CN107021878A - 由生物质联合生产乙酰丙酸和糠醛 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于由生物质改进地生产乙酰丙酸的方法，其中从来自乙酰丙酸生产反应器的蒸气流回收糠醛。可选择反应条件使得能够让两种产物的收率良好并且减少不期望的副产物。

Description

由生物质联合生产乙酰丙酸和糠醛
发明领域
本发明一般性涉及将基于生物质的原料转化为可分类为可更新的组分，例如可更新的交通工具燃料组分。具体地，但不是排他地，本发明涉及一种联合生产乙酰丙酸和糠醛的方法。具体地，但不是排他地，本发明涉及一种联合乙酰丙酸和糠醛反应器。
发明背景
乙酰丙酸已被鉴定为可由衍生自生物质的己糖加工的合适的化学原料。
公布US2813900公开了一种用于连续乙酰丙酸生产的方法。在所述方法中，进料为从中已首先回收戊糖的生物质，更具体地，进料为来自糠醛方法的残余物。所述方法基于酸水解，其中在第一反应器中纤维素聚合物降解为己糖单体，并且在第二反应器中由己糖反应为乙酰丙酸，这是一种伸长的水平布置的室，其经设计以对流产生湍流。
专利公布US5608105公开了一种方法，其中将碳水化合物原料和硫酸催化剂溶液混合，并且将浆料连续供应至管状反应器中。该反应器在210-220℃的典型温度下操作，以将碳水化合物多糖水解为它们的可溶性单体(己糖和戊糖)。该水解反应快速，随后将第一反应器的流出物进料至在较低温度(190-200℃)下操作的连续搅动的槽反应器（tankreactor），达20分钟的较长的停留时间。通过从第二反应器排出液体，取出乙酰丙酸。在过滤-加压装置中，从乙酰丙酸溶液除去固体副产物。
已提议多种方法用于糠醛生产。当目标为低投资和低操作成本时，生产可基于通过加热由生物质固有形成的有机酸。这样的方法相对缓慢，并且通常仅允许回收糠醛。为了进一步开发效率和加速转化，可向过程中加入酸催化剂以代替天然产生的有机酸或与其共同起作用。
文件US2013/0168227公开了一种由生物质(例如玉米穗轴、甘蔗渣和竹子)生产糠醛的方法。在所述方法中，最初将生物质、酸催化剂、环丁砜(作为水混溶性溶剂)和水进料至反应器中。蒸除与水共同形成的糠醛(它们形成共沸混合物)，在反应器中留下溶剂和残余的副产物，例如乙酰丙酸。通过加入水，让可溶于环丁砜的腐殖酸和木质素沉淀，将其与副产物分离。
因此，需要简化乙酰丙酸生产的方法。另一个需求是采用更有效的方式将生物质转化为乙酰丙酸和糠醛。进一步需要优化乙酰丙酸和糠醛二者作为反应产物的收率。本发明的目的是提供一种将己糖和戊糖分别转化为乙酰丙酸和糠醛的联合方法。另一个目的是在所述方法中改进乙酰丙酸和糠醛二者的回收。
发明概述
根据本发明的第一方面，提供了在一个反应器中将生物质转化为乙酰丙酸和糠醛的方法，其中在所述反应器中的工艺条件包括
温度为150-200℃
在所述温度下的停留时间为30-480分钟
H2SO4含量为进料的3-5重量%
连续蒸汽汽提。
目的是使存在于进料生物质中的己糖和戊糖二者都反应。在当前的方法中，选择反应器条件使得反应能够从此一个反应器得到乙酰丙酸和糠醛，而无需具有不同反应条件(例如温度)的两个单独的反应器。当施用蒸汽汽提时，喷射的水蒸汽有效地将糠醛带入气相。
根据当前的方法的一个优选的实施方案，在所述反应器中的条件还包括一个或多个选自以下的参数
压力为3-14巴
混合
干燥物质为进料的5-30重量%，优选15-20 %。
所述方法还可包括连续或分批从所述反应器的水相(浆料)回收乙酰丙酸。所述方法还可包括从所述反应器的蒸气流回收糠醛。本发明人意外地发现这些工艺条件允许这样的反应，其中在一个反应器中己糖和戊糖单体分别反应为乙酰丙酸和糠醛。根据一种实施方案，其中进料中的原料包含寡糖或多糖，例如木质纤维素生物质，糖单体之间的糖苷键首先经水解而解聚碳水化合物链，随后释放的己糖和戊糖在一个反应器中根据当前的方法反应。
在实验部分，已显示使用木质纤维素生物质的某些益处。
所述方法还可包括其中将通过当前的方法得到的乙酰丙酸进一步转化为其产物(例如树脂、增塑剂、特性化学品、除草剂或燃料增量剂（fuel extender）)的过程。
仅结合本发明的一些方面，将说明或已说明本发明的不同的实施方案。技术人员认识到本发明的一个方面的任何实施方案可施用于本发明的相同的方面和其它方面。
附图简述
将通过举例，参考附图(图1)，描述本发明，其显示当前的方法的质量平衡和过程实例流程图的简图。
发明详述
由生物质生产的乙酰丙酸已显示用作有希望的前体用于若干基于生物的化合物。乙酰丙酸为在不同的应用中通常用于改进或改变溶解度、塑性、可模压性等性质的试剂。除了乙酰丙酸本身，其酯和γ戊内酯为可由其衍生的特别受关注的化合物。实际上作为不同聚合物和低聚物大量存在的己糖（the hexoses abundant as different polymers andoligomers）可经由简单的反应转化为乙酰丙酸。由一摩尔己糖，生产一摩尔乙酰丙酸和甲酸二者。所述反应可通过酸来催化。该反应在以下作为“反应1”给出：
反应1.
将生物质糖组分转化为基于生物的化合物的另一个反应为戊糖反应为糠醛。在当前的反应条件下，糠醛为容易挥发性化合物。其中戊糖转化为糠醛的反应在以下作为“反应2”给出。
反应2。
在文献中，公布了其中不加入酸的一些方法。这些方法基于作为来自所述反应的产物而形成的酸的活性。然而，不加入酸，反应引发缓慢并且停留时间可能长。在过程期间除去酸(例如，甲酸)因此可能似乎没有吸引力。
优选，将酸供应至反应器。可将酸浸渍于生物质进料，与加入的水混合，直接进料至反应器中，优选稀释，或它们的任何组合。适于催化在当前的方法中发生的反应的许多酸为已知的。优选无机酸，例如HCl、H3PO4和H2SO4，由于它们比有机酸(例如羧酸)更好地耐高温和其它工艺条件。有益的是使用在反应器条件下不蒸发的酸。还已知一些金属和盐(例如FeCl2)催化以上反应1和2。
当前的方法受益于在当前的条件下酸催化剂的多效性。在糖单体、己糖、戊糖和它们的组合之间的糖苷键的酸水解为快速反应。由于通常使用的无机酸在空间上小，它们可到达生物质碳水化合物结构之上的所有部位。随着水解的进行，并且聚合的生物质降解为较小的聚合的或低聚的单元，糖苷键的分裂使得键更容易接近，增强对含水介质的溶解度，从而有助于过程流变学，浆料的混合，材料转移，从浆料除去挥发性化合物等。如在以上反应1和2中显示的，酸催化剂也有助于形成乙酰丙酸和糠醛二者。
使用硫酸H2SO4作为催化剂已证明对于当前的方法是优选的。其不挥发，在空间上相对小，并且非常有效。在反应浆料中硫酸的量为可耐受的腐蚀和反应速率的平衡。然而，由于其在反应中不消耗，其它反应参数的选择可平衡对高浓度的需求。由于在当前的工艺条件下通过硫酸催化的反应产生水，当计算平衡时，应考虑这一点。来自蒸汽汽提的冷凝也可稀释浆料，并因此降低硫酸浓度。关于进料总质量计算，硫酸的输入反应器的量可在1-10重量%，但优选1-5重量%的之间变化（The amount in the input to the reactor mayvary between 1 to 10%-wt, but preferably is from 1 to 5%-wt of the sulfuricacid calculated in relation to the total mass of the feed thereto.）。反应后，可从浆料回收硫酸并且可再用于过程中。
天然生物质的化学组成取决于其来源。通常木质纤维素生物质由38-50 %纤维素、23-32 %半纤维素和15-25 % (干重)木质素组成。其还可含有其它组分，例如淀粉，其为同样可用的己糖来源。纤维素为由几百至高达好几万个葡萄糖单元组成的非支化的水不溶性多糖。当解聚时，得到葡萄糖低聚物并最终得到己糖，也称为C6糖。纤维素为天然合成的最丰富的生物聚合物。比起纤维素，半纤维素具有通常较低的分子量。半纤维素为聚合材料，通常为支化的，包含己糖(葡萄糖、甘露糖和半乳糖)和戊糖(主要为阿拉伯糖和木糖)二者。木质纤维素生物质中的第三种主要组分，木质素为由取代的苯基丙烯单元制备的高度交联的聚合物。
在本发明的上下文中，生物质可指由天然来源直接得到的材料，即，天然生物质，或者可任选进行预处理。通常根据使用的生物质的类型和性质来改变方法，但是来自不同来源的生物质的混合和变化是适用的。这样的预处理包括但不限于洗涤、研磨、压碎、碾磨等。生物质的典型的来源也是来自不同的利用生物质的过程的废物流。可用于当前的方法的进料的合适的废物流包括但不限于如甘蔗渣、稻草、固体回收的燃料(=商业和工业包装废物)、森林剩余物等。在其中认为生物质是废物或由另一个过程再循环的实施方案中，可发现环境益处。在环境上和伦理上最优选的是其中生物质不具有备选用途并且不适于食物生产的实施方案。
当在当前的方法中使用固体进料生物质时，优选将生物质进料材料压碎成为平均直径为0.5-10 mm，更优选1-2 mm的颗粒。反应1和2为部分质量传递受限的，1-2 mm的粒径提供可行的收率和速率，尤其是当使用木质和稻草进料生物质时。
当生物质包含至少纤维素和半纤维素时，当前的方法提供出乎意外的益处。或者，其可包含在该方法之前已经过处理的纤维素和半纤维素。典型的预处理包括为化学、生物化学、机械或它们的组合的处理。常见的预处理包括但不限于通过酶或酸浸泡、溶胀、软化，以改进渗透性、机械粒径减少和水解。
当根据当前的方法处理的生物质包括己糖和戊糖二者或其前体，并且其中己糖:戊糖比率为33:1至1:2时，可得到使用当前的方法的最好结果。
在本发明的上下文中，可衍生自植物材料的单糖，其碳骨架由5个碳原子组成，并且包括至少两个羟基，在本文中称为戊糖。它们通常也称为C5糖。存在于植物中的典型的戊糖根据物类、季节、生长条件等而变。然而，考虑当前的方法，确切的组成不是关键的。戊糖的单体通常与形成低聚物或聚合物的相同的或其它糖单体连接。在戊糖单元之间的键的水解释放单体，该单体可根据当前的方法处理。
本文使用的戊糖来源指可衍生戊糖单体的材料。除了包含原样戊糖的材料以外，这样的来源还包含其中所述戊糖单体与相同或不同的糖单体连接的聚合的和低聚的衍生物。例如，在木糖的情况下，相应的聚合的衍生物为木聚糖，低聚物为木-低聚物（xylo-oligomer）。
无论何时在本说明书中提及“进料”时，认为其包含反应需要的共同或单独进料的至少进料水、生物质和硫酸。然而，汽提蒸汽不包括在此总和中，尽管一些蒸汽可能冷凝和提高浆料的水含量。如果限定该进料的重量百分数，将单个组分的量与所述总质量作比较。例如，硫酸的量作为进料的1-5重量%给出，其中其与进料至过程中的水、生物质和硫酸的总和相比较。在本发明内，催化剂或进料流不是关键的。因此，可将进料和催化剂连续、半连续或分批供应至反应器。
进料的干燥物质含量指总液体(至少水和硫酸-水溶液的总和)与进料至反应器的固体物质之间的比率。在其中生物质进料已经历预处理的情况下，所述固体物质通常含有一些水，将其加入到总水含量中。对于本领域技术人员，可利用可得到浆料的不同的手段。根据一种实施方案，将所述液体和固体物质单独进料至反应器。另一个选项是使用一些水和/或硫酸用于预处理，例如通过分开喷洒生物质和进料潮湿或湿的生物质和其余的液体。另一个选项是在反应器之前混合所有的水或所有的水和硫酸，将浆料进料至反应器。
所述浆料的干燥物质含量可在总浆料质量的约5-约30重量%，更优选约15-20重量%变化，其基于进料计算。最优选干燥物质含量为总浆料质量的约20重量%，其基于进料计算。当与典型的乙酰丙酸生产方法(其中建议干燥物质含量为5-10重量%)的干燥物质含量相比时，约20重量%的所述干燥物质含量惊人地高。高干燥物质含量有助于工艺经济性。
在反应器中，存在两个具有它们自己的入口和出口的主要的相：蒸气相和含水浆料。讨论当前的方法，水相(即，含水浆料)指在反应器中非可挥发的组分，其在当前的反应条件下，保持在水中浆料化或溶解于水中。这样的组分包含至少硫酸、生物质和它们的一些衍生物，尤其是乙酰丙酸和一部分甲酸。蒸气流指在当前的反应条件下为或变得挥发性的组分。蒸气流包括至少汽提蒸汽、糠醛和甲酸。
基于在反应器中存在的化合物的特性，它们保留在含水浆料中，蒸发，与反应器的气相一起流出，或者在所述两相之间分开。浆料的典型的组分为进料(在降解之前的生物质)或通过在反应器中的反应形成的所有固体组分，例如腐殖酸。所述浆料也称为水相，因为主要的溶剂和载体为液体形式的水。然而，当蒸汽用作主要载体和汽提手段时，水也存在于蒸气流中。
根据一种可优选的实施方案，水为加入到反应器的唯一的溶剂，并且反应在含水环境中进行。因此，期望不含溶剂的方法。使用水作为唯一的溶剂，当前的方法提供用于运行避免可能的处理、回收和再循环系统中的第二或其它溶剂二者的设备和操作的进一步的益处。
在糖聚合物降解之前，进料至反应器的生物质通常为第一固体。然而，当由于酸催化的结果糖链缩短时，在水中的溶解度提高。虽然释放的单体容易挥发，但是保留在浆料中，与催化剂具有良好的接触。此外，通过己糖的转化形成的乙酰丙酸在当前的反应条件下保持良好地溶解于水相中。
如所解释的，将一摩尔己糖单体转化为一摩尔乙酰丙酸产生一摩尔甲酸作为副产物。在反应器条件下，甲酸具有一定程度的挥发性，在水相流和蒸气流之间分开。由于分压平衡，比起仅排放一些蒸气流或将其释放至接下来的闪蒸槽的方法而有可能的，使用连续汽提可从浆料释放更多的甲酸。与当前的乙酰丙酸方法相比，这提供进一步的益处。首先，基于反应平衡的基本原则，除去一种反应产物加速过程。第二，由于溶解于水相的甲酸的量较低，后来的分离步骤受益于该平衡。
因此，至少甲酸和水分入两相(蒸气和浆料)。水在水相或浆料中用作溶剂和分散剂，另一方面，在蒸气流中用作载气。一部分甲酸蒸发并且经由气相从反应器除去，而一部分甲酸保持溶解于含水部分中。研究当前的方法进行的实验显示约20-25 %的在反应期间形成的甲酸，被汽提蒸汽携带，流出反应器，而约70-80 %保留在浆料中。这显著缓解从浆料回收乙酰丙酸的负担。在其中除了反应器不提供有蒸汽汽提，另外的条件相同的参比反应中，所有的甲酸保留在浆料中。
优化工艺参数以允许足够的停留时间将存在于反应器的水相中的己糖转化为乙酰丙酸。通过实验已限定，优选的停留时间为至少30分钟。然而，太长的停留时间可能导致形成不期望的副产物。还必须考虑到反应器时间为成本因素，优选仅为需要的那么长时间。因此，在150-200℃的温度下，优选的停留时间为30-480分钟，更优选60-240分钟，最优选60-120分钟。
根据一种实施方案，方法为连续的，并且通过反应器设计提供足够的停留时间。
根据另一个实施方案，方法为半连续的，其中水相分批处理，向反应器中进料生物质、水和硫酸，并且在期望的时间后立刻基本上排空浆料。乙酰丙酸生产所需的停留时间可因此通过分批生产的常规手段来控制。然而，在生物质在反应器中的整个停留期间，连续进行蒸汽汽提。
对于本发明必要的是调节条件，其方式以产生在糠醛形成后尽可能快地从反应器除去糠醛的连续气体流。因此，必须选择进入反应器的蒸汽，其方式以能够使它的至少一部分以气相离开反应器。换言之，其不应在过程中完全被冷凝。
为了满足这些要求，以下选择是可用的。
本发明人已发现汽提蒸汽与在反应器中进料的干燥物质之间的优选的重量比为5:1至1:3，优选3:1至1:2，最优选约1:1。
在饱和平衡压力下，优选蒸汽温度比反应器温度高至少10℃，更优选高至少约20℃。
根据另一个实施方案，使用过热的汽提蒸汽，所述过热的蒸汽具有比饱和平衡压力低并且比反应器压力高的压力。
通过反应器产生连续蒸汽流在本描述的实验部分已显示增强糠醛的回收。不束缚于理论，认为从反应器条件快速除去糠醛有助于降低糠醛至副产物的损失。所述副产物形成例如描述于公布US4533743。
其中：
P代表戊糖
I戊糖-糠醛中间体
F糠醛
D1和D2分解产物
K1、K2、K3第一级反应速率常数
K4第二级反应速率常数
中间体I还未被分离或鉴定，因为一旦形成，其非常快速地消失(即，K2>> K1)。
本发明人已经意外地发现使用蒸汽连续汽提乙酰丙酸反应浆料有助于回收糠醛。从而从酸性反应器条件快速除去糠醛和从蒸气冷凝。根据当前的知识，还未报道从来自乙酰丙酸生产的蒸气流回收糠醛。尽管在现有技术方法中已从将己糖转化为乙酰丙酸并且闪蒸释放的气相的反应器除去一些排放气体，但是从反应器的这类的出口不能回收糠醛。所述条件对糠醛有害，糠醛反应为不期望的副产物并且自身聚合。此外，认为在反应器条件下除去糠醛和其它化合物挥发物推进乙酰丙酸反应。因此，基于对任一种方法的现有技术，不能预见以协同方式的两种转化益处。
工艺设定
参考附图1，本文提供当前的方法的一种实施方案。在以下描述中，相同的数字表示相同的元件。应认识到，说明性示图不完全按比例，附图主要用于说明本发明的实施方案的目的。
在图1中，给出反应的基本设置。将包含生物质和水的乙酰丙酸反应器进料(1)进料至反应器(10)。在反应器(10)之前，水可与进料材料(1)或催化剂(2)或二者混合，以满足反应器(10)中可适用的稠度，优选在反应器(10)中约65-75%水。将乙酰丙酸反应催化剂(2)H2SO4进料至反应器(10)。催化剂(2)可为新的，稀释的H2SO4，由乙酰丙酸纯化方法再循环的或它们的组合。进料材料(1)和催化剂(2)可在反应器(10)之前预混合。乙酰丙酸反应器(10)供应有蒸汽，其称为汽提蒸汽(3)。汽提蒸汽(3)的质量流量取决于进料生物质(1)和催化剂(2)温度和反应器(10)温度。布置汽提与反应器中的浆料流动方向反向。例如，当进料生物质(1)和催化剂(2)温度为约130℃并且反应器(10)温度为180℃时，可使用汽提蒸汽和反应器进料干燥物质的比率为1:1。对于技术人员来说为常规的优化的是，找到改变进料生物质(1)、催化剂(2)、反应器(10)和蒸汽(3)温度以提供约80%的蒸汽(3)流动通过反应器的其它工艺条件组合，其中蒸汽(3)与进料生物质(1)比率为约1:1。
汽提蒸汽(3)温度比反应器(10)温度高约10-20℃。汽提蒸汽(3)的压力为饱和平衡压力，或者如果使用过热蒸汽，则比饱和平衡压力低，但是仍比反应器(10)压力高的压力。汽提蒸汽的纯度要求允许使用的蒸汽也为回收的过程蒸汽或通常相对纯的过程蒸汽。然而，汽提蒸汽应相对清洁不含糠醛，以便有效回收糠醛（However, the stripping steamshould be relatively clean from furfural in order to recover the furfuraleffectively）。使用这样的布置，形成的糠醛主要(>90 %)用汽提蒸汽输送，并且经由出口和蒸气流(4)用蒸气流回收。对于糠醛的回收，有利的是在其形成后快速将其回收并且从反应器(10)的工艺条件中除去。然而，一些糠醛保留在反应器输出流(5)中。乙酰丙酸和5-羟基-甲基呋喃不与蒸气流一起蒸发，而是通过输出流(5)在水相中作为浆料离开反应器。
从反应器气相连续取出蒸气流(4)。蒸气流(4)在糠醛形成时立即回收形成的糠醛。乙酰丙酸和5-羟基甲基糠醛完全保留在反应器(10)溶液中，在反应器输出流(5)内取出，用于回收和纯化。大多数形成的甲酸也在流(3)内回收，而约20-25 %的形成的甲酸蒸发入蒸气流(4)中。使用阀(14)控制蒸气流(4)和反应器(10)压力。为了增强从反应器(1)汽提和蒸发糠醛和甲酸，反应器(10)压力优选高于外部，例如，管线(4)中的压力，所述压差通过控制阀(14)提供。优选所述外部压力为0.5-2巴绝对压力，最优选约大气压，即，约1巴绝对压力。
引导蒸气流进一步加工，所述蒸汽流通过蒸馏(20)，回收糠醛(24)和一部分甲酸(27)。
根据在现有技术中公布的乙酰丙酸方法设定在图1中给出的在输出流(5)之后的程序，所述程序包含控制阀(15)、闪蒸和蒸气输出(16)、固-液分离器(17)。在排除固体(26)后，将液体(25)进一步处理，以回收硫酸(22)(用于过程中的再使用)和最终回收乙酰丙酸。
所述方法进一步通过使在反应器中发生的反应明晰的质量平衡的数值来呈现。这些值在下表1中给出。作为主要反应之一，乙酰丙酸形成反应进行，每形成一摩尔的乙酰丙酸，产生一摩尔甲酸作为副产物。同时，还由存在于进料中的戊糖组分形成糠醛。
根据实验室测试，当与在不具有蒸汽汽提的相同反应条件下的乙酰丙酸收率相比时，瞬时回收糠醛也改进乙酰丙酸形成。
表1. 根据当前的方法的实验室测试结果，质量平衡的实例。流量/单位数值相应于在图1中给出的参比数值。流“出来的水”指在蒸气管线(4)之后发生的从过程中冷凝的水。在表中，ds指干燥固体，'-'指'未指定'，并且可能具有情况值（case value），例如，取决于乙酰丙酸纯化方法。
实验
前述描述提供本发明的一些实施方案的非限制性实例。对于本领域技术人员来说清楚的是，本发明不局限于呈现的细节，但本发明可采用其它等同的方式实施。以上公开的实施方案一些特征可在未使用其它特征的情况下用于产生益处（Some of the features ofthe above- disclosed embodiments may be used to advantage without the use ofother features）。
测试设定
设定实验条件以测量当与不具有蒸汽汽提的相同的反应器条件相比时，连续蒸汽汽提是否改进乙酰丙酸收率。测量糠醛收率，并且与没有蒸汽汽提但是在乙酰丙酸反应器之后闪蒸的公布的方法的图相比较。本文中给出的百分数指重量%。
反应器测试条件如下：
进料材料 牛皮纸浆(桦木牛皮纸浆，100g干物质/1000g批料)
目标温度 175℃
平衡压力 约12…16巴
进料的H2SO4 4.51重量%
进料浆料干燥物质 15重量%
在目标温度下的停留时间 60-90分钟
混合 打开
在2000 ml商用分批反应器中进行测试，该反应器配备混合器(高达1450 rpm)、夹套中陶瓷加热线圈(2.5kW)和在反应器中可移除的冷却剂线圈。
在没有蒸汽汽提的情况下，运行第一测试(参比)。糠醛和乙酰丙酸二者都形成，并且在浆料中累积。接着回收浆料，将糠醛蒸除。在第二试验中，使用以下参数设定根据当前方法连续蒸汽汽提：
通过在反应器中注射10 ml/分钟蒸汽和10 ml/分钟蒸气冷凝物的输出，提供蒸汽流。以包含两个单独的加热线圈单元(1.7 kW/单元)的加热单元加热汽提蒸汽。具有600巴并且最大20 ml/分钟的泵用作通入加热线圈中的进料水泵。当蒸汽/水温度为200℃并且当反应器内温达到150℃时，打开通向反应器的蒸汽流。
调节蒸气输出阀，以保持冷凝物流为蒸汽/水输入流的1.1倍或一样高（keepcondensate flow 1.1 times higher or as the same as steam、water input flow），并且保持反应器压力稳定，约为10巴。
进一步研究糠醛回收的手段。其它反应条件保持相同，只是比较两种不同的糠醛回收方法。通过煮沸反应器而回收糠醛与通过不同的蒸汽进料(在沸点下提供进料流的10%或20 %的蒸汽)的回收相比较。反应器条件为170℃和8巴，汽提蒸汽为250℃和25巴。目的是证明回收的差异，承认通过优化可进一步改进该收率。在表1中汇编结果，其显示汽提的蒸汽比沸腾的布置较低的能耗。
表1. 蒸汽汽提对从反应器回收糠醛的效果的热力学平衡。
结论
与不具有汽提蒸汽的参比测试(31.32mol%，测试运行1)相比，由于汽提蒸汽(测试运行2)而改进乙酰丙酸收率(41.21%)。然而，在汽提蒸汽反应器中转化为乙酰丙酸不完全(停留时间太短)。继续转化后，使用桦木牛皮纸浆的最终乙酰丙酸转化率，在使用来自运行2 (具有蒸汽汽提)的浆料的情况下为42.93 mol%，而在使用来自运行1 (不具有蒸汽汽提)的浆料的情况下为43.75 mol%。可推断，具有蒸汽汽提和不具有蒸汽汽提，在实践上实现相同的乙酰丙酸收率。然而，具有蒸汽汽提的情况下转化更快。
具有汽提蒸汽，成为冷凝物的糠醛收率为42重量%，即，65摩尔%。与在文献中报道的值相比，这是良好的收率并且证明当前的方法可行。
即使乙酰丙酸转化不是最佳的，但是这对实验显示这种能够从同一反应器中随乙酰丙酸一起回收糠醛的方法设定并不降低乙酰丙酸收率，如基于文献预期的一样。
比起参比(沸腾)测试，通过蒸汽汽提的转化提供进一步的益处。当通过不同的蒸汽输入(进料流的10和20%)回收糠醛与通过沸腾回收相比较时，清楚的结果显示当前的方法增加收率和降低能耗。
在进一步的实验(结果未显示)中，使用当前的进料改进乙酰丙酸转化。那些结果证实当前的方法适用于联合生产乙酰丙酸和糠醛，其收率与对于每一种单独优化的方法在文献中报道的那些可比。
因此，应该认为前述描述仅说明本发明的原理，而不是限制本发明。因此，本发明的范围不局限于所附专利权利要求书。

Claims (10)

1. 一种在一个反应器中将生物质转化为乙酰丙酸和糠醛的方法，其中在所述反应器中的工艺条件包括
i. 温度为150-200℃
ii. 在所述温度下的停留时间为30-480分钟
iii. H2SO4含量为进料的1-5重量%
iv. 连续蒸汽汽提。
2. 权利要求1的方法，其中在所述反应器中的工艺条件还包括一个或多个选自以下的参数
v. 压力为3-14巴
vi. 混合
vii. 干燥物质为进料的5-30重量%
viii. 含水浆料。
3.权利要求1或2的方法，其中所述汽提蒸汽温度在饱和平衡压力下比所述反应器温度高约10℃-20℃。
4.前述权利要求中任一项的方法，其中所述汽提蒸汽压力比所述饱和平衡压力低并且比所述反应器压力高。
5.前述权利要求中任一项的方法，其中所述生物质包括己糖和戊糖二者或其前体，其中己糖:戊糖比率为33:1至1:2。
6.前述权利要求中任一项的方法，其中在150-200℃温度下的停留时间为60-240分钟，更优选60-120分钟。
7.前述权利要求中任一项的方法，其中水为唯一的溶剂。
8.前述权利要求中任一项的方法，其中从所述反应器的输出浆料回收乙酰丙酸。
9.前述权利要求中任一项的方法，其中从所述反应器的输出蒸气流连续回收糠醛。
10.前述权利要求中任一项的方法，其中所述方法还包括将乙酰丙酸转化为其产物的步骤。
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