有机论文综述.doc

化学文献检索 生物柴油制备方法研究进展 班级：09应化 学号：091190041063 姓名：吕宏鑫 生物柴油制备方法研究进展 摘要：生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。1983年，ADAMS等发现将脱胶的大豆油与2#柴油混合时，可以作为农用机械的替代燃料。物理法工艺简单，但是未从根本上改变植物油的高黏度性能，只是一种分散的多相体系，稳定性差，长期使用对发动机有较大的损坏性。 化学法 化学法是将动植物油脂进行化学转化，改变其分子结构，使油脂转化成为分子量约为其1／3的单链脂肪酸甲烷基酯，从根本上改善其流动性和黏度。目前，生物柴油的工业生产基本都采用化学法。 2.1高温裂解法 高温热裂解是指在空气或氮气流中由热能引起化学键断裂而产生小分子的过程，1993年PIoCH等将椰油和棕榈油以SiO2/ Al2O3为催化剂，450℃裂解，得到的产物分为气液固三相，其中液相的成分为生物汽油和生物柴油。高温热裂解法过程简单，没有污染物产生；但高价值的成分比例极低，生产工艺较为复杂。 2.2酯交换法 酯交换反应是一种甘油三酸酯与醇在催化剂存在条件下转化为甘油一酸酯的化学反应,即甘油三酸酯通过反应转化为甘油二酸酯,接着甘油二酸酯再转化为甘油一酸酯，从而降低碳链长度，增加流动性和降低黏度。目前，生产生物柴油多采用甲醇酯交换法。 2.2.1强碱催化法 均相强碱催化法是较为成熟的工艺。常用的无机碱催化剂有氢氧化钠、氢氧化钾等，这类催化剂活性高速度快、醇油比小、反应温度低，最终收率一般能达到90%以上。强碱催化制备生物柴油虽然较为成熟，但是要求原料中游离脂肪酸小于0.5%，否则会发生严重的皂化反应。李宜海[1]在100L反应釜中进行制备黄连木生物柴油的中试试验，反应温度60℃ ,甲醇用量为油重的20%，催化剂KOH用量为油重的1.2% ,搅拌速率为150 r/min，反应时间为60min，此时转化率达最高值93.6%。所得生物柴油基本达到GB/T20828-2007所规定的技术要求。 2.2.2固体碱催化法 固体碱一般包括碱金属、碱土金属氧化物，水滑石、类水滑石固体碱，负载型固体碱等。其优点是固体催化剂容易和液体物料分离，工艺流程简化且环保。但是反应会形成甲醇一油脂～催化剂三相，降低反应速率。 王渤洋[2]制备了铝酸钙固体催化剂，并将其用于菜籽油与甲醇酯交换反应的研究。结果表明，当醇油摩尔比为15:1，催化剂质量分数6%，反应温度65℃ ，搅拌速率270 r/min，反应时间3h，甲酯的收率为89.05%。铝酸钙固体催化剂具有较好的稳定性，连续使用7次，甲酯的收率均在87.00%以上。 近年研究出许多新型固体碱催化剂，黄艳芹[3]制备了新型固体碱KNO3/AlSBA-15，并以此催化大豆油与甲醇酯交换反应制备生物柴油，对其工艺条件进行了优化。结果表明:醇油物质的量比为12:1，催化剂用量为大豆油质量的3%，反应温度65℃，反应时间4h，生物柴油的产率可达81%以上。该催化剂对酯交换制备生物柴油具有较高的催化活性和良好的重复使用性。 2.2.3强酸催化法 酸催化在工业合成生物柴油上已经得到了普遍的应用，常用的催化剂有浓硫酸、苯磺酸、磷酸和盐酸等。此类催化剂不受原料中游离脂肪酸含量等因素的影响，对任何品质的原料均可直接应用。但反应速度较慢，腐蚀性严重，后处理过程复杂，排放含酸废水易造成严重的环境污染。苏有勇[4]皂脚为原料进行制备生物柴油的试验分析，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6L/min，反应时间90~120min，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5L/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。 2.2.4固体酸催化法 生物柴油制备中常用的固体酸主要包括沸石分子筛 杂多酸、离子交换树脂、固体超强酸等。此类催化剂对原料要求低、能适应脂肪酸含量高的低成本原料油，且反应完毕后催化剂易分离、对环境友好。方建华等[5]制备了SO2-4/TiO2-ZrO2固体酸催化剂，并以其催化废弃动植物油脂与甲醇发生酯交换反应制备生物柴油。结果表明，催化剂SO2-4/TiO2-ZrO2表现出了较高的催化活性，在反应压力343KPa下的最佳酯交换反应条件为：反应温度125℃、醇油摩尔比10:1、催化剂用量5%、反应时间3h，该条件下废弃动植物油脂的酯化率超过92%，且催化剂重复和再生使用