一种双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法及其专用装置
阅读说明：本技术 一种双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法及其专用装置 (Two-phase countercurrent continuous circulating catalytic biomass directional liquefaction method and special device thereof ) 是由 王奎 蒋剑春 刘超 叶俊 尹小燕 潘雪媛 蔡婷婷 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法及其专用装置,属于生物质资源利用技术领域。该方法为1)将原料与双相溶剂液化体系加入釜中预混合,输送至双相逆流反应釜加热反应；2)反应后停止搅拌,水相进入水相沉降罐,有机相进入有机相分馏塔；3)水相沉降罐中水相经水相回流进口至双相逆流反应釜,沉降木质素至副产品储罐；4)有机相分馏塔将不同沸点产品转移至产品储罐；釜液经有机相回流进口回流至双相逆流反应釜；5)顶部回流水相与中部回流有机相进行逆流混合,残余产物和副产物的进一步萃取分离后进入下一循环。使液化溶剂高效循环使用,有利于产物与液化溶剂高效分离,实现生物质组分定向解聚和产物高效分离。(The invention discloses a two-phase countercurrent continuous circulating catalysis biomass directional liquefaction method and a special device thereof, belonging to the technical field of biomass resource utilization. The method comprises the steps of 1) adding a raw material and a two-phase solvent liquefaction system into a kettle for premixing, and conveying the mixture to a two-phase countercurrent reaction kettle for heating reaction; 2) after the reaction, stopping stirring, allowing the water phase to enter a water phase settling tank and the organic phase to enter an organic phase fractionating tower; 3) water phase in the water phase settling tank flows through a water phase reflux inlet to the two-phase countercurrent reaction kettle, and lignin is settled to a byproduct storage tank; 4) transferring products with different boiling points to a product storage tank by the organic phase fractionating tower; the kettle liquid flows back to the biphase countercurrent reaction kettle through the organic phase reflux inlet; 5) and the top reflux aqueous phase and the middle reflux organic phase are subjected to counter-current mixing, and the residual product and the by-product enter the next cycle after further extraction and separation. The liquefied solvent is efficiently recycled, the product and the liquefied solvent are efficiently separated, and the directional depolymerization of biomass components and the efficient separation of the product are realized.)
技术领域
本发明属于生物质资源利用
技术领域
，具体涉及一种双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法及其专用装置。背景技术
世界范围内石油化工产品的消费日益增长导致不可再生的石油和化石资源不断枯竭，从而促使我们寻找可再生资源生产化学品。木质纤维生物质是一种分布广泛且廉价易得的可再生资源，是化石能源的理想替代品。木质纤维生物质可通过高效转化生产能源产品以实现零碳排放，或制备化学品与生物基材料以实现负碳排放，从而实现良好的碳原子经济性。因此，充分利用农林木质纤维生物质资源对优化中国能源结构，实现“双碳”战略目标，改善生态环境，促进节能减排，均具有十分重要的意义。
采用木质纤维生物质热化学转化技术，制备高附加值化学品和液体燃料是木质纤维高效转化和合理利用的重要技术之一，受到国内外学者的高度关注。木质纤维生物质热化学转化技术主要是包括生物质热解、生物质气化和生物质液化3种方法。生物质液化法因其具有能耗低，转化效率高，产物选择性好等优点被广泛应用于木质纤维高效转化制备高附加值燃料和化学品。然而，应该指出的是，生物质液化法目前主要使用液化反应釜进行一锅法制备化学品，面临着产物分离困难，溶剂难以回收利用等问题。因此，如何实现液化产物的高效分离和液化溶剂的循环利用，从而达到绿色可循环液化体系催化生物质全组分定向解聚为高附加值化学品成为急需解决的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题在于提供一种双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法，该方法通过简单的操作即可实现产物的高效分离和溶剂催化剂的循环使用，极大地降低了产物分离成本以及溶剂催化剂回收成本。本发明要解决的另一个技术问题是提供一种双相逆流连续循环催化生物质定向液化装置，该装置结构简单，操作方便，可以实现生物质的定向解聚和产物的高效分离。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法，包括以下步骤：
1)将生物质原料与双相溶剂液化体系加入浆态预混釜中进行预混合，然后经循环泵输送至双相逆流反应釜中，搅拌使反应原料混合均匀，加热至反应温度后进行液化反应；所述双相溶剂液化体系由非质子溶剂和金属盐溶液组成；
2)反应结束后，停止搅拌，开启出液管路上的循环泵、打开第一阀门、关闭第二阀门10控制下层水相(金属盐溶液和木质素)进入水相沉降罐，然后关闭第一阀门、打开第二阀门控制上层有机相(高沸点极性非质子溶剂、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔；
3)水相沉降罐中水相(主要为金属盐溶液和少量产物)经水相回流进口回流至双相逆流反应釜，沉降的木质素转移至副产品收集罐；
4)有机相分馏塔通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐；釜液(主要为高沸点极性非质子溶剂和少部分溶解的木质素)经有机相回流进口回流至双相逆流反应釜；
5)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离后进入下一循环。
所述双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法，所述双相逆流反应釜升温速率为5～20℃/min，机械搅拌速率为1000～2000rpm；液化反应温度为150～250℃，反应时间为1～5h。
所述双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法，所述非质子溶剂为γ-戊内酯、环丁砜、二甲基亚砜、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮或二氢左旋葡萄糖酮中的任一种；所述金属盐溶液为氯化钠、氯化铝、氯化镁、硫酸铝或硫酸钠中的任一种，所述金属盐溶液浓度为10wt％～30wt％。
所述双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法，所述生物质原料与双相溶剂液化体系的质量比为1:10～1:30；所述非质子溶剂与金属盐溶液的质量比为1:1～1:10。
所述双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法，所述生物质原料为竹子、秸秆、杨木、柳木或桦木中的任一种。
上述双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法专用装置，包括浆态预混釜、双相逆流反应釜、水相沉降罐、有机相分馏塔、产品储罐和副产品储罐；
所述浆态预混釜上设有进料口和混合液出口，所述双相逆流反应釜上设有混合液进口、水相回流进口、有机相回流进口、反应液出口，所述水相沉降罐上设有水相进口、水相回流出口、副产品出口，所述有机相分馏塔上设有有机相进口、产品出口、釜液出口；所述水相回流进口设于双相逆流反应釜釜体的顶部，有机相回流进口设于双相逆流反应釜釜体的中部；
所述混合液出口与混合液进口连接；反应液出口连接有出液管道，出液管道上连接有水相分流管路和有机相分流管路，水相分流管路与水相进口连接，有机相分流管路与有机相进口连接；水相回流出口通过第一回流管路与水相回流进口连接，副产品出口与副产品储罐连接；所述产品出口与产品储罐连接，釜液出口通过第二回流管路与有机相回流进口连接。
所述双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法专用装置，所述水相分流管路上设有第一阀门，有机相分流管路上设有第二阀门。
所述双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法专用装置，所述产品出口与产品储罐(6)连接管道上设有冷凝器，所述产品储罐设有三个。
所述双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法专用装置，所述双相逆流反应釜中设有红外测温仪，所述红外测温仪为非接触式；所述浆态预混釜和双相逆流反应釜中设有机械搅拌装置。
所述双相逆流连续循环催化生物质定向液化方法专用装置，所述出液管路上、混合液出口与混合液进口的连接管道上、第一回流管路、第二回流管路上均设有循环泵。
有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：
(1)与传统一锅法液化方法相比，本发明生物质定向液化方法可实现液化溶剂的高效循环使用，并且有利于产物与液化溶剂的高效分离，液化溶剂回收率>98.0％，液化溶剂循环使用5次后目标产物的产率无明显下降；极大地降低了产物分离成本以及溶剂催化剂回收成本，实现生物质组分的定向解聚和产物的高效分离，符合绿色化学的理念。
(2)本发明双相逆流反应釜上的水相回流进口设于釜体顶部，有机相回流进口设于釜体中部，实现了回收的水相(金属盐溶液)从顶部进入，与从中部进入的有机相(高沸点极性非质子溶剂)进行逆流混合，从而使产物和副产物在双相体系中的连续萃取分离。
(3)本发明水相分流管路上设有第一阀门，有机相分流管路上设有第二阀门；第一阀门和第二阀门用于开启与关闭水相分流管路和有机相分流管路，控制下层水相进入水相沉降罐，上层有机相进入有机相分馏塔；通过控制阀门实现水相和有机相的分离，操作方便。
附图说明
图1为双相逆流连续循环催化生物质定向液化装置结构示意图；
图2为目标产品的气相质谱图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。目标产物的产率由以下公式计算：
Y％＝(n1/n0)×100％
Y％代表目标产物的摩尔得率，n1代表目标产物中5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸的物质的量，n0代表生物质原料中纤维素和半纤维素的物质的量，纤维素摩尔质量为162g/mol，半纤维素摩尔质量为132g/mol，5-羟甲基糠醛和乙酸的摩尔得率基于纤维素计算，糠醛的摩尔得率基于半纤维素计算。
实施例1
一种双相逆流连续循环催化生物质定向液化装置，结构示意图如图1所示。由图1可知，该装置包括浆态预混釜1、双相逆流反应釜2、水相沉降罐3、有机相分馏塔4、产品储罐6和副产品储罐11；双相逆流反应釜2中设有非接触式的红外测温仪；浆态预混釜1和双相逆流反应釜2中设有机械搅拌装置。
浆态预混釜1的顶部设有进料口、底部设有混合液出口；有机溶剂、金属盐溶液和生物质原料通过进料口进入浆态预混釜1，经过机械搅拌装置进行充分搅拌混合后，经混合液出口流出进入下一工序。
双相逆流反应釜2上设有混合液进口、水相回流进口、有机相回流进口、反应液出口，其中，混合液进口设于釜体上部，用于接收从浆态预混釜1流出的混合液体；水相回流进口设于釜体顶部，有机相回流进口设于釜体中部，反应液出口设于釜体下部；混合液出口与混合液进口管道连接，连接管道上设有循环泵。
水相沉降罐3上设有水相进口、水相回流出口、副产品出口，其中，水相进口设于罐体上部，水相回流出口、副产品出口设于罐体下部。有机相分馏塔4上设有有机相进口、产品出口、釜液出口，其中，有机相进口设于塔体中部，产品出口设于塔体顶部，釜液出口设于塔体底部。回收的水相(金属盐溶液)从水相回流出口流出后，经双相逆流反应釜2顶部的水相回流进口进入其中，有机相(高沸点极性非质子溶剂)回收自有机相分馏塔4，经双相逆流反应釜2中部的有机相回流进口进入其中，回流的水相和回流的有机相形成逆流混合，实现产物和副产物在双相体系中的连续萃取分离。
反应液出口连接有出液管道，出液管路上设有循环泵，出液管道上连接有水相分流管路和有机相分流管路，水相分流管路与水相进口连接，有机相分流管路与有机相进口连接；水相分流管路上设有第一阀门9，有机相分流管路上设有第二阀门10；第一阀门9和第二阀门10用于开启与关闭水相分流管路和有机相分流管路，控制下层水相进入水相沉降罐3，上层有机相进入有机相分馏塔4。
水相回流出口通过第一回流管路7与水相回流进口连接，第一回流管路7上设有循环泵，副产品出口与副产品储罐11连接；产品出口与产品储罐6连接，釜液出口通过第二回流管路8与有机相回流进口连接，第二回流管路8上设有循环泵。产品出口与产品储罐6连接管道上设有冷凝器5，产品储罐6设有三个；有机相分馏塔通过控制塔板数，将不同沸点的三种产品5-HMF、糠醛和乙酰丙酸经冷凝器冷凝后分别转移至不同的产品储罐中。
实施例2
采用实施例1中的液化装置进行双相逆流连续循环催化生物质定向液化，包括以下步骤：
1)将质量比为1:10竹粉(粒径≤0.125nm，竹粉中纤维质量分数为40.51％，半纤维素质量分数为29.79％，木质素质量分数为28.83％，灰分和抽提物质量分数为0.87％)与双相溶剂γ-戊内酯/15wt％氯化钠溶液(其中γ-戊内酯与氯化钠溶液质量比为1:1)加入浆态预混釜1中混合均匀，然后通过循环泵输送至双相逆流反应釜2中；
2)开启机械搅拌装置以1000rpm的搅拌；同时对双相逆流反应釜2进行加热，竹粉和双相溶剂液化体系混合溶液逐渐升温至180℃开始计时；
3)反应2h后，停止搅拌，开启出液管路上的循环泵、打开第一阀门9、关闭第二阀门10控制下层水相(15wt％氯化钠溶液和木质素)进入水相沉降罐3，然后关闭第一阀门9、打开第二阀门10控制上层有机相(γ-戊内酯、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔4；经GC和HPLC分析结果(图2)可知，有机相中5-羟甲基糠醛摩尔得率为58.1％，糠醛摩尔得率为61.4％，乙酸摩尔得率为10.0％；
4)水相沉降罐3中水相主要为15wt％氯化钠溶液和少量产物(少量产物的质量为有机相中总产物质量的5％)，经循环泵回流至双相逆流反应釜2顶部，沉降的木质素转移至副产品收集罐11，经称量得木质素质量为生物质原料质量的25％；
5)有机相分馏塔4通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛(摩尔得率56.2％)，糠醛(摩尔得率57.7％)和乙酸摩尔得率(8.3％)经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐6；釜液主要为γ-戊内酯和少部分溶解的木质素(质量为水相中沉降木质素的3％)，经循环泵返回至双相逆流反应釜2；
6)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离：有机相中少量木质素沉降至水相底部，水相中少量糠醛等产物萃取至有机相。然后进入下一循环并从步骤(1)开始。
实施例3
采用实施例1中的液化装置进行双相逆流连续循环催化生物质定向液化，包括以下步骤：
1)将质量比为1:15杨木粉(粒径≤0.125nm，杨木粉中纤维素质量分数为41.32％，半纤维素质量分数为27.88％，木质素质量分数为30.12％，灰分和抽提物质量分数为0.68％)与双相溶剂环丁砜/20wt％氯化铝溶液(其中环丁砜与氯化铝溶液质量比为1:2)加入浆态预混釜1中混合，然后通过循环泵输送至双相逆流反应釜2中；
2)开启机械搅拌装置以1500rpm的搅拌速度使之混合均匀，对双相逆流反应釜2进行加热，杨木粉和双相液化溶剂体系混合溶液逐渐升温至200℃开始计时；
3)反应3h后，停止搅拌，开启出液管路上的循环泵、打开第一阀门9、打开第二阀门10控制下层水相(20wt％氯化铝溶液和木质素)进入水相沉降罐3，然后关闭第一阀门9、打开第二阀门10控制上层有机相(环丁砜、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔4；经GC和HPLC分析结果可知，有机相中5-羟甲基糠醛摩尔得率为47.3％，糠醛摩尔得率为55.2％，乙酸摩尔得率为8.5％；
4)水相沉降罐3中水相主要为20wt％氯化铝溶液和少量产物(少量产物的质量为有机相中总产物质量的4％)，经循环泵回流至双相逆流反应釜2顶部，沉降的木质素转移至副产品收集罐11，经称量可知木质素质量为生物质原料质量的26％；
5)有机相分馏塔4通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛，糠醛和乙酸经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐6；釜液主要为环丁砜和少部分溶解的木质素(质量为水相中沉降木质素的2.5％)，经循环泵返回至双相逆流反应釜2；
6)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离：有机相中少量木质素沉降至水相底部，水相中少量糠醛等产物萃取至有机相。然后进入下一循环并从步骤(1)开始。
实施例4
采用实施例1中的液化装置进行双相逆流连续循环催化生物质定向液化，包括以下步骤：
1)将质量比为1:20秸秆粉(粒径≤0.125nm，秸秆粉中纤维素质量分数为39.19％，半纤维素质量分数为30.22％，木质素质量分数为29.82％，灰分和抽提物质量分数为0.77％)与双相溶剂二甲基亚砜/25wt％硫酸铝溶液(其中二甲基亚砜与硫酸铝溶液质量比为1:5)加入浆态预混釜1中混合，然后通过循环泵输送至双相逆流反应釜2中；
2)开启机械搅拌装置以1300rpm的搅拌速度使之混合均匀，对双相逆流反应釜2进行加热，秸秆粉和双相液化溶剂体系混合溶液逐渐升温至220℃开始计时；
3)反应4h后，停止搅拌，开启出液管路上的循环泵、打开第一阀门9、打开第二阀门10控制下层水相(25wt％硫酸铝溶液和木质素)进入水相沉降罐3，然后关闭第一阀门9、打开第二阀门10控制上层有机相(二甲基亚砜、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔4；经GC和HPLC分析结果可知，有机相中5-羟甲基糠醛摩尔得率为45.6％，糠醛摩尔得率为65.8％，乙酸摩尔得率为6.7％；
4)水相沉降罐3中水相主要为25wt％硫酸铝溶液和少量产物(质量为有机相中总产物质量的3％)，经循环泵回流至双相逆流反应釜2顶部，沉降的木质素转移至副产品收集罐11，经称量可知木质素质量为生物质原料质量的27％；
5)有机相分馏塔4通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛(摩尔得率43.2％)，糠醛(摩尔得率62.9％)和乙酸(摩尔得率4.6％)经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐6；釜液主要为二甲基亚砜和少部分溶解的木质素(质量为水相中沉降木质素的1.9％)，经循环泵返回至双相逆流反应釜2；
6)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离：有机相中少量木质素沉降至水相底部，水相中少量糠醛等产物萃取至有机相。然后进入下一循环并从步骤(1)开始。
实施例5
采用实施例1中的液化装置进行双相逆流连续循环催化生物质定向液化，包括以下步骤：
1)将质量比为1:30柳木粉(粒径≤0.125nm，柳木粉中纤维素质量分数为35.88％，半纤维素质量分数为32.56％，木质素质量分数为30.73％，灰分和抽提物质量分数为0.83％)与双相溶剂1,3-二甲基-2-咪唑啉酮/30wt％硫酸钠溶液(其中1,3-二甲基-2-咪唑啉酮与硫酸钠溶液质量比为1:8)加入浆态预混釜1中混合，然后通过循环泵输送至双相逆流反应釜2中；
2)开启机械搅拌装置以2000rpm的搅拌速度使之混合均匀，对双相逆流反应釜2进行加热，柳木粉和双相液化溶剂体系混合溶液逐渐升温至160℃开始计时；
3)反应1.5h后，停止搅拌，开启循环泵、打开第一阀门9、打开第二阀门10控制下层水相(30wt％硫酸钠溶液和木质素)进入水相沉降罐3，然后关闭第一阀门9、打开第二阀门10控制上层有机相(1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔4；经GC和HPLC分析结果可知，有机相中5-羟甲基糠醛摩尔得率为39.8％，糠醛摩尔得率为70.2％，乙酸摩尔得率为7.1％；
4)水相沉降罐3中水相主要为30wt％硫酸钠溶液和少量产物(质量为有机相中总产物质量的2％)，经循环泵回流至双相逆流反应釜2顶部，沉降的木质素转移至副产品收集罐11，经称量可知木质素质量为生物质原料质量的24％；
5)有机相分馏塔4通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛(摩尔得率36.6％)，糠醛(摩尔得率68.4％)和乙酸(摩尔得率6.0％)经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐6；釜液主要为1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和少部分溶解的木质素(质量为水相中沉降木质素的4％)，经循环泵返回至双相逆流反应釜2；
6)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离：有机相中少量木质素沉降至水相底部，水相中少量糠醛等产物萃取至有机相。然后进入下一循环并从步骤(1)开始。
实施例6
采用实施例1中的液化装置进行双相逆流连续循环催化生物质定向液化，包括以下步骤：
1)将质量比为1:15桦木粉(粒径≤0.125nm，桦木粉中纤维素质量分数为37.27％半纤维素质量分数为30.16％，木质素质量分数为31.32％，灰分和抽提物质量分数为1.25％)与双相溶剂二氢左旋葡萄糖酮/10wt％氯化镁溶液(其中二氢左旋葡萄糖酮与氯化镁溶液质量比为1:10)加入浆态预混釜1中混合，然后通过循环泵输送至双相逆流反应釜2中；
2)开启机械搅拌装置以1000rpm的搅拌速度使之混合均匀，对双相逆流反应釜2进行加热，桦木粉和双相液化溶剂体系混合溶液逐渐升温至250℃开始计时；
3)反应1h后，停止搅拌，开启循环泵、打开第一阀门9、打开第二阀门10控制下层水相(10wt％氯化镁溶液和木质素)进入水相沉降罐3，然后关闭第一阀门9、打开第二阀门10控制上层有机相(二氢左旋葡萄糖酮、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔4；经GC和HPLC分析结果可知，有机相中5-羟甲基糠醛摩尔得率为59.2％，糠醛摩尔得率为60.9％，乙酸摩尔得率为5.6％；
4)水相沉降罐3中水相主要为10wt％氯化镁溶液和少量产物(质量为有机相中总产物质量的3％)，经循环泵回流至双相逆流反应釜2顶部，沉降的木质素转移至副产品收集罐11，经称量可知木质素质量为生物质原料质量的23.5％；
5)有机相分馏塔4通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛(摩尔得率57.1％)，糠醛(摩尔得率58.3％)和乙酸(摩尔得率3.2％)经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐6；釜液主要为二氢左旋葡萄糖酮和少部分溶解的木质素(质量为水相中沉降木质素的2％)，经循环泵返回至双相逆流反应釜2；
6)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离：有机相中少量木质素沉降至水相底部，水相中少量糠醛等产物萃取至有机相。然后进入下一循环并从步骤(1)开始。
实施例7
采用实施例1中的液化装置和实施例6回收的双相溶剂进行双相逆流连续循环催化生物质定向液化，包括以下步骤：
1)将质量比为1:15桦木粉(粒径≤0.125nm，桦木粉中纤维素质量分数为37.27％半纤维素质量分数为30.16％，木质素质量分数为31.32％，灰分和抽提物质量分数为1.25％)与双相溶剂二氢左旋葡萄糖酮/10wt％氯化镁溶液(此处添加了新鲜的二氢左旋葡萄糖酮和氯化镁溶液以保持其质量比为1:10)加入浆态预混釜1中混合，然后通过循环泵输送至双相逆流反应釜2中；
2)开启机械搅拌装置以1000rpm的搅拌速度使之混合均匀，对双相逆流反应釜2进行加热，桦木粉和双相液化溶剂体系混合溶液逐渐升温至250℃开始计时；
3)反应1h后，停止搅拌，开启循环泵、打开第一阀门9、打开第二阀门10控制下层水相(10wt％氯化镁溶液和木质素)进入水相沉降罐3，然后关闭第一阀门9、打开第二阀门10控制上层有机相(二氢左旋葡萄糖酮、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔4；经GC和HPLC分析结果可知，有机相中5-羟甲基糠醛摩尔得率为56.9％，糠醛摩尔得率为58.7％，乙酸摩尔得率为4.9％；
4)水相沉降罐3中水相主要为10wt％氯化镁溶液和少量产物(质量为有机相中总产物质量的3％)，经循环泵回流至双相逆流反应釜2顶部，沉降的木质素转移至副产品收集罐11，经称量可知木质素质量为生物质原料质量的24.6％；
5)有机相分馏塔4通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛(摩尔得率55.7％)，糠醛(摩尔得率56.8％)和乙酸(摩尔得率4.1％)经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐6；釜液主要为二氢左旋葡萄糖酮和少部分溶解的木质素(质量为水相中沉降木质素的2％)，经循环泵返回至双相逆流反应釜2；
6)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离：有机相中少量木质素沉降至水相底部，水相中少量糠醛等产物萃取至有机相。然后进入下一循环并从步骤(1)开始。
实施例8
采用实施例1中的液化装置和实施例7回收的双相溶剂进行双相逆流连续循环催化生物质定向液化，包括以下步骤：
1)将质量比为1:15桦木粉(粒径≤0.125nm，桦木粉中纤维素质量分数为37.27％半纤维素质量分数为30.16％，木质素质量分数为31.32％，灰分和抽提物质量分数为1.25％)与双相溶剂二氢左旋葡萄糖酮/10wt％氯化镁溶液(此处添加了新鲜的二氢左旋葡萄糖酮和氯化镁溶液以保持其质量比为1:10)加入浆态预混釜1中混合，然后通过循环泵输送至双相逆流反应釜2中；
2)开启机械搅拌装置以1000rpm的搅拌速度使之混合均匀，对双相逆流反应釜2进行加热，桦木粉和双相液化溶剂体系混合溶液逐渐升温至250℃开始计时；
3)反应1h后，停止搅拌，开启循环泵、打开第一阀门9、打开第二阀门10控制下层水相(10wt％氯化镁溶液和木质素)进入水相沉降罐3，然后关闭第一阀门9、打开第二阀门10控制上层有机相(二氢左旋葡萄糖酮、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔4；经GC和HPLC分析结果可知，有机相中5-羟甲基糠醛摩尔得率为57.6％，糠醛摩尔得率为57.4％，乙酸摩尔得率为5.0％；
4)水相沉降罐3中水相主要为10wt％氯化镁溶液和少量产物(质量为有机相中总产物质量的3％)，经循环泵回流至双相逆流反应釜2顶部，沉降的木质素转移至副产品收集罐11，经称量可知木质素质量为生物质原料质量的25.7％；
5)有机相分馏塔4通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛(摩尔得率54.1％)，糠醛(摩尔得率53.8％)和乙酸(摩尔得率5.6％)经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐6；釜液主要为二氢左旋葡萄糖酮和少部分溶解的木质素(质量为水相中沉降木质素的2％)，经循环泵返回至双相逆流反应釜2；
6)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离：有机相中少量木质素沉降至水相底部，水相中少量糠醛等产物萃取至有机相。然后进入下一循环并从步骤(1)开始。
实施例9
采用实施例1中的液化装置和实施例8回收的双相溶剂进行双相逆流连续循环催化生物质定向液化，包括以下步骤：
1)将质量比为1:15桦木粉(粒径≤0.125nm，桦木粉中纤维素质量分数为37.27％半纤维素质量分数为30.16％，木质素质量分数为31.32％，灰分和抽提物质量分数为1.25％)与双相溶剂二氢左旋葡萄糖酮/10wt％氯化镁溶液(此处添加了新鲜的二氢左旋葡萄糖酮和氯化镁溶液以保持其质量比为1:10)加入浆态预混釜1中混合，然后通过循环泵输送至双相逆流反应釜2中；
2)开启机械搅拌装置以1000rpm的搅拌速度使之混合均匀，对双相逆流反应釜2进行加热，桦木粉和双相液化溶剂体系混合溶液逐渐升温至250℃开始计时；
3)反应1h后，停止搅拌，开启循环泵、打开第一阀门9、打开第二阀门10控制下层水相(10wt％氯化镁溶液和木质素)进入水相沉降罐3，然后关闭第一阀门9、打开第二阀门10控制上层有机相(二氢左旋葡萄糖酮、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔4；经GC和HPLC分析结果可知，有机相中5-羟甲基糠醛摩尔得率为60.6％，糠醛摩尔得率为63.5％，乙酸摩尔得率为4.7％；
4)水相沉降罐3中水相主要为10wt％氯化镁溶液和少量产物(质量为有机相中总产物质量的3％)，经循环泵回流至双相逆流反应釜2顶部，沉降的木质素转移至副产品收集罐11，经称量可知木质素质量为生物质原料质量的26.2％；
5)有机相分馏塔4通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛(摩尔得率58.9％)，糠醛(摩尔得率60.8％)和乙酸(摩尔得率6.1％)经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐6；釜液主要为二氢左旋葡萄糖酮和少部分溶解的木质素(质量为水相中沉降木质素的2％)，经循环泵返回至双相逆流反应釜2；
6)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离：有机相中少量木质素沉降至水相底部，水相中少量糠醛等产物萃取至有机相。然后进入下一循环并从步骤(1)开始。
实施例10
采用实施例1中的液化装置和实施例9回收的双相溶剂进行双相逆流连续循环催化生物质定向液化，包括以下步骤：
1)将质量比为1:15桦木粉(粒径≤0.125nm，桦木粉中纤维素质量分数为37.27％半纤维素质量分数为30.16％，木质素质量分数为31.32％，灰分和抽提物质量分数为1.25％)与双相溶剂二氢左旋葡萄糖酮/10wt％氯化镁溶液(此处添加了新鲜的二氢左旋葡萄糖酮和氯化镁溶液以保持其质量比为1:10)加入浆态预混釜1中混合，然后通过循环泵输送至双相逆流反应釜2中；
2)开启机械搅拌装置以1000rpm的搅拌速度使之混合均匀，对双相逆流反应釜2进行加热，桦木粉和双相液化溶剂体系混合溶液逐渐升温至250℃开始计时；
3)反应1h后，停止搅拌，开启循环泵、打开第一阀门9、打开第二阀门10控制下层水相(10wt％氯化镁溶液和木质素)进入水相沉降罐3，然后关闭第一阀门9、打开第二阀门10控制上层有机相(二氢左旋葡萄糖酮、5-羟甲基糠醛、糠醛和乙酸)进入有机相分馏塔4；经GC和HPLC分析结果可知，有机相中5-羟甲基糠醛摩尔得率为59.4％，糠醛摩尔得率为61.6％，乙酸摩尔得率为5.7％；
4)水相沉降罐3中水相主要为10wt％氯化镁溶液和少量产物(质量为有机相中总产物质量的3％)，经循环泵回流至双相逆流反应釜2顶部，沉降的木质素转移至副产品收集罐11，经称量可知木质素质量为生物质原料质量的25.8％；
5)有机相分馏塔4通过控制塔板数，将不同沸点的产品5-羟甲基糠醛(摩尔得率57.1％)，糠醛(摩尔得率59.3％)和乙酸(摩尔得率4.8％)经冷凝器5冷凝后转移至产品储罐6；釜液主要为二氢左旋葡萄糖酮和少部分溶解的木质素(质量为水相中沉降木质素的2％)，经循环泵返回至双相逆流反应釜2；
6)顶部回流的水相与中部回流的有机相进行逆流混合，实现残余产物和副产物的进一步萃取分离：有机相中少量木质素沉降至水相底部，水相中少量糠醛等产物萃取至有机相。然后进入下一循环并从步骤(1)开始。
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