酯交换技术制备生物柴油催化剂研究进展

综述了酯交换方法生产生物柴油催化剂的研究进展,介绍了每类催化剂的优缺点,并指出了今后发展酯交换技术制备生物柴油的可行方法。     

大豆油酯交换制备生物柴油的实验研究

以大豆油为原料,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反应的影响.结果表明,该反应最适宜的操作条件为:甲醇用量为大豆油质量的20%,催化剂用量为大豆油质量的1.2%,反应温度为60℃,反应时间为120min;大豆油制备的生物柴油品质达到我国GB/T 20828-2007、美国ASTM和德国DINE生物柴油标准,其生物柴油的转化率为96.79%.     

大豆油酯交换法制备生物柴油的工艺研究

为提高生物柴油的转化率,以大豆油为原料,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,考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、甲醇与菜籽油的摩尔比等操作条件对酯交换反应的影响。结果表明:反应最适宜工艺条件为:醇油摩尔比6:1、催化剂加入量为油脂质量的1.2%、反应温度60℃、反应时间60min,在此工艺条件下生物柴油最高转化率为96.87%。     

酯交换法生产生物柴油研究进展

生物柴油是以动植物油脂为原料制备的石油替代燃料,由一系列长链脂肪酸甲酯组成,具有环保、可再生等优点。酯交换法制备生物柴油研究的最多,包括酸碱、固体碱、生物酶、有机碱、离子液体作催化剂的酯交换以及无催化剂的超临界甲醇法酯交换。介绍了各种方法的优缺点,提出了今后的发展方向。     

超临界法制备生物柴油高压反应釜数值传热分析

数值模拟方法作为一种设计手段表现在它的通用性,掌握本领域常用的分析方法可以进行仿真分析,处理一类问题。在超临界法制备生物柴油的过程中,超临界流体对温度和压力的变化很敏感。高压反应釜受热不均会直接导致局部液体迅速气化甚至发生分解反应,影响生物柴油的产率。本文用有限元软件ANSYS对高压釜的不同反应情况进行了数值模拟,分析了高压釜与流体间的传热规律,为日后反应釜放大设计提供仿真分析技术支持。      

碳基固体酸催化大豆油与乙醇酯交换制备生物柴油

以蔗糖为原料,氯磺酸为磺酸化试剂制备了碳基固体酸催化剂,研究了在大豆油与乙醇的酯交换制备生物柴油中的催化性能,考察了乙醇与大豆油的摩尔比、催化剂用量(在大豆油中的质量分数)、正庚烷在大豆油中的质量分数和反应时间的影响。用XRD、FT-IR、N2-吸附、元素分析、热分析和酸碱电位滴定,结果表明:碳基固体酸催化剂是由键联高密度-SO3H基团的芳香碳薄层组成的中孔无定形碳,且在大豆油与乙醇酯交换反应中具有较好的催化活性。在醇油摩尔比为6:1、催化剂占大豆油的的质量分数为5.0%、正庚烷占大豆油的的质量分数为30.0%和反应时间6.0h的条件下,生物柴油的产率可达98.33%。     

响应面法优化地沟油酯交换法制备生物柴油

以地沟油和甲醇为原料,固体碱催化剂的作用下,通过酯交换反应制得生物柴油(脂肪酸甲酯)。氢氧化钾为催化剂,利用响应面分析法中的Box-Behnken中心组合试验设计原理,对地沟油制备生物柴油的条件进行优化。通过多元回归对生物柴油转化率的分析得到计算转化率的二次拟合方程,并且进一步通过验证性试验证实了预测模型的正确性。确定制备生物柴油的最佳工艺条件:醇油摩尔比为11.08:1、催化剂用量为1.42%(相对油的质量)和反应时间为54.7min,由回归方程预测酯交换反应转化率值为91.02%,与试验值的误差约为0.4%。     

生物柴油反应器研究进展

生物柴油以其环境友好性和可再生性成为近年来国内外研究的热点。目前,高生产成本是制约生物柴油发展的主要因素,研究开发高效节能的生物柴油反应器是降低高生产成本的重要途径。本文综述了用于生物柴油制备的反应器,如管式反应器、固定床反应器、膜反应器、微通道反应器等,并对反应器的应用前景作了评述和展望。     

餐饮废油酯交换制备生物柴油的试验研究

生物柴油是清洁可再生能源,已受到世界各国越来越多的关注。为此,以上海交通大学食堂的餐饮废油为原料,以自制的SO42-/ZrO2-Al2O3固体超强酸作为催化剂,在试验室规模的反应装置中,采用酯交换法进行了餐饮废油酯交换制备生物柴油的试验研究。结果表明,收集的餐饮废油适合作为生产生物柴油的原料,在醇油摩尔比6:1、催化剂含量1%、反应温度70℃和反应时间2h的条件下,生物柴油转化率达到78%。生物柴油的密度、灰分、运动粘度和凝点的指标符合我国国标0号柴油质量标准。     

文冠果种仁油与棉籽油制备生物柴油对比实验

通过酯交换实验制备了以新疆产的文冠果种仁油和棉籽油为原料的两种生物柴油。采用气相色谱方法对其脂肪酸甲酯组分进行了分析;考察了两种生物柴油的部分理化性质,并与0号柴油和国外生物柴油的标准进行对比。重点分析了生物柴油中脂肪酸甲酯组分分布对其理化性能的影响。实验结果表明,文冠果种仁油无需进行脱酸预处理,而各项理化指标均达到要求,更适合制备生物柴油。     

UASB反应器酸化后的状态及恢复研究

进行了三组两相厌氧工艺中产甲烧相(UASB)反应器的酸化试验研究，考察了酸化后的状态并采取了三种不同的酸化后恢复手段。结果表明，反应器酸化后表现为COD去除率下降、PH值下降、碱度值下降、产气率减少，同时ORP值上升，菌群组成也发生明显变化；在恢复过程中用贮留的产甲烷相出水快速置换反应器中含有高浓度有机酸的污水，是反应器酸化后的快速恢复手段；工程运行中COD的常规监测有利于防止反应器的酸化；反应器气体产量可作为工程运行的指示性参数。     

下降管冷态热解液化实验台设计与应用

为了探索下降管式热解液化装置中生物质半焦和陶瓷球两种颗粒混合下落的运动规律,设计了下降管冷态模拟装置.通过冷态模拟,测试了陶瓷球和生物质半焦喂料器的稳定性和连续性,该装置能够实现两种颗粒的均匀、精确、连续喂料,能够满足实验所需要的两种颗粒的不同混合质量比的要求;PIV实验测试表明,该装置能够满足实验需要;陶瓷球和生物质半焦的混合,消除了PIV用圆管测试时由于光的反射和折射问题在管道轴线两侧所形成的许多亮白条纹,提高了数据的准确性.     

生物柴油喷射雾化特性试验与分析

运用高速摄影技术,研究了生物柴油和0号柴油及其不同比例混合燃料的宏观喷雾特性.结果表明:燃油喷射的初期,燃油的喷雾锥角随着生物柴油在矿物柴油中含量的增加而减小;在喷射过程中,B100和B0的喷雾锥角相差不多;矿物柴油和生物柴油喷雾的自由贯穿距由小到大,逐渐到稳定;随着时间的增加,生物柴油贯穿距的增长率大于矿物柴油贯穿距的增长率;燃油喷射持续期是随着生物柴油在矿物柴油中质量分数增加而延长的,生物柴油质量分数超过50%时,燃油喷射持续期则明显增大.     

基于人工神经网络的固体碱催化制备生物柴油工艺优化

为了获得最优工艺条件,在单因素试验的基础上,利用正交试验和人工神经网络研究了固体碱氧化钡催化酯交换制备生物柴油的工艺.研究结果表明,以正交试验数据为基础,利用人工神经网络的反向传播BP算法建立网络预测模型能够较准确地预测不同反应条件下生物柴油的转化率.由此得到优化的工艺条件为:甲醇用量为油质量的30%,催化剂用量为油质量的1.0%,反应时间为2.5h,油浴温度为80℃,模型预测转化率为94.65%,实际转化率为96.82%,相对误差为2.24%,说明建立的模型能够反映样本自身的内在规律.     

耐高压双向摆线转子流量计设计与试验

设计了一种使用摆线内啮合转子为计量元件的容积式流量计。该结构流量计具有耐高压,结构简单、精度高,大流量时压力损失小等优点。设计了摆线转子流量计样机,搭建了实验平台对其性能进行测试,给出了其流量系数曲线,并对影响容积式流量计精度的原因进行了分析。针对产生测量误差的原因,提出了对流量系数进行线性补偿的方法来修正计量结果。结果表明,通过修正后实验样机对1~100 L/min的流量在31.5 MPa以下的计量精度可达±0.3%。     

改性生物柴油碳烟与NOx排放试验

针对生物柴油氧化安定性较差、NOx排放偏高的情况,添加抗氧化剂(BHA)对生物柴油进行燃料改性,分析了抗氧化剂对生物柴油氧化安定性的影响,讨论了改性前、后生物柴油粘度随温度的变化规律。测量了高压共轨柴油机燃烧改性生物柴油的排放污染物随转速、负荷的变化规律。探讨了抗氧化剂改善生物柴油碳烟、NOx排放的作用机理。研究结果表明:燃料改性后,生物柴油的氧化安定性大幅度提高,燃油粘度略有降低;发动机的碳烟、NOx排放均明显下降,特别是在中、高负荷时效果显著;燃烧过程中抗氧化剂抑制了脂肪酸长链分子的高温裂解,促进了自由基的淬熄效应,由此改变了碳烟与NOx排放之间此消彼长的关系。