文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 生物柴油的制备

生物柴油的制备

生物柴油的制备
生物柴油的制备

由菜籽油制备生物柴油的实验方案

化强0601 石磊丁佐纯

目录

一.文献综述

1.生物柴油简介

2.目前制备生物柴油的方法

3.本实验所采用的制备方法及各实验参数的选择及其理论依据

二.实验目的

三.实验原理

1.生物柴油的制备原理

2.碘值的测定原理

3.酸价的测定原理

四.实验用品

1.实验仪器

2.实验药品

五.实验步骤

1.生物柴油的制备

2.粗产物的处理

3.碘值的测定

4.酸价的测定

六.实验结束

七.本实验所参考的文献一览

★★注:若实验中能够提供超声装置用来替代搅拌装置,一则可以大大缩短反应时间(从原来的1.5—2小时缩短为10分钟左右),又节约了能源同时提高了转化率。

一、文献综述

1、生物柴油简介

1.1目前燃料情况

能源和环境问题是全球性问题,日益紧缺的石油资源和不断恶化的地球环境使得各国政府都在积极寻求适合的替代能源。

我国在醇类代用燃料方面已经开展了大量的研究工作,但用粮食生产醇类代用燃料转化能耗高,配制汽油代用燃料不能直接在现有汽车中使用也是一个不容回避的现实问题。而大量研究资料表明,生物柴油在燃烧性能方面丝毫不逊于石化柴油,而且可以直接用于柴油机,被认为是石化柴油的替代品。

1.2什么是生物柴油

生物柴油即脂肪酸甲酯,由可再生的油脂原料经过合成而得到,是一种可以替代普通柴油使用的清洁的可再生能源。

1.3生物柴油的优点

1.3.1 能量高,具有持续的可再生性能。

1.3.2具有优良的环保特性:

①生物柴油中不含硫,其大量生产和使用将减少酸雨形成的环境灾害;生物柴油不含

苯及其他具有致癌性的芳香化合物。

②其中氧含量高,燃烧时一氧化碳的排放量显著减少;

③生物柴油的可降解性明显高于矿物柴油;

④生物柴油燃烧所排放的CO2,远低于植物生长过程中所吸收的CO2 ,因此使用

生物柴油,会大大降低CO2的排放和温室气体积累。

1.3.3具有良好的替代性能:①生物柴油的性质与柴油十分接近,可被现有的柴油机和柴

油配送系统直接利用。②对发动机,油路无腐蚀、喷咀无结焦、燃烧室无积炭。具有较好的润滑性能,使喷油泵、发动机缸体和连杆磨损率降低。

1.3.4由于闪点高,不属危险品,储存、运输、使用较为安全。

总之,发展生物柴油具有调整农业结构、增加社会有效供给、改善生态环境、缓解能源危机、增加就业机会等多方面重要意义。

1.4 由菜籽油制生物柴油的有利之处

尽管许多木本油料都可以加工为生物柴油,但规模有限,其他油料作物扩大面积的潜力有限,而油菜具有适应范围广,化学组成与柴油相近等特点,是我国发展生物柴油最理想重要的原料来源。种油菜不与主要粮食争地,且增肥地力,较同期冬小麦早熟半月,有利于后荐作物增产。所以,油菜原料的增长空间是非常大的。据统计,在不影响粮食生产的情况下,我国有2670万hm2以上的耕地可用于发展能源油菜生产,年生产4000万t 生物柴油,相当于建造1.5个永不枯竭的绿色大庆,具有十分重要的战略意义。

2、目前制备生物柴油的方法

生物柴油的制备方法有物理法和化学法。物理法包括直接使用法、混合法和微乳液法;化学法包括高温热裂解法和酯交换法。

2.1 直接使用法

即直接使用植物油作燃料.由于植物油黏度高、含有酸性组分,在贮存和燃烧过程中发生氧化和聚合以至于发动机内沉积多、喷油嘴结焦、活塞环卡以及排放性能不理想等问题,后来便被石油柴油所取代。

2.2 混合法

混合法是将植物油与石油柴油按不同的比例直接混合使用. Anon在柴油中掺入了95%的回收煎炸油,发现每运行4~4.5km就必须更换润滑油,这是因为植物油的高黏度引起不饱和成分的聚合使润滑油变质.

2.3 微乳液法

微乳液有两种:一是将动植物油与甲醇、乙醇等溶剂混合成微乳状液,来解决动植物油的高黏度. 但在实验室规模的耐久性试验中,发现注射器针经常黏住,积碳严重,燃烧也不完全.另一种是将生物柴油与溶剂形成微乳液,所得燃料的完全燃烧性能得到了很大提高.

但微乳液在低温下并不稳定,微乳液中的醇具有一定的吸水性.

2.4 高温热裂解法

高温热裂解法是在热或热和催化剂共同作用下,在空气或氮气流中将化学键断裂而产生小分子.Schwab等对大豆油热裂解的产物进行分析,发现烷烃和稀烃的含量很高,约占总质量的66%,十六烷值高于豆油和石油柴油,热值与石油柴油相近.裂解产物的粘度虽比大豆油下降约22.4%,但还是比石油柴油高6.1%~8.3%.

2.5 酯交换法

目前工业生产生物柴油的主要方法是酯交换法,即用各种动物和植物油脂与甲醇、乙醇、丙醇、丁醇等低碳醇在催化剂作用下反应而成.因甲醇价格低廉,故常用甲醇.酯交换法又包括:酸或碱催化法、生物酶法、工程微藻法和超临界甲醇法.

2.5.1 酸或碱催化法

油脂在酸或碱的催化条件下与甲醇进行转酯化反应,反应后分去下层粗甘油,粗甘油经回收后具有较高的附加值;上层经洗涤、干燥即得生物柴油.反应主要的影响因素有四个:醇油比、催化剂用量、反应时间和反应温度,其中最重要的因素是醇油比和催化剂用量.

酸催化酯交换适用于脂肪酸和水含量高的油脂(主要是废弃油)制备生物柴油,产率较高,但反应速率慢,酸耗大,分离难,且设备易腐蚀,易产生三废。碱催化法可在低温下获得较高产率,反应速率快,但它对原料中游离脂肪酸和水的含量却有较高要求。

2.5.2生物酶法

动植物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应.用于催化的脂肪酶主要是酵母脂肪酶.生物酶法的优点在于条件温和、醇用量小、游离脂肪酸和水的含量对反应无影响、无污染排放.但脂肪酶在有机溶剂中易聚集,不易分散,因而催化效率较低.此外因脂肪酶价格昂贵,故成本较高.

2.5.3 工程微藻法

先通过基因工程技术建构的微藻生产油脂,再进行酯交换反应.美国国家可更新能源实验室(NREI)通过现代生物技术建成“工程微藻”(藻类的一种“工程小环藻”),在实验室条件下可使脂质含量增加到60%以上.工程微藻法的优越性在于微藻生产能力高,比陆生植物单产油脂高出几十倍;用海水做为天然培养基,节省了农业资源;生产的生物柴油不含硫;可被微生物降解,不污染环境.因此,发展富含油酯的“工程微藻”是发展生物柴油的一大趋势.

2.5.4 超临界法

超临界反应就是在超临界流体参与下的化学反应,超临界流体既可以作为反应介质,又可以参与反应.在超临界状态下,甲醇和油脂成为均相,反应速率大,反应时间短.另外,由于在反应中不使用催化剂,因此反应后续分离工艺简单,不排放废碱或酸液,不污染环境,生产成本大幅降低.但是超临界甲醇法反应条件非常苛刻,需要高温高压下进行.

3、本实验所采用的制备方法及各实验参数的选择及其理论依据

本实验采用的具体参数如下:菜籽油20克,甲醇4.6克(醇油摩尔比为6:1),共溶剂

正己烷40克(菜籽油与共溶剂正己烷的质量比在25:75—38:75之间),菜籽油质量1%的NaOH做催化剂,反应温度60—65度,搅拌速度为400r/min。

1.醇油摩尔比:醇油摩尔比是影响反应进行的重要因素之一在反应温度为65度,催化

剂用量为1.0%,搅拌速度为400r/min的条件下,改变醇油摩尔比。图1给出了醇油摩尔比分别为4:1,6:1,9:1和12:1时,脂肪酸甲酯含量随反应时间变化的趋势,因为醇油摩尔比为3:1时,反应发生明显的皂化,所以醇油摩尔比最低选为4:1醇油摩尔比为6:1时,1.5h之内,甲酯含量几乎达到了99%,达到相同甲酯的含量,醇油摩尔比为12:1时只需40min左右。实验发现,反应速度随着醇油摩尔比的增加而加快,但甲醇的大大过量不仅使甘油的分离更加困难,而且增加了甲醇的回收费用和反应过程中甲醇的挥发。因此,以醇油摩尔比为6:1为宜。

2.催化剂的选择及

其用量:①油脂

的醇解反应并不

十分困难,采用常

规的碱性催化剂

在常压或较低压

力下进行醇解反

应从经济上是合

理可行的。由于

氢氧化钠价格低

廉,工业化生产中

多被采用②在反

应温度为65度醇

油摩尔比为6:1搅拌速度为400r/min的条件下,催化剂用量在0.5%~1.5%之间变化,如图2展示在不同催化剂用量的情况下,脂肪酸甲酯含量随反应时间的变化趋势在催化剂用量较少的情况下,反应进行不完全,当催化剂用量达到 1.0%时,1h之内,甲酯含量几乎达到了99%,并且反应进行10min,甲酯含量就达到了86.04%,继续增加催化剂用量,甲酯含量反而会有所减少,这和Dorado等人的研究结果相符当催化剂用量超过1.0%时,在反应过程中发生严重的皂化现象,反应物中有大量凝胶状物析出,产品不易分离,产量大大下降,故催化剂用量最佳值为1.0%。

3.反应温度:在催

化剂用量为

1.0%,醇油摩尔

比为6:1,搅拌

速度为

400r/min的条

件下,研究了不

同温度对反应

的影响。如图3

是在不同温度

的条件下,脂肪

酸甲酯含量随反应时间变化的趋势图。它表明反应温度对大豆油的酯交换有一定的影响作用,这和Enci2nar等人的研究结果一致。因为反应温度在高于65度的情况下,加速了甘油酯与碱催化剂的皂化作用,因此应尽量避免反应在65度(甲醇沸点)以上进行,且温度超过65度,对能耗和生产设备的要求均须提高,故反应温度以60—65度为宜。

4.搅拌速度:本

实验采用的搅

拌速度为

400r/min,对于

一定的反应器

和反应体系,当

其它参数都不

变的情况下

Misek's方程可

简化成:d0=kn-2

式中:k)常数,n)

搅拌速度。由

上式可知,NaOH-CH3OH液滴的直径d0与搅拌速度n的平方成反比,即搅拌速度对反应的影响是非常大的因为搅拌越快,d0越小,非均相体系的相接触面积就越大,反应就越易进行,反应效果好但因为上述方程仅适合于反应刚开始时,当NaOH-CH3OH液滴形成并达稳定后,影响酯交换反应的主要因素就不是搅拌速度,而是反应时间,此时,只要反应达到一定的时间,即可获得很好的效果。结果如图4表明,搅拌速度达到一定值之后,继续提高搅拌速度对反应速度并没有太大的影响,相反增加了动力费用,在搅拌速度为400r/min和600r/min的条件下,1h之内,脂肪酸甲酯的含量几乎达到了同样的99%所以,搅拌速度以400r/min为佳。

5.共溶剂:甲醇与

脂肪酸酯互不相溶,须

在强烈搅拌下才能部

分反应,动力消耗大,

甲醇利率低,严重制约

着转换率,正己烷对

甲醇和脂肪酸酯的溶

解性能较好,价格比较

便宜,更重要的是沸点

较低,仅为68.70度,

与甲醇比较接近,在反

应结束后,能够同甲醇

一道蒸出冷凝回收。

图4

二、实验目的:

1.通过酯交换反应由植物油制备生物柴油

2.测定所制得的生物柴油的酸价和碘值

三、实验原理:

1.生物柴油制备原理(酯交换反应)

R1—COO—CH2

R2—COO—CH +3MeOH →R1(R2,R3)—COOMe + CH

2(OH)CH(OH)CH

2

(OH)

R3—COO—CH

2

2.碘值测定原理

⑴溴化碘与酯在醋酸汞的催化作用下发生加成:

CH3…CH==CH…COOH +IBr= CH3…CHI-CHBr…COOH,4分钟完成;

⑵再加入过量的碘化钾与剩余的溴化碘作用,以析出碘:KI+IBr=KBr+I2

⑶析出的碘用硫代硫酸钠标准溶液进行滴定:I2 +2Na2S2O3 = Na2S4O6 +2NaI

同时做空白试验进行对照。根据试样加成溴化碘(以碘计)的量求出碘价。

3.酸值测定原理

精密称取3~5g样品,置于锥形瓶中,加入25ml中性石油醚——乙醇混合液,振摇使油溶解,必要时可置热水中,温热促其溶解。冷至室温,加入酚酞指示液2~3滴,以氢氧化钾标准滴定溶液〔C(KOH)=0.1000molL〕滴定,至初现微红色,且0.5min内不褪色为终点。

根据试样质量和碱液消耗的毫升数即可求得油脂酸价.其反应下:

RCOOH+KOH=RCOOK+H2O

四、实验用品:

仪器:三口烧瓶,圆底烧瓶,水浴加热装置,球形冷凝管,直形冷凝管,温度计(200度量程),烧杯,分液漏斗,铁架台,滴定管,锥形瓶(250mL),试剂瓶,容

量瓶,移液管,称量瓶和分析天平(感量0.001g),玻璃棒,碘量瓶,胶头滴

管,洗耳球,搅拌装置,电热套。

药品:菜籽油,甲醇,氢氧化钠固体,正己烷,PH试纸;

Hanus试剂:将13.2g碘溶于1升冰乙酸中,冷却时加入3mL液溴,混匀即可;

0.1mol/LNa2S2O3标准溶液;2.5%醋酸汞的冰乙酸溶液;10%KI溶液;1%淀粉溶液;四

氯化碳;

0.1mol/L氢氧化钾(或氢氧化钠)标准溶液;中性石油醚-乙醇(2︰1)混合溶

剂(临用前用0.1mol/L碱液滴定至中性);指示剂:1%酚酞乙醇溶液.

五、实验步骤:

(一)生物柴油的制备:

1、先将三口烧瓶和锥形瓶做干燥处理,称取甲醇4.6克(约5.8毫升)放到锥形瓶中,

然后称取0.2克氢氧化钠并使之溶解在甲醇溶液中。

2、先向三口烧瓶中加入20克菜籽油,再称取40克正己烷(约61毫升)做共溶剂并

加到烧瓶中。

3、当氢氧化钠完全溶解于甲醇溶液中后,也将其加到三口烧瓶中,中间接搅拌装置,

如图安装三口烧瓶

4、恒温水浴加热,使温度保持在60—65度左右,搅拌速度400r/min,回流1.5—2小时。(二)产物处理:

1、停止加热后,冷却,取出三口烧瓶,将其中的产物移至分液漏斗中,静置2.5—3

小时,液体分为两层,上层为生物柴油,正己烷和甲醇,下层主要为甘油。

2、分去下层液体,并用温水洗三到四次,用PH试纸测试为中性。

3、将水洗后的溶液倒入圆底烧瓶中,放入电热套中加热蒸馏,温度保持在120度左右,

直至无液体蒸出后,烧瓶中剩余的液体主要即为生物柴油,将其取出后倒入干燥的

烧杯中,以备用。

(三)酸价与碘价的测定:

1、碘价的测定:哈纳斯法(Hanus)

测定方法:

a.用分析天平准确称取油样0.2~0.5g(精确至0.0001g)至干燥的碘量瓶中,加入四氯化

碳10mL,摇动使试样全部溶解

b.用移液管准确加入Hanus试剂25mL,再加入2.5%醋酸汞的冰乙酸溶液10mL,立即塞

好瓶塞,在瓶塞与瓶口之间加数滴10%KI溶液封闭缝隙,以防止碘挥发而造成测定误差,在20~30℃暗处放置4分钟

c.小心打开瓶塞,使瓶塞旁KI溶液流入瓶内,并用10%KI溶液10mL和蒸馏水50mL把

瓶塞和瓶颈上的液体冲入瓶内,摇匀后用0.1mol/L Na2S2O3标准溶液迅速滴定至浅黄色,加入1%淀粉溶液1mL,继续滴定,接近终点时用力振荡,使碘由四氯化碳全部进入

水溶液中,再滴定至蓝色消失为止,记录所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的毫升数。

另做空白对照试验,除不加试样外,其余操作同上。

按下式计算碘值:

碘值=[c(V0-V)×126.9/1000]×100/G=c(V0-V)×12.69/G

式中:V0—滴定空白所耗Na2S2O3标准溶液体积,单位:mL;

V—滴定试样所耗Na2S2O3标准溶液体积,单位:mL;

C—Na2S2O3标准溶液的浓度,单位:mol/L;

G—试样质量,单位:g。

2、酸价的测定

测定操作:

a.称取均匀试样3~5g注入锥形瓶中,加入混合溶剂25mL,摇动使试样溶解

b.再加3滴酚酞指示剂,用0.1mol/L碱液滴定至出现微红色,30s不消失,记下消耗的碱

液毫升数。

油脂酸价按下列公式计算:

酸价(mgKOH/g油)= V×N×56.1/W

式中,V为滴定消耗的氢氧化钾溶液体积,mL;N为氢氧化钾溶液当量浓度;

56.1为氢氧化钾的毫克当量;W为试样质量,g。

六、实验结束,清洗实验仪器及清理实验桌面。

★★注:若能提供超声装置酯交换反应有一个更好的方案,其余的测定相同,以下仅为酯交换反应的方案:

反应原理:

1.生物柴油制备原理(酯交换反应)

R1—COO—CH2

R2—COO—CH +3MeOH →R1(R2,R3)—COOMe + CH

2(OH)CH(OH)CH

2

(OH)

R3—COO—CH

2

2. 在甲酯化反应体系中,由于油脂与甲醇是部分相容,因此除了反应温度外,有研究表明反应主要由反应试剂的混合程度控制,通常采用机械搅拌的方法来改善反应界面接触面积。低频超声辐射对部分相容的液体体系有着很好的乳化作用,被辐射体系会产生局部的高温高压同时可以促进反应的进行。

实验用品:

仪器:三口烧瓶,水浴加热装置,球形冷凝管,超声波发生器(20KHz),能量转换器,铁架台,温度计(100℃)

药品:菜籽油,甲醇,氢氧化钠固体,正己烷,PH试纸

实验步骤:

1、先将三口烧瓶和锥形瓶做干燥处理,称取甲醇4.6克(约5.8毫升)放到锥形瓶中,

然后称取0.2克氢氧化钠并使之溶解在甲醇溶液中。

2、先向三口烧瓶中加入20克菜籽油,再称取40克正己烷(约61毫升)做共溶剂并

加到烧瓶中。

3、将烧瓶固定好,将超声探头(即换能转换器)浸入反应液下2㎝,接上回流装置,

预热到35℃并开启回流装置,将已完全溶解于甲醇溶液中的氢氧化钠溶液加到三口

烧瓶中,另一口密封,

如右图。

4、开启超声装置,调节到

100W,反应10min即

产物的处理同上。

七、参考文献

1. 陈锦清等.发展菜籽油制备生物柴油产业的一种有效对策.中国生物工程杂志2006,26(6):93~98

2. 金茜、姚春莹.新型能源替代品——生物柴油. 高新技术.2007.16.15

3. 张克军生物柴油生产应用情况及在我国发展前景. 科技论坛.2005.16.28

4. 罗永宗.油脂行业的延伸生物柴油新兴产业.粮食问题研究.2006.2.44~47

5. 申勇刚利用共溶剂生产生物柴油试验的初探.中国油脂.2007.32.4.55~56

6. 张万权.生物柴油的制备和应用研究进展.新疆大学学报.2006.23.4.432~436

7.曾红舟.强碱催化大豆油酯交换制备生物柴油.大豆科学2007.4.583~588

8.孙传厚.生物柴油制备新进展.新能源及工艺.2007.3.27~33.

9. 高庆.生物柴油及生产概述.当代化工.2007.8.4.472~475.

10.王建黎.超声波辐射对醇-油不相容体系酯交换反应的影响.中国油脂.2006.31.4.61~64.

生物柴油生产工艺

生物柴油的制备方法主要有 4 种: 直接混合法( 或稀释法) 、微乳化法、高温热裂解法和酯交换法。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。酯交换法又分为碱催化酯交换法、酸催化酯交换法、生物酶催化酯交换法和超临界酯交换法。酯交换法是目前研究最多并已工业化生产的方法但生物酶催化酯交换法目前存在着甲酯转化率不高, 仅有40%~60%, 短链醇( 甲醇、乙醇) 对脂肪酶毒性较大,酶寿命缩短; 生成的甘油对酯交换反应产生副作用,短期内要实现生物酶法生产生物柴油, 还是比较困难。超临界酯交换法由于设备成本较高, 反应压力、温度也高, 一程度上影响了该技术的工业化, 目前主要处于试验室研究阶段。 1 生物柴油生产工艺 目前, 国内采用的原料主要有地沟油、酸化油、混合脂肪酸、废弃的植物和动物油等, 根据不同的原料应采用不同的工艺组合来 生产生物柴油。因目前国内企业的日处理量不是很大( 大多为5~50t /d 不等) , 酯交换( 酯化) 工序一般采用反应釜间歇式的; 分离、水洗工序有采用罐组间歇式的, 也有采离心机进行连续分离、水洗的。 1 地沟油制取生物柴油 地沟油水分大、杂质含量多, 酸值较高, 酸值一般在20(KOH)

/(mg/g) 油左右。由地沟油制得的生物柴油颜色较深, 一般需经过脱色或蒸馏工序、添加剂调配工序处理。 碱法催化制备生物柴油工艺流程 氢氧化钠→甲醇粗甘油→脱溶→精制→甘油 ↓↑ 地沟油→过滤→干燥→酯交换→分离→脱溶→水洗→干燥→生物柴油 2酸化油制取生物柴油 酸化油的机械杂质含量较大( 如细白土颗粒) , 酸值一般在80~160(KOH) /(mg/g) 油间, 国内有一步酸催化法和先酸催化后碱催化两步法来制备生物柴油。因酸化油中含有一定量的悬浮细白土颗粒及胶杂, 在反应过程易被硫酸炭化, 在反应釜底部会有一定量的黑色废渣。在酯化反应过程国内有采用均相反应的, 也有采用非均相反应的, 各有利弊。均相反应( 反应体系温度60~65℃) 甲醇在体系内分布均匀, 接触面积大, 利于参与反应, 但生成的水没有带走, 阻碍反应进程; 非均相反应( 反应体系温度105~115℃) 甲醇以热蒸汽形式鼓入, 可以带走一部分生成的水, 有利于反应进程, 以及免去反应釜的搅拌装置, 但甲醇气体在油相的停留时间短、接触面积小, 不利于参与反应,需要更多的热能和甲醇循环量。由酸化油制得的生物柴油颜色也较深, 一般需经过脱色或蒸馏工序、添加剂调配工序处理。一步酸催化制备生物柴油工艺流程:

生物柴油的制备

由菜籽油制备生物柴油的实验方案 化强0601 石磊丁佐纯 目录 一.文献综述 1.生物柴油简介 2.目前制备生物柴油的方法 3.本实验所采用的制备方法及各实验参数的选择及其理论依据 二.实验目的 三.实验原理 1.生物柴油的制备原理 2.碘值的测定原理 3.酸价的测定原理 四.实验用品 1.实验仪器 2.实验药品 五.实验步骤 1.生物柴油的制备 2.粗产物的处理 3.碘值的测定 4.酸价的测定 六.实验结束 七.本实验所参考的文献一览 ★★注:若实验中能够提供超声装置用来替代搅拌装置,一则可以大大缩短反应时间(从原来的1.5—2小时缩短为10分钟左右),又节约了能源同时提高了转化率。

一、文献综述 1、生物柴油简介 1.1目前燃料情况 能源和环境问题是全球性问题,日益紧缺的石油资源和不断恶化的地球环境使得各国政府都在积极寻求适合的替代能源。 我国在醇类代用燃料方面已经开展了大量的研究工作,但用粮食生产醇类代用燃料转化能耗高,配制汽油代用燃料不能直接在现有汽车中使用也是一个不容回避的现实问题。而大量研究资料表明,生物柴油在燃烧性能方面丝毫不逊于石化柴油,而且可以直接用于柴油机,被认为是石化柴油的替代品。 1.2什么是生物柴油 生物柴油即脂肪酸甲酯,由可再生的油脂原料经过合成而得到,是一种可以替代普通柴油使用的清洁的可再生能源。 1.3生物柴油的优点 1.3.1 能量高,具有持续的可再生性能。 1.3.2具有优良的环保特性: ①生物柴油中不含硫,其大量生产和使用将减少酸雨形成的环境灾害;生物柴油不含 苯及其他具有致癌性的芳香化合物。 ②其中氧含量高,燃烧时一氧化碳的排放量显著减少; ③生物柴油的可降解性明显高于矿物柴油; ④生物柴油燃烧所排放的CO2,远低于植物生长过程中所吸收的CO2 ,因此使用 生物柴油,会大大降低CO2的排放和温室气体积累。 1.3.3具有良好的替代性能:①生物柴油的性质与柴油十分接近,可被现有的柴油机和柴 油配送系统直接利用。②对发动机,油路无腐蚀、喷咀无结焦、燃烧室无积炭。具有较好的润滑性能,使喷油泵、发动机缸体和连杆磨损率降低。 1.3.4由于闪点高,不属危险品,储存、运输、使用较为安全。 总之,发展生物柴油具有调整农业结构、增加社会有效供给、改善生态环境、缓解能源危机、增加就业机会等多方面重要意义。 1.4 由菜籽油制生物柴油的有利之处 尽管许多木本油料都可以加工为生物柴油,但规模有限,其他油料作物扩大面积的潜力有限,而油菜具有适应范围广,化学组成与柴油相近等特点,是我国发展生物柴油最理想重要的原料来源。种油菜不与主要粮食争地,且增肥地力,较同期冬小麦早熟半月,有利于后荐作物增产。所以,油菜原料的增长空间是非常大的。据统计,在不影响粮食生产的情况下,我国有2670万hm2以上的耕地可用于发展能源油菜生产,年生产4000万t 生物柴油,相当于建造1.5个永不枯竭的绿色大庆,具有十分重要的战略意义。 2、目前制备生物柴油的方法 生物柴油的制备方法有物理法和化学法。物理法包括直接使用法、混合法和微乳液法;化学法包括高温热裂解法和酯交换法。 2.1 直接使用法 即直接使用植物油作燃料.由于植物油黏度高、含有酸性组分,在贮存和燃烧过程中发生氧化和聚合以至于发动机内沉积多、喷油嘴结焦、活塞环卡以及排放性能不理想等问题,后来便被石油柴油所取代。

第一代生物柴油特性与各种方法介绍

生物柴油特性与技术介绍 生物柴油产品特性 与常规柴油相比,生物柴油下述具有无法比拟的性能。 1) 具有优良的环保特性。主要表现在由于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会造成污染的芳香族烷烃,因而废气对人体损害低于柴油。检测表明,与普通柴油相比,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,降低94%的患碍率;由于生物柴油含氧量高,使其燃烧时排烟少,一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%);生物柴油的生物降解性高。 2) 具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。 3) 具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低,使用寿命长。 4) 具有较好的安全性能。由于闪点高,生物柴油不属于危险品。因此,在运输、储存、使用方面的有是显而易见的。 5) 具有良好的燃料性能。十六烷值高,使其燃烧性好于柴油,燃烧残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。 6) 具有可再生性能。作为可再生能源,与石油储量不同其通过农业和生物科学家的努力,可供应量不会枯竭。 生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲Ⅱ号标准,甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳,从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。 据美国能源部的研究,生物柴油对人比食盐的毒性还小,比糖更容易降解,生物柴油致癌物排放量比石化柴油降低93.6%。 由于生物柴油燃烧所排放的二氧化碳远低于植物生长过程中所吸收的二氧化碳。因此,与使用矿物柴油不同,理论上其用量的增加不仅不会增加,反而会降低因二氧化碳的排放,从而能缓解全球变暖这个影响人类生存的重大环境问题。 作为可再生能源,与石油不同,其可以通过农业和生物科学家的努力,使其可供应量不会枯竭。原料供应有保证,价格较稳定。油料作物增产空间大,加之转基因技术可使油料含油达70%左右,有一定降价空间。 目前生物柴油生产所用技术 目前生物柴油主要是用化学法生产,即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温(230~250℃)下进行转酯化(酯交换)反应,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯,在经洗涤干燥即得生物柴油。生产设备与一般制油设备相同,生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。 目前几种主要的工艺方法: ?碱催化法 ?酸催化法 ?脂肪酶或生物酶法 ?超临界萃取法 1.碱催化法:用氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂,这是目前最常用的制取方法,将植物油脂与甲醇予以酯交换(交酯化)反应,并使用氢氧化钠(油脂重量的1%) 或甲醇钠(Sodium methoxide) 做为催化剂,大约混合搅拌反应2小时,即可制得生物柴油。 2.酸催化法:因废油脂通常含有大量的游离脂肪酸,而不能用碱性催化剂转化为生物柴油,

生物柴油生产工艺

学院:化学与环境保护学院专业:化学工程与工艺 姓名:朱慧芳 学号:201031204011

新型藻类制生物柴油生产工艺 摘要:我国石油资源紧缺,研究开发生物柴油是当务之急。结合我国情况介绍了几种可用于生产生物柴油的原料,并针对不同的原料,提出了几种可供使用的生产工艺。用泔水油、地沟油和油厂下脚料等原料生产生物柴油工艺成熟、经济合算, 值得推广。为适应我国生物柴油的研究与生产,建议加快制定我国生物柴油的相关标准。 关键词:生物柴油;酯化;醇解;酯交换;脂肪酸;脂肪酸甲酯 一生物柴油概述 生物柴油 (Biodiesel),又称脂肪酸甲酯 (Fatty Acid Ester)是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料,与醇类 (甲醇、乙醇) 经交酯化反应 (Transesterification reaction) 获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr. Rudolf Diesel (1858-1913) 于1895年提出,是指利用各类动植物油脂为原料,与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性,使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。在1900年巴黎博览会上Dr.Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油具有一些明显优势,其含硫量低,可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放;生物柴油具有较好的润滑性能,可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损,延长其使

用寿命;生物柴油具有良好的燃料性能,而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。此外生物柴油是一种可再生能源,也是一种降解性较高的能源。 二生产生物柴油背景技术市场分析 1生物柴油原料 由于各国的资源差异,生物柴油的原料差异较大,欧盟主要是菜籽油为主,美国主要是以大豆油为主。我国主要生物柴油主要以废弃油脂以及木本原料为主,并在价格合适的情况下考虑进口棕榈油。 2 生物柴油的优缺点 (1)生物柴油优势 与常规柴油相比,生物柴油下述具有无法比拟的性能。 1) 具有优良的环保特性。主要表现在由于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会造成污染的芳香族烷烃,因而废气对人体损害低于柴油。检测表明,与普通柴油相比,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,降低94%的患碍率;由于生物柴油含氧量高,使其燃烧时排烟少,一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%);生物柴油的生物降解性高。 2) 具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。 3) 具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低,使用寿命长。 4) 具有较好的安全性能。由于闪点高,生物柴油不属于危险品。因

生物柴油工艺流程图CAD图

一、概述 1.1生物柴油概述生物柴油(Biodiesel) ,又称脂肪酸甲酯(Fatty Acid Ester) 是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料,与醇类(甲醇、乙醇) 经交酯化反应(Transesterification reaction) 获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr.Rudolf Diesel (1858-1913) 于1895年提出,是指利用各类动植物油脂为原料,与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性,使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。在1900年巴黎博览会上,Dr.Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油具有一些明显优势,其含硫量低,可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放;生物柴油具有较好的润滑性能,可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损,延长其使用寿命;生物柴油具有良好的燃料性能,而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。此外,生物柴油是一种可再生能源,也是一种降解性较高的能源。1.2使用生物柴油可降低二氧化碳排放生物柴油的使用能减少温室气体二氧化碳的排放,可以这样来理解:燃烧生物柴油所产生的二氧化碳与其原料生长过程中吸收的二氧化碳基本平衡,所以不会增加大气中二氧化碳的含量.而燃烧矿物燃料所释放的二氧化碳需要几百万年才能再转变为石化能,故使用生物柴油能大大减少石化燃料的消耗,相当于降低了二氧化碳的排放。美国能源部研究得出的结论是:使用B20(生

物柴油和普通柴油按1:4混合)和B100(纯生物柴油)较之使用柴油,从燃料生命循环的角度考虑,能分别降低二氧化碳排放的15.6%和78.4%。 1.3生物柴油降低空气污染物的排放生物柴油由于本身含氧10%左右,十六烷值较高,且不含芳香烃和硫,所以它能够降低CO、HC、微粒、NOx和芳香烃等污染物的发动机排气管排放,尤其是微粒中PM10的排放,而它正是导致人类呼吸系统疾病根源的污染物。生物柴油具有许多优点:*原料来源广泛,可利用各种动、植物油作原料。*生物柴油作为柴油代用品使用时柴油机不需作任何改动或更换零件。*可得到经济价值较高的副产品甘油(Glycerine) 以供化工品、医药品等市场。*相对于石化柴油,生物柴油贮存、运输和使用都很安全(不腐蚀溶器,非易燃易爆) ;*可再生性(一年生的能源作物可连年种植收获,多年生的木本植物可一年种维持数十年的经济利用期,效益高;*可在自然状况下实现生物降解,减少对人类生存环境的污染。 生物柴油突出的环保性和可再生性,引起了世界发达国家尤其是资源贫乏国家的高度重视。德国已将生物柴油应用在奔驰、宝马、大众、奥迪等轿车上,全国现有900多家生物柴油加油站。美国、印度等其他发达国家和发展中国家也在积极发展生物柴油产业。目前,世界生物柴油年产量已超过350万吨,预计2010年可达3000万吨以上。1.4我国生物柴油发展的现状在生物柴油方面,我国的技术研究并不落后于欧美等发达国家,从各种公开的文献资料上,涉及生物柴油的文献80余篇,涉及技术研究的文献20余篇,内容包括了生物

生物柴油制备方法及国内外发展现状

生物柴油制备方法及国内外发展现状 摘要:通过查找文献,简要介绍了生物柴油的定义和优点,重点介绍它的制备方法,同时也对它在国内外的发展现状作了些介绍。 关键词:生物柴油;制备;现状; Abstract:This article gives a brief introduction to the definiton , advantages and development at home and abroad of the biodiesel,it also gives an emphasis introduction on prepation method . Keywords: biodiesel;prepation;actuality; 随着城市对能源需求的不断增加,石油资源的日益枯竭,全世界都将面临能源短缺的危机,而且石油燃烧对环境造成严重的污染,在很大程度上影响着人们的健康水平,于是对生物柴油的研究应用成为缓解日益恶化的能源和环境问题的焦点。 1生物柴油的定义及优点 1.1 定义 生物柴油是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料,通过酯交换工艺制成的有机脂肪酸酯类燃料[1]。产业化生产中所说的生物柴油是指脂肪酸甲酯,是脂肪酸与甲醇发生酯化反应后的生成物。 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。天然油脂由长链脂肪酸的甘油三酯组成,分子量大,接近700~1000,虽本身可以燃烧,但不能和普通柴油充分混合,直接用作柴油有很多缺陷,需要设计专门的柴油机。酯交换后得到脂肪酸甲酯,分子量降低至200-300,与柴油的分子量相近,性能也接近于柴油,可以按任意比例混合,也无需设计专门的柴油机。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。 1.2 优点 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[2,3]:(1)具有优良的环保特性。生物柴油中硫含量低,不含芳香烃,

生物柴油工艺流程简述

本项目所采用的是吸收发展日本HAVE技术及与公司技术研发合作方上海华东理工大学共同研制的脂肪酸甲脂提纯的分子蒸馏技术和自有的精制技术相结合,自主开发创新,独具特色的生产工艺和设备。是在国内外同行业中具有先进性的生物柴油生产新工艺。 叙述如下: STEP-1前处理 原料油在,多数场合时是含有一定的水分和微生物的,在加热100℃以上的情况下.甘油三酯(三酸甘油酯)的一部分加水分解,变为游离脂肪酸。因此,一般的原料油尤其是废食用油里含有2~3%的游离脂肪酸,饱和溶解度的水以及残渣的固定成分。这些杂质,特别是在由碱性触媒法的酯化交换过程中,使触媒活性下降,产生副反应生成使燃料特性变坏的副生物,所以,在酯交换反应前,有去除的必要.D/OIL 制造过程中,配合高速分离,真空脱水,脱酸等,几乎可以全部除去废食用油中的杂质。饱和脂肪酸采用烙合法断链转换成不饱和脂肪酸。 STEP-2 甲醇触媒的溶解 水分等杂质含有量在所定值以下的甲醇和触媒混合后,用来调制甲醇溶液.此过程中,特别要注意的是,由于溶解热的突然沸腾,有必要控制溶解速度和溶液的温度。另有,KOH触媒由于吸水性较高,所以,在储藏和使用阶段尽量防止吸收水分、一旦,吸收了大量的水分时, KOH就会变得难于溶解,将会影响到下一个工序。

STEP-3 酯交换反应 将经过前处理的原料油和触媒,甲醇混合,在65度左右时进行酯交换反应(Ⅲ--4)。在此工序中,为了达到完全反应的目的(tri-di-mono-甘油酯的转化率在99%以上),有必要控制甲醇/原料油比,触媒/原料油比,搅拌速度,反应时间等的参数。。通常,甲醇/原料油比和触媒/原料比越大,反应速度越快,投入化学反应理论以上的过剩甲醇时,不只是D/OIL的制造原价升高, D/OIL中的残存甲醇浓度也升高,燃料特性反而恶化。还有,此工程,如果原料油中水分和游离脂肪酸有残留的情况下,会引起如下图所示的副反应。过量甲醇通过闪蒸分离后经精馏回用。 STEP-4 甘油的分离 反应结束后,从酯交换反应的生成物甘油和甲酯的混合物中分离出甘油. 甘油的分离,虽然可以利用甘油(1.20g/cm3) 和甲酯(0.88g/cm3)的比重差,使之自然沉降,不仅分离速度很慢,也不能使甘油完全分离.所以, .D/OIL的制造过程是通过高效率的高速离心分离机来进行分离的. STEP-5 甲酯的精制 甲酯的精制是通过蛋白页岩吸附剂,去除生物柴油中的碱性氮、和黄曲霉素。

生物酶法制备生物柴油研究综述.

生物酶法制备生物柴油研究综述 分数低于0.0005 %,十六烷值高达73.6,在0#柴油中添加了 20%的生物柴油后,尾气排放中 CO 降低了28%,未燃烧的碳氢化合物降低了 36 %,NOx降低了24 %,全负荷烟度下降幅度达到 0.2~0.9 Rb。 蔡志强等 [10]探究了固定化脂肪酶分别催化酯化与醇解两种方法合成生物柴油的最佳工艺条件。 研究发 现,酯化工艺的最佳工艺条件是:2%固定化脂肪酶,温度为30 ℃,油酸∶甲醇=1∶1(摩尔比),分 2 次等摩尔流加甲醇,反应时间 24 h,或分 3 次等摩尔流加甲醇,反应时间 36 h,酯化率都可以达到 95%以上;醇解的最佳工艺条件是:4%固定化脂肪酶,温度为30 ℃,菜籽油∶甲醇=1∶3(摩尔比),分 3 次等摩尔流加甲醇,反应时间为 48 h,酯化率可以达到 95%以上,去除下层甘油后,菜籽油甲酯纯度可达 98%。 安永磊等 [11]利用固定化脂肪酶催化餐饮废油与乙醇反应制备生物柴油。通过实验获得了酯化反应的最佳条件:反应温度47 ℃,有机溶剂为正己烷,醇油比3∶1,5 次投加乙醇,酶用量为 0.3 g,反应时间 32 h 时,生物柴油产率可达 81%。 徐桂转等 [12]利用固定化脂肪酶 Novozym 435,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。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,反应温度:50 ℃,甲醇∶菜籽油=1∶5 (摩尔比),酶用量 10%(与菜籽油的质量比)。 反应分两次加入等量甲醇,即先加入总量一半的甲醇,反应 10 h(菜籽油的酯交换率达到 47%);再加入剩下全部甲醇,反应26 h(酯交换率达到80%)。 唐凤仙等 [13]以戊二醛交联壳聚糖固定的 A.niger Li-38脂肪酶催化棉籽毛油 合成生物柴油取得了不错的效果。 研究发现该固定化酶的贮藏稳定性较好,室温放置 12 d, 酶活性仍能保持 80%以上。固定化酶在30~70 ℃,pH=5.5~6.5 之间较稳定,其热稳定性和 pH 稳定性较游离酶有所提高。固定化酶可重复使用 7 次,转化率保持在80%以上。 洪鲲等 [14]研究了两种脂酶顺序催化制备生物柴油的生产工艺。结果表明:固相化细菌 A007 脂酶催化甘油三酯(TAG)水解的最适条件为:含水量 40%、脂酶用量100 U/g、反应温度30 ℃、反应时间 12 h,此时 TAG水解率和游离脂肪酸(FFA)含量分别为 93.3%和90.1%;在催化 FFA 甲酯化过程中,固相 化 Candidaantarctica 脂酶在FFA∶甲醇=1∶5 时可达到最佳效果;在第二次甲酯化时,加入甘油有利于提高FFA 酯化率,经过 24 h 反应,可将总酯化率

生物柴油制备方法及现状

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

生物柴油工艺技术简介

年产2万吨生物柴油生产技术简介 一、总论 生物柴油概念:生物柴油是清洁的可再生能源,它以生物质资源作为原料为基础加工而成的一种柴油(液体燃料),主要化学成分是脂肪酸甲酯。具体而言,动植物油,如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、米糠油、棉籽油;以及动植物油下脚料酸化油,脂肪酸;动物油:猪油、鸡油、鸭油、动物骨头油等经一系列化学转化,精制而成的液体燃料,是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型的“绿色能源”,大力发展生物柴油对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重大的战略意义。 二、生物柴油的主要特性 与常规柴油相比,生物柴油具有下述无法比拟的性能。 1、优良的环保特性。主要表现在由于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%;生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃,如苯等化合物,因而废气对人体损害低于石化柴油。检测表明,与普通柴油相比,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,降低94%的患癌率;由于生物柴油含氧量高,使其燃烧时排烟少,一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%);生物柴油的生物降解性高。 2、具有较好的低温发动机启动性能,无添加剂冷滤点达–20℃。 3、具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损

率低,使用寿命长。运动粘度稍高,在不影响燃油雾化的情况下,更容易生气缸内壁形成一层油膜,从而提高运动机件的润滑性,保护发动机,降低机件磨损。 4、具有较高的安全性能。由于闪点高,生物柴油不属于危险品。因此,在运输、储存、使用方面的安全性更高。 5、具有良好的燃烧性能。十六烷值高,含氧量高,燃烧性优于石化柴油,燃烧残留物呈微酸性,发动机油的使用寿命加长。 6、具有可再生性能。作为可再生能源,与石油储量不同,其通过农业和生物科学家的努力,可供应量不会枯竭。 7、无需改动柴油机,可直接添加使用,同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。 8、使用性广。可广泛用于各种载重汽车、火车、公交车、卡车、舰船、工程机械、地质矿业设备、农用机械、发电机组等柴油内燃机;更是非动力的工民用窑炉、锅炉及灶具上佳燃料。 三、生物柴油的发展前景及意义 (一)国家立法、政策支持 从2006年1月1日起正式生效的《中华人民共和国可再生能源法》明确规定“国家将再生能源的开发利用列为能源的优先领域,——依法保护可再生资源开发利用者的合法权益”。并指出“生物液体燃料,是指利用生物质资源生产的甲醇、乙醇和生物柴油”。 (二)资源十分广泛 一是可利用各种动、植物油脂的各种废料、副产物,例如加工植

生物柴油的制备实验报告

生物柴油的制备实验报告 【最新资料Word版可自由编辑!】

绿色能源——生物柴油的制备 一、实验目的 1、了解绿色能源的概念。 2、掌握生物柴油的制备方法。 二、实验原理 生物柴油(biodiesel)作为可再生生物质新能源,已经在世界范围内引起了广泛的关注,生物柴油是一种是有替代品。众所周知,普通柴油是从石油中提炼的,而“生物柴油”则可从动物、植物的脂肪中提取。 本实验采用化学方法制备生物柴油,与物理方法不改变油脂组成和性质不同,化学法生物柴油制备技术就是讲动植物油脂进行化学转化,改变其分子结构,是主要组成为脂肪酸甘油酯的油脂转化成为相对分子质量仅为其三分之一的脂肪酸低碳烷基酯,使其从根本上改变流动性和黏度,适合用作柴油内燃机的燃料。酯化和酯交换是生物柴油的主要生产方法,即用含或不含游离脂肪酸的动植物油脂和甲醇等低碳一元醇进行酯化或转酯化反应,生成相应的脂肪酸低碳烷基酯,再经分离甘油、水洗、干燥等适当后处理即得生物柴油。通过化学转化得到的脂肪酸低碳烷基酯具有与石化柴油几乎相同的流动性和黏度范围,同时具有与石化柴油的完全混溶性。是一种良好的柴油内燃机动力燃料。化学法生产的生物柴油完全改变了物理法生物柴油的物性状况,成为完全均匀的液态产品,黏度大幅降低,能与石化柴油以任意比例混溶形成单一均相体系,因此使用就方便多了。 过多的酸和甘油存在,会影响最终生物柴油的质量。所以,在制备生物柴油的时候,一定要先滴定菜油中脂肪酸的含量,并且要把产品中的甘油尽量分离开。通常酸的质量分数不超过15%,如果菜油中脂肪酸的含量小于0.5%就可以直接进行碱催化的酯交换反应;如果大于0.5%,就需要先进行酸的酯化反应(图1)。我们可以简单地以油酸作为标准估算出酸的质量分数。通常在合格的生物柴油产品中,所含;各种形式甘油(游离和非游离)的质量分数要小于0.25%,游离的甘油质量分数要小于0.02%。 废菜过滤清菜脂肪酸含量小于酯交生物柴

生物柴油工艺

车用生物柴油工艺 随着我国工农业、交通运输业的飞速发展,市场对汽、柴油的需求日益增长。现在我国每年消耗的汽、柴油约为1.15亿吨,进口原油及成品油已成为我国财政的沉重负担,而且天然石油的储备有限,人类面临日益严重的能源危机。另外,燃油燃烧不当所排放出的浮碳、碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、硫化物已成为大中城市的主要污染物来源,严重影响生态环境和人类健康。中国是一个经济大国,也是一个能源消耗大国,节能减排与绿色环保已经成为中国能源战略的重要组成部分。全球瞩目的中国共产党第十七次全国代表大会上,党中央、国务院明确提出要重点改变经济增长模式,从单纯追求GDP的增长模式向建设资源节约型、环境友好型社会、节能环保型社会转变,实现经济又好又快的发展。国家出台了多项节能减排的政策措施,抑制高耗能、高污染行业的过快增长。节约发展,清洁发展,安全发展,可持续发展日益受到重视。因此,本着节能和环保要求,研制燃油新配方、开发清洁柴油已经势在必行。 我公司最新研制的生物柴油是以植物油厂下脚料、动物脂肪、废餐饮油、工业废醇等为原料,再加入一定量的催化剂,经专用设备和特殊工艺合成。本产品:理化指标经“国家乙醇汽油质量监督检验中心”检测合格(附:理化指标检测报告原件);动力性能经“国家拖拉机质量监督检验中心”检测与纯柴油相当(附:动力检测报告原件);尾气排放经“省环境检测中心站”检测降低排放40%左右(附:尾气排放指标检测报告原件)。 目前,该技术已经通过科技部成果鉴定、质量技术监督局备案和全国唯一通过国家发改委及环保局批准立项且具有生产、销售资质(附:成果鉴定证书及备案、立项原件),现在已有多家合作单位规模化生产。 采用我公司合成的生物柴油适用于各种拖拉机、农用运输车、抽水机、发电机、燃油热风炉、烘干炉、柴油机轮船等。此种新型燃料与柴油性能相当,并且能大大提高燃烧效率,不污染环境,这种清洁柴油经权威机构检测,环保指标还优于柴油,价格比原柴油低800~1000元/吨左右,是一种经济高效的新型燃料。 1、生物柴油的技术特点

生物柴油的合成

生物柴油的合成 一、 实验目的 1、 了解国内外生物柴油的研究状况; 2、 了解生物柴油的基本性能; 3、 了解目前生物柴油的生产工艺; 4、 掌握一种适合实验室合成生物柴油工艺并进行实验室合成; 5、 掌握实验室工艺的反应机理,合理的对反应装置进行设计; 6、 了解生物柴油对原料性能的指标要求和测定方法; 7、 掌握生产各工艺指标的设定和控制; 8、 掌握生物柴油的主要品质指标和测试方法; 9、 掌握生物柴油的原料转化率的测定方法; 10、了解生物柴油的精制方法。 二、 实验原理 (一)、大豆油密度、皂化值和酸值的测定原理 密 度:根据密度计自身所受重力等于其所受浮力的原理测得。 2121()56.11 HCl V V V C S m V V m -?= ---皂化值: 空白试验消耗盐酸的体积样品消耗盐酸的体积样品的质量 V V V C 56.11 A = m A ))C V m ??---- -1酸值: 酸值(KOH/(mg g 消耗氢氧化钾的体积(mL)氢氧化钾的浓度(mol/L)样品的质量(g) (二)、生物柴油的合成原理 1、预酯化反应原理: 油脂中的游离脂肪酸及甘油三酯在酸性催化作用下和过量的甲醇或乙醇进

行酯化反应,反应过程中生成水、甘油、和脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。 R C O O H+C H O H=R C O O C H+H O 332 2、酯交换反应原理: 甘油三酯在碱性催化作用下进行酯交换反应,生成脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。 (三)、利用皂化——高碘酸氧化法测定产物中的甘油含量,由于甘油产率等于原料的转化率,采用下式计算得到原料和产品中的甘油含量(%),即 三、实验设备及试剂 1、实验设备:水浴锅、搅拌器、烧杯、锥形瓶、温度计、三口烧瓶、回流冷凝器装置等。 2、实验原料:大豆油,氢氧化钾,甲醇等。

生物柴油及其制备方法研究

生物柴油及其制备方法研究 王学虎 (河西学院化学化工学院甘肃张掖734000) 近年来,由于人们生活水平的提高,汽车城乡化迅速发展,人类对石油的依赖越来越强烈,石油供应和消费的平衡关系制约着世界各国的经济发展。石油作为不可再生资源正在逐渐枯竭,全世界都将面临着能源短缺的危机,同时随着人们环境保护意识的增强,人们逐渐认识到石油作为燃料所造成的空气污染的严重性,特别是光化学烟雾、酸雨的频繁出现对人体健康造成了极大的伤害,CO2产生的温室效应严重破坏了生态平衡。因此,世界各国的能源研究人员从资源战略和环境保护的角度出发,积极探究开发一种新的来替代石油燃料,大量研究表明,生物柴油是最重要的清洁燃料之一,从战略角度属于可再生资源,是最有发展前途的柴油机替代燃料[1]。 生物柴油,即脂肪酸甲酯(FAME),是一种含氧清洁可再生能源,它是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木、工程微藻等油料水生植物一级动物油脂、废餐饮油等为原料合成(酯交换)所得的长链脂肪酸甲酯[2]。 1 生物柴油 1.1生物柴油的性能 1.1.1优良的环保特性 生物柴油中硫含量低,因此,SO2和硫化物的排放量低,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,不具致癌性,并且不含铅、卤素等有害物质,废气对人体的损害降低,检测表明,与普通柴油相比,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,降94%的患癌率[3];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10%(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℃。 1.1.3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

生物柴油工艺流程

附录: 生物柴油的生产工艺及三废处理 一、生物柴油生产的原材料 1、地沟油(主要成份:脂肪酸甘油酯和脂肪酸) 2、植物油脂(主要成份:脂肪酸甘油酯和脂肪酸) 3、酸化油(主要成份:脂肪酸和脂肪酸甘油酯) 4、米糠油(主要成份:脂肪酸和脂肪酸甘油酯) 5、动物油脂(主要成份:脂肪酸和脂肪酸甘油酯) 二、生物柴油生产的副料 1、甲醇(含量95%以上) 2、固体酸酯化催化剂(含氧化硅) 3、碳酸钠(工业级) 4、氢氧化钾(工业级) 5、脱色剂(主要成份次氯酸钙) 6、活性白土 三、生物柴油的生产工艺 1、酯化反应 催化剂 方程式:RCOOH+CH3OH→→→RCOOCH3+H2O 生物柴油 反应温度:60-110℃ 反应压力:常压

三废情况:有5-7%的含甲醇(<2%)的酸性(PH=4左右)废水产生。 2、中和反应 碳酸钠溶液,在常温常压下操作。 3、甲醇回收 70-90℃、常压情况下操作。 4、生物柴油的脱色精制 使用脱色剂,60-80℃常压下脱色反应。 4、白土精制 1-2%活性白土,常压90-110℃下精制。 三废情况:有1-2%的固体废渣产生。 具体工艺流程图如下: 甲醇加催化剂甲醇(去精馏) 加热加热↓加热↑加热地沟油等→→→沉降→→→酯化反应→→→甲醇回收→→→ 80℃↓ 90℃↓ 90℃ 80℃ 去杂去水水 脱色剂白土 ↓加热↓ 脱色反应→→→白土精制→→→过滤→→→成品 110℃↓ 白土渣 四、关于三废处理 1、废水:少量含甲醇酸性废水集中收集,经活性炭吸附、碱中和

处理后,并经检测符合国家排放标准后直接排放。 2、废渣:白土精制废渣装入编织袋直接外售,可用于窑炉燃料。

生物柴油介绍

摘要:面对能源紧缺和环境污染,生物柴油替代传统石化燃料已成为研究热点。本文从原料选取、生产方法和生产工艺的角度对生物柴油发展进行了评价和比选。生物柴油有改善生态环境、缓解能源消费压力、含氧量高、降低空气毒性和致癌率以及生物降解性高等诸多优点,近年来已成为各个国家竞相研究的热点,对我国来说,发展生物柴油具有良好的前景。综述了国内以餐饮废油脂、动植物油脂和工程微藻等为原料生产生物柴油的技术研究进展及主要装置的生产能力,分析了在我国发展生物柴油需要解决的问题。 Development and use of biodiesel Fan,yang (University of Science and Technology of Suzhou ,Jiangsu suzhou,215000,China) Abstract: Face energy shortage and environmental pollution, biodiesel is an alternative to traditional fossil fuels has become a hot topic. From the selection of raw materials, production methods and production technology evaluation, comparison and selection point of view of the development of bio-diesel. Biodiesel to improve the ecological environment, to ease the pressure on energy consumption, high oxygen content, reduce toxic and carcinogenic air rate as well as the biological degradability many advantages, and in recent years has become a hot research each country competing for our country, the development of bio-diesel has good prospects. The production capacity of the domestic the catering waste oils, animal and vegetable fats and oils, and engineering of microalgae as raw material to produce bio-diesel technology research progress and the main device, a problem to be solved in the development of bio-diesel in China. Keywords: biodiesel; production process; development prospects 近年来,全球石油供需矛盾日益突出,一方面由于交通运输燃料消费量不断增长对石油的需求不断 扩大,另一方面全球石油资源量日益减少,石油供应日趋紧张,此生物燃料技术开发已经引起世界许多国家的普遍重视。生物柴油作为主要生物燃料之,具有产品环保、原料可再生的优点,近年来在生物燃料的开发中发展速度较快。 生物柴油由动物和植物等油脂制得,属可降解再生能源。作为一种有潜力取代传统矿物柴油而使用的环保燃油,生物柴油不但可以有效降低环境污染,还能缓解我国能源危机,更能促进农副产品的综合开发与利用。前人经过大量的研究和长期的使用,发现生物柴油有着某些矿物柴油多不可比拟的优良性能。国际上,各国都开始转向生产、利用和发展生物柴油能源,并视作一种石油能源替代品加以研究。西方发达国家根据本国能源安全性和环境保护情况,已经对其进行非常深入广泛的研究,并有一大批工业规模的生产装置已经建立,生物柴油的产量和使用范围正不断扩大。欧盟通过替代燃料的立法,对生物柴油的生产者与消费者给予支持和优惠,大大刺激了和促进生物柴油的生产和使用。美国于1992年制定了能源政策法案中明确指出,2010年非石油燃料需占发动机燃料总量的30%,而非石油燃料主要指的就是生物柴油。其他国家在面临石化柴油紧缺的现实情况下,也正积极发展生物柴油相关科研项目。在国内,政府从2000年开始重视生物柴油的研发工作 J。尽管我国生物柴油的研究与开发起步晚,但发展较为迅速,且部分成果已达国际先进水平。2003年4月,生物柴油被国家科技部等政府机构列为“国家重点新产品”。相关高校和科研院所也进行了实验室研究和小型化工业实验,并取得了重大成果。 1、生物柴油的原料来源

制备生物柴油的方法

1用地沟油制备生物柴油的方法 前言:本发明涉及一种用地沟油制备生物柴油的方法,按重量百分比,A.将97~99.8%的地沟油和0.2~3%的多孔载体的固体酸催化剂加入反应釜内,反应温度控制在>95℃至130℃,常压下通入气相甲醇,搅拌1~4小时进行酯化反应,反应结束后,分离出固体酸催化剂;B.将酯化反应后70~80%的液体、15~25%的甲醇以及1~5%的固体碱催化剂放入反应釜内,反应温度控制在50℃~65℃,常压下搅拌0.5~2小时进行酯交换反应; C.酯交换反应完成后,将液体静置或进行离心分离,上层即为制备的生物柴油,下层为甘油、固体碱催化剂以及甲醇。本发明具有酯化反应充分,能耗低,工艺简单,收率高的特点,能满足工业化规模生产。 制造生物柴油的反应釜 前言:本发明涉及一种制造生物柴油的反应釜,包括釜体和安装在釜体上的搅拌装置,所述的釜体为具有夹层的夹套式结构,釜体上的蒸汽进口和冷凝水出口与夹层相通,釜体上分别设有的原料进料口、出料口、催化剂进口以及溶剂进口与釜体反应腔相通,所述原料进料口和催化剂进口分别设置在釜体的上部,出料口设置在釜体的底部,而溶剂进口设置在釜体的底部或/和下部。本发明的反应釜结构简单,设备投资少,酯化反应充分,生产效率高,能满足工业化规模生产。 反应釜:又称反应器或反应锅。是化工生产中用于进行化学反应的一种容器。常配备必要的传热装置和搅拌装置以达到强化生产的目的。反应釜分为间歇式、半连续式和连续式三种。搅拌器主要用于染料和制药工业,也用于其他工业,如烧碱生产中的苛化桶等。使两种或多种物料进行混合的操作。有机械搅拌和空气搅拌等方法。可以促进物理变化和化学反应。通常在搅拌器中进行。 温度控制以温度作为被控变量的开环或闭环控制系统。其控制方法诸如温度闭环控制,具有流量前馈的温度闭环控制,温度为主参数、流量为副参数的串级控制等。在分布参数系统中,温度控制是以控制温度场中温度分布为目标的。 脂肪酸温控容器结晶分离法利用油脂化学品固化点的差别进行分离的最早方法。主要用在油脂的分离操作,如脱蜡、冬化、棕榈油分为棕油硬脂精和棕油油精等。油脂水解得到的混合脂肪酸也可用此法将其中熔点较高的硬脂酸和棕榈酸等与较低的油酸等分开。本法的特点是温度控制要均匀,但不能强烈搅拌以免结晶被破坏。因此冷却只能缓慢地进行,导致结晶罐体积庞大,而这又与温度控制的均匀有矛盾。 2用地沟油及废弃动植物油制备环氧增塑剂的方法 前言:本发明涉及一种用地沟油及废弃动植物油制备环氧增塑剂的方法,按重量百分比将97~99.8%的废油和0.2~3%的多孔载体的固体酸加入反应釜内,温度在>95℃至130℃,通入气相甲醇搅拌1~4小时,反应结束后分离出固体酸;将酯化反应后70~80%的液体、15~25%的甲醇以及1~5%的固体碱催化剂放入反应釜内,温度在50~65℃,常压下搅拌0.5~2小时;分离制得脂肪酸甲酯;将25~35%的双氧水、2.5~10%的甲酸及0~1%的三聚磷酸纳加入55~70%的脂肪酸甲酯内,温度控制在60±5℃,搅拌8~10小时,反应完成后分出酸水,中和、洗涤常温下脱水得到制品,具有能耗低,工艺简单、成本低的特点。 3用废油制备生物柴油的酯化反应工艺 本发明涉及一种用废油制备生物柴油的酯化反应工艺,按重量百分比将97~99.8%的废油和0.2~3%的多孔载体的固体酸催化剂加入反应釜内,反应温度控制在>95℃至130℃,常压下通入气相甲醇,搅拌1~4小时进行酯化反应,反应结束后,分离出固体酸催化剂。

相关文档