目前，中国玉米秸秆资源量理论产量约为 3.05 亿 t，其中可收集利用量约为 2.14 亿 t[1]。根据国家发改委、财政部、农业部、环保部联合印发《关于进一步加快推进农作物秸秆综合利用和禁烧工作的通知》，至 2020 年中国秸秆综合利用率达到任务目标的 85%，但仍有大量秸秆以焚烧处理或被随意丢弃，而发达国家的秸秆利用比例达到 90%以上。中国秸秆资源总量丰富但综合利用效率偏低，因此高值化利用将成为中国秸秆资源处理的重要发展方向[2-3]。“十二五”和“十三五”期间，中国在秸秆预处理制取燃料乙醇方面取得了一定进展。通过对玉米秸秆膨化预处理的方式，曹焱鑫等[4-6]研究了低能耗、连续式的玉米秸秆预处理工艺;本实验室也对玉米秸秆产乙醇的两种途径进行了对比研究[7-8];Brandt 等[9-10]研究团队对木质纤维素原料通过离子液体、生物酶等处理方式进行了一系列研究。

陈伦刚等[11-13]对木质素基酚类化合物加氢脱氧制取碳氢燃料方面进行了研究，并建立了木质纤维素聚合平台进行分组催化，实现了航空燃油的合成，建立了工程示范。目前，针对玉米秸秆的转化技术多采用分步处理技术，处理后剩余物无法实现很好的循环再利用，造成运行成本高和二次污染等问题。本文将结合玉米秸秆制取醇烃燃料工艺[14-18]，设计汽提水解预处理工艺与装置，进行秸秆原料的成分解构，并对处理后的成分进行分析。形成秸秆水热预处理炼制醇烃燃料新技术的同时，探究原料处理效果和低成本循环利用可行性，以期为村镇生物质高效能源转化提供新途径。

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汽提水解预处理装置设计

1. 1 玉米秸秆制取醇烃燃料工艺

玉米秸秆粗粉碎后进入汽提水解装置，处理后的固相残渣经过压滤设备压滤后进入中和过滤设备，中和过滤设备处理后进入活性炭净化塔，通过蒸发设备形成乙酰丙酸和糠醛/酚类溶液，通过加氢后分别形成烷烃类燃料和醇类燃料。

该工艺采用汽提水解反应器和磷酸耦合酸式盐催化反应，后续通过固定床加氢脱氧反应器，形成秸秆水热催化炼制醇烃燃料成套工艺。工艺流程。

1.2 汽提水解预处理装置设计与试验流程

针对玉米秸秆制备醇烃燃料中试示范工艺，设计一台气提水解预处理反应器，包括立式反应釜、在反应釜上方设置喷淋器、气体回收口、物料进口和雾化喷淋器;反应釜下端设置蒸汽输送管和液体收集滤网，低压蒸汽输送装置从下端外侧通入立式反应釜;立式反应釜顶部的气相出口设置滤网;物料经过控制阀分成固体和液体分别经过排渣口和放净口排放，排渣口与排渣管路连接，固体料渣一路直接排除。

采用该反应器进行预处理的过程包括：反应釜初始加入颗径约 1~5 cm 的秸秆颗粒，喷酸后容器内硫酸含量占 1%~4%之间;达到目标酸浓度后，停止喷淋，通过蒸汽管路，开始通入低压蒸汽，至反应釜内温度升到 180±10 ℃时减缓通入速度，反应釜内温度至 200 ℃后密封，进入高温、高压水解阶段，原料停留处理时间为 15～30 min;经过上步操作后利用调节控制阀，将水解后的水解液通过蒸汽口回流到反应釜中，进行二次水解。立式水解反应釜设备布置如图 2 所示。设置 1个进料口，2 个水解试剂喷淋口，1 个水解蒸汽气相出口，1 个压力安全阀，且呈等边四边形布置。

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