[发明专利]以木质纤维素类生物质为原料制备生物基化学品的方法

说明书

本发明公开一种以木质纤维素类生物质为原料制备生物基化学品的方法，所述以木质纤维素类生物质为原料制备生物基化学品的方法包括以下步骤：将极性非质子溶剂与水按照10～50:1的体积比混合，得到复合溶剂；将综纤维素原料和有机酸催化剂加入到复合溶剂中，水解反应，分离纯化得到生物基化学品；其中，所述综纤维素原料包含纤维素和半纤维素；所述生物基化学品包括糠醛、5‑羟甲基糠醛以及乙酰丙酸中的一种或多种。本发明方法使得综纤维素原料能够定向且直接地水解生成糠醛类化合物和/或乙酰丙酸，步骤少且工艺简单，缩短了生物质资源的综合利用工艺路线，降低了成本。

技术领域

本发明涉及生物质再利用技术领域，具体涉及一种以木质纤维素类生物质为原料制备生物基化学品的方法。

背景技术

随着工业的发展和人口的增加，能源消耗不断增加，因使用石化资源产生的温室效应和气候变暖等问题日益严重，导致了环境的不断恶化和能源的日趋匮乏，已经成为制约人类社会可持续发展的瓶颈，开发价格低廉、安全环保和可持续利用的新型无污染能源迫在眉睫。木质纤维素是地球上含量丰富且价格低廉的可再生资源，储量约为18000亿吨，相当于640亿吨石油，是极具发展前景的化石资源替代物，其高值转化与利用是生物质能源化的重要研究方向。

木质纤维素主要由半纤维素、纤维素与木质素等组分组成，三者均可以用于制备高附加值生物质化学品。纤维素和半纤维素能够有效地转化为糠醛类化合物(糠醛、5-羟基甲基糠醛)、乙酰丙酸、燃料乙醇以及糖类等物质。其中，糠醛类化合物和乙酰丙酸都是极具价值的中间体，被美国能源部列为重要的平台化合物。

然而，木质纤维素结构复杂，直接转化的副产物众多，导致目标产物选择性不高。因此，目前，生物质资源再利用以获取高值生物基化学品的方法通常为，先对木质纤维素进行预处理以及组分分离，分别获取纤维素组分和半纤维素组分，然后建立不同的反应体系，采用无机酸催化，并分别利用纤维素组分和半纤维素组分进行水解，来获得糠醛类混合物、乙酰丙酸等生物基化学品。但这种制备方法工艺路线冗长且成本较高。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种以木质纤维素类生物质为原料制备生物基化学品的方法，旨在解决现有制备方法路线冗长的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种以木质纤维素类生物质为原料制备生物基化学品的方法，所述以木质纤维素类生物质为原料制备生物基化学品的方法包括以下步骤：

将极性非质子溶剂与水按照10～50:1的体积比混合，得到复合溶剂；

将综纤维素原料和有机酸催化剂加入到复合溶剂中，水解反应，分离纯化得到生物基化学品；

其中，所述综纤维素原料包含纤维素和半纤维素；

所述生物基化学品包括糠醛、5-羟甲基糠醛以及乙酰丙酸中的一种或多种。

可选地，将极性非质子溶剂与水按照10～50:1的体积比混合，得到复合溶剂的步骤中，所述极性非质子溶剂包括乙腈、甲基异丁基酮、2-甲基四氢呋喃、γ-戊内酯、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜以及四氢呋喃中的至少一种。

可选地，所述极性非质子溶剂为N，N-二甲基甲酰胺时，所述生物基化学品包括乙酰丙酸；或者，

所述极性非质子溶剂为γ-戊内酯、乙腈、甲基异丁基酮、2-甲基四氢呋喃、γ-戊内酯、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或多种时，所述生物基化学品包括糠醛和/或5-羟甲基糠醛；或者，

所述极性非质子溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和其他溶剂的混合溶剂时，所述生物基化学品包括糠醛和5-羟甲基糠醛中的至少一种以及乙酰丙酸，其中，所述其他溶剂为γ-戊内酯、乙腈、甲基异丁基酮、2-甲基四氢呋喃、γ-戊内酯、二甲基亚砜、四氢呋喃中的一种或多种。