de novos materiais para materiais antigos pode estar na faixa de 1:4 a 4:1. [0150] Em algumas formas de concretização, a mistura do novo objeto biológico e dos resíduos sólidos degradados pode ser ainda degradada por hidrogenação.

[0151] Em algumas formas de concretização, pode ser utilizado um componente catalítico a base de cobre metálico. O componente pode incluir um componente incluindo cobre e um agente auxiliar. A razão em massa do componente incluindo cobre para o agente auxiliar pode estar na faixa de 1:0 a 1:20, 1:1 a 1:15, 1:5 a 1:10, 1:1 a 1:9, 7:13 a 3:17 ou 3:7 a 1:4. A porcentagem em massa do componente, incluindo o

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53/177 cobre, pode situar-se entre 4,8% e 100%, 6,2% a 50%, 9,1% a 16,7%, 10% a 50%, 15% a 35% ou 20% a 30%. A porcentagem em massa do agente auxiliar pode situar-se entre 0% e 95,2%, 50% a 93,8%, 83,3% a 90,9%, 50% a 90%, 65% a 85% ou 70% a 80%. A massa do elemento de cobre no componente, incluindo cobre, pode estar na faixa de 10% a 100%, 30% a 100%, 50% a 100%, ou 80% a 100%.

[0152] O componente incluindo cobre pode ser um componente incluindo um elemento de cobre, por exemplo, cobre metálico, óxido de cobre, um sal de cobre ou similar, ou qualquer combinação destes. Em algumas formas de concretização, o óxido de cobre pode ser pelo menos um de óxido de cobre e óxido cuproso. Em algumas formas de concretização, o sal de cobre pode ser um carbonato de cobre básico, um cloreto de cobre, um cloreto cuproso, um sulfato de cobre, um nitrato de cobre, um oxalato de cobre ou similares, ou qualquer combinação destes. O componente incluindo cobre, como óxido de cobre, óxido cuproso e carbonato de cobre básico, pode ser reduzido em uma atmosfera de hidrogênio e um ambiente de alta pressão para gerar cobre metálico in situ, funcionando assim como um componente ativo. O componente incluindo cobre pode existir na forma de partículas sólidas, pó ou cristais. Em algumas formas de concretização, o tamanho médio de partícula do componente incluindo cobre pode estar na faixa de 20 micrômetros a 1700 micrômetros, 25 micrômetros a 1500 micrômetros, 40 microns a 1000 microns, 50 microns a 500 microns, ou 100 microns a 200 microns, ou superior a 20 microns, maior que 23 microns, maior que 25 microns, maior que 30 microns, maior que 40 microns, maior que 50 microns ou menor que 1700 microns, menor que 1500 microns, menor que 1200 microns, menor que 1000 microns, menos de 800 microns, menos de 600 microns, ou menos de 500

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54/177 microns, ou algo similar.

[0153] O agente auxiliar pode auxiliar na difusão e/ou contato entre os materiais de reação (por exemplo, partículas de objeto biológico, água e os outros componentes no catalisador) para facilitar a reação. Sob a condição de aquecimento e agitação, o agente auxiliar também pode roçar contra as paredes do reator de degradação e o catalisador de cobre, que adsorve nas paredes para “lavar”, “raspar” ou “varrer” o cobre metálico, enfraquecendo assim a adsorção da parede. Assim, na presença do agente auxiliar, o cobre no componente catalisador pode ser mais completamente contatado com as partículas do objeto biológico para facilitar a reação. O agente auxiliar não pode participar na reação catalítica. Em algumas formas de concretização, o agente auxiliar pode ser uma areia de quartzo, um diamante, carboneto de silício, uma terra de diatomáceas, um material cerâmico ou similar, ou qualquer combinação destes. A areia de quartzo, o diamante, o carboneto de silício, a terra de diatomáceas e os materiais cerâmicos são inerentemente difíceis de reagir com o objeto biológico, o hidrogênio ou os componentes, incluindo o cobre. O tamanho de partícula do agente auxiliar pode afetar o efeito da limpeza do cobre metálico. Em algumas formas de concretização, o tamanho médio de partícula do agente auxiliar se situa na faixa de 0,5 mm a 32 mm, 1 mm a 16 mm, ou 2 mm a 8 mm.

[0154] O componente catalisador também pode incluir um componente cocatalisador. De acordo com algumas formas de concretização, o componente de catalisador pode incluir um componente de cocatalisador com uma fração de massa de 0,05% a 50%. O componente cocatalisador pode auxiliar o catalisador, incluindo o cobre, para modular a atividade catalítica de degradação e a

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55/177 seletividade do catalisador. O componente cocatalisador também pode auxiliar na quebra de ligação e/ou dissociação de moléculas de hidrogênio. Em algumas formas de concretização, o componente de cocatalisador pode ser um metal de transição, um óxido de metal de transição, um sal de metal de transição ou similares, ou qualquer sua combinação. Em algumas concretizações, o componente do cocatalisador pode incluir um metal (por exemplo, um zircônio, um manganês, um zinco, um cobalto, um tungstênio), um óxido metálico (por exemplo, um óxido de zircônio, um óxido de manganês, um óxido de zinco, um óxido de cobalto, um óxido de tungstênio) e um sal de metal (por exemplo, um sal de zircônio, um sal de manganês, um sal de zinco, um sal de cobalto, um sal de tungstênio) ou similares, ou qualquer combinação destes. Por exemplo, o componente do cocatalisador pode incluir um metal (por exemplo, um zircônio, um manganês, um zinco, um cobalto, um tungstênio), um óxido metálico (por exemplo, um óxido de zircônio, um óxido de manganês, um óxido de zinco, um óxido de cobalto, um óxido de tungstênio) e um sal de metal (por exemplo, um sal de zircônio, um sal de manganês, um sal de zinco, um sal de cobalto, um sal de tungstênio) ou similares, ou qualquer combinação deles.

[0155] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 8-C é um diagrama esquemático ilustrando um mecanismo exemplificativo de hidrólise da celulose. Sob a condição de aquecimento, a hemicelulose e a celulose podem ser hidrolisadas para gerar os monossacarídeos correspondentes. Este processo pode ser acelerado na presença do catalisador de cobre. O catalisador de cobre tem uma grande área superficial específica, por exemplo, a área superficial específica do catalisador de cobre por unidade de massa

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56/177 pode ser da ordem de 10 metros quadrados por grama. O catalisador de cobre pode ser capaz de adsorver hidrogênio a uma temperatura superior (por exemplo, acima de 100) e uma certa atmosfera de hidrogênio (por exemplo, pressão parcial de hidrogênio a 0,1 MPa). Uma parte do hidrogênio adsorvido pode existir na forma de hidrogênio atômico, que pode perder um elétron para obter íons de hidrogênio. Portanto, a solução do sistema de reação de degradação pode exibir uma certa acidez.

[0156] O oxigênio em uma ligação p-1,4-glicosídica é protonado pela aceitação de um íon hidrogênio quando o íon hidrogênio é colocado em contato com a ligação p-1,4-glicosídica em uma cadeia de celulose, para obter um ácido conjugado, no qual a ligação glicosídica é quebrada e reage com a água para obter um grupo hidroxila enquanto libera um íon de hidrogênio que pode catalisar a reação de hidrólise novamente. A reação de hidrólise é continuada até que as ligações CO-C hidrolisáveis sejam completamente reagidas ou as condições da reação de hidrólise não mais existam (a acidez ou a temperatura do sistema é diminuída, etc.).

[0157] O mecanismo de hidrólise da hemicelulose é similar ao da celulose. Os íons de hidrogênio podem rapidamente protonar o átomo de oxigênio da ligação glicosídica na macromolécula da hemicelulose para obter um ácido conjugado, que pode enfraquecer e romper a ligação glicosídica. Os íons de carbono positivos gerados pelo rompimento da ligação glicosídica podem reagir com a água para obter um monossacarídeo e, ao mesmo tempo, liberar íons de hidrogênio. Os íons de hidrogênio podem continuar a participar de novas reações de hidrólise.

[0158] Ao contrário dos catalisadores mais ativos como ferro, zinco

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57/177 ou níquel, o cobre metálico tem baixa atividade e é difícil reagir com íons hidrogênio em sistemas ácidos. Portanto, o catalisador de cobre pode manter a atividade catalítica por um longo tempo sem ser dissolvido na solução ácida formada pela reação de degradação. [0159] Vale a pena notar que a reação de degradação é realizada em um ambiente com alta temperatura e alta pressão parcial de hidrogênio. Sob tal ambiente, alguns compostos, incluindo o cobre, como óxido de cobre, óxido de cobre ou carbonato de cobre básico, podem ser reduzidos a cobre elementar. O cobre elementar gerado in situ também pode ser usado como um componente ativo do catalisador. Por conseguinte, o componente catalisador pode incluir não cobre metálico elementar, mas apenas um composto de cobre, tal como um óxido de cobre, um sal de cobre ou similar, ou qualquer combinação destes.

[0160] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 9 é um diagrama esquemático ilustrando um reator de degradação exemplificativo. Em algumas formas de concretização, o reator de degradação pode degradar o objeto biológico para obter uma solução contendo açúcar e um resíduo sólido. Em algumas formas de concretização, o reator de degradação pode incluir um reator de degradação 121 e um reator de degradação 122. O reator de degradação também pode ter apenas um reator de degradação. [0161] Em algumas formas de concretização, o reator de degradação 121 pode ser um reator no qual o objeto biológico sofre uma reação de degradação de primeiro estágio. O reator de degradação 121 pode incluir uma ou mais portas de alimentação 1211, uma ou mais entradas de ar 121-2, uma câmara 121-3, um ou mais agitadores 121-4, uma ou mais portas de descarga de solução de

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58/177 açúcar 121-5, uma ou mais portas de descarga de resíduo sólido 1216, um conduto de fluido 121-7, uma ou mais entradas de fluido 121-8, uma ou mais saídas de fluido 121-9 e uma ou mais saídas de ar 121 -

10.

[0162] Quando o reator de degradação 121 funciona, a porta de alimentação 121-1 pode ser usada para alimentar reagentes não gasosos. Os reagentes não gasosos aqui referidos podem ser o objeto biológico, os catalisadores e a água, ou o objeto biológico parcialmente degradado, os catalisadores e a água, ou uma mistura do objeto biológico e do objeto biológico parcialmente degradado, os catalisadores e a água. Em algumas formas de concretização, um reagente não gasoso pode ser dispensado a partir da porta de alimentação 121-1 para a câmara 121-3 utilizando uma bomba tipo parafuso. A bomba tipo parafuso aqui pode ser uma bomba de rotor de deslocamento positivo que depende da mudança de volume da câmara vedada formada pelo parafuso e pela bucha para extrair e descarregar reagentes não gasosos.

[0163] A entrada de ar 121-2 pode ser usada para entrada de gás, e a saída de ar 121-10 pode ser usada para descarga de gás. O gás aqui pode ser hidrogênio, oxigênio, ar, nitrogênio, argônio, ozono, cloro, dióxido de carbono ou um gás misto destes. A entrada de ar 121-2 e a porta de alimentação 121-1 podem ter a mesma estrutura ou estruturas diferentes. A saída de ar 121-10 e a porta de descarga de solução de açúcar 121-5 ou a porta de descarga de resíduos sólidos 121-6 podem ser da mesma estrutura ou estruturas diferentes. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 121-1 e a entrada de ar 1212 podem estar localizadas respectivamente em ambas as extremidades da direção axial do reator 121 de tal modo que a direção de alimentação

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59/177 seja oposta à direção da entrada de ar, de modo que os reagentes e o gás possam ser suficientemente contatados. A direção axial descrita aqui refere-se a uma direção paralela ao eixo de agitação do agitador

121- 4. Em algumas concretizações, a saída de ar 121-10 e a entrada de ar 122-2 no reator 122 podem ser conectadas ou desconectadas. Em algumas formas de concretização, a saída de ar 121-10 e a entrada de ar 122-2 no reator 122 podem ser conectadas através de um conduto. Em algumas formas de concretização, o conduto pode ser equipado com uma válvula e se a saída de ar 121-10 e a entrada dear

122- 2 no reator 122 puderem ser conectadas para formar um todo, poderá ser controlado por um comutador da válvula.

[0164] A entrada de reagentes não gasosos e reagentes gasosos através da porta de alimentação 121-1 e da entrada de ar 121-2 pode ser contínua ou descontínua.

[0165] A câmara 121-3 pode acomodar reagentes como o objeto biológico, os componentes do catalisador, água e gases. Uma atmosfera também pode ser formada na câmara 121-3. Por exemplo, a atmosfera pode incluir hidrogênio e ter certa pressão. Sob a condição de aquecimento e agitação, o objeto biológico pode sofrer uma reação de degradação na câmara. A câmara 121-3 pode ser feita de um material resistente a ácido, um material resistente a álcali, um material resistente a altas temperaturas, um material resistente a pressão ou um material resistente ao desgaste, por exemplo, metais ou ligas (cobre, metais raros terrosos, aço inoxidável, ferro dúctil, aço manganês, latão, bronze, cobre branco, solda, alumínio duro), materiais inorgânicos (cerâmicas, grafeno), materiais poliméricos (vidro orgânico, resina fenólica, resina ABS, politetrafluoretileno, cloreto de polivinila) , materiais compostos (chapa de aço colorida, aço de vidro) ouqualquer

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60/177 combinação dos materiais acima. O componente catalisador que sai na forma de partículas ou pó pode ser adsorvido nas paredes da câmara 121-3 quando se agita a altas temperaturas. A adsorção pode resultar em uma diminuição na quantidade de catalisadores efetivos que participam efetivamente da reação de degradação, o que é prejudicial à reação de degradação. De modo a reduzir a propriedade de adsorção da parede do catalisador, a parede interna da câmara 121-3 pode ser processada por certo tratamento para fazer com que a parede interna da câmara 121-3 seja mais plana e mais lisa. O tratamento pode ser tratamento químico, tratamento físico ou uma combinação dos mesmos. O tratamento químico pode ser modificação química ou tratamento da parede interna, por exemplo, formação de uma película de óxido, formação de uma película de nitreto, oxidação química e modificação de superfície, ou similares. O tratamento físico pode incluir revestimento, polimento, jateamento de areia, moagem e extrusão. [0166] O agitador 121-4 pode ser usado para agitar e misturar os reagentes, e pode aumentar o número de colisões entre os reagentes. Os tempos de contato dos reagentes com a parede interna da câmara 121-3 também podem ser aumentados por agitação, de modo que o reagente não gasoso lave continuamente a superfície da parede interna da câmara 121-3, reduzindo a propriedade de adsorção de parede do catalisador, aumentando assim a eficiência do uso do catalisador. De acordo com a estrutura mecânica do agitador, o agitador 121-4 pode ser um agitador de hélice, um agitador de turbina, um agitador de pá, um agitador de ancoragem, um agitador de fita, um agitador magnético, um agitador articulado, um agitador duplo de frequência variável ou um agitador lateral ou similar. De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, o agitador 121-4 pode incluiruma

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61/177 vareta de agitação com uma ou mais pás. O plano da lâmina pode ser paralelo ao eixo central da vareta de agitação. A pá pode ser distribuída de maneira uniforme/não-desigual sobre diferentes alturas longitudinais do eixo central da vareta de agitação. O número de pás por altura longitudinal pode ser de uma ou mais. O número de pás em diferentes alturas longitudinais pode ser igual ou diferente. De modo a reduzir a adsorção do catalisador na superfície do agitador 121-4, a superfície do agitador 121-4 pode ser processada por certo tratamento para tornar a superfície do agitador 121-4 mais plana e mais lisa. O método de tratamento pode ser igual ou diferente do tratamento da parede interna da câmara.

[0167] A porta de descarga da solução de açúcar 121-5 pode ser configurada para descarregar a solução de inclusão de açúcar. A solução de inclusão de açúcar aqui pode ser conduzida a um tanque de tampão de solução de açúcar ou a um tanque de armazenamento de solução de açúcar. Por exemplo, a porta de descarga de solução de açúcar 121-5 pode estar localizada por baixo do reator 121. Em algumas formas de concretização, a porta de descarga da solução de açúcar 112-5 pode incluir um filtro. O filtro pode filtrar inicialmente a mistura na câmara 121-3 para reduzir ou evitar que resíduos de fase sólida fluam para fora da porta de descarga da solução de açúcar 121-

5.

[0168] A porta de descarga de resíduos de fase sólida 121-6 pode ser configurada para descarregar um resíduo de fasesólida. O resíduo sólido pode ser uma mistura do objeto biológico parcialmente degradado e do catalisador. Por exemplo, a porta de descarga de resíduos sólidos 121-6 pode estar localizada abaixo do reator de degradação 121. De modo a fazer com que a solução de açúcar e o

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62/177 resíduo da fase sólida sejam descarregados mais suavemente, o reator 121 pode ser colocado obliquamente de modo que a solução de açúcar e o resíduo da fase sólida possam ser descarregados pela gravidade. Em algumas formas de concretização, a solução de açúcar e o resíduo sólido podem ser descarregados introduzindo um gás de alta pressão na câmara 121-3. A pressão alta descrita aqui refere-se à pressão maior do que uma atmosfera, por exemplo, 110 kPa, 120 kPa ou superior.

[0169] O conduto de fluido 121-7, entradas de fluido 121-8 e saídas de fluido 121-9 podem coletivamente constituir um dispositivo de aquecimento para o reator 121. O dispositivo de aquecimento aqui pode ser configurado para aquecer a câmara 121-3, aquecendo assim o objeto biológico, o catalisador, a água e o gás colocado na câmara 1213 para obter uma solução de inclusão de açúcar e um resíduo em fase sólida. O dispositivo de aquecimento pode ser aquecido usando um fluido. O fluido aqui pode incluir água, vapor de água, ar sobreaquecido, óleo de transferência de calor ou similar. O fluido pode ser introduzido no conduto de fluido a partir da entrada de fluido 121-8. O conduto de fluido 121-7 pode ser distribuído dentro ou na superfície da câmara 1213, de modo que o fluido seja suficientemente trocado por objeto biológico, catalisador, água e gás no calor. Após a troca de calor, o fluido pode sair do conduto de fluido 121-7 da saída de fluido 121-8.

[0170] Deve-se notar que os exemplos acima são apenas para conveniência da invenção e não constituem uma limitação da presente invenção. Os versados na técnica apreciarão que muitas variações e modificações podem ser feitas na invenção da presente invenção. Embora seja utilizado aqui um dispositivo de aquecimento que utiliza o princípio da troca de calor de fluido, outros tipos de dispositivos de

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63/177 aquecimento podem ser utilizados no reator de degradação. Por exemplo, um dispositivo de aquecimento elétrico, um dispositivo de aquecimento de alta frequência ou um dispositivo de aquecimento por microondas. Essas variações ou melhorias são cobertas pela presente invenção.

[0171] Em algumas formas de concretização, o reator de degradação 122 pode ser um reator no qual o objeto biológico sofre uma reação de degradação de segundo estágio. O reator de degradação 122 pode ter a mesma estrutura que o reator de degradação 121. O reator de degradação 122 também pode ter uma estrutura diferente do reator de degradação 121. O reator de degradação 122 pode incluir uma ou mais portas de alimentação 1221, uma ou mais entradas de ar 122-2, uma câmara 122-3, um ou mais agitadores 122-4, uma ou mais portas de descarga de solução de açúcar 122-5, uma ou mais portas de descarga de resíduos de fase sólida 122-6, um conduto de fluido 122-7, uma ou mais entradas de fluido 122-8, uma ou mais saídas de fluido 122-9 e uma ou mais saídas de ar 122-10.

[0172] Quando o reator de degradação 122 funciona, a porta de alimentação 122-1 pode ser usada para alimentar reagentes não gasosos. Os reagentes não gasosos podem ser um resíduo de fase sólida que é descarregado pela porta de resíduos sólidos 121-6. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 122-1 do reator 122 e a porta de descarga de resíduos sólidos 121-6 do reator 121 podem ser conectadas ou desconectadas. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 122-1 e a porta de descarga de resíduos sólidos 121-6 podem ser conectadas através de um conduto (não mostrado). Em algumas formas de concretização, o conduto pode

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64/177 ser equipado com uma válvula, e se o reator de degradação 121 e o reator de degradação 122 puderem ser conectados para formar um todo, poderá ser controlado por um comutador da válvula.

[0173] A estrutura, função, parâmetros, materiais, etc. da entrada de ar 122-2, a câmara 122-3, o agitador 122-4, a porta de descarga de solução de açúcar 122-5, a porta de descarga de resíduo sólido 122-6, o conduto de fluido 122-7, a entrada de fluido 122-8 e a saída defluido

122-9, e a entrada de ar 121-2, a câmara 121-3, o agitador 121-4, a porta de descarga 121-5, a porta de descarga de resíduo sólido 121-6, o conduto de fluido 121-7, a entrada de fluido 121-8 e a saída defluido 121-9 no reator de degradação 121 podem ser iguais ou diferentes. A solução mista do açúcar diluído e o sal inorgânico obtido pelo reator de degradação 122 podem ser descarregados da porta de descarga de solução de açúcar 122-5 para o tanque tampão de solução de açúcar ou para o tanque de armazenamento de solução de açúcar. O resíduo sólido obtido pelo reator de degradação 122 pode ser descarregado através da porta de descarga de resíduo sólido 122-6. O resíduo sólido pode ser posteriormente processado, por exemplo, a recuperação do catalisador e a extração da lignina pode ser realizada.

[0174] A invenção acima do reator de degradação é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, após compreender os princípios básicos do trabalho do reator de degradação, poderão ser realizadas várias modificações e alterações na forma e pormenores da concretização específica e etapas do reator de degradação sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Em algumas formas de concretização, o reator de degradação

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65/177 pode incluir um ou mais reatores. Por exemplo, o número de reatores pode ser de 1 a 6, ou de 2 a 4, ou similar. Cada reator pode existir independentemente ou ser conectado de uma certa maneira para formar um todo. Em algumas modalidades, a saída de fluido 121-9 e a entrada de fluido 122-8 podem ser conectadas ou desconectadas. Em algumas formas de concretização, as saídas de fluido 121-9 e as entradas de fluido 122-8 podem ser conectadas através de um conduto. Em algumas formas de concretização, o conduto pode ser equipado com uma válvula, e se o conduto de fluido 121-7 e o e o conduto de fluido 122-7 puderem ser conectados para formar um todo, poderá ser controlado por um comutador da válvula. Quando a válvula é aberta, o reator de degradação 121 e o reator de degradação 122 podem realizar a troca de calor e o transporte de materiais. Em algumas formas de concretização, as camadas externas do conduto de fluido 121-7 e do conduto de fluido 122-7 podem ser equipadas com uma luva de isolamento térmico, e a luva de isolamento térmico pode reduzir a perda de calor e melhorar a eficiência de isolamento. Tais variantes são cobertas pela presente invenção.

[0175] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 10 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para uma reação de primeira fase de degradação de objetos biológicos.

[0176] Em 1010, um componente de objeto biológico é provido. O componente objeto biológico aqui pode ser o objeto biológico sem degradação, o objeto biológico parcialmente degradado, ou uma mistura do objeto biológico sem degradação e o objeto biológico parcialmente degradado, etc. Em algumas concretizações, o objeto biológico parcialmente degradado pode ser um sólido resíduo de fase

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66/177 que é descarregado através do reator de degradação. Quando o objeto biológico é parcialmente degradado, muitos poros podem ser formados na superfície do objeto biológico, e a estrutura tridimensional do objeto biológico pode ser destruída. Após a reação, as partículas do objeto biológico podem se transformar em uma forma porosa com muitos ramos tipo-fios de bigode e um núcleo. Esses ramos podem impedir que o núcleo do objeto biológico entre em contato com o catalisador, dificultando a degradação do objeto biológico. A fim de melhorar a taxa de conversão da degradação do objeto biológico, o objeto biológico floculado pode ser tratado mecanicamente para destruir a forma floculada do objeto biológico, facilitando sua degradação. Em algumas formas de concretização, o processamento mecânico pode incluir compactação, extrusão, etc.

[0177] Em 1020, um componente catalisador é fornecido, obtendo uma mistura com o componente objeto biológico fornecido em 1010.0 catalisador aqui pode ser usado para catalisar a degradação do objeto biológico, acelerar o processo de reação da degradação do objeto biológico, melhorar a taxa de conversão da degradação do objeto biológico e pode ser reciclado após o tratamento. Os componentes específicos e o conteúdo do catalisador são descritos em detalhes abaixo. A razão em massa do catalisador para o objeto biológico pode ser de 1:100 a 200:100, 10:100a 100: 100, 10:100 a 70:100, 10:100 a 50:100, 20:100 a 45:100 ou 30:100 a 40:100. Em algumas formas de concretização, a água pode ser fornecida simultaneamente em 1020 [0178] Em 1030, a mistura obtida em 1020 é aquecida em uma atmosfera incluindo hidrogênio para obter uma solução e um resíduo sólido. A atmosfera incluindo o hidrogênio aqui pode ter pressão de hidrogênio.

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67/177 [0179] Em uma atmosfera de hidrogênio, hemicelulose e celulose no objeto biológico podem ser degradadas para obter monossacarídeos e polissacarídeos por aquecimento. Em algumas formas de concretização, a umidade incluída no objeto biológico é liberada pelo aquecimento. Monossacarídeos e polissacarídeos podem ser dissolvidos em água juntamente com substâncias como sais inorgânicos originalmente presentes no objeto biológico para obter uma solução. O objeto biológico não degradado (incluindo celulose residual e hemicelulose, lignina e outros componentes insolúveis em água, etc.) e os componentes do catalisador podem formar um resíduo de fase sólida.

[0180] Nas condições experimentais da presente invenção, a taxa de degradação da hemicelulose no objeto biológico é mais rápida do que a taxa de degradação da celulose e a lignina não está basicamente degradada. A hemicelulose no objeto biológico pode ser seletivamente hidrolisada pelo controle do tempo de degradação. Neste caso, os principais componentes do objeto biológico não degradado são a lignina e a celulose. Depois que a lignina é extraída, o componente objeto biológico restante é predominantemente celulose. A celulose obtida com maior pureza pode ser usada em outras indústrias ou na agricultura, por exemplo, fabricação de papel e fabricação de folhas de celulose.

[0181] O aquecimento da mistura pode ser acompanhado por agitação. Aquecimento e agitação são ambos designados para promover o contato e a colisão entre o objeto biológico, o catalisador, a água e o hidrogênio.

[0182] O catalisador de degradação usado na presente invenção inclui pó de cobre, que facilmente se adsorve na parede interna do

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68/177 reator de degradação. Sob uma condição de agitação, as grandes partículas de objeto biológico podem continuamente irrigar o cobre adsorvente na parede interna do reator de degradação, o que torna o cobre adsorvente no sistema de reação, aumentando assim a taxa de reação de degradação. Entretanto, se as partículas do objeto biológico forem muito grandes, a área superficial específica do objeto biológico será muito pequena, então o contato entre o objeto biológico e o catalisador será insuficiente, e a taxa de reação de degradação será diminuída.

[0183] A reação de degradação na presente invenção ocorre sob certa pressão de reação. Quando a pressão de hidrogênio é muito grande, o açúcar obtido pela degradação pode ser convertido em álcoois de açúcar; e quanto maior a pressão de reação, maior o requisito para o dispositivo.

[0184] A taxa de conversão da degradação do objeto biológico pode ser aumentada aumentando o tempo de reação. No entanto, quando o tempo de reação é muito longo, um complicado processo de conversão pode ocorrer entre os açúcares gerados, e subprodutos como álcoois de açúcar e álcoois moleculares pequenos podem ser gerados. Além disso, quanto maior o tempo de reação de degradação, maior o ciclo de reação e mais energia e recursos são consumidos.

[0185] A taxa de reação de degradação pode ser aumentada aumentando a temperatura de aquecimento. No entanto, se a temperatura de aquecimento for muito alta, o açúcar gerado também pode encolher (coqueificação ou carbonização) para gerar impurezas como caramelo e coque.

[0186] Em algumas formas de concretização, tanto o catalisador como a água são fornecidos em 1020. O catalisador, a água e oobjeto

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69/177 biológico juntos formam uma mistura. A relação sólido-líquido na mistura refere-se à razão entre a massa do objeto biológico e a água. Quanto maior a relação sólido-líquido, mais difícil é a agitação, menor o contato entre o objeto biológico e o catalisador, e menor a taxa de reação.

[0187] A razão sólido-sólido na presente invenção refere-se à razão em massa do catalisador em relação ao objeto biológico. Se a relação sólido-sólido for aumentada, a quantidade do catalisador será aumentada e a taxa de reação será aumentada. No entanto, quando a quantidade do catalisador atinge uma certa quantidade, a taxa de degradação tende a ser estável. Quanto mais rápida a velocidade de agitação, mais freqüente o contato do objeto biológico com o catalisador, o objeto biológico com a água e o catalisador com a água. [0188] A fim de compreender a influência de diferentes fatores na reação de degradação e determinar a faixa apropriada de condições de reação, uma série de testes foi designada. No teste, a palha de arroz foi utilizada como matéria-prima para o objeto biológico. Os efeitos do tamanho de partícula de palha de arroz, a temperatura de reação, a razão sólido-sólido (uma razão de massa do catalisador para a palha), a razão sólido-líquido (uma razão de massa da palha para a água), a velocidade de rotação do agitador, a pressão de hidrogênio e o tempo de reação na reação de degradação do objeto biológico foram investigados por testes de fator único. Operações e resultados experimentais específicos são descritos em detalhe no exemplo 1 ao exemplo 7.

[0189] Na reação de degradação da palha, quando as demais condições experimentais eram fixadas, se as partículas da palha eram muito grandes ou muito pequenas, a taxa de degradação da palha e a

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70/177 concentração da solução de açúcar obtida pela degradação foram reduzidas. O tamanho das partículas de palha pode variar de 10 malhas a 300 malhas, 20 malhas a 100 malhas ou 20 malhas a 60 malhas. [0190] Quando as outras condições experimentais foram fixadas, com o aumento da pressão de hidrogênio, a taxa de degradação da palha e a concentração da solução de açúcar obtida pela degradação foram todas diminuídas, e a concentração da solução de açúcar diminuiu mais. A pressão de reação pode estar na faixa de 1,0 MPa a 6,0 MPa, 1,5 MPa a 4,0 MPa, 1,0 MPa a 4,0 MPa, 1,5 MPa a 3,0 MPa, ou 1,5 MPa a 2,0 MPa, etc.

[0191] Quando as outras condições experimentais foram fixadas, sob diferentes tempos de reação, a taxa de degradação da palha mudou pouco, e a concentração da solução de açúcar mudou mais. O tempo de reação pode ser de 0,5 horas a 20,0 horas, 1,0 horas a 10,0 horas, 2,0 horas a 4,0 horas, ou 2,0 horas a 3,0 horas, ou similares. [0192] Quando as outras condições experimentais eram fixas, se a temperatura era muito alta ou muito baixa, a taxa de degradação da palha e a concentração da solução de açúcar obtida pela degradação eram todas reduzidas. A temperatura da reação pode ser de 100°C a 170°C, 110°C a 160°C, 130°C a 150°C ou 140°C, ou similares.

[0193] Quando as outras condições experimentais foram fixadas, se a relação sólido-líquido era muito alta ou muito baixa, a taxa de degradação da palha e a concentração da solução de açúcar obtida pela degradação eram todas reduzidas. A razão sólido-líquido pode estar na faixa de 1:6 a 1:12, 1:7 a 1:11, ou 1:8 a 1:10, ou similar.

[0194] Quando as outras condições experimentais foram fixadas, se a relação sólido-líquido era muito alta ou muito baixa, a taxa de degradação da palha e a concentração da solução de açúcar obtida

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71/177 pela degradação eram todas reduzidas. A razão sólido-sólido pode estar na faixa de 1:100 a 200:100, 10:100 a 100:100, 10:100 a 70:100, 10:100 a 50:100, 20:100 a 45:100 ou 30:100 a 40:100, etc.

[0195] Quando as outras condições experimentais eram fixadas, sob diferentes velocidades de agitação, a taxa de degradação da palha mudou pouco, e a concentração da solução de açúcar mudou bem mais. A velocidade de agitação pode ser de 400 rpm a 800 rpm, 500 rpm a 700 rpm, 600 rpm a 700 rpm ou 600 rpm.

[0196] A invenção acima do processo para a reação de primeiro estágio da degradação de objetos biológicos é apenas um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos da reação de degradação do objeto biológico, podem ser realizadas várias modificações e alterações na forma e pormenores da reação de degradação do objeto biológico sem abandonar este princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Em algumas formas de concretização, o modo de mistura do catalisador, da água e do objeto biológico pode ser alterado. Por exemplo, a água e a palha podem ser misturadas primeiramente, e então a mistura da água e da palha pode ser misturada com o catalisador. Por exemplo, a palha e o catalisador podem ser misturados primeiramente, e então a mistura da palha e do catalisador pode ser misturada com água. Por exemplo, a palha, a água e o catalisador podem ser misturados ao mesmo tempo. Tais variantes são cobertas pela presente invenção.

[0197] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, a figura 11 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para uma reação de segundo estágio de degradação de

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72/177 objetos biológicos.

[0198] Em 1110, uma primeira fase sólida após a degradação é provida. A primeira fase sólida após degradação pode ser um resíduo de fase sólida do objeto biológico após a degradação, incluindo celulose, lignina e o catalisador de degradação. Em algumas formas de concretização, a primeira fase sólida após degradação pode ser um resíduo de fase sólida obtido na reação de primeiro estágio de degradação de objeto biológico.

[0199] Em algumas formas de concretização, em 1110, um catalisador de degradação adicional pode também ser fornecido, e o catalisador de degradação adicional pode ser misturado com a primeira fase sólida. O catalisador de degradação aqui e o catalisador descrito em 1020 da figura 10 podem ser iguais ou diferentes, e os componentes e conteúdos específicos do catalisador são descritos em detalhe abaixo. A quantidade do catalisador (aqui refere-se a uma razão de massa do catalisador para a primeira fase sólida) pode ser de 1% a 200%, 10% a 100%, 20% a 70%, ou 30% a 40%, etc.

[0200] Em 1120, a primeira fase sólida é aquecida em uma atmosfera incluindo hidrogênio para obter uma solução de açúcar e uma segunda fase sólida. A atmosfera incluindo o hidrogênio aqui pode ter pressão de hidrogênio. Em algumas formas de concretização, a pressão atmosférica incluindo o hidrogênio o pode ser a mesma ou diferente da pressão atmosférica, incluindo hidrogênio na reação de primeiro estágio da degradação de objeto biológico.

[0201] Em uma atmosfera de hidrogênio, hemicelulose e celulose na primeira fase sólida podem sofrer uma reação de degradação para gerar monossacarídeos e polissacarídeos por aquecimento. Monossacarídeos e polissacarídeos podem ser dissolvidos em água

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73/177 juntamente com substâncias como sais inorgânicos originalmente presentes no objeto biológico para obter uma solução. O objeto biológico não degradado (incluindo celulose residual e hemicelulose, lignina e outros componentes insolúveis em água, etc.) e os componentes do catalisador podem formar uma segunda fase sólida. [0202] Como a reação de primeiro estágio da degradação de objetos biológicos, a reação de segundo estágio da degradação de objetos biológicos também é afetada por muitos fatores, incluindo o tamanho da partícula do objeto biológico, o tempo de reação, a pressão da reação, a temperatura da reação, a razão sólido-líquido (razão entre a massa da palha e a água), a razão sólido-sólido (razão em massa do catalisador em relação à palha) e velocidade de agitação. No processo de reação de segundo estágio da degradação de objetos biológicos, os valores dos fatores que afetam a reação de segundo estágio da degradação de objetos biológicos podem ser os mesmos ou diferentes dos valores dos fatores da reação de primeiro estágio de degradação de objetos biológicos.

[0203] Em algumas concretizações, o tamanho das partículas de palha pode variar de 10 malhas a 300 malhas, 20 malhas a 100 malhas ou 20 malhas a 60 malhas.

[0204] Em algumas formas de concretização, a pressão de reação pode estar na faixa de 1,0 MPa a 6,0 MPa, 1,5 MPa a 4,0 MPa, 1,5 MPa a 3,0 MPa, ou 1,5 MPa a 2,0 MPa.

[0205] Em algumas formas de concretização, o tempo de reação pode ser de 0,5 horas a 20,0 horas, 2,0 horas a 4,0 horas, ou 2,0 horas a 3,0 horas.

[0206] Em algumas formas de concretização, a temperatura da reação pode estar na faixa de 100°C a 170°C, 120°C a 160°C, 130°C a

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150°C, ou 140°C.

[0207] Em algumas formas de concretização, a razão sólido-líquido pode ser de 1:6 a 1:12, de 1:7 a 1:11, ou de 1:8 a 1:10.

[0208] Em algumas formas de concretização, a razão sólido-sólido pode ser de 1:100 a 200:100, 10:100 a 100:100, 10:100 a 70:100, 10:100 a 50:100, 20:10 a 45:100 ou 30:100 a 40:100.

[0209] Em algumas formas de concretização, a velocidade de agitação pode ser de cerca de 400 a 800 rpm, 500 a 700 rpm, ou 600 a 700 rpm. Em algumas formas de concretização, a velocidade de agitação pode ser de cerca de 400 rpm, 500 rpm, 600 rpm, 700 rpm ou 800 rpm.

[0210] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, a figura 12 é um diagrama esquemático ilustrando filtro de lavagem exemplificativo. Em algumas formas de concretização, o filtro de lavagem pode ser configurado para extrair um ou mais componentes de uma mistura. A mistura aqui pode ser uma mistura de um resíduo sólido da reação de degradação do objeto biológico e soluções açucaradas. Por exemplo, o filtro de lavagem pode ser configurado para extrair o açúcar e/ou os outros componentes solúveis, tais como sais inorgânicos, na mistura do resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico e soluções de açúcar.

[0211] O filtro de lavagem pode ser um único dispositivo ou uma combinação de vários dispositivos. Em algumas formas de concretização, o filtro de lavagem pode incluir, mas não está limitado a uma primeira câmara 129, uma segunda câmara 130 e um dispositivo de condensação 131. Em algumas formas de concretização, a primeira câmara 129 pode estar localizada a montante do fluxo de fluido da segunda câmara 130.

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75/177 [0212] Em algumas formas de concretização, a primeira câmara 129 pode incluir uma ou mais portas de alimentação sólida 129-1, uma câmara 129-2, um ou mais dispositivos de filtro 129-3, um ou mais dispositivos de conexão 129-4, uma ou mais entradas de condensados 129 -9, um ou mais dispositivos de descarga 129-10, uma ou mais portas de descarga 129-11 e uma ou mais portas de alimentação de solução de açúcar 129-12.

[0213] Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação sólida 129-1 pode ser utilizada para a alimentação de resíduos sólidos. Em algumas formas de concretização, o resíduo sólido pode ser da porta de descarga de resíduos sólidos 121-6 ou 122-6. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação sólida 129-1 pode estar localizada no ou perto do topo da câmara de mistura 129-2 ou pode estar localizada na parede lateral da câmara de mistura 129-2. Em algumas concretizações, a porta de alimentação sólida 129-1 pode ser conectada a uma porta de descarga de resíduo sólido (por exemplo, 121-6 ou 122-6) do reator de degradação. O resíduo sólido formado após a degradação do objeto biológico pode ser removido da porta de descarga de resíduos sólidos 121-6 ou 122-6, e introduzido no filtro de lavagem através da porta de alimentação sólida 129-1.

[0214] Em algumas formas de concretização, a solução de inclusão de açúcar pode ser alimentada na câmara de mistura 129-2 pela porta de alimentação da solução de açúcar 129-12. Em algumas formas de concretização, a solução de inclusão de açúcar pode ser da porta de descarga de solução de açúcar 121 -5 ou 122-5, de uma saída de líquido de lavagem 130-6, ou de um tanque de armazenamento de açúcar diluído. A porta de alimentação sólida de açúcar 129-12 pode estar localizada no ou perto do topo da câmara de mistura 129-2 ou pode

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76/177 estar localizada na parede lateral da câmara de mistura 129-2. Em algumas concretizações, a porta de alimentação sólida de açúcar 12912 pode ser conectada a uma porta de descarga de solução de açúcar (por exemplo, 121-5 ou 122-5) do reator de degradação. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação da solução de açúcar

129-12 e a porta de alimentação sólida 129-1 podem ter a mesma estrutura ou estruturas diferentes.

[0215] Em algumas formas de concretização, a câmara de mistura 129-2 pode ser configurada para acomodar a mistura e o líquido de lavagem.

[0216] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de filtro 129-3 pode ser configurado para filtrar o líquido de lavagem. O dispositivo de filtro 129-3 pode estar localizado dentro da câmara de mistura 129-2. O dispositivo de filtro 129-3 pode estar localizado a jusante do fluxo de fluido do dispositivo de descarga 129-10 e/ou a porta de descarga 129-11. O dispositivo de filtro 129-3 pode ser um filtro, uma tela de malha, um papel de filtro, um pano de filtro, um filtro de algodão ou similares ou qualquer combinação destes. O dispositivo de filtro pode incluir um certo número de poros. O tamanho do poro permite a passagem de água ou uma solução e impede a passagem de partículas sólidas maiores que o tamanho do poro. Em algumas formas de concretização, os dispositivos de filtro com diferentes tamanhos de poro podem ser selecionados de acordo com o tamanho do catalisadore/ou do objeto biológico.

[0217] Em algumas concretizações, o dispositivo de conexão 129-4 pode ser configurado para conectar a câmara de mistura 129-2 e a câmara de líquido de lavagem 130-1, de modo que o líquido de lavagem possa fluir da câmara de mistura 129-2 para a câmara de líquido de

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77/177 lavagem 130 -1. Uma extremidade do dispositivo de conexão 129-4 pode ser conectada ao fundo, um local perto do fundo, ou a parede lateral da câmara de mistura 129-2, e a outra extremidade pode ser conectada ao topo, um local perto do topo ou a parede lateral da câmara do líquido de lavagem 130-1. A conexão entre o dispositivo de conexão 129-4 e a câmara de mistura 129-2 e/ou a câmara de fluido de lavagem 130-1 pode ser destacável ou não-removível.

[0218] Em algumas formas de concretização, o líquido de lavagem condensado pode ser introduzido na câmara de mistura 129-2 a partir da entrada de condensado 129-9. O líquido de lavagem condensado pode estar em contato com a mistura e extrair os componentes na mistura. Em algumas formas de concretização, a entrada de condensado 129-9 pode estar localizada no ou perto do topo da câmara de mistura 129-2 ou pode estar localizada na parede lateral da câmara de mistura 129-2.

[0219] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de descarga 129-10 pode ser configurado para descarregar, a partir da câmara de mistura 129-2, a mistura após a extração dos componentes (por exemplo, uma mistura do resíduo sólido e água após a extração do açúcar). O dispositivo de descarga 129-10 pode ser conectado à porta de descarga 129-11. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de descarga 129-10 pode ser similar ao dispositivo de dispensação descrito na figura 7-B.

[0220] Em algumas formas de concretização, a mistura após a extração dos componentes (por exemplo, uma mistura do resíduo sólido e água após o açúcar ser extraído) pode ser descarregada da porta de descarga 129-11 para processamento adicional (porexemplo, a separação da lignina dos catalisadores ou a recuperação de

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78/177 catalisadores). A porta de descarga 129-11 pode estar localizada na parede lateral da câmara de mistura 129-2 ou no dispositivo de descarga 129-10. Em algumas formas de concretização, a segunda câmara 130 pode incluir uma câmara de lavagem de líquido 130-1, uma ou mais saídas de vapor 130-5, uma ou mais saídas de líquido de lavagem 130-6 e um ou mais primeiros dispositivos de aquecimento. [0221] Em algumas formas de concretização, a câmara de líquido de lavagem 130-1 pode ser configurada para acomodar o líquido de lavagem e o vapor líquido de lavagem.

[0222] Em algumas formas de concretização, a saída de vapor 1305 pode ser configurada para descarregar o vapor líquido de lavagem. A saída de vapor 130-5 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara de líquido de lavagem 130-1.

[0223] Em algumas formas de concretização, a saída de líquido de lavagem 130-6 pode ser configurada para descarregar um líquido de lavagem puro ou um líquido de lavagem no qual o componente extraído é dissolvido. A saída de líquido de lavagem 130-6 pode estar localizada no fundo ou perto do fundo da câmara do líquido de lavagem.

[0224] Em algumas formas de concretização, o primeiro dispositivo de aquecimento pode ser configurado para aquecer o líquido de lavagem para vapor, e então o vapor é descarregado da saída de vapor

130-5. Após o vapor ter sido condensado em um líquido, o líquido é enviado para a câmara de mistura 129-2 para ficar em contato com a mistura para extrair componentes. Em algumas formas de concretização, o primeiro dispositivo de aquecimento pode incluir uma ou mais entradas de substância de aquecimento 130-2, uma ou mais câmaras de aquecimento 130-3 e uma ou mais saídas de condensado 130-4. A entrada da substância de aquecimento 130-2 pode ser

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79/177 configurada para introduzir uma substância aquecida. A substância de aquecimento pode ser vapor, água quente, óleo quente ou similar. A saída de condensado 130-4 pode ser configurada para descarregar a substância de aquecimento resfriada. A câmara de aquecimento 130-3 pode ser configurada para transferir o calor da substância de aquecimento para o líquido de lavagem através da câmara de lavagem de líquido 130-1, conseguindo assim o objetivo de aquecer o líquido de lavagem para transformar o líquido de lavagem em vapor. Em algumas formas de concretização, a câmara de aquecimento 130-3 pode estar localizada do lado de fora da câmara de líquido de lavagem 130-1. Em algumas formas de concretização, a substância de aquecimento pode ser introduzida na câmara de aquecimento 130-3 a partir da entrada da substância de aquecimento 130-2 e, em seguida, ser descarregada da saída de condensado 130-4 por resfriamento. Em algumas formas de concretização, a substância de aquecimento que é introduzida na câmara de aquecimento 130-3 pode ser substituída por uma estrutura de aquecimento colocada dentro da câmara de aquecimento 130-3, por exemplo, um fio de resistência ou similar. Em algumas formas de concretização, a estrutura de aquecimento (por exemplo, o fio de resistência) pode ser colocada diretamente fora da câmara de líquido de lavagem 130-1 sem fornecer uma câmara de aquecimento [0225] Em algumas formas de concretização, a câmara líquida de lavagem 130-1 pode estar em contato com o meio de transferncia de calor para fazer com que o líquido de lavagem seja aquecido para se tornar vapor. O meio de transferência de calor pode ser água, óleo ou similar. Por exemplo, um pote de banho de água e um pote de banho de óleo podem ser usados como o primeiro dispositivo de aquecimento para aquecer o líquido de lavagem. Em algumas formas de

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80/177 concretização, a câmara líquida de lavagem 130-1 pode estar em contato direto com a fonte de calor para fazer com que o líquido de lavagem seja aquecido para se tornar vapor. A fonte de calor pode ser um aquecedor elétrico ou um aquecedor de combustível. Em algumas formas de concretização, o aquecedor elétrico pode ser um aquecedor eletromagnético, um aquecedor de infravermelhos ou um aquecedor de resistência. Em algumas formas de concretização, o primeiro dispositivo de aquecimento pode estar diretamente em contato com o líquido de lavagem, de modo que o líquido de lavagem seja aquecido para se transformar em vapor. Por exemplo, uma haste de aquecimento, um tubo de aquecimento e/ou uma chapa de aquecimento podem estar diretamente em contato com o líquido de lavagem como o primeiro dispositivo de aquecimento, de modo que o líquido de lavagem seja aquecido para se transformar em vapor. [0226]Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação sólida 129-1, a porta de descarga 129-11, a saída de líquido de lavagem 130-6, e a porta de alimentação de solução de açúcar 129-12 podem incluir, mas não estão limitados, a um ou mais dispositivos de vedação. O dispositivo de vedação pode ser configurado para vedar a porta de alimentação sólida 129-1, a porta de descarga 129-11, a saída de líquido de lavagem 130-6, e a porta de alimentação de solução de açúcar 129-12, tornando assim a primeira câmara 129 e a segunda câmara 130 um recipiente vedado e/ou controlando a entrada e descarga de substâncias. Em algumas concretizações, o dispositivo de vedação pode ser uma válvula, uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similares, ou qualquer combinação deles.

[0227] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de

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81/177 condensação 131 pode ser configurado para converter o vapor líquido de lavagem em um líquido transferindo calor para um meio de transferência de calor próximo (por exemplo, ar, um gás refrigerante, um líquido refrigerante, etc.). O dispositivo de condensação 131 pode incluir, mas não está limitado, a uma câmara de condensação 131-1, uma ou mais portas de alimentação 131-2 e uma ou mais portas de descarga 131-3. A câmara de condensação 131-1 pode ser usada para acomodar um meio de transferência de calor, vapor líquido de lavagem e/ou um líquido de lavagem. Em algumas formas de concretização, a câmara de condensação 131-1 pode ainda incluir uma ou mais câmaras de recirculação. A câmara de recirculação pode ser utilizada para acomodar o vapor líquido de lavagem e/ou o líquido de lavagem e o lado externo da câmara de recirculação pode acomodar um meio de transferência de calor para transferir calor da câmara de recirculação para o meio de transferíência de calor para fazer com que o vapor líquido de lavagem se torne um líquido. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 131-2 pode ser usada para alimentar o vapor líquido de lavagem. A porta de alimentação 131-2 pode estar localizada no topo ou no fundo, e/ou na parede lateral da câmara de condensação 131 -1. A porta de alimentação 131 -2 pode ser conectada à saída de vapor 130-5. Em algumas formas de concretização, um dispositivo de isolamento pode ser colocado entre a porta de alimentação 131-2 e a saída de vapor 130-5 para reduzir ou impedir que o vapor de líquido de lavagem entre na câmara de condensação 131-1 devido à condensação durante o processo de entrada na porta de alimentação 131-2 a partir da saída de vapor 130-

5. Em algumas formas de concretização, a porta de descarga 131-3 pode ser utilizada para descarregar o líquido de lavagem condensado.

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A porta de descarga 131-3 pode estar localizada no fundo ou perto do fundo da câmara de condensação 131-1. A porta de descarga 131-3 pode ser conectada à entrada de condensado 129-9.

[0228] Em algumas formas de concretização, um resíduo sólido (por exemplo, um resíduo sólido da porta de descarga de resíduos sólidos 121-6 ou 122-6, etc.) pode ser alimentado na câmara de mistura 129-2 a partir da porta de alimentação sólida 129-1. Uma solução de adição de açúcar (por exemplo, uma solução que inclui açúcar a partir da porta de descarga da solução de açúcar 121-5 ou 122-5, etc.) pode ser introduzida na câmara de mistura 129-2 a partir da porta de alimentação da solução de açúcar 129-12. O componente sólido na mistura pode ser retido pelo dispositivo de descarga 129-10 e/ou o dispositivo de filtro

129- 3. O componente líquido (por exemplo, solução que inclui açúcar, etc.) na mistura pode passar através do dispositivo de filtro 129-3 por gravidade e para a câmara de líquido de lavagem 130-1 através do dispositivo de ligação 129-4. Quando o primeiro dispositivo de aquecimento está aquecendo, o líquido de lavagem (por exemplo, água ou similar) é aquecido para se tornar vapor, e o vapor do líquido de lavagem (vapor de água) pode ser descarregado da saída de vapor

130- 5, e trazido na câmara de condensação 131-1 pela porta de alimentação 131-2.0 vapor líquido de lavagem (por exemplo, vapor de água ou similares) pode transferir calor para o meio de transferência de calor (por exemplo, água condensada circulante ou similares), tornando-se assim um fluido (por exemplo, água ou similares). O líquido de lavagem condensado pode ser descarregado da porta de descarga

131- 3 e trazido para a câmara de mistura 129-2 a partir da entrada de condensado 129-9, e para ficar em contato com a mistura, dissolvendo desse modo alguns componentes na mistura (por exemplo, açúcares

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83/177 gerados após a reação de degradação do objeto biológico, etc.) no líquido de lavagem (por exemplo, água ou similares). O líquido de lavagem (por exemplo, uma solução aquosa incluindo açúcares) no qual os componentes extraídos são dissolvidos pode passar através do dispositivo de filtro 129-3, e entrar na câmara de líquido de lavagem 130-1 através do dispositivo de conexão 129-4, circulando assim repetidamente. Quando os componentes são extraídos, o líquido de lavagem (por exemplo, uma solução aquosa incluindo açúcares) no qual os componentes extraídos são dissolvidos pode ser descarregado da saída de líquido de lavagem 130-6 para tratamento adicional (por exemplo, em um tanque de armazenamento de açúcar diluído ou uma hidrogenação para preparar o álcool de açúcar); o resíduo sido pode ser enviado para a câmara de mistura 129-2 pelo dispositivo de descarga 129-11 a partir da porta de descarga 129-11 para processamento adicional (por exemplo, a separação de lignina de catalisadores ou a recuperação de catalisadores).

[0229] Em algumas formas de concretização, a primeira câmara 129 pode ainda incluir um segundo dispositivo de aquecimento. O segundo dispositivo de aquecimento pode ser utilizado para aquecer e secar a mistura e pode também ser utilizado para acelerar a taxa de dissolução dos componentes extraídos no líquido de lavagem e para melhorar a solubilidade dos componentes extraídos no líquido de lavagem. O segundo dispositivo de aquecimento pode incluir uma ou mais entradas de substância de aquecimento 129-6, uma ou mais câmaras de aquecimento 129-7 e uma ou mais saídas de condensado 129-8. A entrada de substância de aquecimento 129-6 pode ser usada para alimentar a substância de aquecimento. A substância de aquecimento pode ser vapor, água quente, óleo quente ou similar. A saída de

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84/177 condensado 129-8 pode ser usada para descarregar a substância de aquecimento resfriada. A câmara de aquecimento 129-7 pode ser usada para transferir o calor da substância de aquecimento para a mistura e/ou o líquido de lavagem através da câmara de mistura 129-2, de modo a aquecer e secar a mistura e acelerar a taxa de dissolução dos componentes extraídos no líquido de lavagem e melhorar a solubilidade dos componentes extraídos no líquido de lavagem. Em algumas formas de concretização, a câmara de aquecimento 129-7 pode estar localizada do lado de fora da câmara de mistura 129-2. Em algumas formas de concretização, a substância de aquecimento que é introduzida na câmara de aquecimento 129-7 pode ser substituída por uma estrutura de aquecimento colocada dentro da câmara de aquecimento 129-7, por exemplo, um fio de resistência. Em algumas formas de concretização, a estrutura de aquecimento (por exemplo, o fio de resistência) pode ser colocada diretamente fora da câmara de mistura 129-2 sem câmara de aquecimento.

[0230] Em algumas formas de concretização, a substância de aquecimento pode ser introduzida na câmara de aquecimento 129-3 a partir da entrada da substância de aquecimento 129-6 e, em seguida, ser descarregada da saída de condensado 129-8 por resfriamento. [0231 ] Em algumas formas de concretização, a primeira câmara 129 pode ainda incluir um ou mais dispositivos de amostragem 129-5. O dispositivo de amostragem 129-5 pode ser usado para amostrar e detectar o líquido de lavagem que flui através do dispositivo de conexão 129-4 para determinar se os componentes extraídos na mistura foram completamente extraídos. O método de detecção pode ser detecção qualitativa ou detecção quantitativa. Por exemplo, quando o resultado da detecção indica que o líquido de lavagem extraído não inclui os

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85/177 componentes extraídos (por exemplo, o açúcar gerado após a reação de degradação do objeto biológico) ou inclui uma pequena quantidade (por exemplo, uma fração de massa de 1% ou menos) dos componentes extraídos (por exemplo, o açúcar gerado após a reação de degradação do objeto biológico), a extração pode ser terminada. Em algumas formas de concretização, o tempo de contato da mistura com o líquido de lavagem pode ser prolongado para dissolver mais componentes extraídos no líquido de lavagem, conseguindo assim um melhor efeito de extração. O líquido de lavagem pode permanecer na câmara de mistura 129-2 por um período de tempo. O dispositivo de amostragem 129-5 pode também ser utilizado para reter o líquido de lavagem. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de amostragem que implementa a função de amostragem e o dispositivo de amostragem que implementa a função de intercepção podem ser dispositivos diferentes ou o mesmo dispositivo. Por exemplo, o dispositivo de amostragem 129-5 pode ser um dispositivo de três vias. As funções de amostragem e interceptação podem ser implementadas controlando a direção da abertura do dispositivo de três vias.

[0232] A invenção acima do filtro de lavagem é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, será evidente para os versados na técnica que, ao compreender os princípios básicos do filtro de lavagem, podem ser feitas várias modificações e alterações na forma e detalhes da estrutura e implementação do filtro de lavagem sem sair deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, a segunda câmara 130 pode não incluir a saída de líquido de lavagem 130-6. Neste caso, o dispositivo de conexão 129-4

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86/177 pode ser conectado de forma amovível à câmara de líquido de lavagem 130-1. Quando é necessário remover o líquido de lavagem, o dispositivo de ligação 129-4 pode ser separado da câmara de líquido de lavagem 130-1, e depois o líquido de lavagem é derramado. Em algumas formas de concretização, o filtro de lavagem pode incluir ainda um dispositivo de ajuste de pressão de gás. O dispositivo de regulação de pressão de gás pode ser utilizado para alterar a pressão de ar dentro da câmara de mistura 129-2 e/ou a câmara de líquido de lavagem 1301 para utilizar a pressão atmosférica para aumentar ou diminuir a taxa de separação sólido - líquido (fluxo de filtrado por unidade de tempo). Tais variantes são cobertas pela presente invenção.

[0233] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 13 é um fluxograma ilustrando um processo exemplificativo para coletar uma solução de açúcar em um resíduo. Após a conclusão da reação de degradação do objeto biológico, o resíduo sólido após a reação ainda inclui açúcares. Portanto, o açúcar no resíduo sólido pode ser extraído. A concentração da solução de açúcar é reduzida, se uma grande quantidade de água for adicionada para extrair o açúcar no resíduo sólido, e a subsequente extração do açúcar na solução aquosa, incluindo açúcares, requer a evaporação de uma grande quantidade de água, resultando em um aumento no consumo de energia, o que não é propício para a industrialização de sistemas e métodos na presente invenção. Portanto, a soluçãoaquosa incluindo açúcares após a reação de degradação do objeto biológico pode ser usada como um líquido de lavagem para que a maioria dos açúcares no resíduo sólido possa ser extraída sem reduzir a concentração de açúcares, reduzindo o consumo de energia, que é mais propício a industrialização do sistema e método na presente

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87/177 patente de invenção.

[0234] Em 1310, é provida uma mistura de inclusão de açúcar. Em algumas formas de concretização, a mistura que inclui açúcar pode ser uma mistura de um resíduo sólido e uma solução de inclusão de açúcar. O resíduo sólido pode ser da porta de descarga de resíduos sólidos 121-6 ou 122-6. A solução de inclusão de açúcar pode ser da porta de descarga de solução de açúcar 121-5 ou 122-5, a saída de líquido de lavagem 130-6, o tanque de armazenamento de açúcar, ou similar.

[0235] Em 1320, a mistura que inclui açúcar pode ser filtrada, e um resíduo sólido que inclui açúcar e uma solução aquosa que inclui açúcar podem ser obtidos. As condições de filtração podem ser uma filtração atmosférica, uma filtração sob pressão, uma filtração a vácuo, etc.

[0236] Em 1330, a solução aquosa que contém açúcar é aquecida para obter vapor de água. Em algumas formas de concretização, a temperatura de aquecimento pode ser de 90°C a 150°C, 100°C a 120°C, ou similares.

[0237] Em 1340, o vapor de água pode ser condensado para obter água.

[0238] Em 1350, o resíduo sólido que inclui açúcar pode estar em contato com a água condensada para obter uma mistura do resíduo sólido e da água. Durante o contato, o açúcar no resíduo sólido se dissolve na água para formar uma solução aquosa que inclui açúcar. Em algumas formas de concretização, a mistura do resíduo sólido e água pode ser aquecida para aumentar a taxa de dissolução do açúcar em água e a solubilidade do açúcar em água, para que mais açúcares possam ser dissolvidos em água e a eficiência de extração possa ser melhorada.

[0239] Em 1360, a mistura do resíduo sólido incluindo o açúcar e a

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88/177 água é filtrada para obter uma solução aquosa contendo açúcar e um resíduo sólido sem açúcar. Então, a operação 1330 é executada, circulando assim repetidamente. Em algumas formas de concretização, um processo no qual a filtração e a extração são realizadas simultaneamente pode ser usado. Por exemplo, após o vapor de água ser condensado em água, a água é conduzida para ficar em contato com o resíduo sólido, e então introduzida na câmara de líquido de lavagem 130-1 através do dispositivo de filtro 129-3. Em algumas formas de concretização, um processo no qual a extração é antes da filtração pode ser realizado. Por exemplo, depois que o vapor de água é condensado em água, a água entra primeiramente em contato com o resíduo sólido por um período de tempo (por exemplo, 0,5 hora, etc.)e flui para a câmara de líquido de lavagem 130-1 através do dispositivo de filtro 129-3.

[0240] Em algumas formas de concretização, um processo de detecção de amostragem pode ser adicionado durante o processo de extração de açúcares. O método de detecção pode ser detecção qualitativa ou detecção quantitativa. Por exemplo, quando o resultado do teste indica que a solução aquosa incluída na amostra não inclui açúcares ou inclui uma pequena quantidade de açúcares (por exemplo, a fração de massa é menor ou igual a 1 %, etc.), a extração é terminada. [0241] De acordo com algumas formas de concretização da presente invenção, figura 14 é um diagrama esquemático ilustrando um primeiro separador exemplificativo e um segundo separador exemplificativo. Em algumas formas de concretização, o primeiro separador 123 e o segundo separador 124 podem ser utilizados para separar componentes com diferentes tamanhos de partículas na mistura sólida combinando circulação hidráulica e filtração. O primeiro

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89/177 separador 123 e/ou o segundo separador 124 podem rodar a água de lavagem em torno do eixo central do separador, por agitação. Os componentes das partículas maiores são estabilizados gravitacionalmente e os componentes das partículas menores são expelidos para obter a separação de componentes com diferentes tamanhos de partículas. Por exemplo, o resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico inclui partículas de lignina com um tamanho de partícula grande, escória de palha fina incluindo hemicelulose e celulose com um pequeno tamanho de partícula, escória de palha e partículas de catalisador com um pequenotamanho de partícula; o segundo separador 124 pode separar as partículas de lignina com um tamanho de partícula grande, escória de palha fina incluindo hemicelulose e celulose com um tamanho de partícula pequeno, escória de palha e partículas de catalisador com um tamanho de partícula pequeno do resíduo sólido. O primeiro separador 123 e o segundo separador 124 podem ser utilizados como uma combinação. [0242] Em algumas formas de concretização, o primeiro separador 123 pode incluir uma ou mais portas de alimentação 123-1, uma câmara de separação 123-2, uma ou mais entradas de água 123-3, um ou mais dispositivos de agitação 123-4, um ou mais dispositivos de filtro 123 -5, uma ou mais primeiras portas de descarga 123-6, um ou mais dispositivos de descarga 123-7, e uma ou mais segundas portas de descarga 123-8.

[0243] A porta de alimentação 123-1 pode ser utilizada para alimentar misturas sólidas incluindo componentes com diferentes tamanhos de partículas (por exemplo, o resíduo sólido após reação de degradação de objeto biológico incluindo partículas de lignina maiores e partículas de catalisador com um tamanho de partícula menor). Em

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90/177 algumas formas de concretização, a porta de alimentação 123-1 pode ser utilizada para alimentar o resíduo sólido descarregado do filtro de lavagem 129. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 123-1 pode ser conectada com a saída 129-11 do filtro de lavagem 129. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 123-1 pode estar localizada no topo ou perto do topo e/ou na parede lateral da câmara de separação 123-2.

[0244] Em algumas formas de concretização, a câmara de separação 123-2 pode ser utilizada para acomodar a mistura sólida a ser separada e a água de lavagem. Em algumas formas de concretização, o fundo da câmara de separação 123-2 pode ser cônico. [0245] Em algumas formas de concretização, uma porta de alimentação 123-3 pode ser usada para alimentar água de lavagem. Em algumas formas de concretização, a entrada de água 123-3 pode estar localizada no topo ou fundo, ou na parede lateral da câmara de separação 123-2 ou perto dela. Em algumas formas de concretização, a entrada de água 123-3 pode ser conectada à saída de água 124-8 do segundo separador 124 de modo que a água de lavagem possa ser descarregada da saída de água do segundo separador 124 e, em seguida, pode ser introduzida no primeiro separador através da entrada de água 123-3 para realizar a reciclagem da água de lavagem. Em algumas formas de concretização a água no tanque de armazenamento de água de lavagem pode ser introduzida no primeiro separador através da entrada de água 123-3. É também possível alimentar água de outras fontes de água (por exemplo, água da torneira, água de arrefecimento, condensado de vapor, etc.) a partir da entrada de água 123-3 para o primeiro separador.

[0246] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de

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91/177 agitação 123-4 pode ser usado para agitar a mistura sólida a ser separada e lavar a água, de modo que a mistura sólida a serseparada possa ser uniformemente dispersa na água de lavagem, e a água de lavagem é rodada em torno do eixo central da câmara de separação

123-2. Os componentes com um tamanho de partícula grande na mistura são estabilizados gravitacionalmente, e os componentes com um pequeno tamanho de partícula flutuam. Em algumas concretizações, o dispositivo de agitação 123-4 pode ser um dispositivo de agitação magnética, um dispositivo de agitação mecânica, um dispositivo de agitação ultra-sônico, ou similar, ou qualquer combinação destes. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de agitação magnético pode incluir um agitador magnético, um agitador ou similar. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de agitação mecânico pode incluir um motor ou uma vareta de agitação ou similar. A forma da barra de concretização pode ser do tipo pasta, tipo dentada, tipo turbina, tipo âncora, tipo moldura, tipo fita, tipo parafuso, tipo Bruma gold ou similar. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de agitação ultra-sônica pode incluir um sistema de agitação ultra-sônica, um sistema de acionamento ultra-sônico ou similar. O sistema de agitação ultra-sônico pode incluir uma vareta de agitação. Durante o processo de agitação, a vareta de agitação está em contato com a mistura sólido-líquido, e a energia ultrassônica é transmitida para a mistura sólido-líquido para agitar a mistura sólido-líquido. O sistema de agitação ultra-sônico pode incluir também um tanque de agitação. Durante o processo de agitação, o líquido é vertido no tanque de agitação, e o recipiente (por exemplo, o primeiro separador 123) incluindo a mistura sólido-líquido a ser agitada é levado a estar em contato com o líquido, e a onda ultra-sônica se propaga no líquido para

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92/177 vibrar a mistura sólido-líquido junto com o líquido, agitando assim a mistura sólido-líquido.

[0247] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de filtro

123-5 pode ser utilizado para capturar componentes de partículas grandes (por exemplo, partículas de lignina em resíduos sólidos após a reação de degradação do objeto biológico, etc.) na mistura sólida aser separada, permitindo componentes de partículas pequenas (por exemplo, partículas de catalisador no resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico, etc.) e água de lavagem para atravessar. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de filtro 123-5 pode estar localizado dentro da câmara de separação 123-2. O dispositivo de filtro 123-5 pode estar localizado no topo ou próximo do topo da câmara de separação 123-2. O dispositivo de filtro 123-5 pode ser um filtro, uma tela de malha, um papel de filtro, um pano de filtro, um filtro de algodão ou similares ou qualquer combinação destes. O dispositivo de filtro pode incluir um certo número de poros. O tamanho do poro permite a passagem de água ou uma solução e impede a passagem de partículas sólidas maiores que o tamanho do poro. Em algumas formas de concretização, os dispositivos de filtro com diferentes tamanhos de poro podem ser selecionados de acordo com o tamanho do catalisador e/ou do objeto biológico. Por exemplo, de modo a permitir a passagem de partículas de catalisador no resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico e água de lavagem, e impedir a passagem das partículas de lignina, o tamanho do poro do dispositivo de filtro 123-5 pode estar em uma faixa de 50 malhas a 100 malhas.

[0248] Em algumas formas de concretização, a primeira porta de descarga 123-6 pode ser utilizada para a descarga de componentes de

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93/177 partículas pequenas (por exemplo, componentes, incluindo o catalisador, etc.) e água de lavagem. Em algumas formas de concretização, a primeira porta de descarga 123-6 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara de separação 123-2. Em algumas formas de concretização, a primeira porta de descarga 123-6 pode ser conectada à porta de alimentação 124-1 do segundo separador 124.

[0249] Em algumas concretizações, o dispositivo de descarga 1237 pode ser usado para prender componentes de partículas grandes (por exemplo, componentes incluindo partículas de lignina, etc.), ou para descarregar componentes de partículas grandes (por exemplo, componentes incluindo partículas de lignina, etc.) fora da câmara de separação 123- 2. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de descarga 123-7 pode ser conectado à segunda porta de descarga 123-8. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de descarga 23 -7 pode ser similar ao dispositivo de dispensação descrito na figura 7-B.

[0250] Em algumas formas de concretização, os componentes de partículas grandes (por exemplo, um componente incluindo partículas de lignina, etc.) podem ser descarregados da segunda porta de descarga 123-8 para processamento adicional (por exemplo, extração de lignina ou similar). Em algumas formas de concretização, a segunda porta de descarga 123-8 pode estar localizada na parede lateral da câmara de separação 123-2, ou pode estar localizada no dispositivo de descarga123-7.

[0251] Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 123-1, a primeira porta de descarga 123-6 e a segunda porta de descarga 123-8 podem incluir um ou mais dispositivos de vedação. O

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94/177 dispositivo de vedação pode ser configurado para vedar a porta de alimentação 123-1, a primeira porta de descarga 123-6 e a segunda porta de descarga 123-8, tornando o primeiro separador 123 um recipiente vedado, e/ou controlando a entrada e descarga da substância. Em algumas concretizações, o dispositivo de vedação pode ser uma válvula, uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similares, ou qualquer combinação deles.

[0252] Em algumas formas de concretização, a mistura sólida a ser separada (por exemplo, o resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico) pode entrar na câmara de separação 123-2 a partir da porta de alimentação 123-1. A água de lavagem pode entrar na câmara de separação 123-2 a partir da entrada de água 123-3 para ficar em contato com a mistura sólida a separar (por exemplo, o resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico). Pelo dispositivo de agitação 123-4, a mistura sólida a ser separada (por exemplo, o resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico) pode estar suficientemente em contato com a água de lavagem e a mistura sólida a ser separada (por exemplo, o resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico) pode ser uniformemente dispersa na água de lavagem. A água de lavagem pode ser rodada em torno do eixo central da câmara de separação 123-2 pelo dispositivo de agitação 123-4. O componente de partículas grandes (por exemplo, um componente incluindo partículas de lignina) podeser interceptado por uma rede de separação com um certo número de malhas, e pequenos componentes de partículas (por exemplo, um componente incluindo partículas de catalisador) podem ser separados pela rede de separação. O componente de partículas pequenas (por

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95/177 exemplo, o componente incluindo as partículas de catalisador) e a água de lavagem podem ser descarregados da primeira porta de descarga 123-6 através do dispositivo de filtro 123-5 para processamento adicional (por exemplo, entrando no segundo separador 124 para filtração). O componente de partículas grandes (por exemplo, o componente incluindo as partículas de lignina) pode ser enviado para fora da câmara de separação 123-2 do dispositivo de descarga 123-7 através da segunda porta de descarga 123-8 para processamento adicional (por exemplo, extração de lignina).

[0253] Em algumas formas de concretização, o primeiro separador 123 pode ainda incluir uma ou mais saídas de refluxo de água de lavagem 123-9. As saídas podem ser usadas para a descarga de água de lavagem. Em algumas formas de concretização, as saídas de refluxo de água de lavagem 123-9 podem estar localizadas no fundo ou próximo do fundo da câmara de separação 123-2 e/ou nas paredes laterais da câmara de separação 123-2.

[0254] A invenção acima da estrutura do primeiro separador é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única implementação viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender o princípio básico do primeiro separador, podem ser feitas várias modificações e variações na forma e detalhes da estrutura e implementação do primeiro separador sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, a câmara de separação 123-2 pode ser rotativa com a finalidade de agitar a mistura sólida a ser separada e a água de lavagem, e separar o componente de partículas grandes do componente de partículas pequenas. Durante o processo de

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96/177 separação, a câmara de separação 123-2 pode ser rodada a uma certa velocidade para atingir o objetivo de agitar a mistura sólida a separare a água de lavagem e conseguir a separação do componente de partículas grandes do componente de partículas pequenas. Em algumas formas de concretização, o primeiro separador 123 pode também ser colocado em um dispositivo (por exemplo, uma centrífuga) que pode ser rodado a uma certa velocidade. Durante o processo de separação, a câmara de separação 123-2 pode ser rodada a uma certa velocidade com um dispositivo rotativo (por exemplo, uma centrífuga), conseguindo assim o objetivo de agitar a mistura sólida a separar e a água de lavagem, e conseguindo a separação de o componente de partículas grandes do componente de partículas pequenas. Tais variações estão dentro do escopo de proteção da presente invenção. [0255] Em algumas formas de concretização, o segundo separador 124 pode ser configurado para separar o componente de partículas pequenas (por exemplo, o componente incluindo partículas de catalisador), descarregado da primeira porta de descarga 123-6 do primeiro separador 123 e água de lavagem.

[0256] Em algumas formas de concretização, o segundo separador 124 pode incluir uma ou mais portas de alimentação 124-1, uma câmara de separação 124-2, um ou mais dispositivos de agitação 124-4, um ou mais dispositivos de filtragem 124-5, um ou mais dispositivos de descarga 124 -6, uma ou mais portas de descarga 124-7 e uma ou mais saídas de água 124-8.

[0257] Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação

124-1 pode ser utilizada para a alimentação de uma mistura do componente de partículas pequenas e da água de lavagem. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 124-1 pode

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97/177 estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara de separação

124-2 e/ou nas paredes laterais da câmara de separação 124-2. Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 124-1 pode ser conectada à primeira porta de descarga 123-6 do primeiro separador 123. Depois de ser descarregado da primeira porta de descarga 123-6 do primeiro separador 123, os materiais podem entrar no segundo separador 124 através da porta de alimentação 124-1.

[0258] Em algumas formas de concretização, a câmara de separação 124-2 pode ser configurada para acomodar a mistura do componente de partículas pequenas e a água de lavagem.

[0259] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de agitação 124-4 pode ser configurado para agitar a mistura do componente de partículas pequenas e a água de lavagem de modo que o componente de partículas pequenas possa ser uniformemente disperso na água de lavagem. Em algumas concretizações, o dispositivo de agitação 124-4 pode ser um dispositivo de agitação magnética, um dispositivo de agitação mecânica, um dispositivo de agitação ultra-sônico, ou similar, ou qualquer combinação destes. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de agitação magnético pode incluir um agitador magnético, uma barra de agitação ou similar. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de agitação mecânico pode incluir um motor ou uma vareta de agitação ou similar. A forma da vareta de agitação pode ser do tipo pasta, tipo dentada, tipo turbina, tipo âncora, tipo moldura, tipo fita, tipo parafuso, tipo Bruma gold ou similar. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de agitação ultra-sônica pode incluir um sistema de agitação ultra-sônica, um sistema de acionamento ultra-sônico ou similar. O sistema de agitação ultra-sônico pode incluir uma vareta de agitação. Durante o

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98/177 processo de agitação, a vareta de agitação está em contato com a mistura sólido-líquido, e a energia ultrassônica pode ser transmitida para a mistura sólido-líquido para agitar a mistura sólido-líquido. O sistema de agitação ultra-sônico pode incluir também um tanque de agitação. Durante o processo de agitação, o líquido é derramado no tanque de agitação. Um recipiente incluindo a mistura sólido-líquido a ser agitada (por exemplo, o segundo separador 124) pode estar em contato com o líquido, e a onda ultra-sônica pode se propagar no líquido para vibrar a mistura sólido-líquido junto com o líquido, agitando assim a mistura sólido-líquido.

[0260] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de filtro 124-5 pode ser configurado para reter o componente de partículas pequenas e filtrar a água de lavagem. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de filtro 124-5 pode estar localizadodentro da câmara de separação 124-2. O dispositivo de filtro 124-5 pode estar localizado a jusante de uma direção de fluxo do dispositivo de descarga 124-6. O dispositivo de filtro 124-5 pode ser um filtro, uma tela de malha, um papel de filtro, um pano de filtro, um filtro de algodão ou similares ou qualquer combinação destes. O dispositivo de filtragem pode ter um certo tamanho de poro. O tamanho do poro pode permitir a passagem de água ou solução e evita que partículas sólidas maiores do que o tamanho do poro passem. Em algumas formas de concretização, os dispositivos de filtragem com diferentes tamanhos de poro podem ser selecionados de acordo com o tamanho de partícula do catalisador e/ou do objeto biológico.

[0261] Em algumas formas de concretização, o dispositivo de descarga 124-6 pode ser configurado para descarregar o componente de partículas pequenas para fora da câmara de separação 124-2. Em

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99/177 algumas formas de concretização, o dispositivo de descarga 124-6 pode estar localizado perto da porta de descarga 124-7. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de descarga 124-6 pode ser o dispositivo de dispensação descrito na figura 7-B.

[0262] Em algumas formas de concretização, o componente de partículas pequenas pode ser descarregado pela porta de descarga 124-7 para processamento adicional (por exemplo, reciclagem do catalisador). Em algumas formas de concretização, a porta de descarga 124-7 pode estar localizada nas paredes laterais da câmara de separação 124-2, ou no dispositivo de descarga 124-6.

[0263] Em algumas formas de concretização, o filtrado pode ser descarregado da saída de água 124-8, e o filtrado descarregado pode ser armazenado em um tanque de armazenamento de água de lavagem. Em algumas formas de concretização, o filtrado descarregado também pode ser reciclado para a câmara de separação 123-2 pela entrada de água 123-3 do primeiro separador 123. Em algumas formas de concretização, a saída de água 124-8 pode estar localizada no fundo ou próximo do fundo da câmara de separação 124-2. Em algumas formas de concretização, a saída de água 124-8 pode ser conectada à entrada de água 123-3 do primeiro separador 123.

[0264] Em algumas formas de concretização, uma mistura do componente de partículas pequenas do primeiro separador (por exemplo, o componente incluindo partículas de catalisador e resíduo de palha fina) e água de lavagem pode entrar na câmara de separação 124-2 a partir da porta de alimentação 124-1. Sob a operação do dispositivo de agitação 124-4, o componente de partículas pequenas pode ser uniformemente disperso na água de lavagem. A água de lavagem pode ser descarregada da saída de água 124-8 através do

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100/177 dispositivo de filtro 124-5 para processamento adicional (por exemplo, entrando no tanque de armazenamento de água de lavagem ou entrando na câmara de separação 123-2 da entrada de água 123-3 do primeiro separador 123). O componente de partículas pequenas (por exemplo, o componente incluindo as partículas de catalisador) pode ser retido pelo dispositivo de filtração 124-5, e então enviado para fora da câmara de separação 124-2 pelo dispositivo de descarga 124-6 e pela porta de descarga 124-7 para processamento adicional (por exemplo, reciclagem do catalisador).

[0265] Em algumas formas de concretização, o segundo separador 124 pode ainda incluir uma ou mais entradas de água 124-3. Quando a água de lavagem é muito pequena na câmara de separação 124-2, a água de lavagem pode ser introduzida a partir da entrada de água 1243; ou quando a entrada de água 123-3 do primeiro separador 123 está conectada à saída de água 124-8 do segundo separador 124, a entrada de água 124-3 pode ser servida como uma entrada de água no sistema de separação incluindo um segundo separador para introdução da água de lavagem necessária para todo o sistema. A entrada de água 124-3 pode estar localizada no topo ou perto do topo e na ou perto do fundo da câmara de separação 124-2 e/ou nas paredes laterais da câmara de separação 124-2.

[0266] Em algumas formas de concretização, o segundo separador 124 pode ainda incluir uma ou mais saídas de refluxo de água de lavagem 124-9. Quando a entrada de água 123-3 do primeiro separador 123 está ligada à saída de água 124-8 do segundo separador 124, a saída de refluxo de água de lavagem 124-9 pode ser configurada para descarregar a água de lavagem para o tanque de armazenamento de água de lavagem. Em algumas formas de concretização, as saídas de

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101/177 refluxo de água de lavagem 124-9 podem estar localizadas no fundo ou próximo do fundo da câmara de separação 124-2 e/ou nas paredes laterais da câmara de separação 124-2.

[0267] Em algumas formas de concretização, a porta de alimentação 124-1, a porta de descarga 124-7, a saída de água 124-8, a entrada de água 124-3 e a saída de refluxo de água de lavagem 124-9 podem incluir um ou mais dispositivos de vedação. O dispositivo de vedação pode ser usado para vedar a porta de alimentação 124-1, a porta de descarga 124-7, a saída de água 124-8, a entrada de água 124-3, a saída de refluxo de água de lavagem 124-9, fazendo assim com que o segundo separador 124 torne-se um recipiente vedado, e o dispositivo de vedação também possa ser configurado para controlar a entrada e a descarga de substâncias. Em algumas concretizações, o dispositivo de vedação pode ser uma válvula, uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similares, ou qualquer combinação deles.

[0268] Em algumas formas de concretização, o primeiro separador 123 e o segundo separador 124 podem ser utilizados como um sistema para separar misturas sólidas incluindo componentes de diferentes tamanhos de partículas. O primeiro separador 123 e o segundo separador 124 também podem ser utilizados com outros dispositivos para separar as misturas sólidas, incluindo componentes de diferentes tamanhos de partículas, respectivamente. Por exemplo, o segundo separador 124 pode ser usado com um filtro de ciclone ou uma centrífuga para separar as misturas sólidas incluindo componentes de diferentes tamanhos de partícula.

[0269] A invenção acima da estrutura do segundo separador é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como

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102/177 a única implementação viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender o princípio básico do segundo separador, poderão ser feitas várias modificações e variações na forma e detalhes da estrutura e implementação do segundo separador sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, o segundo separador 124 pode ainda incluir um dispositivo de ajuste de pressão de gás. O dispositivo de ajuste da pressão do ar pode ser configurado para variar a pressão do ar dentro da câmara de separação 124-2, utilizando desse modo a pressão atmosférica para aumentar ou diminuir a taxa de separação sólido-líquido. Em algumas formas de concretização, o segundo separador 124 pode não incluir o dispositivo de agitação 124-4. Tais variações estão dentro do escopo de proteção da presente invenção. [0270] A figura 15 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para separar lignina e um catalisador de cobre de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. O resíduo sólido obtido após a reação de degradação do objeto biológico pode incluir um catalisador de cobre, resíduo de palha fina (incluindo celulose e hemicelulose) e lignina. O catalisador de cobre pode ter partículas relativamente pequenas e a lignina pode ter partículas relativamente grandes. A separação da lignina e do catalisador de cobre pode ser realizada usando diferentes tamanhos de partículas do catalisador de cobre e da lignina.

[0271] Em 1510, um resíduo sólido pode ser provido. Em algumas formas de concretização, o resíduo sólido pode ser o resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico, e incluir o catalisador de cobre com partículas relativamente menores, resíduo de palha fina

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103/177 (incluindo hemicelulose e celulose) e a lignina com partículas relativamente grandes.

[0272] Em 1520, o resíduo sólido pode ser separado para obter um bolo de filtrado de resíduo bruto incluindo a lignina, e um filtrado incluindo o catalisador e o resíduo de palha fina. Em algumas formas de concretização, o resíduo sólido pode ser separado utilizando o primeiro separador 123 descrito na figura 14. Em algumas formas de concretização, outros dispositivos de separação podem ser configurados para separar os resíduos sólidos, tais como um filtro de ciclone, uma centrífuga.

[0273] Em 1530, o catalisador de cobre e o resíduo de palha fina podem ser separados para obter um bolo de filtrado incluindo o catalisador de cobre e o resíduo de palha fina. Em algumas formas de concretização, o catalisador de cobre e o resíduo de palha fina podem ser filtrados utilizando o segundo separador 124 descrito na figura 14. Em algumas formas de concretização, o catalisador de cobre incluindo o catalisador de cobre e o resíduo de palha fina podem ser processados pela operação de recuperação de catalisador de cobre. O método de processamento específico para reciclar o catalisador de cobre pode ser referido na invenção correspondente da figura 16.

[0274] Deve notar-se que a invenção acima do processo para separar a lignina e o catalisador de cobre é meramente exemplificativa e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, será evidente para os versados na técnica que depois de compreender os princípios básicos do separador, podem ser feitas várias modificações e variações na forma e detalhes da implementação do processo de separação sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão

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104/177 dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, a separação do catalisador de cobre e do resíduo de palha fina pode ser feita continuamente após 1530. O catalisador de cobre e a escória de palha fina podem ser reciclados, respectivamente, através de separação centrífuga ou outros meios, utilizando a diferença de densidade entre o catalisador de cobre e o resíduo de palha fina. Em algumas formas de concretização, o resíduo de palha fina pode estar presente no filtrado após a centrifugação. O catalisador de cobre é depositado no fundo do filtrado separado.

[0275] A figura 16 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para reciclar um catalisador de cobre de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. A fim de reduzir o custo do processo de degradação do objeto biológico, o catalisador de cobre no resíduo sólido após a reação de degradação do objeto biológico pode ser reciclado. O resíduo após a reação de degradação do objeto biológico pode incluir o catalisador de cobre, celulose não degradada, hemicelulose não degradada, lignina, água ou similares. Celulose, hemicelulose e lignina incluem principalmente três elementos: C, H e O. Se o resíduo após a reação de degradação do objeto biológico for calcinado, a celulose, hemicelulose e lignina poderão ser transformadas em H2O e CO2, e 0 catalisador de cobre pode ser transformado em óxido de cobre, realizando assim a reciclagem do catalisador de cobre.

[0276] Em algumas formas de concretização, 0 sólido calcinado pode ser utilizado diretamente como um catalisador para a subsequente reação de degradação do objeto biológico. Em algumas formas de concretização, 0 cobre pode ser preparado utilizando um sólido de óxido de cobre incluído, e então 0 cobre obtido é usado como

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105/177 um catalisador na reação de degradação do objeto biológico.

[0277] Em 1610, uma mistura incluindo um catalisador de cobre pode ser provida. Em algumas formas de concretização, a mistura incluindo o catalisador de cobre pode ser uma mistura sólida ou uma mistura sólido-líquido. Em algumas formas de concretização, a mistura sólida pode incluir o catalisador de cobre e os sólidos de objeto biológico (por exemplo, celulose não degradada, hemicelulose não degradada, lignina). Em algumas formas de concretização, a mistura sólida-líquida pode incluir o catalisador de cobre, àgua, e os sólidos de objeto biológico (por exemplo, celulose não degradada, hemicelulose não degradada, lignina,etc.). Em algumas formas de concretização, a mistura sólido-líquido pode ser uma solução em suspensão. Em algumas formas de concretização, a mistura incluindo o catalisador de cobre pode vir do interior do primeiro separador 123 ou do segundo separador 124.

[0278] Em 1620, a mistura incluindo o catalisador de cobre pode ser filtrada para obter um componente sólido incluindo o catalisador de cobre. Em algumas formas de concretização, antes de ser filtrada, a mistura incluindo o catalisador de cobre pode ser submetida a outro processamento, tal como agitação, extrusão, lavagem ou similares. Em algumas formas de concretização, a filtração da mistura incluindo o catalisador de cobre pode ser realizada pelo primeiro separador 123 e/ou o segundo separador 124, ou outros dispositivos de separação sólido-líquido (por exemplo, um filtro de ciclone, uma centrífuga, etc.). Em algumas formas de concretização, a filtração da mistura incluindo o catalisador de cobre pode resultar em um componente sólido incluindo apenas o catalisador de cobre, ou uma mistura sólida incluindo o catalisador de cobre e uma ou mais outras substâncias (por exemplo,

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106/177 celulose, hemicelulose, lignina). Em algumas formas de concretização, a filtração da mistura incluindo o catalisador de cobre pode ser uma separação sólido-líquido do componente sólido incluindo o catalisador de cobre a partir de água, ou uma separação de um componente incluindo o catalisador de cobre com pequenas partículas do componente incluindo partículas grandes (por exemplo, lignina) ou uma combinação desses dois processos.

[0279] Em 1630, o componente sólido incluindo o catalisador de cobre pode ser calcinado para obter um componente sólido incluindo um óxido de cobre.

[0280] Em algumas formas de concretização, o componente sólido incluindo o catalisador de cobre pode ser processado antes de ser calcinado, de modo que o componente sólido incluindo o catalisador de cobre pode estar suficientemente em contato com oxigênio. O processamento do componente sólido, incluindo o catalisador de cobre, pode ser um processamento físico ou um processamento químico. O processamento físico pode incluir extrusão, pulverização, peneiração, moagem ou similares, ou qualquer combinação dos mesmos. O processamento químico pode incluir decapagem, lavagem cáustica ou similares, ou qualquer combinação destes.

[0281] Em algumas formas de concretização, a temperatura de calcinação pode ser de 300°C a 2000°C, 300°C a 1500°C, 400°C a 800°C, 400°C a 600°C, 500°C ou similares. Em algumas formas de concretização, o tempo de calcinação pode ser de 0,5 a 20 horas, de 0,5 a 15 horas, de 1 a 5 horas, de 1 a 3 horas ou similares. Em algumas formas de concretização, a calcinação pode ser realizada em um espaço aberto. Em algumas formas de concretização, a calcinação pode ser realizada em um recipiente fechado. Em algumas formas de

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107/177 concretização, o componente sólido incluindo um óxido incluindo cobre pode incluir óxido de cobre, óxido cuproso ou similar, ou qualquer combinação destes. O componente sólido incluindo o óxido de cobre obtido em 1630 pode ser usado novamente como um catalisador para a reação de degradação do objeto biológico. Em algumas formas de concretização, o componente sólido incluindo o óxido de cobre pode ser preparado em cobre antes da reação, e então o cobre obtido pode ser usado como um catalisador na reação de degradação do objeto biológico. Em algumas formas de concretização, o componente sólido incluindo o óxido de cobre pode ser adicionado diretamente ao sistema de reação de degradação do objeto biológico. Como o sistema de reação é realizado em uma atmosfera redutora, o componente sólido, incluindo o óxido de cobre, pode ser reduzido ao cobre durante a reação de degradação, atuando, assim, como um catalisador.

[0282] A invenção acima do processo de reciclagem do catalisador de cobre é apenas um exemplo específico e não deve ser considerada como a única implementação viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos da reciclagem do catalisador de cobre, podem ser realizadas várias modificações e variações na forma e detalhes da etapa de catalisador de cobre reciclado sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, a mesma operação pode ser realizada repetidamente e uma ou mais operações podem ser realizadas ciclicamente, a fim de alcançar o efeito e propósito do processo. Por exemplo, para fazer com que a mistura incluindo o catalisador de cobre atenda aos requisitos, a operação 1620 pode ser realizada repetidamente. Em algumas formas de

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108/177 concretização, a mistura incluindo o catalisador de cobre pode ser diretamente calcinada sem operação 1620. Tais deformações estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.

[0283] A figura 17 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para extrair lignina de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. Como a lignina inclui uma grande quantidade de grupos hidroxila fenólicos, os íons de hidrogênio podem ser removidos sob condições alcalinas para gerar um fenato solúvel em água. O álcali pode reagir primeiro com a lignina, e a lignina está presente como um fenol sob a ação de uma base. O ácido é então adicionado à solução de fenato para precipitar a lignina, extraindo assim a lignina. O método alcalino tradicional para extrair lignina pode usar uma solução de hidróxido de sódio. A solução de hidróxido de sódio é mais corrosiva e requer um dispositivo de alto nível. Ao mesmo tempo, se o sal sódico de lignina resultante for neutralizado com um ácido como ácido clorídrico ou ácido sulfúrico, uma grande quantidade de sais de sódio (como cloreto de sódio ou sulfato de sódio) será gerada, e dificilmente continuará a ser reciclado. Em algumas formas de concretização, a lignina pode ser extraída com água com amoníaco para gerar sais de amônio de lignina; depois disso, um sal de amônio inorgânico (por exemplo, cloreto de amônio, sulfato de amônio) pode ser gerado sendo processado com um ácido, tal como ácido clorídrico ou ácido sulfúrico. O sal de amônio inorgânico pode ser usado como fertilizante, o que é conveniente para reciclagem, economiza custos e é mais propício para a industrialização do processo. Ao mesmo tempo, a alcalinidade da amônia é fraca, e é menos corrosiva para o dispositivo durante o processamento.

[0284] Em 1710, um bolo de filtrado de resíduo bruto, incluindo a

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109/177 lignina, pode ser provido. Em algumas formas de concretização, o bolo de filtrado de resíduo em bruto incluindo a lignina pode ser uma mistura sólida ou uma mistura sólido-líquido. Em algumas formas de concretização, a mistura sólida pode incluir o catalisador de cobre, celulose não degradada, hemicelulose não degradada, lignina ou similares. Em algumas formas de concretização, a mistura sólidolíquido pode incluir uma mistura do catalisador de cobre, celulose não degradada, hemicelulose não degradada, lignina e água. Em algumas formas de concretização, a mistura sólido-líquido pode ser uma solução coloidal, ou uma solução de suspensão.

[0285] Em 1720, o bolo de filtrado do resíduo bruto incluindo a lignina pode ser filtrado para obter um componente sólido incluindo a lignina. Em algumas formas de concretização, a filtração do bolo de filtrado de resíduo em bruto incluindo a lignina pode ser realizada pelo primeiro separador 123 e/ou o segundo separador 124, ou outros dispositivos de filtro (por exemplo, um filtro de ciclone, uma centrífuga, etc.). Em algumas formas de concretização, um componente sólido incluindo apenas a lignina, ou uma mistura sólida incluindo a lignina e uma ou mais outras substâncias (por exemplo, o catalisador de cobre, celulose, hemicelulose, etc.) pode ser obtido por filtração do bolo de filtro de resíduo em bruto incluindo a lignina. Em algumas formas de concretização, a filtração do bolo de filtro de resíduo bruto incluindo a lignina pode ser uma separação sólido-líquido de um componente sólido incluindo a lignina a partir da água, uma separação de um componente incluindo pequenas partículas (por exemplo, o catalisador de cobre) da lignina incluindo partículas grandes ou uma combinação dos dois processos.

[0286] Em 1730, o componente sólido, incluindo a lignina, pode

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110/177 estar em contato com amônia aquosa para obter uma solução incluindo sais de lignina-amônio. Em algumas formas de concretização, uma porcentagem em massa da amônia aquosa para processar a lignina pode estar em uma faixa de 5% a 35%, 10% a 30%, 10% a 25%, ou similares. Em algumas formas de concretização, a concentração da amônia aquosa para processara lignina pode ser5%, 8%, 10%, 15%, 18%, 20%, 25% ou similares. Em algumas formas de concretização, o tempo para a amônia aquosa para processar a lignina pode ser de 0,5 horas a 12 horas, de 1 hora a 8 horas, de 1 hora a 5 horas, ou similares. Em algumas formas de concretização, a temperatura à qual a amônia aquosa processa a lignina pode ser de 100°C a 190°C, de 110°C a 180°C, de 120°C a 170°C, de 150°C a 170°C ou similar. Em algumas formas de concretização, o processo de processamento da lignina com a amônia aquosa também pode ser realizado sem aquecimento.

[0287] Em 1740, a solução, incluindo o sal de amônio da lignina, pode estar em contato com um ácido para obter a lignina. Em algumas formas de concretização, o ácido a ser utilizado pode ser ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido nítrico, CO2 (solúvel em água e formando parcialmente 0 ácido carboxílico), ácido fosfórico ou similares. Em algumas formas de concretização, a concentração de ácido para processar a solução incluindo 0 sal de amônio de lignina pode ser 5% a 30%, 10% a 20%, 10% a 15%, ou similares. Em algumas formas de concretização, após a adição do ácido, 0 pH da solução incluindo 0 sal de amônio de lignina pode ser 1 a 5, 2 a 3 ou similares. Em algumas formas de concretização, 0 tempo do processamento da solução incluindo 0 sal de amônio de lignina com um ácido pode ser de 0,5 horas a 12 horas, ou de 1 hora a 8 horas, ou de 1 hora a 5 horas. Em algumas formas de concretização, a temperatura à qual a solução

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111/177 incluindo o sal de lignina-amônio é processada com um ácido podeser de 25°C a 100°C, 25°C a 90°C, 40°C a 90°C, ou 80°C a 90°C. Em algumas formas de concretização, o processo de processamento da solução incluindo o sal de amônio de lignina com um ácido pode ser também realizado sem aquecimento. Um sal de amônio pode ser obtido em 1740 ao mesmo tempo em que a lignina é obtida. Em algumas formas de concretização, o sal de amônio pode ser sulfato de amônio, hidrogenossulfato de amônio, cloreto de amônio, nitrato de amônio, hidrogenocarbonato de amônio, fosfato de amônio, monohidrogenofosfato de amônio, di-hidrogenofosfato de amônio ou similares, ou qualquer sua combinação.

[0288] Em algumas formas de concretização, após 1740, a solução incluindo a lignina processada com o ácido pode ser lavada para ser neutra com água. A solução incluindo a lignina pode então ser filtrada e seca para obter a lignina incluindo menos impurezas. A lignina obtida pode ser usada como agente de fortalecimento, aglutinante ou emulsifi cante.

[0289] A invenção acima do processo de extração da lignina é apenas um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos da extração da lignina, podem ser realizadas várias modificações e variações na forma e pormenores do processo e implementação da extração da lignina sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, em algumas formas de concretização, o processo de extração de lignina pode não incluir a operação 1720 e pode incluir diretamente o contato do bolo de resíduo bruto incluindo a lignina com água de amônia para

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112/177 gerar um sal de amônia de lignina. Tais variações estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.

[0290] A figura 18 é um diagrama esquemático que ilustra um dispositivo exemplificativo para concentrar uma solução de açúcar de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de concentração de solução de açúcar 132 pode evaporar o solvente na solução de açúcar armazenado para obter uma solução de açúcar com uma maior concentração de açúcar. Em algumas formas de concretização, o dispositivo de concentração de solução de açúcar 132 pode incluir uma ou mais entradas de solução de açúcar 132-1, uma câmara 132-2, um ou mais agitadores 132-3, um conduto de fluido 132-4, uma ou mais entradas de fluido 132- 5, uma ou mais saídas de fluido 132-6, uma ou mais saídas de solvente 132-7 e uma ou mais saídas de solução de açúcar 132-8.

[0291] Em algumas formas de concretização, a entrada de solução de açúcar 132-1 pode ser usada para a entrada de uma solução de açúcar tendo uma menor concentração de açúcar. A solução de açúcar com uma concentração de açúcar inferior pode ser derivada de um tanque de armazenamento de solução de açúcar, ou de um tanque tampão de solução de açúcar ou similar. Em algumas formas de concretização, a solução de açúcar 132-1 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 132-2. Em algumas formas de concretização, a entrada de solução de açúcar 132-1 pode ter um coador. A função do filtro é filtrar finamente a solução de entrada de açúcar para reduzir ou evitar a entrada de resíduos finos de palha e o catalisador na câmara 132-2.

[0292] A câmara 132-2 pode ser configurada para acomodar a

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113/177 solução de açúcar. Sob aquecimento e agitação, o solvente da água na solução de açúcar pode ser evaporado, e o vapor de água gerado pode escapar da saída de solvente 132-7 e/ou da entrada da solução de açúcar 132-3.

[0293] O agitador 132-3 pode ser configurado para agitar a solução de açúcar na câmara 132-2, o que pode aumentar a taxa de evaporação do solvente de água. De acordo com a estrutura mecânica do agitador, o agitador 121-4 pode ser um agitador de hélice, um agitador de turbina, um agitador de pá, um agitador de ancoragem, um agitador de fita, um agitador magnético, um agitador articulado, um agitador duplo de frequência variável, e um agitador de entrada lateral.

[0294] O conduto de fluido 132-4, entradas de fluido 132-5 e saída de fluido 132-6 podem coletivamente constituir um dispositivo de aquecimento para o reator 132. O dispositivo de aquecimento aqui pode ser configurado para aquecer a câmara 132-2, aquecendo assim a solução de açúcar colocada na câmara 132-2 para evaporar o vapor de água. O dispositivo de aquecimento pode utilizar um fluido para atingir o aquecimento. O fluido aqui pode incluir água, vapor de água, ar sobreaquecido, óleo de transferência de calor ou similar. O fluido pode entrar no conduto de fluido a partir da entrada de fluido 132-5. O conduto de fluido 132-4 pode ser distribuído dentro ou na superfície da câmara 132-2 para troca de calor suficiente do fluido com a soluçãode açúcar. Após a troca de calor, o fluido pode sair do conduto de fluido

132-4 da saída de fluido 132-6. Deve-se notar que os exemplos acima são apenas para conveniência da invenção e não constituem uma limitação da presente invenção. Os versados na técnica apreciarão que muitas variações e modificações podem ser feitas na invenção da presente invenção. Embora seja utilizado um dispositivo de

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114/177 aquecimento que utiliza o princípio da troca de calor de fluido, podem ser utilizados outros tipos de dispositivos de aquecimento no dispositivo de concentração de solução de açúcar 132, por exemplo, um tubo de aquecimento eléctrico, um tubo solar, um dispositivo de aquecimento por infravermelhos ou aparelho de aquecimento por microondas.

[0295] A saída de solvente 132-7 pode ser usada para a descarga do solvente. O solvente aqui refere-se a uma evaporação de vapor de solvente na câmara 132-2, tal como vapor de água. Em algumas formas de concretização, a saída de solvente 132-7 pode ter um ou mais condensadores. A função de um condensador é condensar o vapor de solvente que sai da porta de solvente 132-7, e o solvente líquido obtido após a condensação pode ser reciclado e reutilizado.

[0296] A saída de solução de açúcar 132-8 pode descarregar uma solução de açúcar com uma alta concentração. A solução de açúcar com uma concentração elevada refere-se a uma solução de açúcar com uma concentração de açúcar aumentada obtida após concentração. A solução de açúcar com alta concentração pode ser entregue ao tanque de armazenamento de solução de açúcar. Em algumas formas de concretização, a concentração da solução de açúcar com uma concentração elevada (aqui referida como uma razão em massa do açúcar para a solução de açúcar) pode ser de 5% a 25%, de 10% a 25%, ou de 15% a 25%. Em algumas formas de concretização, a solução de açúcar 132-8 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 132-2. A solução de açúcar pode ser descarregada pela ação da gravidade. Em algumas formas de concretização, a entrada de solução de açúcar 132-8 pode ter um coador. A função do filtro é filtrar o resíduo sólido que pode ser incluído na solução de açúcar para reduzir ou impedir que o resíduo sólido na solução de açúcar flua para

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115/177 o tanque de armazenamento de solução de açúcar.

[0297] A invenção acima da concentração de solução de açúcar é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, após compreender os princípios básicos do trabalho do dispositivo de concentração de solução de açúcar, poderão ser realizadas várias modificações e alterações na forma e pormenores da implementação específica e etapas do dispositivo de concentração de solução de açúcar sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Em algumas formas de concretização, a entrada de solução de açúcar 132-1 e a saída de solução de açúcar 132-8 podem ser configuradas com um ou mais dispositivos de vedação. O dispositivo de vedação pode vedar a entrada de solução de açúcar 132-1 e a saída de solução de açúcar 132-8 para reduzir a perda de calor e melhorar a utilização de energia. O dispositivo de vedação pode ser uma válvula, uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similares, ou qualquer combinação deles. Em algumas formas de concretização, uma camada externa do conduto de fluido 132-4 pode ter uma luva de isolamento térmico, e a luva de isolamento térmico pode reduzir a perda de calor e melhorar a utilização de calor. Tais variações estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.

[0298] A figura 19 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de armazenamento de solução de açúcar exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. O tanque de armazenamento de solução de açúcar 134 pode receber e armazenar a solução de açúcar gerada no dispositivo de degradação

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116/177 de objeto biológico, ou receber e armazenar a solução de açúcar gerada no dispositivo de concentração de solução de açúcar.

[0299] Em algumas formas de concretização, o tanque de armazenamento de solução de açúcar 134 pode incluir uma ou mais entradas de solução de açúcar 134-1, uma câmara 134-2 e uma ou mais saídas de solução de açúcar 134-3.

[0300] Em algumas formas de concretização, a entrada de solução de açúcar 134-1 pode estar localizada no ou próximo do topo da câmara de solução de açúcar 134-2; a saída da solução de açúcar 134-3 pode estar localizada no fundo da câmara ou perto dela. A entrada de solução de açúcar 134-1 e a saída de solução de açúcar 134-3 podem incluir um ou mais dispositivos de vedação. O dispositivo de vedação pode ser configurado para vedar a entrada de solução de açúcar 1341, a saída de solução de açúcar 134-3, tornando assim o tanque de armazenamento de solução de açúcar 134 um dispositivo vedado, e/ou controlando a entrada e descarga da substância. Em algumas concretizações, o dispositivo de vedação pode ser uma válvula, uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similares, ou qualquer combinação deles.

[0301] Em algumas formas de concretização, o tanque de armazenamento de solução de açúcar pode ser feito de um material resistente a ácido, álcali, alta temperatura, pressão ou abrasão. Por exemplo, o tanque de armazenamento de solução de açúcar pode incluir um material metálico (aço inoxidável, aço cremado, outros metais ou ligas), plástico (polietileno, polipropileno, Teflon ou outros plásticos de engenharia), borracha (borracha de poliuretano, borracha de óxido de propileno ou borracha EPDM), materiais inorgânicos (cerâmicas), materiais compostos inorgânicos/orgânicos (vários tipos de aço de

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117/177 vidro compostos de poliéster insaturado reforçado com fibra de vidro, resina epóxi ou matriz de resina fenólica).

[0302] Em algumas formas de concretização, a câmara 134-2 pode ter um ou mais indicadores de nível. Um medidor de nível pode ser configurado para medir o nível de líquido da solução de açúcar na câmara 134-2, detectando assim o nível de líquido da câmara.

[0303] A invenção acima da estrutura de tanque de armazenamento de solução de açúcar é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos do tanque de armazenamento de solução de açúcar, podem ser realizadas várias modificações e alterações na forma e detalhes da estrutura e implementação do tanque de armazenamento de solução de açúcar sem com isso abandonar este princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Por exemplo, a entrada de solução de açúcar 1341 e/ou a saída de solução de açúcar 134-3 podem ser fornecidas com um coador. A função do filtro é filtrar a solução de açúcar para remover o resíduo sólido (impurezas sólidas geradas no armazenamento, etc.) que pode estar contido na solução de açúcar. Estas variações ou melhorias estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.

[0304] A figura 20-A ilustra uma fórmula de reação de hidrogenação de xilose para gerar xilitol de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. A xilose é hidrogenada para gerar o xilitol sob uma condição de alta temperatura, alta pressão e tendo um catalisador.

[0305] A reação de craqueamento dos açúcares aos polióis de moléculas pequenas pode normalmente exigir condições de reação

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118/177 relativamente intensas, como altas temperaturas (alguns álcoois de açúcar podem ter uma temperatura de craqueamento superior a 200°C). Sob tais condições, o açúcar pode facilmente sofrer reações colaterais, como condensação, desidratação e carbonização, e forma resíduos, como caramelo ou coque, que são difíceis de dissolver. Estes reagentes secundários podem reduzir a conversão e a seletividade da matéria-prima e causar dificuldades na limpeza do interior do reator e na separação dos reagentes secundários do interior do reator. Condensação, desidratação e carbonização de álcoois de açúcar podem ser relativamente difíceis de se comparar com açúcares. Portanto, antes da divagem, o açúcar pode ser convertido em um álcool de açúcar por hidrogenação, de modo a posteriormente clivar o álcool de açúcar em um poliol molecular pequeno.

[0306] A hidrogenação do açúcar pode ser realizada na presença de um catalisador. A reação de hidrogenação catalítica pode ser uma reação catalítica gás-líquido-sólido heterogênea, que não só tem um processo de transferência de fase gás-líquido, mas também tem uma reação química na fase líquida. O hidrogênio absorvido no gás pode primeiro se difundir através do filme de gás para a interface gás-líquido, e então reagir com o açúcar no filme líquido ou na solução de açúcar, e o grupo aldeído e o gás de hidrogênio podem ser primeiro adsorvidos na superfície do catalisador para reagir para formar um álcool com um grupo hidroxila. O álcool pode então ser dessorvido da superfície do catalisador e deixa o ambiente de reação.

[0307] A figura 20-B é um diagrama esquemático que ilustra um reator de hidrogenação exemplificativo de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. O reator de hidrogenação pode misturar suficientemente as matérias-primas e o hidrogênio, que então

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119/177 passam por uma reação de hidrogenação para obter um produto após a hidrogenação. As matérias-primas aqui podem ser uma solução de açúcar de um tanque de armazenamento de solução de açúcar, e o produto hidrogenado pode ser uma solução de álcool de açúcar. Em algumas formas de concretização, o reator de hidrogenação pode incluir uma ou mais entradas de solução de açúcar 136-1, uma ou mais entradas de catalisador 136-2, uma ou mais entradas de gás 136-3, uma câmara 136-4, um ou mais agitadores 136-5, um conduto de fluido 136-6, uma ou mais entradas de fluido 136-7, uma ou mais saídas de fluido 136-8, uma ou mais saídas de álcool de açúcar 136-9 e uma ou mais saídas de catalisador 136-10.

[0308] Uma entrada de solução de açúcar 136-1 pode ser usada para a entrada da solução de açúcar. Em algumas formas de concretização, a solução de açúcar 136-1 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 136-4.

[0309] A entrada de catalisador 136-2 pode ser usada para introduzir o catalisador. Em algumas formas de concretização, a entrada de catalisador 136-2 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 136-4.

[0310] O componente incluindo um metal de transição pode ser usado como catalisador para a reação de hidrogenação. Em algumas formas de concretização, o metal de transição pode incluir um metal não nobre, tal como Cu ou Ni, e um metal nobre, tal como Ir, Pt, Pd, Ru, Rh ou similares. O componente incluindo o metal de transição pode ser um elemento de metal (como Cu, Ni, Ir, Pt, Pd, Ru, Rh), um óxido de metal (como CuO, CU2O, NÍ2O3, PtO2, PCIO2), sais metálicos (tais como Ni (HCO3) 2, RuCb, RuCk), compostos de carbonilo metálicos (tais como Ni (CO) 4), ou outros compostos metálicos (tais como hidretos,

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120/177 hidróxidos, sulfuretos, boretos, nitretos), ou similares, ou qualquer combinação dos mesmos.

[0311] O componente acima, incluindo o metal de transição, pode ser suportado em um portador O transportador aqui pode ser um material poroso ou partículas com uma superfície específica grande. Em algumas formas de concretização, o transportador pode incluir carbono poroso/carvão ativado, MgO, AI2O3, S1O2, alumina silica amorfa, peneiras moleculares zeólitas (tais como ZSM-5, SBA-15, etc.), T1O2, ZrO2, WO3 ou ZnO.

[0312] Em algumas formas de concretização, um componente NiAI2O3 é usado como um catalisador para a reação de hidrogenação. Este componente pode incluir 10% a 50% em massa de pó de Ni metálico e 50% a 90% em massa de AI2O3. O pó de metal Ni pode ser usado como um componente ativo para a hidrogenação catalítica. AI2O3 pode atuar como um portador de catalisador.

[0313] A entrada de gás 136-3 pode ser usada para introduzir 0 gás. O gás aqui pode ser hidrogênio ou um gás misto, incluindo hidrogênio, por exemplo, um gás misto de hidrogênio e nitrogênio ou um gás misto de hidrogênio e dióxido de carbono. Em algumas formas de concretização, a entrada de gás pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 136-4.

[0314] Em algumas formas de concretização, a entrada de solução de açúcar 136-1, a entrada de catalisador 136-2 e a entrada de gás 136-3 podem ser a mesma parte ou partes diferentes.

[0315] A câmara 136-4 pode ser configurada para acomodar a solução de açúcar, 0 catalisador e os reagentes gasosos. O gás na câmara 136-4 pode formar uma atmosfera. A atmosfera pode incluir hidrogênio e ter certa pressão. No caso do aquecimento e da presença

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121/177 do catalisador, a solução de açúcar pode sofrer uma reação de hidrogenação na câmara 136-4. A câmara 136-4 pode ser feita de materiais resistentes a ácidos, alcalinos resistentes, resistentes a altas temperaturas, resistentes à pressão ou resistentes ao desgaste, por exemplo, metais ou ligas (cobre, terras raras, aço inoxidável, ferro dúctil, aço manganês, latão, bronze, cobre branco, solda, alumínio duro), materiais inorgânicos (cerâmicas, grafeno), materiais poliméricos (vidro orgânico, resina fenólica, resina ABS, politetrafluoroetileno, cloreto de polivinila), materiais compostos (chapa de aço colorida, vidro aço), ou similares, ou qualquer combinação destes. De modo a reduzir a propriedade de adsorção da parede do catalisador, a parede interna da câmara 121-3 pode ser tornada mais plana e mais lisa, e a parede interna da câmara 121-3 pode ser submetida a um certo processamento. O processamento pode ser um processamento químico, um processamento físico ou uma combinação de ambos os processamentos. O tratamento químico pode ser modificação química ou tratamento da parede interna, por exemplo, formação de uma película de óxido, formação de uma película de nitreto, oxidação química e modificação de superfície, ou similares. O processamento físico pode incluir revestimento, polimento, lixamento, moagem e extrusão, ou similares.

[0316] O agitador 136-5 pode ser configurado para agitar e misturar os reagentes para aumentar o número de colisões entre os reagentes, aumentando assim a eficiência de transferência de massa. De acordo com a estrutura mecânica do agitador, o agitador 136-5 pode ser um agitador de hélice, um agitador de turbina, um agitador de pá, um agitador de ancoragem, um agitador de correia de parafuso, um agitador magnético, um agitador de folhas dobrável, um agitador de

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122/177 dupla-camada de frequência e um agitador de entrada lateral.

[0317] O conduto de fluido 136-6, entradas de fluido 136-7 e saída de fluido 136-8 podem coletivamente constituir um dispositivo de aquecimento para o reator 136. O dispositivo de aquecimento aqui pode ser configurado para aquecer a solução de açúcar, o catalisador e o gás na câmara 136-4. A solução de açúcar pode ser reagida com hidrogênio para obter uma solução incluindo o álcool de açúcar sob aquecimento. O dispositivo de aquecimento pode utilizar um fluido para aquecer. O fluido aqui pode incluir água, vapor de água, ar sobreaquecido, óleo de transferência de calor ou similar. O fluido pode entrar no conduto de fluido a partir da entrada de fluido 136-7. O conduto de fluido 136-6 pode ser distribuído no interior ou na superfície da câmara 136-4 para troca de fluido pela solução de açúcar, pelo catalisador e pelo gás. Após a troca de calor, o fluido pode sair do conduto de fluido 136-8 da saída de fluido 136-7.

[0318] Deve-se notar que os exemplos acima são apenas para conveniência da invenção e não constituem uma limitação da presente invenção. Existem muitas variações e modificações na presente invenção. Embora seja utilizado um dispositivo de aquecimento que utiliza o princípio da troca de calor de fluido, podem ser utilizados outros tipos de dispositivos de aquecimento nono reator de hidrogenação 136, por exemplo, um tubo de aquecimento eléctrico, um tubo solar, um dispositivo de aquecimento por infravermelhos ou aparelho de aquecimento por microondas.

[0319] A saída de álcool de açúcar 136-9 pode descarregar a solução de álcool de açúcar obtida no reator de hidrogenação. Em algumas formas de concretização, a saída de solução de açúcar 136-9 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 136-4. A

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123/177 solução de álcool de açúcar pode ser descarregada da câmara 136-4 pela gravidade. Em algumas formas de concretização, a saída de solução de açúcar 136-9 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 136-4. A solução de álcool de açúcar pode ser bombeada para fora da câmara 136-4 por um dispositivo de pressão. Em algumas formas de concretização, a saída de álcool de açúcar 1369 pode ter um filtro (não mostrado). O filtro pode estar localizado a montante de uma direção de fluxo de líquido da saída de álcool de açúcar. A função do filtro é filtrar o catalisador que pode ser incluído na solução de álcool de açúcar para reduzir ou evitar que o catalisador seja misturado na solução. Quando a saída de álcool de açúcar 136-9 está localizada no fundo ou próximo do fundo da câmara 136-4, e a solução com o catalisador sólido flui para baixo sob a força da gravidade, o catalisador sólido pode ser bloqueado pelo filtro, e a solução pode ser descarregada através do filtro da saída de álcool de açúcar 136-9. Quando a saída de álcool de açúcar 136-9 está localizada no topo ou próximo do topo da câmara 136-4, e o catalisador sólido pode ser bombeado em conjunto com a solução de álcool de açúcar para a saída de álcool de açúcar 136-9 sob o funcionamento do dispositivo de pressão, o catalisador sólido pode ser bloqueado pelo filtro, e a solução pode ser descarregada através do filtro da saída de álcool de açúcar 136-9.

[0320] A saída de catalisador 136-10 pode descarregar o catalisador. Em algumas formas de concretização, a saída de solução de catallisador 136-10 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 136-4. Em algumas formas de concretização, a saída de catalisador 136-10 pode descarregar o catalisador filtrado.

[0321] Em algumas formas de concretização, as estruturas da saída

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124/177 de álcool de açúcar 136-9 e a saída de catalisador 136-10 podem ser iguais ou diferentes.

[0322] A invenção acima do reator de degradação é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, após compreender os princípios básicos da operação do reator de hidrogenação, poderão ser realizadas várias modificações e variações na forma e pormenores da concretização específica e etapas do reator de hidrogenação sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Em algumas formas de concretização, a entrada de solução de açúcar 136-1, a entrada de catalisador 136-2, a entrada de gás 136-3, a saída de álcool de açúcar 136-9 e a saída de catalisador 136-10 podem ser providas com um ou mais dispositivos de vedação. Os dispositivos de vedação podem ser configurados para vedar a entrada de solução de açúcar 136-1, a entrada de catalisador 136-2, a entrada de gás 136-3, a saída de álcool de açúcar 136-9 e a saída de catalisador 136-10, tornando assim o reator de hidrogenação 136 em um recipiente vedado e/ou controlando a entrada e descarga dos materiais. Em algumas concretizações, o dispositivo de vedação pode ser uma válvula, uma tampa de vedação, um pistão, uma vedação hidráulica, uma vedação pneumática ou similares, ou qualquer combinação deles. Em algumas formas de concretização, a camada externa do conduto de fluido 136-6 pode ter uma luva de isolamento térmico. A luva de isolamento térmico pode reduzir a perda de calor e melhorar a utilização de calor. Tais variações estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.

[0323] Afigura 21 é um fluxograma que ilustra um processo

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125/177 exemplificativo para hidrogenação de solução de açúcar de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção.

[0324] Em 2110, uma solução de açúcar incluindo pelo menos um açúcar pode ser fornecido. A solução de açúcar aqui pode ter uma certa concentração. Em algumas formas de concretização, a solução de açúcar pode incluir xilose, arabinose, glucose e a combinação destes. [0325] Em 2120, um catalisador pode ser provido. O catalisador aqui pode ser configurado para catalisar a hidrogenação da solução de açúcar, acelerar o processo de reação da hidrogenação da solução de açúcar e aumentar o rendimento da hidrogenação da solução de açúcar. Componentes detalhados do catalisador podem se referir à invenção acima. A porcentagem em massa do catalisador para a solução de açúcar pode ser de 1 % a 30%, de 1 % a 20%, de 1 % a 10%, de 1% a 5%, ou similares. O tamanho das partículas do catalisador pode situar-se entre 20 malhas e 200 malhas, de 80 malhas a 160 malhas ou de 100 malhas a 140 malhas. Em algumas formas de concretização, o tamanho das partículas do catalisador pode ser de40 malhas, 60 malhas, 80 malhas, 100 malhas, 110 malhas, 120 malhas, 130 malhas, 140 malhas ou 150 malhas, ou algo similar.

[0326] Em 2130, a solução de açúcar pode estar em contato com o catalisador para obter uma mistura. O contato aqui pode ser contato dinâmico ou contato estático. O contato dinâmico pode se referir a misturas uniformes da solução de açúcar e do catalisador de forma a obter uma mistura do catalisador e da solução de açúcar. Em algumas formas de concretização, o modo de misturar pode ser agitação mecânica. Em algumas formas de concretização, o modo de misturar pode ser que o gás hidrogênio seja borbulhado através da solução de açúcar, incluindo o catalisador sólido. O contato estático pode se referir

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126/177 à fixação de uma quantidade de partículas de catalisador no reator, e fazer com que a solução de açúcar passe através do catalisador a uma taxa de fluxo. Em algumas formas de concretização, a solução de açúcar pode passar através do catalisador do topo para o fundo na direção axial, passar radialmente ou centrifugamente através do catalisador ou uma combinação destes.

[0327] Em 2140, a mistura pode ser aquecida em atmosfera de hidrogênio para obter a solução de álcool de açúcar. A atmosfera de hidrogênio aqui pode ter pressão de hidrogênio.

[0328] Sob aquecimento e a atmosfera de hidrogênio, o açúcar na solução de açúcar pode sofrer uma reação de três fases gás-líquidosólido para gerar um álcool de açúcar correspondente sob a ação do catalisador. De acordo com a teoria da dupla membrana na reação gáslíquido-sólido trifásico, no processo de transferência do hidrogênio gasoso para a superfície do catalisador e adsorvido pelo catalisador, é necessário superar a resistência à difusão externa quando o gás hidrogênio é transferido para o líquido. Quando a taxa de gás é baixa, a resistência do gás hidrogênio que rompe a xilose pode ser grande, e a reação de hidrogenação pode não ser fácil de ocorrer;

[0329] Quando a taxa de fluxo de gás é aumentada para um determinado valor, a resistência à difusão externa é eliminada, a reação pode atingir um valor constante e a conversão e seletividade da reação podem se tornar gradualmente estáveis.

[0330] Aumentar a concentração da solução de açúcar pode aumentar a taxa e a taxa de conversão da reação de hidrogenação. No entanto, se a concentração da solução de açúcar for muito grande, a seletividade do álcool de açúcar poderá ser reduzida. Aumentar a temperatura de reação pode aumentar a taxa e a conversão da reação

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127/177 de hidrogenação. No entanto, se a temperatura da reação for muito alta, um pequeno número de reações de craqueamento poderá ocorrer no álcool de açúcar gerado na reação, reduzindo assim a seletividade do álcool de açúcar.

[0331] A reação de hidrogenação pode ser uma reação na qual o reagente inclui uma substância gasosa e o produto inclui uma matéria condensada. Portanto, o aumento da pressão de hidrogênio pode facilitar a reação. O aumento da pressão parcial de hidrogênio pode aumentar a taxa de reação de hidrogenação e a taxa de conversão, ao mesmo tempo em que influencia mais a seletividade dos álcoois de açúcar. No entanto, o requisito para o reator de hidrogenação pode ser maior, enquanto a pressão parcial de hidrogênio é muito grande.

[0332] O aumento da taxa de fluxo da solução de açúcar pode reduzir o fenômeno de mistura de retorno no reator, aumentando assim a taxa da reação de hidrogenação e a seletividade do álcool de açúcar. No entanto, se a taxa de fluxo da solução de açúcar for muito rápida, o tempo de contato da solução de açúcar com o catalisador ficará mais curto, reduzindo assim a taxa de conversão da reação.

[0333] A fim de compreender a influência de diferentes fatores na reação de hidrogenação e determinar a faixa apropriada de condições de reação, uma série de testes foi designada. Nos testes, os efeitos da taxa de fluxo de gás, a concentração do substrato, a temperatura de reação, a pressão parcial de hidrogênio e a taxa de fluxo de substrato na reação de hidrogenação foram investigados por um teste de fator único usando uma solução de xilose como matéria-prima. Os resultados experimentais são descritos em detalhes na concretização oito a concretização doze. Ao mesmo tempo, os efeitos da concentração do substrato, a temperatura da reação, a pressão parcial

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128/177 de hidrogênio e o fluxo de substrato na reação de hidrogenação foram investigados pelo teste de fator único usando arabinose como matériaprima. Os resultados experimentais são descritos em detalhes na concretização treze a concretização dezessete.

[0334] Na reação de hidrogenação da solução de xilose, quando outras condições experimentais foram determinadas, a taxa de fluxo de gás foi aumentada, e assim a taxa de conversão da xilose foi gradualmente aumentada e a seletividade do xilitol foi gradualmente diminuída. A taxa de fluxo de gás não pode ser superior a 20 ml/min, não pode exceder 15 ml/min, não deve exceder 10 ml/min, ou pode ser de 10 ml/min.

[0335] Quando outras condições experimentais foram mantidas inalteradas, a concentração de substrato foi aumentada, e assim a taxa de conversão de xilose foi gradualmente aumentada, e a seletividade do xilitol foi gradualmente diminuída. A concentração da solução de xilose pode ser de 0% a 20%, 0% a 15%, 0% a 10% ou 5%.

[0336] Quando outras condições experimentais foram mantidas inalteradas, a temperatura de reação foi aumentada, e assim a taxa de conversão de xilose foi gradualmente aumentada, e a seletividade do xilitol foi gradualmente diminuída. A temperatura de reação pode ser desde 100°C a 140°C, desde 110°C a 140°C, desde 110°C a 130°C, ou pode ser 130°C.

[0337] Quando outras condições experimentais foram mantidas inalteradas, a pressão parcial de hidrogênio foi aumentada, e assim a conversão de xilose e a seletividade do xilitol foram aumentadas gradualmente. Quando a pressão parcial de hidrogênio foi aumentada para um certo valor, a conversão de xilose e a seletividade do xilitol podem tender a ser estáveis. A pressão parcial de hidrogênio pode

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129/177 estar na faixa de 0,3 MPa a 4,0 MPa, de 0,6 MPa a 3,6 MPa, de 1,0 MPa a 3,6 MPa, ou de 1,6 MPa a 3,0 MPa.

[0338] Quando outras condições experimentais foram mantidas inalteradas, e a taxa de fluxo da solução de xilose foi de 1,0 ml/min, a conversão de xilose e a seletividade do xilitol atingiram um valor máximo;

[0339] Quando a taxa de fluxo da solução de xilose estava na faixa de 1,0 ml/min a 1,5 ml/min, a taxa de conversão de xilose e a seletividade do xilitol gradualmente puderam diminuir à medida que a taxa de fluxo da solução de xilose aumentava;

[0340] Quando a taxa de fluxo da solução de xilose estava na faixa de 1,5 ml/min a 2,5 ml/min, a seletividade do xilitol foi gradualmente aumentada, mas a taxa de conversão da xilose foi reduzida. A taxa de fluxo da solução de xilose pode variar de 0,5 ml/min a 2,5 ml/min, de 0,5 ml/min a 2,0 ml/min, ou de 0,5 ml/min a 1,0 ml/min, ou pode ser 1,0 ml/min.

[0341] Ao mesmo tempo, os efeitos da concentração do substrato, a temperatura da reação, a pressão parcial de hidrogênio e o fluxo de substrato na reação de hidrogenação foram investigados pelo teste de fator único usando arabinose como matéria-prima. Etapas experimentais detalhadas e resultados podem ser descritos em detalhes nas concretizações abaixo.

[0342] Na reação de hidrogenação da solução de arabinose, quando outras condições experimentais foram fixadas, a concentração de substrato foi aumentada, e a conversão e seletividade de arabinose não foram significativamente alteradas. No entanto, quanto menor a concentração de substrato, mais lenta a taxa de reação pode ser. A concentração da solução de arabinose pode estar na faixa de 0% a

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20%, de 1% a 15%, de 1% a 10%, ou pode ser de 5%.

[0343] Quando outras condições experimentais foram fixadas, a temperatura da reação foi aumentada, a taxa de conversão de arabinose foi gradualmente aumentada, e a seletividade do arabitol foi de modo geral diminuída. A temperatura da reação pode ser desde 100°C a 140°C, ou desde 100°C a 120°C, ou desde 110°C a 120°C,ou 110°C.

[0344] Quando outras condições experimentais foram mantidas inalteradas, a pressão parcial de hidrogênio foi aumentada, a seletividade de arabitol foi gradualmente aumentada, e a taxa de conversão de arabinose não foi significativamente alterada. Quando a pressão parcial de hidrogênio é aumentada até um certo valor, a seletividade do arabitol pode ser reduzida. A pressão parcial de hidrogênio pode ser de 0,6 a 3,0 MPa, de 0,6 a 2,0 MPa, de 0,6 a 1,6 MPa, ou 0,8 MPa.

[0345] Quando as outras condições experimentais foram mantidas inalteradas, e a taxa de fluxo da solução de arabinose foi menor que 1,0 ml/min, a taxa de fluxo do material não teve efeito significativo sobre a conversão de arabinose e a seletividade do arabitol;

[0346] Quando a taxa de fluxo da solução de arabinose foi superior a 1,0 ml/min, a seletividade do arabitol diminuiu gradualmente à medida que a taxa de fluxo da solução de arabinose aumentou, mas a taxa de conversão de arabinose diminuiu. A taxa de fluxo da solução de arabinose pode variar de 0,5 ml/min a 2,5 ml/min, de 0,5 ml/min a 2,0 ml/min, ou de 0,5 ml/min a 1,0 ml/min. Em algumas formas de concretização, a taxa da solução de arabinose pode ser de 0,5 ml/min, 1,0 ml/min, 1,5 ml/min, 2,0 ml/min ou 2,5 ml/min.

[0347] A invenção acima sobre o processo da reação de

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131/177 hidrogenação da solução de açúcar é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos da reação de hidrogenação da solução de açúcar, podem ser realizadas várias modificações e variações na forma e pormenores da forma de concretização específica e etapas da reação de hidrogenação de solução de açúcar sem sair deste princípio. No entanto, essas modificações e variações ainda estão dentro do escopo da invenção acima e estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.

[0348] A figura 22 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de armazenamento de solução de açúcar exemplificative de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. O tanque de armazenamento de álcool de açúcar 138 pode ser configurado para armazenar uma solução de álcool de açúcar. Em algumas formas de concretização, o tanque de armazenamento de álcool de açúcar 138 pode incluir uma ou mais entradas de álcool de açúcar 138-1, uma câmara 138-2, uma ou mais saídas de álcool de açúcar 138-3, uma ou mais respiros 138-4, uma ou mais saídas de efluente 138-5, uma interface superior do medidor de nível 138-6e uma interface inferior do medidor de nível 138-7. A entrada de álcool de açúcar 138-1 pode ser usada para a entrada de uma solução de álcool de açúcar.

[0349] A solução de álcool de açúcar aqui pode ser do reator de hidrogenação 136. Em algumas formas de concretização, a entrada de álcool de açúcar 138-1 pode ser provida com um coador. A função do coador pode ser filtrar resíduos sólidos (catalisadores de hidrogenação e/ou subprodutos gerados na reação de hidrogenação) que podem ser

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132/177 incluídos na solução de álcool de açúcar para reduzir ou evitar que resíduos sólidos entrem no tanque de armazenamento de álcool de açúcar. As entradas de álcool de açúcar 138-1 podem estar localizadas no topo ou próximo do topo da câmara 138-2.

[0350] A câmara 138-2 pode ser configurada para conter uma solução de álcool de açúcar. A câmara 138-2 pode ser feita de materiais resistentes a ácidos, resistentes a álcali, resistentes a altas temperaturas, resistentes à pressão ou resistentes ao desgaste, por exemplo, metais ou ligas (cobre, metais terrosos raros, aço inoxidável, ferro dúctil, aço manganês, latão, bronze, cobre branco, solda, alumínio duro), materiais inorgânicos (cerâmicas, grafeno), materiais poliméricos (vidro orgânico, resina fenólica, resina ABS, politetrafluoroetileno, cloreto de polivinila), materiais compósitos (chapa de aço colorida, vidro aço), ou similares, ou qualquer combinação destes. Em algumas formas de concretização, a câmara 138-2 pode ser transparente para facilitar a visualização do nível de líquido no tanque de armazenamento de álcool de açúcar. Em algumas formas de concretização, a câmara 138-2 pode ter um medidor de nível para facilitar a visualização do nível de líquido no tanque de armazenamento de álcool de açúcar. O medidor de nível pode ser um medidor de nível de líquido do tipo flutuante magnético, um medidor interno de nível de líquido flutuante, um medidor de nível de aleta magnético, um medidor de nível de entrada ou similar. Em algumas formas de concretização, a câmara 138-2 pode ser provida de uma cobertura de proteção. A cobertura de proteção funciona para isolar o calor e proteger da luz, para reduzir ou impedir que a solução de álcool de açúcar armazenada na câmara 138-2 sofra uma alteração qualitativa devido à absorção de calor e luz, e também para reduzira volatilização do álcool de açúcar. Em algumas formas de

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133/177 concretização, a câmara 138-2 pode ser provida de um dispositivo de aquecimento. A função do dispositivo de aquecimento é aumentar a temperatura da solução de álcool de açúcar armazenada na câmara 138-2, reduzindo assim a viscosidade da solução de álcool de açúcar, melhorando a fluidez da solução de álcool de açúcar e facilitando a descarga do açúcar.

[0351] A saída de álcool de açúcar 138-3 pode ser usada para a descarga da solução de álcool de açúcar. Em algumas formas de concretização, a saída de álcool de açúcar 138-3 pode ser provida com um coador. A função do coador pode ser filtrar resíduos sólidos (catalisadores de hidrogenação e/ou subprodutos gerados na reação de hidrogenação) que podem ser incluídos na solução de álcool de açúcar para reduzir ou evitar que resíduos sólidos entrem no reator de craqueamento. A saída de álcool de açúcar 138-3 pode estar localizada no topo ou próximo do topo da câmara 138-2.

[0352] A solução de álcool de açúcar pode ser descarregada por gravidade.

[0353] O respiro 138-4 pode ser configurado para ventilar o gás na câmara 138-2 para evitar pressão excessiva na câmara. O gás aqui pode incluir um vapor de álcool de açúcar, um gás de pequena molécula gerado pela decomposição da solução de álcool de açúcar e ar. O respiro 138-4 pode estar localizado no topo ou próximo do topo da câmara 138-2. Em algumas formas de concretização, o respiro 138-4 pode ser provido de um dispositivo de absorção. A função do dispositivo de absorção de gás é absorver o vapor orgânico descarregado do respiro 138-4, para reduzir ou impedir que o gás descarregado entre no ar para causar poluição ou dano.

[0354] O respiro 138-4 e a entrada de álcool de açúcar 138-1 podem

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134/177 ter a mesma estrutura ou estruturas diferentes.

[0355] A saída de efluente 138-5 pode ser configurada para descarregar o resíduo sólido produzido na câmara 138-2. O resíduo sólido aqui pode ser um subproduto do catalisador de hidrogenação e/ou reação de hidrogenação que entra na câmara 138-2 juntamente com a solução de álcool de açúcar, ou um subproduto da decomposição e/ou polimerização da solução de álcool de açúcar durante o armazenamento. A saída de efluente 138-5 está localizada no fundo ou próximo do fundo da câmara. O resíduo sólido pode ser descarregado por gravidade.

[0356] A saída de efluente 138-5 e a saída de álcool de açúcar 1383 podem ter a mesma estrutura ou estruturas diferentes.

[0357] A interface superior do medidor de nível 138-6 e a interface inferior do medidor de nível 138-7 podem ser configuradas para medir o nível da solução de álcool de açúcar na câmara 138-2 para detectar o armazenamento da câmara 138-2. Um medidor de nível pode ser conectado simultaneamente à interface superior do medidor de nível 138-6 e à interface inferior do medidor de nível 138-7 para detectar o nível de líquido da câmara 138-2. Em algumas formas de concretização, a interface superior do medidor de nível 138-6 e a interface inferior do medidor de nível de líquido 138-7 podem ser um medidor de nível de flutuação magnética, um medidor de nível flutuante interno, um medidor de nível de aleta magnético e um medidor de nível de entrada, etc. Em algumas formas de concretização, a interface superior do medidor de nível 138-6 pode estar localizada na porção superior da câmara 138-2, e a interface inferior do medidor de nível 1387 pode estar localizada na porção inferior da câmara 138-2.

[0358] A invenção acima da de tanque de armazenamento deálcool

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135/177 de açúcar é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, será evidente para os versados na técnica que, ao compreender os princípios básicos do tanque de armazenamento de álcool de açúcar, poderão ser realizadas várias modificações e variações na forma e detalhes da estrutura e construção do tanque de armazenamento de álcool de açúcar sem com isso abandonar este princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Em algumas formas de concretização, alguns dispositivos podem ser adicionados ou subtraídos do tanque de armazenamento de álcool de açúcar. Por exemplo, a interface superior do medidor de nível 138-6 e a interface inferior do medidor de nível 1387 podem não estar incluídas no tanque de armazenamento de álcool. Por exemplo, o tanque de armazenamento de álcool de açúcar pode não incluir a abertura de ventilação 138-4 e/ou a saída de efluente 138-

5. Por exemplo, a câmara 138-2 no tanque de armazenamento de álcool de açúcar pode ter um dispositivo fixo ou um dispositivo tampão para reduzir ou evitar o movimento lento ou em larga escala do tanque de armazenamento de álcool de açúcar. Tais variações estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.

[0359] A figura 23 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar exemplificative de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. O tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar 139 pode aquecer a solução de álcool de açúcar e descarregar a solução de álcool de açúcar, cuja temperatura foi aumentada, para um tanque de craqueamento 140. Em algumas formas de concretização, a solução de álcool de açúcar pode também entrar diretamente no reator de

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136/177 craqueamento 140 sem passar através do tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar 139. Em algumas formas de concretização, a temperatura de operação do tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar está na faixa de 180°C a 240°C, 195°C a 235°C, 200°C a 230°C, ou 210°C a 225°C, etc.

[0360] Em algumas formas de concretização, pode haver dois ou mais tanques de pré-aquecimento de álcool de açúcar 139 que são aquecidos por etapas para alcançar uma temperatura adequada para entrar no reator de craqueamento.

[0361] Conforme ilustrado na figura 23, o tanque de préaquecimento de álcool de açúcar 139 pode incluir uma entrada de álcool de açúcar 139-1, uma câmara 139-2, uma entrada de óleo de transferência de calor 139-3, um conduto de óleo de transferência de calor 139-4, uma saída de óleo de transferência de calor 139-5 e uma saída de álcool de açúcar 139-6, ou similar. A câmara 139-2 pode ser feita de aço inoxidável ou outros materiais que são resistentes a altas temperaturas e corrosão. A câmara 139-2 pode formar um recipiente para acomodar a solução de álcool de açúcar. O conduto de óleo de transferência de calor 139-4 pode ser colocado dentro da câmara 1392 em uma forma espiral ou enrolada.

[0362] O óleo de transferência de calor pode entrar no conduto de óleo de transferência de calor 139-4 da entrada de óleo de transferência de calor 139-3. Através da saída de óleo de transferência de calor 1395, o óleo de transferência de calor pode deixar o conduto de óleo de transferência de calor 139-4 para terminar a troca de calor com a solução de álcool de açúcar. Após deixar o tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar 139, o óleo de transferência de calor pode ser retornado para um reservatório de óleo de transferência de calor total

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137/177 ou pode entrar em outros dispositivos que requeiram troca de calor, como outros tanques de pré-aquecimento de álcool de açúcar ou o reator de craqueamento. Em algumas formas de concretização, o óleo de transferência de calor pode ter uma temperatura ligeiramente superior à temperatura de operação do tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar.

[0363] A solução de álcool de açúcar pode entrar na câmara 139-2 a partir da entrada de álcool de açúcar 139-1. Dentro da câmara 139-2, a solução de álcool de açúcar pode estar em contato com o conduto de óleo de transferência de calor 139-4 colocada dentro da câmara. Uma vez que o conduto de óleo de transferência de calor 139-4 pode ser preenchido com óleo de transferência de calor com uma temperatura relativamente elevada, o calor pode ser conduzido a partir do conduto de óleo de transferência de calor 139-4 para a solução de álcool de açúcar. Depois de ser aquecida, a solução de álcool de açúcar pode deixar o tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar 139 da saída de álcool de açúcar 139-6.

[0364] A invenção acima da de tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, após compreender os princípios básicos da operação do tanque de pré-aquecimento de álcool de açúcar, poderão ser realizadas várias modificações e variações na forma e pormenores das concretizações específicas e etapas do tanque de préaquecimento de álcool de açúcar sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Em algumas formas de concretização, outros tipos de dispositivos de aquecimento podem ser colocados no tanque de pré

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138/177 aquecimento de álcool de açúcar, tal como, um dispositivo de aquecimento elétrico, um dispositivo de aquecimento de alta frequência ou um dispositivo de aquecimento por microondas. Estas variações ou melhorias estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.

[0365] A figura 24 é um diagrama esquemático que ilustra um reator de craqueamento exemplificativo de acordo com a presente invenção. A função do reator de craqueamento 140 é prover uma atmosfera de hidrogenação para aquecer a solução de álcool de açúcar para clivar o álcool de açúcar para obter uma solução mista de vários dióis.

[0366] O reator de craqueamento 140 pode incluir uma entrada de álcool de açúcar 140-1, uma câmara de reação 140-2, uma entrada de hidrogênio 140-3, uma saída de hidrogênio 140-4, uma entrada isolada de óleo de transferência de calor 140-5, um conduto de óleo de transferência de calor isolado 140-6, uma saída de óleo de transferência de calor isolada 140-7, uma saída de diol 140-8, uma entrada de óleo de transferência de calor de aquecimento 140-9 e uma saída de óleo de transferência de calor de aquecimento 140-10.

[0367] A entrada de álcool de açúcar 140-1 é usada para a entrada de uma solução de álcool de açúcar. A solução de álcool de açúcar pode entrar continuamente ou intermitentemente, dependendo das características operacionais do sistema. Quando o sistema 100 é operado continuamente, a solução de álcool de açúcar pode ser imediatamente introduzida na câmara de reação 140-2 a partir da entrada de álcool de açúcar 140-1 depois de ser gerada. Em algumas formas de concretização, a solução de álcool de açúcar também pode ser armazenada após ser gerada. Quando a próxima etapa for necessária, a solução de álcool de açúcar poderá entrar na câmara de reação 140-2 através da entrada 140-1.

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139/177 [0368] A câmara de reação 140-2 pode ser configurada para definir um espaço para acomodar a solução de álcool de açúcar, o hidrogênio de alta pressão, o catalisador de craqueamento e a solução de glicol formada após a reação. A câmara de reação 140-2 pode ser carregada com um portador de catalisador e um catalisador de craqueamento (não mostrado na figura 24). Em algumas formas de concretização, a câmara de reação 140-2 pode ser feita de materiais resistentes a alta temperatura e alta pressão, tal como aço inoxidável.

[0369] A entrada de hidrogênio 140-3 e a saída de hidrogênio 140-4 podem ser configuradas para permitir que o hidrogênio entre e saia da câmara de reação 140-2, respectivamente.

[0370] Depois que o hidrogênio entra na câmara de reação 140-2, uma atmosfera de hidrogênio redutora pode ser formada. A atmosfera de hidrogênio pode ter pressão de hidrogênio. Em algumas formas de concretização, a pressão de hidrogênio é de 2,0 MPa a 10,0 MPa, de 4,0 MPa a 8,0 MPa, de 4,5 MPa a 7,0 MPa, ou similares. Em algumas formas de concretização, a pressão de hidrogênio pode ser de cerca de 2,0 MPa, 3,0 MPa, 4,0 MPa, 5,0 MPa, 6,0 MPa, 7,0 MPa ou 8,0 MPa.

[0371] A entrada de óleo de transferência de calor isolada 140-5, o conduto isolado de óleo de transferência de calor 140-6 e a saída isolada de óleo de transferência de calor 140-7 juntos formam um dispositivo de isolamento térmico. O óleo de transferência de calor pode entrar no conduto de óleo de transferência de calor isolado 140-6 da entrada isolada do óleo de transferência de calor 140-5. No conduto de óleo de transferência de calor isolado 140-6, o óleo de transferência de calor pode trocar calor com a solução de álcool de açúcar, hidrogênio e o catalisador na câmara 140-2 para manter a temperatura do sistema de reação relativamente estável. O óleo de transferência de calorpode

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140/177 sair através da saída isolada do óleo de transferência de calor 140-7.

[0372] A entrada de óleo de transferência de calor de aquecimento 140-9 e a saída de óleo de transferência de calor de aquecimento 14010 juntos formam um dispositivo de aquecimento. O óleo de transferência de calor pode entrar em um tubo de aquecimento (não mostrado) a partir da entrada de óleo de transferência de calor de aquecimento 140-9. No tubo de aquecimento, o óleo de transferência de calor pode trocar calor com a solução de álcool de açúcar, hidrogênio e o catalisador na câmara 140-2 para aumentar a temperatura dos reagentes e promover a reação. O óleo de transferência de calor pode ser removido por aquecimento da saída de óleo de transferência de calor 140-10.

[0373] No caso de alta temperatura e alta pressão, e da presença de hidrogênio, o álcool de açúcar pode ser clivado em um poliol tal como etilenoglicol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol ou glicerina. O dispositivo de aquecimento de óleo de transferência de calor pode manter a relativa estabilidade da temperatura de reação. Em algumas formas de concretização, a temperatura de reação pode estar na faixa de 180°C a 240°C, 200°C a 235°C, 210°C a 225°C, ou em uma faixa de 220°C a 225°C.

[0374] Após a divagem, a solução na qual o poliol é dissolvido pode sair da câmara 140-2 através da saída de solução 140-8. A solução pode ser inserida no dispositivo subsequente para separação e outras operações.

[0375] A invenção acima do reator de craqueamento é meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, após compreender os princípios básicos da operação do reator de

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141/177 craqueamento, poderão ser realizadas várias modificações e variações na forma e pormenores da concretização específica e etapas do reator de craqueamento sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Em algumas formas de concretização, outros tipos de dispositivos de aquecimento podem ser colocados no reator de craqueamento, tal como, um dispositivo de aquecimento elétrico, um dispositivo de aquecimento de alta frequência ou um dispositivo de aquecimento por microondas. Em algumas formas de concretização, o reator de craqueamento também pode ter uma entrada de catalisador e/ou uma saída de catalisador para permitir a entrada e a descarga do catalisador. Estas variações ou melhorias estão dentro do escopo de proteção da presente invenção.

[0376] A figura 25-A é um diagrama esquemático que ilustra um mecanismo exemplificativo de craqueamento de álcool de açúcar de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. [0377] O craqueamento do álcool de açúcar pode ser realizado sob uma atmosfera de hidrogênio a alta temperatura. Sob a condição de reação da hidrogenólise do álcool de hidrogênio, tanto a ligação C-C como a ligação C-0 no álcool de açúcar podem ser quebradas. Portanto, para os polióis dos quais o álcool de açúcar é clivado em pequenas moléculas, é necessário que o catalisador da reação de craqueamento tenha maior seletividade.

[0378] O craqueamento de moléculas de álcool de açúcar pode seguir o seguinte mecanismo de reação. Em primeiro lugar, as moléculas de álcool de açúcar, como o desidrogenase de sorbitol, formam o correspondente intermediário aldeído ou cetona na superfície do catalisador. O C-C na molécula intermediária é próximo àsuperfície

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142/177 do catalisador, e uma reação de condensação aldólica reversa pode ocorrer sob certas condições. A ligação C-C na molécula pode ser clivada, e o produto resultante da quebra de ligação pode ser uma molécula de aldeído e uma molécula de uma cetona incluindo um grupo hidroxila. O aldeído e a cetona no produto podem ser hidrogenados separadamente para formar o correspondente poliol molecular pequeno.

[0379] A reação de craqueamento do álcool de açúcar pode ser realizada por aquecimento na presença do catalisador. O componente incluindo o metal de transição pode ser usado como catalisador para a reação de craqueamento. O metal de transição pode ter alta atividade catalítica para o craqueamento da ligação C-C durante o craqueamento do álcool de açúcar. Em algumas formas de concretização, o metal de transição no catalisador da reação de craqueamento pode incluir um metal não nobre, tal como Cu ou Ni, e um metal nobre, tal como Ir, Pt, Pd, Ru, Rh ou similares. O componente incluindo o metal de transição pode ser um elemento de metal (como Cu, Ni, Ir, Pt, Pd, Ru, Rh), óxidos de metal (como CuO, CU2O, NÍ2O3, PtO2, PCIO2), sais de metal (como N1SO4, N1CI2, Ni(HCO3)2, RuCb, RuCk), compostos de carbonila metálica (tais como Ni (CO)4), outros compostos metálicos (tais como hidreto, hidróxido, sulfureto, boreto, nitreto, etc.) ou similares ou qualquer combinação destes.

[0380] O componente acima, incluindo 0 metal de transição, pode ser usado isoladamente ou pode ser carregado em um portador. O transportador aqui pode ser um material poroso ou partículas com uma superfície específica grande. Em algumas formas de concretização, 0 transportador pode incluir carbono poroso/carvão ativado, MgO, AI2O3, S1O2, alumina silica amorfa, peneiras moleculares zeólitas (tais como

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ZSM-5, SBA-15, etc.), T1O2, Ζ1Ό2, WO3 ou ZnO.

[0381] Em algumas formas de concretização, um componente incluindo Cu pode ser usado como um catalisador para a reação de craqueamento. Este componente pode incluir 10% a 50% em massa de metal Cu e 50% a 90% em massa de AI2O3. Metal Cu pode ser usado como um ingrediente ativo para divagem catalítica. AI2O3 pode atuar como um portador de catalisador. A força de ligação do catalisador de Cu ao átomo de C na molécula orgânica pode ser moderada, e a reação de craqueamento pode ser bem controlada. Além disso, durante 0 processo de craqueamento catalítico, 0 álcool de açúcar pode gerar CO2 ou um ácido carboxílico durante a divagem da ligação C-C, de modo que 0 sistema de solução exiba baixa acidez. Metal Cu pode resistir à corrosão ácida e manter atividade catalítica de longa duração. [0382] A figura 25-B é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para craqueamento de álcool de açúcar de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. Em 2510, uma solução de açúcar incluindo pelo menos um álcool de açúcar pode ser provido. A solução pode incluir pelo menos um álcool de açúcar, como sorbitol, xilitol e arabitol. Em algumas formas de concretização, a concentração em porcentagem de massa do álcool de açúcar na solução de álcool de açúcar pode ser 1% a 20%, 5% a 20%, 10% a 20%, ou similares.

[0383] Em 2520, um componente de catalisador pode ser fornecido para estar em contato com a solução de álcool de açúcar. Detalhes sobre 0 componente do catalisador podem se referir à invenção relacionada da figura 24.

[0384] Em 2530, a solução de álcool de açúcar e 0 componente de catalisador podem ser aquecidos em uma atmosfera de hidrogênio para

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144/177 obter uma solução de glicol. A atmosfera de hidrogênio pode ter pressão de hidrogênio. Em algumas formas de concretização, a pressão de hidrogênio é de 2,0 MPa a 10,0 MPa, de 4,0 MPa a 8,0 MPa, de 5.0 MPa a 7,0 MPa.

[0385] O aquecimento da solução de álcool de açúcar com o componente catalisador pode permitir que a solução de álcool de açúcar mantenha uma temperatura de reação com o componente catalisador. Em algumas formas de concretização, a temperatura de reação pode estar na faixa de 180°C a 240°C, 195°C a 235°C, 200°C a 230°C, ou de 210°C a 225°C.

[0386] A solução de álcool obtida em 2530 pode incluir uma pluralidade de diferentes álcoois. Em algumas formas de concretização, a solução de álcool pode incluir pelo menos um poliol. Em algumas formas de concretização, a solução de álcool pode incluir pelo menos um de etilenoglicol, 1,2-propanodiol, 1,3-propanodiol, ou glicerina.

[0387] Em algumas formas de concretização, a solução de álcool obtida em 2530 pode incluir alguns componentes de sais inorgânicos para além do álcool. Em algumas formas de concretização, o componente de sal inorgânico pode incluir cloreto de potássio, fosfato de potássio, cloreto de sódio, fosfato de cálcio, fosfato de magnésioou similares. Estes sais inorgânicos podem ser reciclados por certos meios.

[0388] A fim de compreender a influência de diferentes fatores na reação de craqueamento e determinar a faixa apropriada de condições de reação, uma série de testes foi designada. Após degradação e hidrogenação catalítica do objeto biológico, a solução pode geralmente incluir xilose, arabinose, glicose, sorbitol, arabitol e xilitol. Foi realizado um teste em uma solução de xilitol, uma solução de sorbitol e uma

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145/177 solução mista incluindo xilose, glucose e arabinose. No teste, os efeitos da pressão de hidrogênio, da temperatura de reação, da concentração da solução de xilitol e da taxa de fluxo da solução de xilitol na reação de craqueamento do xilitol foram investigados por um teste de fator único. Os procedimentos e resultados experimentais específicos podem ser descritos em detalhes na concretização dezessete e na concretização vinte.

[0389] Na reação de hidrocraqueamento com xilitol, quando as outras condições de teste foram mantidas inalteradas, o aumento da pressão de hidrogênio em uma faixa de 3 a 7 MPa pôde aumentar a taxa de conversão da reação. No entanto, a seletividade do 1,2propanodiol diminui com o aumento da pressão de hidrogênio. Além disso, a seletividade do glicerol aumenta gradualmente entre 3 MPa e 5 MPa, e diminui gradualmente entre 5 MPa e 7 MPa.

[0390] O aumento da temperatura da reação pode aumentar a taxa de conversão e também aumentar a seletividade do 1,2-propanodiol. Em temperaturas de reação mais baixas, o hidrocraqueamento do xilitol produz glicerol e o glicerol é menos clivado, portanto a seletividade do glicerol é maior. Em temperaturas de reação mais altas, o glicerol produzido pela hidrogenólise do xilitol é mais hidrogenolisado, de modo que a seletividade do glicerol diminui a temperaturas de reação mais altas, e a seletividade do 1,2-propanodiol aumenta. O etileno glicoltem pouca mudança na seletividade após 215 °C. Ao comparar a conversão a cada temperatura de reação com a seletividade do 1,2-propanodiol, conclui-se que: sob as condições de reação acima, embora a taxa de conversão de xilose e a seletividade de 1,2-propanodiol fossem grandes a 235°C, os valores dos dois índices são quase os mesmos entre 215°C e 235°C. Quando a temperatura é aumentada em 20°C, o

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146/177 rendimento não é significativamente melhorado e o consumo de energia é grande. Além disso, a seletividade do etilenoglicol é basicamente inalterada entre 215°C e 235°C. Para evitar a redução da eficiência econômica, a temperatura de reação é selecionada para ser 215°C sob as condições de reação acima.

[0391] Embora a taxa de conversão da reação seja reduzida, a seletividade de glicerol, 1,2-propanodiol e etilenoglicol é bastante melhorada, e os rendimentos de glicerina, 1,2-propanodiol e etilenoglicol são maiores porque a concentração da solução de xilitol é aumentada. Portanto, a concentração do poliol na solução após a reação pode ser aumentada aumentando a concentração da solução de xilitol. Uma concentração maior de solução de xilitol pode ser selecionada como matéria-prima para a reação de craqueamento.

[0392] Quando as outras condições de teste são mantidas inalteradas, à medida que a taxa de fluxo da solução de xilitol aumenta, a taxa de conversão, a seletividade do 1,2-propanodiol, a seletividade do glicerol e a seletividade do etilenoglicol diminuem gradualmente, e ambos diminuem rapidamente no estágio inicial da reação e, em seguida, diminuem lentamente. Sob a condição de grande taxa de fluxo, em um reator de leito gotejante, o tempo de permanência dos reagentes é encurtado, e o tempo de contato dos reagentes com o catalisador é muito curto, de modo que a reação catalítica é incompleta;

[0393] Sob a condição de baixa taxa de fluxo, no reator de leito gotejante, o tempo de permanência dos reagentes é maior, o tempo de contato dos reagentes com o catalisador é prolongado, e a reação catalítica é relativamente completa. Calculando o rendimento do 1,2propanodiol, conclui-se que nas condições de reação acima, o rendimento atingiu o máximo quando a taxa de alimentação da solução

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147/177 de xilitol é de 0,5 ml/min. Nas condições de reação acima, o rendimento de etilenoglicol também foi maximizado quando a taxa de alimentação da solução de xilitol era de 0,5 ml/min, então a taxa de alimentação foi selecionada para ser 0,5 ml/min.

[0394] No teste, os efeitos da pressão do hidrogênio e da temperatura de reação na reação de craqueamento do sorbitol foram investigados pelo teste de fator único. Os procedimentos e resultados de teste específicos são descritos em detalhes no Exemplo Vinte e Um ao Exemplo Vinte e Dois nos exemplos.

[0395] Na reação de hidroclivagem de sorbitol, como a pressão de hidrogênio aumentou, a conversão da reação aumentou. A taxa de conversão aumentou relativamente entre 4 MPa e 6 MPa. A taxa de conversão entre 6 MPa e 8 MPa foi relativamente pequena. Sob as condições de reação acima, a seletividade do 1,2-propanodiol atingiu um máximo de 6 MPa, e a seletividade do etilenoglicol também atingiu um máximo de 6 MPa. Sob as condições de reação acima, a seletividade do glicerol diminuiu gradualmente de 4 MPa para 6 MPa, e a seletividade foi mínima a 6 MPa, indicando que o glicerol clivado foi se tornando mais e mais 1,2-propanodiol.

[0396] Na reação de hidroclivagem de sorbitol, à medida que a temperatura da reação aumentou, a conversão da reação aumentou. A seletividade do 1,2-propanodiol aumentou gradualmente entre 195°C e 225°C, mas houve um sinal de diminuição significativa a 225°C, e então mostrou uma tendência de equilíbrio. Quando a temperatura era superior a 205°C, a seletividade do etilenoglicol não era óbvia sob várias temperaturas no teste, e a seletividade do 1,2-propanodiol era grande. Ambos os produtos apresentaram maior seletividade e conversão a 225°C. Portanto, sob as condições de reação acima, o

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148/177 teste foi realizado selecionando uma temperatura de reação de 225°C. Nas condições de reação acima, o glicerol também pode produzir 1,2propanodiol por hidroclivagem. A seletividade do glicerol foi maior a 195°C, mas quando a seletividade do 1,2-propanodiol começou a aumentar, a seletividade do glicerol começou a diminuir, indicandoque o craqueamento do glicerol produziu 1,2-propanodiol.

[0397] A invenção acima do esquema de reação de craqueamento de açúcar e/ou álcool de açúcar foi meramente um exemplo específico e não deve ser considerada como a única forma de concretização viável. Obviamente, para os versados na técnica, depois de compreender os princípios básicos de açúcar e/ou reações de craqueamento de álcool de açúcar, é possível que várias modificações e variações na forma e detalhes das formas de concretização e etapas específicas do açúcar e/ou reação de craqueamento de álcool de açúcar possam ser feitas sem se afastar deste princípio. No entanto, essas modificações e alterações ainda estão dentro do escopo da invenção acima. Em algumas formas de concretização, a solução mista pode incluir um ou mais de xilose, glucose, arabinose, xilitol, arabitol, sorbitol ou similares.

[0398] A figura 26 é um fluxograma que ilustra um processo exemplificativo para separar sais inorgânicos e álcool de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. Em 2610, uma solução aquosa incluindo um álcool e um sal inorgânico pode ser provida. A solução aquosa acima pode ser uma solução alcoólica obtida após a reação de craqueamento. Como o sal inorgânico não reage sob a alta temperatura e alta pressão, ele permanece na solução na câmara 140-2 do reator de craqueamento. O sal inorgânico pode fluir para fora da saída da solução 140-8 junto com o álcool e a água. O álcool incluído

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149/177 na solução alcoólica pode ser um ou mais de etilenoglicol, 1,2propanodiol, 1,3-propanodiol ou similares.

[0399] Em 2620, a solução aquosa pode ser sujeita a destilação para obter vapor misto incluindo água e o álcool e um componente de sal inorgânico. Em algumas formas de concretização, a destilação a vácuo pode ser realizada em menos de 1 atmosfera. Em algumas formas de concretização, a destilação também pode ser destilação atmosférica. Em algumas formas de concretização, a solução aquosa pode ser aquecida a 150°C a 2 kPa para vaporizar a água e o álcool. O sal inorgânico permanece assim na fase sólida.

[0400] Como o sal inorgânico pode ser combinado com água, a umidade pode permanecer no componente de sal inorgânico da fase sólida. Em algumas formas de concretização, o componente de sal inorgânico em fase sólida pode ser ainda mais seco. Os métodos de secagem podem incluir exposição ao sol, secagem por infravermelho, em contato com um dessecante, evaporação, secagem a vácuo ou similares. Em algumas formas de concretização, o componente de sal inorgânico pode ser seco no evaporador 148 mostrado na figura 1. [0401] O componente de sal inorgânico inclui uma pluralidade de sais inorgânicos, tais como cloreto de potássio, fosfato de potássio, cloreto de sódio, cloreto de magnésio ou similares. Em algumas formas de concretização, o componente de sal inorgânico pode ser utilizado diretamente como fertilizante para fins agrícolas sem separar os compostos de sal inorgânicos. Em algumas formas de concretização, diferentes tipos de sais inorgânicos podem ser separados dos componentes por operações tais como recristalização.

[0402] Em 2630, o vapor misto pode ser condensado para obter uma primeira fração, uma segunda fração, uma terceira fração e uma quarta

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150/177 fração, respectivamente. A condensação do vapor misturado pode ser realizada a uma pressão atmosférica normal ou sob uma pressão reduzida. Em algumas concretizações, o vapor misturado pode ser condensado em etapas em diferentes temperaturas na faixa de 600 mmHg a 750 mmHg de pressão atmosférica.

[0403] Em algumas formas de concretização, a primeira fração pode ser uma mistura de compostos orgânicos, principalmente aquosos e outros orgânicos de baixo ponto de ebulição. Os orgânicos de baixo ponto de ebulição podem incluir um ou mais de etanol, dietil éter, propanol ou similares. A primeira fração pode ser coletada fazendo o vapor misturado passar através de um tubo condensador a uma temperatura variando de 43°C a 78°C, de 45°C a 75°C, ou de 50°C a 70°C.

[0404] Em algumas formas de concretização, a segunda fração pode ser uma mistura incluindo principalmente 1,2-propanodiol. A segunda fração pode ser coletada fazendo o vapor misturado passar através de um tubo condensador a uma temperatura que varia de 95°C a 105°C ou de 100°Ca 105°C.

[0405] Em algumas formas de concretização, a terceira fração pode ser uma mistura incluindo principalmente etilenoglicol. A terceira fração pode ser coletada fazendo o vapor misturado passar através de um tubo condensador em uma faixa de temperatura de 106°C a 110°C ou de 106°Ca 109°C.

[0406] Em algumas formas de concretização, a quarta fração pode ser uma mistura incluindo principalmente 1,3-propanodiol. A quarta fração pode ser coletada fazendo o vapor misturado passar através de um tubo condensador a uma temperatura que varia de 110°C a 116°C ou de 113°Ca 118°C.

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151/177 [0407] A primeira fração, a segunda fração, a terceira fração e a quarta fração podem ser coletadas nos respectivos tanques de armazenamento.

[0408] A figura 27 é um diagrama esquemático que ilustra um tanque de armazenamento de álcool de acordo com algumas formas de concretização da presente invenção. O tanque de armazenamento de álcool 142 pode incluir uma entrada 142-1, um corpo de tanque 1422 e uma saída 142-3.

[0409] O tanque de armazenamento de álcool pode ser configurado para receber e armazenar álcoois fracionados, incluindo apenas uma pequena quantidade de impurezas. Há uma pluralidade de tanques de armazenamento de álcool, e cada um dos tanques de armazenamento de álcool pode receber a primeira fração, a segunda fração, a terceira fração e a quarta fração.

[0410] A entrada 142-1 do tanque de armazenamento de álcool 142 pode ser conectada a um condensador para receber condensado do condensador. O corpo do tanque 142-2 pode ser feito de aço inoxidável orgânico-resistente ou aço carbono. Em algumas formas de concretização, a saída 142-3 do tanque de armazenamento de álcool 142 pode ser conectada à bomba de vácuo através de um tubo.

[0411] Em algumas formas de concretização, o corpo do tanque 142-2 pode ser fornecido com duas interfaces para instalar o medidor de nível. A posição do nível do líquido no corpo do tanque 142-2 e o estado de enchimento do tanque de armazenamento de álcool 142 podem ser conhecidos pela leitura do medidor de nível. Quando o medidor de nível mostrar que o corpo do tanque está prestes a ser enchido, o álcool pode ser bombeado da saída.

CONCRETIZAÇÃO

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152/177 [0412] As formas de concretização descritas abaixo são apenas para fins ilustrativos e não constituem uma limitação ao escopo de proteção da presente invenção.

Concretização 1 [0413] Os caules de palha após a triagem com diferentes malhas foram usados em testes de degradação de biorreatores para testar o efeito do tamanho de partícula de palha na degradação de objetos biológicos.

[0414] O caule de palha naturalmente seco foi pulverizado por um micro-pulverizador, e depois peneirado através de peneiras de diferentes números de malha para obter partículas de palha de tamanhos diferentes, que são respectivamente vedadas e ensacadas para uso. A palha esmagada e peneirada, o catalisador e a água foram sequencialmente adicionados à autoclave em ordem, selados e apertados, e então o gás na caldeira foi substituído por hidrogênio três vezes, e vazou. Após a verificação, a temperatura e o número de rotações foram ajustados, a pressão foi ajustada e o teste foi realizado. Durante o teste, foi dada atenção ao monitoramento da temperatura da reação. Se a temperatura de reação estiver muito alta, o condensado deve ser ligado a tempo de esfriar. Após a conclusão da reação, a tensão de aquecimento foi desligada e a água condensada foi resfriada. Depois que o reator foi resfriado, o gás na caldeira foi evacuado e adicionado à amostra.

[0415] A amostra obtida foi filtrada através de uma membrana de filtração de água de 0,45 pm, e a concentração da solução de açúcar foi medida usando um cromatógrafo líquido Shimadzu LC-20AT. O detector era o índice de refração RID-10A, a coluna era Shodex SC1011, a fase móvel era água, a temperatura da coluna era de 80 ⁰

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C, a taxa de fluxo era de 1,0 ml/min e o volume de injeção era de 10 μΙ. Após análise por cromatografia líquida, áreas de pico de diferentes açúcares foram obtidas. A concentração de glicose, xilose e arabinose foi determinada de acordo com a equação de regressão da curva padrão, e a concentração total de açúcar foi a soma das respectivas concentrações de açúcares. O resíduo remanescente após a conclusão da reação foi lavado e seco para calcular a taxa de degradação da palha, como na fórmula 1.

Fórmula 1: Taxa de degradação = (M-m)/M*100% [0416] Onde M é a massa da palha antes da reação, e m é a massa da palha após a reação. No teste, os efeitos do tamanho de partícula da palha, a pressão da reação, o tempo de reação, a temperatura da reação, a razão sólido-líquido (uma razão de massa de palha para água), a razão sólido-sólido (a razão em massa de catalisador para palha), e a velocidade de agitação na degradação da palha foi investigada através do método de teste de fator único. Os detalhes são descritos da seguinte forma.

[0417] Sob as condições de teste de uma temperatura de 140 ⁰ C, a relação sólido-sólido (uma razão de massa de catalisador para palha) de 3:10, a razão sólido para líquido (uma razão de massa de palha para água) de 1:10 a velocidade do agitador de 500 rpm, a pressão de hidrogênio de 4,0 MPa e o tempo de reação de 4 horas, a palha após peneiramento com diferentes malhas da malha padrão foi usada como matéria-prima de reação para testes de degradação. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 1.

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Tabela 1: Efeito do tamanho de partícula de palha na reação

Tamanho de partícula de palha (malha)	Taxa de degradação (%)	Concentração de açúcar (g/l)
-10	39.9	6.105
10-20	48.7	9.241
20-60	49.8	12.708
60-100	46.5	8.654
-100	43.9	7.258

Concretização 2 [0418] Os testes de degradação de objetos biológicos conduzidos sob diferentes pressões de reação testaram o efeito da pressão de reação sobre a degradação de objetos biológicos. O préprocessamento da palha, a operação experimental de degradação da palha e a análise dos resultados de teste foram os mesmos da concretização 1.

[0419] Os testes de degradação foram realizados sob diferentes pressões de reação sob as condições de teste de palha de 20 malhas a 60 malhas, a temperatura de 140°C, a razão sólido-sólido (razão massa de catalisador para palha) de 3:10, a razão sólido-líquido (uma razão de massa de palha para água) de 1:10, a velocidade do agitador de 500 rpm e tempo de reação de 4 horas. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 2.

Tabela 2: Efeito da pressão de reação na reação

Pressão de reação (MPa)	Taxa de degradação (%)	Concentração de açúcar (g/l)
1.0	49.2	12.905
1.5	49.8	12.978
2.0	48.4	11.919
3.0	46.4	9.004
4.0	41.7	5.934

Concretização 3

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155/177 [0420] Experimentos de degradação biológica de objetos conduzidos em diferentes tempos de reação exploraram o efeito do tempo de reação na degradação de objetos biológicos. O préprocessamento da palha, a operação experimental de degradação da palha, e a análise dos resultados de teste foram os mesmos da concretização 1.

[0421] Sob as condições de teste das partículas de palha de 20 malhas a 60 malhas, a temperatura de 140°C, a pressão dehidrogênio de 1,5 MPa, a razão sólido-sólido (uma razão de massa de catalisador para palha) de 3:10, e razão sólido-líquido (uma razão de massa de palha para água) de 1:10, a velocidade do agitador de 500 rpm, os testes de degradação foram realizados em diferentes tempos de reação. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 3. Tabela 3: Efeito de tempo de reação na reação

Tempo de reação (hora)	Taxa de degradação (%)	Concentração de açúcar (g/l)
0.5	45.8	8.863
1.0	49.7	13.238
2.0	51.2	14.698
3.0	51.7	13.865
4.0	51.3	13.440

Concretização 4 [0422] Testes de degradação biológica de objeto biológico foram realizados em diferentes temperaturas de reação para explorar o efeito da temperatura de reação na degradação de objetos biológicos. O préprocessamento da palha, a operação experimental de degradação da palha e a análise dos resultados de teste foram os mesmos do primeiro exemplo.

[0423] Testes de degradação foram realizados em diferentes

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156/177 temperaturas de reação sob condições de teste das partículas de palha de 20 a 60 malhas, a pressão de hidrogênio de 1,5 MPa, a razão sólidosólido (uma razão de massa de catalisador para palha) de 3:10, a razão de sólido para líquido (uma razão de massa de palha para água) de 1:10, a velocidade do agitador de 500 rpm, e o tempo de reação de 2 horas. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 4. Tabela 4: Efeito de temperatura de reação na reação

Temperatura de reação (°C)	Taxa de degradação (%)	Concentração de açúcar (g/i)
110	19.6	0.614
120	25.3	0.990
130	47.6	8.061
140	50.1	13.451
150	50.0	11.961

Concretização 5 [0424] Os testes de degradação de objetos biológicos sob diferentes relações sólido-líquido (razão em massa de palha para água) exploraram o efeito da razão sólido-líquido na degradação de objetos biológicos. O pré-processamento da palha, a operação experimental de degradação da palha e a análise dos resultados de teste foram os mesmos da concretização 1.

[0425] Sob as condições de teste das partículas de palha de 20 a 60 malhas, da temperatura de 140°C, da pressão de hidrogênio de 1,5 MPa, da razão sólido-sólido (uma razão de massa de catalisador para palha) de 3:10, a velocidade do agitador de 500 rpm, e do tempo de reação de 2 horas, os testes de degradação foram realizados em diferentes razões sólido-líquido. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 5.

Tabela 5: Efeito da razão sólido-líquido na reação

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157/177

Razão sólidolíquido (g: g)	Taxa de degradação (%)	Concentração de açúcar (g/l)
1:6	44.9	5.906
1:7	48.5	6.403
1:8	49.9	8.43
1:9	48.4	8.335
1:10	51.8	18.397
01:11	48.3	12.331

Concretização 6 [0426] Os testes de degradação de objetos biológicos sob diferentes razões sólido-sóllido (razão em massa de catalisador para palha) exploraram o efeito da razão sólido-sólido na degradação de objetos biológicos. O pré-processamento da palha, a operação experimental de degradação da palha e a análise dos resultados de teste foram os mesmos do primeiro exemplo.

[0427] Testes de degradação foram realizados em diferentes razões sólido-sólido sob as condições de teste de partículas de palha de 20 a 60 malhas, a temperatura de 140°C, a pressão de hidrogênio de 1,5 MPa, a razão sólido-líquido (a razão em massa de palha para água) de 1:10, a velocidade do agitador de 500 rpm, e tempo de reação de 2 horas. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 6.

Tabela 6: Efeito da razão sólido-sólido-líquido na reação

Razão sólidosólido (g: g)	Taxa de degradação (%)	Concentração de açúcar (g/i)
1:10	43.8	7.001
02:10	48.3	10.274
03:10	51.3	14.998
04:10	50.2	11.092
05:10	52.7	13.822

Concretização 7 [0428] Os testes de degradação de objetos biológicos foram

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158/177 realizados em diferentes velocidades de agitação para explorar o efeito da velocidade de agitação na degradação de objetos biológicos. O préprocessamento da palha, a operação experimental de degradação da palha, e a análise dos resultados de teste foram os mesmos da concretização 1.

[0429] Testes de degradação foram realizados sob diferentes velocidades de agitação sob as condições de teste de partículas de palha de 20 a 60 malhas, a temperatura de 140°C, a pressão de hidrogênio de 1,5 MPa, a razão sólido-sólido (uma razão de massa de catalisador para palha) de 3:10, a razão sólido-líquido (uma razão de massa de palha para água) de 1:10 e um tempo de reação de 2 horas. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 7. Na tabela abaixo, a unidade de velocidade é rotações por minuto, ou seja, o número de rotações por minuto.

Tabela 7: Efeito de velocidade na reação

Velocidade de agitação (r/min)	Taxa de degradação (%)	Concentração de açúcar (g/i)
400	50.3	10.776
500	50.7	14.998
600	51.3	15.368
700	51.8	15.726
800	52.5	15.596

Concretização 8 [0430] Testes de hidrogenação em solução de açúcar foram realizados sob diferentes condições de testes. Os efeitos da temperatura de reação, pressão de hidrogênio, concentração de solução de xilose, taxa de alimentação da solução e taxa de gás residual na reação de hidrogenação da solução de açúcar foram investigados.

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159/177 [0431] Uma solução de xilose foi usada como matéria-prima na tese. Após 595,04 g do catalisador NÍ/AI2O3 e a carga terem sido empacotados em um reator de leito fixo, 0 dispositivo foi vedado e a fonte foi aberta. O ar no reator foi substituído pelo gás hidrogênio uma ou mais vezes (por exemplo, 4 a 5 vezes), e a detecção de vazamento foi realizada. Se não houvesse vazamento de gás, 0 aquecimento era iniciado e, depois que a temperatura da reação tivesse sido atingida, certa pressão de hidrogênio foi introduzida e a pressão foi mantida constante. Uma certa concentração de matérias-primas foi bombeada para 0 leito gotejante com uma bomba dosadora a uma certa taxa de fluxo. Após a conclusão da reação, a fonte de gás e cada válvula são fechadas, a energia é desligada, 0 gás no reator é esvaziado e a amostragem é realizada.

[0432] A amostra obtida foi filtrada através de um filtro aquoso de 0,45 pm e a concentração da solução de álcool de açúcar foi medida usando um cromatógrafo líquido Shimadzu LC-20AT. O detector era 0 índice de refração RID-10A, a coluna era Shodex SC1011, a fase móvel era água, a temperatura da coluna era de 80°C, a taxa de fluxo era de 1,0 ml/min e 0 volume de injeção era de 10 μΙ. Após análise por cromatografia líquida, obteve-se a área do pico do álcool de açúcar. De acordo com a equação de regressão da curva padrão, a concentração de álcool de açúcar foi determinada, e a massa de álcool de açúcar foi calculada de acordo com a Fórmula 2.

Fórmula 2: fórmula principal para a preparação de xilitol por hidrogenação de xilose sob certas condições de temperatura, pressão e concentração

Wxatoi— Cnose x V^n [0433] A taxa de conversão da xilose refere-se à razão de massa da

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160/177 ^/v' ^/v'xyloce

Fórmula 3:X_sysoce= -----Aloce [0434] A seletividade do xilitol refere-se à xilitol qualidade da xilose convertida para a xilose inicial. A taxa de conversão de xilose é calculada de acordo com a fórmula 3.

x 100% razão entre a massa de da xilose convertida. A seletividade do xilitol é calculada de acordo com a fórmula 4.

Fórmula 4: s_sysitos = x 100%

Mxyloce’Mxyloce onde:

e a massa

Xxiiose: taxa de conversão da xilose;

Sxiitoi: seletividade de xilitol;

Cxütoi: a concentração de xilitol;

V: o volume total do líquido obtido pela reação;

η: o fator de diluição;

W°xiiose: a qualidade da xilose no material inicial;

Wxüose e Wxütoi: a qualidade de xilose e xilitol após a reação, respectivamente;

Mxüose e Mxyitoi: o peso molecular de xilose e xilitol, respectivamente.

[0435] O teste de hidrogenação foi realizado a diferentes taxas de fluxo de gás nas condições de teste a uma temperatura de 140, a pressão de hidrogênio de 3,6 Mpa, a taxa de fluxo da solução de xilose de 1 ml/min, e uma concentração de solução de xilose de 10. % (aqui, a razão entre a massa de xilose e a massa da solução aquosa de xilose). Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 8.

Tabela 8: Efeito da taxa de fluxo de gás na reação

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161/177

Taxa de fluxo de gás (ml/min)	Taxa de conversão unidirecional (%)	Seletividade unidirecional (%)
0	82.2	90.0
5	85.5	85.4
10	92.2	80.4
15	94.2	78.8
20	98.2	75.7

Concretização 9 [0436] O teste de de hidrogenação em solução de açúcar foi realizado sob diferentes concentrações de solução de xilose, e o efeito da concentração de solução de xilose na reação de hidrogenação da solução de açúcar foi explorado. As etapas de operação e os resultados de teste do teste de hidrogenação da xilose foram os mesmos da forma de concretização oito.

[0437] Nas condições de teste da temperatura de 120°C, a pressão de hidrogênio de 2,0 Mpa, a taxa de fluxo de gás de 20 ml/min e uma taxa de fluxo de solução de xilose de 1 ml/min, foram realizados testes de hidrogenação em diferentes concentrações de solução de xilose (aqui, a razão entre a massa de xilose e a massa da solução aquosa de xilose). Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 9. Tabela 9: Efeito da concentração de substrato na reação

Concentraçã o de substrato (%)	Taxa de conversão de única via (%)	Seletividade unidirecional (%)
1	69.0	77.6
5	95.7	76.7
10	96.8	75.7
15	96.9	73.4
20	98.8	70.2

Concretização 10

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162/177 [0438] O teste de hidrogenação da solução de açúcar foi realizado em diferentes temperaturas de reação, e a influência da temperatura de reação na reação de hidrogenação da solução de açúcar foi explorada. As etapas de operação e os resultados de teste do teste de hidrogenação da xilose foram os mesmos da forma de concretização oito.

[0439] O teste de hidrogenação foi realizado a diferentes temperaturas de reação sob as condições de teste de uma pressão de hidrogênio de 2,0 Mpa, a taxa de fluxo de gás de 20 ml/min e a concentração da solução de xilose de 10% e uma taxa de fluxo de xilose de 1 ml/min. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela

10.

Tabela 10: Efeito de temperatura de reação na reação

Temperatur a(°C)	Taxa de conversão de única via (%)	Seletividade unidirecional (%)
100	58.6	85.2
110	77.3	85.4
120	85.3	81.3
130	95.8	76.7
140	99.1	72.5

Concretização 11 [0440] O teste de hidrogenação do hidrogênio líquido foi realizado sob diferentes pressões de hidrogênio, e o efeito da pressão de hidrogênio na reação de hidrogenação da solução de açúcar foi explorado. As etapas de operação e os resultados de teste do teste de hidrogenação da xilose foram os mesmos da forma de concretização oito.

[0441] O teste de hidrogenação foi realizado sob diferentes condições de pressão de hidrogênio nas condições de teste de uma

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163/177 temperatura de reação de 120°C, a taxa de fluxo de g de 5 ml/min e a concentração da solução de xilose de 10% e uma taxa de fluxo de solução de xilose de 1. ml/min. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 11.

Tabela 11: Efeito da pressão de hidrogênio na reação

Pressão de hidrogênio (MPa)	Taxa de conversão de única via (%)	Seletividade unidirecional (%)
0.3	59.7	70.6
0.6	62.7	77.9
0.8	75.8	77.0
1.0	82.5	80.4
1.6	83.3	85.8
2.0	85.0	89.0
2.6	85.8	89.3
3.0	86.6	89.9
3.6	87.0	87.2

Concretização 12 [0442] O teste de hidrogenação em solução de açúcar foi realizado sob diferentes taxas de fluxo de xilose, e o efeito da taxa de fluxo de solução de xilose na reação de hidrogenação da solução de açúcar foi explorado. As etapas de operação e os resultados de teste do teste de hidrogenação da xilose foram os mesmos da forma de concretização oito.

[0443] Sob condições de teste de temperatura de reação de 120°C, pressão parcial de hidrogênio de 3,6 Mpa, taxa de fluxo de gás de 5 ml/min e concentração de solução de xilose de 20%, foram realizados testes de hidrogenação em diferentes taxas de fluxo de solução de xilose. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 12. Tabela 12: Efeito da taxa de fluxo da solução de xilose na reação

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Taxa de fluxo de solução de xilose (ml/min)	Taxa de conversão de única via (%)	Seletividade unidirecional (%)
0.5	86.0	85.2
1.0	87.0	87.2
1.5	74.7	78.5
2.0	73.6	84.1
2.5	67.0	89.1

Concretização 13 [0444] O teste de hidrogenação da solução de açúcar foi realizado com arabinose como matéria-prima em diferentes concentrações de solução de arabinose, e o efeito da concentração de solução de arabinose na reação de hidrogenação da solução de açúcar foi explorado. As etapas de operação e os resultados de teste do teste de hidrogenação da arabinose foram os mesmos da forma de concretização oito.

[0445] Sob diferentes condições de teste de uma temperatura de 110°C, da pressão de hidrogênio de 0,8 Mpa, da taxa de fluxo de gás de 20 ml/min e uma taxa de fluxo de solução de arabinose de 1 ml/min, foram realizados testes de hidrogenação em diferentes concentrações de solução de arabinose (aqui referida como a massa de arabinose e a massa de solução aquosa de arabinose). Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 13.

Tabela 13: Efeito da concentração de substrato na reação

Concentração de substrato (%)	Taxa de conversão de única via (%)	Seletividade unidirecional (%)
1	99.4	84.9
5	100.0	84.0
10	99.3	81.3
15	98.3	82.2
20	97.6	83.4

Concretização 14

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165/177 [0446] O teste de hidrogenação da solução de açúcar foi realizado em diferentes temperaturas de reação, e o efeito da temperatura de reação na reação de hidrogenação de líquido de arabinose foi explorado. As etapas de operação e os resultados de teste do teste de hidrogenação da arabinose foram os mesmos da forma de concretização oito.

[0447] O teste de hidrogenação foi realizado a diferentes temperaturas de reação sob as condições de teste de uma pressa de hidrogenação de 0,8 Mpa, a taxa de fluxo de g de 20 ml/min, a concentração de solução de arabinose de 10% e uma taxa de fluxo da solução de arabinose de 1 ml/min. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 14.

Tabela 14: Efeito de temperatura de reação na reação

Temperatura de reação (°C)	Taxa de conversão de única via (%)	Seletividade unidirecional (%)
100	93.9	83.2
110	99.3	85.1
120	99.3	81.3
130	99.4	74.6
140	99.5	68.2

Concretização 15 [0448] O efeito da pressão do hidrogênio na hidrogenação da arabinose foi investigado através da experimentação da hidrogenação da solução de açúcar sob diferentes pressões de hidrogênio. As etapas de operação e os resultados de teste do teste de hidrogenação da arabinose foram os mesmos da forma de concretização oito.

[0449] O teste de hidrogenação foi realizado sob diferentes condições de pressão de hidrogênio nas condições de teste de uma temperatura de reação de 120°C, a taxa de fluxo de g de 20 ml/min e a

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166/177 concentração de solução de arabinose de 10% e uma taxa de fluxo de solução de arabinose de 1 ml/min. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 15.

Tabela 15: Efeito da pressão de reação na reação

Pressão de hidrogênio (MPa)	Taxa de conversão de única via (%)	Seletividade unidirecional (%)
0.6	97.9	69.0
0.8	99.0	81.7
1.0	98.3	71.3
1.6	99.3	81.3
2.0	98.4	80.3
2.6	99.5	65.4

Concretização 16 [0450] O teste de hidrogenação da solução de açúcar foi conduzido sob diferentes fluxos de solução de arabinose para explorar o efeitodo fluxo de solução de arabinose na reação de hidrogenação da solução de açúcar. As etapas de operação e os resultados de teste do teste de hidrogenação da arabinose foram os mesmos da forma de concretização oito.

[0451] O teste de hidrogenação foi realizado a diferentes taxas de reação da solução de arabinose sob as condições de teste da temperatura de reação de 120, a pressão parcial de hidrogênio de 0,8 Mpa, a taxa de fluxo de g de 2,5 ml/min e uma concentração de solução de arabinose de 10%. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 16.

Tabela 16: Efeito da taxa de fluxo de Material na reação

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Taxa de fluxo de Material (ml/min)	Taxa de conversão de única via (%)	Seletividade unidirecional (%)
0.5	99.4	80.8
1.0	99.3	81.3
1.5	98.1	82.8
2.0	96.1	84.4
2.5	92.7	85.1

Concretização 17 [0452] O teste de hidroclivagem com solução de xilitol foi realizado sob diferentes pressões de hidrogênio, e o efeito da pressão de hidrogênio na reação de hidroclivagem da solução de xilitol foi explorado.

[0453] O teste segue as seguintes etapas, incluindo:

[0454] A) Colocação de 349,79 g do catalisador à base de cobre e carga em um reator de leito fixo, conexão e vedação do dispositivo, abrindo a fonte de ventilação, substituição do ar no reator por hidrogênio durante 4 a 5 vezes e verificação se existem fugas;

[0455] B) ligamento da energia que faz com que a temperatura aqueça se não houver vazamento de ar, introdução de uma certa pressão de hidrogênio e manutenção da pressão constante após a temperatura atingir a temperatura de reação;

[0456] C) bombeamento de uma certa concentração de matériasprimas para o leito gotejante com uma bomba de medição a uma determinada taxa de fluxo;

[0457] D) Registro de dados de teste regularmente, uma vez que a reação pode durar por um período de tempo, e observação atenta quanto ao esvaziamento do líquido da reação no separador gás-líquido; [0458] E) análise da composição de solução de reação por cromatografia líquida de alto desempenho após a reação estar

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168/177 completa;

[0459] F) desligamento do cilindro de hidrogênio e de cada válvula e desligamento de energia.

[0460] A concentração da solução de açúcar foi determinada por cromatógrafo líquido Shimadzu LC-20AT. O detector foi índice de refração RID-10A, e a coluna foi Shodex SC1011. Com a água como fase móvel, a temperatura da coluna foi de 80°C, a taxa de fluxo foi de 1,0 ml/min, e o volume de injeção foi de 10 μΙ.

[0461] Os resultados de teste foram calculados pelo método de normalização da área, e a conversão da reação e a seletividade do produto e o rendimento do produto foram calculados através da porcentagem da área de cada componente medida na área total de pico. A fórmula de cálculo é mostrada na fórmula 5, fórmula 6 e fórmula

7.

X=^A°~^A x100%

Fórmula 5: ^A<>

S = —— xl00% Fórmula 6: ^A°~^A y=f_xl00% Fórmula 7: ^A<>

X: a taxa de conversão de reação;

S: a seletividade do produto;

Y:o rendimento do produto;

Ao: a soma das áreas de pico de todas as substâncias após a reação;

A: a área de pico da matéria-prima após a reação;

B: a área de pico do produto após a reação.

[0462] Além disso, a razão de conversão de xilose é uma razão entre

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169/177 a quantidade de xilose convertida pela reação e a quantidade de xilose inicial e é calculada de acordo com a Fórmula 2. A seletividade do xilitol é a razão entre a quantidade de xilitol produzida pela reação e a quantidade de xilose convertida e é calculada de acordo com a fórmula

3.

[0463] Sob as condições de uma temperatura de reação de 200°C, a concentração da solução de xilitol de 10% e uma taxa de alimentação de 1 ml/min e um fluxo de gás residual de 200 ml/min, diferentes pressões de hidrogênio foram ajustadas respectivamente para a reação de hidrogenação do xilitol. Os resultados de teste são mostrados na tabela 17.

Tabela 17: Efeito da pressão de hidrogênio na reação

Pressão de hidrogênio (MPa)	Taxa de co n ver são de única via (%)	Taxa de seletividade 1,2propanodiol unidirecional (%)	Seletivi dade unidirecio nal de glicerina (%)	Seletivida de de etileno glicol unidirecio nal (%)
3	7.1	21.8	15.0	12.5
4	8.9	21.1	16.4	13.3
5	10.7	20.1	17.4	14.9
6	12.4	19.6	15.6	13.5
7	14.4	18.4	14.7	13.0

Concretização 18 [0464] O teste de hidroclivagem com solução de xilitol foi realizado em diferentes temperaturas de reação, e o efeito da temperatura de reação na reação de hidroclivagem da solução de xilitol foi explorado. A operação de teste e a análise dos resultados de teste da hidroclivagem da solução de xilitol foram as mesmas da concretização dezessete.

[0465] Nas condições da pressão de hidrogênio de 6 Mpa, a

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170/177 concentração de solução de xilitol de 10%, a taxa de alimentação de 1 ml/min e a taxa de fluxo de gás residual de 200 ml/min, diferentes temperaturas de reação foram estabelecidas para a reação de hidrogenação do xilitol. Os resultados de teste são mostrados na tabela 18.

Tabela 18: Efeito de temperatura de reação na reação

Temperat ura de reação (°C)	Taxa de conver são de única via (%)	Taxa de seletividade 1,2propanodiol unidirecional (%)	Seletivi dade unidirecio nal de glicerina (%)	Seletivida de de etileno glicol unidirecio nal (%)
195	19.0	35.9	14.0	14.1
205	21.6	36.4	12.5	14.7
215	25.7	37.0	11.0	15.4
225	27.8	37.4	10.0	16.0
235	29.2	38.0	9.6	16.3

Concretização 19 [0466] O teste de hidroclivagem com solução de xilitol foi realizado sob diferentes concentrações de solução de xilitol, e o efeito da concentração de solução de xilitol na reação de hidroclivagem da solução de xilitol foi explorado. A operação de teste e a análise dos resultados de teste da hidroclivagem da solução de xilitol foram as mesmas da concretização dezessete.

[0467] Sob as condições da temperatura de reação de 215°C, a pressão de hidrogênio de 6 Mpa, a taxa de alimentação de 1 ml/min e a taxa de fluxo de gás residual de 200 ml/min, diferentes concentrações de xilitol foram ajustadas respectivamente para a reação de hidrogenação do xilitol. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 19.

Tabela 19: Efeito da concentração de xilitol na reação

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Concentra ção de solução de xilitol (% em peso)	Taxa de co n ver são de única via (%)	Taxa de seletividade 1,2propanodiol unidirecional (%)	Seletivi dade unidirecio nal de glicerina (%)	Seletivida de de etileno glicol unidirecio nal (%)
1	32.4	22.8	7.5	13.8
5	29.1	24.0	8.9	14.1
10	25.7	26.2	9.9	14.4
15	22.9	29.1	11.1	15.1
20	20.6	33.0	11.3	15.6

Concretização 20 [0468] O teste de hidroclivagem com solução de xilitol foi realizado em diferentes taxas de alimentação, e o efeito da taxa de alimentação na reação de hidroclivagem da solução de xilitol foi explorado. A operação de teste e a análise dos resultados de teste da hidroclivagem da solução de xilitol foram as mesmas da concretização dezessete. [0469] Nas condições da temperatura de reação de 215°C, a concentração da solução de xilitol de 20%, a pressão de hidrogênio de 6 Mpa e a taxa de fluxo de gás residual de 200 ml/min, diferentes taxas de alimentação foram ajustadas para a reação de hidrogenação do xilitol. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 20. Tabela 20: Efeito da taxa de fluxo de solução de xilitol na divagem do xilitol

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Taxa de fluxo de solução de xilose (ml/min)	Taxa de co n ver são de única via (%)	Taxa de seletividade 1,2propanodiol unidirecional (%)	Seletivi dade unidirecio nal de glicerina (%)	Seletivida de de etileno glicol unidirecio nal (%)
0.5	40.7	25.6	16.5	14.4
1.0	25.7	21.2	13.5	11.4
1.5	16.7	18.9	12.0	9.7
2.0	12.8	16.7	10.4	8.3
2.5	9.5	15.3	9.2	7.8

Concretização 21 [0470] A solução de sorbitol foi utilizada como matéria-prima de hidroclivagem, e o teste de hidroclivagem com solução de sorbitol foi realizado sob diferentes pressões de hidrogênio. O efeito da pressão de hidrogênio na reação de hidroclivagem da solução de sorbitol foi explorado. A operação de teste e a análise dos resultados de teste da hidroclivagem da solução de sorbitol foram as mesmas da concretização dezessete.

[0471] A temperatura da reação foi de 225°C, a taxa de alimentação foi de 1 ml/min, e a taxa de fluxo de gás residual foi de 200 ml/min, respectivamente, e diferentes pressões de hidrogênio foram ajustadas para realizar a reação de craqueamento do sorbitol. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 21.

Tabela 21: Efeito da pressão de hidrogênio na reação

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Pressão de hidrogêni o (MPa)	Taxa de conversão de única via (%)	Taxa de seletividade 1,2propanodiol unidirecional (%)	Seletivid ade unidirecio nal de glicerina (%)	Seletivida de de etileno glicol unidirecio nal (%)
4	12.5	39.3	14.6	9.5
5	15.6	41.0	12.2	9.5
6	19.9	41.6	11.4	10.6
7	20.4	40.6	12.8	9.1
8	20.8	39.8	13.1	9.0

Concretização 22 [0472] O teste de hidroclivagem da solução de sorbitol foi realizado em diferentes temperaturas de reação, e o efeito da temperatura de reação na reação de hidroclivagem da solução de sorbitol foi explorado. Em que, a operação de teste e a análise dos resultados de teste da hidroclivagem da solução de sorbitol foram as mesmas da concretização dezessete.

[0473] Sob as condições de uma pressão de hidrogênio de 6 MPa, uma concentração de solução de sorbitol de 10%, uma taxa de alimentação de 1 ml/min, e de uma taxa de fluxo de gás residual de 200 ml/min, diferentes temperaturas de reação foram ajustadas para realizar o sorbitol reação de hidrogenação. Os dados de teste específicos são mostrados na Tabela 22.

Tabela 22: Efeito de temperatura de reação na reação

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Tempera tura de reação (°C)	Taxa de conver são de única via (%)	Taxa de seletividade 1,2propanodiol unidirecional (%)	Seletivi dade unidirecio nal de glicerina (%)	Seletivida de de etileno glicol unidirecio nal (%)
195	6.5	41.8	12.3	11.5
205	12.8	47.4	8.7	16.5
215	15.8	47.4	9.9	15.7
225	19.5	47.5	10.4	15.6
235	25.4	40.8	10.5	17.0

[0474] O conceito básico foi descrito acima, e é óbvio para os versados na técnica que a invenção acima é apresentada apenas a título de exemplo e não constitui uma limitação da presente invenção. Várias modificações, melhoramentos e correções da presente invenção poderão ser feitas pelos versados na técnica, embora não estejam aqui explicitamente declaradas. Tais modificações, melhoramentos e correções são sugeridas na presente invenção, de modo que tais modificações, melhoramentos e correções ainda estão dentro do espírito e escopo das concretizações exemplificativas da presente invenção.

[0475] Ao mesmo tempo, a presente invenção utiliza palavras específicas para descrever formas de concretização da presente invenção. Por exemplo, os termos “uma concretização”, “uma forma de concretização e/ou “algumas formas de concretização” significam que um aspecto particular, estrutura ou característica descrita em conexão com a concretização é incluída em pelo menos uma concretização da presente invenção. Por conseguinte, é enfatizado e deve ser apreciado que duas ou mais referências a “uma concretização” ou “uma forma de concretização” ou “uma forma de concretização alternativa” em várias partes desta especificação não são necessariamente todas referentes

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175/177 à mesma forma de concretização. Além disso, os aspectos, estruturas ou características particulares podem ser combinados como adequados em uma ou mais formas de concretização da presente invenção.

[0476] Além disso, a ordem recitada de elementos ou sequências de processamento, ou o uso de números, letras ou outras designações, portanto, não se destina a limitares processos e métodos reivindicados a qualquer ordem, exceto conforme possa ser especificado nas reivindicações. Embora a invenção acima discuta através de vários exemplos o que atualmente pode ser considerado como sendo uma variedade de formas de concretização úteis da invenção, deve ser entendido que tal detalhe é unicamente para aquele propósito, e que as reivindicações anexas não estão limitadas às formas de concretização divulgadas, mas, pelo contrário, destinam-se a abranger modificações e arranjos equivalentes que estão dentro do espírito e escopo das formas de concretização divulgadas. Por exemplo, embora a implementação de vários componentes descritos acima possa ser incorporada em um dispositivo de hardware, ela também pode ser implementada como uma solução somente de software, por exemplo, uma instalação em um servidor ou dispositivo móvel existente.

[0477] Do mesmo modo, deve ser apreciado que na invenção anterior de formas de concretização da presente invenção, várias características são por vezes agrupadas em uma única forma de concretização, figura ou invenção da mesma com a finalidade de racionalizar a presente invenção auxiliando na compreensão de uma ou mais das várias formas de concretização. Contudo, este método divulgado não significa que os objetos da presente invenção requeiram mais características do que as mencionadas nas reivindicações. Pelo

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176/177 contrário, as características das formas de concretização são menos do que todas as características da única forma de concretização divulgada acima.

[0478] Em algumas formas de concretização, números que descrevem o número de componentes e atributos são usados. Deve ser entendido que cerca de , aproximado ou substancialmente são usados para modificar esses números para a invenção das formas de concretização em alguns exemplos. Salvo disposição em contrário, cerca de , aproximado ou substancialmente pode indicar uma variação de ± 20% do valor que ele descreve. Consequentemente, em algumas formas de concretização, os parâmetros numéricos estabelecidos na invenção escrita e reivindicações anexas são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas que se pretende obter por uma forma de concretização particular. Em algumas formas de concretização, os dígitos significativos especificados podem ser considerados para os parâmetros numéricos e o método de retenção de dígito geral pode ser usado. Embora os campos e parâmetros numéricos utilizados para confirmar a amplitude da sua faixa em algumas formas de concretização da presente invenção sejam aproximados, tais valores numéricos são definidos para serem tão precisos quanto possível dentro da faixa praticável em uma forma de concretização particular. [0479] Cada patente, pedido de patente, publicação de pedido de patente e outros materiais aqui citados, tais como artigos, livros, instruções, publicações, documentos ou similares, são aqui incorporados por referência em sua totalidade. Documentos de histórico de pedido que sejam inconsistentes ou conflitantes com o conteúdo da presente invenção serão excluídos, e documentos

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177/177 (atualmente ou posteriormente anexados à presente invenção) que limitam a mais ampla gama do escopo da presente invenção também serão excluídos. Deve notar-se que se a invenção, definição e/ou terminologia utilizada nos materiais de acompanhamento da presente invenção forem inconsistentes ou conflitantes com o conteúdo descrito na presente invenção, a descrição, definição e/ou terminologia poderá ser sujeita à presente invenção.

[0480] Por fim, deve entender-se que as formas de concretização descritas na presente invenção são meramente ilustrativas dos princípios das formas de concretização da presente invenção. Outras modificações poderão estar dentro do escopo da presente invenção. Assim, a título de exemplo, mas não limitado a ele, poderão ser utilizadas configurações alternativas das formas de concretização da presente invenção de acordo com os ensinamentos aqui descritos. Por conseguinte, as formas de concretização da presente invenção não estão limitadas às formas de concretização que são expressamente introduzidas e aqui descritas.

Claims (15)

1. REIVINDICAÇÕES:

   1. MÉTODOS PARA DEGRADAÇÃO DE OBJETO BIOLÓGICO caracterizado por compreender:

   a) provisão de um primeiro objeto biológico; provisão de um catalisador que forma uma mistura com o objeto biológico, o catalisador incluindo um elemento de cobre,

   b) obtenção de uma primeira fase líquida e uma primeira fase sólida pelo aquecimento da mistura em uma atmosfera incluindo hidrogênio, a primeira fase líquida incluindo um açúcar.
2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o catalisador inclui pelo menos um de cobre, óxido de cobre ou óxido cuproso.
3. 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o catalisador também inclui um agente auxiliar.
4. 4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o agente auxiliar é silica.
5. 5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender o pré-processamento do primeiro objeto biológico.
6. 6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o pré-processamento do primeiro objeto biológico inclui pelo menos um de corte, pulverização, moagem ou secagem.
7. 7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender a filtração da mistura.
8. 8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma razão em massa do catalisador para o primeiro objeto biológico se situa em uma faixa de 1:100a 200:100.
9. 9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a atmosfera, incluindo o hidrogênio, tem uma pressão na

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   2/2 faixa de 1,0 MPa a 6,0 MPa.
10. 10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a atmosfera, incluindo o hidrogênio, tem uma pressão na faixa de 1,0 MPa a 4.0 MPa.
11. 11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento da mistura é realizado em uma faixa de 100°Ca 170°C.
12. 12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento da mistura dura um período de tempo que varia de 0,5 a 20 horas.
13. 13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura é agitada durante o aquecimento da mistura.
14. 14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a velocidade de agitação situa-se na faixa de 400 rpm a 800 rpm.
15. 15. Catalisador caracterizado pelo fato de compreender um componente incluindo cobre, estando uma razão em massa do componente para o catalisador em uma faixa de 4,8% a 100%; um agente auxiliar possuindo um tamanho de partícula em uma faixa de 0,5 mm a 32 mm, estando uma razão em massa do agente auxiliar para o catalisador em uma faixa de 0% a 95,2.