【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物质资源高值化利用，尤其涉及一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法。
技术介绍
1、秸秆资源主要包含纤维素(35-55％)、半纤维素(20-35％)及木质素(15-30％)三大组分，高效分离三种组分对于其进一步高值化转化利用具有重要促进作用。纤维素和半纤维素为六碳糖和五碳糖单体聚合的高分子聚合物，木质素是以芳香族化合物为骨架结构的高分子聚合物，三种组分通过强的氢键作用结合在一起，结构复杂，难以分离。传统的生物质预处理分离方法主要依赖强酸、强碱以及亚硫酸盐工艺，近年来该类方法也受到了限制。
2、目前，生物质资源综合利用的化学方法主要包括化学溶剂(包括离子液体和低共融溶剂等)预处理工艺，以及“木质素优先”策略(science,2020,367(6484):1385-1390)等技术手段，以实现生物质资源的高效分级利用。化学溶剂预处理工艺是指使用特定的溶剂选择性溶解生物质不同组分，然后通过再生的方法获得高纯度的单组分物质；例如使用离子液体选择性溶解生物质组分中木质素，然后将溶解的木质素与未溶解的富纤维素组分分离，最后通过向离子液体加入再生剂获得木质素组分。但由于木质素组分在再生过程中会发生自由基缩聚反应，形成结构更加稳定的c-c键，导致再生木质素组分结构相对于原始结构更加稳定，因此，上述方法难以进一步转化利用。
3、现有技术中，为了克服上述木质素难降解问题，研究人员开发了在木质素再生过程中加入甲醛添加剂的方法，从而在一定程度上抑制了木质素再生过程中的缩聚反应。“木质素优先”策略是指使用直接催化的方
4、此外，对木质素进行加氢脱氧(hdo)转化制备高热值烷烃燃料是实现其高值化利用的重要途径之一。离子液体体系中进行木质素加氢脱氧转化研究近些年也被广泛报道，由于离子液体特殊的氢键作用以及生物质组分的选择性溶解特性，该类反应体系相对于传统的溶剂体系反应条件更加温和，产物容易分离。但是，目前的研究仍主要集中于对木质素衍生的酚类和醚类平台分子的加氢脱氧转化，对于原生木质素的催化转化的研究仍相对较少，这也是由于木质素在分离提取过程中所发生的缩合反应导致其分离产物结构更加稳定所造成的。质子型离子液体由于其合成方法简单，合成成本低，对生物质组分中木质素具有较好的选择性溶解特性近年来受到了人们的广泛关注。因此，鉴于当前生物质资源综合利用研发方案所存在的问题，开发基于质子型离子液体的生物质秸秆预处理分离及耦合催化转化工艺，对于生物质资源的全组分高效利用具有重要的指导意义。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：
3、一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，包括以下步骤：
4、(1)利用离子液体与秸秆混合预处理后，加入水稀释并离心，得到滤液与i型纤维素材料；
5、(2)将所述滤液去除水分后加入金属催化剂并进行加热反应，反应结束后经淬灭、萃取分离，得到高热值烷烃。
6、有益效果：本专利技术使用质子型离子液体高效预处理秸秆生物质分离富纤维素材料，并进一步结合金属催化剂加氢脱氧转化木质素组分制备烷烃，本专利技术基于“木质素优先”策略，通过使用设计合成所得质子型离子液体直接预处理秸秆生物质，并进一步分离其中未溶解的富纤维素材料，将溶解于离子液体的木质素组分通过加氢脱氧转化制备烷烃。本专利技术中所使用的离子液体既作为秸秆组分预处理分离的溶剂，同时也是木质素加氢脱氧转化过程中的催化剂。根据相关研究结果，优选的离子液体可以与木质素组分形成较强的相互作用力，有利于木质素的溶解分离。
7、优选的，步骤(1)中所述离子液体中阳离子为以下三种之一：
8、
9、阴离子为：
10、更为优选的，所述离子液体为一步质子化反应制备得到，具体制备方法如下：
11、在冰水浴条件下，将三氟甲烷磺酸通过恒压滴定漏斗缓慢滴加至等摩尔量的醇胺的醇胺甲醇溶液中，滴加完毕后，将反应体系自然升温至室温，并反应48h，反应结束后除去甲醇溶剂并干燥，得到所述离子液体。
12、所述醇胺甲醇溶液的浓度为5mol/l；
13、有益效果：本专利技术提供的离子液体合成方法简单，产物选择性好，原子利用率高，制备过程几乎没有副反应发生，避免了传统非质子型离子液体制备中的离子交换过程，制备成本显著降低。
14、优选的，步骤(1)中所述秸秆的加入量为离子液体的质量的(1-10)wt％。
15、优选的，步骤(1)中所述预处理的温度为120-150℃，时间为6-24h。
16、优选的，步骤(1)中所述秸秆为玉米秸秆和/或小麦秸秆，且粒径为80-120目。
17、有益效果：相较于有机溶剂体系和水体系，本专利技术的反应条件更加温和，由于离子液体极低的饱和蒸汽压，在高温下不会挥发，这也能够保持催化体系相对较低的压力。
18、优选的，步骤(2)中所述金属催化剂为ru/c、rh/c、pt/c、雷尼镍和雷尼钴中的一种或任意几种。
19、更为优选的，所述pt/c中铂的质量分数为5％(干基)，水的质量分数为80％；
20、所述rh/c中铑的质量分数为5％(干基)，水的质量分数为55-60％；
21、所述ru/c中钌的质量分数为5％(干基)，水的质量分数为50％；
22、所述雷尼镍的粒径≤50μm，且分散在水中，水在此仅仅作为稳定剂，加入反应前会尽量减少水分加入，对于雷尼镍在水中的浓度本领域技术人员能够根据实际情况进行调整，无需进行具体的限定。
23、所述雷尼钴的粒径为50μm，且分散在水中，同雷尼镍，水在此仅仅作为稳定剂，加入反应前会尽量减少水分加入，对于雷尼镍在水中的浓度本领域技术人员能够根据实际情况进行调整，无需进行具体的限定。
24、优选的，步骤(2)中所述加热反应于氢气氛围下进行，且所述加热反应的温度为120-150℃，时间为6-24h，氢气压力2-5mpa。
25、优选的，步骤(2)中所述淬灭为将反应容器直接置于冰水中淬灭。
26、优选的，步骤(2)中所述萃取为利用甲基叔丁基醚进行萃取。
27、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
28、本专利技术基于“木质素优先”策略，首先选择性溶解分离秸秆中木质素组分，并利用离子液体的特殊氢键作用和催化特性，实现了木质素直接解聚-催化脱氧转化制备烷烃，既避免了传统的“木质素优先”工艺中木质素转化后纤维素组分与催化剂难以分离的问题，又避免了离子液体预处理秸秆分离木质素工艺中，木质素再生过程发生缩合，产生结构更加稳定难以降解的c-c键问题。此外，本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(1)中所述离子液体中阳离子为：
3.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(1)中所述秸秆的加入量为离子液体的质量的(1-10)wt％。
4.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(1)中所述预处理的温度为120-150℃，时间为6-24h。
5.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(1)中所述秸秆为玉米秸秆和/或小麦秸秆，且粒径为80-120目。
6.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(2)中所述金属催化剂为Ru/C、Rh/C、Pt/C、雷尼镍和雷尼钴中的一种或任意几种。
7.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(2)中所述加热反应于氢气氛围下进行，且所述加热反应的温度为12
8.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(2)中所述淬灭为将反应容器直接置于冰水中淬灭。
9.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(2)中所述萃取为利用甲基叔丁基醚进行萃取。
...【技术特征摘要】
1.一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(1)中所述离子液体中阳离子为：
3.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(1)中所述秸秆的加入量为离子液体的质量的(1-10)wt％。
4.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(1)中所述预处理的温度为120-150℃，时间为6-24h。
5.根据权利要求1所述的一种离子液体预处理秸秆联产烷烃的方法，其特征在于，步骤(1)中所述秸秆为玉米秸秆和/或小麦秸秆，且粒径为80-120目。
【专利技术属性】
技术研发人员：杨绍旗，胡建军，翟巧龙，赵淑蘅，姚森，党钾涛，王伟，肖亚涛，郑亚萍，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：
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