生物柴油制备方法及现状
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6 广东化工 WWW.gdchem.com 2006年第6期
第33卷总第158期
生物柴油的生产现状及发展前景 邢英,郗怡佳 (青海大学化工学院,青海西宁810016)
【接妥】生物柴油是绿色可再生能源。本文由生物柴油的特性出发,阐述了西方国家和我国生物柴油的发展现状,讨论了各种 生物柴油的制备方法及生物柴油的工业应用及存在的主要问题,并展望了该产业的发展前景。 【关健词生物柴油;产业现状;发展前景
The Status of Biodiesel Fuel and the Development Prospect Xing Ying,Xi Yija (Chemical engineering College of Qinghai University,Xining 8 10016,China)
Abstract:The biodiesel fuel is a green renewable energy resource.This paper discussed the current status of the industrial development of the biodiesel fuel,the production methods and some problems in the applications of biodiesel fue1.The prospect of biodiesel fuel industry is also pointed. Keywords:biodiesel fuel;status of industry;the development prospect
随着社会的进步,人类对石油的依赖越来越强烈,石油供 应与消费的平衡关系制约着世界各国的经济发展,可以说,石 油就是国家的命脉。世界各国的能源研究人员从环境保护和资 源战略的角度出发,积极探索发展替代燃料及可再生能源,生 物柴油就是其中一种。 生物柴油(Biodiese1),即脂肪酸甲酯,是一种含氧清洁燃料, 由菜籽油、大豆油、回收烹饪油、动物油等可再生油脂与醇类 (甲醇、乙醇)经酯化反应(Transesterfication reaction)制得 生物柴油作为优质的柴油代用品,是典型的“绿色能源”,生物 柴油产业在我国具有巨大的发展潜力,对保障石油安全、保护 生态环境、调整农业结构、促进农业和制造业发展、提高农民 收入均产生相当重要的积极作用。 l生物柴油的主要特性 J 生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr.Rudolf Diesel (1858・l9l3)于l895年提出…。柴油分子是由l5个左右的碳 链组成的,研究发现植物油分子一般由l4~l8个碳链组成,与 柴油分子中碳数相近。因此生物柴油就是一种用油菜籽等可再 生植物油加工制取的新型燃料。与普通柴油相比,生物柴油具 有下述无法比拟的性能。 1.1生物柴油的性能 1.1.1优良的嗣:保特性 生物柴油中硫含量低,使得二氧化硫和硫化物的排放低, 可减少约30%(有催化剂时为70%);生物柴油中不含对环境造 成污染的芳香族烷烃,废气对人体的损害低于柴油,检测表明, 使用生物柴油可降低90%的空气毒性,降94%的患癌率[31;生 物柴油含氧量高,其燃烧时一氧化碳的排放与柴油相比减少约 l0%(有催化剂时为95%);生物柴油可生物降解,对土壤和水的 污染较少,有利于环境保护。 1.1.2较好的低温发动启动性能 生物柴油有较好的发动机低温启动性能,无添加剂冷滤点 达.20℃。 1.13较好的润滑性能 生物柴油使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低,使用 寿命长。 1.1.4较好的安全性能
生物柴油技术第一篇:生物柴油技术简介生物柴油是一种可再生的燃料,是从植物或动物油脂中提取的液体燃料。
生物柴油技术是利用生物质资源,将其转化为低污染、高效能的替代燃料的过程。
在目前能源危机的情况下,生物柴油技术的发展受到了越来越多的关注。
生物柴油技术的制作方法主要有两种:一种是通过化学反应将植物或动物油脂转化为酯类,即酯化反应,然后通过蒸馏分离得到生物柴油。
另一种是利用微生物或酶催化将植物或动物油脂转化为生物柴油,即生物转化。
生物柴油技术与传统燃料相比,具有以下几个优点:首先,生物柴油是一种可再生燃料,不会对环境产生负面影响,并且对全球气候变化问题具有积极的作用。
其次,生物柴油的燃烧效率高,可以降低废气排放量,减少空气污染。
再者,生物柴油的市场前景广阔,具有巨大的经济潜力。
生物柴油技术的发展受制于以下因素:首先,生物柴油的生产成本较高,需要提高生产效率,降低生产成本;其次,需要建立规范的技术体系和产业链,完善生物柴油市场的管理;再者,需要继续进行生物柴油技术的研究和探索,以提高生产效率和稳定性,增强生物柴油在市场上的竞争力。
综上所述,生物柴油技术是一项具有重要战略意义的技术,其通过利用生物质资源制造可再生燃料,有望帮助我们解决能源危机和环境污染问题。
然而,生物柴油技术的发展依然存在挑战,需要我们不断进行研究和探索,以推动生物柴油技术的进步和发展。
第二篇:生物柴油技术的应用前景生物柴油技术的应用前景具有广阔的发展空间。
随着全球对石油资源的需求不断增加,生物柴油技术以其可再生、低污染、高效能的优点逐渐受到人们的关注。
未来,生物柴油技术的应用前景主要体现在以下几个方面:首先,生物柴油逐渐成为工业机械的主要燃料之一。
由于工业机械使用燃料的需求量较大,而生物柴油价格相对较低,且对环境污染小,因此逐渐成为工业机械主要的燃料之一。
其次,生物柴油技术将逐渐应用于客车、货车等运输工具上。
生物柴油是一种适用于内燃机的燃料,经过不断的技术创新和改进,可以更好地适应运输工具的需求,比传统燃料更加节能环保。
生物柴油的制作和应用生物柴油是指利用植物油、动物油脂等可再生生物质资源经过化学反应制得的柴油燃料,是替代传统石油燃料的一种清洁能源。
相比于传统的石化柴油,生物柴油可降低大气污染物排放,减少温室气体排放,大大降低对环境的污染。
随着环保观念的提高,生物柴油的制作和应用受到越来越多人的关注。
一、生物柴油的原料生物柴油的原料多种多样,包括植物油、动物油、废弃油脂等可再生的生物质资源。
其中,植物油是应用最为广泛的原料之一。
用于生物柴油制造的植物油有一些特性,如含油量、含有酸类、抗氧化能力、油脂酸组成、脂肪酸度等。
常用的植物油有大豆油、棕榈油、棉籽油、花生油等。
动物油脂则包括猪油、牛油、鸡油、鱼油等。
而废弃油脂是指厨余废弃物中的废弃油、食用油炸过的油脂等,可以有效地利用废弃资源,减少环境负担。
二、生物柴油的制作生物柴油是通过化学反应制成的,主要反应是酯化反应。
酯化反应是指在催化剂的作用下,酸性催化剂如硫酸、碱性催化剂如氢氧化钠或氢氧化钾等将油脂酸和醇反应生成酯的过程,这个过程也叫做酯化反应。
酯化反应的反应式为:油脂酸 + 醇→ 酯 + 水在反应中,酯是指酸类与醇类反应而成的化合物。
以此反应为基础,在化学反应的基础上,还需要加入过滤和脱臭等工艺步骤,将其用于生物柴油的制作。
三、生物柴油的应用生物柴油的应用范围很广,可以应用于农机、汽车、船舶、发电机等机械设备的燃料,同时,它还可以用于制备溶剂、润滑油、油漆等化学产品的原料。
生物柴油是一种清洁能源,具有环保、减排的优势。
在全球能源的矛盾愈来愈显著,能源保障成为全球发展重心的今天,寻找新的、可持续、更具社会承载度的能源是社会各界共同面临的挑战,生物柴油将是未来的一种可持续发展的能源。
四、生物柴油的优点生物柴油的优点很明显,它是一种绿色、环保、可再生的新型能源,与传统石化柴油相比较具有以下优势:1.减少污染:生物柴油燃烧后产生的污染物极少,大大降低了对环境的污染。
2.降低成本:生物柴油比传统柴油价格便宜很多,可以有效地节省能源成本。
生物柴油的现状与发展前景随着世界经济和人类生活的迅猛发展,传统石油资源逐渐枯竭,环保和可持续发展问题日益凸显。
因此,寻找新的、可持续发展的能源已成为全球焦点。
而生物柴油作为一种新型燃料,因其可再生、环保等特性,引起了人们的广泛关注。
本文将对生物柴油的生产、使用、市场现状及发展前景进行介绍,并且探讨生物柴油在社会发展中的作用。
生物柴油的生产生物柴油是从动植物油或脂肪酸酯制成的,并且通常是将食用油厂粕、藤麻油厂粕、棉籽油厂粕、油茶籽当做原料进行加工。
制造生物柴油的过程,主要包括油脂加工、酯化反应、洗脱和脱酸等步骤。
在生物柴油的制造过程中,油脂加工是非常重要的一个步骤。
因为原料的质量对生物柴油的质量及产量都有很大的影响。
如果使用低质量的原料,生物柴油的产量和质量都会受到影响。
所以,在选择原料时,必须考虑其质量和成本之间的平衡。
酯化反应是制造生物柴油不可缺少的一个步骤。
在酯化反应的过程中,原料油脂与醇发生反应,生成酯类化合物,即生物柴油。
一般情况下,制造生物柴油所用的醇通常是甲醇。
此外,生物柴油还需要进行洗脱和脱酸等处理,以去除杂质和净化。
生物柴油的使用生物柴油的使用范围非常广泛。
生物柴油可以直接替代石油柴油使用。
它是一种清洁、环保、性能良好的燃料,可以用于公路运输、农业、航空、建筑等领域。
在公路运输领域,生物柴油在欧洲和美国等国家的市场份额已经超过5%。
此外,在农业领域,生物柴油也有着广泛的应用。
在农业机械上使用生物柴油可以减少燃料成本,同时减少对环境的影响。
在航空领域,一些航空公司也开始使用生物柴油为飞机提供动力。
生物柴油的市场现状生物柴油作为一种新型燃料已经吸引了越来越多的投资者。
据统计,2018年全球生物柴油市场规模约为112.3亿美元。
其中,美国、欧洲和亚太地区是全球生物柴油市场的主要推动者。
在美国,生物柴油是一种非常受欢迎的燃料之一。
2018年,美国生物柴油产量已经超过25亿加仑。
在欧洲,生物柴油也得到了广泛应用。
包装与食品机械2008年第26卷第3期生物柴油制备方法及其质量标准现状苏敏光1,于少明1,吴克2,俞志敏2,金杰2(1.合肥工业大学化学工程学院,合肥230009;2.合肥学院城市固废处理与资源化利用安徽省工程技术研究中心,合肥学院生物与环境工程系,合肥230022)"收稿日期:2008-04-07基金项目:安徽省科技厅攻关项目基金资助(基金编号:07010202077)。
作者简介:苏敏光(1983 ̄),男,湖北仙桃人,合肥工业大学,硕士。
研究方向:油脂工艺。
(生物柴油是一种长链脂肪酸酯类物质,是通过短链醇类物质(甲醇或者乙醇)与某些脂油类物质反应得到的产物。
可以用做反应的油脂物质有:大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木、工程微藻以及动物油脂、榨油厂油脚、餐饮废油等油脂[1]。
生物柴油十六烷值高,含硫量低于石化柴油,可以再生、可生物降解、无毒,润滑性能好,并且其燃烧排放物中致癌物和粉尘较少等[2 ̄3]。
因而,生物柴油成为目前研究热点,也是新能源的主要成员之一。
然而,生物柴油的制备方法多种多样,并且检测生物柴油的标准也是因各个国家的条件不同而变化的,因此本文重点介绍了国内外生物柴油的多种制备方法及目前检测生物柴油质量的标准。
1生物柴油的制备方法生物柴油经过多年的研究发展,其制备方摘要:本文简要介绍了生物柴油的定义及其优点,主要概述了生物柴油的制备方法及其质量标准的现状。
对生物柴油制备方法进行了分类,并且重点介绍了制备方法中的高温裂解法、酸催化法、碱催化法、酶催化法和超临界法,分析了这些方法的优缺点,并且阐述了国内外目前生物柴油的标准的发展现状。
关键字:生物柴油;制备方法;质量标准中图分类号:S216文献标识码:A文章编号:1005-1295(2008)03-0020-05SituationofPreparationMethodsandQualityStandardsofBiodieselSUMin-guang1,YUShao-ming1,WUKe2,YUZhi-min2,JINJie2(1.CollegeofChemicalEngineering,HefeiUniversityofPolytechnology,Hefei230009,China;2.EngineeringTechnologyResearchCenterofMunicipalSolidWasteTreatmentandResourceApplication,AnhuiProvince,DepartmentofBiologicalandEnvironmentalEngineering,HefeiUniversity,Hefei230022,China)Abstract:Theintroductiontoadvantageandqualitystandardsofbiodieselwasmade.Thepreparationmethodsofbiodieselwereclassifiedandintroduced.Thesemethodsmainlyincludedtechniqueslikehigh-temperaturepyrol-ysismethod,acidcatalysismethod,alkalinecatalysismethod,enzymecatalysismethodandsupercriticallawmethod.Theadvantagesanddisadvantagesofthesemethodsexistedwerediscussed.Keywords:biodiesel;preparationmethod;qualitystandard法主要分为:物理法和化学法。
生物柴油的发展现状生物柴油是一种由植物油脂或动物脂肪转化而成的可再生能源,是目前用于替代传统石油燃料的一种绿色能源。
随着对环境污染问题日益重视,生物柴油的发展逐渐受到关注。
生物柴油的发展历程可以追溯到上世纪70年代末期。
最初,生物柴油主要是由食用油转化生产而成。
然而,由于食用油资源有限,在生物柴油的大规模应用方面存在一定的限制。
为了解决这个问题,研究人员开始探索采用非食用油脂肪作为原料生产生物柴油。
随着技术的不断进步,生物柴油的生产技术也得到了快速发展。
生物柴油的生产过程通常是通过将不同种类的植物油或动物脂肪进行脱水、脱胆碱、酯化、酯交换和纯化等一系列化学反应来制备。
目前,生物柴油已经在全球范围内得到了广泛应用。
欧洲是生物柴油发展最为成熟的地区之一,许多国家已经制定了生物柴油的使用标准,并在交通运输领域中推广使用。
据估计,欧洲国家生物柴油的市场占有率超过40%。
亚洲国家也在生物柴油发展的道路上取得了一定的进展。
印尼、马来西亚等东南亚国家是全球最大的棕榈油生产国,他们利用棕榈油生产生物柴油已经成为了一种常见的做法。
同时,中国也在生物柴油的发展方面加大了力度,不仅加大了对生物柴油科研和推广的支持力度,还将生物柴油列为可再生能源的重点发展方向之一。
然而,尽管生物柴油发展前景广阔,但仍然面临一些挑战。
首先,生物柴油的生产成本相对较高,造成市场竞争力不足。
其次,生物柴油的供应链体系还不够完善,包括原料供应、制备技术和物流等方面都还需要进一步改进和完善。
总之,生物柴油作为一种可再生能源,具有广阔的发展前景。
随着技术的进步和政策的支持,相信生物柴油会在未来取得更大的突破,为解决石油资源短缺和环境问题贡献力量。
同时,我们也期待生物柴油的成本能够进一步降低,以提高其市场竞争力,推动更多国家和地区广泛应用生物柴油。
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。
生物柴油的研制及其应用生物柴油(Biodiesel),是一种由动物脂肪或植物油脂经过简单化学反应得到的燃料。
与传统的石油柴油相比,生物柴油无毒、无臭、燃烧清洁,在环保、可再生等方面拥有巨大优势。
因此,近年来生物柴油的研制和应用受到越来越多的关注。
一、生物柴油的研制1. 原料种类制取生物柴油的原料主要包括动植物油、动物脂肪、食用油等。
其中,动植物油是最常用的原料。
植物油包括大豆油、菜籽油、棕榈油等,动物油包括牛油、猪油等。
2. 制备方法生物柴油的制备方法主要有酯化法、超临界法和光化学法等。
其中,以酯化法为最常用的制备方法。
其过程为将油脂与醇反应,去除水分,在催化剂的作用下,生成脂肪酸甲酯,即生物柴油。
3. 质量监控生物柴油质量的监测主要涉及以下几个方面:碘值、酸值、动力粘度、水分含量、密度、铜片腐蚀等。
通过实验室的检测可以保证生物柴油品质的稳定和可靠。
二、生物柴油的应用1. 替代传统石油柴油生物柴油可以直接替代传统的石油柴油,汽车、摩托车、农用车等车辆都可以使用。
与石油柴油相比,生物柴油燃烧更加充分,在排放污染物时减少相应的废气污染,对空气环境的污染也比石油柴油更加低。
2. 农业生产生物柴油可以作为农业机械的燃料,如拖拉机等,不仅可为农业机械生产提供可靠的燃料,还能有效减少废气对麦田、森林等周边环境的污染。
3. 交通运输业生物柴油被广泛应用于公交车、出租车等城市公共交通工具,与传统石油柴油相比,生物柴油的使用有利于提高城市环境的质量,减少空气污染。
4. 工业领域生物柴油可广泛应用于工业领域,如发电厂、电厂、机械制造等领域,成为现代化工地的重要的清洁燃料。
总的来说,生物柴油的研制与应用带来了巨大的环境效益和经济效益,对于缓解环境污染、减少化石燃料的使用、保护能源资源等方面发挥了积极作用。
未来,需要进一步加强对生物柴油发展的研究与开发,推广其在各个领域中的应用,以达到更好的利用动植物油脂的目标。
生物柴油行业发展现状分析一、生物柴油行业分类狭义上的生物柴油指脂肪酸甲酯/乙酯,是以植物油(如菜籽油、大豆油、棕榈油等)、动物油、废弃油脂(如地沟油等)、微生物油脂与甲醇/乙醇经酯化得到。
生物柴油是一种清洁可再生液体生物燃料,作为重要的低碳环保能源,在全球享受多种政策支持。
各国基于自身国情,以不同原料制备生物柴油:欧盟以菜籽油为主,美洲以大豆油为主,东南亚以棕榈油为主,中国奉行“不与人争粮”政策,主要采用废油脂为原料生产生物柴油。
二、全球生物柴油行业发展现状从原料上看,棕榈油是全球生物柴油最大原料来源,2020年的占比约39%,其次是豆油、菜籽油,占比分别为25%和15%,再是废弃油脂制生物柴油,占10%,葵花油的占比仅1%。
从产量情况来看,2020年全球生物柴油产量约为465亿升,较2019年减少约10亿升。
从产地来看,欧盟是全球最大生物柴油产区,2020年的产量占比约30%,印度尼西亚是全球最大生产国,产量占比为19.3%。
三、欧洲生物柴油行业发展现状废油脂制备的生物柴油(UCOME)的GHS减排量达到83%,由于UCOME能够计算更多的生物燃料消耗量,更容易达到欧洲各国设定的掺混比例要求,故而UCOME在欧洲具有特殊的竞争力。
废油脂生物柴油UCOME竞争力逐渐增强,现已成为欧洲第二大生物柴油原料,2020年占生柴原料的23%,主要进口于中国。
欧洲是生物柴油最大产区与最主要消费区域。
近年来欧洲生物柴油需求量整体上呈增长趋势,2020年欧洲生物柴油需求量为1602万吨,预计2021年欧盟28国生物柴油需求量约1643万吨,同比增长2.6%。
由于欧盟菜籽产量较高,菜籽油占原料总量的39%。
2020年欧洲生物柴油进口量273万吨,同比下滑14%,主要是受到COVID-19病毒影响,其中最大的进口国为阿根廷,进口量90万吨,占比33%,主要为大豆油基生物柴油;从中国进口85万吨,占比31%,较2019年提高15个百分点,主要为废油脂基生物柴油;印尼与马来西亚合计进口63万吨,占比23%,较2018年降低25个百分点,主要为棕榈油基生物柴油。
生物柴油的制备和应用随着人们对环保意识的提高,生态问题已经成为社会各界共同关注的话题。
石油的开采和利用不仅对环境造成污染,而且也会在很大程度上加剧能源的消耗。
为了解决这些问题,生物柴油的制备和应用逐渐成为人们寻求替代能源的选择之一。
一、生物柴油的制备生物柴油是使用植物油或动物油替代石油原材料制备的柴油燃料。
为了制备生物柴油,需要将植物油或动物油通过酯化、环氧化、加氢、脱水等化学反应转化为柴油燃料。
具体制备过程包括以下几个步骤:1、油脂的预处理:清理油脂中的杂质和水分,分离出纯净的植物油或动物油,以便后续处理。
2、精细加工:将油脂进行精细加工,使其转化为甘油和脂肪酸两个部分。
3、酯化反应:将脂肪酸和甲酸或乙酸反应生成甲酯或乙酯。
4、脱水组成乙醇。
5、环氧化反应:将甲酸酯或乙酸酯进行环化反应,在存在催化剂的条件下生成环氧丙烷。
6、转化为柴油:将环氧丙烷通过加氢反应转化为柴油燃料。
二、生物柴油的应用生物柴油作为一种新型的绿色燃料,其应用范围越来越广。
生物柴油对环境的污染程度较小,且可以降低碳排放量,尤其是对于汽车尾气的排放有着更好的效果。
此外,生物柴油的热值相对于石油柴油较低,但其其保持稳定的性质使得其在工业领域中同样有不少的应用,包括发电、锅炉、以及农业机械等设备的燃料。
在未来,生物柴油的应用将会得到更广泛的推广和应用,同时生物柴油的研发和产业链也将会越来越完善。
最近年来,国内生物柴油生产企业增多,但是仍然存在一些缺陷和问题,例如成本较高、技术还需要进一步开发、以及相关的政策和法规等还没有完全成熟。
这需要产业界和政府相互合作,共同把生物柴油推向一个更高的水准。
总之,尽管生物柴油在技术和市场层面上仍存在一些挑战,但是生物柴油作为一种节能环保的替代能源有着越来越广阔的前景。
只要我们加强技术创新和管理,进一步加强标准化和规范化的建设,生物柴油的产业链将会得到更加完善和健康的发展。
生物柴油的制备技术与优化生物柴油是一种由动植物油脂、废弃物料等生物质资源经过特定制备工艺加工而成的燃料。
与传统的石化柴油相比,生物柴油具有更少的碳排放、更低的硫、氮、硫等有害物质排放,更加环保、绿色。
生物柴油的制备技术与优化已成为全球范畴内的研究热点,本文将简要概括生物柴油的制备技术和近年来的研究进展,并探讨生物柴油的优化制备和未来发展方向。
(一)生物柴油的制备技术生物柴油的制备技术主要包括酯化法、加氢裂解法、酶催化法等。
其中,酯化法是最为常用的制备生物柴油的方法,其步骤是将生物原料(如动植物油脂、废弃物料等)加入催化剂和醇中反应,生成酯类燃料。
酯化法的优势在于原料种类广泛、反应条件简单、反应产物易于分离和纯化等。
但是,该技术也存在一些问题,如产物纯度低、催化剂的耐久性问题等。
加氢裂解法是一种比较新型的生物柴油制备方法,它将生物质转化为液态燃料的同时,还能产生一定的氢气。
该方法利用高压水的加氢作用,将生物原料逐步转化为液体燃料。
相比酯化法,加氢裂解法的烃组成更为多样化,燃料品质更高。
但是,该方法的反应过程对反应条件要求较高、反应产物易混淆等限制因素也较多。
酶催化法是一种使用酶作为催化剂的生物柴油制备方法。
与传统的化学催化剂相比,酶催化剂具有选择性好、产物纯度高、催化剂稳定性好等优势。
但是,由于酶催化法需要较高的反应温度和压力,反应条件比较苛刻,成本相对较高。
(二)生物柴油的优化制备虽然生物柴油的制备技术已经得到了广泛应用,但是其制备过程中仍存在一些问题,如原料利用率低、产物质量不稳定、生产成本高等。
因此,近年来,在生物柴油的制备领域中,研究人员们着重于技术的优化,力争提高生产效率和降低成本。
生物柴油的优化制备技术主要包括以下方面:1.原料的选择。
通过削减原料成本、提高产量、改良燃料品质等方面来实现生物柴油的优化。
近年来,研究人员们已经开始探索新的原料,如微藻、矿物油、稻壳、纤维素等,以期在原料的利用和品质的提高方面取得突破。
生物柴油的制备及其优化技术生物柴油是指采用脂肪酸甲酯或其他可再生的有机物来替代传统石油柴油,以达到减少对化石燃料依赖,减少空气污染和温室气体排放等目的的一种燃料。
为什么越来越多的国家开始开发和使用生物柴油呢?其中一个原因是,使用生物柴油可以显著降低进口石油的依赖度。
而且,生物柴油的燃烧过程中产生的有害气体排放量比传统柴油低,更环保。
本文将介绍第一代、第二代生物柴油的制备技术及其优化方法。
一、第一代生物柴油的制备第一代生物柴油是指采用脂肪酸甲酯(FAME)制备的生物柴油。
这种生物柴油制备方法非常简单,只需要将动植物油(例如大豆油、葵花籽油、棕榈油)和甲醇反应,然后加入碱性催化剂如氢氧化钠或氢氧化钾,最后过滤出脂肪酸甲酯即可。
不过,这种方法也存在一定的问题。
首先,由于大豆油、葵花籽油等作物需要用大量的农业资源种植,如果全世界都采用这种方法制备生物柴油,将会导致严重的粮食短缺问题。
其次,第一代生物柴油存在可持续性的问题,占用的土地资源并不可持续。
二、第二代生物柴油的制备第二代生物柴油制备方法则能够解决第一代生物柴油的问题。
第二代生物柴油主要采用木质纤维素(LCF)或废墟埋(Waste Cooking Oil,WCO)等废弃物为原料进行制备。
这种方法的主要流程是:将废弃物处理后产生的纤维素或脂肪酸,通过水解或脂肪酸酯化反应得到脂肪酸甲酯。
这样一来,不仅减少了对种植资源的占用,而且还利用了浪费的资源来开发再生能源。
此外,在全球范围内,由于废物产生量巨大,因此生物柴油应用前景广阔。
三、第二代生物柴油的优化技术尽管第二代生物柴油制备方法通过废物资源再生,解决了第一代生物柴油的许多问题,但制备过程中仍然存在一些问题,例如:反应过程中催化剂控制、反应速率限制、产物的纯度限制等问题。
因此,需要对制备方法进行改良,以提高生物柴油的产率,并降低生产成本。
提高废物利用率:生物柴油制备原料主要来自于废物或农业副产品,其成本要比初始生物燃料便宜得多。
生物柴油制作方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述生物柴油作为一种可再生能源,近年来受到了广泛的关注和研究。
随着对传统石油资源日益匮乏和环境问题的日益突出,生物柴油作为一种绿色、可持续的替代燃料逐渐受到人们的重视。
生物柴油的制作方法与传统石油柴油相比,更加环保、可再生,并且具备较高的燃烧效率。
本文将详细介绍生物柴油的制作方法,并探讨其在能源领域的应用前景。
首先,我们将给出生物柴油的定义,以便读者对其有一个全面的了解。
接下来,我们将介绍生物柴油的主要原料,包括植物油、动物油和废弃物等。
然后,我们将深入探讨生物柴油的制作方法,包括酯交换法、酯化法和热解法等。
通过详细介绍这些方法的原理和工艺,读者将能够了解到生物柴油的制作过程。
在结论部分,我们将总结生物柴油的优势,包括环境友好、可再生能源以及减少对传统石油资源的依赖等。
同时,我们还将展望生物柴油的应用前景,指出其在交通运输、农业和工业等领域的潜在应用价值。
最后,我们将对全文进行总结,并提出进一步研究的方向,以推动生物柴油技术的发展。
通过阅读本文,读者将能够全面了解生物柴油的制作方法以及其在可持续能源领域的潜力。
我们希望本文能够为相关领域的从业人员和研究人员提供一定的参考和指导,以促进生物柴油技术的进一步发展和应用。
1.2文章结构文章结构的主要目的是为读者提供一个清晰的框架,使他们能够更好地理解文章的内容和逻辑。
在本文中,文章结构包括引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分将为读者提供关于生物柴油制作方法的背景信息和基本概念的概述。
它还将介绍文章的结构以及本文的目的。
正文部分将详细阐述生物柴油的定义、原料和制作方法。
其中,我们将介绍生物柴油是什么以及它与其他类型的柴油的区别。
然后,我们将介绍制作生物柴油所需的主要原料和其特点。
最后,我们将详细描述生物柴油的制作方法,包括预处理原料、酯化反应和后处理等步骤。
结论部分将总结本文的主要内容和研究结果。
我们将强调生物柴油的优势,如环保、可再生和减少对化石燃料的依赖。
生物柴油制备方法及现状 摘要:对生物柴油的特性和制备方法进行了综述,制备方法主要是工业上常用的酯交换法,包括酸催化法、碱催化法、酶催化法和近年来发展起来的超临界法,并对生物柴油的应用现状进行了简介。 全球范围内的能源需求不断增加、原油价格飙升及越发严格的环保要求,开发可再生、环保的替代燃料已成为经济可持续发展最重要课题之一,利用生物质资源生产燃料和石油化工产品的生物燃料技术应运而生。生物柴油作为可替代石化柴油的清洁生物燃料,是一种生产成本和使用性能都与现用石化柴油基本相当且具有良好的环境特性和可生物降解性,具有广阔的发展前景。
1生物柴油的性质 基于美国生物柴油协会定义,生物柴油是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃料。从化学成分来看,生物柴油是一系列长链脂肪酸甲酯。天然油脂多由直链脂肪酸的甘油三酯组成,经化学过程主要为酯交换后,分子量降至与柴油相近,且具有接近于柴油的性能,是一种可以替代柴油使用的环境友好的环保燃料。 生物柴油与石化柴油具有相近的性能,并具有显著的优越性: (1)具有优良的环保特性。生物柴油中硫含量低,不含芳香烃,燃烧尾气对人体损害低于柴油,生物柴油的生物降解性高。 (2)具有较好的润滑性能。在其加剂量仅为0.4%时,生物柴油就显示出抗磨作用,可以缓解由于推行清洁燃料硫含量降低而引起的车辆磨损问题,增强车用柴油的抗磨性能。 (3)具有较好的安全性能。由于闪点较石化柴油高,生物柴油不属于危险燃料,在运输、储存、使用方面的优点显而易见的。 (4)具有良好的燃烧性能。其十六烷值高,燃烧性好于柴油。燃烧残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命延长。 (5)具有可再生性能。作为可再生能源,其供应不会枯竭。 (6)使用生物柴油的系统投资少。原有的引擎、加油设备、储存设备和保养设备等基本不需改动。 (7)生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用,可以降低油耗、提高动力性,降低尾气污染。
2生物柴油制备方法 目前,生物柴油制备方法主要有直接混合法、微乳化法、高温裂解法和酯交换法。前两种方法属于物理方法,虽简单易行,能降低动植物油的黏度,但十六烷值不高,燃烧中积炭及润滑油污染等问题难以解决。高温裂解法过程简单,没有污染物产生,缺点是在高温下进行,需催化剂,裂解设备昂贵,反应程度难控制,且高温裂解法主要产品是生物汽油,生物柴油产量不高。 工业上生产生物柴油主要方法是酯交换法。在酯交换反应中,油料主要成分三甘油酯与各种短链醇在催化剂作用下发生酯交换反应得到脂肪酸甲酯和甘油。可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇,其中最常用的是甲醇,这是由于甲醇价格较低,碳链短,极性强,能够很快与脂肪酸甘油酯发生反应,且碱性催化剂易溶于甲醇。酯交换反应是可逆反应,过量的醇可使平衡向生成产物的方向移动,所以醇的实际用量远大于其化学计量比。反应所使用的催化剂可以是碱、酸或酶催化剂等,它可加快反应速率以提高产率。酯交换反应是由一系列串联反应组成,三甘油酯分步转变成二甘油酯、单甘油酯,最后转变成甘油,每一步反应均产生一个酯。酯交换法包括酸催化、碱催化、生物酶催化和超临界酯交换法等。 2.1酸催化法 酸催化法用到的催化剂为酸性催化剂,主要有硫酸、盐酸和磷酸等。在酸催化法条件下,游离脂肪酸会发生酯化反应,且酯化反应速率要远快于酯交换速率,因此该法适用于游离脂肪酸和水分含量高的油脂制备生物柴油,其产率高,但反应温度和压力高,甲醇用量大,反应速度慢,反应设备需要不锈钢材料。工业上酸催化法受到关注程度远小于碱催化法。 2.2碱催化法 碱催化法采用的催化剂为碱性催化剂,一般为NaOH、KOH、NaOMe、KOMe、有机胺等。在无水情况下,碱性催化剂酯交换活性通常比酸性催化剂高。传统的生产过程是采用在甲醇中溶解度较大的碱金属氢氧化物作为均相催化剂,它们的催化活性与其碱度相关。碱金属氢氧化物中,KOH比NaOH具有更高的活性。用KOH作催化剂进行酯交换反应典型的条件是:甲醇用量5%~21%,KOH用量0.1%~1%,反应温度25~60℃,而用NaOH作催化剂通常要在60℃下反应才能得到相应的反应速率。 碱催化法可在低温下获得较高产率,但它对原料中游离脂肪酸和水含量却有较高要求。 在反应过程中,游离脂肪酸会与碱发生皂化反应产生乳化现象,所含水分则能引起酯水解,进而发生皂化反应,同时它也能减弱催化剂活性,结果会使甘油相和甲酯相变得难以分离,从而使反应后处理过程变得繁杂。因此,以氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钾等碱催化剂时,常常要求油料酸价<1,水分<0.06%。然而几乎所有油料通常都含有较高量脂肪酸和水分,为此工业上一般要对原料进行脱水、脱酸处理,或预酯化处理,即经脱水,然后分别以酸和碱催化剂分两步完成反应,显然,工艺复杂性增加成了本和能量消耗。除了通常使用的无机碱作催化剂外,也有使用有机碱作催化剂的报道,常用的有机碱催化剂有有机胺类、胍类化合物。 传统酸碱催化法制备生物柴油时,油料转化率高,可以达到99%以上,但酸碱催化剂不容易与产物分离,产物中存在的酸碱催化剂必须进行中和和水洗,从而产生大量的污水,酸碱不能重复使用,带来较高的催化剂成本。同时,酸碱催化剂对设备有较强的腐蚀性。 为解决产物与催化剂分离问题,固载酸、碱催化剂也是近年来的重要研究方向。用于生物柴油生产的固体催化剂主要有树脂、黏土、分子筛、复合氧化物、硫酸盐、碳酸盐等。固载碱土金属是很好的催化剂体系,在醇中的溶解度较低,同时又具有相当的碱度。李为民等人用共沉淀法制备了水滑石,焙烧后得到Mg-Al复合氧化物,以此为催化剂进行菜籽油的酯交换反应,催化剂加入量为菜籽油质量的2%,生物柴油产率95.7%,得到的生物柴油主要性能指标符合0#柴油标准。固体酸催化剂也可用于生物柴油生产,已经工业使用的固体酸催化剂是阳离子树脂用于游离酸的酯化预处理过程,但用于酯交换反应尚处于研究阶段。 2.3酶催化法 近年来,人们开始关注酶催化法制备生物柴油技术,即用脂肪酶催化动植物油脂与低碳醇间的酯化反应,生成相应的脂肪酸酯。脂肪酶来源广泛,具有选择性、底物与功能团专一性,在非水相中能发生催化水解、酯合成、转酯化等多种反应,且反应条件温和,无需辅助因子,利用脂肪酶还能进一步合成其他一些高价值的产品,包括可生物降解的润滑剂以及用于燃料和润滑剂的添加剂,这些优点使脂肪酶成为生物柴油生产中一种适宜催化剂。用于合成生物柴油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。酶法合成生物柴油的工艺包括间歇式酶催化酯交换和连续式酶催化酯交换。 在生物柴油的生产中直接使用脂肪酶催化,也存在着一些问题。脂肪酶在有机溶剂中易聚集,因而催化效率较低。目前,脂肪酶对短链脂肪醇的转化率较低,不如对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效,而且短链醇对酶有一定的毒性,使酶的使用寿命缩短。脂肪酶的价格昂贵,生产成本较高,限制了其在工业规模生产生物柴油中的应用。为解决上述问题,可采用两种方法,一是采用脂肪酶固定化技术,以提高脂肪酶的稳定性并使其能重复利用。陈志峰等人进行固定化脂肪酶Novozym435催化高酸废油脂与乙酸甲酯酯交换生产生物柴油。研究认为可望形成简便、高效、低生产成本和可用于生物柴油生产的新工艺。二是将整个能产生脂肪酶的细胞作为生物催化剂。 2.4超临界酯交换法 超临界酯交换法是近年来才发展起来的制备生物柴油方法。在超临界流体参与下进行酯交换反应。在反应中,超临界流体既可作为反应介质,也可直接参加反应。超临界效应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,常能用改变操作条件而得以调节。充分运用超临界流体的特点,常使传统的气相或液相反应转变成一种全新的化学过程,而大大提高其效率。 超临界法酯交换法合成生物柴油由Saka和Kusdiana提出。反应在间歇反应器中进行,温度为350~400℃,压力为45~65MPa,菜籽油与甲醇摩尔比为1∶42。研究发现,经超临界处理甲醇在无催化剂存在下能很好与菜籽油发生酯交换反应,其产率高于普通碱催化过程。 Ayhan利用间歇式反应器进行了超临界甲醇与榛子油反应制备生物柴油的研究。结果表明,在超临界甲醇中,油脂与甲醇的反应速率非常快,而在亚临界甲醇状态下,油脂与甲醇的反应速率较慢。 Warabi等人研究了超临界状态下游离脂肪酸的酯化反应和油脂的酯交换反应,原料采用甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇和1-辛醇。结果表明,不饱和脂肪酸酯化速度比饱和脂肪酸要快。而甘油三酸酯的酯交换速率要比脂肪酸酯慢一些。 影响超临界法制备生物柴油主要因素有:温度、压力、醇油比和停留时间等。孙世尧等人研究了超临界甲醇法制备生物柴油中反应条件对甲酯生成率的影响。结果表明,醇油摩尔比越大,大豆油转化率越高;升温有助于提高反应速率;当压力高于13.5MPa时,压力对反应的影响不明显;原料油中,不同脂肪酸酯甲酯化的速率不同,按亚油酸酯、油酸酯、棕榈酸酯、硬脂酸酯的顺序依次降低。 超临界制备法和传统催化法的反应机理大致相同,传统方法是在低温下使用催化剂进行催化,而超临界制备法是在高温高压下反应无需催化剂。传统方法的反应时间为1~8h,而超临界制备法只需2~4min,大大缩短了反应时间,可以进行连续操作。传统方法生产过程中有皂化产物生成,而超临界制备法则不会有皂化产物,从而简化了产品的后续处理过程,降低了生产成本。比起传统方法,超临界制备法工艺流程简单,产品收率高。可见,超临界制备法和传统方法相比具有很大的优势。但是由于超临界制备生物柴油的方法需要在高温高压条件下进行,导致较高的生产费用和能量消耗,使得工业化困难,需要进一步研发。 在上述方法的基础上,很多新的强化手段也不断被用于酯交换反应,主要包括超声波、微波和离子液体等反应过程强化手段。Gryglewicz等人通过超声波强化反应,发现Ba(OH)2与Ca(OMe)2的催化活性几乎接近于NaOH的催化活性,说明超声波作用下传质过程被极大的强化了,他们还发现加入共溶剂四氢呋喃,体系共溶性增强,反应速率提高。Breccia等人用微波强化酯交换反应,发现在微波强化作用下,酯交换反应的速率提高,最快的可以在2min内完成反应。吴芹等人利用离子液体催化棉籽油酯交换反应制备生物柴油。结果表明,离子液体具有很好的催化活性,离子液体容易同产物分离,具有很好的稳定性,可以循环使用,对环境友好,是制备生物柴油较理想的催化剂。
3生物柴油应用现状和标准 20世纪90年代以来,生物柴油研究发展非常迅速,美国、欧洲各国、加拿大、巴西、日本等国都在积极发展这项产业。在美国和欧洲各国,生物柴油已被核准为可替代型燃料,并有了较大范围的应用实践,使生物柴油迅速成为新经济产业的亮点。目前,在发达国家生产生物柴油的原料主要有大豆(美国)、油菜籽(欧共体)、棕桐油(东南亚),日本、爱尔兰等国用植物油下脚料及实用回收油作原料生产生物柴油。 美国是世界上最大的石油消耗国,也是最早研究生物柴油的国家。为了促进本国可再生能源应用,于1998制订了相应的生物柴油标准,严格规范生物柴油的使用和生产。2002年