[发明专利]生物质多途径增值利用的方法

说明书

本发明属生物质能利用领域，尤其涉及生物质多途径增值利用的方法，按如下步骤实施：（1）将生物质原料进行中性蒸汽爆破，得到蒸爆液相和固相物料；（2）将所得蒸爆液相和固相物料经中和后直接进行生物酶解，得到水解糖液和水解残渣；（3）将所得水解残渣进行压滤、干燥和粉碎处理后，与微波吸收剂混合并在工作气体作用下进行微波热解，即得目的产物合成气产品和生物炭。本发明既解决水解发酵过程中抑制活性问题，减少外源性添加剂使用，又可实现生物质转化系统中各种产物的交互利用，促进纤维素酶对纤维素和半纤维素糖转化，生物质合成气品质高，蒸汽爆破处理成本低。

技术领域

本发明属生物质能利用领域，尤其涉及生物质多途径增值利用的方法。

背景技术

生物质能作为全球第四大能源是维护人类社会能源结构和安全的重要支撑。目前生物质能的利用效率不高，大多以燃烧形式低效利用，造成能源的极大浪费，如何实现生物质的高效和高值化利用是研究的重要内容。按照生物质能利用方式可以分为三大类：一是生物质热转化方式，该方法通过高温手段使低廉生物质转化为高热值的气体产品和木醋液，如燃气、氢气、合成气、甲烷等，也能副产液体燃料用作交通燃料的添加剂，但过程控制复杂且产品稳定性受限；二是生物质化学催化转化方式，该方法通过催化裂解和手段使生物质定向转化为以某种或某类化合物为主的产物，如乙酸、寡聚糖、低碳芳烃、呋喃醇、愈创木酚、乙烯等，这些产物需要进一步提纯和转化才能作为化工原料使用，提纯和转化工艺复杂；三是生物质生物转化方式，该方法主要通过生物酶和发酵菌的联合作用将生物质转化为化学品，如乙醇、丙酮、丁二酸、合成气、丙二醇等，这些产物通过简单的精馏和分离就能获得高品质产品，但流程冗长，总体转化效率偏低。综上所述，生物质能的利用不能简单通过某种途径来实现，需要多种途径协调推进，实现生物质能的最大化和最优化利用。

中国发明专利201911127376.8公开了一种纤维素制备乙醇及生物质综合利用的方法，该方法通过浓酸将生物质水解获得发酵糖来制备乙醇，不可发酵的糖通过有机溶剂析出作为单独产品使用，发酵残留的木质素通过炭化和氧化的方法制备活性炭，该方法最大特征是生物质水解需要的浓酸能够实现循环利用，而且整个工艺在常压较低温下进行。但该发明使用浓酸水解对于设备要求较高，而且过程中使用的有机溶剂对于工艺的环保提出了更高的要求，增加了产业化应用难度。中国发明专利201910396144.6提出了一种生物质材料资源化利用方法，利用高压水蒸气气爆方法将生物质碎化，然后使用二甲亚砜溶剂、助溶剂NaF和复合金属催化剂在微波高温加热条件下进行超临界反应，实现生物质材料转化为活性炭、富氢气体和液体燃料。但该方法使用了较为昂贵的溶剂和复合金属催化剂，但如何回收并没有提及，这会造成工艺成本的升高。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种既解决水解发酵过程中抑制活性问题，减少外源性添加剂使用，又可实现生物质转化系统中各种产物的交互利用，促进纤维素酶对纤维素和半纤维素糖转化，生物质合成气品质高，蒸汽爆破处理成本低的生物质多途径增值利用的方法。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种生物质多途径增值利用的方法，可按如下步骤实施：

（1）将生物质原料进行中性蒸汽爆破，得到蒸爆液相和固相物料；

（2）将步骤（1）所得蒸爆液相和固相物料经中和后直接进行生物酶解，得到水解糖液和水解残渣；

（3）将步骤（2）所得水解残渣进行压滤、干燥和粉碎处理后，与微波吸收剂混合并在工作气体作用下进行微波热解，即得目的产物合成气产品和生物炭。

作为一种优选方案，本发明步骤（3）所述微波吸收剂由生物焦和活性组分构成，按照质量百分含量计，生物焦占60～95%，活性组分为5～40%；所述微波吸收剂在制备时，将生物焦与活性组分溶液按照等体积比例浸渍，然后于80～120℃烘干4～12小时；所述活性组分溶液浓度为5%～20%。