我国生物柴油发展态势及政策建议 – 中国生物质燃料网 |
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生物柴油是以大豆、油菜、棉花、棕榈等油料作物,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,通过酯交换或热化学工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油技术不是新兴技术,已有上百年历史,技术成熟稳定,产品质量有保证,性能优越,在欧美等发达国家已得到广泛应用和推广。
生物柴油最先由德国工程师Dr.Rudolf Diesel提出。他于1892年研制开发出一种新型压缩点火式内燃机,用煤油、花生油等作燃料。经过进一步研究,于1893 年提出生物柴油这一概念。1895年,他开始以动物或植物的油脂作为原料,通过醇类化合物进行酯化反应生产供内燃机使用的燃料。经过一系列理论研究与实践,1900年以花生油为燃料的发动机正式出现。 如今,生物柴油的生产技术已历经两代发展。第一代生物柴油是用天然油脂,包括植物油、动物油和微生物油脂等通过酯交换法生产的一类脂肪酸酯类化合物,一般为脂肪酸甲酯。根据反应特点,可分为酸或碱催化法、生物酶法和超临界法等,目前普遍采用的是酸或碱催化法。第一代生物柴油存在一定缺陷,如长期储存稳定性差;与发动机兼容性差,沸程窄,与石化柴油的体积混合比不能超过20%—30%;凝固点高,在温度低的地域无法使用等,这限制了它的使用前景。 为改进第一代生物柴油,人们将研究重点转移到改变油脂的羧基官能团分子结构上,使其脱除含氧基团,转变成相对应的烷烃,并通过异构化降低凝点,改善其流动性,逐渐形成了以催化加氢为主要技术的第二代生物柴油制备技术,包括加氢催化剂和异构化催化剂两种。 目前的加氢脱氧催化剂大多是以加氢脱硫催化剂为基础发展起来的。常见的催化剂活性组分为Mo、Ni、Co、W、Pt、Pb、Rh、Ir、Ru以及组合活性金属等,常见的催化剂载体为γ-Al2O3、分子筛、活性炭、SiO2、ZrO2、TiO2等。不同催化剂的加氢活性不同,反应选择性不同,原料适应性也不同。例如以菜籽油为原料,通过Al2O3负载的Ni、Mo、0.3NiMo(n(Ni):n(Mo) = 3:7),在固定床反应器上,用反应温度为260℃-280℃,氢气压力为3.5 MPa,质量空速(WHSV)为0.25-4.00h-1的条件下,实验结果表明,加氢脱氧的反应活性顺序为0.3NiMo/Al2O3 > Mo/Al2O3 > Ni/Al2O3。目前通过加氢脱氧催化的国内外代表性企业技术工艺如下表1所示。异构化催化剂主要是贵金属催化剂,比如Neste OiL公司采用SAPO-11-Al2O3、ZSM-22-Al2O3、ZSM-23-Al2O3 等分子筛负载Pt制得的催化剂;UOP公司与意大利Eni公司采用SAPO-11、SAPO-31、ZSM-12等分子筛负载Pt制得的催化剂;Topsoe公司采用酸性载体负载Ni-W制得的催化剂(如表1所示)。 |
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