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。     

沉痛悼念崔引安先生

崔引安同志1917年2月13日出生于湖北省武汉市。1956年加入九三学社,1985年12月加入中国共产党,1994年7月开始享受国务院政府特殊津贴。     

沉痛悼念陈章琛先生

我国土地利用工程专家,中国农业工程研究设计院副总工程师、教授级高级工程师,中国农业工程学会土地利用工程专业委员会委员,《农业工程学报》编委会委员陈章琛先生因病于1995年4月6日在北京逝世,终年66岁。 陈章琛先生是福建省长乐县人,生于1928年8月,1950年毕     

编者按：本期追踪热点集中报道几道有关油菜与生物柴油的文章

发展替代能源是保障国家能源安全的一项重要战略举措,党中央、国务院对此高度重视。发展替代能源已成为近期研究的热点。2006年11月20日,中共中央政治局委员、国务院副总理曾培炎主持召开会议,研究发展替代能源研究工作。曾培炎指出,发展替代能源要按照以新能源替代传统能源,以优势能源替代稀缺能源,以可再生能源替代化石能源的思路,逐步提高替代能源在能源结构中的比重。当前,要重点发展车用燃料和替代石油产品,搞好煤炭液化,煤制甲醇、二甲醚、烯烃和煤基多联产技术的试验示范和开发应用;积极发展燃料乙醇和生物柴油;大力发展沼气、太阳能、风能、水电、地热等可再生能源,尽可能降低对化石燃料的依赖,减少污染物的排放。     

利用动物脂肪酯交换反应制备生物柴油的试验研究

该文以牛油为原料,在KOH的催化作用下与甲醇酯交换反应制备生物柴油。采用正交试验与人工神经网络相结合的试验方法,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,得到了最优工艺条件,即反应温度70℃,醇油摩尔比10.5︰1,催化剂用量1.1%（占油脂质量的百分数）,反应时间90 min。经试验验证,利用神经网络优化后的酯交换率达到94.16%,高于正交试验的结果93.17%。     

利用菜籽油酶法生产生物柴油的初步研究

生物柴油作为可再生能源,对环境友好,引起了世界范围内的广泛关注。该文利用固定化脂肪酶－Novo435,在无有机溶剂存在的情况下,催化菜籽油与甲醇酯交换反应制取生物柴油,对影响酯交换反应过程的因素：甲醇与油脂的摩尔比、反应温度、反应时间、脂肪酶用量、转速、水分等进行深入研究,得到了菜籽油间歇酯交换反应的适宜工艺条件：转速200 r/min、醇油摩尔比1.5∶1、反应温度50℃、酶用量10%(与油脂的质量比)、反应10 h后菜籽油的酯交换率达到47％。水分的存在不利于固定化酶在无有机溶剂系统下催化菜籽油的酯交换反应,使酯交换率降低到30％。反应所需理论甲醇量分两次加入,反应26 h后,油脂的酯交换率达到80％。     

菜籽油碱催化酯交换法制备生物柴油工艺参数的优化

为获得最佳反应条件,在单因素试验的基础上,采用响应面法对菜籽油碱催化酯交换法制备生物柴油的工艺参数进行了优化试验,结果表明,预测酯交换反应过程中菜籽油转化率变化的回归方程拟合程度良好,最优工艺参数为：醇油摩尔比6.12︰1,催化剂用量0.9%,反应时间40 min,反应温度57.74℃,并且在最优工艺参数下进行了验证试验,得到菜籽油转化率为97.43%,与预测值的误差为0.4%,小于5%。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,脂肪酸甲酯质量分数达到99.54%。因此,利用响应面分析法得到的最优工艺参数真实可靠,制得的生物柴油品质较好。     

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。     

超声波辅助制备米糠生物柴油及其燃料排放特性

对超声波辅助碱催化米糠油与醇酯交换反应进行了一些列试验研究,并与传统机械搅拌法比较,论证其用于制备生物柴油的可行性.结果显示超声波辅助方法可以缩短酯交换反应的时间15～20 min.超声频率40 kHz条件下反应速度较28 kHz快,但是由于产物水洗分离困难而使得产物得率反而有所下降.超声辅助酯交换法还可以减少催化剂的用量,当催化剂用量为质量分数0.5%时可得到最高的转化率和得率.轻型车排放试验结果显示燃用米糠生物柴油可以显著降低CO和HC排放,而Nox排放有少量增加.     

Ba(OH)2催化酯交换反应制备生物柴油

为简化酯交换法制备生物柴油工艺过程,实现生物柴油绿色生产.采用正交试验的方法研究了Ba(OH)2催化酯交换反应制备生物柴油过程中油醇摩尔比、Ba(OH)2用量、反应温度、反应时间等因素对生物柴油转化率的影响,并将Ba(OH)2与KOH的催化效果进行了简单比较.实验结果显示:最佳的工艺条件为油醇摩尔比1:6、Ba(OH)2用量2%、反应温度60℃.在此条件下以大豆油为原料90 min生物柴油转化率达到94.27%,花生油、亚麻油、菜籽油等相应转化率均超过95%,同时对比实验证明Ba(OH)2与KOH具有同样高的催化活性,反应产物成分相同,且Ba(OH)2可通过BaSO4沉淀的形式简单、完全回收.Ba(OH)2可作为一种有潜力的生物柴油制备催化剂.     

中国生物质燃料乙醇项目能量生产效率评估

为了对玉米和木薯乙醇的能量和可再生能量生产效率进行评估,该文统计了玉米和木薯乙醇生命周期能耗,并用市场价值量法按照主副产品的能耗进行了分配。计算出玉米和木薯燃料乙醇的净能量和净可再生能量。并计算了单产和化肥用量变化时的净能量和净可再生能量的变化。计算结果显示,玉米、木薯乙醇的净能量分别为1.472 MJ/L和2.417 MJ/L,净可再生能量分别为1.474 MJ/L和2.459 MJ/L。使用玉米、木薯生产燃料乙醇在能量生产和再生能量生产上都是可行的,木薯乙醇比玉米乙醇可行性更高,单产和化肥用量是提高能源利用和再生能源的关键因素,加强副产品的开发和使用有机肥代替化肥有利于提高系统的能效,提高系统的可再生性。     

广西木薯燃料乙醇项目能效评估

广西具有丰富的木薯资源,以木薯为原料生产的燃料乙醇是一种可再生的燃料。采用净能量和净可再生能量两个指标评估木薯燃料乙醇系统的能量和可再生能量生产的效率,并对木薯乙醇在生命周期内与外界环境的能量交换进行了统计,把能量消耗按照燃料和其副产品进行了分配;以及按照是否再生进行了分别统计。计算结果表明,使用木薯生产燃料乙醇在能量生产和再生能量生产上是可行的,木薯乙醇的净能量为2．417MJ／L,净可再生能量是2．458MJ／L;广西的木薯资源每年能净产出相当于3．508万t汽油的可再生燃料。木薯单产和化肥用量是提高能源利用和再生能源的关键因素;加强副产品的开发有利于提高系统的能效,使用可再生的有机肥代替化肥,能有效的提高系统的可再生性。     

非均相固体碱催化剂制备生物柴油的工艺优化

以菜籽油为原料,运用Mg/Al复合固体作为碱性催化剂制备生物柴油.采用五因子二次正交旋转组合设计,研究醇油比,催化剂用量,反应时间,反应温度,搅拌强度五个因子对生物柴油得率的影响,利用SAS8.1中的响应面分析程序RSREG建立并分析了五个因子对得率影响的数学模型.结果表明,所得回归方程达显著水平,拟合情况良好;五个因子对得率的影响大小依次是催化剂用量>醇油比>搅拌速度>反应时间>反应温度.最佳反应温度为70℃,催化剂用量为6%,醇油比5:1,反应时间8h,搅拌强度500r/min,生物柴油的得率可达90%,其指标基本达到美国的ASTM标准和德国的DINE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。     

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。