[发明专利]一种利用仿低共溶剂预处理生物质原料促进热解糖化的方法及应用

说明书

本发明公开了一种利用仿低共溶剂预处理生物质原料促进热解糖化的方法及应用。该方法包括如下步骤：(1)将生物质轻质油和氯化胆碱混合后，加热搅拌溶解形成均一溶液，得到仿低共熔溶剂体系；(2)将生物质原料加入到仿低共熔溶剂体系中，于80～120℃条件下搅拌反应，待反应结束后，固液分离，取固体，洗涤，干燥，得到预处理固体产品；(3)将预处理固体产品于保护性气体氛围、450～600℃条件下进行热解，冷凝收集热解出的挥发分，得到热解生物油。本发明中利用生物质衍生的生物质轻油替代低共熔剂中的氢键供体，有利于减少低共熔溶剂体系的成本，且用于预处理生物质可以促进其热解糖化，有利于实现左旋葡聚糖在热解油中的富集。

技术领域

本发明属于生物质资源化领域，特别涉及一种利用仿低共溶剂预处理生物质原料促进热解糖化的方法及应用。

背景技术

随着化石燃料的消耗，环境问题和不可再生能源问题日益突出。木质纤维素被认为是理想的替代能源，受到越来越多的关注。此外，世界上每年生产数百万吨玉米秸秆，造成了严重的环境问题。从环境和经济的角度出发，实现农林废弃物的循环利用是实现可持续发展的必要手段。目前，木质纤维素资源可以通过热解、气化、燃烧等热化学方法转化为生物油和其他精细化工产品。

通常，木质纤维素在中等温度(450～600℃)、惰性气氛和常压工况下快速热解，可促使纤维素经均裂、异裂和协同断裂等方式生成左旋葡聚糖(levoglucosan)，左旋葡聚糖是木质纤维素快速热解的主要产物。左旋葡聚糖能被微生物直接代谢，且发酵效果可与葡萄糖相媲美，是极具发展潜力的新糖源。快速热解工艺有望弥补酶或酸水解技术的不足，具有成本低、反应快、糖浓度高等优势。此外，左旋葡聚糖是合成立体化合物的一个重要单体，可作为手性合成子合成树脂、药物、高聚物及相关产品。生物质热解制取快速热解油具备良好的商业应用潜力。然而木质纤维素快速热解过程中，木质纤维素中灰分和木质素的存在会以左旋葡聚糖为代价促进小分子化合物的形成。左旋葡聚糖的低含量增加了后续产品分离纯化的成本，从而削弱了其经济可行性。因此提高从木质纤维素中提取左旋葡聚糖的选择性是促进热解糖化发展的最重要问题。

常规预处理如酸洗、碱洗，离子液体等，虽然可以有效地克服这些问题以提高热解油的品质，但却有着其自身的缺陷限制了广泛应用。深共晶溶剂(DES)作为ILS的替代品，具有制备简单、低成本、无毒、生物可降解等独特优点。因为DESs可以有效地破坏木质纤维素的交联结构，实现了碳水化合物(即纤维素和半纤维素)和木质素分离的效果，它被认为是一种预处理木质纤维素的环保溶剂。通常DESs是由氢键受体(HBA)与氢键供体(HBD)络合形成的，如醋酸+氯化胆碱、苯酚+氯化胆碱等。这些氢供体的生产往往需要化石燃料的消耗以及复杂的反应路径。

生物质衍生的生物质轻油(BL油)是一种由含氧化合物和芳烃组成的混合物，乙酸和苯酚是BL油的主要成分。但到目前为止，尚未有利用生物质衍生的生物质轻油替代为低共熔剂中氢键供体以减少低共熔溶剂体系的成本，并用于预处理生物质以促进其热解糖化的相关报道。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种利用仿低共溶剂预处理生物质原料促进热解糖化的方法。

本发明的另一目的在于提供所述利用仿低共溶剂预处理生物质原料促进热解糖化的方法的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种利用仿低共溶剂预处理生物质原料促进热解糖化的方法，包括如下步骤：

(1)将生物质轻质油和氯化胆碱混合后，加热搅拌溶解形成均一溶液，得到仿低共熔溶剂体系；

(2)将生物质原料加入到步骤(1)中得到的仿低共熔溶剂体系中，于80～120℃条件下搅拌反应，待反应结束后，固液分离，取固体，洗涤，干燥，得到预处理固体产品；