ICS 65.020.01
CCS B 60
团体标准
T/LYCY 3063-2024
芦竹资源炼制技术规程 工艺设计
Technical specification for Refining Asparagus resourcesTechnological design
2024-11-30 发布 2024-12-15 实施
中国林业产业联合会 发布
引 言
发展生物质产业，要求生物质成为生物化学工程领域的通用工业原料，应该将原料结
构、过程转化和产品特点三者有机联系，开发使生物质原料选择性结构拆分和定向转化的
炼制技术，不仅获得产品，还实现最低能耗、最佳效率、最大价值的清洁转化。
芦竹资源炼制是以芦竹干物质为原料，使之无害化和资源化，将芦竹原料蓄存的太阳
能与物质资源深度开发和循环利用，大力发展以生物质能为主的低碳生物质产业，部分替
代和节约化石能源，有利于改善能源结构，减少二氧化碳排放，缓解和应对全球气候变
化。芦竹原料炼制产业是低碳经济发展、清洁能源替代方面的最佳契合点和切入点。
我国生物质资源炼制基础应用研究和关键核心技术的研究，尤其是在基础研究、关键技
术耦合和设备研发等技术方面都获得了新的突破，为芦竹资源炼制提供了重要支撑。
芦竹材料是最具有代表性的木质纤维素资源，由纤维素、半纤维素和木质素组成。传
统的生物转化过程把芦竹材料作为性质单一的原料，主要利用其中的纤维素。为解决在转
化过程中采用单一的生物转化方式所存在的问题，将生物转化技术与材料组分分离技术有
机结合起来，避免在原料转化为液体燃料的研究上，套用或沿用木材的技术，从而有利于
实现芦竹生物量全利用，并可大大降材料的转化成本。
根据现有的成果，芦竹材料通过不同的技术，可以转化成不同的产品，可以直接燃烧
或发电，可以气化发电或供气，可以转化为生物燃气（沼气、生物氢气）、生物燃料（生
物乙醇、生物丁醇、生物油、固体成型燃料），还可以转化为生物材料与化学品（乳酸、
聚乳酸）等。
本文件采用中国科学院工程过程研究所陈洪章研究员研究团队的技术路线——以无污
染蒸汽破预处理技术为平台，结合机械梳分，同时实现芦竹材料纤维素、半纤维素、木质
素各组分的充分利用，而且大幅度降低了转化过程中的环境污染和生产成本。
本文件是芦竹资源炼制的工艺设计部分。
前 言
本文件按照GB 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规
则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由皖西学院提出。
本文件由中国林业产业联合会归口。
本文件起草单位：皖西学院、皖西盐肤木研究所、安徽宸扬工程咨询有限公司、武汉兰
多生物科技有限公司、安徽淮滨园艺有限责任公司。
本文件主要起草人：陈存武、戴军、陈瀚、孙传伯、申晓彤、李永博、张忠兵、刘丽、
邹怀斌。
芦竹资源炼制技术规程 工艺设计
1 范围
本文件规定了芦竹生物炼制技术的术语和定义、工艺流程、汽爆预处理、水洗、纤维分
级、发酵剩余物热解等。
本文件适用于芦竹原料综合利用的生物炼制工艺设计。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期
的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括
所有的修改本）适用于本文件。
本文件没有引用文件。
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
生物炼制 biorefinery
以可再生的生物质为原料，将原料中每一种主要组分分别转化为不同的产品，实现原料
充分利用、产品多样化、产品价值最大化的新型工业模式。
3.2
蒸汽爆破 steam explosion
蒸汽爆破即汽爆，是指用一定压力的蒸汽处理生物质，经过一定时间后突然泄压，蒸汽
体积急剧膨胀，使生物质的紧密结构破坏，是生物质原料预处理的一种技术。
3.3
纤维梳分fiber grading
通过分选设备，将纤维按粗细或长短不同进行分级的过程。
3.4
同步糖化发酵simultaneous saccharification and fermentation
纤维素在同一反应器内被外源添加或微生物分泌的纤维素酶分解成葡萄糖并同时转化
成乙醇等产品的过程。
3.5
生物油 bio-oil
生物油是指通过快速加热的方式在隔绝氧气的条件下使组成生物质的高分子聚合物裂
解成低分子有机物蒸汽，并采用骤冷的方法，将其凝结成液体燃料和化工原料。
4 工艺流程
发酵
发酵
热解处理
图1 芦竹资源炼制技术工艺示意图
5 汽爆预处理
芦竹原材料经过清洁整理后，置于蒸汽爆破处理装置中，在1.2MPa～1.5MPa饱和蒸汽
压力下维持4min～5min,对芦竹原料进行汽爆处理。
6 水洗
6.1 水洗分离
汽爆物料加入5倍～10倍的水，经过水洗、固液分离得到水洗液和纤维物料。
6.2 水洗液发酵
6.2.1 水洗液沼气发酵
按水洗液25%的比例加入活性污泥，调节pH至6.5，于50℃下微生物发酵，产生沼气，
收集气体后经脱碳、脱硫等生产天然气。
6.2.2 水洗液丁醇发酵
水洗液经7.5%的活性炭，在30℃，150rpm下处理12h后，调节pH至6.5，在121℃下灭
菌15min，待冷却至室温后，接入10%(v/v)的丙酮丁醇梭状芽孢杆菌Clostridium
acetobutylicum ATCC 824种子培养基，37℃静置厌氧培养。
芦
竹
资
源
汽爆处理
水洗 水洗液 沼气、丁醇
水提固体
长短纤维分级 长纤维
纸浆及溶解浆）
短纤维
发酵剩余物
乙醇丁醇
木质素
生物油
酚醛树脂粘剂
7 纤维分级
7.1 长纤维利用
7.1.1 纸浆和木质素
纤维梳分后得到的芦竹长纤维(大于1cm)用于制浆制浆，并回收木质素。
7.1.2 纤维分丝
（1）纤维梳分后得到的芦竹长纤维宜采用纤维分丝装置将汽爆芦竹粗纤维分解成较
细的纤维，并用水冲洗，将分解过程中韧性较强的长纤维和韧性较差的纤维分别收集；
（2）韧性较强的长纤维，经过还原、脱水、软化、梳纤等工序制备原纤维；
（3）韧性较差的长纤维，用于纸浆、溶解浆、微晶纤维素、木塑材料、液化聚醚多
元醇等的制备。
7.2 短纤维利用
7.2.1 糖化发酵燃料乙醇
纤维梳分后得到的芦竹短纤维（小于1cm）采用同步糖化发酵生产燃料乙醇；按固液比
1:12，酶用量30IU FPA/g 底物，发酵48h。
7.2.2 酶解发酵丁醇
纤维梳分后得到的芦竹短纤维采用酶解发酵生产丁醇：按照20IU FPA/g底物加入纤
维素酶液，加水调节固液比1:20(w/v),于50℃恒温水浴中酶解48h，酶解液中接入10%(v/v)
的Clostridium acetobutylicum ATCC 824种子培养基，37℃静置厌氧培养。
7.3 制备木塑母料
短纤维和韧性较差的长纤维，经过超微粉碎至100μm，按照质量比1:2 与聚丙烯(PP)
母料混匀，以180℃在塑料挤出成型设备上制备木塑母料。
8 发酵剩余物热解
发酵剩余物再通过快速热解制得生物油。发酵剩余物通过干燥、粉碎，在400℃～600℃
条件下快速热解，升温速率为150℃/min，原料粒径为1.4mm
