[发明专利]一种农林废弃生物质分级制备糠醛与乙酰丙酸的一体化反应器与方法

说明书

本发明公开了一种农林废弃生物质分级制备糠醛与乙酰丙酸的一体化反应器与方法。该一体化反应器，包括反应器筒体，反应器筒体下部设置有蒸汽入口喷管，顶部设置有蒸汽出口调节阀，反应器筒体上设置有机械搅拌系统，所述的机械搅拌系统包括设置于反应器筒体内部的搅拌器和驱动搅拌器转动的电机，所述的反应器筒体顶部设置有生物质原料入口和酸液补加入口。本发明基于生物质中纤维素和半纤维素解聚活化能差异，设计研制了新型的汽提‑水解一体化解聚反应器，提出了农林废弃生物质逐级解聚与转化的新思路，实现了逐级转化过程中能量供应与物质转化的优化匹配，解决了半纤维素汽提与纤维素水解转化对工艺操作参数要求不一致的难题。

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，尤其涉及一种农林废弃生物质分级制备糠醛与乙酰丙酸的一体化反应器与方法。

背景技术

我国是农业与林业大国，可利用的生物质资源存量达到10亿吨标煤/年。每年大量废弃农林废弃生物质带来了巨大的环境压力。比如，大量的农林废弃物违规无序焚烧现象屡禁不止，不利气象条件下农林废弃物集中焚烧引起的污染加剧，导致雾霾天气剧增。因此，农林废弃生物质资源的高效处理是环境治理的重要内容之一。

生物质是自然界唯一的可再生的碳资源，具有近零排放特性。生物质高效利用是保障清洁能源可持续供给理想途径之一。然而，当前生物质原料转化过程效率低及经济性差等因素限制了农林废弃生物质的规模化利用。农林废弃生物质资源化、高值化利用技术已成为环境治理领域的关键技术，对改善环境、满足洁净能源供给、降低对外原油依存度等国家重大战略需求均具有重要意义。

在生物质的利用过程中，生物质高效定向解聚转化为平台化合物与化学品是极其重要的步骤。如中国发明专利ZL201610304296.5提出利用木质纤维素生物质经糠醛、乙酰丙酸制备生物航油新技术，开辟了一条从木质纤维素原料出发合成烃燃料的新途径。但在生物质解聚转化制备糠醛乙酰丙酸等化合物的过程中，传统的水热解聚技术仍存在如下瓶颈亟待突破：(1)由于生物质原料对热敏感，因而传统水热解聚工艺副反应多，目标产物的高选择性低，产物复杂，分离难度大；(2)生物质组分复杂，“一锅法”式的传统水解工艺下，不同组分难以在各自最优工况下解聚转化，目标产物收率低、解聚效率低；(3)高能耗、蒸汽耗量大，不利于产业化推广。

发明内容

本发明提供了一种农林废弃生物质分级制备糠醛与乙酰丙酸的一体化反应器与方法，本发明基于生物质中纤维素和半纤维素解聚活化能差异，设计研制了新型的汽提-水解一体化解聚反应器，提出了农林废弃生物质逐级解聚与转化的新思路，实现了逐级转化过程中能量供应与物质转化的优化匹配，解决了半纤维素汽提与纤维素水解转化对工艺操作参数要求不一致的难题。

本发明的目的是提出了一种农林废弃生物质分级制备糠醛与乙酰丙酸的一体化反应器，包括反应器筒体，所述的反应器筒体下部设置有蒸汽入口喷管，顶部设置有蒸汽出口调节阀，所述的反应器筒体上设置有机械搅拌系统，所述的机械搅拌系统包括设置于反应器筒体内部的搅拌器和驱动搅拌器转动的电机，所述的反应器筒体顶部设置有生物质原料入口和酸液补加入口，所述的反应器筒体外部设置有夹套辅热系统，所述的夹套辅热系统包括设置于反应器筒体外部的夹套和设置于夹套上的夹套蒸汽入口，所述的夹套底部还设置有夹套蒸汽出口。搅拌器转动时，可使反应器内的生物质原料径向、纵向搅拌均匀。