本發明屬于可持續生物燃油生產，具體涉及一種利用生物纖維生產生物質燃油的工藝。
背景技術：
1、隨著全球能源需求增長與化石燃料資源短缺的雙重壓力，生物質能源作為可再生的低碳替代品受到廣泛關注。當前生物質燃油生產技術主要圍繞油脂酯交換、淀粉糖化發酵及木質纖維素轉化三大方向展開，其中以廢棄油脂為原料的生物柴油技術和以玉米、甘蔗為原料的乙醇汽油技術已實現工業化應用，但這些技術普遍面臨原料來源受限等問題。目前，生物質燃油的主流制備技術包括熱解液化、氣化合成、酶解發酵及酯交換等。例如，快速熱解技術通過高溫無氧條件下分解生物質生成生物油，但傳統工藝產生的生物油普遍存在氧含量高、酸性強、熱值低及穩定性差等問題，易導致儲存過程中發生聚合反應，形成膠質沉淀，嚴重限制其直接作為燃料的應用。近年來木質纖維素生物質因其廣泛存在于農業廢棄物(如秸稈、稻殼)、林業加工剩余物(如木屑、樹皮)及能源作物(如柳枝稷、芒草)中，逐漸成為第二代生物燃料研究的焦點。然而木質纖維素復雜的超分子結構導致其難以被直接轉化，現有預處理技術如稀酸水解、蒸汽爆破、有機溶劑分離等雖能破壞木質素-半纖維素交聯網絡，但普遍存在能耗過高、化學試劑消耗量大、預處理廢液污染等問題。在轉化環節，酶水解發酵路線受限于纖維素酶的高成本及抑制物耐受性，而熱化學轉化路線中快速熱解雖能直接產出生物原油，但產物存在高含氧量、低熱值、強腐蝕性等缺陷，需通過催化加氫脫氧提質才能達到車用燃油標準，導致全流程成本居高不下。因此，基于上述問題，研發一種環保，高效的生物質燃油生產工藝是極其有必要的。
技術實現思路
1、針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種利用生物纖維生產生物質燃油的工藝。
2、本發明所述的技術效果通過如下技術方案來實現的：一種利用生物纖維生產生物質燃油的工藝，其包括如下步驟：
3、s1：生物纖維原料預處理；
4、s2：生物化學轉化協同催化轉化與脫氧，獲得粗生物燃油；
5、s3：納米改性與燃油精制，獲得生物質燃油；
6、優選地，步驟s1中，所述生物纖維原料預處理的具體步驟如下：
7、s101：將秸稈在80～100°c下烘干至含水量＜10%，然后粉碎至粒徑0.5～2mm，獲得生物質原料；將生物質原料在180～200°c，壓力1.5～2mpa下，處理10～20min，然后加入2～3%馬來酸和去離子水，溫度150～160℃下，處理30～60min，獲得水解液；
8、s102：將步驟s101中制備的水解液在5000rpm轉速下離心處理10～15min，過濾，添加1～2%活性炭，吸附處理1～2h，0.2μm陶瓷膜過濾，60℃真空濃縮至糖濃度100～120g/l，獲得預處理生物纖維；
9、優選地，步驟s2中，所述生物化學轉化協同催化轉化與脫氧的具體步驟如下：
10、s201：將步驟s102中制備的預處理生物纖維與持續通入氫氣混合，以2～3℃/min的升溫速率預熱至120℃，加入預處理生物纖維質量6%的鎳基催化劑ni/al2o3-sio2進行一級催化脫氧；
11、s202：完成步驟s201中的催化脫氧操作后，進行低溫段烷基化處理和高溫段脫氧精制分階段處理；處理完成后，反應產物在20℃，10℃和-10℃下進行多級冷凝分離未反應氫氣與液態粗燃油，將液態粗燃油進行常壓蒸餾，分段收集沸程30～100°c組分，獲得粗生物燃油；
12、優選地，步驟s201中，所述鎳基催化劑ni/al2o3-sio2為現有可通過常規渠道直接購買的催化劑；
13、優選地，步驟s201中，所述一級催化脫氧處理參數包括：固定床連續反應器160～210°c，壓力4mpa，停留時間30～60min；
14、優選地，步驟s202中，所述低溫段烷基化處理參數包括：底物質量6%鎳基催化劑ni/hzsm-5，溫度210～230°c，壓力3.5～4mpa，停留時間60～90min；
15、優選地，步驟s202中，所述高溫段脫氧精制處理參數包括：底物質量8%磷改性鎳基催化劑ni-p/hzsm-5，溫度250～270°c，壓力3.5mpa，氫氣循環量200～300l/h，時間30～45min；
16、優選地，步驟s202中，所述鎳基催化劑ni/hzsm-5為現有可通過常規渠道直接購買的催化劑；
17、優選地，步驟s202，所述磷改性鎳基催化劑ni-p/hzsm-5的具體制備步驟如下：
18、s301：將hzsm-5分子篩在550℃下煅燒處理4～5h，然后與1m?硝酸銨溶液混合，80℃攪拌處理2～3h，過濾，重復攪拌處理3次，離心過濾，洗滌至中性，110℃干燥8～12h，獲得預處理hzsm-5?；
19、s302：將步驟s301中制備的預處理hzsm-5浸漬于0.1～0.3m硝酸鎳溶液中，80℃攪拌處理4～5h，離心過濾，110℃干燥8～12h?，然后在管式爐中以5℃/min速率升溫至500℃，空氣氛圍煅燒4h，然后切換為流速50ml/min的h2，450℃還原處理3h，獲得ni/hzsm-5?；
20、s303：將步驟s302中制備的ni/hzsm-5?與30wt%磷酸溶液混合，室溫下靜置12h，110℃干燥8～12h?，然后在馬弗爐中以2℃/min速率升溫至550℃，空氣氛圍煅燒4h，隨后在100%水蒸氣氛圍下600℃，水熱老化處理8～12h，獲得ni-p/hzsm-5；
21、優選地，步驟s301中，所述hzsm-5分子篩與硝酸銨溶液的用量之比為1g:10～12ml；
22、優選地，步驟s302中，所述預處理hzsm-5與硝酸鎳溶液的用量之比為1g:5ml；
23、優選地，步驟s303中，所述ni/hzsm-5?與30wt%磷酸溶液的用量之比為1g:0.3～0.5ml；
24、優選地，步驟s3中，所述納米改性與燃油精制的具體步驟如下：
25、s401：將碳納米管與木質素磺酸鈉按比例混合，加入去離子水中，超聲處理，參數200～300w，40khz，時間20～30min，獲得納米漿料；
26、s402：將步驟s402中制備的粗生物燃油和步驟s401中制備的納米漿料按比例混合，8000～10000rpm轉速處理20～30min，然后40～50mpa下均質化處理3次；
27、s403：完成步驟s402中均質化處理后，在壓力10～15kpa，分段收集沸程30～80°c的烴類組分，獲得生物質燃油；
28、優選地，步驟s401中，所述碳納米管、木質素磺酸鈉和去離子水的用量之比為2～3g:5～6g:100ml；
29、優選地，步驟s402中，所述粗生物燃油和納米漿料的體積用量之比為100～120:1。
30、本發明的有益效果如下：
31、本發明工藝通過分段水解與組分選擇性分離，首先，高溫液態水預處理，通過水的自電離特性，在極低化學添加劑條件下選擇性斷裂半纖維素的β-1,4糖苷鍵，釋放木糖等五碳糖，同時保留纖維素骨架的完整性，為后續酸催化創造疏松結構；利用生物基馬來酸的溫和酸性，攻擊纖維素的無定形區，定向生成葡萄糖，避免強酸導致的糖類過度降解或木質素縮合，從源頭控制產物雜質譜；兩段處理形成物理開鏈-化學斷鍵的協同模式，有效避免引入硫(s)、氯(cl)等非c/h/o元素，確保產物成分純凈，又實現半纖維素與纖維素的梯級利用，為下游催化轉化提供高活性、低抑制物的糖液原料。通過ni/al2o3-sio2的加氫活性與hzsm-5分子篩的擇形效應，將含氧中間體定向轉化為飽和烷烴，通過高溫液態水預處理與弱酸水解的協同，定向解構半纖維素與纖維素，為催化脫氧提供高活性糖液；兩段式鎳基催化劑通過低溫保護-高溫深脫的協同，兼顧催化劑壽命與脫氧效率。后續過程中，木質素磺酸鈉憑借其兩親性結構，一端嵌入碳納米管表面缺陷位，另一端與燃油烴鏈形成疏水作用，構建穩定分散體系，解決納米顆粒團聚難題；減壓蒸餾去除輕質雜質后，高壓均質產生的空化效應進一步破壞納米聚集體，使改性劑均勻嵌入燃油分子間隙，形成納米核-烴殼復合結構；此外，納米材料的高導熱性加速燃油氣化，而生物燃油的含氧極性分子則增強納米界面潤濕性，二者協同提升燃燒速率與能量釋放均勻性。