CN103566850B - 生物质及其他多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物质等多结构体轻质化加工技术。由成熟化学工艺过程及设备构成组合系统，实施分解、原位定向合成、合成衍生物分离与再生、循环利用等过程，既使难分离分解物实现分离，又发挥常温等适宜温度分解的转化率、产率、选择性、纯度、浓度、保持原始结构单元等多种优势。催化剂、溶剂等工质循环利用，为绿色工艺。生物质及糟渣、高分子废弃物、低阶煤等，都为总量很大资源，轻质化加工可获得大量衍生物或再生的糖、单体、中间体、低聚体等产品。绿色技术可广泛用于生物质炼制、轻工、农林、生化、化工、功能化学品、能源化工品等多个领域。提升生物质及糟渣、高分子废弃物、低阶煤等众多资源的价值，经济价值和社会意义很大。

Description

生物质及其他多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生 和循环利用的系统

技术领域

本发明涉及生物质或其他多结构体物质轻质化的酸催化水解等方式分解、分解物转化为衍生物，以实现衍生物与混合液分离与衍生物再生、溶剂和催化剂等工质循环利用的工艺及其装置系统，属生物质等加工与综合利用技术领域。

背景技术

地球是巨大、生息不止、循环再生、广泛分布的生物质及其他多结构体物质资源宝库。生物质的糖、蛋白质、油脂及木质素等资源几乎无处不在，包括植物、动物、微生物等。生物质糖总量巨大，包括纤维素、半纤维素、淀粉、果聚糖、植物胶、甲壳素、糖原、动物胶、藻类多糖、微生物多糖等，其中以植物糖资源尤其丰富。植物主要组份为纤维素、半纤维素、植物胶和木质素等，其中多糖多结构体(纤维素、半纤维素、淀粉、植物胶、果聚糖等)在植物中一般占2/3以上，是很大的糖资源。轻工、食品、农林等多个生物质加工或利用行业，副产大量生物质渣(糟渣或丢渣)，如酒渣(糟)、醋渣(糟)、蔗渣、油料渣、菌糠等。这些糟渣含较大比例的糖类、蛋白质类、油脂类等较高价值组份，尚未得到较好利用，有的还造成严重环保问题。生物质及其糟渣等物料为多种结构或组份的结合体或聚合体(多结构体)，如多糖、木质素、蛋白质等组份，全部组份形成复杂的多结构体，一般难以直接较好地利用某个组份。生物质及其他多结构体物质的各组份需分离出来或分解后分离出来才能更好地利用。

多位学者和专家们早已研究发现，并经长期验证，常温或适宜加热温度下(低于糖结构出现明显变性或分解的温度)，用浓度较高的较强酸的溶液催化水解，如较浓的硫酸催化水解，生物质多糖多结构体(纤维素、半纤维素、壳聚糖、植物胶、果聚糖等)可分解为单糖或低聚糖或较短链多糖的水解混合液。常温或适度加热温度下的酸催化水解，多糖转化率较高，水解的糖产率或得率较高，水解的糖液浓度和纯度都较高；反应条件温和，能耗低，成本低；水解的糖结构稳定，可避免较高温度下水解糖结构变性或分解变质。水解的糖液浓度和纯度较高，有利于水解糖的直接利用或深加工。常温或适宜升高温度下的酸催化水解多糖过程有明显优越性。

由于生物质多糖的酸催化水解生成的单糖或低聚糖或短链多糖与作为水解催化剂的酸等都溶解在水解混合液中，难以用常规方法将水解糖与含酸等工质的水解混合液分离。由于尚未较好地解决水解糖与混合液的分离问题，为避免较大的酸消耗，一般不采用浓酸水解，而采用稀酸催化水解。稀酸催化水解需要在较高温度下进行，以获得一定水解速度，否则稀酸催化水解速度较慢。但稀酸高温水解，导致很多方面的问题，包括能耗上升，糖结构变性加快，生物质中木质素等其他组份分解加快，生成较多非糖分解物或毒物。稀酸催化水解导致水解糖浓度低，限制了水解糖应用领域；水解糖浓度低，导致发酵后产物浓度低，产物分离成本明显上升。稀酸水解不能发挥生物质多糖浓酸水解的优越性或优势。

不仅生物质在较浓酸催化作用下的水解活性较高，常温或其他适宜温度(如适度加热)温度下，生物质糟渣、褐煤、纤维素或木质素等高分子废弃物、聚酯类和聚酰胺类及聚氨酯类与聚甲醛等多种聚合物废弃物等多结构体，在酸或碱催化下的分解活性较高，是较易分解或轻质化的资源。许多酸性物质(如酸或酸性盐)或碱性物质(如碱或碱性盐)或中性物质都可以作为分解催化剂(如水解催化剂)，使生物质及其他多种多结构体物料发生分解(如生物质水解或降解)。分解或水解生成的糖类、氨基酸类、羧酸类、醇类、醚类、酚类、多肽类、有机酸类、酰胺类等分解产物，与分解催化剂或溶剂都混合在混合液中，用常规方法难以直接将分解产物从分解混合液中分离出来。

与生物质多糖水解过程相似，由于尚未较有效地解决分解物与混合液分离问题，不仅常温或其他适宜温度下分解多结构体的优越性(包括能耗低、分解物纯度高、分解物浓度高等)没有被利用，而且如上述的许多重要的多结构体物料的轻质化分解的利用方面，长期没有得到应有的重视，导致各种多结构体资源没有得到有效利用。

多位学者和专家们还早已研究发现，并也经过长期验证，含不同多糖组份的生物质，可通过逐级分层方式的水解或分解，分离出不同的多糖组份，或将各多糖组份逐级分层水解为不同的糖液，实现生物质各个多糖组份的分离，如半纤维素与纤维素分别从生物质中分离出来。半纤维素也较易酸催化水解，且可在基本不影响纤维素情况下将半纤维素水解并分离。将植物大部分半纤维素脱出，生成含纤维素的制浆造纸原料。生物质中蛋白质、油脂或木质素等组份，都可逐级分层分离或分解。蛋白质、淀粉、油脂、水溶分等相对较易分离出来。

制浆造纸原料中的大部分半纤维素随同木质素进入黑液，不仅半纤维素资源没有得到较好的利用，还增加制浆造纸成本，而且加重环保问题。制浆和造纸是很大规模产业，如果将制浆造纸过程的半纤维素实现回收利用，不仅可以节约处理半纤维素引起的碱或碱性盐等物资消耗，又可明显减少黑液量，且可产出大量较高附加值的半纤维素的衍生物产品。

目前许多秸秆在田间烧掉了，不仅浪费大量宝贵生物质资源，而且影响环境。如果将生物质的组份，如多糖转化为单糖或低聚糖或短链多糖及各种糖的衍生物产品，既获得大量的化学品或生化产品，提高秸秆应用价值，又有利于解决烧秸秆的环境问题，有重要意义。

生物质、生物质糟渣、生物质多糖、纤维素类高分子废弃物等多结构体物料，为含多糖的多结构体物料，即多糖多结构体物料。生物质等多结构体的酸催化水解等方式的轻质化分解、糖或其他分解产物的催化有机合成、萃取和分馏及蒸发与过滤等工艺过程及其设备，都是较成熟、较低成本的化学工艺过程与设备，为工艺过程及其设备的组合应用或拓展应用奠定了基础。

发明内容

本发明目的是设置实现生物质及其他多结构体物料轻质化加工的工艺装置系统，以较成熟的化学工艺过程及其设备，组合构成多结构体物质轻质化加工的装置系统与工艺系统，使大分子甚至超大分子的多结构体物料实现轻质化，尤其是发挥生物质多糖或其他多结构体物料在常温或其他适宜温度下进行酸水解的优越性，既解决生物质酸水解或其他多结构体物料轻质化加工的分解物与混合液难以分离问题，又获得分解物的目标衍生物产品，或得到衍生物的再生产品，并实现酸、合成剂、溶剂等工质的循环利用。

本发明通过设置如下的工艺装置系统的工艺系统与装置系统实现上述目的，多结构体轻质化加工的工艺系统主要由多结构体分解物的原位定向合成过程、衍生物分离过程、衍生物再生过程、循环利用过程等过程组成，即工艺系统主要包括分解物的原位定向合成过程、衍生物分离过程、衍生物再生过程、循环利用过程等过程。多结构体包括多糖多结构体、蛋白质、生物质、生物质糟渣、褐煤、木质素、木质素类废弃物、聚酯类废弃物、聚氨酯类废弃物、聚酰胺类废弃物、聚醚类废弃物、聚碳酸酯类废弃物、聚甲醛废弃物等。多糖多结构体包括纤维素、半纤维素、淀粉、甲壳素、微生物多糖、植物胶、果聚糖、藻类多糖、生物质、生物质糟渣、纤维素类废弃物等。

所述原位定向合成过程为在混合液中原位进行的方式，通过非催化过程或在混合液中催化剂作用下的催化过程，将混合液中部分或全部的目标成份转化为其固态衍生物、或与混合液分层液态衍生物、 或双溶性衍生物中的1类或2类或全部3类衍生物。所述催化原位定向合成过程中的催化剂为混合液中原有的催化剂，或为向混合液中新加入的催化剂，或为由混合液中原有的催化剂与新加入到混合液中的催化剂成份共同构成的催化剂；催化剂为酸性物质催化剂或碱性物质催化剂或中性物质催化剂。混合液中的目标成份为多结构体在混合液中进行分解过程生成的分解物分子、或在混合液中进行化合过程生成的化合物(合成物)分子、或在混合液中进行缩合过程生成的缩合物分子、或在混合液中进行聚合过程生成的聚合物分子、或浸取过程进入溶液(混合液)中的浸取物分子、或萃取过程进入溶剂液体(混合液)中的萃取物分子、或溶解过程进入溶剂液体(混合液)中的溶解物分子、或吸收过程进入溶液(混合液)中的吸收物分子中的1种分子或2种分子或更多种分子(即至少1种分子)。所述混合液为多结构体轻质化加工形成的分解混合液或纯化混合液或调制混合液或分解混合物，或为化合过程的混合液，或为缩合过程的混合液，或为聚合过程的混合液，或为浸取过程的混合液，或为萃取过程的混合液，或为溶解过程的混合液，或为吸收过程的混合液。

原位定向合成过程为单独进行的过程，或为组合过程中进行的原位定向合成过程，如原位定向合成过程与衍生物分离过程或多糖分解过程的组合过程。组合过程为依次进行各过程的组合过程，或为同步进行2个或更多个(即至少2个)过程的组合过程。

对应地，所述工艺系统实施的装置系统主要由原位定向合成反应器、衍生物分离设施、衍生物再生反应器、循环利用设施等设备组成，即装置系统主要包括原位定向合成反应器、衍生物分离设施、衍生物再生反应器、循环利用设施等设备。

所述工艺系统和装置系统组成多糖或其他多结构体物料轻质化加工的工艺装置系统。

工艺装置系统的装置系统包括多结构体预处理设施、分解多结构体的分解反应器、进行原位定向合成过程的原位定向合成反应器、进行原位定向合成过程与分解过程的组合反应器、用于衍生物分离的衍生物分离设施、进行衍生物分离过程与分解过程和原位定向合成的组合过程的组合反应与分离器、进行衍生物分离过程与原位定向合成的组合过程的组合反应与分离器、进行衍生物再生过程的衍生物再生反应器、含工质的循环前溶液实现循环利用的循环利用设施、固液分离的分离器、分层液体分离的分离器、低沸点成份分离的分离器、混合液成份调配的调配器、双溶性成份分离的分离器等设备中的部分或全部设备。即组合构成装置系统的设备包括上述设备中的部分或全部设备。上述设备中，反应器、分离器等设备为单功能的设备，组合反应器、组合反应与分离器等设备为双功能或3功能或更多功能的设备。设置的上述装置系统用于实现生物质或其他多结构体物料的轻质化加工过程，其中，多结构体分解反应器用于在常温或其他适宜温度下使多结构体物料分解即进行轻质化分解反应。

该装置系统的特点和新功能包括；设置了混合溶液中分解物或缩合物或浸取物或萃取物或吸收物等目标成份的原位定向合成反应器、或分解物及其他目标成份的原位定向合成反应与多结构体分解反应的组合过程的组合反应器、或分解物及其他目标成份的原位定向合成反应与多结构体分解和衍生物分离的组合过程的反应与分离器、或原位定向合成与衍生物分离的组合过程的组合反应与分离器，用于进行单独的原位定向合成反应过程或组合过程中的原位定向合成过程，将分解混合液或纯化混合液或调制混合液或分解混合物等混合液中的部分或全部的分解物或合成物(化合物)或缩合物或浸取物或萃取物或吸收物等难以与混合液分离的目标成份以原位方式进行定向合成反应转化为较易与混合液分离的衍生物。原位定向合成反应器、或分解与原位定向合成的组合反应器、或分解与原位定向合成与衍生物分离的组合反应与分离器、或原位定向合成与衍生物分离的组合反应与分离器为搅拌釜或夹套加热搅拌釜或真空蒸发器或加热蒸发器或真空加热蒸发器或结晶器或沉降器或管式反应器或反应分馏塔或反应萃取塔等类型的设备，或为上述设备类型中的部分类型或全部类型设备组合构成的组合型设备。并设置了衍生物分离设施、或衍生物 分离与原位定向合成的组合过程的组合反应与分离器、或衍生物分离与分解和原位定向合成的组合过程的组合反应与分离器，用于进行单独的衍生物分离过程或组合过程中的衍生物分离过程，将原位定向合成过程生成的衍生物从其所在的混合液中分离出来，解决分解物等目标成份与混合液难以分离问题。也设置了衍生物再生反应器，在衍生物再生反应器中进行部分再生或完全再生过程，使衍生物完全再生或部分再生，得到再生复原的分解物等目标产品或部分再生的衍生物产物。并设置了循环利用设施，加工或处理分离产品后的含催化剂、合成剂、分解剂、再生剂、溶剂等工质中的部分或全部工质组份的循环前溶液，分离或脱除杂质，使上述循环前溶液转变为循环溶液，达到循环利用的条件，输送返回原使用过程或其他工艺过程进行循环利用，实现工质的循环利用。

原位定向合成反应器中进行的原位定向合成反应过程，不仅可以将难以与混合液分离的多结构体的分解产物(分解物)转化为较易与混合液分离的衍生物，而且也可以采用相同或相似的方法或原理，将其他过程形成的混合液中的难以与混合液分离的目标成份转化为较易与混合液分解的衍生物，然后将衍生物与混合液分离。得到衍生物后，将衍生物再生复原为目标成份。实现了混合液中目标成份与混合液的分离，解决混合液中目标成份难以用常规分离方法分离问题。混合液中如果有2种或更多种目标成份，往往需要分别进行原位定向合成反应和分别进行衍生物分离与再生(逐级分层方式的过程)，但也把混合液中的不同目标成份实现了分离。

原位定向合成过程为在混合液中原位进行的方式，通过非催化过程或在混合液中催化剂作用下的催化过程，将混合液中的部分或全部目标成份转化为其固态衍生物、或与混合液分层液态衍生物、或双溶性衍生物中的1类或2类或全部3类衍生物。催化原位定向合成过程中的催化剂为混合液中原有的催化剂、或为向混合液中新加入的催化剂、或为由混合液中原有的催化剂与新加入到混合液中的催化剂成份共同构成的催化剂。催化剂为酸性物质催化剂或碱性物质催化剂或中性物质催化剂。混合液中的目标成份为多结构体在混合液中进行分解过程生成的分解物分子、或在混合液中进行化合过程生成的化合物(合成物)分子、在混合液中进行缩合过程生成的缩合物分子、或在混合液中进行聚合过程生成的聚合物分子、或浸取过程进入溶液(混合液)中的浸取物分子、或萃取过程进入溶剂液体(混合液)中的萃取物分子、或溶解过程进入溶剂液体(混合液)中的溶解物分子、或吸收过程进入溶液(混合液)中的吸收物分子中的1种分子或2种分子或更多种分子(即至少1种分子)。与混合液分离后，目标成份衍生物再生复原为目标成份产品(再生目标成份产品)。

原位定向合成过程为单独进行的过程，或为进行组合过程中进行的原位定向合成过程；原位定向合成过程为一次性完成的原位定向合成过程，或为逐级分层方式的2次或3次或更多次(即至少2次)完成的原位定向合成过程。

关于组合反应器，如采用夹套加热搅拌釜同步进行生物质多糖的酸水解与原位酯化合成的场合，用水与醋酸或醋酐等组成生物质多糖酸水解的混合溶剂，用硫酸或亚硫酸作为催化剂，控制加入的水量，或者不另外加入水，利用醋酸与糖分子的酯化反应生成的水同步进行水解，水解过程消耗酯化过程生成的水，有利于酯化反应进行，反应器成为水解过程与酯化过程的组合反应器。如果在上述组合反应器中加入萃取剂，将酯化或部分酯化后的水解糖酯萃取进入萃取剂溶液相中，也既有利于混合液中的酯化反应进行，又将酯化或部分酯化的水解糖酯分离进入萃取剂溶液中，上述组合反应器转化为反应与分离器的组合型设备。

工艺装置系统的工艺系统包括多结构体预处理过程、多结构体逐级分层预处理过程、多结构体分解过程、多结构体逐级分层分解过程、原位定向合成过程、逐级分层原位定向合成过程、原位定向合成与分解的组合反应过程、原位定向合成与逐级分层分解的组合反应过程、逐级分层原位定向合成与分解的组合反应过程、衍生物分离过程、逐级分层衍生物分离过程、衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与逐级分层原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与分解和原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、分解与逐级分层原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、分解与原位定向合成和逐级分层衍生物分离的反应与分离组合过程、衍生物再生过程、逐级分层衍生物再生过程、循环利用过程、固液分离过程、分层液体分离过程、双溶性成份分离过程、逐级分层双溶性成份分离过程、低沸点成份分离过程、逐级分层低沸点成份分离过程、混合液成份调配过程等过程中的部分或全部的过程(单独过程或组合过程)。即组合构成工艺系统的过程包括上述的单独过程或组合过程中的部分或全部过程。

该工艺系统用于轻质化加工多结构体物料的方法的特点和新功能包括：多结构体物料完成预处理后，在常温或其他适宜温度下，在单独的分解过程中、或在分解与原位定向合成的组合过程中的分解过程中、或在分解与原位定向合成和衍生物分离的组合过程中的分解过程中进行轻质化的分解过程，生成含分解物的分解混合物。以在多结构体加工形成的混合液即分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或分解混合物中)原位进行单独的原位定向合成过程的方式、或以原位定向合成与分解的组合过程中的原位定向合成过程的方式、或以原位定向合成与分解和衍生物分离的组合过程中的原位定向合成过程的方式，进行分解物的原位定向合成过程，将部分或全部的分解物转化化为其衍生物。原位定向合成过程为催化过程或非催化过程。催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂或中性催化剂。催化原位定向合成过程以上述混合液或混合物中的原分解催化剂作为原位定向合成催化剂、或以向上述混合液或混合物中新加入的催化剂作为原位定向合成的催化剂、或以上述混合液或混合物中的原分解催化剂与新加入的催化剂成份(新加入的催化剂成份为原分解催化剂成份或新催化剂成份或原分解催化剂成份和新催化剂成份)共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂(加入的新催化剂成份为主催化剂成份或助催化剂成份或主催化剂成份和助催化剂成份)。进行单独的分解物原位定向合成过程或逐级分层分解物原位定向合成过程，或进行组合过程中的分解物原位定向合成过程或组合过程中的逐级分层分解物原位定向合成过程，将该混合液中的部分或全部的分解物等目标成份转化为较易与混合液分离的衍生物。原位定向合成的衍生物为双溶性衍生物、或固态衍生物、或与混合液分层的液态衍生物中的1类或2类或全部3类的衍生物，较易与混合液分离。然后进行衍生物分离过程得到分解物的衍生物产品，难以与混合液分离的分解物等目标成份以其衍生物的方式与混合液通过常规的较成熟分离方法实现分离，解决分解物与混合液难以用常规方法分离的问题。分离得到的衍生物产品或作为目标产品，或作为后续深加工的原料，或进行部分再生过程得到部分再生衍生物目标产品，或通过完全再生过程得到再生复原的再生分解物产品。分离衍生物产品或再生分解物产品后的含催化剂、溶剂、合成剂、分解剂等工质中的1种或2种或更多种或全部工质的各种混合液(循环前溶液)，通过循环利用设施加工或处理，进行分离或脱除杂质过程后转化为循环溶液，达到可循环利用条件，输送返回原使用过程或其他工艺过程实现循环利用。

分解物原位定向合成过程或衍生物分离过程或衍生物再生过程为一次性完成的过程、或为逐级分层方式的过程。

分解物原位定向合成过程或衍生物分离过程或衍生物再生过程为单独进行的过程、或为组合过程中进行的过程。

多结构体轻质化加工的工艺装置系统由装置系统和工艺系统构成。

分解物的原位定向合成过程具有两个方面的作用或意义。由于是在混合液中直接进行原位定向合成，原分解催化剂又是原位定向合成催化剂，即原位定向合成过程不更换催化剂种类或不更换催化剂主要成份。原位定向合成不仅将分解物等目标成份转化为较易与混合液分离的衍生物，为衍生物分离创造条件，也为分离衍生物后的混合液中的催化剂、溶剂等工质的循环利用创造了条件，因为原位定向合成催化剂也是分解催化剂，混合液可以直接返回分解过程循环利用或经调配为适宜成份后返回分解过程实现循环利用。

不仅多糖、生物质及其他多结构体的分解产物与混合液的分离问题可以用原位定向合成方法与衍生物分离等过程组合构成的工艺系统解决，各种有机合成产物与混合液难以直接分离的问题都可以用相同方法或原理进行解决。即将混合液中的目标产物成份通过原位定向合成反应过程转化为较易与混合液分离的衍生物，只要衍生物合成过程与产物生成过程的催化剂或组合催化剂相同、或衍生物合成催化剂与目标产物成份的生成催化剂可以共同存在于混合液中。然后将分离出的衍生物再生复原为原合成过程生成的产物。分离出衍生物的混合液可以循环利用。换言之，混合液中的目标成份无论是原料的分解产物，还是原料的合成产物，都可以通过原位定向合成过程将混合液中的产物转化为较易与混合液分离的衍生物解决分离问题。

关于组合过程，如前述的多糖或生物质水解与酯化的组合反应器中进行的同步水解与酯化的2种化学过程的组合过程、反应与分离器中同步进行的水解与酯化和萃取的2种化学过程与1种物理过程的组合过程，是上述多种组合过程中的两种组合过程。

上述的反应组合过程或反应与分离组合过程中的2个或3个或更多个(即至少2个)工艺过程为同时进行的同步组合过程或依次地顺序进行各过程的依次组合过程，或为同步与依次的混合方式的混合组合过程。同步组合过程为在同一个设备或设施中同时进行的2个或3个或更多个(即至少2个)过程的组合过程。依次组合过程为在同一个设备进行的组合过程，或为依次在2个或3个或更多个(即至少2个)设备中进行的组合过程。

组合过程为由2个或3个或更多个(即至少2个)物理过程(如各种分离、成份调配、加热或降温、调压等过程)或化学过程(如各种反应过程)或物理与化学过程组合构成的组合过程，组合过程包括2个或3个或更多个(即至少2个)反应过程或分离过程或反应与分离过程的组合构成的组合过程；组合过程为同步方式或依次方式或同步与依次的混合方式进行的2种或3种或更多种(即至少2种)过程的组合过程；同步组合过程为在同一个设备或设施中同时进行的2个或3个或更多个(即至少2个)工艺过程的组合过程；依次组合过程为在同一个设备进行的2个或3个或更多个(即至少2个)工艺过程的组合过程，或为依次在2个或3个或更多个(即至少2个)设备中进行的2个或3个或更多个(即至少2个)工艺过程的组合过程。组合过程中的工艺过程为1次性完成的工艺过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层方式的过程。

单独过程为独立于其他过程而单独进行或分别进行的单个工艺过程。

工艺过程或过程为单独过程或组合过程。

上述的单独过程、组合过程，组合构成的工艺装置系统的工艺系统。用于实施上述工艺系统的各个单独过程或组合过程所对应的各个设备或设施，组合构成工艺装置系统的装置系统。换言之，装置系统的设备或设施中进行的各个单独过程或组合过程，组合构成工艺装置系统的工艺系统。

逐级分层过程为在相同工艺条件下进行2次或3次或更多次(即至少2次)的单独过程或组合过程中的工艺过程，或为在不同工艺条件下(如渐次改变温度、压力、酸度或碱度或PH值、电磁场强度、超声波强度等、萃取剂种类、溶剂组成、合成剂种类等条件)进行2次或3次或更多次(即至少2次)的单独过程或组合过程中的工艺过程，包括使多结构体物料中的不同结构成份或组份发生分解作用或反应，或使混合液中不同的组份或成份发生作用或反应，或使混合液中不同的分解产物或原位定向合成产物或衍 生物再生产物的成份或组份以逐次或分层的方式实现分离。

关于逐级分层过程，如将生物质分离为溶解成份、半纤维素、纤维素、木质素的过程。生物质中有部分可在水或醇类等溶剂中溶解的成份，可以用不同的溶剂分别进行浸取或加热浸取，实现逐级分层的溶解成份的分离。分离生物质中溶解成份后，可分别进行半纤维素、纤维素的分离，剩余为木质素成份。实现生物质中几个主要成份的逐级分层方式的分离过程。分离出的半纤维素、纤维素、木质素，仍可以继续对每个成份进行逐级分层的分离或分解。

工艺系统与装置系统组合，构成工艺装置系统。即多结构体轻质化加工的工艺装置系统由工艺系统和装置系统组合构成。

关于装置系统中的设备或设施与其上下游的设备或设施之间的连通方式，加工或处理流体(液体、气体)物料的设备或设施，通过管道或管道与流体输送设备进行连通和衔接。流体输送设备包括泵、压缩机、风机等。涉及加工或处理固态物料的设备或设施，用固态物料输送设备或固态物料输送设备与通道进行连通和衔接。固态物料输送设备包括皮带输送机、螺杆输送机、振动输送机、风力输送设备等。

工艺系统的实施过程或方式为采用上述的工艺装置系统的装置系统实施工艺系统中的部分或全部的单独过程或组合过程中的工艺过程，加工或处理多糖或生物质或其他多结构体物料，使重质的生物质或其他多结构体物料实现轻质化，得到轻质化的分解物或分解物的衍生物产品。

工艺系统的实施方式包括：工艺装置系统用于加工多结构体物料时，利用预处理设施以一次性完成方式或逐级分层完成方式或一次性与逐级分层的混合完成方式，对生物质或其他多结构体物料进行粉碎、清洗、干燥、预反应、预分离等过程中的部分或全部的预处理过程，使多结构体物料具备适宜于进行后续加工过程(即分解等过程)的形态、尺寸、内部结构等性质。然后将完成预处理的多结构体物料在分解反应器中于常温或其他适宜温度下进行分解过程(如生物质酸水解过程)，分解为一次性完成的过程或为逐级分层方式的2次或3次或更多次完成的过程，完成分解过程后生成分解混合物。然后用固液分离器把分解混合物中的固态渣产物与液态分解物分离，用分层液体分离器将与分解混合液分层的液态分解物分离，得到分解混合液。用双溶性成份分离器分离分解混合液中的双溶性分解物成份，用低沸点成份分离器分离分解混合液中的低沸点分解物成份，得到纯化混合液。用混合液成份调配器调制纯化混合液中的成份(包括成份的种类和浓度)，得到适宜于原位定向合成的调制混合液。以多结构体轻质化加工形成的调制混合液或纯化混合液或分解混合液中的原分解催化剂作为原位定向合成催化剂，或以新加入的催化剂为原位定向合成催化剂，或以原分解催化剂与另外新加入到分解混合液或纯化混合液或调制混合液中的原分解催化剂成份或新催化剂(主催化剂或助催化剂或主催化剂和助催化剂)成份或原分解催化剂成份和新催化剂成份共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂，以原位定向合成反应器里的调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中的原位方式进行分解物的催化原位定向合成反应过程或非催化原位定向合成反应过程，原位方式定向地将调制混合液或纯化混合液或分解混合液中的部分或全部的分解物转化为较易与混合液分离的该分解物的衍生物，得到合成混合液。催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂或中性催化剂。生成的衍生物为双溶性衍生物、固态衍生物、与合成混合液分层的液态衍生物中的部分或全部种类的衍生物。然后用固液分离器分离固态衍生物，用分层液体分离器分离与合成混合液分层的液态衍生物；用双溶性成份分离器以一次性完成方式或逐级分层方式分离合成混合液中双溶性衍生物。分解物以其衍生物的方式与合成混合液实现分离，间接地解决了分解物与分解混合液难以用常规方法分离的问题。衍生物分离出来后，或作为衍生物目标产品，或作为进一步深加工的原料，或在再生反应器中进行衍生物再生过程或逐级分层再生过程，将衍生物部分再生为部分再生衍生物或完全再生复原为分解物的再生分解物产品(如再生水解糖或再生糖)。合成混合液分离衍生物后的混合液为合成混合液的循环前混合液，该循环前混合液含原位 定向合成催化剂(包括原分解催化剂)、溶剂、合成剂或其他工质成份。各种循环前混合液在循环利用设施中进行加工或处理，分离或脱除杂质，达到可循环利用的条件，转化为可以循环利用的循环溶液，输送循环溶液返回原使用过程或其他过程进行循环利用，如将一部分循环溶液返回原使用过程循环利用，另外一部分循环溶液返回预处理过程用于预处理生物质等多结构体原料，实现循环溶液的再次利用。循环溶液为含催化剂的混合液，或为含溶剂、分解剂、合成剂、再生剂、预处理剂、萃取剂或其他工质中的工质的溶液。

上述的实施工艺系统中的工艺过程的方式，进行的工艺过程都为单独过程。工艺系统的实施方式中，部分单独过程可以构成组合过程进行实施，通过实施组合过程代替构成该组合过程的2个或3个或更多个的单独过程的实施。即组合过程可以实现构成该组合过程的2个或3个或更多个(即至少2个)单独过程的全部功能或作用。

所述工艺系统的过程为1次性完成的过程、或逐级分层完成的过程；所述工艺系统的组合过程为同步进行各过程的组合过程、或依次进行各过程的组合过程。

如上述，多结构体包括多糖多结构体、高分子废弃物、木质素、褐煤、生物质或其糟渣等。

工艺系统实施中进行的过程为单独过程或组合过程或单独过程和组合过程。如上述的工艺系统的实施过程中进行的过程都为单独过程，也可以将组合过程在工艺系统实施的过程中进行。

工艺系统实施过程中进行的组合过程为分解与原位定向合成的组合反应过程、逐级分层分解与原位定向合成的组合反应过程、分解与逐级分层原位定向合成的组合反应过程、衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与逐级分层原位定向合成的反应与分离组合过程、分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、逐级分层分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、分解与逐级分层原位定向合成与衍生物分离的反应与分离组合过程、分解与原位定向合成与逐级分层衍生物分离的反应与分离组合过程等组合过程中的部分或全部的组合过程。

工艺系统实施中进行的工艺过程为一次性完成的过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层过程；一次性完成的过程为单独过程或组合过程中的过程；逐级分层过程为单独过程转变的逐级分层过程或为组合过程中进行的逐级分层过程。

工艺系统实施中进行的逐级分层过程为逐级分层预处理过程、逐级分层分解过程、逐级分层双溶性成份分离过程、逐级分层低沸点成份分离过程、逐级分层原位定向合成过程、逐级分层衍生物分离过程、逐级分层衍生物再生过程中的部分或全部的逐级分层过程。

通过装置系统实施工艺系统，首先是发挥在常温或其他适宜温度下分解多结构体物料的优势，又解决分解产物与分解混合液的难以分离问题，还使多结构体物料实现分解的轻质化和获得目标合成产物或再生产物，同时实现催化剂、溶剂、合成剂等工质的循环利用。

关于原位定向合成过程，如生物质多糖的酸催化水解场合，生物质多糖水解生成水解糖的过程、水解糖的酯化过程，都是可以在酸催化作用下进行的过程，为水解糖以在水解混合液中原位的方式进行原位定向合成奠定了理论基础。生物质多糖水解后或在水解过程中，水解糖可在混合液中原位地以原分解催化剂作为原位定向合成催化剂，被转化为较易与混合液分离的糖酯、糖醚等糖衍生物。

除生物质分解产物外，许多种多结构体物质的分解过程、分解产物的合成过程，都可以在同一类催化剂(如酸)的催化作用下进行，为混合液中的催化分解过程的进行和分解产物进行原位定向合成过程提供了可能性或奠定了理论基础，如聚酰胺类高分子、纤维素类纤维、聚酯类高分子、聚氨酯类高分子、 蛋白质、糟渣中主要成份等多结构体物料。因此，很多种多结构体物料的轻质化过程的分解物难以直接与混合液分离的问题，都可以采用与上述生物质多糖相同或相似的原位定向合成原理，通过在混合液中原位方式进行分解物的原位定向合成过程，原分解催化剂作为原位定向合成催化剂，将分解物转化为较易与混合液分离的衍生物，解决分解物的分离问题。解决了分解物的衍生物与混合液的分离问题，也就为混合液中的酸、溶剂等工质返回原分解过程进行循环利用奠定了理论基础。

关于糖酯的水解再生，糖酯的水解也可以为酸催化作用下进行的过程，还可以为碱催化再生过程，再生复原为水解糖。

由于生物质多糖的分解、原位定向合成和水解糖再生过程，都是可以在酸催化作用下进行的过程，为将酸催化的相关反应过程、分离过程进行过程组合和酸的循环利用奠定了理论基础，尤其是可以将酸催化的水解过程与酸催化的酯化等原位定向合成过程组合起来，通过在混合液中进行的原位定向合成过程，酸既是水解催化剂又是原位定向合成催化剂，将水解糖转化为较易与混合液分离的糖酯等衍生物，为解决水解糖难以直接与混合液分离的问题奠定了理论基础。上述水解糖为以其酯的形式实现与混合液分离。

水解糖的酸催化酯化过程与糖酯的酸催化水解再生复原过程为互逆过程，为糖酯的再生或复原为水解糖奠定了理论基础。有许多互逆的过程，包括酯化与水解、醚化与水解、缩醛化与水解、缩酮化与水解、偶联与水解、N的烃基化与水解、酰化与水解、加成或取代与消除等互逆过程。为许多种多结构体物料的分解、原位定向合成、再生复原为分解物奠定了理论基础。

因此，上述的各种多结构体分解物的化学反应性质，为上下游过程的组合，包括分解、原位定向合成、分解物的衍生物再生或复原、催化剂和溶剂等工质的循环利用等方面，奠定了理论基础。并且每个工艺过程都是成熟的化学化工过程，都有其对应的成熟设备，为上下游相关联过程的组合和设备功能的组合奠定了基础。

在酸水解生物质多糖组份时，酸性强度增加或温度上升，水解加快，但温度高于约150℃，5碳糖的分解或结构变性速度明显加快；温度高于约230℃，6碳糖的分解或结构变性速度明显加快。常温或其他适宜温度下，酸水解生物质多糖对产糖有利，水解糖的收率、浓度、纯度、转化率都较高。碱性条件下，高于约120℃，半纤维素剥皮分解等反应明显加快；高于约160℃，纤维素剥皮分解等反应明显加快。蛋白质的酸水解，生成多肽类或氨基酸类等。木质素的碱水解生成酚类、羧酸盐类、醇类等多种产物。氧元素醚键在一般条件下比较稳定，在较强酸或较强碱和加热条件下，醚键断裂或分解。硫醚键比氧醚键更易分解或断裂。以极性物质作为分解剂，如水、酸或酸酐(如乙酐、CO₂)、碱或碱酐(如NH₃)等，可分解生物质及其他多种物质。以非极性或弱极性物质为分解剂，如醇类、醛类等，也可分解多种物质。根据原料性质、目标产物或工艺过程的需要，设置适宜的分解条件，控制或利用生物质或其他多结构体物质在各种条件下的分解反应或轻质化反应。

多结构体为分子结构中含2段或3段或更多段结构片段的物质，各段结构片段为相同或不同的结构，如高分子或聚合物分子或纤维素分子；或多结构体为含2种或3种或更多种结构组份的物质，如生物质中含有半纤维素、纤维素、木质素等结构组份；或多结构体为含2段或3段或更多段结构片段、并含2种或3种或更多种不同结构组份的混合型多结构体。

除生物质外，还有多种其他多结构体物质，如轻工和农林等领域的多个生物质加工行业副产大量的固体渣或丢渣、褐煤和泥炭等矿物、聚酯类和聚酰胺类与聚氨酯类及纤维素类和聚甲醛及聚碳酸酯和聚醚类和碳碳键结构类等多种高分子或聚合物废弃物，都可被分解或轻质化。可根据原料性质、目标产物或工艺过程需要，选择适宜的分解剂，设置适宜分解条件，控制或利用多结构体物质在各种条件下的分解 或轻质化反应。通过分解和原位定向合成及衍生物再生等过程的工艺系统，可以使很多的多结构体高分子废弃物再生为其单体或低聚体或中间体，然后再循环利用，如再次用于生产原聚合物或其他高分子产品，将自然界难以降解或消解的大量高分子废弃物实现可持续不断地循环利用。不仅解决高分子废弃物的环保等问题，并且将大量高分子废弃物转变成较高价值、可不断循环利用的资源。

多结构体物料包括生物质、生物质糟渣、生物质多糖(如纤维素、半纤维素、淀粉、甲壳素、植物胶、微生物多糖、果聚糖、藻类多糖等)、蛋白质、木质素、褐煤、木质素废弃物、纤维素类高分子废弃物、聚酯类废弃物、聚氨酯类废弃物、聚酰胺类废弃物、聚醚类废弃物、聚碳酸酯废弃物、聚甲醛废弃物等物料中的1种或2种或更多种或全部种类物料；其中，生物质、生物质糟渣、生物质多糖、纤维素类高分子废弃物为含多糖的多结构体物料，即多糖多结构体。

生物质等多结构体物料在进行分解或逐级分层分解之前，一般需进行一些预处理过程，为后续分解、原位定向合成等工艺过程创造更好的条件。

预处理或逐级分层预处理过程在预处理设施中进行。

预处理设施由包括固态物料备料器、预处理器、混合液成份调配器、固液分离器等设备中的部分或全部设备构成。预处理设施中进行预处理过程，包括截断、粉碎、清洗、干燥、浸泡、蒸煮、预反应、预分离等多种的物理预处理过程或化学预处理过程或物理与化学组合预处理过程。上述预处理过程都为成熟的过程，有成熟的设备。根据物料的性质和下游的分解过程的要求，选择预处理过程和设备。固态物料备料器为由破碎机、粉碎机、清洗槽、清洗罐、干燥机等设备中的部分或全部设备构成，用于将各种物料转变为具有适宜尺寸和形状的物料，并完成物料的除杂、清洗、干燥等过程。固态物料备料器的上游连通物料储罐或料仓，下游连通预处理器。固态物料完成备料后进入预处理器中进行预反应或预分离等预处理过程。预处理器为搅拌槽或搅拌釜或夹套加热搅拌釜或夹套加热的真空搅拌釜或沉降器或萃取器或浸泡罐或蒸煮器等类型的设备，或为上述这些类型设备的部分或全部类型设备的组合预处理器或组合预分离器。预反应或预分离等预处理过程主要在预分离器中进行，如化学反应、浸取或萃取、蒸发等。混合液成份调配器也连通预处理器，该混合液成份调配器用于调配预处理剂溶液。预处理剂溶液由预处理剂、催化剂、溶剂等成份中的部分或全部成份构成。完成调配的预处理剂溶液加入预处理器中，对完成备料的固态物料产生预反应或预分离等预处理作用。预处理器的下游连通固液分离器，完成预处理后的混合物进入固液分离器中，将完成预处理的固态物料液体与预处理生成的混合液分离，得到完成预处理的固态物料。

2个或3个或3个以上的更多个(即至少2个)相同或同类型的预处理设施为并联设置。预处理设施中的2个或3个或3个以上的更多个(即至少2个)相同或同类型的设备为并联或串联设置。

预处理设施连通下游的分解反应器或分解与原位定向合成的组合反应器或分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离器。完成预处理的固态物料然后被输送到下游的设备中进行分解过程或包括分解过程的组合过程中的分解过程。在后续加工即下游加工过程中进行的分解过程包括一次性完成的分解过程或逐级分层方式的分解过程。

混合液成份调配器为调配罐或调配槽或鼓泡吸收器或喷淋吸收器或筛板吸收塔或填料吸收塔或浮阀吸收塔等类型混合液成份调配设备中的设备，或为上述混合液成份调配设备中的部分或全部设备组合构成的组合型混合液成份调配器，组合的方式为相同或不同的混合液成份调配设备的串联组合或并联组合或串联与并联的混合型组合。混合液成份调配器用于调配各个过程需要使用的各种不同混合液或溶液的成份，混合液成份调配器中主要进行混合、溶解、吸收、溶剂化等过程。混合液成份调配过程为成熟过程，有常见的成熟设备。混合液成份调配器连通液态物料加料设备、固态物料加料设备、气态加料设备中的部分或全部设备，将液态物料或固态物料或气态物料加入调配器中进行溶液调配。气态物料一般加入到气液 吸收类型设备中进行调配。完成调配的混合液加入到使用的设备或设施中进行使用，或经混合液储罐(槽)暂存后加入到使用的设备或设施中进行使用。混合液成份调配过程为成熟的过程，各种调配过程都有成熟的设备。

许多过程需要结合混合液成份调配器的使用，包括预处理、分解、原位定向合成、衍生物分离、衍生物再生等过程。不同过程可共用同一个混合液成份调配器，也可以单独设置各过程内部独立使用的混合液成份调配器。在上述的预处理过程中，混合液成份调配器用于调配物料预处理的预处理剂溶液。

预处理剂溶液由预处理剂、预分离剂、催化剂、溶剂等成份中的部分或全部成份构成。根据预处理过程或目的，如预分离或预反应过程，选择适宜的预处理剂或预分离剂。预分离剂如浸泡剂或浸取剂或萃取剂等。预反应过程需要与物料发生反应的物质作为预处理剂，如生物质原料用碱液脱除部分木质素，并使原料疏松化，便于进行分解过程。

预处理过程为物理预处理过程或化学预处理过程或物理与化学预处理过程的组合预处理过程。预处理过程为1次性完成的过程，或为2次或3次或更多次(3次以上)完成的逐级分层方式预处理过程。逐级分层预处理的每次过程为相同的过程，或为不同条件下的过程。预处理过程的条件包括温度、压力、催化剂种类、溶剂种类、与物料反应的物质种类、物理处理方式等。物料可以是经预处理(一次性或逐级分层预处理)后完成全部的后加工过程；也可以是经阶段性预处理(一次性或逐级分层预处理)后进行阶段性后加工过程，返回到预处理过程进行深度的预处理。阶段性预处理和阶段性后加工的组合过程可以进行多次，每次阶段性预处理过程都为逐级分层预处理。

如前述的将秸秆生物质分离为半纤维素、纤维素、木质素的三个主要组份的组合过程，可以为每个组份单独进行加工提供可能性。因此，相对于每个组份进行单独加工而言，该组合过程可以看作是作为每个组份进行单独加工之前对秸秆的逐级分层方式预处理过程；但相对于秸秆生物质本身的加工而言，该组合过程可以看作是对秸秆的逐级分层方式的轻质化分解过程。

化学预处理过程包括预反应或预分解等过程。预反应或预分解包括物料与酸性物质或与酸性物质和中性物质的相互作用、物料与碱性物质或与碱性物质和中性物质的相互作用。

物理预处理过程包括清洗、干燥、切断、破碎或粉碎、浸泡、蒸煮、浸取、提取、预分离等过程中的部分或全部过程。预分离的目的包括将物料中较易分离的组份分离，为后续分别进行加工提供条件，如将物料粉碎或磨碎后，将油脂或蛋白质分别分离出来，或将一些杂质脱除。一般情况下，淀粉、蛋白质、油脂、水溶分等成份较易从生物质中分离出来，可先进行这些成份的分离，然后分别对每个已分离出的成份分别进一步的后加工。

物理预处理过程往往伴随发生化学预处理过程，构成物理与化学组合预处理过程。如生物质原料预处理场合，用于预处理的工质为水或水汽或中性极性溶剂或弱极性溶剂或非极性溶剂或酸性液体或酸性气体(如二氧化硫)或碱性液体或碱性气体(如氨气)或固体等。生物质预处理的目的包括将部分油脂、蛋白质、可溶成份、木质素等分离出来或脱除，或将生物质转变为较疏松的微观结构，有利于后续的酸催化水解等分解过程。生物质中的纤维素、半纤维素、木质素等成份，一般难以通过常规物理方式分离开，用分解与原位定向合成等过程的组合过程进行分离和分别加工利用。

固态物料完成预处理后，形成混合液体与固态物料混合的固液预处理混合物。需要进行固液混合物的分离，得到完成预处理的固态物料。因此，一般情况下预处理器连通位于其下游加工环节的固液分离器。

固液分离器为过滤器或沉降器或离心分离器或旋流分离器等类型的固液分离设备中的设备，或为上述类型固液分离设备中的部分或全部组合构成的组合型固液分离器，组合方式为串联组合或并联组合 或串联与并联的混合型组合。固液分离器用于将各种加工或处理过程形成的固液混合物中的固体物料与混合液进行分离，如将预处理过程产生的固液预处理混合物中的固态物料与混合液分离。常规固液分离为成熟过程，有成熟的设备。根据固液混合物的性质和特点，选择适宜的固液分离器。如秸秆生物质预处理场合，选择常规过滤设备可以实现固液分离。

固液分离器可作为多个过程的共用固液分离器，在需要时，各个过程可单独设置本过程独立配套的固液分离器。多个过程需要使用固液分离器，包括预处理、分解等过程。

同一个过程中使用的2个或3个或3个以上的更多个(即至少2个)的同类或相同的设备或设施(如固液分离器)为串联设置或并联设置。

预处理设施中的固液分离器用于分离预处理混合物的固态物料与混合液，该固液分离器与其上游加工环节的预处理器或原位定向合成反应器或分解反应器或分解与原位定向合成的组合反应器或分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离器或其他固液混合加工的生产设备连通。分离后的混合液直接输送进入下游加工或处理环节，或经液体储罐暂存后输送进入下游加工或处理环节。同样，分离得到的固态物料输送进入下游的分解过程或下游的组合过程中的分解过程(也可经固态物料储罐暂存后输送进入下游加工环节)。

预处理过程的固液分离器与其上游的预处理器连通，也与其下游的分解反应器或分解与原位定向合成的组合反应器或分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离器互相连通和衔接。

预处理过程的固液分离器分离出的预处理的混合液直接输送进入后续处理过程，或输送到预处理混合液储罐(槽)中暂存后进入后续处理过程。

上述的完成预处理或逐级分层预处理过程的固态物料，直接输送进入或经固态物料储罐暂存后输送到分解反应器或分解与原位定向合成的组合反应器或分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离器中进行分解过程或逐级分层分解过程。

分解过程为大分子的多结构体结构被分解并转变为较小分子的轻质化过程，包括大分子的水解或裂解或分裂或降解或解离或离解或裂化或断裂或开裂等方式轻质化过程，即分解为水解或裂解或分裂或降解或解离或离解或裂化或断裂或开裂等反应。生物质等多结构体物料的分解为轻质化的化学过程中，将生物质等多结构体物质的大分子或超大分子组份转化为小分子或中小分子产物。生物质等多结构体物质在催化作用下与分解剂反应导致分解(如酸催化水解)，或在物理强化作用下与分解剂反应导致分解(如水热分解)，或为在物理强化作用下自身发生分解(如热分解)。分解过程生成液态、气态或固态渣产物。多结构体在含分解剂溶液中进行分解，分解物一般为液态产物和固态渣产物。液态分解产物包括与分解混合液分层的液态分解产物、双溶性液态分解产物、极性(如水溶性)液态分解产物、非极性溶剂或弱极性液态分解产物(如油溶性液态产物)。生物质多糖、蛋白质、油脂、木质素等，都可以被酸或碱催化分解或直接分解，如酸催化水解、多糖的碱剥皮反应、木质素的碱分解等。水解为催化作用下或加热条件下，水与生物质等多结构体物料反应，使生物质等多结构体物料分解，如多糖水解为单糖或低聚糖。水解可以是催化水解过程，也可以是物理强化作用下(如热或电磁波强化作用)的水解过程。

分解反应器为螺杆挤压分解机或加热螺杆挤压分解机或搅拌槽或搅拌釜或夹套加热式搅拌釜或夹套加热式真空搅拌釜或蒸发器或沉降器等类型的反应器，或为上述分解反应器类型中的部分或全部类型组合构成的组合分解反应器。分解反应器主要用于分解各种固态物料或完成预处理的固态物料，固态物料在分解反应器中进行分解过程。生物质等多种多结构体物料的分解是成熟过程，有成熟的分解反应器设备，如上述的各种分解反应器设备。完成预处理后的固态物料输送到分解反应器中进行分解过程。1次性完成的分解过程，或2次或3次或更多次完成的逐级分层分解过程，都可以在分解反应器中进行。混合液成份调配器连通分解分解反应器，该混合液成份调配器用于调配分解剂溶液。分解剂溶液由分解剂、催化剂、溶剂等成份中的部分或全部成份构成。完成调配后的分解剂溶液也加入到分解反应器之中，使多结构体物料发生分解的轻质化过程。完成分解后，一般形成固态分解产物(如固态渣)与液态分解产物的分解混合物。

2个或3个或3个以上的更多个(即至少2个)同类或相同的分解反应器为串联设置或并联设置。

分解反应器的上游连通预处理混合物的分离设备，一般为固液分离器，将完成预处理的固态物料与预处理剂溶液分离。

分解反应器一般与其下游的固液分离器连通，在分解反应器中生成的分解混合物进入分解反应器下游的固液分离器等分离设备中进行分离，分离出各种液态的分解产物和固态渣。分解反应器下游连通的分解混合物分离设备包括固液分离器、分层液体分离器、双溶性成份分离器、低沸点成份分离器中的部分或全部设备。

分解混合物用固液分离器将固态分解产物与液态分解产物分离。

液态分解产物用分层液体分离器、低沸点成份分离器、双溶性成份分离器中的部分或全部设备进行分离。

分层液体分离器用于分离液态分解产物中与分解混合液分层的分层液态分解产物(包括进入溶剂相中的分层液态产物)。液态分解产物分离分层液态分解产物后，得到分解混合液。

分解混合液用双溶性成份分离器分离其中的双溶性分解产物，用低沸点成份分离器分离其中的低沸点成份的分解产物，分解混合液成为纯化混合液。

纯化混合液中主要包括强烈溶解性的分解产物、分解催化剂、分解剂、溶剂等成份。也正是由于难以用常规方法将强烈溶解性分解产物与混合液分离，导致了前述的多种问题的出现。一般强烈溶解性分解产物是多结构体物料轻质化分解的主要分解物，如生物质糖的酸水解过程生成的水解糖，都是易溶于水的强烈溶解性物质。

如果纯化混合液成份适合于进行原位定向合成过程，直接输送至原位定向合成反应器中进行原位定向合成过程；如果纯化混合液成份不适合于原位定向合成过程，纯化混合液用混合液调配器调配为成份适合于原位定向合成的调制混合液。然后将调制混合液输送到原位定向合成反应器中进行原位定向合成过程。

分解过程为1次性完成的工艺过程，或为2次或3次或3次以上的更多次(即至少2次)完成的逐级分层方式的分解过程。逐级分层分解的每次过程为相同条件下进行的过程，或为不同条件下进行的过程。分解过程的影响条件包括温度、压力、催化剂种类、溶剂种类、与物料反应的分解剂种类、物理作用方式等。物料可以是经分解(一次性或逐级分层分解)后完成全部的后加工过程；也可以是经阶段性分解(一次性或逐级分层分解)后进行阶段性后加工过程，然后返回到分解过程进行深度的分解。阶段性分解和阶段性后加工的组合过程可以进行多次，每次阶段性分解过程都为逐级分层方式的分解。

生物质酸催化水解场合，为1次性完成的水解或2次或更多次完成的水解。用于酸催化水解的酸性物质催化剂，为无机酸或混合无机酸或有机酸或混合有机酸或无机酸与有机酸的混合酸，为质子酸或路易斯酸，为液体酸性物料或气体酸性物料或固体酸性物料，为有机酸酐或无机酸酐；或为酸性催化剂与中性催化剂的组合催化剂；或为酸性催化剂与中性催化剂和较弱碱性催化剂的组合催化剂。

生物质糖主要为5碳糖和6碳糖等。半纤维素的酸催化水解在常温下进行，或温度应控制在 140℃以内进行酸催化水解；超过140～150℃，5碳糖的结构变性和分解变质速度明显加快。纤维素的酸催化水解在常温下进行，或温度应控制在220～230℃以内酸催化水解；超过约220～230℃，6碳糖的结构变性和分解变质速度明显加快。常温下，70％～80％的硫酸可以较好地将生物质多糖水解。硫酸浓度过高，易引起糖分子脱水变性；硫酸浓度过低，水解慢。水解混合液中硫酸的浓度一般可控制在80％以内。同理，磷酸的浓度一般可控制在90％以内，氯化氢浓度一般可控制在40％以内。可以用于水解的其他酸性催化剂包括亚硫酸、亚硝酸、乙酸、乙酐等。生物质多糖水解完成后，木质素得到了富集，实际上也就实现了木质素与纤维素和半纤维素的分离。生物质糖水解产物为单糖或低聚糖或较短链多糖。

生物质、生物质糟渣、褐煤、高分子废弃物等多结构体物料中的各个组份或成份的分解难易不同。高分子废弃物中，聚酯类、聚酰胺类、纤维素类、聚醚类、聚氨酯类等物料，在酸性条件下或碱性条件下，不同聚合结构的分解难易不同。在酸性条件下，生物质中的半纤维素较易水解，纤维素水解更难一些；木质素在一般的酸性条件下难以水解，在强酸和加热条件下，木质素也可以发生水解。不同多结构体物料或一种多结构体物料中的不同成份或组份的分解难易不同，为多结构体物料的逐级分层方式的分解奠定了理论基础。

分解过程为分解剂分解过程或物理强化分解过程，或为分解剂分解过程与物理强化分解过程的组合分解过程。分解剂分解过程或物理强化分解过程为1次性完成的分解过程，或为2次或3次或3次以上的更多次(即至少2次)逐级分层完成的分解过程。组合分解过程为先后分别依次进行分解剂分解与物理强化分解过程的组合过程，或为交替进行分解剂分解与物理强化分解过程的组合过程，或为同步进行分解剂分解与物理强化分解过程的组合过程，或为上述组合分解过程类型的部分或全部类型的混合组合分解过程。

依次组合过程中，首先进行1次或2次或更多次的一种工艺过程(如分解剂分解或物理强化分解)后，再进行1次或2次或更多次的另外一种工艺过程(如物理强化分解或分解剂分解)。上述为两种过程的先后分别依次进行的组合过程，对于3种或更多种(3种以上)的过程的依次组合过程，以相同的方式组合。

交替组合过程中，首先进行1次或2次或更多次的一种工艺过程(如分解剂分解或物理强化分解)后，再进行1次或2次或该多次的另外一种工艺过程(如物理强化分解或分解剂分解)，构成交替组合过程的一轮；然后重复进行1轮或2轮或更多轮的这两种过程。上述为两种过程的交替组合过程，对于3种或3种以上的过程的交替组合过程，以相同的方式组合。

依次组合过程或交替组合过程用于具体的各类过程，可构成对应的逐级分层方式过程，如逐级分层分解过程或逐级分层再生过程或逐级分层原位定向合成过程或逐级分层预处理过程或逐级分层萃取等。

逐级分层分解过程为，通过逐级变化分解过程的条件如温度或酸性强弱，或改变催化剂种类，可实现对被分解原料逐级分层的分离，得到原料中各个组份分解产物，甚至可以得到同一组份的不同结构的分解产物。如生物质分解，可通过采取不同的分解催化剂或逐级改变分解过程条件(如调整温度、酸性强弱)，逐级分层地得到半纤维素、纤维素、木质素、蛋白质、淀粉等组份的分解产物。又如高分子废弃物的分解，酸可以较易分解一部分多结构体，碱可以较易分解另外一些多结构体；对于多结构体中的较难分解的键或结构，包括碳碳键结构、硅氧键结构、氧元素醚键等，一般化学试剂较难使其分解，可用氧化剂或强氧化剂进行氧化方式或催化氧化方式或部分氧化方式的分解。

通过多种方式逐级分层分解，相当于以逐级分层分解的方式对原料进行多种方式的分离，分别得到原料中多种组份或多种结构的分解产物。

分解过程为一次性完成分解的分解剂分解或物理强化分解过程(非逐级分层式两次或更多次的分解过程)，或为分解剂分解和物理强化分解的组合过程的一次性完成的分解过程。或分解过程为上述分解剂分解过程或物理强化分解过程以先后依次方式进行的2次或3次或更多次(即至少2次)完成的分解过程，或为用上述分解剂分解过程或物理分解过程以交替或交叉方式进行的3次或更多次(即至少2次)完成的分解过程。或分解过程为以上述分解方式中的1种方式进行的2次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层式的分解过程，如每次分解条件(如温度或酸性强度等条件)的苛刻度依次提高，使生物质等物料以逐级分层分解的产物的方式实现不同组份的分离；或为以上述分解方式中的2种或更多种方式进行的2次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层式的分解过程，通过改变分解方式或分解过程的参数条件，使分解反应变化或使每次分解条件的苛刻度依次变化，不断提高分解程度，以逐级分层分解的产物的方式实现原料不同组份的分离。或分解过程为分解与原位定向合成和衍生物分离的组合过程中的分解过程，或为分解与原位定向合成的组合过程中的分解过程，或为逐级分层分解与原位定向合成和衍生物分离的组合过程中的逐级分层分解过程，或为逐级分层分解与原位定向合成的组合过程中的逐级分层分解过程。

一次性完成的分解过程往往是进行较完全或程度较深的分解过程。逐级分层分解可依次获得物料的不同组份或成份的分解产物，通过控制分解条件使每次或每级分解停止在适宜的分解程度上，实现物料的不同组份或成份的分层分解。多糖的逐级分层分解，部分分解时可生成低聚糖或较短链多糖；完全分解则生成单糖。蛋白质的逐级分层分解，部分分解时可生成多肽；完全分解则生成氨基酸。核酸的逐级分层分解，部分分解时可生成核苷或核苷酸等；完全分解则生成单糖和生物碱等。控制分解过程的适宜苛刻度，实现部分分解或完全分解，得到需要的分解产物。

分解过程为常压过程或压力(加压)过程或负压(真空)的过程；为常温过程或受热(升温)过程或受冷(低温)过程；为恒温过程或变温过程；为恒压过程或变压过程。

物理强化分解过程为生物质等物料在物理条件强化作用下进行的分解过程，或为生物质等物料于溶剂中或超临界溶剂中在物理条件强化作用下进行的分解过程。物理强化分解的作用方式包括生物质等物料的热强化分解或电磁波强化分解或超声波强化分解或电磁场强化分解或等离子体强化分解的过程，或为上述物理强化分解过程的部分或全部强化方式的组合物理强化分解过程。物理强化分解过程为1次性完成的分解过程，或为2次或3次或更多次完成的逐级分层方式进行的分解过程。组合物理强化分解过程为上述类型的物理强化分解过程的部分类型或全部类型的组合过程，或为依次进行上述类型的物理强化分解过程的部分类型或全部类型的组合过程，或为交替进行上述类型的物理强化分解过程的部分类型或全部类型的组合过程，或为上述组合物理强化分解过程的部分或全部组合过程的混合组合物理强化分解过程。生物质等物料在溶剂中的热分解过程为在溶剂介质环境中，生物质等物料在热作用下产生分解。溶剂介质在分解反应过程中为惰性溶剂物质，提供分解环境，但不参与分解反应，如醚类或含硫溶剂或含氮溶剂或饱和烃类或超临界二氧化碳等溶剂。

分解剂分解过程为在催化剂作用下的催化分解剂分解过程或在物理强化作用下的强化分解剂分解过程，或为强化分解剂分解与催化分解剂分解的组合分解剂分解过程。分解剂分解过程为1次性完成的分解过程，或为2次或3次或更多次完成的逐级分层方式进行的分解过程。组合分解剂分解过程为依次进行催化分解剂分解与强化分解剂分解过程的组合过程，或为交替进行催化分解剂分解与强化分解剂分解过程的组合过程，或为同步进行催化分解剂分解与强化分解剂分解过程的组合过程，或为上述组合分解剂分解过程类型的部分或全部类型的混合组合分解剂分解过程。

分解剂为气态分解剂或液态分解剂或固态分解剂，或为上述种类分解剂的部分或全部种类的组合分解剂。气态分解剂包括常规气体物质和等离子体气态物质分解剂。分解剂为氧化剂或还原剂。分解剂 为有机物分解剂或无机物分解剂，或为有机物与无机物的组合分解剂。分解剂为中性物质或酸性物质或碱性物质，或为中性物质与酸性物质的组合分解剂，或为中性物质与碱性物质的组合分解剂。固体分解剂可溶解在溶剂中后均匀加入，或均匀加入分解器中的混合液中。中性物质分解剂包括水、二氧化碳、醇类、酮类、醛类等。酸性物质分解剂包括羧酸类、羧酸酐类、无机酸类、酸性盐类、酸性酸式盐类、酸性碱式盐类物质等。碱性物质分解剂包括无机碱类、有机碱类、碱酐类、碱性盐类、碱性碱式盐类、碱性酸式盐类物质等。氧化剂为中性氧化剂，包括空气、氧气、臭氧等；或为酸性氧化剂，包括过氧化氢、高氯酸、硝酸、氯磺酸、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、高锰酸钾、过硫酸铵等；或为碱性氧化剂，包括次氯酸钠、过碳酸钠、过硼酸钠、过硼酸钾等；或为中性氧化剂与酸性氧化剂的组合氧化剂；或为中性氧化剂与碱性氧化剂的组合氧化剂。还原剂包括氢气、C、S、金属氢化物、金属单质(如K、Ca、Na、Mg)等。

同步进行原位定向合成过程与分解剂分解多结构体物料过程的组合过程时，除专门加入的分解剂外，原位定向合成过程在生成衍生物的同时也可能部分生成分解剂，如酯化或醚化等合成过程生成的水，成为水解剂。生物原等物料分解的部分产物也会成为生物质等物料自身的分解剂，如生物质分解产生的酸类、醇类、结构水等，成为生物质自身的分解剂。甚至不需要外加分解剂，用同步进行的原位定向合成过程生成的分解剂或生物质分解产生的自身的分解剂，可以使生物质获得适宜程度的分解。

分解剂为专门加入的用于分解生物质等多结构体物料的物质、或为生物质等物料分解后自产的部分分解产物、或为同步进行的分解过程与原位定向合成过程中由分解过程产生的部分产物或由原位定向合成过程产生的部分产物，或为上述分解剂来源方式的部分或全部来源方式构成的组合多物质分解剂。

如生物质酸水解过程，生物质释放出来的结构水或物理水，酯化或酰化等过程生成的水，都可以用于生物质本身的分解。在控制适宜的分解程度的情况下，可能不需要外加水，用原位定向合成过程生成的水或生物质本身释放的水(结构水或物理水)，可以实现生物质的适宜程度的水解。

产物分解剂分解过程为以原位定向合成过程生成的部分产物或分解过程生成的部分产物作为分解剂的分解过程，或为以原位定向合成过程生成的部分产物和分解过程生成的部分产物作为分解剂的分解过程。完全由部分产物分解剂进行的分解过程为产物分解剂全分解过程。部分加入分解剂、同步利用部分产物(分解产物或原位定向合成产物)作为分解剂的分解过程为产物分解剂部分分解过程。

含多糖组份的物料中多糖多结构体的酸催化水解(生物质、生物质多糖、生物质糟渣、纤维素类高分子废弃物等物料中多糖组份的酸催化水解)场合，多糖多结构体组份的酸催化水解与水解糖原位定向合成的组合过程中、或多糖多结构体组份的酸催化水解与水解糖原位定向合成和糖衍生物分离的组合过程中，多糖多结构体组份的水解过程为利用外加水进行水解，或为利用原料或物料自身携带的物理水(游离水或自由水)或化学水(结构水或内水)或化学水与物理水进行水解，或为利用同步进行的原位定向合成过程的反应生成的产物水(如酯化或醚化或脱水等过程生成的水)进行水解；或为上述方式水的部分方式或全部方式的组合水的水解过程。

用于酸催化水解多糖多结构体组份的酸性催化剂物质为无机酸或混合无机酸或有机酸或混合有机酸或无机酸与有机酸的混合酸，为质子酸或路易斯酸，为液体酸性物质或气体酸性物质或固体酸性物质(都溶解在溶液中成为酸性溶液)，为有机酸酐或无机酸酐(酸酐在溶液中以酸发挥作用)。可以利用外加水进行生物质糖的水解，也可以利用同步原位合成过程中生成的水进行水解。甚至可以在不需要外加水或物理水的情况下，完全利用原位合成过程生成的水及物料内难以脱除的化学水进行水解，因为糖链的每个糖单元中或单糖分子中一般有2～4个羟基，酯化或醚化等过程可以生成2～4个水分子，而每个糖单元的水解只需要一个水分子。利用原位定向合成过程生成的水进行水解，一般不需要对水解混合液的水浓度进行调制，同时通过控制生成水量控制水解程度。多糖组份的水解与水解糖的原位定向合成的组合过程为 水解与合成分别在不同设施中独立进行的组合过程，或为水解与合成在同一个设施中先后进行(一锅法方式)的组合过程，或为水解与合成在同一个设施中同步进行(同时进行)的组合过程。上述组合过程与预处理、萃取、混合液成份调制、过滤等过程进行组合，构成整个工艺装置系统。一般植物经酸水解后生成含水解糖和酸的水解混合液，往往同时生成主要为木质素成份的固体残渣。木质素在酸性介质中一般会发生一定程度的缩合或缩聚，有利于通过过滤、沉降等方式，将木质素与水解混合液分离。

强化分解剂分解过程为以加热升温作用或电磁波作用或超声波作用或电磁场作用或等离子体作用等强化方式，或为以上述强化方式的部分或全部方式的组合强化方式，强化分解剂与生物质等多结构体物料反应的分解过程，使生物质等物料发生分解，如水热分解、微波强化水解、超声波强化水解等。等离子体分解过程中，部分或全部分解剂转化为等离子体，与生物质等物料反应，使生物质等物料分解。强化分解剂分解过程为1次性完成的分解过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层方式的分解过程。组合强化分解剂分解的方式为同步组合上述强化方式的部分或全部方式，或为依次组合上述强化方式的部分或全部方式，或为交替组合上述强化方式的部分或全部方式，或为上述组合强化方式的混合组合强化方式。

催化分解剂分解过程为分解剂在催化剂催化作用下的催化分解过程，或为在生物质等多结构体物料的部分分解产物的催化作用下的自催化分解过程，或为上述两类催化分解过程的组合催化分解过程。催化分解剂分解过程为1次性完成的分解过程，或为2次或3次或更多次完成的逐级分层方式的分解过程。组合催化分解过程为两类催化分解过程同步进行的组合过程，或为两类催化分解过程依次进行的组合过程，或为两类催化分解过程交替进行的组合过程；或为上述组合催化分解过程的部分或全部的混合组合催化分解过程。催化分解剂分解过程为酸性物质催化剂的催化分解或碱性物质催化剂的催化分解或中性物质催化剂的催化分解过程，或为酸性催化剂与中性催化剂的组合催化剂的催化分解过程，或为碱性催化剂与中性催化剂的组合催化剂的催化分解过程。在组合催化剂中，往往一些催化剂物资为主催化剂，另外一些催化剂物资为助催化剂。酸性物质催化剂为酸或酸酐或酸性盐或酸性酸式盐或酸性碱式盐，或为上述酸性物质催化剂的部分或全部的组合酸性催化剂。碱性物质催化剂为碱或碱酐或碱性盐或碱性碱式盐或碱性酸式盐，或为上述碱性物质催化剂的部分或全部的组合碱性催化剂。中性物质催化剂为中性无机盐或有机盐或中性溶剂催化剂，中性溶剂包括水或醇类或酮类或醚类或含硫溶剂或含氮溶剂含卤素溶剂等。生物质等物料催化分解剂分解过程为催化水解过程或催化离解过程或催化分解过程或催化分裂过程，生成小分子或中小分子产物。催化水解为自催化水解或酸性物质催化水解或碱性物质催化水解或中性物质催化水解，或为上述种类水解催化剂的部分或全部种类的组合催化剂催化水解。

生物质等多结构体物料的水解为催化水解过程或物理强化水解过程，或为催化水解过程与物理强化水解过程的组合水解过程。催化水解过程为自催化水解过程或催化剂催化水解过程。水解催化剂为酸性物质或中性物质或碱性物质，或为酸性物质与中性物质的组合水解催化剂，或为碱性物质与中性物质的组合水解催化剂。多糖多结构体的催化水解是常见和沿用久远的过程，其中淀粉的催化水解或水热水解早已得到应用，但植物多糖的催化水解(如酸水解)尚未得到较好的应用。

工艺装置系统的工艺系统中，生物质等多结构体物料经极性分解剂分解或在极性溶剂中分解，或生物质等物料经弱极性或非极性分解剂分解，或在弱极性或非极性溶剂中分解。

除生物质多结构体外，还有大量其他含多结构或多组份或多成份的大分子的较易分解的物质，包括褐煤、泥碳等矿物和许多种的天然与合成的高分子废弃物或聚合物固废，分子中都含有多个或多种结构或结构片段，可通过物理方法或化学方法进行分解或部分分解，生成构成高分子的单体或中间体或低聚体或其他类型的分解产物。但这些多结构体的大分子物质的分解过程与生物质分解过程的情况相似，分解 产物也往往与分解催化剂或溶剂都混合溶解在分解混合液中，也一般难以用常规方法直接将分解产物从分解混合液中分离出来。

多结构体(生物质、生物质糟渣、高分子废弃物、褐煤等)的水解过程与水解物原位定向合成过程的催化剂为硫酸或亚硫酸或磷酸或亚磷酸或碳酸或硼酸或盐酸或高氯酸或次氯酸或氢溴酸或高溴酸或硝酸中的部分或全部的无机酸，或为三氧化硫或二氧化硫或五氧化二磷或三氧化二磷或三氧化二氮或二氧化碳或二硫化碳等中的部分或全部的无机酸酐，或为乙酸或乙二酸或丙酸或丙二酸或甲酸或丁酸或丁二酸或己酸或己二酸或邻苯二甲酸或对苯二甲酸或苯甲酸等有机酸中的部分或全部的有机酸，或为乙酸酐或丙酸酐或丁酸酐或邻苯二甲酸酐等有机酸酐中的部分或全部的有机酸酐，或为由上述无机酸、无机酸酐、有机酸、有机酸酐中的部分或全部酸性物质在溶液中形成的混合酸。

生物质等多结构体物料的酸催化水解等方式的分解过程，不同的物料需要的酸性强度不同；物料中不同组份的酸催化水解需要的酸性强度也不同，如生物质或生物质糟渣中的半纤维素和纤维素的酸催化水解过程。

多结构体水解过程(单独水解过程或组合过程中的水解过程)的溶液中硫酸的浓度控制在80％以内，即硫酸的浓度不高于80％。典型水解过程条件的硫酸浓度为20％到76％范围。发挥以水解等方式分解多结构体过程中的催化作用。

多结构体水解过程(单独水解过程或组合过程中的水解过程)的溶液中亚硫酸的浓度控制在90％以内，即亚硫酸的浓度不高于90％。典型水解过程条件的亚硫酸浓度为30％到85％范围。发挥以水解等方式分解多结构体过程中的催化作用。

多结构体水解过程(单独水解过程或组合过程中的水解过程)的溶液中磷酸的浓度控制在92％以内，即磷酸的浓度不高于92％。典型水解过程条件的磷酸浓度为40％到86％范围。发挥以水解等方式分解多结构体过程中的催化作用。

多结构体水解过程(单独水解过程或组合过程中的水解过程)的溶液中亚磷酸的浓度控制在90％以内，即亚磷酸的浓度不高于90％。典型水解过程条件的亚磷酸浓度为38％到86％范围。

多结构体水解过程(单独水解过程或组合过程中的水解过程)的溶液中氢溴酸(溴化氢)的浓度控制在40％以内，即氢溴酸的浓度不高于40％。典型水解过程条件的氢溴酸(溴化氢)浓度为15％到30％范围。

多结构体水解过程(单独水解过程或组合过程中的水解过程)的溶液中氯化氢(盐酸)的浓度控制在40％以内，即氯化氢的浓度不高于40％。典型水解过程条件的氯化氢浓度为15％到36％范围。

多结构体水解过程的溶液中高氯酸的浓度控制在60％以内，即高氯酸的浓度不高于60％。典型水解过程条件的高氯酸浓度为10％到50％范围。发挥酸催化和氧化作用。

多结构体水解过程的溶液中次氯酸的浓度控制在35％以内，即次氯酸的浓度不高于35％。典型水解过程条件的次氯酸浓度为5％到25％范围。发挥氧化和酸催化作用。

多结构体水解过程的溶液中高溴酸的浓度控制在50％以内，即高溴酸的浓度不高于50％。典型水解过程条件的高溴酸浓度为10％到40％范围。发挥酸催化和氧化作用。

多结构体水解过程的溶液中硝酸的浓度控制在50％以内，即硝酸的浓度不高于50％。典型水解过程条件的硝酸浓度为10％到40％范围。发挥酸催化和氧化作用。

其他既具有酸性催化作用、又具有氧化作用的酸包括氯磺酸、氟磺酸、氢氟酸等，酸性和氧化性都强，但价格也更贵。如氢氟酸，高浓度时有较强的氟化作用。

在上述的水解过程的条件中，反映的是单种酸催化水解的酸浓度条件。如前述，酸催化水解可以是一种酸为催化剂，也可以是2种或更多种酸的混合酸催化剂。如果溶液中有2种或更多种酸，为混合酸溶液。一般情况下，某一种酸的浓度可以降低。

生物质等多结构体物料的酸催化水解等方式的分解过程，适合于不同物料需要的反应温度不同；适合于物料中不同组份的酸催化水解需要的温度也不同，如生物质或生物质糟渣中的半纤维素组份和纤维素组份的酸催化水解过程。

半纤维素物料或含半纤维素组份物料(生物质、生物质糟渣等)中的半纤维素水解过程的温度控制在150℃以内，典型水解过程条件的温度为常温到120℃范围。

纤维素物料或含纤维素组份物料(生物质、生物质糟渣、纤维素高分子废弃物等)中的纤维素水解过程温度控制在230℃以内，典型水解过程条件的温度为常温到180℃范围。

木质素物料或含木质素组份物料(木质素废弃物、生物质糟渣等)中的木质素水解过程的温度控制在320℃以内，典型水解过程条件的温度为70℃到260℃范围。

聚醚类或聚甲醛高分子废弃物水解过程的温度控制在350℃以内，典型水解过程条件的温度为70℃到270℃范围。

褐煤或泥炭等物料的水解过程的温度控制在360℃以内，典型水解过程条件的温度为80℃到280℃范围。

聚酯类或聚氨酯类或聚酰胺类或聚碳酸酯等高分子废弃物水解过程的温度控制在300℃以内，典型水解过程条件的温度为50℃到180℃范围。

生物质及其糟渣、高分子废弃物、褐煤等多结构体物料中，含有的不同的分子、或结构中不同的组份，催化水解需要的酸强度、温度都不同。这是多结构体物料中各个不同组份进行逐级分层方式水解的理论基础。生物质及其糟渣结构中的半纤维素与纤维素和木质素相比，相对地更容易被酸催化水解，需要的酸强度和温度都较低。半纤维素可以在基本上不影响结构中纤维素和木质素结构的情况下被酸催化水解为水解糖。

分解物种类与原料的成份或结构有关，原料不同，分解物不同。原料结构越复杂，结构中组份越多，分解物越多。

生物质等物质的多糖多结构体组份水解过程生成的产物包括单糖或低聚糖或较短链多糖，或为上述分解产物的部分或全部分解产物的混合物。

生物质水解过程生成的产物包括单糖类或低聚糖类或较短链多糖类或多肽类或氨基酸类或羧酸类或醇类或醛类或酮类或醚类或酚类或醛糖酸类或糖醛酸类或生物碱类或核苷类或酯类或酰化物类等，或为上述分解产物的部分或全部分解产物的混合物。

生物质糟渣水解过程生成的产物与生物质相似，水解过程生成的产物包括单糖类或低聚糖类或较短链多糖类或多肽类或氨基酸类或羧酸类或醇类或醛类或酮类或醚类或酚类或醛糖酸类或糖醛酸类或生物碱类或核苷类或酯类或酰化物类等，或为上述分解产物的部分或全部分解产物的混合物。

纤维素类高分子废弃物水解过程生成的产物与生物质的多糖水解的部分产物相似，包括单糖、低聚糖、较短链多糖等水解糖中的部分或全部的水解糖产物。

褐煤或泥炭或木质素或木质素废弃物的结构复杂，分解产物较多，被酸催化等方式水解过程生成的产物包括黄腐酸、褐腐酸、腐殖酸、羧酸、取代羧酸、醇类、醛类、酮类、醚类、酚类等分解物中的部分或全部分解物。

聚酰胺类高分子废弃物水解过程生成的产物包括酰化物类、内酰胺类、二元羧酸、二胺、低聚聚酰胺等分解物中的部分或全部的分解物。

聚氨酯类高分子废弃物水解过程生成的产物包括醇类、多元醇类、聚醚类、异氰酸酯类、低聚聚氨酯等分解物中的部分或全部的分解物。

聚酯类高分子废弃物水解过程生成的产物包括二元羧酸、二元醇类、聚醚类、多元醇类、低聚聚酯等分解物中的部分或全部的分解物。

聚甲醛高分子废弃物水解过程生成的产物包括甲醛、多聚甲醛、聚醚类、多元醇类等分解物中的部分或全部的分解物。

聚碳酸酯高分子废弃物水解过程生成的产物包括双酚A、低聚聚碳酸酯类等分解物。

多结构体物料，如高分子废弃物中含不同高分子成份或不同高分子结构片段，一次性分解过程或逐级分层分解过程中对应地生成各自的分解物。此时一般生成的分解物更多。

分解产物按其在分解过程生成的混合液(分解混合液)中的溶解性分类，可分为分层(不溶)液态分解产物、双溶性成份分解产物、低沸点成份分解产物、强烈溶解性成份分解产物、固态(不溶渣)产物。强烈溶解性分解产物和双溶性成份分解产物一般溶解在分解混合液中，与分解混合液分层的液态分解产物，一般为在分解混合液层之上的液层(如生物质酸水解场合)。固态物质分解过程，除生成液态分解产物之外，往往生成一些固态分解渣或剩余物。在逐级分层分解场合，固态产物为物料经部分分解的剩余物。

因此，完成分解过程或逐级分层分解过程的分解产物，一般为固态分解产物与液态分解产物的混合物。固态分解产物与液态分解产物的混合物为分解混合物。

分解混合物用固液分离器进行分离，得到固态分解产物(如固态渣)和液态分解产物。如固液分离器用于将生物质水解渣与水解混合液分离，分离出来的生物质固体渣主要为木质素(完成水解的场合)；逐级分层水解的中间过程，分离出来的固体渣为含糖木质素。一次性完成分解的固态渣，作为副产物，如生物质酸水解后的木质素渣作为副产物。逐级分层分解过程的中间进行的分解过程(最后一次逐级分层分解之前)的分解剩余物，返回分解反应器中进行下一次(下一级)的分层分解过程；或返回预处理设施中进行下一次(下一级)的分层预处理后，再进行下一次的分层分解。逐级分层分解或逐级分层预处理与逐级分层分解(如生物质酸催化水解)结合，从原料端以预处理难易程度或结合水解难易程度，实现对原料的不同结构成份的分层方式分离，得到生物质等物料的不同成份或不同成份的水解糖液体。如生物质中的半纤维素与纤维素的分离，或实现半纤维素糖与纤维素糖分离。生物质水解完成后，木质素得到了富集，实际上也就实现了木质素与纤维素和半纤维素的分离。

富集了木质素的水解固态渣，可以进行进一步的催化分解，如碱催化或酸催化分解，将木质素分解为苯酚、羟烃基苯酚、一元醇、二元醇、醛类、醚类、羧酸类等多种重要产品。因此，生物质酸水解得到的木质素渣副产物，为木质素的进一步分解奠定了基础。木质素的催化分解也可以是逐级分层方式的过程，而完成木质素的催化分解的逐级分层分解过程也构成了整个逐级分层分解过程中的一部分逐级分层分解过程。

液态分解产物为分解混合液或分解混合液与分层液态分解产物的液态混合物。与固态分解产物分离后的液态分解产物输送至后续的分层液体分离、双溶性成份分离、低沸点成份分离等分离设备中进行分离。

分层液态分解产物用分层液态分离器进行分离，得到分层液态分解产物和分解混合液。

分层液体分离器为分层罐或分层器或旋流分离器或沉降器等类型的分离设备，或为上述分层液体分离设备中的部分或全部组合构成的组合型分层液体分离器。分层液体为成熟的分离过程，有成熟的分离设备。同一个过程中的2个或3个或3个以上的更多个(即至少2个)同类或相同的分层液体分离器为串联设置或并联设置。分层液体分离器中进行分层液体的分离过程，使相互分层的液体实现分离。

分层液体分离器可以作为不同过程共用的设备，在需要时，各个过程可单独设置本过程配套的分层液体分离器。分层液体分离可用于分解、预处理、原位定向合成或其他过程。

经分层液体分离器分离，液态分解产物分离为分解混合液和分层液态分解产物。分层液态分解产物与分解混合液可分别直接进入各自的后续处理或加工过程，也可分别进入各自的储罐暂存后进入后续处理或加工过程。

分解混合液中一般含分解剂、催化剂、溶剂、双溶性产物成份、低沸点产物成份、强烈溶解性产物成份等。如生物质酸水解的分解混合液(水解混合液)中一般含酸(催化剂)、水(分解剂、溶剂)、水解糖(强烈溶解性分解产物成份)和少量的其他醇类、酚类等成份。

分解混合液中分解产物为极性产物成份(分解剂或溶剂为极性物质如水时)、或为非极性或弱极性产物成份(分解剂或溶剂为非极性物质或弱极性物质时)，或为既溶于极性溶剂又溶于非极性或弱极性溶剂的双溶性成份。

双溶性分解产物或低沸点分解产物可以较易从分解混合液中分离出来，而且都有成熟的分离设备和工艺过程。分解混合液中的强烈溶解性分解产物成份(如水解糖)，难以用常规方法分离，也是造成分解物难以分离的主要问题来源。

分解混合液输送至双溶性成份分离器分离出双溶性分解产物成份，输送至低沸点成份分离器分离出低沸点分解产物成份。

双溶性成份分离器为萃取器或萃取塔或泡沫分离器或膜分离器或吸附塔或吸附器或电化学分离器等类型的分离设备，或为上述分离设备类型中的部分或全部组合构成的组合型双溶性成份分离器。双溶性成份分离过程，如萃取等过程，是常见的分离过程，有成熟的多种方式的分离工艺过程及其设备。双溶性成份分离器中进行双溶性成份的分离过程，使混合液或溶液中的双溶性成份与混合液或溶液实现分离。分解混合液用双溶性成份分离器分离双溶性分解产物为1次性完成的分离过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层的分离过程。同一个过程中，2个或3个或更多个同类或相同的双溶性成份分离器为串联设置或并联设置，或为串联与并联的混合设置。

双溶性分解产物成份与分解混合液分离后，双溶性产物与分解混合液分别直接进入各自的后续处理或加工过程，也可分别进入各自的储罐暂存后再进入后续处理或加工过程。

如果分解混合液中的双溶性分解产物成份的种类有多种，可利用不同分解产物的性质差异或在分解混合液中的溶解度差异进行逐级分层方式的分离，如采用不同的萃取剂进行逐级分层萃取。如酸水解过程，在水解产物混合液中会溶解一些酚类、脂肪酸类、酯类、脂肪醇类、树脂类、生物碱类、酰胺类、异氰酸酯类等双溶性的分解产物成份，采用不同的萃取剂，逐级分层萃取分离出不同的分解产物。此时为逐级分层双溶性分解成份分离过程。

双溶性成份分离过程为1次性完成的分离过程或逐级分层的分离过程。

双溶性成份分离器可以作为不同过程共用的双溶性成份分离设备，在需要时，各个过程可以单独设置本过程独立配套的双溶性成份分离器。双溶性成份分离器可在分解、原位定向合成、衍生物分离、衍生物部分再生等过程中，用于分离各混合液中的双溶性成份。

萃取过程及其对应的分离设备是分离各种混合液中双溶性成份的有效、低成本的过程和方法。萃取器类型包括萃取塔、萃取柱、萃取罐、反应萃取塔等。如将原位合成反应生成的双溶性糖衍生物与含酸水相实施分离，萃取剂为非极性溶剂或弱极性溶剂。如果混合液中有多种不同双溶性成份，可分别采用对应的不同萃取剂进行逐级分层方式的多次萃取，将混合液中的各种不同成份实现萃取分离。

分解混合液脱除双溶性分解产物成份后，混合液中的分解产物成份为强烈溶解性的产物。如生物质多糖酸水解时，水解混合液脱除双溶性的其他醇类、酚类等成份后，易溶于水的水解糖都溶解在含大量酸的混合液中。

脱除双溶性产物成份后，分解混合液进入低沸点成份分离器中，将混合液中低沸点产物成份脱除。

低沸点成份分离器为分馏器或分馏塔或加热蒸发器或真空蒸发器或真空加热蒸发器等类型的分离设备，或为上述分离器类型的部分或全部类型的组合分离器。低沸点成份分离器中进行低沸点成份的分离过程，使混合液或溶液中的低沸点成份与混合液或溶液实现分离，或低沸点成份分离器用于脱除或降低各种混合液或溶液中的低沸点成份的含量。如酸水解混合液中的较小分子成份，包括较小分子的醇类、羧酸类、醛类、酮类、醚类、酚类等，可用低沸点成份分离器分离。同一个过程中，2个或3个或更多个同类或相同的低沸点成份分离器为串联设置或并联设置。

低沸点成份分离过程为1次性完成的分离过程或逐级分层的分离过程。如果混合液中有2种或更多种低沸点成份，可以将2种或更多种低沸点成份一次性分离出来，得到多种低沸点成份的混合物；也可以用不同的工艺过程或采用不同的工艺条件，逐级分层地分离得到各种不同的低沸点成份物质。

低沸点成份分离器可以作为不同过程共用的低沸点成份分离设备，在需要时，各个过程可以单独设置本过程独立配套的低沸点成份分离器。低沸点成份分离器可在分解、原位定向合成、循环前混合液处理等过程中，用于分离各混合液中的低沸点成份。

纯化混合液为上述分解混合液脱除双溶性产物成份和低沸点产物成份后的混合液，此时混合液中的分解产物主要为强烈溶解性的分解产物，而且是分子沸点较高的强烈溶解性分解物，因为沸点较低的强烈溶解性分解物在低沸点分离过程中已经与混合液分离。对于生物质酸水解而言，脱除其他分解产物成份后的纯化混合液的最主要成份为水解糖、酸和水等。

分解混合液中双溶性成份和低沸点成份，如生物质酸水解混合液中酚类、醇类、羧酸等，分别分离出来后都可以作为产品。如果不从分解混合液中分离出来，往往是有害杂质成份，甚至是生物质糖发酵过程毒物。因此，从分解混合液中分离双溶性成份和低沸点成份的过程是对分解混合液净化或纯化过程，有利于后续过程得到更纯的目标分解物，如水解糖。

脱除或降低分解混合液中的双溶性分解产物成份或低沸点分解产物成份，既是得到各种双溶性或低沸点分解产物的过程，也是为后续的原位定向合成过程提高合成反应效果的过程。分解混合液得到纯化后，更有利于原位定向合成过程得到更纯的合成衍生物。

分层液态分解产物、双溶性分解产物、低沸点分解产物都比较易与分解混合液分离。往往主要的分解产物是强烈溶解性产物，如生物质糖酸水解生成的水解糖。强烈溶解性产物难以用常规的分离方法直接从混合液中分离出来，需要设置和实施新的单独过程或组合过程，为难以分离的分解产物创造分离条件。本发明提出原位定向合成过程为分解物以其衍生物方式与混合液分离创造条件。

纯化混合液或分解混合液的成份适宜时，可直接输送到原位定向合成反应器中进行原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程。如果纯化混合液或分解混合液的成份对原位定向合成不是很适宜， 需要对纯化混合液或分解混合液的成份进行适当的调配，得到适宜于原位定向合成过程要求的调制混合液。

调配纯化混合液或分解混合液的成份的目的包括调整混合液的酸性强弱(以获得适宜于原位化学合成的酸性强度)，或调整混合液的碱性强弱(以获得适宜于原位化学合成的碱性强度)，或调整混合液的中性催化剂的含量(以获得适宜于原位化学合成的中性催化剂的浓度)，或调整混合液中溶剂的成份或浓度，或调整合成剂的浓度，或调整分解剂含量或脱除分解剂等。在原位定向合成过程中，如果有水生成，可能需要使纯化混合液脱水或降低水含量，以促进原位定向合成反应进行。

调配纯化混合液或分解混合液成份的过程，在原位定向化学合成过程之前进行，或在原位定向化学合成的过程中同步进行；或在原位定向化学合成过程之前和在原位定向化学合成的过程中都对混合液成份进行调配。一般根据原位定向合成反应的需要，或根据目标产物需要，对含分解催化剂(如酸)和分解产物(如水解糖)的纯化混合液的成份进行调配。

调配分解混合液或纯化混合液的成份的过程与分解产物原位定向合成过程为先后分别独立进行的过程，或为同步进行的过程，或为交替进行的2次或3次或更多次的过程。交替进行的过程为2次或3次或更多次的混合液成份调制过程和原位定向合成过程。

调配混合液成份用前述的混合液成份调配器进行，包括采用液液调配、液固调配、气液调配、气液固调配等工艺过程进行调配。调配混合液的过程可以在共用的混合液成份调配器中进行，也可以设置专门用于调配纯化混合液或分解混合液的混合液成份调配器。

在以水作为分解剂(水解剂)场合，混合液中水多，对水解比较有利，但往往对原位定向合成过程不利。如果混合液中水份含量较多，可以通过调配或分离的方法降低水份浓度。或者控制分解过程中的水份，如前述采用水与其他适宜溶剂构成混合溶剂进行水解，既可以满足完成水解的条件，也不影响后续的原位定向合成过程。

降低酸水解生物质或酸水解生物质糟渣过程形成的纯化混合液或分解混合液中水浓度(包括上述混合液的脱水或分离水)的方式为加热蒸发或真空蒸发或真空加热蒸发或冷冻真空蒸发或蒸馏等分离过程，或为上述分离过程中的部分或全部过程的组合过程；或为加入过量反应原料、或加入不参加合成反应的中性溶剂型稀释剂(如醚类、饱和烃类、卤代烃类、酯类等)等稀释水浓度过程；或为加入无机酸酐(如二氧化硫、三氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、二氧化碳、五氧化二磷等)、或加入有机酸酐(如乙酸酐、丙酸酐、邻苯二甲酸酐等)的化学耗水过程；或为加入中性的不参与化学合成过程的吸水剂(如与混合液中酸相同酸根的无水无机盐类吸水剂或其他无水无机盐类吸水剂、多孔吸水树脂等)的物理吸附水过程；或为上述过程的部分或全部过程的组合过程。纯化混合液或分解混合液的脱水过程为单独进行的过程，或为与原位定向合成过程或催化水解过程或调配混合液成份等过程同步进行的脱水过程。

在工艺过程设计中，可以尽量避免降低分解混合液或纯化混合液中水份含量的过程，如控制向分解过程中加入水量等。其他非水解的分解过程，也可以通过分解过程的工艺设计，避免在完成分解过程后再进行降低混合液中分解剂的过程，使整个过程的步骤简化。

降低纯化混合液或分解混合液的酸性强度的方式为加入碱或碱性盐(较强碱与较弱酸的盐)或碱性碱式盐或碱性酸式盐的部分中和过程，或为加入上述碱性物质的部分或全部的组合方式的部分中和过程；或为加入酸性更弱的酸或酸酐或酸性盐(较强酸与较弱碱的盐)或酸性酸式盐或酸性碱式盐的稀释过程，或为加入上述酸性更弱的酸性物质的部分或全部的组合稀释过程；或为加入中性溶剂型稀释剂或中性盐类溶液稀释剂的稀释过程；或为上述过程的部分或全部过程的组合过程。水解场合，可以选择适宜的醚类或低聚醚类作为混合液的中性稀释剂，有一定的溶解度，醚类或低聚醚类相对不活泼，一般不会与糖等分子反应。常见的酸性较弱或酸性不是很强的无机酸包括磷酸、亚磷酸、硼酸、碳酸、亚硝酸、氢硫酸、黄原酸、次氯酸等，对应的无机酸酐为五氧化二磷、三氧化二磷、氧化硼、二氧化碳、氧化氮、硫化氢、二硫化碳等；常见的包括机弱酸有乙酸、丙酸、甲酸、邻苯二甲酸、苯甲酸等，对应的酸酐分别为乙酸酐、丙酸酐、邻苯二甲酸酐等。常见的酸式盐包括硫酸氢钠、硫酸氢氨、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢氨、磷酸二氢钠、磷酸二氢氨、磷酸氢氨等。常见的较强酸与较弱碱的酸性盐包括硫酸氨、亚硫酸氨、氯化铵、磷酸氨、硝酸铵等。常见的较强碱与较弱酸的碱性盐包括亚硫酸钠、磷酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠等。

提高纯化混合液或分解混合液的酸性强度的方式为加入酸性更强的酸或酸酐或酸性盐(较强酸与较弱碱的盐)或酸性酸式盐或酸性碱式盐；或为上述过程的部分或全部过程的组合过程。常见酸性较强的无机酸包括硫酸、亚硫酸、盐酸、硝酸、高氯酸、氟磺酸、王水等；对应的酸酐分别为三氧化硫、二氧化硫、氯化氢、五氧化二氮等。

提高纯化混合液或分解混合液的碱性强度的方式为加入碱性更强的碱或碱酐或碱性盐(较强碱与较弱酸的盐)或碱性酸式盐或碱性碱式盐；或为上述过程的部分或全部过程的组合过程。

降低纯化混合液或分解混合液的碱性强度的方式为加入酸或酸性盐(较强酸与较弱碱的盐)或酸性碱式盐或酸性酸式盐的部分中和过程，或为加入上述酸性物质的部分或全部的组合方式的部分中和过程；或为加入碱性更弱的碱或碱酐或碱性盐(较强碱与较弱酸的盐)或碱性酸式盐或碱性碱式盐的稀释过程，或为加入上述碱性更弱的碱性物质的部分或全部的组合稀释过程；或为加入中性溶剂型稀释剂或中性盐类溶液稀释剂的稀释过程；或为上述过程的部分或全部过程的组合过程。

调配纯化混合液或分解混合液成份的过程为常压下的调制过程或压力(加压)下的调制过程或负压(真空)下的调制过程；该调制过程为常温下的过程或受热(升温)下的过程或受冷(低温)下的过程；为恒温过程或变温过程；为恒压过程或变压过程。

纯化混合液的调配过程在原位合成反应器中进行，或在混合液成份调配器中进行。

调配纯化混合液或分解混合液成份过程与分解产物的原位定向合成过程为先后分别独立进行的过程，或为边调制边发生原位定向合成的同步进行的过程，或为交替进行调制与原位定向合成的过程，或为上述过程的混合或交叉方式进行的过程。

分解混合液或纯化混合液或调配形成的调制混合液直接输送到原位定向合成反应器中，或经储罐暂存后输送至原位定向合成反应器中，进行1次性完成的原位定向合成过程或逐级分层的原位定向合成过程。

多结构体分解物的原位定向合成过程为，以在上述的多结构体加工形成的分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或分解混合物中原位进行单独的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解的组合过程中的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解和衍生物分离的组合过程中的原位定向合成过程的方式，进行分解物的原位定向合成过程。原位定向合成过程为催化过程或非催化过程。原位定向合成过程的催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂或中性催化剂。催化原位定向合成过程以上述混合液或混合物中的原分解催化剂作为原位定向合成催化剂、或以向上述混合液或混合物中新加入的催化剂(加入的新催化剂为主催化剂或助催化剂或主催化剂和助催化剂)作为原位定向合成的催化剂、或以上述混合液或混合物中的原分解催化剂与新加入的催化剂成份共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂。原位定向合成过程为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子之间(如混合液中糖分子与羧酸分子之间或糖分子与其他分子之间)发生原位定向合成过程，或为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子与1次或2次或更多次或连续地加入的合成剂分子之间进行原位定向合成过程，或为同步发生上述分解物分子之间的反应和分解物分子与合成剂分子之间的反应的组合原位定向合成反应过程，使上述混合液中或混合物中的部分或全部的分解物(如水解糖)转化为分层液态衍生物或双溶性衍生物或固态衍生物中的1类衍生物或2类衍生物或全部3类衍生物。这3类衍生物都较易与混合液进行分离。

生物质等的多糖的酸催化水解的水解糖的原位定向合成过程为，利用水解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或水解混合物中的原酸性物质(分解催化剂)作为原位定向合成的催化剂，或利用上述混合液中或水解混合物中的原酸性物质与向上述混合液中或水解混合物中的加入的新酸性物质成份或加入的原酸性物质成份或加入的原酸性物质成份和新酸性物质成份共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂，以在调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或水解混合物中原位进行的方式，使调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或水解混合物中的水解糖与该混合液中或该水解混合物中其他水解产物分子之间(如混合液中糖分子与羧酸分子之间或糖分子与醛分子之间等)发生原位定向合成过程，或使调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或水解混合物中的水解糖与1次或2次或更多次或连续地加入的合成剂分子之间进行的原位定向合成过程，或为同步发生上述两种原位定向合成反应的组合原位定向合成反应过程，使上述混合液中或混合物中的部分或全部的水解糖转化为分层液态糖衍生物或双溶性糖衍生物或固态糖衍生物中的1类糖衍生物或2类糖衍生物或全部3类糖衍生物。

5碳糖或6碳糖的酯化、醚化、偶联、烃基化、缩醛化、缩酮化等有机合成过程为成熟的化学化工过程，可以应用于生物质多糖水解轻质化过程中进行原位定向合成反应，将强烈溶解性的水解糖转化为双溶性或分层的糖衍生物。除单糖分子外，低聚糖、氨基酸、醇类、有机酸类、酰胺类等分解物，都有其成熟的化学合成过程，可以用于原位定向合成过程，将分解物转化为较易与混合液分离的衍生物。

生物质酸水解的场合，除生成强烈溶解性的水解糖外，分解过程还可能生成一些羧酸类、醇类、酯类、氨基酸类、酚类、醛类或酮类等强烈溶解性的产物成份。水解糖及其他分解产物除与外加的合成剂发生原位定向合成反应外，混合液中的上述分解产物分子，在一定条件下可以相互发生原位定向合成反应，包括其他分解产物分子与水解糖分子发生原位化学合成反应。分解产物中的水解糖分子之间、水解糖与其他分解产物如糖醛酸或醛糖酸或酮糖酸等分子之间，都可能发生缩聚、聚合、缩合、醚化、酯化、缩醛化或缩酮化等原位定向合成反应。

原位定向合成过程为独立或分别进行的单独过程，或为与分解过程组合构成的组合反应过程中的过程，或为与衍生物分离过程组合构成的反应与分离组合过程中的过程，或为与分解过程和衍生物分离过程组合构成的反应与分离组合过程中的过程。

原位定向合成过程为1次性完成的工艺过程，或为2次或3次或更多次完成的逐级分层方式的原位定向合成过程，将上述混合液中分解产物转化为其衍生物。在相邻进行的两次原位定向合成过程之间，将上一次原位定向合成过程生成的衍生物分离。如生物质酸水解场合，仍是在酸催化作用下，以1种合成剂或以2种或更多种合成剂与混合液中水解糖进行原位定向合成，生成固态或双溶性或分层液态的糖衍生物。

水解糖的逐级分层原位定向合成过程中，调整温度、酸性强弱(或PH值)、合成剂种类等条件，每次合成将混合液中部分相同或相似的糖分子转化为糖衍生物，逐级分层地通过不同糖衍生物的分离实现不同水解糖的分离。

原位定向合成过程为常压过程或加压过程或负压(真空)过程，为恒压过程或变压过程；为常温过程或受热(升温)过程或受冷(低温)过程，为恒温过程或变温过程。

完成原位定向合成过程后，得到合成混合物。合成混合物输送到后续即下游的衍生物分离设施中，将原位定向合成的衍生物产物与混合液进行分离。

原位定向合成的目的为，由于一般难以用常规的分离方法将纯化混合液或分解混合液中的强烈溶解性分解产物(如酸水解混合液的水解糖)与混合液中的分解催化剂(如酸或酸性盐等)、溶剂等成份实现分离，因此不直接分离分解混合液或纯化混合液中的强烈溶解性分解产物和分解催化剂，而是以分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中的原位方式(或称为一锅法)，利用上述混合液中已有的原分解催化剂(或由混合液中原分解催化剂与调配上述混合液时加入新催化剂成份或加入原催化剂成份构成的催化剂)作为原位定向合成过程的催化剂，选择适宜的合成剂，通过控制反应条件控制原位定向合成转化的适宜深度，使混合液中的部分或全部的强烈溶解性分解产物(如糖类)进行定向于目标产物的原位定向化学合成，将上述混合液中的部分或全部分解产物转化为固体衍生物或与混合液分层的液态衍生物或双溶性衍生物，或同时转化为上述三类衍生物中的两类衍生物或三类衍生物。固体衍生物或双溶性衍生物或分层的液体衍生物都较易与混合液分离。因此，将难以与混合液分离的分解产物通过原位定向合成过程转化为较易与混合液分离的衍生物，实现与混合液的分离。分离出来的合成衍生物，或作为目标产品，或作为后续深加工过程的原料，或进入下游的再生反应器中再生或复原为分解产物(如再生的水解糖或再生糖)。

在上述的包括分解、原位定向合成、再生等过程的工艺系统中，催化剂(如酸)发挥双功能催化剂作用，既是分解催化剂，又是原位定向合成的催化剂；还可能作为再生催化剂，发挥三功能催化剂作用。如果还能够作为原位定向合成过程的合成剂，如醋酸、丙酸、乙酐、丙酐等，可以起到四功能作用。

生物质及其他多种多结构体物料轻质化分解过程生成单体、中间体、低聚体或其他较小的分解物分子，如单糖或低聚糖等分子。这些较小的分解物分子的多种合成过程都是成熟的化学化工过程，都有成熟的反应设备。

原位定向合成反应器为搅拌釜或夹套加热搅拌釜或真空蒸发器或加热蒸发器或真空加热蒸发器或结晶器或沉降器或管式反应器或反应分馏塔或反应萃取塔等类型的设备，或为上述设备类型的部分或全部类型设备组合构成的组合反应器。夹套加热方式为热水加热或水汽加热或电加热型夹套。原位定向合成反应器连通混合液成份调配器，该混合液成份调配器用于调配合成剂溶液。合成剂溶液由合成剂、催化剂、溶剂等成份中的部分或全部成份构成。合成剂溶液输送到原位定向合成反应器中，与原位定向合成反应器中的混合液中的分解产物进行原位定向合成过程，将混合液中的强烈溶解性分解产物转化为固态衍生物或分层液态衍生物或双溶性衍生物。原位定向合成反应器连通其上游的前述用于分解混合液或纯化混合液或调配混合液生产的设备，接收从上述设备生产的分解混合液或纯化混合液或调制混合液。原位定向合成反应器连通其下游的衍生物分离设施，将原位定向合成得到的衍生物分离。

通过控制向原位定向合成反应器中混合液分批加入或连续加入的合成剂溶液的量，调配该混合液中合成剂的浓度。调配混合液中合成剂的浓度，在原位定向合成过程之前进行，或在原位定向合成过程进行中进行。

通过控制反应器中混合液中合成剂浓度、温度、催化剂成份等方式，控制原位定向合成过程进行的程度。

原位定向合成反应器的上游连通调配或生成适宜于原位定向合成的含分解物的混合液的设备，包括调配纯化混合液得到调制混合液的混合液成份调配器、固液分离器、分层液体分离器、双溶性成份分离器、低沸点成份分离器中的部分或全部设备。

原位定向合成反应器的下游连通合成衍生物分离设备，包括分层液体分离器、固液分离器、双溶性成份分离器、低沸点成份分离器中的部分或全部设备。将各种衍生物与合成过程的混合液分离。

合成剂为与原位定向合成反应器中混合液中分解产物成份发生反应的物质，目的是使混合液中的分解产物转化生成的衍生物与原分解物的溶解性发生变化，使强烈溶解性的分解产物转变为溶解性转变 的衍生物，如使原为水溶性或极性较强的分解产物转变为油溶性或双溶性的衍生物，或使原为非极性或较弱极性的分解产物转变为双溶性或水溶性的衍生物，甚至转变为与混合液分层的液态衍生物或转变为从混合液中结晶或沉淀的固态衍生物，为合成衍生物与混合液的分离创造条件。因此，不同的分解产物需要与相应的合成剂进行反应。

一般，每一种分解物有多种合成剂可以满足原位定向合成的目的和工艺过程要求。如生物质多糖水解的单糖分子，多种有机酸、多种有机酸酐、多种醛、多种酮、多种醇等，都可以作为合成剂。分解物不同，合成剂往往不同。不同的分解物相应采用各自适宜的合成剂。

合成剂为气体合成剂或液体合成剂或固体物质合成剂，或为上述种类合成剂的部分或全部种类合成剂组合构成的组合型合成剂。合成剂为氧化剂或还原剂。合成剂为有机合成剂或无机合成剂，或为有机物与无机物的组合合成剂。合成剂为中性物质或酸性物质或碱性物质，或为中性物质与酸性物质的组合合成剂，或为中性物质与碱性物质的组合合成剂。固体合成剂可溶解在溶剂中形成合成剂溶液后均匀加入，或直接用固态物料加料设备(如螺杆加料机等)均匀加入到合成反应器中的混合液中。

如生物质分解场合，往往生成多种分解产物，不同生物质或其他不同多结构体物料，分解生成的分解产物差异更大。因此，与分解产物发生原位定向合成反应的合成剂也将千差万别，将包括许许多多的物质。

单一成份的气态或液态或固态合成剂，可直接输送进入反应器进行反应。混合气体类型合成剂用混合罐将全部合成剂气体混合后进入原位合成反应器中进行反应。

混合液类型合成剂溶液用前述的混合液成份调配器进行调配，然后将合成剂溶液输送到原位定向合成反应器中。

2种或3种或更多种固体合成剂参与反应，以分别加料方式参与反应，或在固体颗粒混合设施中先形成固体混合物类型合成剂后，再用加料设备加入反应器中进行反应。

气体经液态吸收形成的合成剂溶液，如前述，用鼓泡吸收器或喷淋吸收器或板式吸收塔或填料类吸收塔等吸收设施，形成气液吸收型合成剂溶液，然后加入到合成反应器中进行反应。

有机合成剂包括有机酸类或酸酐类或酰化物类或有机碱类或醇类或酚类或醚类或酯类或酰化物类或醛类或酮类或含双键类或含三键类或含芳基类或卤化物类或有机胺类或氨基酸类或异氰酸酯类等多种物质，或为上述合成剂中的2种或2种或更多种合成剂组合形成的组合型合成剂。分解产物分子有不同的基团，混合液中有多种分解产物，都需要组合型合成剂通过原位定向合成使分解产物分子的溶解性发生转变。如甲壳素分解的糖含有羟基和氨基，蛋白质分解生成的氨基酸含有羧基和氨基，都需要组合型合成剂进行反应以转变溶解性。

有机合成剂包括酯化剂或酰化剂或醚化剂或脱水剂或酯交换剂或交联剂或缩醛化剂或缩酮化剂或氧化剂或还原剂或加成剂或酰胺化剂或N-烃基化剂或缩聚剂或聚合剂或缩合剂或共聚剂等，或为上述的合成剂中的2种或3种或更多种合成剂组合形成的组合合成剂。

原位定向合成过程为混合液中相同或相似的分解产物成份定向于明确目标产物的定向合成过程，或为将混合液中选定的分解产物目标成份转化为便于与混合液分离的衍生物的定向合成过程。前一种情况下，生成明确的衍生物目标产物，不生成其他产物；后一种情况下，转化混合液中选定的分解产物成份，不转化混合液中的其他分解产物成份。

控制原位定向合成的反应条件，包括温度、压力、合成剂种类、催化剂种类或浓度等，使原位定向合成反应1次性完成，或2次或3次或更多次的逐级分层方式完成。2次或3次或更多次的逐级分层 方式完成的原位定向合成，每次混合液中发生不同分解产物的原位定向合成反应，生成不同的衍生物。每次原位定向合成完成后，进行衍生物分离。逐级分层方式的原位定向合成，配合衍生物分离过程，可实现对混合液中不同种类的强烈溶解性分解产物进行分离。

多结构体(生物质、生物质糟渣、高分子废弃物、褐煤等)的催化分解过程的分解物的催化原位定向合成过程的催化剂为分解混合液或纯化混合液或调制混合液或分解混合物中的原分解催化剂，或为原分解催化剂与另外新加入到分解混合液或纯化混合液或调制混合液或分解混合物中的部分催化剂成份(新加入的催化剂成份为原分解催化剂成份或新催化剂成份或原分解催化剂成份和新催化剂成份)共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂(加入的新催化剂成份为主催化剂成份或助催化剂成份或主催化剂成份和助催化剂成份)。

多结构体(生物质、生物质糟渣、高分子废弃物、褐煤等)的水解物原位定向合成过程与酸催化水解过程的酸性物质催化剂为硫酸或亚硫酸或磷酸或亚磷酸或碳酸或硼酸或盐酸或高氯酸或次氯酸或氢溴酸或高溴酸或硝酸等无机酸中的部分或全部的无机酸，或为三氧化硫或二氧化硫或五氧化二磷或三氧化二磷或三氧化二氮或二氧化碳或二硫化碳等无机酸酐中的部分或全部的无机酸酐，或为乙酸或乙二酸或丙酸或丙二酸或甲酸或丁酸或丁二酸或己酸或己二酸或邻苯二甲酸或苯甲酸等有机酸中的部分或全部的有机酸，或为乙酸酐或丙酸酐或丁酸酐或邻苯二甲酸酐等有机酸酐中的部分或全部的有机酸酐，或为由上述无机酸、无机酸酐、有机酸、有机酸酐中的部分或全部酸性物质在溶液中形成的混合酸。

原位定向合成反应为分解物分子内部的基团之间的反应、或分解物分子之间的基团之间的反应、或合成剂分子基团与分解物基团之间的反应，为上述类型的反应中的部分类型或全部类型的反应过程，为同步反应过程或依次反应过程。分解产物分子之间的反应为2个或3个或更多个分解产物分子之间的反应。合成剂与分解产物之间的反应为分解物与1个或2或3个或更多个分子之间的反应，或为1个或2或3个或更多个合成剂分子与1个或2或3个或更多个分解物分子之间的反应。

原位定向合成过程中的分解物分子之间的基团之间的反应为一个分解物分子的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团与另外一个分解物的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团之间的反应，为上述基团中的部分或全部基团的反应；原位定向合成过程中的分解物分子内部的基团之间的反应，为包括含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的反应，为上述基团中的部分或全部基团的反应。多个基团基团之间的反应为同步进行或依次进行或同步与依次进行的反应。原位定向合成为1对基团或2对基团或更多对基团的反应，为相同基团之间的反应或不同基团之间的反应；为1步完成的1种反应，或为1步完成的2种或3种或更多种反应的同步过程；为2步或3步或更多步完成的1种反应，或为2步或3步或更多步完成的2种或3种或更多种反应的同步过程。分解物中的基团以含氧基团较多，大部分原位定向合成反应为含氧基团之间或含氧基团与其他基团之间的反应。

原位定向合成过程中的分解产物与合成剂之间的反应，为包括合成剂分子的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团等基团与分解产物的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团等基团之间的反应；为合成剂与分解产物基团中的部分基团或全部基团的同步进行或依次进行或同步与依次进行的反应。上述的合成剂与分解产物的部分基团或多种基团之间反应的情况下，这些基团可以都在一个分解产物分子中，或在2个或3个或更多个分解产物分子中。上述反应为1步完成的1种反应，或为1步完成的2种或3种或更多种反应的同步过程；或为2步或3步或更多步完成的1种反应，或为2步或3步或更多步完成的2种或3种或更多种反应的同步过程。原位定向合成为1对基团或2对基团或更多对基团的反应，为相同基团之间的反应或不同基团之间的反应。分解物中的基 团以含氧基团较多，大部分合成剂与分解物的原位定向合成反应为含氧基团之间或含氧基团与其他基团之间的反应。

原位定向合成过程中，与合成剂发生原位定向合成反应的分解产物的含氧基团包括醇羟基或苷羟基或酚羟基或醛羰基或缩醛基或半缩醛基或酮羰基或缩酮基或半缩酮基或羧基或酯基或酰基或醚键基或硅氧键基团等。

原位定向合成过程中，与合成剂发生原位定向合成反应的分解产物的含硫基团包括硫醇基或硫酚基或硫醚基或二硫基或砜基或亚砜基或磺酸基或磺酸酯基或磺酰基或硫缩醛基或硫半缩醛基或硫缩酮基或硫半缩酮基等基团。

原位定向合成过程中，与合成剂发生原位定向合成反应的分解产物的含氮基团包括氨基或胺基或亚胺基或肟基或氰基或腈基或氰酸基或异氰酸基或氰酸酯基或异氰酸酯基或酰胺基或硝基或亚硝基或羟胺基或季铵盐基或季胺碱基或联氨基或偶氮基或重氮基或吡啶基或哌啶基或吡咯基或咪唑基或吡嗪基或哌嗪基或噻唑基等基团。

原位定向合成过程中，与合成剂发生原位定向合成反应的分解产物分子包括单糖类或低聚糖类或多糖类或糖醛酸类或醛糖酸类或羧酸类或醇类或酯类或醚类或醛类或缩醛类或半缩醛类或酮类或缩酮类或半缩酮类或亚胺类或酰化物类或氨基酸类或多肽类或酚类或生物碱类或有机胺类或核苷类或异氰酸酯类等分子，包括2个或3个或更多个分子之间的反应，包括分解产物与单个或两个或多个合成剂分子的反应(含分解产物中的1个或2个或更多个基团与1个或2个或更多个合成剂之间的反应)，包括1个合成剂分子与1个或2个(如交联反应)或更多个分解产物分子的反应。

极性分解剂分解生物质等多结构体物料或在极性溶剂中分解生物质等多结构体物料，分解混合液中的分解产物为极性物质，包括单糖类或低聚糖类或多糖类或糖醛酸类或醛糖酸类或羧酸类或酰化物类或醇类或醛类或半缩醛类或酮类或半缩酮类或氨基酸类或核苷类分子等，需要转化为固体衍生物或油溶性衍生物或双溶性衍生物，以使衍生物便于与混合液分离。上述分解产物分子中含有活性较高的基团，通过这些基团进行原位定向合成反应。

非极性或弱极性分解剂分解生物质等多结构体物料，或在非极性或弱极性溶剂中分解生物质等多结构体物料，分解混合液中的分解产物往往为非极性或弱极性物质，包括醇类或酯类或醚类或醛类或缩醛类或酮类或缩酮类或亚胺类或酰化物类或多肽类或酚类或生物碱类或有机胺类或异氰酸酯类分子等，需要转化为固体衍生物或水溶性衍生物或双溶性衍生物，以使衍生物便于与混合液分离。上述分解产物分子中也含有活性较高的基团，通过这些基团进行原位定向合成反应。

如前述，分解物的原位定向合成过程的催化剂为纯化混合液中或调制混合液中或分解混合液或分解混合物中的原分解催化剂；或为分解混合液或纯化混合液或调制混合液或分解混合物中原分解催化剂与加入的新催化剂成份或加入的原催化剂成份或加入的新催化剂成份和原催化剂成份共同构成原位定向合成催化剂。在调制混合液或纯化混合液或分解混合液或分解混合物中，原有的催化剂中也可能有部分为分解过程产生的自催化剂物质。在纯化混合液中或在调制混合液或分解混合液或分解混合物中，如果原有催化剂为酸性物质或酸性物质和中性物质，加入的部分新催化剂成份也应为酸性物质或酸性物质和中性物质或酸性物质和中性物质及碱性较弱的碱性物质。同样，如果原有催化剂为碱性物质或碱性物质和中性物质，加入的部分新催化剂成份也应为碱性物质或碱性物质和中性物质或碱性物质和中性物质及酸性较弱的酸性物质。

在中性物质催化剂催化分解或自催化分解的情况下，完成分解和经纯化过程后的纯化混合液一般为中性或接近中性，原位定向合成过程的催化剂可以仍然保持为中性或接近中性的物质(向混合液组合 加入或不加入新的中性催化剂物质)，也可以向调制混合液或纯化混合液或分解混合液中加入新的酸性或碱性催化剂成份，将原位定向合成的催化剂转变为酸性物质催化剂与中性物质催化剂的组合催化剂，或转变为碱性物质催化剂与中性物质催化剂的组合催化剂。因此，中性催化剂催化分解过程，后续的原位定向合成过程有更多的催化剂类型选择。反之，对于酸性催化剂催化分解或酸性催化剂与中性催化剂的组合催化剂的催化分解过程，纯化混合液或调制混合液或分解混合液中的催化剂仍为酸性物质催化剂或酸性物质与中性物质的组合催化剂，一般不适用于转变为碱性物质催化剂或碱性物质与中性物质的组合催化剂。同样，对于碱性催化剂催化分解或碱性催化剂与中性催化剂的组合催化剂的催化分解过程，纯化混合液或调制混合液或分解混合液中的催化剂仍为碱性物质催化剂或碱性物质与中性物质的组合催化剂，一般不适用于转变为酸性物质催化剂或酸性物质与中性物质的组合催化剂。

原位定向合成反应为包括调制混合液或纯化混合液或分解混合液或分解混合物中单糖类或低聚糖类或多糖类或糖醛酸类或醛糖酸类或羧酸类或醇类或酯类或醚类或醛类或缩醛类或半缩醛类或酮类或缩酮类或半缩酮类或亚胺类或酰化物类或氨基酸类或多肽类或酚类或生物碱类或有机胺类或核苷类或异氰酸酯类等分解产物分子的反应，为含上述分子中基团中的2种或3种或更多种基团之间的反应，包括分解产物分子内部的2种或3种或更多种基团之间的反应，包括2个或3个或更多个分解产物分子的基团之间的反应。

原位定向合成反应包括调制混合液或纯化混合液或分解混合液或分解混合物中分解产物(如糖类、氨基酸类等)分子结构中的羟基(醇羟基或苷羟基或酚羟基)或醛羰基或缩醛基或半缩醛基或酮羰基或缩酮基或半缩酮基或氨基或胺基或亚胺基或羧基或酰基或酯基或醚键基团或双键基团或三键基团或芳烃环基团或含氮基团或含硫基团或卤化物基团或含硅基团等基团的化学合成或转化反应，或上述基团中的全部基团或部分基团同步进行的组合化学合成或组合转化反应。以原位方式将上述混合液中的分解产物(如水解糖)定向地转化为其衍生物。生成的分解产物衍生物为固体衍生物或分层的液态衍生物或双溶性衍生物，或为同时生成上述三类衍生物中的两类或全部三类衍生物。

原位定向合成过程中的分解产物分子之间的反应(如糖分子与其他糖分子之间或糖分子与其他类型分子之间的反应)为1次性完成的1次合成反应，或为由1次合成反应生成的衍生物继续进行的2次或3次或更多次合成反应。每次合成反应中与分解产物及其衍生物分子发生反应的合成剂为相同或不同的合成剂。一次性完成的原位定向合成过程，得到深度转化或接近完全转化的衍生物产品。

上述的2次合成反应或更多次合成反应转化的产物，如水解糖的2次合成或更多次合成的深度转化产物或中间产物，包括回聚的低聚糖、回聚的多糖、糖醚、糖的缩合物或缩聚物等糖衍生物。

2次或更多次方式的逐级分层式原位定向合成，控制合成转化的程度或每次加入不同的合成剂进行转化，可以得到符合一定需要的适宜程度转化的衍生物产品或不同分子的衍生物产品，或在原位定向合成环节，通过控制合成的转化程度或衍生物的种类，逐级分层方式对混合液中的分解产物以生成不同衍生物的方式对不同分解产物实现分离。

原位定向合成过程中的分解产物分子的醇羟基的反应包括：醇羟基的酯化或酯交换或醚化或酰化或交联或缩醛化或缩酮化或羟醛缩合或脱水或还原或氧化或加成或消除或卤代或取代或酰胺化或缩聚或聚合或缩合或共聚等反应，或为上述反应的全部或部分的组合反应。

原位定向合成过程中的分解产物分子的苷羟基(半缩醛羟基)的反应包括：苷羟基的酯化或酯交换或醚化或酰化或交联或缩醛化或缩酮化或羟醛缩合或脱水或还原或氧化或加成或消除或卤代或取代或酰胺化或缩聚或聚合或缩合或共聚等反应，或为上述反应的全部或部分的组合反应。

原位定向合成过程中的分解产物分子的醛羰基的反应包括：醛羰基的缩醛化或交联或羟醛缩合 或还原或氧化或加成或消除或脱水或酰胺化或缩聚或聚合或缩合或共聚等反应，或为上述反应的全部或部分的组合反应。

原位定向合成过程中的分解产物分子的酮羰基的反应包括：酮羰基的缩醛化或交联或羟醛缩合或还原或氧化或加成或消除或脱水或酰胺化或缩聚或聚合或缩合或共聚等反应，或为上述反应的全部或部分的组合反应。

原位定向合成过程中的分解产物分子的氨基或胺基或亚胺基的反应包括：氨基的酰化或交联或N-烃基化或亚胺化或季铵盐化或还原或氧化或脱水或加成或消除或取代或缩聚或聚合或缩合或共聚等反应，或为上述反应的部分或全部的组合反应。

原位定向合成过程中的分解产物分子的羧基的反应包括：羧基的酯化或酯交换或酰化或交联或还原或加成或消除或取代或脱水或缩聚或聚合或缩合或共聚等反应，或为上述反应的全部或部分的组合反应。

原位定向合成过程中，羟基的酯化剂包括羧酸类(如饱和羧酸、不饱和羧酸、芳基羧酸、脂肪酸、取代羧酸、二元羧酸等)、羧酸酐类(如乙酸酐、邻苯二甲酸酐、丙酸酐等)、羧酸酯类、酰化物类等；或同时加入的酯化剂为上述酯化剂的部分或全部的组合酯化剂。醋酸及其酸酐较廉价易得，且毒性较低，是比较重要的酯化剂。

原位定向合成过程中，羟基的醚化剂包括醇类(脂肪醇、高级脂肪醇、不饱和脂肪醇、二元醇或多元醇、聚醚多元醇等)、环氧烃、卤代烃、卤代羧酸类(卤代脂肪酸、卤代高级脂肪酸等)、卤代醇类(卤代脂肪醇、卤代高级脂肪醇等)；或同时加入的醚化剂为上述醚化剂的部分或全部的组合醚化剂。

原位定向合成过程为独立进行上述的定向合成反应的单独过程，即与分解过程和衍生物分离过程为分别独立或单独进行的过程；或为原位定向合成和分解过程的组合过程中的原位定向合成过程，或为原位定向合成和分解过程及衍生物分离过程的组合过程中的原位定向合成过程。独立进行的原位定向合成过程或组合过程中的原位定向合成过程，都可以为一次性完成的过程，也都可以为2次或3次或更多次(即至少2次)方式的逐级分层方式进行的过程。另外，除组合过程中的原位定向合成过程外，组合过程中的分解过程或衍生物分离过程也都可以是一次性完成的过程、或为2次或3次或更多次方式(即至少2次)的逐级分层方式进行的过程。

上述的组合进行的2个或3个或更多个(即至少2个)过程的组合过程，对应地相当于把2个或3个或更多个(即至少2个)过程组合为组合过程。原位定向合成与分解的组合过程，相当于把原位定向合成器与分解反应器合并为一个组合反应器；物料的分解、分解产物的原位定向合成都在同一个反应器中进行。

组合过程由2个或3个或更多个(即至少2个)工艺过程组合构成，为同步进行或依次进行的2种或3种或更多种(即至少2种)过程的组合过程。组合过程中的工艺过程为同步进行的过程或依次顺序进行的过程；为1次性完成的过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层方式进行的过程。

组合过程在组合反应器或反应与分离器等双功能或更多功能的设备中进行。

原位定向合成与分解的组合反应过程由分解过程或逐级分层分解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程进行组合而构成。该组合过程中的工艺过程为同步进行的过程或依次顺序进行的过程或同步与依次顺序进行的过程；为1次性完成的过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层方式进行的过程。

分解与原位定向合成为相互独立进行的过程时，可以在原位定向合成过程中将强烈溶解性分解产物转化为固态衍生物。但由于分解过程一般有固态渣生成，分解与原位定向合成过程的组合过程一般不生成固态衍生物，而将分解产物转化为分层液态衍生物或双溶性液态衍生物。

生物质等物料的多糖的酸催化水解与水解糖原位定向合成的组合反应过程由多糖酸催化水解过程或逐级分层酸催化水解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程进行组合而构成。该组合过程中的工艺过程为同步进行的过程或依次顺序进行的过程或同步与依次顺序进行的过程；为1次性完成的过程，或为2次或3次或更多次完成的逐级分层方式进行的过程。为了避免酸催化水解多糖时也催化水解糖衍生物，应生成化学稳定性比糖苷键更稳定的衍生物分子。糖苷键是半缩醛结构，比半缩醛结构稳定的结构包括氧醚键、缩醛、酯、酰化物等化学结构。以专门加入的水进行生物质多糖的酸水解过程，或以原位定向合成反应生成的水进行该水解过程。如利用糖的酯化、醚化等过程生成的水使多糖水解，进行酯化或醚化的原位定向合成过程的同时，进行多糖的酸水解。在水解溶液中加入乙酸、乙酐等酯化剂，在发生糖的原位酯化过程的同时，发生多糖的水解，实现了原位酯化与酸水解的组合过程。

完成原位定向合成过程后，得到含双溶性衍生物、固态衍生物、分层液态衍生物的3种衍生物中的部分或全部种类衍生物、催化剂、合成剂、分解剂、溶剂等主要成份的合成混合物。完成分解与原位定向合成的组合过程后，得到含双溶性衍生物、分层液态衍生物的2种衍生物中的1种或全部2种衍生物、固态渣、催化剂、合成剂、分解剂、溶剂等主要成份的合成混合物。合成混合物进入后续的衍生物分离过程或逐级分层的衍生物分离过程进行分离。

原位定向合成与分解的组合反应器为搅拌釜或夹套加热搅拌釜或真空蒸发器或加热蒸发器或真空加热蒸发器或结晶器或沉降器或管式反应器或反应分馏塔或反应萃取塔等类型的设备，或为上述设备类型的部分或全部类型设备组合构成的组合反应器。夹套加热方式为热水加热或水汽加热或电加热型夹套。分解与原位定向合成的组合反应器中进行同步或依次的分解过程或逐级分层分解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程的组合过程。该组合反应器既是分解反应器，同时也是原位定向合成反应器。进行1次性完成的分解过程和原位定向合成过程的组合过程；或进行2次或3次或更多次完成的逐级分层方式的分解过程和原位定向合成过程的组合过程，组合过程将物料分解或部分分解，并同步将混合液中分解产物转化为其衍生物。如生物质酸水解场合，在酸催化作用下，水解与原位定向合成同步进行，包括以原位定向合成过程生成的水进行水解。

分解与原位定向合成的组合反应器连通其上游的用于预处理混合物分离的固液分离器和预处理设施，接收该固液分离器分离的预处理后的固态物料；该组合反应器分别连通用于分解剂溶液调配和合成剂溶液调配的混合液成份调配器，完成调配的分解剂溶液、合成剂溶液输送到该组合反应器中。混合液成份调配器为与其他过程共用的设备，或为本组合过程单独设置的混合液成份调配器。固液分离器为与其他过程共用的设备，或为本组合过程单独设置的固液分离器。

分解与原位定向合成的组合反应器连通其下游的衍生物分离设施。完成分解与原位定向合成的组合过程的混合物进入衍生物分离设施进行分离，以得到各种衍生物。

完成原位定向合成过程或逐级分层的原位定向合成过程后，生成与各种多结构体分解物对应的各种衍生物，如多糖的酸催化水解的水解糖衍生物、聚酯废弃物催化分解的二元羧酸衍生物和二元醇衍生物等。分解混合液或纯化混合液或调制混合液转变为含合成衍生物的合成混合物；或分解剂溶液与多结构体物料共同转化为含合成衍生物的合成混合物。

合成混合物进入后续的衍生物分离设施中进行分离，得到衍生物产物。

根据原位定向合成反应过程或分解与原位定向合成的组合过程的设计，或按照衍生物在合成混 合液中溶解性分类，合成混合物中的成份主要可分为合成混合液、固态衍生物(独立进行的原位定向合成过程)、与合成混合液分层的液态衍生物(包括与合成混合液分层的纯液态衍生物或进入与合成混合液分层的溶剂中的衍生物)。

合成混合液的主要成份为催化剂、双溶性衍生物、合成剂、溶剂等。

原位定向合成过程将原混合液中强烈溶解性的分解产物转化为固态衍生物或分层液态衍生物或双溶性衍生物，为衍生物与合成混合液的分离创造了条件。如生物质酸水解场合，混合液中的水解糖原位定向转化为固体糖衍生物或双溶性糖衍生物或与合成混合液分层的液态衍生物，为糖衍生物与含酸的合成混合液的分离创造条件。衍生物分离出来后，可以作为中间产物或目标产品。

上述的合成混合物进入下游的衍生物分离设施，进行衍生物分离过程或逐级分层分离过程，将各种衍生物与混合液分离。衍生物分离过程或逐级分层的衍生物分离过程在衍生物分离设施中进行。

衍生物分离设施由固液分离器、分层液体分离器、低沸点成份分离器、双溶性成份分离器、混合液成份调配器中的部分或全部设备构成。衍生物分离设施中进行各种衍生物分离过程。上述的衍生物分离设施中的设备，为衍生物分离的专用设备，或为与其他过程共用的设备。衍生物分离设施中的该固液分离器用于将合成混合物中的固态衍生物或固态渣与液态混合物分离，如生成固体糖衍生物后，用前述的固液分离器分离。无固态衍生物或固态渣生成时，不需要使用固液分离器。衍生物分离设施中该分层液体分离器用于分离上述液态混合物中的分层液态衍生物，如生成油溶性糖衍生物与含酸的合成混合液分层，利用分层液体分离器分离。衍生物分离设施中该低沸点成份分离器用于分离合成混合液中的低沸点衍生物。衍生物分离设施中该双溶性成份分离器用于分离合成混合液中的双溶性衍生物，如生成双溶性糖衍生物后，利用萃取等过程将双溶性糖衍生物与合成混合液实现分离。衍生物分离设施中该混合液成份调配器用于调配分离用的溶液，如萃取剂溶液。上述的各种衍生物分离设备为与其他过程共用的分离设备，或为本衍生物分离过程单独设置的分离设备。合成混合液完成衍生物分离后，成为合成混合液的循环前混合液。

衍生物分离设施连通其下游的衍生物再生反应器，进行一次性完成或逐级分层方式完成的再生过程，将衍生物再生复原为分解物，或将衍生物进行部分再生过程。如前述，衍生物分离设备连通其上游的原位定向合成反应器或分解与原位定向合成的组合反应器。

衍生物分离过程为双溶性成份分离过程或分层液体分离过程或固液分离过程，为1次性完成的分离过程，或为2次或3次或更多(即至少2次)次完成的逐级分层方式的分离过程。逐级分层方式的分离可以得到不同的衍生物，如在双溶性衍生物分离过程中可对合成混合液中不同衍生物成份进行分离。

衍生物分离过程为如上述的与其他过程相互独立进行的分离过程，即衍生物分离过程与原位定向合成或分解过程为分别独立进行的过程；或为与原位定向合成过程组合构成的组合过程，或为与分解和原位定向合成过程组合构成组合过程。

衍生物分离设施连通其上游的原位定向合成反应器或原位定向合成与分解的组合反应器，并连通其下游的衍生物再生反应器、循环利用设施。

完成衍生物分离过程后，衍生物从合成混合液中分离，原合成混合液转变为主要含催化剂、溶剂、合成剂等成分的混合液，为一种循环前溶液。循环前溶液输送到循环利用设施中进行处理或分离，形成达到循环利用条件的循环混合液，然后返回相关过程(如分解、原位定向合成、衍生物再生等)实现循环利用。

衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程由衍生物分离过程或逐级分层的衍生物分离过程与原位定向合成过程或逐级分层的原位定向合成过程组合构成。该组合过程中的工艺过程为同步进 行的过程或依次顺序进行的过程；为1次性完成的过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层方式进行的过程。该组合过程如衍生物萃取分离过程与原位定向合成反应的组合过程。

糖衍生物分离和水解糖原位定向合成的反应与分离组合过程由原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程与糖衍生物分离过程或逐级分层糖衍生物分离过程进行组合而构成。该组合过程中的工艺过程为同步进行的过程或依次顺序进行的过程或同步与依次顺序进行的过程；为1次性完成的过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层方式进行的过程。组合过程中常用的糖衍生物分离过程为同步萃取过程。糖衍生物萃取进入溶剂相中，既有利于原位定向合成反应进行，也可以对生成的衍生物产生保护作用，避免酸性催化剂的催化水解。将原位酯化生成的糖酯萃取进入萃取剂相中，进行原位酯化反应时，同步实现了糖酯分离。整体上则实现了原位酯化与糖酯萃取分离的组合过程。

衍生物分离与原位定向合成的组合过程的组合反应与分离器为搅拌釜或夹套加热搅拌釜或真空蒸发器或加热蒸发器或真空加热蒸发器或结晶器或沉降器或管式反应器或反应分馏塔或反应萃取塔等类型的设备，或为上述设备类型的部分或全部类型设备组合构成的组合型反应与分离器。该反应与分离器中进行原位定向合成反应与衍生物分离的组合过程，例如，糖衍生物的合成与糖衍生物进入萃取溶剂相中实现分离的两个过程同步进行，对于可逆的原位定向合成过程，由于混合液中衍生物不断生成的同时又不断地进入萃取剂溶液中，保持混合液中较低的衍生物浓度，有利于原位定向合成反应进行完全。来自调制混合液或纯化混合液或分解混合液生产设备的所对应的混合液，输送到该反应与分离器中，进行原位定向合成与衍生物分离的组合过程。因此，该反应与分离器连通其上游的上述的混合液生产设备，如分解反应器或调配调制混合液的混合液成份调配器等；并连通分别用于调配合成剂溶液和衍生物分离用的溶液(如萃取剂溶液)的混合液成份调配器。合成剂溶液和衍生物分离用溶液也输送到该反应与分离器中，使混合液中的分解物发生原位定向合成反应，并使生成的衍生物实现分离。完成该组合过程后，得到分离出来的衍生物，如固态衍生物或分层液态衍生物等。作为中间产物或再生原料的衍生物进入后续的加工或再生过程。混合液转化为该组合过程生成的循环前混合液。该循环前混合液进入后续的循环利用设施中进行加工或处理，转化为可循环利用的循环溶液。因此，该反应与分离器连通其下游的衍生物加工设备或再生器，并连通其下游的循环利用设施。该反应与分离器也可其下游设置前述的衍生物分离设施，对已经在该反应与分离器中实现初步分离的衍生物，进行进一步的深度分离。

衍生物分离与分解和原位定向合成的反应与分离组合过程由衍生物分离过程或逐级分层的衍生物分离过程与原位定向合成过程或逐级分层的原位定向合成过程和分解过程或逐级分层分解过程组合构成。该组合过程中的工艺过程为同步进行的过程或依次顺序进行的过程或同步与依次顺序进行的过程；为1次性完成的过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层方式进行的过程。该组合过程如衍生物萃取分离过程与原位定向合成反应和多结构体分解过程的组合过程。

糖衍生物分离与多糖酸催化水解与水解糖原位定向合成的反应与分离组合过程由多糖酸催化水解过程或逐级分层酸催化水解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程和衍生物分离过程或逐级分层衍生物分离过程进行组合而构成。该组合过程中的工艺过程为同步进行的过程或依次顺序进行的过程或同步与依次顺序进行的过程；为1次性完成的过程，或为2次或3次或更多次(即至少2次)完成的逐级分层方式进行的过程。组合过程中常用的衍生物分离过程为同步萃取过程。糖衍生物萃取进入溶剂相中，既有利于原位定向合成反应进行，也可以对生成的衍生物产生保护作用，避免酸性催化剂的催化水解。为了避免酸催化水解多糖时也催化水解糖衍生物，应生成化学稳定性比糖苷键更稳定的衍生物分子。糖苷键是半缩醛结构，比半缩醛结构稳定的结构包括氧醚键、缩醛、酯、酰化物等化学结构。以专门加入的水进行生物质多糖的酸水解过程，或以原位定向合成反应生成的水进行该水解过程。如利用糖的酯 化、醚化等过程生成的水使多糖水解，进行酯化或醚化的原位定向合成过程的同时，进行多糖的酸水解。在水解溶液中加入乙酸、乙酐等酯化剂，在发生糖的原位酯化过程的同时，发生多糖的水解。同时在反应与分离器中加入萃取剂溶液，将生成的糖酯萃取进入萃取剂相中，同步实现了糖酯的分离。整体上则实现了原位酯化与酸水解和糖酯萃取分离的组合过程。

生物质糖同步酸催化原位合成与水解和萃取分离过程的组合过程在萃取分离与原位定向合成和水解的组合装置中进行。反应器为螺杆挤压加热水解机或搅拌槽或搅拌釜或夹套加热式搅拌釜或蒸发器或沉降器或萃取塔或萃取柱等类型设备。酸既是生物质糖的水解催化剂、又可以作为水解糖原位定向合成的催化剂，将水解和原位定向合成同步进行。并且加入萃取剂，同步对生成的油溶性或双溶性糖衍生物进行萃取分离，既有利于原位定向合成朝糖衍生物方向进行，又有利于缩短工艺流程。用于酸催化水解的酸催化剂为无机酸或混合无机酸或有机酸或混合有机酸或无机酸与有机酸的混合酸，为质子酸或路易斯酸，为液体酸性物料或气体酸性物料或固体酸性物料，为有机酸酐或无机酸酐。在水解半纤维素(5碳糖等)的阶段，酸催化水解温度控制在150℃以内；在水解纤维素(6碳糖)的阶段，酸催化水解温度控制在230℃以内。混合液中硫酸的质量浓度控制在80％以内；磷酸的质量浓度控制在90％以内；氯化氢质量浓度控制在40％以内。生物质糖经逐级分层水解或一次性水解后，木质素得到了富集，也实现了木质素与纤维素和半纤维素的分离。生物质糖水解产物为单糖或低聚糖或多糖。在衍生物萃取分离与原位定向合成与水解过程的组合过程中，可利用外加水进行生物质糖的水解，也可以利用同步原位合成过程中生成的水进行水解；甚至可以在不需要外加水的情况下，完全利用原位合成过程生成的水及原料中的内水进行同步水解，因为糖链的每个糖单元中或单糖分子中一般有2～4个羟基，酯化或醚化等过程可以生成2～4个水分子，而每个糖单元的水解只需要一个水分子。利用原位定向合成过程生成的水进行水解，可通过控制生成水量控制同步进行水解的程度或深度。

生物质糖同步酸催化逐级分层水解与原位定向合成和萃取的组合过程也在同步酸催化水解与原位定向合成和萃取的组合装置中进行。反应器也为螺杆挤压加热水解机或搅拌槽或搅拌釜或夹套加热式搅拌釜或蒸发器或沉降器或萃取塔或萃取柱等类型设备。利用酸既是水解的催化剂，又是原位定向合成的催化剂的双功能特点，生物质糖水解与原位定向合成和萃取分离的三个过程同步进行。通过改变混合液的酸度或PH值、温度等条件，依次调节水解的速度和强度，实施逐级分层的水解与原位定向合成和萃取分离的组合过程。同样，在逐级分层水解与原位定向合成和萃取分离的组合过程中，可以利用外加水进行生物质糖的水解，也可以利用同步进行的原位定向合成过程中生成的水进行水解；甚至可以在不需要外加水的情况下，完全利用原位定向合成过程生成的水及原料的内水进行同步水解。利用原位定向合成过程生成的水进行水解，可通过控制生成水量控制逐级分层水解的程度。

衍生物分离与分解和原位定向合成的组合过程的组合反应与分离器为搅拌釜或夹套加热搅拌釜或真空蒸发器或加热蒸发器或真空加热蒸发器或结晶器或沉降器或管式反应器或反应分馏塔或反应萃取塔等类型的设备，或为上述设备类型的部分或全部类型设备组合构成的组合型反应与分离器。该反应与分离器中进行分解和原位定向合成反应与衍生物分离的组合过程，例如，生物质糖的分解与糖衍生物的合成与糖衍生物进入萃取溶剂相中实现分离的3个过程同步进行，对于可逆的原位定向合成过程，由于混合液中衍生物不断生成的同时又不断地进入萃取剂溶液中，保持混合液中较低的衍生物浓度，有利于原位定向合成反应进行完全。来自预处理设施的待分解物料或用于分离完成预处理的物料的固液分离器的待分解物料，输送到该反应与分离器中，进行分解和原位定向合成与衍生物分离的组合过程。因此，该反应与分离器连通其上游的上述的待分解物料的生产设备；并连通分别用于调配分解剂溶液、合成剂溶液、衍生物分离用的溶液(如萃取剂溶液)的混合液成份调配器。同步方式或依次先后方式，将分解剂溶液、合成剂溶液、衍生物分离用的溶液输送到该反应与分离器中，使反应与分离器中的物料发生分解反应、原位定向 合成反应，并使生成的衍生物实现分离。完成该组合过程后，得到分离出来的衍生物，如分层液态衍生物等。作为中间产物或再生原料的衍生物进入后续的加工或再生过程。该反应与分离器中的混合液转化为该组合过程生成的循环前混合液。一般有物料分解后剩余的固态渣生成，在该反应与分离器中分离出固态渣，或进入后续的固液分离器中分离出固态渣。上述的循环前混合液进入后续的循环利用设施中进行加工或处理，转化为可循环利用的循环溶液。因此，该反应与分离器连通其下游的衍生物加工设备或再生器，并连通其下游的循环利用设施。该反应与分离器也可其下游设置前述的衍生物分离设施，对已经在该反应与分离器中实现初步分离的衍生物(如得到的萃取剂与衍生物的混合液)，进行进一步的深度分离。

完成衍生物分离过程或完成组合过程中的衍生物分离过程后，一般得到固态衍生物或液体衍生物。衍生物作为产物(终端产物或中间产物)时，完成了加工过程。在需要对衍生物进行再生时，衍生物输送到后续即下游加工环节的衍生物再生反应器中进行再生，得到完全再生和复原的分解物，如水解糖；或得到部分再生的产物，如部分再生的糖衍生物。

工艺装置系统用于轻质化加工生物质或生物质糟渣或纤维素高分子废弃物的多糖，水解糖衍生物完成分离后，获得单糖衍生物或低聚糖衍生物或多糖衍生物的产品。水解糖的单糖或低聚糖或多糖的衍生物产品种类包括糖羧酸酯、糖醚、糖交联物、烃基化糖、酰化糖、糖缩醛化物、糖半缩醛化物、糖缩酮化物、糖半缩酮化物等糖衍生物中的1种或2种或更多种或全部的糖衍生物产品。糖衍生物产品为液态糖衍生物产品或固态糖衍生物产品或作为糖衍生物溶质成份与溶剂形成的溶液产品。糖衍生物溶液产品中的糖衍生物溶质成份为1种或2种或更多种糖衍生物。溶剂为包括水、醇类、羧酸类、醛类、酮类等类型的液态物质。

完成衍生物分离过程后，衍生物从合成混合液中分离，原合成混合液转变为主要含催化剂、溶剂、合成剂等成分的混合液，为一种循环前溶液。循环前溶液输送到循环利用设施中进行处理或分离，形成达到循环利用条件的循环混合液，然后返回相关过程(如分解、原位定向合成、衍生物再生等)实现循环利用。

衍生物再生反应器为反应分馏塔或反应萃取塔或搅拌釜或夹套加热搅拌釜或真空蒸发器或加热蒸发器或真空加热蒸发器等类型的反应器设备，或为上述类型再生反应器设备的部分或全部类型设备组合构成的组合型再生反应器。固态或液态衍生物输送到再生反应器中进行再生过程，因此，再生反应器连通其上游的衍生物分离设施或得到衍生物的反应与分离器。再生反应器也连通用于调配再生剂溶液的混合液成份调配器。再生剂溶液由再生剂、催化剂、溶剂等成份构成。再生剂溶液输送到再生反应器中，使衍生物发生再生复原过程或发生部分再生过程。

衍生物再生反应器连通其上游的衍生物分离设施，并连通其下游的循环利用设施。

完成再生或部分再生，得到含需要的产物成份的再生混合液，衍生物被再生复原为分解物或部分再生为分解物的部分再生衍生物。再生混合液作为产品场合(终端产品或下游深加工的中间产品)，则完成加工过程。需要从再生混合液中分离再生产物场合，利用双溶性成份分离器、低沸点成份分离器等分离设施进行再生产物分离。完成再生产物分离的再生混合液转变为再生混合液的循环前混合液，利用循环利用设施进行加工或处理，达到可循环利用的循环溶液的条件。因此，再生反应器连通其下游的再生产物分离设备、循环利用设施。

一般，通过再生过程设计，使再生混合液区别于分解混合液、合成混合液、纯化混合液、调制混合液等溶液，使得再生产物比较易从再生混合液中分离，再生混合液的循环前混合液可以比较容易地转化为循环溶液。而分解混合液等溶液中的分解产物难以用常规方法分离。一般情况下，再生混合液中催化剂浓度较低，甚至可以不回收。

衍生物再生的目标一般为使衍生物分子脱除或消除合成剂分子或合成剂分子结构片段的反应，因此再生反应一般也是分解反应。再生反应一般为原位定向合成反应的逆反应或逆过程(如催化水解或催化分解等)。完全再生过程将原位定向合成过程生成的衍生物分子复原为与分解产物相同的分子(如再生的水解糖)和合成剂分子。

衍生物再生过程为衍生物分子脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团等基团的分子的过程，为分解物原位定向合成过程的逆反应过程，脱除1个或2个或更多个分子；为催化再生过程或物理强化再生过程，或为催化再生过程与物理强化再生过程的组合作用再生过程。组合作用再生过程为同步作用的组合再生过程或依次地作用的组合再生过程，或为同步与依次的混合作用的组合再生过程。催化衍生物再生过程为酸性物质催化或碱性物质催化或中性物质催化的催化再生过程，或为酸性物质与中性物质组合催化剂的催化过程，或为碱性物质与中性物质组合催化剂的催化过程。物理强化再生过程为热强化再生或电磁波强化再生或超声波强化再生或电磁场强化再生等方式的强化再生过程，或为上述物理强化再生过程的部分或全部强化方式的组合物理强化再生过程。再生过程的催化剂与原位定向合成的催化剂或催化分解的催化剂可以相同，也可以不同。

衍生物再生过程为完全再生过程或为部分再生过程。完全再生过程将衍生物复原为分解产物。部分再生过程为将部分衍生物复原、其余部分衍生物不发生再生过程，或衍生物分子中的部分结构得到复原，其余部分结构保持为衍生物原有的结构。部分再生过程为一次性完成的再生过程或逐级分层方式再生过程中的过程。

衍生物完全再生过程为衍生物分子全部脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团等基团的分子复原为分解物的过程，生成再生分解物。

衍生物部分再生过程为衍生物分子部分脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团等基团的分子过程，生成部分再生的分解物衍生物。仍得到分解物的衍生物，相当于分解物完成部分合成过程的衍生物。

衍生物再生过程为1次性完成的再生过程，或为2次或3次或3次以上的更多次(即至少2次)完成的逐级分层再生过程。与1次性完成的再生过程不同，2次或3次或更多次(即至少2次)完成的再生过程为逐级分层方式的再生过程。逐级分层再生过程，既是衍生物再生为分解产物的过程，也是不同类型的衍生物的分离过程，实际上是再生环节对不同分解产物的分离。上述的依次以一种方式进行的若干次再生过程，可以是以相同再生方式进行的逐级分层方式的再生过程。上述的交替以不同方式进行的若干次再生过程，可以是以不同再生方式进行的逐级分层方式的再生过程。

衍生物再生过程为常压过程或压力下(加压)进行的过程或负压下(真空)进行的过程，为恒压过程或变压过程。衍生物再生过程为常温反应过程或受热下(升温)反应过程或受冷下(低温)的反应过程，为恒温过程或变温过程。

糖衍生物或多结构体分解物的酸催化反应生成的衍生物的再生过程为催化水解过程。5碳糖衍生物的催化水解温度控制在150℃以内，6碳糖衍生物的催化水解温度控制在230℃以内。其水解再生反应器为前述的搅拌釜或夹套加热搅拌釜或蒸发器等类型设备。水解再生为酸催化再生或碱催化再生，将原位定向合成生成的糖衍生物转化为再生糖或部分再生糖衍生物。水解再生为1次性水解或2次水解或更多次的水解过程。用于碱催化水解的碱为液体碱或气体碱或固体碱。用于酸催化水解的酸为无机酸或混合无机酸或有机酸或混合有机酸或无机酸与有机酸的混合酸。糖衍生物水解再生为充分水解再生或部分水解再生。充分再生得到再生糖产品，部分再生得到适宜转化程度的糖衍生物产品。

糖衍生物再生过程为糖衍生物进行完全催化水解复原过程或部分催化水解的过程。

糖衍生物完全再生过程为糖衍生物发生完全催化水解，全部脱除原位定向合成过程中糖分子结合的外来结构或结构片段，复原为水解糖，即生成再生糖(单糖或低聚糖或多糖)。

糖衍生物部分再生过程为糖衍生物发生部分催化水解，部分脱除原位定向合成过程中糖分子结合的外来结构或结构片段，生成部分再生糖衍生物(单糖或低聚糖或多糖的衍生物)。

糖衍生物的逐级分层水解再生过程，其水解再生反应器也为前述的搅拌釜或夹套加热搅拌釜或蒸发器等类型设备。水解再生为酸催化水解再生或碱催化水解再生。水解再生为2次或3次或更多次(即至少2次)的逐级分层方式的水解过程。用于碱催化水解的碱为液体碱或气体碱或固体碱。用于酸催化水解的酸为无机酸或混合无机酸或有机酸或混合有机酸或无机酸与有机酸的混合酸。通过调整温度、酸浓度或PH值等参数或条件，实施逐级分层水解再生。从产物端的水解再生难易程度实现不同糖衍生物产物的分层分离，得到不同结构或不同组份的再生糖或部分再生糖衍生物产品。同样，半纤维素的糖衍生物水解温度控制在150℃以内，纤维素的糖衍生物水解温度控制在230℃以内。

生物质多糖的水解、混合液中水解糖的原位定向合成、糖衍生物的再生都可以在酸催化作用下进行。而且酸催化下的原位定向合成与糖衍生物的水解再生为可逆过程。多糖的化学性质为其酸水解或轻质化、水解糖原位定向合成、糖衍生物水解再生的工艺装置系统奠定了理论基础。

关于对固态原料的分子结构中的各个组份或成份的分离，可以通过前述的多种逐级分层方式进行的工艺过程或组合过程实现，包括分解环节的逐级分层分解、不同溶解性的固态与液态分解产物成份的分离、双溶性分解产物成份的逐级分层分离、原位定向合成环节的逐级分层原位定向合成、不同溶解性的固态与液态衍生物的分离、双溶性衍生物的逐级分层分离、衍生物再生环节的逐级分层再生等。如生物质中的半纤维素、纤维素、木质素三个结构组份，通过逐级分层分解得到的不同分解产物、逐级分层原位定向合成得到的不同衍生物、逐级分层再生得到的不同再生产物，实现这三个组份的分离，或实现各个组份内部具有结构差异的组份或组份的分解物的分离。

原位定向合成过程与再生过程的互逆过程包括酯化与水解再生、酯交换与水解再生、交联与水解再生、醚化与水解再生、酰化与水解再生、缩酮化与水解再生、缩醛化与水解再生、氧化与还原、取代与水解、脱水与水解、缩合与水解、聚合与解聚、缩聚与水解再生等。

生物质糖完成酸水解后，水解糖的各种酸催化的原位定向合成过程中，酯化反应过程是可逆的，有的醚化反应过程是可逆的，还有其他多种合成反应是可逆的，分离出衍生物后较易对衍生物进行再生。有的醚化过程及其他一些反应过程基本为不可逆过程，一般不对衍生物进行再生，而是结合目标产品选择不可逆的原位定向合成反应过程，最终将合成衍生物(如糖衍生物)作为目标产品。

通过一定程度地增加与水解糖进行原位定向合成反应的合成剂的加入量(如理论量的2～5倍)，可以使可逆的原位定向合成反应得到转化程度较深的糖衍生物产物。过量的合成剂在下游的循环利用设施中回收后，循环返回原位定向合成反应器继续参加原位定向合成反应。

也可以通过及时将原位定向合成过程中生成某个或某些产物分离出混合液，促使合成反应朝生成糖衍生物的方向进行，如水解糖的酯化过程中同步萃取糖衍生物进入油相或同步蒸发降低水分浓度。

完成再生产物分离后，再生产物从再生混合液中分离，原再生混合液转变为主要含催化剂、溶剂、再生剂等成分的混合液，也为一种循环前溶液。循环前溶液输送到循环利用设施中进行处理或分离，形成达到循环利用条件的循环混合液，然后返回相关过程(如分解、原位定向合成、衍生物再生等)实现循环利用。

工艺装置系统用于轻质化加工生物质或生物质糟渣或纤维素高分子废弃物的多糖，水解糖衍生 物完成分离后，获得单糖衍生物或低聚糖衍生物或多糖衍生物的产品。水解糖的单糖或低聚糖或多糖的衍生物产品种类包括糖羧酸酯、糖醚、糖交联物、烃基化糖、酰化糖、糖缩醛化物、糖半缩醛化物、糖缩酮化物、糖半缩酮化物等糖衍生物中的1种或2种或更多种或全部的糖衍生物产品。糖衍生物产品为液态糖衍生物产品或固态糖衍生物产品或作为糖衍生物溶质成份与溶剂形成的溶液产品。糖衍生物溶液产品中的糖衍生物溶质成份为1种或2种或更多种糖衍生物。溶剂为包括水、醇类、羧酸类、醛类、酮类等类型的液态物质。

工艺装置系统用于轻质化加工生物质或生物质糟渣或纤维素高分子废弃物的多糖，完成酸催化水解糖衍生物部分再生后获得的部分再生糖衍生物产品为单糖衍生物或低聚糖衍生物或多糖衍生物产品。部分再生的单糖衍生物或低聚糖衍生物或多糖衍生物为包括糖羧酸酯、糖醚、糖交联物、烃基化糖、酰化糖、糖缩醛化物、糖半缩醛化物、糖缩酮化物、糖半缩酮化物等糖衍生物中的1种或2种或更多种或全部的糖衍生物产品。部分再生糖衍生物产品为液态糖衍生物产品或为固态糖衍生物产品或为糖衍生物溶质与溶剂形成的溶液产品。部分再生糖衍生物溶液产品中的糖衍生物溶质成份为1种或2种或更多种糖衍生物。

工艺装置系统用于轻质化加工生物质或生物质糟渣或纤维素高分子废弃物的多糖，完成酸催化水解糖衍生物完全再生后获得的再生糖产品为包括再生单糖或再生低聚糖或再生多糖中的部分或全部的再生糖产品。再生糖产品为液态再生糖产品或为固态再生糖产品或为再生糖溶质与溶剂形成的溶液产品。再生糖溶液产品中的再生糖溶质成份为1种或2种或更多种再生糖。溶剂为包括水、醇类、羧酸类、醛类、酮类等类型的液态物质。

原位定向合成生成的糖衍生物，可以是将糖分子中的全部基团或某种基团(如羟基)完全完成原位定向合成的衍生物，如使水解糖完全酯化或完全醚化或完全缩醛化的糖衍生物；也可以为部分完成原位定向合成的衍生物，如使水解糖部分酯化或部分醚化或部分缩醛化(半缩醛化)的糖衍生物。部分原位定向合成的糖衍生物与部分再生糖衍生物相似。

循环前溶液为分离主要产物成份后的含有催化剂、反应原料(如分解剂或合成剂或再生剂等)、溶剂等可循环利用成份的混合液，需要脱除部分成份或调整(增加或降低)部分成份含量或增加新成份后才能循环回到相关过程(如分解、原位定向合成、衍生物再生、预处理等)进行循环利用。循环前溶液包括分离衍生物后的合成混合液的循环前溶液、再生混合液的循环前溶液、含杂质的溶剂溶液、含杂质的萃取剂溶液、含杂质的分解剂溶液、含杂质的再生剂溶液、萃取剂与分解剂和合成剂的混合溶液、蒸发或分馏过程得到的溶剂溶液等。

循环前溶液为分离衍生物产品或再生分解物产品后的含催化剂或溶剂或合成剂或分解剂中的1种或2种或更多种或全部工质和一些杂质成分的混合液。

循环前溶液为完成溶液的部分或全部成份的分离或调配、脱除或分离了杂质成份、达到循环利用条件、可循环回到原使用过程或进入其他过程进行再利用的混合液或但组份溶液。

循环利用设施为由分层液体分离器、双溶性成份分离器、低沸点成份分离器、蒸发器、蒸发结晶器、冷冻结晶器、吸附塔或吸附器、脱附塔或脱附器、固液分离器、混合液成份调配器等设备中的部分或全部设备构成。上述的该混合液成份调配器用于调配循环前溶液或形成循环溶液之前的各种溶液的成份。上述构成循环利用设施的分离设备，各自对应地用于分离或脱除或降低循环前混合液中或成为循环溶液之前的各种溶液中的部分或全部成份含量。如利用结晶器可除去盐类杂质。循环前混合液完成分离、除杂、调配等加工或处理过程后，转变为可循环利用的循环溶液。循环溶液可循环回到原使用过程中或进入其他过程中进行循环利用。实现了循环利用过程。

上述的循环利用设施的各种设备，为与其他过程共用的设备，或为循环利设施单独设置的设备。 循环利用设施连通其上游的衍生物再生设施；下游连通使用循环溶液的设备，如合成剂循环溶液返回进行原位定向合成过程的设备中使用，分解剂循环溶液返回进行分解过程的设备中使用，萃取剂溶液返回进行采取过程的设备中继续使用。

循环利用过程为采用循环利用设施对合成循环前溶液或萃取剂循环前溶液或其他转变为循环溶液之前的各种含杂质和工质成份的循环前溶液进行加工，脱除或分离循环前溶液中的杂质成份的过程。循环利用过程使各种循环前混合液或其他含杂质的溶液转变为达到循环利用的条件的循环溶液的单独过程或组合过程。上述的加工或分离过程包括混合液成份调配过程、双溶性成份分离过程、分层液体分离过程、低沸点成份分离过程、固液分离过程等过程中的部分或全部的过程。

循环利用过程为采用分层液体分离过程、双溶性成份分离过程、低沸点成份分离过程、蒸发过程、蒸发结晶过程、冷冻结晶过程、固液分离过程、吸附过程、脱附过程、混合液成份调配过程等过程中的部分或全部的过程，脱除或分离循环前溶液中的杂质成份、或调配循环前溶液成份、或调配循环前溶液成份和脱除或分离循环前溶液中的杂质成份，使循环前溶液转变为循环溶液。各种循环溶液返回原使用过程或其他过程进行循环利用，实现催化剂、溶剂、合成剂等各种含工质的溶液的循环利用。

利用循环利用设施进行溶剂循环利用过程，包括采用低沸点成份分离器的分离过程、双溶性成份分离器的分离过程、混合液成份调配器的加工过程等过程进行分离或除杂，或采用上述加工或处理过程中部分或全部过程的组合过程进行溶剂循环利用过程。

如果生物质等物料的分解过程中使用了溶剂，如物理强化分解过程，将分解混合液或合成混合液中产物分离出来后，剩余的混合液一般主要为溶剂。分解剂分解过程也可能使用溶剂，将分解混合液或合成混合液中产物分离出来后，剩余混合液一般主要为溶剂和分解剂或合成剂。除此之外，由于溶解性质差距较大的成份(即双溶性成份)一般在双溶性成份分离过程(如萃取过程)中分离了，混合液中的产物往往为溶解性质较接近、但沸点较轻或较重的成份，可以用分馏、吸附等混合液成份分离方法进行分离。

如生物质水解场合，将合成混合液中固体糖衍生物、分层液体糖衍生物、双溶性糖衍生物分离后的含酸水相溶液，输送回水解反应器进行循环利用，或用低沸点成份分离器分离低沸点成份后输送回水解反应器中进行循环利用，实现酸催化剂的循环再利用。

如萃取剂循环利用过程，由于完成萃取后萃取剂与被萃取产物形成混合液，萃取剂与其中的产物需要分离，以得到纯组份产物和可循环利用的萃取剂。萃取剂与产物的分离一般采用低沸点成份分离器、双溶性成份分离器等设备进行相应的分离过程实现分离，将萃取剂从其所在的混合液中分离出来，并得到原被萃取的纯产物。萃取剂输送和返回萃取过程中循环利用。合成剂的循环利用也可以采用相似的过程进行。

以衍生物再生产物为产品的过程中，萃取剂、溶剂、合成剂等工质都起加工或转化工质作用，只进入中间环节产物分子中，不进入最终产品分子中。上述几种工质在几个相关的过程中重复进行加工和循环利用。

如用吸附树脂等吸附剂吸附回收混合液中的成份与吸附剂的再生过程，大孔吸附树脂等多孔性吸附剂可用于混合液中产物的分离，也可用于混合液中的催化剂或合成剂等成份的分离。吸附过程的实施设备一般为吸附塔或吸附柱。完成吸附后进行脱附，回收通过吸附从混合液中分离的产物或工质成份。即通过吸附与脱附的组合过程，实现了混合液中成份的回收，可以继续进行循环利用。脱附过程实际上也为吸附剂的再生过程。再生与吸附一般在同一个设施或设备中进行。在同一个设施中完成吸附过程后，切换进入再生过程。脱附再生得到的碱液或酸液或合成剂等工质溶液，循环返回原使用过程或其他过程进行循环利用。脱附再生后的吸附剂也循环使用。

大孔吸附树脂或其他吸附剂吸附分离得到的衍生物或再生产物或部分再生产物的溶液中，如果有微量的酸，如再生糖溶液中有微量的酸，用石灰水或碳酸钙的中和法除去，或用活性炭吸附除去，得到较纯的再生产物或部分再生产物的溶液。

上述的采用装置系统实施工艺系统之中，完成分解过程后，进行分解物原位定向合成、衍生物分离、衍生物再生或部分再生等多个过程，从分解物原位定向合成开始，可以形成循环过程。该循环过程可进行1个循环，也可以进行2个或更多个循环，以提高最终的再生产物或部分再生的产品的纯度。

通过上述的由较成熟、常见的化学化工过程及其设备组合构成的工艺系统与装置系统，实施分解或逐级分层分解、原位定向合成或逐级分层原位定向合成、衍生物分离或逐级分层衍生物分离、衍生物再生或逐级分层再生等过程。尤其是发挥常温或其他适宜温度下进行的分解过程的优势(包括分解物的产率、纯度、浓度等)，并实施了在分解混合液或纯化混合液或调制混合液中以原位方式的定向合成过程，使生物质或其他多结构体物料在常温或其他适宜温度下分解后的分解物转化为较易与混合液分离的衍生物。然后采用较常规方法、设备使衍生物与混合液分离，得到原位定向合成的衍生物。或将衍生物作为目标产品，或将衍生物经再生过程得到再生产物或部分再生产物的产品。既实现了重质大分子或超大分子的生物质或其他多结构体物料的轻质化，又解决了分解产物与混合液难以用常规方法分离的问题，且发挥了多结构体物料在常温或其他适宜温度下分解的优越性，并实现了催化剂、分解剂、合成剂、再生剂、溶剂等各种工质或物料的循环利用。各个工艺过程较成熟，工艺系统与装置系统的可靠性高，成本低，较易实施。

工艺装置系统用于生物质多糖酸水解场合，常温或其他适宜温度下，用较浓、较强的酸或混合酸进行酸水解，水解混合液中的水解糖的收率高、浓度高、纯度高，有利于得到较高质量的再生糖或糖衍生物产品。生物质糖结构中有丰富的羟基、醛羰基或酮羰基、氨基等活性基团，既使得水解糖易溶于水中，难以直接从含酸水解混合液中将水解糖分离出来，但这些活性基团也为许多的原位定向合成反应创造了条件，可以利用这些活性基团进行定向于目标产物的化学合成。既将水解糖转化为目标产物，又将水解糖转化为较易与水解混合液分离的固体或油溶性或双溶性的糖衍生物，为将糖衍生物与含酸水相分离创造了条件，通过分离糖衍生物实现水解糖与含酸水相的分离。解决了水解糖与酸的分离问题，又得到了糖衍生物。水解糖或糖衍生物在酸催化下的许多反应是可逆的，包括醇羟基或苷羟基的酯化与水解、醇羟基或苷羟基的醚化与水解、醇羟基或苷羟基与醛或酮羰基的缩醛化与水解、苷羟基与醇的缩醛化和水解等过程。因此，为调控水解糖的原位定向合成转化深度或糖衍生物的再生程度创造了条件和提供了灵活性。即在原位定向合成转化或衍生物再生过程中，可通过调控相关参数，得到充分转化或部分转化、充分再生或部分再生的糖衍生物。这样，采用上述的工艺系统与装置系统，发挥生物质糖于常温或其他适宜温度下酸催化水解的优越性，得到高收率、高纯度、高浓度的水解糖液，通过原位定向合成和衍生物分离过程解决水解糖的分离问题；然后设计和选择适宜的合成剂或合成转化深度或再生程度，得到再生糖或糖衍生物目标产品。

工艺装置系统用于轻质化加工生物质或生物质的糟渣，获得分解物的原位定向合成的衍生物、部分再生的衍生物、衍生物再生复原的分解物。获得的衍生物产品或部分再生衍生物产品包括单糖衍生物、低聚糖衍生物、多糖(比原料中多糖的链较短的多糖)衍生物、核苷酸衍生物、氨基酸衍生物、多肽衍生物、一元醇衍生物、二元醇衍生物、多元醇衍生物、醛的衍生物、酮的衍生物、醚衍生物、羧酸衍生物、取代羧酸衍生物、酚衍生物、取代酚衍生物、多酚衍生物、酰化物衍生物等衍生物产品中的1种或2种或更多种或全部的衍生物产物产品；获得的衍生物再生复原的再生分解物产品包括再生单糖、再生低聚糖、再生多糖(比原料中多糖的链较短的多糖)、再生核苷酸、再生氨基酸、再生多肽、再生一元醇、再生二元醇、再生多元醇、再生醛、再生酮、再生醚、再生羧酸、再生取代羧酸、再生酚、再生取代酚、再生多 酚、再生酰化物等再生分解物产品中的1种或2种或更多种或全部的再生分解物产品。

获得的衍生物产品或部分再生衍生物产品为液态衍生物产品、或为固态衍生物产品、或为衍生物溶质与溶剂形成的溶液产品。溶液产品中含有的衍生物溶质成份为1种或2种或更多种衍生物产品成份。溶剂为包括水、醇类、羧酸类、醛类、酮类等类型的液态物质。

获得的再生分解物产品为液态再生分解物产品、或为固态再生分解物产品、或为再生分解物溶质与溶剂形成的溶液产品。溶液中含有的再生分解物溶质成份为1种或2种或更多种再生分解物产品成份。溶剂为包括水、醇类、羧酸类、醛类、酮类等类型的液态物质。

制浆造纸过程中需要脱除大部分的半纤维素，既浪费重要资源，而且产生了更多的造纸黑液。在制浆造纸过程中增加半纤维素的分解和回收利用过程，首先进行半纤维素的酸催化水解、原位定向合成、糖衍生物分离和水解再生等过程，即将的结构体物理加工的工艺系统作为制浆造纸原料的预处理过程，用于转化和分离制浆造纸原料中的半纤维素，得到水解糖衍生物或再生糖。不仅可以节约处理半纤维素引起的碱等化学品物资的消耗，降低制浆造纸的成本，又可以明显减少碱处理产生的黑液量，而且可回收半纤维素的糖资源和生产大量较高附加值的半纤维素的再生糖或糖衍生物产品。脱除了半纤维素，不仅可减少黑液的量，而且可以降低黑液的粘度，使黑液减稠，有利于黑液的浓缩和碱木质素的沉降。制浆造纸的产业规模非常大，与上述工艺系统及装置系统结合，可以回收大量的半纤维素的水解糖或生产大量的半纤维素的水解糖衍生物产品，既改善和缓解制浆造纸过程的环保问题，且提高效益。通过工艺装置系统的装置系统实施工艺系统，预加工或预处理制浆造纸的植物原料结构中的半纤维素，获得的产品与前述类似，因为制浆造纸植物原料也为生物质。获得的分解物的衍生物或部分再生的衍生物包括单糖衍生物、低聚糖衍生物、多糖(比原料中多糖的链较短的多糖)衍等；衍生物或部分再生的衍生物为液态物质或固态物质或溶解在溶剂中的物质成份；衍生物再生复原的分解物包括再生单糖、再生低聚糖、再生多糖等再生糖。

天然生物质及其他多结构体物质的资源量巨大，将成熟化学化工过程及其设备进行适当组合和应用，形成工艺装置系统的工艺系统和装置系统，用于使植物、动物、微生物、生物质的糟渣、高分子或聚合物废弃物、褐煤、泥炭等多结构体物质实现轻质化，将多结构体物料转化并分离为分解产物的衍生物或衍生物的再生产物，具有非常广泛的应用潜力和前景。五碳糖、六碳糖的单糖或低聚糖或短链多糖或各种糖的衍生物产品，包括糖酯、糖醚、糖的缩醛、取代糖、糠醛及其衍生物、糖二酸等，应用领域非常广泛，包括表面活性剂、减水剂、添加剂、生物制品、生化发酵原料、化工原料、功能化学品、功能材料、能源产品等。植物或生物质的糟渣分离或脱出了纤维素和半纤维素后，木质素得到了的富集，也有利于木质素的进一步深加工和利用。因此，上述工艺系统与装置系统可以大大提升自然界生物质的价值；用于加工农作物秸秆，可解决或明显缓解烧秸秆引起的环保问题，具有重大的意义。

工艺装置系统用于轻质化加工褐煤或泥炭或木质素或木质素废弃物，获得分解物的原位定向合成的衍生物、部分再生的衍生物、衍生物再生复原的分解物。获得的分解物衍生物产品或部分再生衍生物产品为包括黄腐酸衍生物、褐腐酸衍生物、腐殖酸(腐植酸)衍生物、一元醇衍生物、二元醇衍生物、多元醇衍生物、醛的衍生物、酮的衍生物、醚衍生物、羧酸衍生物、多元羧酸衍生物、取代羧酸衍生物、酚衍生物、取代酚衍生物、多酚衍生物等衍生物产品中的1种或2种或更多种或全部的衍生物产品。获得的衍生物再生复原的再生分解物产品为包括再生黄腐酸、再生褐腐酸、再生腐殖酸、再生一元醇、再生二元醇、再生多元醇、再生醛、再生酮、再生醚、再生羧酸、再生多元羧酸、再生取代羧酸、再生酚、再生取代酚、再生多酚等再生分解物产品中的1种或2种或更多种或全部的再生分解物产品。

获得的衍生物产品或部分再生的衍生物产品为液态衍生物产品、或为固态衍生物产品、或为衍生物溶质与溶剂形成的溶液产品。溶液产品中含有的衍生物溶质成份为1种或2种或更多种衍生物产品成 份。溶剂为包括水、醇类、羧酸类、醛类、酮类等类型的液态物质。

获得的再生分解物产品为液态再生分解物产品、或为固态再生分解物产品、或为再生分解物溶质与溶剂形成的溶液产品。溶液中含有的再生分解物溶质成份为1种或2种或更多种再生分解物产品成份。溶剂为包括水、醇类、羧酸类、醛类、酮类等类型的液态物质。

工艺装置系统用于轻质化加工纤维素类高分子物质废弃物，纤维素类废弃物中主要有效成份为多糖；获得的糖衍生物或部分再生糖衍生物为包括单糖衍生物、低聚糖衍生物、多糖(比原料中多糖的链较短的多糖)衍生物等产品中的部分或全部的糖衍生物产品；获得的糖衍生物再生复原的再生水解糖产品为包括再生单糖、再生低聚糖、再生多糖(比原料中多糖的链较短的多糖)等再生糖产品中的部分或全部的再生糖产品。

工艺装置系统用于轻质化加工聚酯类高分子废弃物，获得的分解物衍生物产品或部分再生衍生物产品为包括二元羧酸(如丁二酸、对苯二甲酸等)衍生物、取代羧酸衍生物、二元醇衍生物、多元醇衍生物、低聚聚酯衍生物等产品中的1种或2种或更多种或全部的衍生物产品；获得的衍生物再生复原的再生分解物产品为包括再生二元羧酸、再生取代羧酸、再生二元醇、再生多元醇、再生低聚聚酯等再生分解物产品中的1种或2种或更多种或全部的再生分解物产品。

工艺装置系统用于轻质化加工聚氨酯类高分子废弃物，获得的分解物衍生物产品或部分再生衍生物产品为包括异氰酸酯衍生物、二元醇衍生物、多元醇衍生物、聚醚、聚醚衍生物、低聚聚氨酯衍生物等产品中的1种或2种或更多种或全部的衍生物产品；获得的衍生物再生复原的再生分解物产品为包括再生异氰酸酯、再生二元醇、再生多元醇、聚醚、再生聚醚、再生低聚聚氨酯等再生分解物产品中的1种或2种或更多种或全部的再生分解物产品。

工艺装置系统用于轻质化加工聚酰胺类高分子废弃物，获得的衍生物产品或部分再生衍生物产品为包括二元羧酸(如己二酸等)衍生物、二胺(如己二胺等)衍生物、内酰胺衍生物、酰化物衍生物、低聚聚酰胺衍生物等产品中的1种或2种或更多种或全部的衍生物产品；获得的衍生物再生复原的再生分解物产品为包括再生二元羧酸、再生二胺、再生取代羧酸、再生低聚聚酰胺等产品中的1种或2种或更多种或全部的再生分解物产品。

工艺装置系统用于轻质化加工聚甲醛高分子废弃物，获得的分解物衍生物产品或部分再生衍生物产品为包括甲醛衍生物(缩醛、半缩醛等)、多聚(低聚)甲醛衍生物、聚醚衍生物等产品中的1种或2种或更多种或全部的衍生物产品；获得的衍生物再生复原的再生分解物产品为包括再生甲醛、再生多聚(低聚)甲醛、再生聚醚等再生分解物产品中的1种或2种或更多种或全部的再生分解物产品。

工艺装置系统用于轻质化加工聚碳酸酯高分子废弃物，获得的分解物衍生物产品或部分再生衍生物产品为双酚A衍生物和低聚聚碳酸酯衍生物产品；获得的衍生物再生复原的再生分解物产品为再生双酚A产品和再生低聚聚碳酸酯产品。

工艺装置系统用于轻质化加工生物质或生物质糟渣，生物质或生物质糟渣的水解物的衍生物完成分离后获得水解物衍生物产物，衍生物部分再生获得部分再生衍生物。水解物衍生物或部分再生衍生物产品包括单糖衍生物或低聚糖衍生物或多糖衍生物或多肽衍生物或氨基酸衍生物或羧酸衍生物或醇衍生物或醛衍生物或酮衍生物或醚衍生物或酚衍生物或醛糖酸衍生物或糖醛酸衍生物或生物碱衍生物或核苷衍生物或酯衍生物或酰化物的衍生物产品，或为上述这些衍生物产品中的2种或3种或更多种或全部的衍生物产品。糖衍生物产品为糖羧酸酯、糖醚、糖交联物、烃基化糖、酰化糖、糖缩醛化物、糖半缩醛化物、糖缩酮化物、糖半缩酮化物等糖衍生物产品中的1种或2种或更多种或全部的糖衍生物产品。衍生物产品为液态糖衍生物产品或为固态糖衍生物产品或为糖衍生物溶质与溶剂形成的溶液产品。糖衍生物溶液产品 中的糖衍生物溶质成份为1种或2种或更多种糖衍生物。

工艺装置系统用于轻质化加工生物质或生物质糟渣的多糖，糖衍生物完成部分再生后获得部分再生糖衍生物产品(单糖衍生物产品或低聚糖衍生物产品或多糖衍生物产品中的部分或全部的产品)。部分再生糖衍生物产品包括糖羧酸酯、糖醚、糖交联物、烃基化糖、酰化糖、糖缩醛化物、糖半缩醛化物、糖缩酮化物、糖半缩酮化物等糖衍生物中的1种或2种或更多种或全部的糖衍生物产品。糖衍生物产品或部分再生糖衍生物产品为液态糖衍生物产品或固态糖衍生物产品或为糖衍生物溶质与溶剂形成的溶液产品。部分再生糖衍生物溶液产品中的糖衍生物溶质成份为1种或2种或更多种糖衍生物。

工艺装置系统用于轻质化加工生物质或生物质糟渣的多糖，完成糖衍生物完全再生后获得再生糖产品，再生糖产品为包括再生单糖或再生低聚糖或再生多糖中的部分或全部的再生糖产品。再生糖产品为液态再生糖产品或为固态再生糖产品或为再生糖溶质与溶剂形成的溶液产品。再生糖溶液产品中再生糖溶质成份为1种或2种或更多种再生糖。

工艺装置系统用于轻质化加工生物质或生物质糟渣，完成分解物衍生物完全再生后获得再生复原的再生分解物产品。再生分解物产品为包括单糖或低聚糖或多糖或多肽或氨基酸或羧酸或醇或醛或酮或醚或酚或醛糖酸或糖醛酸或酯或酰化物等再生分解物产品，或为上述这些再生分解物产品中的2种或3种或更多种或全部的再生分解物产品。再生分解物产品为液态再生分解物产品或固态再生分解物产品或为再生分解物溶质与溶剂形成的溶液产品。再生分解物溶液产品中的再生分解物溶质成份为1种或2种或更多种再生分解物。

多结构体物料，如高分子废弃物中含不同高分子成份或不同高分子结构片段，完成轻质化过程获得对应的衍生物产品、再生分解物产品。此时获得的产品种类也更多。

由于生物质及其糟渣等多结构体物质资源丰富，分布广泛，资源总量很大，且很多种多结构体分子在结构和性质方面的特性，使得它们较易分解。以若干成熟化工过程与其对应设备进行组合应用，尤其是实施浓酸催化的水解等分解过程，常温或其他适宜温度下的能耗低，转化率高，选择性好，产品质量高，易实施，可靠性高，成本低。通过上述的工艺装置系统的工艺系统与装置系统，解决了长期未能有效解决的水解糖等分解物与含较浓酸等催化剂的混合液的分离问题，能够发挥出常温或其他适宜温度下的浓酸催化水解等分解过程的上述优势。有望将很多种重质的多结构体物料实现轻质化加工和转化，得到这些多结构体物质的单体、中间体、低聚体等类型的较小分子分解物的衍生物，明显提升资源量巨大的多种低值多结构体物料或废弃物的价值，使许多种低值多结构体物料或废弃物实现高值资源化，并解决或明显缓解许多领域的废弃物产生的较大环保等问题。同时实现催化剂和各种工质循环利用，实现绿色与清洁生产以及循环经济。衍生物可进行部分再生，也可进行完全再生，将衍生物复原为分解物和合成剂。因此，多结构体物料的轻质化过程可以获得大量的单体、中间体、再生糖、低聚体等重要化工品，提升生物质及其糟渣、高分子废弃物、褐煤等多种低值资源的价值。工艺系统应用广泛，可应用于生物质炼制、生物制品、食品、保健品、医药、生物化工、化工原料、基础化学品、精细化工品、功能化学品、功能材料、能源化工品等众多领域。因此，生物质酸水解等方式的多结构体物料分解产物的原位定向合成与再生和循环利用等过程的工艺系统有望成为较普适性的工程技术平台，具有较广泛应用潜力、经济价值和循环经济、生态环保等多方面具有重要意义。

附图说明

图1为与制浆造纸过程结合的由预处理、逐级分层水解、固液分离、原位酯化合成、萃取、萃取糖衍生物溶液分离、糖衍生物水解再生、溶剂和酯化剂循环利用等过程组成的生物质多糖轻质化加工的 工艺系统示意图

图2为由预处理、酸催化充分水解、固液分离、逐级分层原位醚化合成、萃取、萃取糖衍生物溶液分离、糖衍生物水解再生、溶剂和醚化剂循环利用等过程组成的生物质多糖轻质化加工的工艺系统示意图

图3为由预处理、酸催化充分水解、固液分离、原位充分酯化合成、萃取、糖衍生物充分水解再生或逐级分层水解再生、溶剂和酯化剂循环利用、吸附树脂吸附和再生等过程组成的生物质多糖轻质化加工的工艺系统示示意图

图4为由逐级分层预处理、逐级分层酸催化水解、固液分离、原位充分酯化合成、萃取、糖衍生物充分水解再生或逐级分层水解再生、溶剂和酯化剂回收、吸附树脂吸附与再生的循环利用等过程组成的生物质多糖轻质化加工的工艺系统示意图

图5为由预处理、酸催化同步逐级分层原位酯化与水解和萃取分离、固液分离、糖衍生物充分水解再生、酸碱中和等过程组成的生物质多糖轻质化加工的工艺系统示意图

图6为由预处理、酸催化同步逐级分层水解与原位酯化合成和萃取分离、固液分离、糖衍生物充分水解再生、吸附树脂吸附与再生的循环利用等过程组合的生物质多糖轻质化加工的工艺系统示意图

图7为由预处理、逐级分层酸催化水解、固液分离、原位与醇加成的合成、萃取、萃取糖衍生物溶液分离、糖衍生物水解再生、溶剂和醚化剂循环利用等过程组成的生物质多糖轻质化加工的工艺系统示意图

图8为由预处理、逐级分层酸催化水解、固液分离、原位缩醛化合成、萃取、萃取糖衍生物溶液分离、糖衍生物水解再生、溶剂和醛或酮循环利用等过程组成的生物质多糖轻质化加工的工艺系统示意图

图9为由逐级分层预处理、逐级分层酸催化水解、固液分离、原位定向合成、萃取、糖衍生物充分水解再生或部分水解再生、溶剂和合成剂循环利用、吸附树脂吸附与再生的循环利用等过程组成的生物质多糖轻质化加工的工艺系统示意图

图10为由预处理、酸催化充分水解、固液分离、逐级分层原位定向合成、萃取、糖衍生物充分水解再生或部分水解再生、溶剂和合成剂循环利用、吸附树脂吸附与再生的循环利用等过程组成的生物质多糖轻质化加工的工艺系统的示意图

具体实施方式

如前述和附图1-10所示，一种混合液中目标成分的原位定向合成过程，为在混合液中原位进行的方式，通过非催化过程或在混合液中催化剂作用下的催化过程，将混合液中的部分或全部的目标成份转化为其固态衍生物、或与混合液分层液态衍生物、或双溶性衍生物中的1类或2类或全部3类衍生物；所述催化原位定向合成过程中的催化剂为混合液中原有的催化剂，或为向混合液中新加入的催化剂，或为由混合液中原有的催化剂与新加入到混合液中的催化剂成份共同构成的催化剂；催化剂为酸性物质催化剂或碱性物质催化剂或中性物质催化剂；所述混合液中的目标成分为多结构体在混合液中进行分解过程生成的分解物分子、或在混合液中进行化合过程生成的化合物分子、或在混合液中进行缩合过程生成的缩合物分子、或在混合液中进行聚合过程生成的聚合物分子、或浸取过程进入溶液中的浸取物分子、或萃取过程进入溶剂液体中的萃取物分子、或溶解过程进入溶剂液体中的溶解物分子、或吸收过程进入溶液中的吸收物分子中的至少1种分子；所述目标成分的原位定向合成过程为单独进行的过程，或为组合过程中进行的原位定向合成过程；组合过程为依次进行各过程的组合过程，或为同步进行至少2个过程的组合过程。

所述混合液为多结构体加工形成的分解混合液或纯化混合液或调制混合液或分解混合物，或为化合过程的混合液，或为缩合过程的混合液，或为聚合过程的混合液，或为浸取过程的混合液，或为萃取过程的混合液，或为溶解过程的混合液，或为吸收过程的混合液；所述多结构体包括多糖多结构体、蛋白质、生物质、生物质糟渣、褐煤、木质素、木质素类废弃物、聚酯类废弃物、聚氨酯类废弃物、聚酰胺类废弃物、聚醚类废弃物、聚碳酸酯类废弃物、聚甲醛废弃物。

如前述和附图1-10所示，一种由原位定向合成过程构成的多结构体加工的工艺系统，主要由分解物的原位定向合成过程、衍生物分离过程、衍生物再生过程、循环利用过程组合构成；所述分解物的原位定向合成过程为，以在分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或分解混合物中原位进行单独的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解的组合过程中的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解和衍生物分离的组合过程中的原位定向合成过程的方式，进行分解物的原位定向合成过程；原位定向合成过程为催化过程或非催化过程，催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂或中性催化剂；催化原位定向合成过程以上述混合液或混合物中的原分解催化剂作为原位定向合成催化剂、或以向上述混合液或混合物中新加入的催化剂作为原位定向合成的催化剂、或以上述混合液或混合物中的原分解催化剂与新加入的催化剂成份共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂；原位定向合成过程为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子之间发生原位定向化学合成过程、或为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子与至少1次或连续地加入合成剂分子之间进行原位定向合成过程、或为同步发生上述分解物分子之间的反应和分解物分子与合成剂分子之间的反应的组合原位定向合成反应过程，使上述混合液中或混合物中的部分或全部的分解物目标成分转化为分层液态衍生物或双溶性衍生物或固态衍生物中的1类衍生物或2类衍生物或全部3类衍生物；所述分解物的原位定向合成过程为单独进行的过程，或为组合过程中进行的原位定向合成过程；所述组合过程为依次进行各过程的组合过程，或为同步进行至少2个过程的组合过程；所述衍生物分离过程为双溶性成份分离过程或分层液体分离过程或固液分离过程；所述衍生物再生过程为衍生物分子脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的分子的过程；所述循环利用过程为采用分层液体分离过程、双溶性成份分离过程、低沸点成份分离过程、蒸发过程、蒸发结晶过程、冷冻结晶过程、吸附过程、脱附过程、固液分离过程、混合液成份调配过程中的部分或全部的过程，脱除或分离循环前溶液中的杂质成份、或调配循环前溶液成份、或调配循环前溶液成份和脱除或分离循环前溶液中的杂质成份，使循环前溶液转变为循环溶液；循环溶液返回原使用过程或其他过程循环利用。

所述多结构体包括多糖多结构体、蛋白质、生物质、生物质糟渣、褐煤、木质素、木质素类废弃物、聚酯类废弃物、聚氨酯类废弃物、聚酰胺类废弃物、聚醚类废弃物、聚碳酸酯类废弃物、聚甲醛废弃物；所述多糖多结构体包括纤维素、半纤维素、淀粉、甲壳素、微生物多糖、植物胶、果聚糖、藻类多糖、生物质、生物质糟渣、纤维素类废弃物。

所述工艺系统实施的装置系统主要由原位定向合成反应器、衍生物分离设施、衍生物再生反应器、循环利用设施组成，所述工艺系统和装置系统组成多结构体物料轻质化加工的工艺装置系统；所述装置系统包括分解多结构体的分解反应器、进行原位定向合成过程的原位定向合成反应器、进行原位定向合成过程与多结构体分解过程的组合反应器、用于衍生物分离的衍生物分离设施、进行衍生物分离过程与多结构体分解过程和原位定向合成过程的组合过程的组合反应与分离器、进行衍生物分离过程与原位定向合成过程的组合过程的组合反应与分离器、进行衍生物再生过程的衍生物再生反应器、含工质的循环前溶液实现循环利用的循环利用设施中的部分或全部设备；所述装置系统的混合液中分解物原位定向合成过程的原位定向合成反应器为单独的原位定向合成反应器、或原位定向合成反应与多结构体分解反应的组合反应器、或原位定向合成反应与多结构体分解和衍生物分离的组合过程的组合反应与分离器、或原位定向合成与衍生物分离的组合过程的组合反应与分离器，用于进行单独的原位定向合成反应过程或组合过程中的原位定向合成过程，将混合液中目标成份即分解混合液或纯化混合液或调制混合液或分解混合物中的部分或全部的分解物目标成分以原位方式进行定向合成反应转化为衍生物；所述原位定向合成反应器、或分解与原位定向合成的组合反应器、或分解与原位定向合成与衍生物分离的组合过程的组合反应与分离器、或原位定向合成与衍生物分离的组合过程的组合反应与分离器为搅拌釜或夹套加热搅拌釜或真空蒸发器或加热蒸发器或真空加热蒸发器或结晶器或沉降器或管式反应器或反应分馏塔或反应萃取塔类型的设备，或为上述设备类型的部分类型或全部类型设备组合构成的组合设备。

所述工艺系统用于轻质化加工多结构体物料的实施方式与过程包括：完成预处理的多结构体物料在单独的分解过程中、或在分解与原位定向合成的组合过程中的分解过程中、或在分解与原位定向合成和衍生物分离的组合过程中的分解过程中进行轻质化的分解过程，生成含分解物的分解混合物；以在分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或分解混合物中原位进行单独的原位定向合成过程的方式、或以原位定向合成与分解的组合过程中的原位定向合成过程的方式、或以原位定向合成与分解和衍生物分离的组合过程中的原位定向合成过程的方式，进行分解物的原位定向合成过程，将部分或全部的分解物目标成分转化为衍生物；原位定向合成过程为催化过程或非催化过程，催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂或中性催化剂；催化原位定向合成过程以上述混合液或混合物中的原分解催化剂作为原位定向合成催化剂、或以向上述混合液或混合物中新加入的催化剂作为原位定向合成的催化剂、或以上述混合液或混合物中的原分解催化剂与新加入的催化剂成份共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂；原位定向合成的衍生物为双溶性衍生物、或固态衍生物、或与混合液分层的液态衍生物中的1类或2类或全部3类的衍生物；进行衍生物分离过程得到分解物的衍生物产品；衍生物或作为目标衍生物产品、或进行部分再生过程得到部分再生的衍生物目标产品、或通过完全再生过程得到再生复原的再生分解物产品；分离衍生物产品或再生分解物产品后的含催化剂或溶剂或合成剂或分解剂中的1种或2种或更多种或全部工质的循环前溶液，进行分离或脱除杂质过程后转化为循环溶液，然后输送返回原使用过程或其他工艺过程实现循环利用；所述工艺系统包括多结构体分解过程、多结构体逐级分层分解过程、原位定向合成过程、逐级分层原位定向合成过程、原位定向合成与多结构体分解的组合反应过程、原位定向合成与逐级分层的多结构体分解的组合反应过程、逐级分层原位定向合成与多结构体分解的组合反应过程、衍生物分离过程、逐级分层衍生物分离过程、衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与逐级分层原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与多结构体分解和原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层的多结构体分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、多结构体分解与逐级分层原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、多结构体分 解与原位定向合成和逐级分层衍生物分离的反应与分离组合过程、衍生物再生过程、逐级分层衍生物再生过程、循环利用过程中的部分或全部过程；所述工艺系统的过程为1次性完成的过程、或逐级分层完成的过程；所述工艺系统的组合过程为同步进行各过程的组合过程、或依次进行各过程的组合过程；所述分解物原位定向合成过程或衍生物分离过程或衍生物再生过程为一次性完成的过程、或为逐级分层方式的过程；所述分解物原位定向合成过程或衍生物分离过程或衍生物再生过程为单独进行的过程、或为组合过程中进行的过程；所述工艺系统的组合过程为分解与原位定向合成的组合反应过程、逐级分层分解与原位定向合成的组合反应过程、分解与逐级分层原位定向合成的组合反应过程、衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与逐级分层原位定向合成的反应与分离组合过程、分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、逐级分层分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、分解与逐级分层原位定向合成与衍生物分离的反应与分离组合过程、分解与原位定向合成与逐级分层衍生物分离的反应与分离组合过程中的部分或全部的组合过程。

所述多结构体水解过程与水解物原位定向合成过程的催化剂为硫酸或亚硫酸或磷酸或亚磷酸或碳酸或硼酸或盐酸或高氯酸或次氯酸或氢溴酸或高溴酸或硝酸中的部分或全部的无机酸、或为三氧化硫或二氧化硫或五氧化二磷或三氧化二磷或三氧化二氮或二氧化碳或二硫化碳中的部分或全部的无机酸酐、或为乙酸或乙二酸或丙酸或丙二酸或甲酸或丁酸或丁二酸或己酸或己二酸或邻苯二甲酸或对苯二甲酸或苯甲酸中的部分或全部的有机酸、或为乙酸酐或丙酸酐或丁酸酐或邻苯二甲酸酐等有机酸酐中的部分或全部的有机酸酐、或为由上述无机酸和无机酸酐和有机酸和有机酸酐中的部分或全部酸性物质在溶液中形成的混合酸；所述多结构体水解过程的溶液中硫酸浓度控制在80％以内，典型水解过程条件的硫酸浓度为20％到76％范围；所述多结构体水解过程的溶液中亚硫酸的浓度控制在90％以内，典型水解过程条件的亚硫酸浓度为30％到85％范围；所述多结构体水解过程的溶液中磷酸的浓度控制在92％以内，典型水解过程条件的磷酸浓度为40％到86％范围；所述多结构体水解过程的溶液中亚磷酸的浓度控制在90％以内，典型水解过程条件的亚磷酸浓度为38％到86％范围；所述多结构体水解过程的溶液中溴化氢的浓度控制在40％以内，典型水解过程条件的溴化氢浓度为15％到35％范围；所述多结构体水解过程的溶液中氯化氢浓度控制在40％以内，典型水解过程条件的氯化氢浓度为15％到36％范围；所述多结构体水解过程的溶液中高氯酸的浓度控制在60％以内，典型水解过程条件的高氯酸浓度为10％到50％范围；所述多结构体水解过程的溶液中次氯酸的浓度控制在35％以内，典型水解过程条件的次氯酸浓度为5％到25％范围；所述多结构体水解过程的溶液中高溴酸的浓度控制在50％以内，典型水解过程条件的高溴酸浓度为10％到40％范围；所述多结构体水解过程的溶液中硝酸的浓度控制在50％以内，典型水解过程条件的硝酸浓度为10％到40％范围；所述半纤维素物料或含半纤维素组份物料中半纤维素的水解过程的温度控制在150℃以内，典型水解过程条件的温度为常温到120℃范围；所述纤维素物料或含纤维素组份物料中的纤维素水解过程的温度控制在230℃以内，典型水解过程条件的温度为常温到180℃范围；所述木质素物料或含木质素组份物料中的木质素水解过程的温度控制在320℃以内，典型水解过程条件的温度为70℃到260℃范围；所述聚醚类或聚甲醛高分子废弃物水解过程的温度控制在350℃以内，典型水解过程条件的温度为70℃到270℃范围；所述褐煤或泥炭的水解过程的温度控制在360℃以内，典型水解过程条件的温度为80℃到280℃范围；所述聚酯类或聚氨酯类或聚酰胺类或聚碳酸酯的高分子废弃物水解过程的温度控制在300℃以内，典型水解过程条件的温度为50℃到180℃范围；所述多结构体分解物的原位定向合成过程为，以在分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或分解混合物中原位进行单独的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解的组合过程中的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解和衍生物分离的组合过程中的原位定向合成过程的方式，进行分解物的原位定向合成过程；原位定向合成过程为催化过程或非催化过程，催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂或中性催化剂；催化原位定向合成过程以上述混合液或混合物中的原分解催化剂作为原位定向合成催化剂、或以向上述混合液或混合物中新加入的催化剂作为原位定向合成的催化剂、或以上述混合液或混合物中的原分解催化剂与新加入的催化剂成份共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂；原位定向合成过程为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子之间发生原位定向化学合成过程、或为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子与1次或2次或更多次或连续地加入合成剂分子之间进行原位定向合成过程、或为同步发生上述分解物分子之间的反应和分解物分子与合成剂分子之间的反应的组合原位定向合成反应过程，使上述混合液中或混合物中的部分或全部的分解物目标成分的转化为分层液态衍生物或双溶性衍生物或固态衍生物中的1类衍生物或2类衍生物或全部3类衍生物；所述原位定向合成反应为分解物分子内部的基团之间的反应、或分解物分子之间的基团之间的反应、或合成剂分子基团与分解物基团之间的反应；所述原位定向合成过程中的分解物分子之间的基团之间的反应为一个分解物分子的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团与另外一个分解物的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团之间的反应；所述原位定向合成过程中的分解物分子内部的基团之间的反应为含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的反应；所述原位定向合成过程中的分解物与合成剂之间的反应为合成剂分子的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团与分解产物的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团之间的反应；降低混合液的水浓度的方式为加热蒸发或真空蒸发或真空加热蒸发或冷冻真空蒸发或蒸馏等分离过程，或为上述分离过程中的部分或全部过程的组合过程；或加入反应原料、或加入无机酸酐、或加入有机酸酐、或加入吸水剂，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；提高混合液的酸性强度的方式为加入较强的酸或酸酐或酸性盐，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；降低混合液的酸性强度的方式为加入碱或碱性盐的部分中和过程、或加入较弱的酸或酸酐或酸性盐或中性溶剂或中性盐溶液的稀释过程，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；提高混合液的碱性强度的方式为加入较强的碱或碱酐或碱性盐，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；降低混合液的碱性强度的方式为加入酸或酸性盐的部分中和过程、或加入较弱的碱或碱酐或碱性盐或中性溶剂或中性盐溶液的稀释过程；或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；所述原位定向合成与分解的组合反应过程由分解过程或逐级分层分解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程进行组合而构成；所述衍生物分离过程为双溶性成份分离过程或分层液体分离过程或固液分离过程；所述衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程由衍生物分离过程或逐级分层的衍生物分离过程与原位定向合成过程或逐级分层的原位定向合成过程组合构成；所述衍生物分离与分解和原位定向合成的反应与分离组合过程由衍生物分离过程或逐级分层的衍生物分离过程与原位定向合成过程或逐级分层的原位定向合成过程和分解过程或逐级分层分解过程组合构成；所述衍生物再生过程为衍生物分子脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的分子的过程；所述衍生物完全再生过程为衍生物分子全部脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的分子复原为分解物的过程，生成再生分解物；所述衍生物部分再生过程为衍生物分子部分脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的分子的过程，生成部分再生的分解物衍生物；所 述循环利用过程为采用分层液体分离过程、双溶性成份分离过程、低沸点成份分离过程、蒸发过程、蒸发结晶过程、冷冻结晶过程、吸附过程、脱附过程、固液分离过程、混合液成份调配过程中的部分或全部的过程，脱除或分离循环前溶液中的杂质成份、或调配循环前溶液成份、或调配循环前溶液成份和脱除或分离循环前溶液中的杂质成份，使循环前溶液转变为循环溶液；循环溶液返回原使用过程或其他过程循环利用。

附图1-10所示为生物质中多糖的酸催化水解的轻质化加工流程的工艺系统。所述多糖多结构体及其他多结构体的轻质化加工的工艺系统主要由多糖分解物的原位定向合成过程、衍生物分离过程、衍生物再生过程、循环利用过程组成；即工艺系统主要包括原位定向合成过程、衍生物分离过程、衍生物再生过程、循环利用过程等过程；并由该工艺系统与其实施的装置系统构成工艺装置系统。

所述多糖分解物的原位定向合成过程为在混合液中原位进行的方式，通过非催化过程或在混合液中催化剂作用下的催化过程，将多糖多结构体的轻质化加工形成的混合液中部分或全部分解物转化为其固态衍生物、或与混合液分层液态衍生物、或双溶性衍生物中的1类或2类或全部3类衍生物；所述催化原位定向合成过程中的催化剂为混合液中原有的催化剂、或为向混合液中新加入的催化剂、或为由混合液中原有的催化剂与新加入到混合液中的催化剂成份共同构成的催化剂；催化剂为酸性物质催化剂或碱性物质催化剂或中性物质催化剂；所述工艺系统包括多糖多结构体分解过程、多糖多结构体逐级分层分解过程、原位定向合成过程、逐级分层原位定向合成过程、原位定向合成与多糖多结构体分解的组合反应过程、原位定向合成与逐级分层的多糖多结构体分解的组合反应过程、逐级分层原位定向合成与多糖多结构体分解的组合反应过程、衍生物分离过程、逐级分层衍生物分离过程、衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与逐级分层原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与多糖多结构体分解和原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层的多糖多结构体分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、多糖多结构体分解与逐级分层原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、多糖多结构体分解与原位定向合成和逐级分层衍生物分离的反应与分离组合过程、衍生物再生过程、逐级分层衍生物再生过程、循环利用过程中的部分或全部过程。

所述工艺系统用于酸催化水解含多糖的多结构体物料，多结构体物料的多糖的酸催化水解与水解糖原位定向合成的组合过程中、或多糖的酸催化水解与水解糖原位定向合成和糖衍生物分离的组合过程中，多糖的酸催化水解过程为利用外加水进行水解、或为利用物料自身携带的物理水或化学水或化学水与物理水进行水解、或为利用同步进行的原位定向合成反应过程生成的产物水进行水解，或为上述方式水的部分方式或全部方式的组合水的水解过程；所述用于酸催化水解多糖的酸性催化剂物质为无机酸或混合无机酸或有机酸或混合有机酸或无机酸与有机酸的混合酸；提高混合液的酸性强度的方式为加入较强的酸或酸酐或酸性盐，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；降低混合液的酸性强度的方式为加入碱或碱性盐的部分中和过程、或加入较弱的酸或酸酐或酸性盐、或加入中性溶剂型稀释剂或中性盐，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；降低混合液的水浓度的方式为加热蒸发或真空蒸发或真空加热蒸发或冷冻真空蒸发或蒸馏等分离过程，或为上述分离过程中的部分或全部过程的组合过程；或加入反应原料、或加入无机酸酐、或加入有机酸酐、或加入吸水剂，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；所述水解糖的原位定向合成过程为，利用水解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或水解混合物中的原酸性物质作为原位定向合成的催化剂、或利用上述混合液中或水解混合物中的原酸性物质与向上述混合液中或水解混合物中加入的新酸性物质成份或加入的原酸性物质成份或加入的原酸性物质成份和新酸性物质成份共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂，以在调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或水解混合物中原位进行的方式，使调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或水解混合物中的水解糖与该混合液中或该水解混合物中其他水解产物分子之间发生原位定向合成过程、或使调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或水解混合物中的水解糖与1次或2次或更多次或连续地加入的合成剂分子之间进行的原位定向合成过程、或为同步发生上述两种原位定向合成反应的组合原位定向合成过程，使上述混合液中或混合物中的部分或全部的水解糖转化为分层液态糖衍生物或双溶性糖衍生物或固态糖衍生物中的1类糖衍生物或2类糖衍生物或全部3类糖衍生物；所述多糖的酸催化水解与水解糖原位定向合成的组合反应过程由多糖酸催化水解过程或逐级分层酸催化水解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程进行组合而构成；所述糖衍生物分离和水解糖原位定向合成的反应与分离组合过程由原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程与糖衍生物分离过程或逐级分层糖衍生物分离过程进行组合而构成；所述糖衍生物分离与多糖酸催化水解与水解糖原位定向合成的反应与分离组合过程由多糖酸催化水解过程或逐级分层酸催化水解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程和衍生物分离过程或逐级分层衍生物分离过程进行组合而构成；所述糖衍生物分离过程为双溶性成份分离过程或分层液体分离过程或固液分离过程；所述糖衍生物再生过程为糖衍生物进行完全催化水解或部分催化水解的过程；所述糖衍生物完全再生过程为糖衍生物发生完全催化水解，全部脱除原位定向合成过程中糖分子结合的外来分子结构或结构片段，生成再生糖；所述糖衍生物部分再生过程为糖衍生物发生部分催化水解，部分脱除原位定向合成过程中糖分子结合的外来结构或结构片段，生成部分再生糖衍生物。

(1)与制浆造纸工业结合的应用

常规制浆造纸的木材等原料中的半纤维素相对较易分离，且可在基本不影响纤维素组份的情况下，以较弱的酸催化可以实现水解。因此，在进行常规的脱木质素和半纤维素过程之前，采用上述由工艺系统和装置系统构成的工艺装置系统，首先进行利用半纤维素的预加工或前期加工。

采用前述由成熟化学工艺及其设备组合构成的工艺系统和装置系统对半纤维素进行预加工或前期加工，实现半纤维素的轻质化。由预处理或逐级分层预处理、酸催化水解或逐级分层水解、原位定向合成或逐级分层原位定向合成或同步酸催化水解与原位定向合成、衍生物分离或同步原位定向合成与衍生物分离或同步酸催化水解与原位合成合成和衍生物分离或同步逐级分层酸催化水解与原位定向合成和衍生物分离、固液分离、分层液体分离、双溶性成份分离、低沸点成份分离、糖衍生物水解再生或逐级分层水解再生、萃取剂和合成剂循环利用、吸附树脂吸附与再生的循环利用等过程及对应的设备，对半纤维素糖进行加工。按照制浆造纸过程的要求，脱除大部分半纤维素或脱除适宜比例的半纤维素，获得半纤维水解糖衍生物或糖衍生物的再生糖。发挥常温或其他适宜温度下进行半纤维素水解轻质化的优越性。

利用半纤维素的水解糖结构中的醇羟基、苷羟基、醛羰基或酮羰基等基团的化学合成反应，在酸催化作用下，将混合液中的水解糖进行原位定向合成，转化为目标产物的固体糖衍生物或分层的油溶性糖衍生物或双溶性糖衍生物。然后使糖衍生物与含酸水相实现分离，解决水解糖与酸的分离问题，并获得糖衍生物。然后可以对衍生物进行再生或部分再生。

木材等制浆造纸原料通过上述工艺装置系统进行加工后，得到糖衍生物或再生糖产品，脱除了大部分半纤维素，或根据需要控制半纤维素脱除程度。物料中剩余组份主要为纤维素和木质素成份。脱半纤维素后的物料进入后续的常规制浆造纸工艺流程中继续加工为纸浆及其下游的纸等产品。

上述的半纤维素预加工或前期加工过程，不仅回收和利用半纤维素资源，可以获得较高附加值 的糖衍生物产品或再生糖产品，由于脱除了大部分半纤维素，而且可以使制浆造纸过程节约处理半纤维素引起的碱等化学物资消耗，降低制浆造纸的成本，并可以明显减少黑液量。脱除了大部分半纤维素，还可以降低黑液的粘度，使黑液减稠，有利于黑液的浓缩和碱木质素的沉降。上述的半纤维素预加工或前期加工过程，用于秸秆或其他草本植物的制浆造纸过程，可明显缓解黑液造成的环保问题，有利于提高一般的草浆纸过程的可行性。

制浆造纸的产业规模非常大，与半纤维素加工的工艺装置系统结合，既可回收大量的半纤维素糖产品或生产大量的半纤维素糖的衍生物产品，而且改善制浆造纸的环保压力，改善制浆造纸的工艺过程，具有重大意义。

(2)应用于天然植物或农作物秸秆的加工和利用领域

采用上述的工艺装置系统，将天然植物或农作物秸秆生物质进行轻质化加工，生成再生糖或糖衍生物和木质素等产品。

由预处理过程、逐级分层预处理过程、酸催化水解过程、水解与原位定向合成和萃取的反应与分离组合过程、逐级分层水解过程、逐级分层水解与原位定向合成和萃取的反应与分离组合过程、原位定向合成过程、逐级分层原位定向合成过程、固液分离过程、萃取过程、衍生物水解再生过程、逐级分层水解再生过程、酸循环利用过程、萃取剂和合成剂循环利用过程、吸附树脂吸附与再生的循环利用过程等过程及对应的设备构成工艺装置系统，用于实现天然植物或农作物秸秆等生物质的轻质化。发挥常温或其他适宜温度下进行生物质水解轻质化的优越性。

利用秸秆等水解糖结构中的醇羟基、苷羟基、醛基、酮羰基等基团的原位定向合成反应，将水解混合液中的糖进行原位定向合成，转化为目标产物的固体糖衍生物或油溶性糖衍生物或双溶性糖衍生物。然后使糖衍生物与含酸水相实现分离，解决水解糖与酸的分离问题，并获得再生糖或糖衍生物产品。脱除半纤维素和纤维素后，生物质酸催化水解渣中主要为木质素，实现了木质素的富集，为木质素后续加工和利用奠定基础。

天然植物和农作物秸秆等生物质的资源量巨大，生物质加工的工艺装置系统生产的再生糖或糖衍生物，可广泛应用于表面活性剂、添加剂、生物制品、生化发酵原料、化工原料、功能化学品、功能材料、能源产品等领域，大大提升天然植物和农作物秸秆的价值，并且可解决或明显缓解烧秸秆引起的环保问题，具有重大意义。

(3)应用于其他生物质资源或其他多结构体物料利用领域

参照上述工艺装置系统的设置和应用方式，加工其他种类的生物质物料或多结构体物料的重质原料，包括褐煤等矿物、高分子废弃物、醋糟、酒糟、蔗渣、油料渣、菌糠等生物质糟渣。

发挥常温或其他适宜温度下进行多结构体物料分解的轻质化过程的优越性，进行多结构体物料分解的轻质化过程。原位定向合成转化分解产物为较易与混合液分离的衍生物，包括分层液态衍生物或双溶性衍生物等。分离得到原位定向合成的衍生物产品。然后，或将衍生物再生复原为分解产物，获得再生复原的分解物产品(如再生糖等)；或将衍生物进行部分再生，得到部分再生的衍生物产品；或将衍生物直接作为目标产品。

多结构体轻质化加工，包括生物质及其糟渣的轻质化炼制加工，获得大量衍生物产品或再生分解物产品，包括再生糖、单体、中间体、低聚体等，提升生物质及其糟渣、褐煤、高分子废弃物等资源的价值。

Claims (7)

1.一种多糖多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统，其特征在于，该多糖多结构体在分解反应器中进行分解过程和生成含多糖分解物的分解混合物，分解剂为水或醇类中性分解剂、或有机酸类或无机酸类酸性分解剂、或无机碱类或有机碱类碱性分解剂，分解催化剂为酸或酸酐或酸性盐酸性催化剂、或碱或碱酐或碱性盐碱性催化剂；

用固液分离器把分解混合物中的固态渣产物与液态分解物分离，用分层液体分离器将与分解混合液分层的液态分解物分离，得到分解混合液；用双溶性成分分离器分离分解混合液中的双溶性分解物成分，用低沸点成分分离器分离分解混合液中的低沸点分解物成分，得到纯化混合液；用混合液成分调配器调配纯化混合液或分解混合液的成分得到调制混合液；

以非催化过程或混合液中催化剂作用下的催化过程，在原位定向合成反应器中的分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或分解混合物中的原位方式进行多糖分解物的原位定向合成反应过程和定向生成可再生的多糖分解物的衍生物，合成剂为有机酸类或酸酐类或酰化物类或有机碱类或醇类或酚类或醚类或酯类或酰化物类或醛类或酮类或含双键类或含三键类或含芳基类或卤化物类或有机胺类或氨基酸类或异氰酸酯类合成剂，多糖分解物的衍生物为可再生的双溶性衍生物、或可再生的固态衍生物、或可再生的与混合液分层的液态衍生物中的1类或2类或全部3类的衍生物；催化原位定向合成过程的催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂或中性催化剂；

衍生物分离过程为双溶性成分分离过程或分层液体分离过程或固液分离过程，将原位定向合成过程得到的混合物进行衍生物分离过程得到多糖分解物的衍生物和循环前溶液，催化原位定向合成过程的多糖多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统的循环前溶液为主要含催化剂、溶剂、合成剂成分的混合液；

或将多糖分解物的衍生物作为产品，或将多糖分解物的衍生物在再生反应器中进行部分再生或完全再生过程得到衍生物的部分再生的产品或衍生物完全再生复原的多糖分解物产品；衍生物再生反应为原位定向合成的逆反应，衍生物再生反应为衍生物分子脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的分子的过程；

在循环利用设施中采用分层液体分离过程、双溶性成分分离过程、低沸点成分分离过程、蒸发过程、蒸发结晶过程、冷冻结晶过程、吸附过程、脱附过程、固液分离过程、混合液成分调配过程中的部分或全部的过程进行循环利用过程，脱除或分离循环前溶液中的杂质成分、或调配循环前溶液成分、或调配循环前溶液成分和脱除或分离循环前溶液中的杂质成分，使循环前溶液转变为循环溶液，循环溶液返回原使用过程或其他过程循环利用；

该多糖多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统的工艺包括多糖多结构体分解过程、多糖多结构体逐级分层分解过程、原位定向合成过程、逐级分层原位定向合成过程、原位定向合成与多糖多结构体分解的组合反应过程、原位定向合成与逐级分层的多糖多结构体分解的组合反应过程、逐级分层原位定向合成与多糖多结构体分解的组合反应过程、衍生物分离过程、逐级分层衍生物分离过程、衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与逐级分层原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与多糖多结构体分解和原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层的多糖多结构体分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、多糖多结构体分解与逐级分层原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、多糖多结构体分解与原位定向合成和逐级分层衍生物分离的反应与分离组合过程、衍生物再生过程、逐级分层衍生物再生过程、循环利用过程中的部分或全部过程；

该多糖多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统的装置包括分解多糖多结构体的分解反应器、进行原位定向合成过程的原位定向合成反应器、进行原位定向合成过程与分解过程的组合反应器、用于衍生物分离的衍生物分离设施、进行衍生物分离过程与分解过程和原位定向合成过程的反应与分离器、进行衍生物分离过程与原位定向合成过程的反应与分离器、进行衍生物再生过程的衍生物再生反应器、含工质的循环前溶液实现循环利用的循环利用设施中的部分或全部设备。

2.一种多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统，其特征在于，多结构体包括多糖多结构体、蛋白质、生物质、生物质糟渣、褐煤、木质素、木质素类废弃物、聚酯类废弃物、聚氨酯类废弃物、聚酰胺类废弃物、聚醚类废弃物、聚碳酸酯类废弃物、聚甲醛废弃物；

多糖多结构体包括纤维素、半纤维素、淀粉、甲壳素、微生物多糖、植物胶、果聚糖、藻类多糖、生物质、生物质糟渣、纤维素类废弃物；

该多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统的工艺包括多结构体分解过程、多结构体逐级分层分解过程、原位定向合成过程、逐级分层原位定向合成过程、原位定向合成与多结构体分解的组合反应过程、原位定向合成与逐级分层的多结构体分解的组合反应过程、逐级分层原位定向合成与多结构体分解的组合反应过程、衍生物分离过程、逐级分层衍生物分离过程、衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与逐级分层原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与多结构体分解和原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层的多结构体分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、多结构体分解与逐级分层原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、多结构体分解与原位定向合成和逐级分层衍生物分离的反应与分离组合过程、衍生物再生过程、逐级分层衍生物再生过程、循环利用过程中的部分或全部过程；

分解剂为中性或酸性或碱性分解剂；

分解催化剂为酸或酸酐或酸性盐酸性催化剂、或碱或碱酐或碱性盐碱性催化剂；

该多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统的装置包括分解多结构体的分解反应器、进行原位定向合成过程的原位定向合成反应器、进行原位定向合成过程与分解过程的组合反应器、用于衍生物分离的衍生物分离设施、进行衍生物分离过程与分解过程和原位定向合成过程的反应与分离器、进行衍生物分离过程与原位定向合成过程的反应与分离器、进行衍生物再生过程的衍生物再生反应器、含工质的循环前溶液实现循环利用的循环利用设施中的部分或全部设备；

该原位定向合成过程为在多结构体分解物的混合液中的部分或全部的分解物目标成分通过与合成剂进行原位定向合成的方式，以非催化过程或在混合液中催化剂作用下的催化过程，将混合液中的部分或全部的多结构体分解物的目标成分定向转化为可再生的固态衍生物、或与混合液分层的可再生的液态衍生物、或可再生的双溶性衍生物中的1类或2类或全部3类衍生物；

该催化原位定向合成过程中的催化剂为混合液中原有的催化剂，或为向混合液中新加入的催化剂，或为由混合液中原有的催化剂与新加入到混合液中的催化剂成分共同构成的催化剂；催化剂为酸性物质催化剂或碱性物质催化剂或中性物质催化剂；

该原位定向合成反应为可逆反应，衍生物再生反应为原位定向合成反应的逆反应；

该衍生物再生过程为衍生物分子脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的分子的过程；

该多结构体分解物混合液中目标成分的原位定向合成过程为单独进行的过程，或为组合过程中进行的原位定向合成过程；组合过程为依次进行各过程的组合过程，或为同步进行至少2个过程的组合过程；

该衍生物分离过程为双溶性成分分离过程或分层液体分离过程或固液分离过程；

该循环利用过程为采用分层液体分离过程、双溶性成分分离过程、低沸点成分分离过程、蒸发过程、蒸发结晶过程、冷冻结晶过程、吸附过程、脱附过程、固液分离过程、混合液成分调配过程中的部分或全部的过程，脱除或分离循环前溶液中的杂质成分、或调配循环前溶液成分、或调配循环前溶液成分和脱除或分离循环前溶液中的杂质成分，使循环前溶液转变为循环溶液；循环溶液返回原使用过程或其他过程循环利用。

3.根据权利要求1所述的多糖多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统或权利要求2所述的多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统，其特征在于，原位定向合成过程为多结构体加工形成的分解混合液或纯化混合液或调制混合液或分解混合物中部分或全部的目标成分与合成剂进行的原位定向合成过程，或为将该原位定向合成过程应用于化合过程的混合液中部分或全部的目标成分与合成剂进行的原位定向合成过程，或为将该原位定向合成过程应用于缩合过程的混合液中部分或全部的目标成分与合成剂进行的原位定向合成过程，或为将该原位定向合成过程应用于聚合过程的混合液中部分或全部的目标成分与合成剂进行的原位定向合成过程，或为将该原位定向合成过程应用于浸取过程的混合液中部分或全部的目标成分与合成剂进行的原位定向合成过程，或为将该原位定向合成过程应用于萃取过程的混合液中部分或全部的目标成分与合成剂进行的原位定向合成过程，或为将该原位定向合成过程应用于溶解过程的混合液中部分或全部的目标成分与合成剂进行的原位定向合成过程，或为将该原位定向合成过程应用于吸收过程的混合液中部分或全部的目标成分与合成剂进行的原位定向合成过程；

该混合液中的目标成分为多结构体分解生成的混合液中的分解物分子、或化合过程生成的混合液中的化合物分子、或缩合过程生成的混合液中的缩合物分子、或聚合过程生成的混合液中的聚合物分子、或浸取过程进入溶液中的浸取物分子、或萃取过程进入溶剂液体中的萃取物分子、或溶解过程进入溶剂液体中的溶解物分子、或吸收过程进入溶液中的吸收物分子中的至少1种分子；

该混合液为分解混合液或纯化混合液或调制混合液、或化合过程的混合液、或缩合过程的混合液、或聚合过程的混合液、或浸取过程的混合液、或萃取过程的混合液、或溶解过程的混合液、或吸收过程的混合液。

4.根据权利要求1所述的多糖多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统或权利要求2所述的多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统，其特征在于，原位定向合成过程为在分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或分解混合物中原位进行单独的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解的组合过程中的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解和衍生物分离的组合过程中的原位定向合成过程的方式，进行分解物的原位定向合成过程；催化原位定向合成过程以上述混合液或混合物中的原分解催化剂作为原位定向合成催化剂、或以向上述混合液或混合物中新加入的催化剂作为原位定向合成的催化剂、或以上述混合液或混合物中的原分解催化剂与新加入的催化剂成分共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂；原位定向合成过程为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子之间发生原位定向化学合成过程、或为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子与至少1次或连续地加入合成剂分子之间进行原位定向合成过程、或为同步发生上述分解物分子之间的反应和分解物分子与合成剂分子之间的反应的组合原位定向合成反应过程，使上述混合液中或混合物中的部分或全部的分解物目标成分转化为可再生的分层液态衍生物或可再生的双溶性衍生物或可再生的固态衍生物中的1类衍生物或2类衍生物或全部3类衍生物；该分解物的原位定向合成过程为单独进行的过程，或为组合过程中进行的原位定向合成过程；该组合过程为依次进行各过程的组合过程，或为同步进行至少2个过程的组合过程；

混合液中分解物原位定向合成过程的原位定向合成反应器为单独的原位定向合成反应器、或原位定向合成反应与多结构体分解反应的组合反应器、或原位定向合成反应与多结构体分解和衍生物分离的组合过程的组合反应与分离器、或原位定向合成与衍生物分离的组合过程的组合反应与分离器，用于进行单独的原位定向合成反应过程或组合过程中的原位定向合成过程，将混合液中目标成分即分解混合液或纯化混合液或调制混合液或分解混合物中的部分或全部的分解物目标成分以原位方式进行定向合成反应转化为衍生物；

该原位定向合成反应器、或分解与原位定向合成的组合反应器、或分解与原位定向合成与衍生物分离的组合过程的组合反应与分离器、或原位定向合成与衍生物分离的组合过程的组合反应与分离器为搅拌釜或夹套加热搅拌釜或真空蒸发器或加热蒸发器或真空加热蒸发器或结晶器或沉降器或管式反应器或反应分馏塔或反应萃取塔类型的设备，或为上述设备类型的部分类型或全部类型设备组合构成的组合设备。

5.根据权利要求2所述的多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统，其特征在于，多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统的实施方式为，完成预处理的多结构体物料在单独的分解过程中、或在分解与原位定向合成的组合过程中的分解过程中、或在分解与原位定向合成和衍生物分离的组合过程中的分解过程中进行的分解过程，生成含分解物的分解混合物；以在分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或分解混合物中原位进行单独的原位定向合成过程的方式、或以原位定向合成与分解的组合过程中的原位定向合成过程的方式、或以原位定向合成与分解和衍生物分离的组合过程中的原位定向合成过程的方式，进行分解物的原位定向合成过程，将部分或全部的分解物目标成分转化为衍生物；原位定向合成过程为催化过程或非催化过程，催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂或中性催化剂；催化原位定向合成过程以上述混合液或混合物中的原分解催化剂作为原位定向合成催化剂、或以向上述混合液或混合物中新加入的催化剂作为原位定向合成的催化剂、或以上述混合液或混合物中的原分解催化剂与新加入的催化剂成分共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂；原位定向合成的衍生物为可再生的双溶性衍生物、或可再生的固态衍生物、或可再生的与混合液分层的液态衍生物中的1类或2类或全部3类的衍生物；进行衍生物分离过程得到分解物的衍生物产品；衍生物或作为目标衍生物产品、或进行部分再生过程得到部分再生的衍生物目标产品、或通过完全再生过程得到再生复原的再生分解物产品；分离衍生物产品或再生分解物产品后的含催化剂或溶剂或合成剂或分解剂中的1种或2种或更多种或全部工质的循环前溶液，进行分离或脱除杂质过程后转化为循环溶液，然后输送返回原使用过程或其他工艺过程实现循环利用；

多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统的工艺的过程为1次性完成的过程、或逐级分层完成的过程；所述工艺系统的组合过程为同步进行各过程的组合过程、或依次进行各过程的组合过程；

所述分解物原位定向合成过程或衍生物分离过程或衍生物再生过程为一次性完成的过程、或为逐级分层方式的过程；

所述分解物原位定向合成过程或衍生物分离过程或衍生物再生过程为单独进行的过程、或为组合过程中进行的过程；

多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统的工艺的组合过程为分解与原位定向合成的组合反应过程、逐级分层分解与原位定向合成的组合反应过程、分解与逐级分层原位定向合成的组合反应过程、衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、逐级分层衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程、衍生物分离与逐级分层原位定向合成的反应与分离组合过程、分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、逐级分层分解与原位定向合成和衍生物分离的反应与分离组合过程、分解与逐级分层原位定向合成与衍生物分离的反应与分离组合过程、分解与原位定向合成与逐级分层衍生物分离的反应与分离组合过程中的部分或全部的组合过程；

所述多结构体水解过程与水解物原位定向合成过程的催化剂为硫酸或亚硫酸或磷酸或亚磷酸或碳酸或硼酸或盐酸或高氯酸或次氯酸或氢溴酸或高溴酸或硝酸中的部分或全部的无机酸、或为三氧化硫或二氧化硫或五氧化二磷或三氧化二磷或三氧化二氮或二氧化碳或二硫化碳中的部分或全部的无机酸酐、或为乙酸或乙二酸或丙酸或丙二酸或甲酸或丁酸或丁二酸或己酸或己二酸或邻苯二甲酸或对苯二甲酸或苯甲酸中的部分或全部的有机酸、或为乙酸酐或丙酸酐或丁酸酐或邻苯二甲酸酐的有机酸酐中的部分或全部的有机酸酐、或为由上述无机酸和无机酸酐和有机酸和有机酸酐中的部分或全部酸性物质在溶液中形成的混合酸；

所述多结构体水解过程的溶液中硫酸浓度控制在80％以内；

所述多结构体水解过程的溶液中亚硫酸的浓度控制在90％以内；

所述多结构体水解过程的溶液中磷酸的浓度控制在92％以内；

所述多结构体水解过程的溶液中亚磷酸的浓度控制在90％以内；

所述多结构体水解过程的溶液中溴化氢的浓度控制在40％以内；

所述多结构体水解过程的溶液中氯化氢浓度控制在40％以内；

所述多结构体水解过程的溶液中高氯酸的浓度控制在60％以内；

所述多结构体水解过程的溶液中次氯酸的浓度控制在35％以内；

所述多结构体水解过程的溶液中高溴酸的浓度控制在50％以内；

所述多结构体水解过程的溶液中硝酸的浓度控制在50％以内；

所述半纤维素物料或含半纤维素组分物料中半纤维素的水解过程的温度控制在150℃以内；

所述纤维素物料或含纤维素组分物料中的纤维素水解过程的温度控制在230℃以内；

所述木质素物料或含木质素组分物料中的木质素水解过程的温度控制在320℃以内；

所述聚醚类或聚甲醛高分子废弃物水解过程的温度控制在350℃以内；

所述褐煤水解过程的温度控制在360℃以内；

所述聚酯类或聚氨酯类或聚酰胺类或聚碳酸酯的高分子废弃物水解过程的温度控制在300℃以内；

所述多结构体分解物的原位定向合成过程为，以在分解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或分解混合物中原位进行单独的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解的组合过程中的原位定向合成过程的方式、或进行原位定向合成与分解和衍生物分离的组合过程中的原位定向合成过程的方式，进行分解物的原位定向合成过程；原位定向合成过程为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子之间发生原位定向化学合成过程、或为调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或分解混合物中的分解物分子与1次或2次或更多次或连续地加入合成剂分子之间进行原位定向合成过程、或为同步发生上述分解物分子之间的反应和分解物分子与合成剂分子之间的反应的组合原位定向合成反应过程，使上述混合液中或混合物中的部分或全部的分解物目标成分的转化为可再生的分层液态衍生物或可再生的双溶性衍生物或可再生的固态衍生物中的1类衍生物或2类衍生物或全部3类衍生物；

所述原位定向合成反应为分解物分子内部的基团之间的反应、或分解物分子之间的基团之间的反应、或合成剂分子基团与分解物基团之间的反应；

所述原位定向合成过程中的分解物分子之间的基团之间的反应为一个分解物分子的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团与另外一个分解物的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团之间的反应；

所述原位定向合成过程中的分解物分子内部的基团之间的反应为含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的反应；

所述原位定向合成过程中的分解物与合成剂之间的反应为合成剂分子的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团与分解产物的含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团之间的反应；

降低混合液的水浓度的方式为加热蒸发或真空蒸发或真空加热蒸发或冷冻真空蒸发或蒸馏的分离过程，或为上述分离过程中的部分或全部过程的组合过程；或加入反应原料、或加入无机酸酐、或加入有机酸酐、或加入吸水剂，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；

提高混合液的酸性强度的方式为加入较强的酸或酸酐或酸性盐，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；

降低混合液的酸性强度的方式为加入碱或碱性盐的部分中和过程、或加入较弱的酸或酸酐或酸性盐或中性溶剂或中性盐溶液的稀释过程，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；

提高混合液的碱性强度的方式为加入较强的碱或碱酐或碱性盐，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；

降低混合液的碱性强度的方式为加入酸或酸性盐的部分中和过程、或加入较弱的碱或碱酐或碱性盐或中性溶剂或中性盐溶液的稀释过程；或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；

所述原位定向合成与分解的组合反应过程由分解过程或逐级分层分解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程进行组合而构成；

所述衍生物分离过程为双溶性成分分离过程或分层液体分离过程或固液分离过程；

所述衍生物分离与原位定向合成的反应与分离组合过程由衍生物分离过程或逐级分层的衍生物分离过程与原位定向合成过程或逐级分层的原位定向合成过程组合构成；

所述衍生物分离与分解和原位定向合成的反应与分离组合过程由衍生物分离过程或逐级分层的衍生物分离过程与原位定向合成过程或逐级分层的原位定向合成过程和分解过程或逐级分层分解过程组合构成；

所述衍生物再生过程为衍生物分子脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的分子的过程；衍生物再生反应是原位定向合成反应的逆反应；

所述衍生物完全再生过程为衍生物分子全部脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的分子复原为分解物的过程，生成再生分解物；

所述衍生物部分再生过程为衍生物分子部分脱除含氧基团或含氮基团或含硫基团或含磷基团或含硼基团或含硅基团的分子的过程，生成部分再生的分解物衍生物。

6.根据权利要求5所述的多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统，其特征在于，典型水解过程条件的硫酸浓度为20％到76％范围；

典型水解过程条件的亚硫酸浓度为30％到85％范围；

典型水解过程条件的磷酸浓度为40％到86％范围；

典型水解过程条件的亚磷酸浓度为38％到86％范围；

典型水解过程条件的溴化氢浓度为15％到35％范围；

典型水解过程条件的氯化氢浓度为15％到36％范围；

典型水解过程条件的高氯酸浓度为10％到50％范围；

典型水解过程条件的次氯酸浓度为5％到25％范围；

典型水解过程条件的高溴酸浓度为10％到40％范围；

典型水解过程条件的硝酸浓度为10％到40％范围；

所述半纤维素物料或含半纤维素组分物料中半纤维素的典型水解过程条件的温度为常温到120℃范围；

所述纤维素物料或含纤维素组分物料中的纤维素的典型水解过程条件的温度为常温到180℃范围；

所述木质素物料或含木质素组分物料中的木质素的典型水解过程条件的温度为70℃到260℃范围；

所述聚醚类或聚甲醛高分子废弃物水的典型水解过程条件的温度为70℃到270℃范围；

所述褐煤的典型水解过程条件的温度为80℃到280℃范围；

所述聚酯类或聚氨酯类或聚酰胺类或聚碳酸酯的高分子废弃物的典型水解过程条件的温度为50℃到180℃范围。

7.根据权利要求1所述的多糖多结构体轻质化的分解物原位定向合成与再生和循环利用的系统，其特征在于，多糖多结构体的酸催化水解或酸催化水解多糖与水解糖原位定向合成的组合过程中、或多糖的酸催化水解与水解糖原位定向合成和糖衍生物分离的组合过程中，多糖的酸催化水解过程为利用外加水进行水解、或为利用物料自身携带的物理水或化学水或化学水与物理水进行水解、或为利用同步进行的原位定向合成反应过程生成的产物水进行水解，或为上述方式水的部分方式或全部方式的组合水的水解过程；

所述用于酸催化水解多糖的酸性催化剂物质为无机酸或混合无机酸或有机酸或混合有机酸或无机酸与有机酸的混合酸；

提高混合液的酸性强度的方式为加入较强的酸或酸酐或酸性盐，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；

降低混合液的酸性强度的方式为加入碱或碱性盐的部分中和过程、或加入较弱的酸或酸酐或酸性盐、或加入中性溶剂型稀释剂或中性盐，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；

降低混合液的水浓度的方式为加热蒸发或真空蒸发或真空加热蒸发或冷冻真空蒸发或蒸馏的分离过程，或为上述分离过程中的部分或全部过程的组合过程；或加入反应原料、或加入无机酸酐、或加入有机酸酐、或加入吸水剂，或为上述过程的部分或全部过程的组合过程；

所述水解糖的原位定向合成过程为，利用水解混合液中或纯化混合液中或调制混合液中或水解混合物中的原酸性物质作为原位定向合成的催化剂、或利用上述混合液中或水解混合物中的原酸性物质与向上述混合液中或水解混合物中加入的新酸性物质成分或加入的原酸性物质成分或加入的原酸性物质成分和新酸性物质成分共同构成的催化剂作为原位定向合成的催化剂，以在调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或水解混合物中原位进行的方式，使调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或水解混合物中的水解糖与该混合液中或该水解混合物中其他水解产物分子之间发生原位定向合成过程、或使调制混合液中或纯化混合液中或分解混合液中或水解混合物中的水解糖与1次或2次或更多次或连续地加入的合成剂分子之间进行的原位定向合成过程、或为同步发生上述两种原位定向合成反应的组合原位定向合成过程，使上述混合液中或混合物中的部分或全部的水解糖转化为可再生的分层液态糖衍生物或可再生的双溶性糖衍生物或可再生的固态糖衍生物中的1类糖衍生物或2类糖衍生物或全部3类糖衍生物；

所述多糖的酸催化水解与水解糖原位定向合成的组合反应过程由多糖酸催化水解过程或逐级分层酸催化水解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程进行组合而构成；

所述糖衍生物分离和水解糖原位定向合成的反应与分离组合过程由原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程与糖衍生物分离过程或逐级分层糖衍生物分离过程进行组合而构成；

所述糖衍生物分离与多糖酸催化水解与水解糖原位定向合成的反应与分离组合过程由多糖酸催化水解过程或逐级分层酸催化水解过程与原位定向合成过程或逐级分层原位定向合成过程和衍生物分离过程或逐级分层衍生物分离过程进行组合而构成；

所述糖衍生物分离过程为双溶性成分分离过程或分层液体分离过程或固液分离过程；

所述糖衍生物再生过程为糖衍生物进行完全催化水解或部分催化水解的过程；

所述糖衍生物完全再生过程为糖衍生物发生完全催化水解，全部脱除原位定向合成过程中糖分子结合的外来分子结构或结构片段，生成再生糖；

所述糖衍生物部分再生过程为糖衍生物发生部分催化水解，部分脱除原位定向合成过程中糖分子结合的外来结构或结构片段，生成部分再生糖衍生物。