皂脚制备生物柴油的试验研究

在食用油生产过程中均会不同程度地产生皂脚(又称油泥)，为解决皂脚排放造成的环境污染及资源浪费问题，该文以皂脚为原料进行制备生物柴油的试验分析。提出了皂脚经循环气相酯化—水蒸气蒸馏制备生物柴油的方法和工艺流程，探讨解决制备过程中酯化反应的连续带水和反应快速进行的问题，得到优化工艺参数。试验装置主要由气相酯化反应器、甲醇气化器、粗生物柴油精馏器和油水分离器等组成。研究结果表明，酯化反应温度为(100±5)℃，皂脚质量0.5%～0.8%的硫酸或3%～4%的对甲苯磺酸为催化剂，甲醇蒸气通入速度6 L/min，反应时间90～120 min，生物柴油精馏器的液相温度为160～220℃，气相温度为120～190℃，水蒸气温度为(100±5)℃，水蒸气通入量为5 L/min，能使皂脚制备生物柴油的转化率达99%以上，产品品质指标基本达到美国的ASTM生物柴油标准，并与中国的0^#柴油接近。     

碳基固体酸催化生物油酯化降酸工艺参数优化

为了降低生物油中羧酸类物质的质量分数,提高生物油品质,本试验采用碳基固体酸作为催化剂,对生物油进行催化酯化降酸提质。以乙酸为模型与甲醇反应,用单因素和响应面法优化生物油催化酯化反应条件,得出最佳工艺参数:反应温度100℃、醇酸比3.37、反应时间2.49 h、催化剂质量分数为5.26%,乙酸平均转化率为94.72%,在此条件下,分别用甲醇、乙醇、正丁醇与生物油进行催化酯化反应。结果表明:酯化后生物油中羧酸类物质转化成酯,酸值降低了82.82%~91.41%,降酸效果明显。且酯化后,生物油的密度降低、黏度减小、热值增加,提高了生物油作为燃料的品质。本研究可为生物油降酸提质提供参考依据。     

短程蒸馏处理菜籽毛油和碱催化制备生物柴油工艺研究

生物柴油是一种环境友好型生物质燃料。为了获得较高纯度的生物柴油，该研究采用短程蒸馏技术处理菜籽毛油以脱除自由脂肪酸和色素，并以氢氧化钾为催化剂，与甲醇进行转酯化反应制备生物柴油。通过单因素和响应曲面分析获得较好的生物柴油制备工艺条件，醇油比6.3∶1(mol/mol)，催化剂碱量1.01%(m/m)，反应时间为47.5 min，反应温度60℃，生物柴油的转化率达到94%，制备所得的生物柴油性质与0#柴油相似，为生物柴油的大规模生产提供技术基础。     

利用Biopro型设备转化废弃油脂制备生物柴油

为开发适应中国废弃油脂生物柴油转化的成套技术与装备,结合美国Biopro 380型设备,对中国的4种典型废弃油脂生物柴油转化工艺进行了系统研究,结果表明,甲醇回流温度65℃下,酯化反应时间2.5h、浓硫酸加入量0.5%、甲醇与游离脂肪酸摩尔比2.7∶1时,酯化混合物的酸值降至1～2?mg/g;转酯化反应在醇油摩尔比6∶1、催化剂NaOH的加入量1.0%（与废弃油脂的质量百分比）、反应时间60 min时,转酯化效果最佳;将该工艺条件应用于Biopro 380型设备中进行验证试验,获得的生物柴油产品质量指标基本符合中国生物柴油标准GB/T 20828-2007。     

菜籽油酯交换制备生物柴油的工艺研究

为提高生物柴油的转化率和纯度，以菜籽油为原料，研究在KOH催化剂作用下与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油的工艺，考察了甲醇用量、催化剂用量、反应温度和反应时间等操作条件对酯交换反应的影响。结果表明，该反应最适宜的工艺条件为：甲醇用量为菜籽油质量的20%，催化剂用量为菜籽油质量的1.2%，反应温度为65℃，反应时间为90～120 min；菜籽油制备的生物柴油品质达到美国ASTM和德国DINE生物柴油标准，其生物柴油的转化率为94.89%。若充分开发中国南方可利用的冬闲田和边际土地约1000万hm²种植油菜，按照此工艺条件加工菜籽油，则每年可加工生产生物柴油740万t，具有广阔的发展前景。     

碳基固体酸催化高酸值生物柴油原料降酸效果

以淀粉和对甲苯磺酸合成的碳基固体酸为催化剂,油酸模拟高酸值生物柴油原料进行酯化降酸的试验研究,考察醇油比、催化剂用量、反应温度、反应时间及重复利用性等因素对转化率的影响。通过单因素与正交试验确定最佳工艺条件：醇油质量比为1︰4,催化剂用量为油酸质量的6.5%,反应时间6 h,反应温度85℃,在此条件下转化率可达80.21%,重复使用6次,转化率仍保持在70%以上。碳基固体酸催化剂对高酸值原料酯化降酸有很好的催化活性,易于分离且具有良好的稳定性。     

菜籽油碱催化法制备生物柴油的工艺参数

以碱催化剂为媒介的转酯化反应制备生物柴油方法因其转化率高而倍受重视。该文以菜籽油为原料,在小型试验装置上,采用均相碱催化法,研究了菜籽油在碱性催化剂NaOH的作用下与甲醇经酯交换反应制备生物柴油的工艺条件。考察了醇油摩尔比（4︰1～8︰1）、催化剂用量（0.5%～2%）、反应温度（30～60℃）和反应时间（30～150 min）等工艺参数对酯交换反应的影响,对生物柴油的组成成分进行了气相色谱/质谱联用(GC-MS)分析。结果表明,在醇油摩尔比6︰1,催化剂用量为油质量的1%,反应温度为50～60℃,反应时间为60 min时,酯交换反应转化率最高可达到96.7%。该生物柴油主要由油酸甲酯、芥子酸甲酯、9,12-十八碳二烯酸甲酯、11-二十碳烯酸甲酯、亚麻酸甲酯等脂肪酸甲酯组成,其中油酸甲酯含量最高,相对质量分数高达50.30%。     

废鸡油脂制取生物柴油试验研究

生物柴油作为一种绿色清洁替代型燃料,受到科研和产业界的广泛重视,原料油脂的廉价稳定供应是生物柴油产业化的关键.该文对来源于鸡肉制品加工的废鸡油作为生物柴油原料的潜力进行了探索,在NaOH催化剂作用下,通过与甲醇转酯化反应制备生物柴油.试验考察了醇油摩尔比、NaOH用量、反应温度、反应时间等因素对油脂转化率的影响,并对制备的生物柴油样品进行了燃料指标分析.结果表明,炼制鸡油较为适宜的转酯化反应条件为反应温度50℃、醇油摩尔比9:1、NaOH用量1.3%、反应时间90～120 min,获得油脂转化率约90%.试验生物柴油样品多项理化指标能够满足EN14214生物柴油标准及国内O#柴油标准.     

固体催化剂催化牛油制取生物柴油工艺优化

利用固体催化剂催化废弃动物油脂制取生物柴油可以实现催化剂的重复利用、降低原料成本,从而提高生物柴油的市场竞争力。该文以牛油为原料,在自制固体催化剂Cs2O/γ-Al2O3的催化作用下与甲醇酯交换反应制备生物柴油。采用响应面法对反应过程进行了优化,试验考察了醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间和反应温度等操作条件对酯交换反应的影响,并得到了最优反应条件,即反应温度66℃,醇油摩尔比10.5：1,催化剂用量5.3%,反应时间120 min,生物柴油的酯交换率达到95.5%。反应后固体催化剂在400℃下灼烧4 h后可以重复利用,重复利用8次后酯交换率下降不到6%。研究结果将为固体催化剂催化废弃动物油脂制取生物柴油的连续和产业化生产提供试验基础,为提高生物柴油的市场竞争力提供参考。     

碳基固体酸催化剂加压催化合成生物柴油

为了减少生物柴油制备过程中传统催化剂对环境的污染,开发新型固体催化剂具有重要意义。该文以纤维素为原料,采用碳化-磺化法制备了碳基固体酸催化剂,并利用SEM(scanning electron microscope)、BET比表面积测试法、XRD(X-ray diffraction)和NH3-TPD(NH3-temperature programmed desorption)对其结构进行表征。研究了碳基固体酸催化剂催化棕榈酸和甲醇通过酯化反应制备生物柴油的工艺条件,考察了不同醇酸摩尔比、反应时间、反应温度及催化剂用量对转化率的影响,并对比了加压条件下碳基固体酸催化剂与浓硫酸和对甲苯磺酸的催化活性。试验结果表明,当醇酸摩尔比10:1,反应温度110℃,反应时间2 h,碳基固体酸催化剂用量为棕榈酸质量的5%时,转化率可达到98.11%。在加压条件下,碳基固体酸的催化活性高于浓硫酸和对甲苯磺酸,且催化剂在使用4次后,转化率仍在60%以上。通过GC-MS分析得出制备的生物柴油甲酯质量分数为93.8%。该研究为纤维素基碳基固体酸制备生物柴油提供了依据。     

超声波辅助离子液体组合物直接制备微藻生物柴油

微藻生物柴油能够解决目前植物原料生物柴油面临的耕地不足、气候变化影响产量并引起农作物价格上涨等突出问题,但传统微藻生物柴油生产过程能源与化学品消耗大,将微藻油脂的提取-酯交换耦合成一个单元,具有较大应用潜力.该研究采用小球藻、甲醇为原料,离子液体组合物作为提取剂、催化剂,超声波辅助催化微藻直接提取-酯交换制备生物柴油.考察超声波频率、超声波功率、离子液体类型、离子液体用量、反应温度、反应时间、醇油摩尔比等因素对酯交换率的影响,并与传统水浴加热机械搅拌法比较,结果表明,超声波和离子液体对生物柴油的制备有协同促进作用,离子液体具有催化、提取与增溶的作用,能较好地消除醇油界面接触,超声波的引入强化了传质传热过程,与传统加热方式水浴加热机械搅拌法相比,可以缩短酯交换反应的时间,降低反应温度,减少离子液体、甲醇的用量.离子液体[BMIM][HCOO]为提取剂,微藻油脂提取率最高;酸性离子液体催化效果明显高于碱性离子液体,离子液体[SO3H-BMIM][HSO4]为催化剂,微藻油脂转化率最高.当超声波功率240W,频率28kHz,甲醇用量和藻粉质量比为61:,离子液体组合物和藻粉质量比为51:,离子液体[BMIM][HCOO]与[SO3H-BMIM][HSO4]体积比为12:1,反应温度为50℃,超声反应时间50min条件下,生物柴油的转化率可达69.6%.该方法将离子液体溶解提取性能、催化性能及超声波的空化效应相结合,将油脂的提取与油脂的转酯化合二为一,不需先从微藻粉中提取油脂,缩短了工艺,能够实现含油微藻到生物柴油的一步转化.     

Low-quality vegetable oils as feedstock for biodiesel production using k-pumice as solid catalyst. Tolerance of water and free Fatty acids contents

Waste oils are a promising alternative feedstock for biodiesel production due to the decrease of the industrial production costs. However, feedstock with high free fatty acids (FFA) content presents several drawbacks when alkaline-catalyzed transesterification reaction is employed in biodiesel production process. Nowadays, to develop suitable processes capable of treating oils with high free fatty acids content, a two-step process for biodiesel production is being investigated. The major problem that it presents is that two catalysts are needed to carry out the whole process: an acidic catalyst for free fatty acids esterification (first step) and a basic catalyst for pretreated product transesterification (second step). The use of a bifunctional catalyst, which allows both reactions to take place simultaneously, could minimize the production costs and time. In the present study, the behavior of pumice, a natural volcanic material used as a heterogeneous catalyst, was tested using oils with several FFA and water contents as feedstock in the transesterification reaction to produce biodiesel. Pumice as a bifunctional solid catalyst, which can catalyze simultaneously the esterification of FFA and the transesterification of fatty acid glycerides into biodiesel, was shown to be an efficient catalyst for the conversion of low-grade, nonedible oil feedstock into biodiesel product. Using this solid catalyst for the transesterification reaction, high FAME yields were achieved when feedstock oils presented a FFA content until approximately 2% wt/wt and a water content until 2% wt/wt.     

固定化细胞磁稳定流化床反应器制备生物柴油

为了探索生物酶法制备生物柴油新工艺,克服现有工艺的不足,采用超顺磁性全细胞催化剂在自制的磁稳定流化床中对废油脂连续生产生物柴油进行了试验研究。考察了改变磁场强度、进料醇油摩尔比、催化剂用量及流量等因素对连续酯交换反应的影响,进而得到单级磁流化床酯交换反应的最佳工艺条件：磁稳态操作,醇油摩尔比为1∶1,催化剂用量为原料油质量的12%,进料流量为42.6?mL/min。四级磁流化床连续系统最终转酯化率达到85%以上,连续反应200 h后四级出口的甲酯产率仍在80%以上。这说明全细胞催化剂在磁稳定流化床中活性较高,使用寿命较长,该系统具有良好的操作稳定性。     

超声强化酯交换制备生物柴油的工艺优化

为了获得超声强化酯交换反应制备生物柴油最佳工艺条件,为工业化生产提供借鉴。该文考察了超声功率密度、反应温度、催化剂用量和醇油摩尔比等因素对超声强化 KOH 催化酯交换反应过程的影响,并采用响应曲面分析方法（RSM）优化最佳工艺参数。研究结果表明：超声强化 KOH 催化酯交换反应制备生物柴油最佳工艺条件为：超声功率密度54.7 W/L、反应温度34℃、催化剂用量为大豆油质量的 1.3%、醇油摩尔比6︰1,此条件下酯交换反应甲酯质量分数为 99.68%,经验证试验得实测值为99.56%。RSM优化的试验结果适合于碱催化酯交换反应制备生物柴油工艺,并能够预测不同条件下碱催化酯交换反应中的甲酯质量分数。     

生物油酯化-加氢提质制备醇酯类燃料

作为清洁可再生的化石燃料取代燃料,生物油的酸性及不稳定性是阻碍其规模化应用的主要障碍之一。该文基于生物油高酮、醛及酸类含量,研究了生物油轻质组分分步酯化加氢(SHE,separated esterification and hydrogenation)、一步酯化加氢(OEH,one step esterification-hydrogenation)及一步酯化加氢后二次加氢(OEH plus,one step esterification-hydrogenation plus second hydrogenation process)的提质过程,考察了钼改性雷尼镍催化剂(Mo-RN,Mo-Raney Ni)及Ru/C催化剂催化生物油制备醇类燃料的重复使用性能,并研究了酯化-加氢反应过程及反应路径。结果表明,生物油经不同酯化-加氢方法处理后,饱和醇酯含量均显著提高,生物油品质得到改善。其中以OEH plus提质处理后的生物油产物中,饱和醇、酯含量最高,分别达74.21%和9.96%。此外,提质后的生物油p H值及酸量下降最为显著,生物油的p H值由反应前的3.67提高到5.88,酸量由111.52 mg/g降至11.75 mg/g。Mo-RN及Ru/C催化剂在酯化-加氢路径下的重复使用性能良好,催化活性均无明显降低。试验证明利用酯化-加氢提质生物油为生物油精制制备含氧燃料提供有效途径。     

生物柴油催化合成技术研究进展

生物柴油作为一种可再生能源，可以由动植物油脂通过酯交换反应来制备。该文综述了近年来生物柴油的合成方法，重点阐述了制备过程中的酸催化、碱催化、酶催化和超临界催化等催化方法，探讨了各自的特点、缺陷及其解决措施，并提出了相应建议。     

·沉痛悼念张季高先生·

中国共产党的优秀党员、我国杰出的农学家、农业工程学家、教育家、我国农业工程学科创始人之一，原中国农业工程研究设计院副院长张季高先生因病医治无效，于2007年1月14日在北京逝世，享年90岁。张季高先生1917年2月18日出生于江苏苏州。1940年获金陵大学农学学士学位，1944年获金陵大学农学硕士学位。1945年赴美国衣阿华州立大学研究生院学习，并于1947年获农业工程硕士学位。1948年满怀兴农报国之愿，欣然回国。[第一段]     

Studies on the preparation of biodiesel from Zanthoxylum bungeanum Maxim seed oil

To reduce the cost of biodiesel production, the feasibility of Zanthoxylum bungeanum Maxim seed oil (ZBMSO) was studied to produce biodiesel. A methyl ester biodiesel was produced from ZBMSO using methanol, sulfuric acid, and potassium hydroxide in a two-stage process. The main variables that affect the process were investigated. The high level of free fatty acids in ZBMSO was reduced to < 1% by an acid-catalyzed (2% H2SO4) esterification with methanol to oil molar ratios of 20-25:1 for 1 h. A maximum yield of 96% of methyl esters in ZBMSO biodiesel was achieved using a 6.5:1 molar ratio of methanol to oil, 0.9% KOH (percent oil), and reaction time of 0.5 h at 55 degrees C. Further investigation has also been devoted to the assessment of some important fuel properties of ZBMSO biodiesel produced under the optimized conditions according to specifications for biodiesel as fuel in diesel engines. The fuel properties of the ZBMSO biodiesel obtained are similar to those of no. 0 petroleum diesel fuel, and most of the parameters comply with the limits established by specifications for biodiesel.