本院10应1 邓俊英 生物柴油生产工艺的原理与进展
生物柴油的制备技术研究进展
生物柴油的制备技术研究进展随着全球对可再生能源和低碳经济的追求,生物柴油作为一种绿色、清洁且可再生的新型能源逐渐受到人们的重视。
同时,生物柴油的可再生和可降解性质也能够极大地减少对环境的影响,呼声越来越高。
但是,与传统石油柴油相比,生物柴油的性能和稳定性等方面仍然存在着一些问题。
为了解决这些问题,生物柴油的制备技术也在不断地发展和完善。
一、一些概念生物柴油指的是用植物油、动物脂肪或废弃油脂等生物质资源作为原料,经过酯化、脱水等化学反应制成的液态燃料。
它与传统的石油柴油在性质上非常接近,故可以在柴油发动机或可燃烧燃料的热机中使用。
生物质资源是指所有来源于动植物的有机物,包括植物油、动物脂肪、木质纤维素等各种生物原料。
二、现有技术探讨1.生物柴油的制备工艺目前,制备生物柴油的主要方法是催化转化法。
其主要步骤为:将生物质资源经过脱水、酸碱催化剂催化转化,生成甘油和酯类混合物,再通过蒸馏、进一步纯化,制成生物柴油。
这种方法操作简单,成本较低,能够适应多种原料制备,因此被广泛应用。
2.将生物柴油与传统柴油混合使用目前绿色交通的发展趋势是:逐渐淘汰中高硫燃料和推广使用生物柴油。
而初期生物柴油推广期间,在生物柴油生产技术成熟前,可以采取混合柴油方法来保证燃料的供应。
同时这种方法也可以减少生物柴油的的生产成本。
3.生物柴油的添加剂研究生物柴油的添加剂研究非常重要,因为生物柴油的一些性能和稳定性还有待提高。
对生物柴油添加少量的添加剂,可以有效改善其燃烧、热值等性能,延长发动机使用寿命,从而进一步推广生物柴油的应用。
三、待解决问题虽然生物柴油作为一种可再生、清洁的新型能源,很快就进入了我们的视野,但其仍存在一些问题,例如:1.能源生态平衡生物柴油至今仍不是一种完全清洁的能源。
生物柴油的制备需要大量清洁水资源,而且用于生物柴油的原料过多会占用本应用于饲料和用于生活的动植物产品的有限资源,进而引发能源生态平衡问题。
2.成本问题与传统石油柴油相比,生物柴油的制备成本还比较高,虽然在某些条件下降低了相应的生产成本,但是没有一种技术是可以低成本、高效率地制造出大量生物柴油的。
生物柴油制备技术的研究进展
生物柴油制备技术的研究进展近年来,随着能源环境问题的日益突出,绿色化、新能源化已成为全球共同的关注焦点。
生物柴油,作为一种可再生绿色能源,具有成本低廉、减少排放的优势,正在成为替代传统石油燃料的备选之一。
本文将对生物柴油制备技术的研究进展进行探讨。
一、生物柴油的来源生物柴油的原料来自植物油和动物油脂,包括油菜籽、大豆油、棕榈油、葵花籽油、油棕籽油、花生油等。
此外,还可以利用废弃植物油脂、动物油脂等生物质资源制备生物柴油。
二、生物柴油的制备技术1. 酯化法酯化法是生产生物柴油最基本的方法之一。
这种技术是利用催化剂催化油酸与甲醇酯化反应,产生甲酯酯类化合物的过程。
其中,强酸、强碱和酶都可以作为酯化催化剂。
强酸催化剂制备生物柴油工艺简便,但会产生废水和二酸二甘油等副产物,对环境造成危害。
强碱催化剂制备生物柴油可以提高产品收率,但它的碱催化剂难以从废水中去除,会使废水污染。
2. 超临界酯化法超临界酯化法是一种利用高温、高压下进行的酯化反应技术。
在超临界条件下,甲醇和油酸可以相互混溶,使反应速度加快,同时产率也得到提高。
超临界酯化法的优点是反应速度快,能耗低,产品纯度高,无二酯二甘油副产物。
但是,超临界设备昂贵,存在运营成本高的问题。
3. 逆流式超临界酯化法逆流式超临界酯化法是一种结合了超临界酯化法和油酸逆流技术的新型生产生物柴油技术。
该技术可以在相对较低的温度下,减少酯化反应时间,并采用两台输送泵隔开的优良逆流设计,实现了两种物质的流量大小对反应影响的调控,从而降低了生产成本。
4. 超声波酯化技术超声波酯化技术是一种利用超声波能量来促进化学反应的方法。
其将油脂和甲醇暴露在高能量的超声波场中,可以使反应时间大大减少,反应效能和产率也得到提高。
超声波酯化技术制备生物柴油,具有反应速度快、产率高、脱水效率高、降低催化剂用量等优点,但仍受到规模化生产及生产能耗的限制。
三、生物柴油技术的应用前景目前,国内外生物柴油技术正在呈现出不断发展的态势,技术层面已不断得到注重和重视。
生物柴油生产技术的研究进展
生物柴油生产技术的研究进展生物柴油是指利用植物油、动物油脂、淀粉等可再生资源通过转化反应制得的一种燃料,与传统石油燃料相比,生物柴油无害化、环保化、可持续利用,成为未来能源发展的重要方向。
自20世纪80年代以来,人们逐渐重视生物柴油的研究与应用,生物柴油生产技术也逐渐得到深入研究和发展。
本文将从生物柴油生产原理、生产工艺、催化剂、微生物酶及生产成本等方面进行探讨。
一、生物柴油生产原理生物柴油的生产原理是利用化学反应将植物油、动物油脂、纤维素等可再生生物质原料置于催化剂或微生物酶的作用下,将其中的甘油转化为甲酯成分,进而生成生物柴油。
其中,常用的甲酯碱催化法是一种较为成熟的生物柴油生产方法。
二、生物柴油生产工艺生物柴油生产工艺包括预处理、转化、分离、脱醇等环节。
其中,不同原材料的预处理过程及转化方式有所不同,但一般工艺流程相似,如下图所示:image预处理主要是去除油料中的杂质,如硫化物、水分等。
转化过程主要涉及甘油与油脂成分的碱催化反应,在适宜温度和催化剂的作用下,将其转化为甲酯成分。
分离过程则是针对甲酯和甘油等不同成分的相对密度分别不同,通过重力分离、离心分离等方式进行分离。
脱醇环节则可以在温度、气压等条件下,将其中的醇类物质去除,以提高生物柴油的质量及使用性能。
三、生物柴油催化剂生物柴油催化剂包括钠、钾、钙、锂等碱催化剂,氯化铝等酸性催化剂及纳米金属氧化物等复合催化剂。
其中,纳米金属氧化物复合催化剂是目前研究较热门的领域,它包括Fe2O3, Co3O4, NiO, CeO2等金属氧化物,通过复合作用,不仅可以提高催化剂催化效率,还可以改善生物柴油质量等性能。
四、微生物酶微生物酶是指利用发酵技术将微生物培养至一定量后,通过离心分离或加入酶剂等方式将其提取出来进行反应。
与碱催化法相比,微生物酶法是一种温和的生物柴油制备方法,具有操作简单、生产成本低等优势。
目前,常见的微生物酶包括脂肪酶、脂肪酯酶、蛋白酶等。
生物柴油的研究现状和技术发展趋势
生物柴油的研究现状和技术发展趋势随着人们对环境问题的持续关注和生态环境的加速恶化,替代燃料逐渐成为了全球各个国家的共识。
近年来,生物柴油已经成为了一种备受关注的替代燃料。
本文将从生物柴油的概念、生产工艺、应用场景以及技术发展趋势等几个方面展开讲述。
一、生物柴油概念生物柴油是由植物、动物和其他生物性原料制成的一种新型环保燃料,其容易降解、无毒无害、燃烧后产生的污染物大幅降低。
相比传统燃油,生物柴油污染物排放量可降低80%以上,是一种更加环保的替代燃料。
二、生物柴油生产工艺生物柴油技术路线主要包括生产中的原料获取、制备、精制和储存等环节。
其中,原料选择是生产生物柴油的第一步,目前广泛应用的原料有大豆、菜籽、棉籽、玉米、葵花籽等油料作物,还包括食用油以及动物油脂等。
生产工艺主要分为两种:一是酯化法,即将油脂或者油料经过酯化反应后制得生物柴油;二是生物质化学法,即将生物质材料进行多级加工处理后,制得生物柴油。
在酯化法中,首先将原料油经加热后与酸催化剂反应,得到烷基脂肪酸甲酯。
然后,将甲酯与甲醇进行反应制得甲酯丙酮中间体,最后去除杂质即可得到最终的生物柴油。
在生物质化学法中,处理流程相对复杂,需要进行补气、氧化和酸苏州等多个环节的反应,但成品质量较高,是一个逐渐电竞成熟的工艺。
三、生物柴油应用场景生物柴油的应用场景日渐扩大,其主要应用于交通运输领域,如柴油车、火车、船舶等。
目前,许多发达国家开始推广绿色交通政策,生物柴油成为了一种星战泰篮具应用价值的替代燃料。
此外,生物柴油还广泛应用于农业机械、供热、城市燃气等领域,对降低交通高峰期对城市的污染重要作用。
四、生物柴油发展趋势随着国内外生物技术不断发展,以及环保政策的推进,生物柴油已然成为了未来替代燃料市场的重要组成部分。
首先,在原材料使用上,尽管当前主流安集酯化法工艺的生产成本高,但是在未来生物材料的供应丰富、引入新的高效催化剂以及工艺改进等因素的作用下,生产成本有望大幅降低,促进生物柴油大规模应用。
生物柴油生产工艺的改进与优化研究
生物柴油生产工艺的改进与优化研究一、引言生物柴油是一种可再生燃料,得到广泛应用的原因是它能够减少对环境的污染和减少对有限化石燃料的需求。
在全球能源需求不断增加的情况下,生物柴油是有效的替代品。
本文将讨论在生物柴油生产工艺中改进和优化的相关研究。
二、生物柴油的生产工艺及其存在的问题生物柴油的生产一般采用酯化反应,并以植物油或动物脂肪为原料。
这种生产技术的优点是能够在不使用化石燃料的情况下生产柴油,但也存在一些问题。
首先,原材料的成本依赖于市场价格,因此生产成本也会受到影响。
其次,生产过程中,酯化反应的效率和产量不稳定,如果不加以处理,酯化反应可能会导致最终产品的品质下降。
三、改进和优化研究1. 原材料选择和催化剂对酯化反应影响的研究为了解决原材料成本和酯化反应效率不稳定的问题,许多研究表明,不同催化剂和原材料组合可以显著提高酯化反应的效率和产量,从而降低生产成本。
例如,在植物油中添加小量的酸性树脂或可溶性有机酸,可以显著提高反应的效率和产量。
2. 纯化和研究加速酯化反应的方法纯化和研究加速酯化反应的方法也需要研究。
其中,分离杂质、掌握分离纯化技术和合适的酸催化技术是获得高质量生物柴油的关键因素。
4. 新型生产方式近年来,人们也开始开发新型的生产方式来生产生物柴油。
例如,生物电化学法将生物柴油的生产和电化学过程结合了起来。
通过将微生物培养在电极上,并使用加热电极,加速酯化反应的发生,使得生产效率大大提高。
5. 衰减酯化反应还有一种衰减酯化反应工艺也值得我们研究。
衰减酯化反应是一种将甲酯混合到反应溶液中的方法,这样做能够显著减少甲酯的使用量,而不会影响反应的成功率。
尽管这种方法需要更多的步骤,但将甲酯的使用量降至最低会减少生产成本和环境影响。
四、结论通过研究和改进,生物柴油生产工艺可以有效地优化,从而生产高质量的柴油并降低生产成本。
未来,我们可以进一步优化生产工艺,通过增加研究和开发新酯化催化剂和新型生产方法,实现更高效、更经济、更环保的生产生物柴油工艺。
生物柴油制造技术的研究和应用
生物柴油制造技术的研究和应用随着对传统化石能源的不断消耗和环境问题的不断加剧,新能源的研究和开发越来越受到重视。
其中,生物柴油作为一种可再生、环保的汽车燃料,备受关注。
一、生物柴油的概述生物柴油是由植物油、动物油或废弃油脂制成,是一种绿色、低碳、环保的能源,被广泛应用于柴油发动机和热水锅炉等领域。
与传统柴油相比,生物柴油具有较低的排放物含量,能够大大降低空气污染。
二、生物柴油的制备技术生物柴油的制备技术主要包括以下几种:1. 酯化法酯化法是生产生物柴油的主要方法之一。
其原理是通过将植物油或动物油与甲醇加入酸催化剂中进行酯化反应,将油分子中的羧酸与甲醇发生酯交换反应,生成甲酸甲酯和长链脂肪酸甲酯。
2. 脱水反应法脱水反应法是将植物油或动物油与异构化剂混合后,在高温高压下进行脱水反应,将油分子中的甘油去除,生成长链脂肪酸酯。
3. 超临界流体萃取法超临界流体萃取法是利用超临界CO2作为溶剂,将植物油或动物油中的油脂成分溶解出来,再通过加热脱去CO2,得到生物柴油。
三、生物柴油的应用生物柴油具有独特的环保性能和经济效益,被广泛应用于柴油发动机和热水锅炉等领域。
同时,生物柴油还可与传统柴油混合使用,提高燃料的质量,减少排放的有害物质,实现更加环保、节能的运行效果。
四、生物柴油生产的发展前景生物柴油是一种可再生能源,具有较强的环保意识和经济效益,在未来的能源结构中将扮演重要角色。
随着生物柴油生产与应用的不断发展,相关技术和设备的不断升级,生物柴油的市场前景将会快速扩大。
总之,生物柴油作为一种可再生、环保的汽车燃料,不仅具有良好的经济效益,还是未来能源结构的重要一环。
我们应该积极推动生物柴油技术的研究和应用,为建设美好、绿色的家园作出我们的贡献。
生物柴油的生产技术与工艺
生物柴油的生产技术与工艺随着全球经济的快速发展以及能源危机的出现,全球对于可再生清洁能源的需求越来越高。
在这样的背景之下,生物柴油逐渐成为了能源领域的重要之一。
生物柴油是一种可再生能源,与传统的石油能源相比,它能够更好地减少温室气体的排放,减少对环境的污染。
同时,生物柴油还是一种高附加值的能源产品,其生产和销售都拥有非常广泛的市场。
一、生物柴油的定义生物柴油,也称为生物燃料,是由动植物油或脂肪酸甲酯制成的燃料,它与传统的石油燃料相比,具有可再生、可降解的特性,以及更低的烟雾排放和更高的环保性能,同时生物柴油也更具有可持续性。
二、生物柴油的生产技术1. 醇法生产方法醇法是生产生物柴油最为常用和主流的一种方法,其主要流程为脂肪酸与甲醇反应生成脂肪酸甲酯(BDF),反应中需要添加催化剂。
催化剂通常采用碱类或酸类催化剂,其作用是促进酯化反应的进行。
BDF是由水解、脱水、甲醇脱出等组成的,并可以被直接用于发动机燃料。
2. 生物油直接燃烧法直接燃烧法是一种简单、方便的生产方法,其主要原料是由胶质(如油菜籽和锦鸡儿)或油类物质(如棕榈油和大豆油)提炼后获得的生物油。
生物油在燃烧时会产生二氧化碳和水,其中水可以被循环再利用。
而生物油直接燃烧法的缺点在于其原料的储存难度大以及热值相对较小。
3. 生物质/废弃物焚烧法生物质/废弃物焚烧法通常采用生物质或废弃物为原料,通过高温氧化反应将原料转化为燃料而制成生物柴油。
这种生产方法的优点在于相对于其他方法,它所使用的原料来源相对更加广泛,使用的过程更加环保,可以有效地减少酸性气体和颗粒物的排放。
三、生物柴油的工艺1. 原料处理生物柴油用的原料一般为植物油和脂肪酸。
在加工过程中,除去杂质和有毒物质是非常关键的。
要想获得高纯度的生物柴油,必须先对原料进行处理,提高其纯度,同时采取一些必要的预处理措施,如调整其酸值、水分等。
这样可以帮助提高反应的转化率,保证生产质量的稳定性,从而也可以提高产量。
生物柴油制备新工艺的研究进展
生物柴油制备新工艺的研究进展随着全球能源需求不断增长,石油等化石燃料的使用日益受到限制,人们对生物柴油等可再生能源的关注越来越高。
随着科技的不断进步,生物柴油制备技术也得到了很大的发展,并不断创新出各种新工艺。
本文将介绍几种生物柴油制备新工艺的研究进展。
一、微生物法微生物法是一种利用微生物代谢产物生产生物柴油的工艺。
该方法利用微生物的代谢能力,将废弃物质转化为油脂,并利用化学反应将油脂转化为生物柴油。
与其它生物柴油制备技术相比,微生物法制备的生物柴油具有成本低、能源回收率高等优点。
目前,微生物法在生物柴油制备中已经有了大量的应用。
近年来,一些新的微生物种类被发现,对微生物法的发展具有积极的作用。
比如,利用从枣核中提取的碳源和氮源替代传统培养基制备微生物菌种,可以将生物柴油的生产成本降低15%左右。
二、催化裂解法催化裂解法是指通过催化剂的作用,在高温高压下将生物质材料分解成较小分子,并将其转化成液体或气态燃料的工艺。
使用催化剂可以改变反应速率、降低反应温度和提高反应选择性,对催化裂解反应的效果产生了很大的影响。
目前,催化裂解法是一种非常常用的生物柴油制备方法。
催化裂解的反应道路有很多种,而各种反应道路对反应产物的产生和所需的催化剂有着不同的适应性。
我们可以选择不同的反应道路,来达到不同的生产目标。
例如,我们可以选择烷基化或酰氧化反应来制备生物柴油。
烷基化反应生成的生物柴油具有较高的氢气含量,而酰氧化反应生成的生物柴油则具有较高的羰基含量。
当前,针对催化裂解法的研究主要集中在反应条件的优化、催化剂的设计和制备等方面。
三、微波加热法微波技术是近年来发展的一种新型能源利用技术,在生物柴油制备中也有着广泛的应用。
微波加热法是指在微波电磁场的作用下,将生物质材料转化为生物柴油的一种技术。
微波加热的过程是将生物质材料置于微波加热设备中,当高频电磁波通过生物质料时,会产生“介质损耗”现象,导致材料的内部加热,从而实现快速加热。
生物柴油制备原理与应用
生物柴油制备原理与应用随着人们对环保和可持续发展的重视,生物能源的利用日益受到关注。
生物柴油作为一种可再生能源,具有低污染、低排放等优点,被广泛用于运输、工业、农业等领域。
本文将从生物柴油的制备原理和应用两个方面进行介绍。
一、生物柴油的制备原理生物柴油是通过生物质原料经过化学反应制得的一种燃料,与传统柴油相比,其原料源头更加广泛。
生物柴油主要有以下几种制备方法:1.生物柴油的转化将生物原料中的油脂通过催化加氢反应转化为生物柴油。
这一方法常用的原料有油菜、大豆油、棕榈油、芥菜籽油等。
通过催化加氢反应,将油脂中的饱和脂肪酸转化为单不饱和脂肪酸,使得油脂具有良好的流动性和燃烧性能。
2.生物柴油的酯化将生物原料中的油脂通过酯化反应制得生物柴油。
酯化反应是一种酸催化反应,将生物原料中的甘油脂和醇分别在催化剂的作用下发生反应,生成生物柴油和甘油。
此种方法常用的原料有大豆油、棕榈油、花生油、油菜籽油等。
3.微生物发酵法通过微生物的作用将生物原料转化为生物柴油。
此种方法常用的原料有食品垃圾、橄榄渣、糖蜜等。
通过微生物的生物转化作用,将生物原料中多余的碳水化合物、蛋白质等成分转化为脂肪酸类物质,再通过脂肪酸的化学反应制得生物柴油。
二、生物柴油的应用生物柴油作为一种可再生能源,在工程和具体应用层面展现出了广泛性和巨大的潜力。
主要应用于以下三个领域:1.交通运输领域生物柴油作为新型的能源被广泛应用于交通运输领域。
相对于传统柴油燃料,生物柴油具有低污染、低排放的特点,大大减少了交通车辆对环境的影响。
据统计,全球各国在交通运输领域应用的生物柴油数量日益增加,全球生物柴油的产量不断增加,已经成为一种重要的替代燃料。
2.工业领域生物柴油也被广泛应用于工业领域,有机溶剂、合成材料和涂料生产等行业均已成功采用生物柴油代替传统柴油或其他化石燃料,极大地降低了工厂排放的二氧化碳和其他有害气体。
3.农业领域生物柴油在农业领域也有着广泛的应用,通过生产生物能源可以为农业提供更好的机械力量和耕作效率。
生物柴油制备技术的发展与应用
生物柴油制备技术的发展与应用随着全球资源的逐渐枯竭和环保意识的不断增强,研究和开发可再生能源已成为当今世界的重要任务。
其中,生物柴油作为一种可再生燃料,受到了越来越多的关注和重视。
生物柴油是从天然油脂或动物脂肪等生物质经过一系列化学反应得到的一种替代石化柴油的燃料油。
生物柴油制备技术的发展最初,生物柴油是手工制作的,采用简单的油酸甲酯(FAME)转化工艺。
但是,这种方法存在成本高、质量不稳定等问题。
随着科学技术的发展,生物柴油制备技术不断创新,实现了规模化和自动化生产。
其中比较先进的技术有以下几种:1.酶法制备生物柴油酶法是将生物质分子利用酶催化转化为生物柴油。
它是一种新型的生物质能源转换技术,具有高效、低成本、能耗低等优点。
此方法适用于各种生物质中的油脂,包括食用油、废弃动植物油等。
2.化学催化法制备生物柴油化学催化法指利用化学反应催化剂将生物质(如油脂、脂肪酸和甘油)转化为生物柴油。
该方法生产成本较低,但需要较高的催化剂使用量,催化剂分离难度较大。
3.生物合成法制备生物柴油生物合成法是一种利用微生物催化剂将简单有机物转化为高级生物燃料的新型技术。
该方法的特点是不需要使用复杂昂贵的工业化催化剂,有利于无害化并且废物易回收,生产成本较低。
生物柴油制备技术的应用1.燃料领域生物柴油可以用作石化柴油的替代品,用于加油站中常规柴油的混合或完全替代。
生物柴油的低碳排放、高能耗、价格低廉,被广泛用于陆上、海上交通运输、农业和工业等领域。
2.化学工业领域生物柴油还可以用于化学工业,如涂料、油漆、润滑油和塑料制造等。
这些生产领域对生物柴油特性的要求不同,生物柴油生产技术也因此得到了不断的改进。
同时,生物柴油的生产过程中也产生了各种副产物,如甘油、指甲油等,也为生物质资源的综合利用提供了途径。
3.环境保护领域生物柴油的推广使用也为环保事业带来了贡献。
生物柴油可以有效减少机动车的气态污染物排放,降低大气污染程度。
生物发酵法制备生物柴油的研究进展
生物发酵法制备生物柴油的研究进展随着全球能源需求的不断增加,传统的石油能源逐渐不能满足人们的需求。
因此,寻找替代能源已成为全球范围内的热门话题。
生物柴油因其来源广泛、环保、可再生等优点成为了备受关注的替代能源之一。
其中,采用生物发酵法制备生物柴油是近年来备受关注的研究领域,也在不断取得新的进展。
一、生物发酵法制备生物柴油的原理生物发酵法制备生物柴油的原理是将废弃有机物(如废弃食用油、家禽畜禽粪便等)作为碳源,通过微生物发酵产生甲酸、乙酸等中间产物,再通过合成酶的作用转化为柴油分子。
整个过程可以分为酸化、甲酸化、丁醇化等阶段,其中甲酸化是产生生物柴油的关键步骤。
二、生物发酵法制备生物柴油的发展历程早在20世纪70年代,研究人员就开始探索采用微生物发酵法制备生物柴油的可行性。
当时主要采用的是单一微生物菌种的发酵方式,但由于微生物生长速度慢、产量低、成本高等问题,使得该方法始终未能走出实验室进行商业化应用。
随着生物技术的不断发展,研究人员将多种微生物菌种进行了联合发酵的研究。
此外,也采用了分步酸化、非连续性发酵等技术对生物柴油的生产进行改进,使得生产效率得到了极大的提升。
三、微生物菌种选择的研究在生物发酵法制备生物柴油中,微生物菌种的选择是影响生物柴油产量和质量的核心因素之一。
目前研究表明,采用油脂降解菌、酯化细菌、单胞菌等菌种联合发酵,生物柴油的产量和质量均可得到提高。
油脂降解菌主要负责油脂的水解和氧化反应,将油脂转化为游离脂肪酸等中间产物;酯化细菌主要通过催化酯化反应将游离脂肪酸和酒精反应生成生物柴油;单胞菌则主要负责生物柴油的转化反应等。
四、生物发酵法制备生物柴油的优点相比传统的化学合成生物柴油,采用生物发酵法制备生物柴油具有以下优点:1. 生物柴油的产量高:生物发酵法可以高效利用废物资源,将其转化为生物柴油,产量很高。
2. 生物柴油质量较优:生物柴油中含有大量饱和脂肪酸,不含多环芳烃等有害物质,环保、无毒、低碳,具有良好的市场前景。
生物柴油技术的研究进展
生物柴油技术的研究进展近年来,随着全球环保意识的不断提高,生物柴油成为了一种新型的绿色能源。
生物柴油的市场需求在不断增加,相关技术也正在不断发展。
本文将重点介绍生物柴油技术的研究进展,并展望其未来发展。
一、生物柴油的制备方法生物柴油的制备方法主要有酯交换法、酯化法、加氢裂解法和生物化学法等。
其中,酯交换法和酯化法是目前应用最广泛的方法。
酯交换法是将动植物油脂与甲醇等醇类物质在催化剂(如碱)的作用下进行的酯交换反应。
其过程主要是将油脂中的三酯酯基从甘油分离出来与醇发生酯化反应,生成甘油和酯(生物柴油)。
该方法的优点是反应速度快、生产成本低,但缺点是需配合特定的催化剂,并且对于动植物油脂的种类要求比较严格。
酯化法是将油脂与脂肪酸等有机物在酸催化剂(如硫酸)的作用下进行酯化反应。
该方法的优点是无需使用催化剂,可适用于多种油脂种类,但其缺点是反应时间较长、成本较高。
加氢裂解法是利用氢气作为还原剂,将油脂加热至高温高压下进行加氢裂解反应,生成可用于柴油发动机的混合油。
该方法的优点是反应产物稳定,但其缺点是成本高、反应条件严格。
生物化学法是将微生物通过代谢组织油脂,生成脂肪酸和甘油,然后再进一步用催化剂进行酯化反应制备生物柴油。
该方法的优点是非常环保、资源利用率高,但其缺点是生产速度较慢、成本高昂。
二、生物柴油的优势相较于传统的石油柴油,生物柴油具有以下几个优势:1、绿色环保。
生物柴油的燃烧产生的二氧化碳、二氧化硫和一氧化碳等有害气体排放量明显较少,对环境污染的影响较小。
2、资源可再生。
生物柴油的原材料主要是农作物及其副产品、动植物油脂等,这些资源具备可再生性,与以石油为原材料的传统柴油不同,可以有效促进土地资源的循环利用。
3、产业链完整。
生物柴油产业链包括了种植、收割、加工、生产和销售等一系列环节,有助于促进农业发展和就业创造,形成了完整的产业链。
三、生物柴油技术的研究进展随着生物柴油需求的增加,相关技术也在不断进步。
生物柴油的制备及其应用
生物柴油的制备及其应用生物柴油(BioDiesel)是一种由植物油或动物油的脂肪酸甲酯化合而成的可再生能源,与化石能源相比,生物柴油具有更加环保和可再生的特点。
同时,生物柴油的成本也比传统的柴油油价更低,能有效降低石油依赖度和维护国家能源安全。
因此,生物柴油的制备和应用越来越成为各国研究关注的焦点。
一、生物柴油的制备目前生物柴油的制备方法主要分为两类:催化剂法和微生物法。
1、催化剂法催化剂法是将动植物油在催化剂的作用下,与甲醇或乙醇反应,生成甲酯或乙酯,最终制备生物柴油。
常用的催化剂有强酸性催化剂和碱性催化剂。
其中,碱性催化剂比强酸性催化剂在制备过程中更加环保、高效,逐渐成为生物柴油催化剂的主流。
2、微生物法微生物法指的是利用细菌、酵母等微生物对植物油或动物油进行微生物发酵,合成生物柴油的过程。
其制备过程简单、不产生废水、二氧化硫等有毒物质,因而具有人们注目的环保优势。
但是,由于该方法需要对微生物环境进行严格调控,还存在生产成本高等问题,使得其在实际生产过程中的应用受到了限制。
二、生物柴油的应用1、车辆燃料生物柴油已经被证实可以用作汽车柴油的替代品,并且不需要对车辆进行额外的改进。
它是低排放和低碳燃料,由于生产原料可以轻松获取,生产成本也不高,因此受到了业界和市场的广泛认可。
2、船舶燃料相对于其他运输方式,船运是一种低成本且低碳排放的运输方式。
而生物柴油可以被用作航运业的代替品,可以降低船舶的碳排放,减少海洋污染和对环境的危害。
3、机械燃料生物柴油也被应用于燃料类型为柴油的机械中,如发电机、锅炉等,以及柴油燃动机。
生物柴油不仅可以减少机器产生的污染,还可以节约能源,使机器的运行更加高效。
三、结语生物柴油作为可再生能源的代表之一,虽然在制备技术和应用领域还面临着许多挑战,但随着科学技术的不断突破和发展,未来必定有更多的突破和应用。
人们一直在探索制备和应用生物柴油技术的最佳方法,以便未来使用更清洁的燃料,为环境保护和人类未来的可持续发展做出积极的贡献。
生物柴油的生产工艺和应用
生物柴油的生产工艺和应用随着全球能源需求的不断增长,传统石油能源逐渐枯竭,环保新能源的应用越来越引起人们的关注。
而生物柴油作为一种绿色环保的新型燃料,具有很好的发展前景。
本文将介绍生物柴油的生产工艺和应用。
一、生物柴油的生产工艺生物柴油是利用动植物油脂作为原料,通过酯化反应制成的可替代石油柴油的一种燃料。
生物柴油的生产工艺主要分为以下几步:1.原料准备:生物柴油的原料主要是油脂,包括大豆油、棕榈油、菜籽油等。
在进行酯化反应前,需要将油脂进行前处理,将其中的杂质和水分去除。
2.酯化反应:将预处理好的油脂和酒精和催化剂共同加入反应釜中进行酯化反应。
这一步主要是将油脂中的三酸甘油酯转化为甲酯,并产生丙二醇和甘油,甲酯就是纯生物柴油的主要成分。
3.分离和纯化:酯化反应完成后,需要进行分离和纯化。
主要是将反应产生的酯类燃料与丙二醇进行分离,得到纯的生物柴油,并对其进行过滤、脱水、碱洗等处理使其纯度更高。
4.储存和使用:生产的生物柴油需要储存在密闭的容器中,避免泄露或受到污染。
生物柴油用作动力燃料时需要与石油柴油混合使用。
二、生物柴油的应用生物柴油具有可再生、环保、低碳等优点,因此在许多领域得到了广泛应用。
1.交通运输:生物柴油作为燃料的主要应用领域是交通运输,其中包括公交车、出租车、货车等各类车辆。
相对于石油柴油,生物柴油排放出的废气更加环保,可以降低空气污染的程度。
2.农业机械:生物柴油作为燃料也广泛应用于农业机械中,如拖拉机、收割机等。
在农业生产过程中,农机的使用频率较高,燃料消耗也大,使用生物柴油有助于保护农业生态环境。
3.热能生产:生物柴油也可以作为较为环保的热能燃料,广泛应用于热电厂、锅炉等热能设备中。
4.航空运输:生物柴油还被广泛应用于航空运输领域。
相对于传统的航空燃料,生物柴油排放的废气更加环保,有助于降低全球气候变化对环境造成的影响。
总之,生物柴油作为一种新型环保燃料,在未来的发展中具有广阔的应用前景。
生物柴油的研究进展及应用
生物柴油的研究进展及应用生物柴油是一种由生物质原料制成的可再生能源燃料,与传统的石油燃料相比,生物柴油具有更环保、更可持续的优点。
在过去的几十年里,生物柴油的研究与应用取得了许多进展,本文将就此方向展开论述。
一、生物柴油的制备方法生物柴油是通过将植物油、动物油或废弃的油脂转化为甲酯。
具体而言,制备生物柴油的过程可以分为三个步骤:第一步,是脂肪酸甲酯化反应。
将油脂与甲醇在催化剂的作用下反应,生成甲酯和甘油。
第二步,是甘油与甲醇的环酯化反应。
将甘油和多余的甲醇在催化剂的作用下反应,形成甲酯。
第三步,是纯化步骤。
将反应混合物通过沉淀、过滤等方式进行分离,得到纯净的生物柴油。
二、生物柴油的优势与传统的石油燃料相比,生物柴油的优势在于其环保、可持续和经济性:1.环保:生物柴油可以减少二氧化碳和其他有害气体的排放。
相比之下,石油燃料的使用会增加空气污染和全球变暖。
2.可持续:生物柴油可以从多种生物原料中获得,比如贡菜、棉籽、菜籽、花生等。
而这些原料可以通过重新种植和回收再利用获得,因此生物柴油的可持续性更高。
3.经济性:生物柴油的价格相对石油燃料要低廉,因为生物柴油的生产成本较低,因此可通过植物油和其他成分来制造,不用投资化石燃料的开采和生产过程。
三、生物柴油的应用目前,生物柴油已经成为了许多工业和交通领域的主要燃料之一。
1.工业应用:生物柴油广泛用于工业领域中的许多燃烧设备中。
相比传统的燃料,生物柴油可以在降低环境污染的同时,提高产量、降低成本。
2.交通应用:生物柴油也可以广泛用于汽车、卡车、公交车等交通工具的燃料中。
由于生物柴油的环保性能更高,因此在各种环保要求较高的交通体系中得到了广泛使用,特别是城市公交运输系统。
四、生物柴油的研究进展在近年来,生物柴油的研究取得了长足的进展。
以下列举几个研究的方向:1.生物柴油生产的新方法:生物柴油的发展和创新是非常重要的,因此科学家们一直致力于寻找新的生产方法,以提高生产效率和降低成本。
生物柴油生产工艺
生物柴油生产工艺生物柴油(Biodiesel)是由动植物油经过催化酯化反应制得的一种可再生能源。
相比传统的石化柴油,生物柴油具有较低的环境污染和碳排放,并且对柴油机性能无明显的影响。
以下是一种常见的生物柴油生产工艺:首先,收集动植物油。
生物柴油的原料可以是多种动植物油,如大豆油、油菜籽油、棕榈油等。
这些油类可以通过冷压或者溶剂提取的方式获取。
同时,废油也可作为生物柴油的原料。
然后,净化原料油。
原料油中可能存在杂质、水分和酸性物质等,在转化为生物柴油之前,需要经过净化处理。
这一步骤可以通过过滤、离心分离、蒸馏等方式进行。
净化后的油质更加纯净,有利于后续的反应过程。
接下来,催化酯化反应。
将净化后的原料油与酯化剂(通常是甲醇)和催化剂(如碱性催化剂)混合,进行酯化反应。
酯化反应是将油脂中的甘油与甲醇反应,分解成油酸甲酯等酯类物质。
这个步骤可以通过釜式反应器或者连续流动反应器进行。
然后,分离产物。
酯化反应产生的产物中还可能含有甘油、甲醇、催化剂等副产物。
为了分离出纯净的生物柴油,需要通过蒸馏、萃取、沉淀等方式进行分离。
其中,甘油可以作为副产品利用。
最后,进行燃料性能检测。
为了确保生物柴油达到国家相关标准,并能够正常使用在柴油机中,需要对生物柴油的燃料性能进行检测。
燃料性能测试包括闪点、凝固点、密度、粘度等指标的测试,以及柴油机性能和排放的实际测试。
生物柴油生产工艺的优势在于利用了可再生能源,并能够减少对环境的污染。
此外,生物柴油还能够降低对传统石化能源的依赖,缓解能源压力。
随着技术的不断进步,生物柴油生产工艺也在不断优化,使其生产更加高效和环保。
生物柴油的生产及应用
生物柴油的生产及应用随着人们环保意识不断加强,祖国的石化产业也在发生改变。
生物柴油作为一种新型燃料,其生产和应用已经被越来越多的人关注。
本篇文章将介绍生物柴油的生产及应用,为您提供更深入的了解。
一、生物柴油的生产原理及工艺生物柴油的主要成分是甲酯,它是由化学反应得来的。
具体的反应过程是,将植物油或动物油中的脂肪酸与甲醇在一定的催化剂存在下经过酯化或酸化等工艺得到甲酯再加裂解制备生物柴油。
生物柴油的生产工艺主要有四个步骤。
首先,原料准备。
生物柴油的原料通常是动植物油。
这些油需要经过去除杂质、水分等处理。
其次,催化剂的加入和酯化反应。
在反应器中,将加入甲醇以及催化剂,并根据一定的反应条件来使酯化反应发生。
接下来,分离纯化。
反应结束后,需要进行脱除甲酯中的杂质和水分,以得到纯净的甲酯。
最后,甲酯的精制。
这是将产生的甲酯进一步精制,以达到国家燃料标准的要求,即生物柴油的生成。
二、生物柴油的应用生物柴油是一种新型环保燃料,因为它可以减少温室气体和有害物质的排放,对于改善城市空气质量和减少城市噪音有着积极的作用。
另外,生物柴油比石油柴油更为安全,可以大大减少火灾和爆炸的风险。
因此,生物柴油现在日益被广泛应用于运输、公共汽车、农业机械等领域。
生物柴油的热效率比传统柴油更高,并且它可以与传统柴油混合使用。
混合使用生物柴油和传统柴油可以降低尾气排放和燃料成本,这也是生物柴油应用范围不断扩大的另一个原因。
三、生物柴油的发展前景生物柴油作为一种新型环保燃料,具有非常广阔的发展前景。
首先,随着我国的经济发展,对于能源的需求越来越大。
石油等传统燃料补给不足已经成为世界性难题,因此生物柴油具有更为可持续的发展前景。
其次,生物柴油的生产过程可以解决一些农业问题。
生产生物柴油涉及到动植物油,因此可以促进农业的发展,提高国家农业收入。
最后,随着环保意识的不断加强,生物柴油作为一种环保燃料的使用将会越来越广泛。
总结生物柴油已经成为新型燃料的代表,其生产和应用也越来越受到重视。
生物柴油生产的技术创新
生物柴油生产的技术创新近年来,生物柴油的生产技术在不断地进行创新。
随着人们对可再生能源的需求不断增加,生物柴油作为一种可再生能源的代表性产品,其生产技术也得到了更多的重视。
下面,我们将从生物柴油生产的原理、生产技术创新及其发展前景等方面来探讨生物柴油生产技术的创新。
一、生物柴油的生产原理生物柴油是以农作物、油料作为原料,通过酯化反应或者氢化反应,将脂肪酸甲酯合成成燃料酯,其燃烧产生的二氧化碳与生长中植物吸收的二氧化碳相等,符合低碳环保的要求。
生物柴油技术主要采用的是利用微生物对油料进行发酵产酯的技术,比如通过微生物发酵形成生物质乙醇,然后通过酯交换反应的方法生成生物柴油。
二、生物柴油的生产技术创新1、生物柴油生产过程中利用微波技术微波技术能够在一个较短的时间内提供高能量,对生物柴油生产过程中的油料进行加热、分离等过程,从而提高反应的效率,减少对环境的污染。
2、加强生物柴油生产过程中的催化剂研究催化剂是生物柴油生产中不可缺少的重要因素,对反应速率、选择性和收率都有很大的影响,目前用于生物柴油催化剂的研究主要集中在固体催化剂、酶催化剂、复合催化剂等方面。
其中,固体催化剂是应用最广泛的一种,其对生物柴油的酯化反应和环氧化反应都有一定的促进作用。
3、采用超声波技术促进反应在生物柴油的生产中,利用超声波技术能够有效地促进反应过程,使反应速率和选择性提高,减少反应时间,提高生物柴油的收率。
4、利用特殊催化剂促进热解反应热解反应是一种低成本、高效率的生物柴油生产技术,而利用特殊催化剂可以提高反应的速率和选择性,减少选别和减少反应的时间。
三、生物柴油技术的发展前景随着全球对低碳环保的需求不断提高,生物柴油在燃料市场中的份额也在不断扩大。
未来,随着新能源和可再生能源技术的发展,生物柴油技术将会越来越受到关注和重视。
同时,生物柴油作为一种可持续发展的能源,具有生产成本低、污染小、可再生性好、使用方便等诸多优点,具有很大的发展潜力。
本院应邓俊英生物柴油生产工艺的原理与进展 (1)
生物柴油生产工艺的原理与进展化材系1003班邓俊英摘要:综述了生物柴油的特性及其生产方法,介绍了生物柴油的反应机理及其近年来出现的各种新生产工艺,包括超临界法、生物催化法、超声波法、离子液体法等,指出了生物柴油技术发展面临的问题及研究方向。
关键字:生物柴油;生产工艺1 引言面对石油资源的日益枯竭,为了减少对石油的依赖,科学家们努力寻找石油的替代燃料,大大地促进了世界各国加快研究柴油替代燃料的开发步伐。
生物柴油具有可生物降解、无毒性、对环境无害、可以从再生资源中获取等优点,受到了人们越来越广泛的关注。
尤其是进入20世纪90年代开发生物柴油替代石化柴油已成为新能源开发的重要途径之一,生物柴油有望成为重要的柴油替代品。
生物柴油是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料,通过酯交换工艺制成的有机脂肪酸酯类燃料。
生物柴油作为优质的石化柴油代用品,属于环境友好型绿色燃料,具有很好的经济效益与社会效益。
用来制备生物柴油的原料来源广泛,如蓖麻油、茶油、桐油、亚麻油、棕榈油、菜籽油、棉籽油、橄榄油、大豆油、花生油、玉米油、鱼油、猪油、牛油、藻类油、脂餐饮业废油脂等。
生物柴油产业具有巨大的发展潜力,对保障石油安全、保护生态环境、促进农业和制造业的发展、提高农民收入,将产生非常重要的作用[1]-[4]。
2 生物柴油的特性根据化学成分分析表明,生物柴油是一种高脂肪酸甲酯,与常规石化柴油相比,生物柴油具有下述几种优越性能:(1)优异的环保性能。
生物柴油油燃烧产生的SO2和硫化物排放量低;不含芳香族烷烃;含氧量高,CO2的排放与普通柴油相比减少约90﹪无毒;(2)安全性能高。
目前世界各地生产的生物柴油闪点均高于130℃,具备极好的热稳定性和抗爆性,在运输、贮存和使用方面安全性很高。
(3)优异的低温启动性。
无添加剂冷滤点达-20℃可确保在低温环境下正常启动。
(4)良好的可燃性和润滑性。
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生物柴油生产工艺的原理与进展化材系1003班邓俊英摘要:综述了生物柴油的特性及其生产方法,介绍了生物柴油的反应机理及其近年来出现的各种新生产工艺,包括超临界法、生物催化法、超声波法、离子液体法等,指出了生物柴油技术发展面临的问题及研究方向。
关键字:生物柴油;生产工艺1 引言面对石油资源的日益枯竭,为了减少对石油的依赖,科学家们努力寻找石油的替代燃料,大大地促进了世界各国加快研究柴油替代燃料的开发步伐。
生物柴油具有可生物降解、无毒性、对环境无害、可以从再生资源中获取等优点,受到了人们越来越广泛的关注。
尤其是进入20世纪90年代开发生物柴油替代石化柴油已成为新能源开发的重要途径之一,生物柴油有望成为重要的柴油替代品。
生物柴油是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料,通过酯交换工艺制成的有机脂肪酸酯类燃料。
生物柴油作为优质的石化柴油代用品,属于环境友好型绿色燃料,具有很好的经济效益与社会效益。
用来制备生物柴油的原料来源广泛,如蓖麻油、茶油、桐油、亚麻油、棕榈油、菜籽油、棉籽油、橄榄油、大豆油、花生油、玉米油、鱼油、猪油、牛油、藻类油、脂餐饮业废油脂等。
生物柴油产业具有巨大的发展潜力,对保障石油安全、保护生态环境、促进农业和制造业的发展、提高农民收入,将产生非常重要的作用[1]-[4]。
2 生物柴油的特性根据化学成分分析表明,生物柴油是一种高脂肪酸甲酯,与常规石化柴油相比,生物柴油具有下述几种优越性能:(1)优异的环保性能。
生物柴油油燃烧产生的SO2和硫化物排放量低;不含芳香族烷烃;含氧量高,CO2的排放与普通柴油相比减少约90﹪无毒;(2)安全性能高。
目前世界各地生产的生物柴油闪点均高于130℃,具备极好的热稳定性和抗爆性,在运输、贮存和使用方面安全性很高。
(3)优异的低温启动性。
无添加剂冷滤点达-20℃可确保在低温环境下正常启动。
(4)良好的可燃性和润滑性。
生物柴油的十六烷值一般不低于石化柴油,燃烧性能优于普通石化柴油;其润滑性能也很好,可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率,延长发动机使用寿命。
虽然采用不同原料和工艺制成的生物柴油理化特性有所差异,但总体而言,生物柴油都具有含硫量极低、芳香烃含量少十六烷值高、含氧量多、闪点高、理化性质与柴油较接近等特点表1给出了几种代表性的生物柴油和普通柴油的理化特性的比较[5]。
另外,燃用生物柴油时,对发动机结构的改变较少。
生物柴油不仅可以作为代用燃料直接燃烧,有些还可以作为柴油清洁燃烧的添加剂。
表1 生物柴油理化特性比较3 生物柴油的生产方法生物柴油的生产方法主要有直接混合法、微乳化法、热解法、酯交换法和加氢裂化法。
各种方法在降低植物油粘度、提高挥发度、改善低温性能等方面有共同特点,可以使植物油作为柴油发动机燃料使用。
但这些制备方法均存在不足之处,如直接混合法和微乳液法只是简单地通过与其他原料混合来降低粘度,产品性质不稳定,长期使用会对发动机产生很大损害;高温裂解法和加氢裂化法是通过化学法改变分子结构,虽然从根本上解决了生物柴油粘度大、挥发性低的问题,但高温裂解法得到的产品质量较差,加氢裂化法成本较高。
比较而言,只有酯交换法不但能从根本上改变分子结构,而且其工艺简单,设备投资小,适合大规模生产,故被普遍应,用成为目前研究的重点。
该法是利用甲醇、乙醇等醇类物质,将甘油三酸酯中的甘油基取代下来,形成长链脂肪酸甲酯,从而缩短碳链长度,增加流动性并降低粘度,使之适合作为燃料使用。
当前,工业生产生物柴油主要是采用酯交换法,在催化剂作用下,油料主要成分甘油三酯和各种短链醇发生醇解反应,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯,经洗涤干燥后即得生物柴油(图2)。
图2 生物柴油生产工艺流程图4 新生产工艺的研究开发酯交换法制备生物柴油的技术关键是反应所用的催化剂。
以甲醇为例,其化学反应原理如下:CH2OCOR2CH2OH R2COOCH3CH2OCOR2+ 3CH3OH CH2OH + R2COOCH3CH2OCOR2CH2OH R2COOCH3由于酯交换法所采用的催化剂不同,其工艺路线也会有所不同,按催化剂类型可分为酸催化和碱催化,按相态可分为均相催化和非均相催化。
工业上的成熟工艺通常采用碱或酸作催化剂,其方法可以参考文献[6]-[8],本文主要综述近年来出现的制备生物柴油的新工艺。
4.1 超临界法超临界流体在化学反应中既可作为反应介质也可直接参加反应。
超临界流体中的化学反应技术能影响反应混合物在超临界流体中的溶解度、传质和反应动力学,从而提供了一种控制产率、选择性和反应产物回收的方法。
若把超临界流体用作反应介质时,它的物理化学性质,如密度、粘度、扩散系数、介电常数以及化学平衡和反应速率常数等,常能通过改变操作条件而得以调节。
充分运用超临催化剂界流体的特点,能使传统的气相或液相反应转变成一种全新的化学过程,从而大大提高其效率。
一般认为在超临界相中进行的化学反应,由于传递性质的改善要比在液相中的反应速率快。
超临界法制取生物柴油是指在超临界流体条件下进行的酯交换反应。
它有两个显著优点:①由于超临界状态下中介物或反应物的扩散速率比液体中的大,粘度比液体中的小反应物的溶解度增加,从而加快了反应速率提高产率;②脂类原料所含有的杂质不影响反应,甘油三酸酯的酯交换反应和游离脂肪酸的甲酯化反应同时进行,节省了预处理的设备成本和操作成本,使工艺更简单。
超临界法中发展最迅速的是通过无催化剂的超临界甲醇法生产生物柴油,超临界状态的甲醇作为反应底物直接参与反应。
Ayhan研究了超临界下温度、水分、粘度、压力、醇油物质的量比的影响,表明超临界反应时高醇油物质的量比(一般是6:1-30:1)和较高的温度可以增加酯的转化和生物柴油的产率,前10min的反应转化率可达95﹪。
Eiji研究了无催化剂超临界反应的动力学机理,发现超临界酯交换反应是油脂水解和脂肪酸酯化两步反应,提出了相应的数学模型,指出在超临界条件下油脂水解后的脂肪酸在反应中扮演了催化剂的角色。
Saka研究了菜籽油通过无催化剂超临界甲醇法生产生物柴油,得出影响超临界流体中酯交换反应的因素主要有温度、压力、醇油物质的量比、游离脂肪酸水和醇链的长短,研究表明预热温度为350℃反应压力为45-65MP,醇油物质的量比为42:1时,超临界处理4min就可以完成酯交换反应。
超临界流体技术制备生物柴油无需使用催化剂,具有环境友好、反应速率快、反应时间短和转化率高等优点。
该方法的缺点是须在高温、高压下进行,对设备气密性、精密度要求高,初期投入大,目前仅限于中试水平超临界反应是一个较新的、尚不深入的研究领域,但它所具有的众多的优异特性已引起越来越多研究者的注意。
由于超临界反应一般要求高温、高压,耗能大,因此须要寻找一些合适的溶剂或者加入共溶剂来降低反应条件,以减少生产成本,提高该法的可操作性。
4.2 生物催化法酶作为一种生物催化剂,因具有高的催化效率和经济性而日益受到关注。
生物催化法是在脂肪酶等催化下进行的酯交换反应。
用于催化合成生物柴油的脂肪酶主要是酵母脂肪酶、根霉脂肪酶、毛霉脂肪酶、猪胰脂肪酶等。
由于脂肪酶来源不同其催化特性也存在很大差异。
生物催化法生产生物柴油的特点是反应条件温和(30-40℃)、醇用量少、收率高、产品分离及后处理方便、无废水产生等,但是具有反应时间长,脂肪酶的活性低、价格偏高等缺点,目前大量研究的是固化脂肪酶,这是考虑到脂肪酶价格偏高而采用的提高脂肪酶稳定性和重复利用性的一种手段[9]。
利用固定化脂肪酶催化制备生物柴油是非水酶学理论应用于实践的典型实例[10],正因为如此,固定化脂肪酶催化制备生物柴油具备非水介质中酶催化的优势:可防止冻干的酶粉在反应过程中发生聚集,从而增大酶与底物的接触面积;产物容易纯化有利于酶的回收和连续化生产;酶的热稳定性及对甲醇等短链醇的耐受性显著提高;利用溶剂效应可提高酶与底物油脂、甲醇的接触,从而提高反应速率等。
Kazuhiro将根霉菌固定在聚氨酯泡沫颗粒上,为了避免过量甲醇对脂肪酶及细胞带来的毒害,采用三步法加入甲醇的方式。
当反应体系中含有质量分数为15﹪的水时,甲酯的收率可以高达90﹪。
4.3 超声波法超声波法是利用物质的质点在其平衡位置附近进行的往返运动,增大了接触面积,从而使两相均匀混合,具有反应时间短、反应充分等优点。
酯交换法制备生物柴油,醇与油属于不互溶的两相,物料混合效果差,导致反应速率慢。
为加快反应速率,一些研究者在反应体系中引入了超声波,对酯交换反应进行了研究。
Ji研究了19.7kHz超声波对碱催化生产生物柴油的影响。
发现由于超声波对液、液互不相溶体系的乳化和空化作用,减少了反应时间,提高了产量。
该试验还比较了水浴式和探头式直接超声处理对酯交换反应的作用,发现两种方法都提高了效率,缩短了时间,节省了预处理的能量。
由于超声波本身的原因,该法欲广泛应用于工业生产仍存在很多问题,需要进一步研究,目前超声波法仅用于实验室,还未见被实际生产所采用的报道。
4.4 离子液体法离子液体制备生物柴油的特点是离子液体既可作催化剂又可作溶剂,加快了反应,与传统的酸碱催化剂相比,腐蚀性低,反应速率快,过程清洁,催化剂结构可调,转化率高。
张锁江介绍了由烷基咪唑、烷基吡啶、季铵盐、季磷盐等含氮、含磷化合物与金属或非金属的卤化物或酸式盐形成的在室温下呈液化状态的离子液体作为催化剂,或者离子液体和其他的酸或碱复合作为催化剂合成生物柴油的方法[11]。
吴芹制备了5种对水稳定性好、带SO3H官能团的Bronsted酸离子液体,并用它们催化棉籽油酯交换反应制备生物柴油,结果表明磺酸类Bronsted 酸离子液体具有很好的催化活性,其催化活性与阳离子中的含氮官能团和碳链长度有关,当碳链长度一定时,离子液体的催化活性与含氮官能团有关,当含氮官能团分别为吡啶、N-甲基咪唑和N(CH2CH3)3时,离子液体的催化活性依次减小;当含氮官能团一定时,碳链较长的离子液体的催化活性较高,吡啶丁烷磺酸硫酸氢盐离子液体的催化活性最好,酯交换转化率>90﹪,离子液体容易同产物分离,具有很好的稳定性,重复使用6次未发现活性降低。
离子液体价格昂贵,限制了它的应用范围,目前还只处于研究阶段,距离工业化生产还有一段时间。
4.5 最新出现的技术Lawson研究了在高压电场中油醇反应制备生物柴油,在常规的油醇制备生物柴油的过程中,甘油三酯的酯键断裂,而在高压电场中是甘油基中的C-C键断裂。
在45℃下按醇油物质的量比为3:1-9:1预热混合油和CH3OH,然后加2000-8000V的高压,形成高压电场,在85℃时反应,产率可达100﹪。
徐虎林用C2H5OH萃取植物油或动物油脂,经酶酯化和酸化反应,通过400万-600万Hz的冲击波将长分子击碎为短分子,经脱水,冷冻分离,生成一种洁净能源—生物柴油[12]。