第二代生物柴油制备过程中催化剂的选择优化
地沟油加氢脱氧制备第二代生物柴油技术
地沟油加氢脱氧制备第二代生物柴油技术李继涛;张晓燕;沈健;孙殿成;刘金龙【摘要】采用分步浸渍法制备了催化剂NiMoW/γ-Al2O3.以地沟油为原料,通过固定床反应器对NiMoW/γ-Al2O3催化剂的性能进行了评价.地沟油经加氢脱氧等反应得到C15~C18的直链柴油烷烃,即第二代生物柴油.考察了不同反应温度、反应压力、液态空速下产物的质量收率、脱氧率和选择性.实验结果表明,适宜的反应条件为:反应温度380 ℃反应压力5.0 MPa液态空速1.0 h-1,在该反应条件下,生物柴油的质量收率为84.63%,脱氧率不低于99.98%【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2017(045)012【总页数】4页(P80-83)【关键词】催化剂;地沟油;加氢脱氧;第二代生物柴油【作者】李继涛;张晓燕;沈健;孙殿成;刘金龙【作者单位】辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺 113001;中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳 471003;中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳 471003;辽宁石油化工大学石油化工学院,辽宁抚顺 113001;中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳 471003;中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TS229第二代生物柴油是指在一定条件下经过加氢脱氧等工艺技术将动植物油脂转化为具有类似石化燃料品质的碳氢燃料。
与石化柴油相比，第二代生物柴油原料来源更丰富，原料中的硫含量更低，燃烧后对环境污染小，油品具有较低的密度和运动黏度，较高的十六烷值[1]，是石化柴油最具潜力的替代燃料之一，目前已逐渐开始工业化推广，如美国UOP公司和巴西Petrobras公司等已研发出成熟的动植物油催化加氢工艺[2]。
目前制约第二代生物柴油工业化发展的主要问题是成本过高，据统计，生物柴油制备成本的80%是原料成本[3]，若以油料农作物等为原料的工艺成本普遍较高，且大量种植油料农作物会与粮食作物抢地，因此采用廉价的原料是第二代生物柴油实用化的关键。
生物柴油制备中的催化剂研究与优化
生物柴油制备中的催化剂研究与优化随着全球对可再生能源需求的不断增长，生物柴油逐渐成为替代传统石油燃料的重要选择。
生物柴油由于其可再生性、较低的碳排放以及与传统柴油相似的化学性质，正在日益受到关注。
然而，生物柴油的制备过程中，催化剂的选择、研究与优化成为关键因素，直接影响其合成过程及产品质量。
一、催化剂的选择与评估催化剂在生物柴油制备反应中扮演着至关重要的角色。
优秀的催化剂应具备以下特点：高催化活性、良好的稳定性、易制备、价格低廉以及可重复利用等。
目前用于生物柴油制备的主要催化剂包括碱催化剂、酸催化剂和酶催化剂。
其中，碱催化剂以其高催化活性和可扩展性被广泛应用，但其基础研究和催化机理尚需进一步深入探究。
酸催化剂则可在较低的温度下完成反应，并具备更好的选择性。
而酶催化剂则受到生物质基质的限制，但具有可再生性和较好的环保性。
二、催化剂研究方法针对不同类型的催化剂，研究人员采用不同的方法进行分析与优化。
在碱催化剂的研究中，常见的方法有X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和比表面积测试等，这些测试可以帮助研究人员了解催化剂的晶体结构、功能基团和热力学性质。
此外，还可以采用密度泛函理论（DFT）、反应动力学模型和表面活性中心构建等方法，来解析碱催化剂的催化机理与反应动力学。
对于酸催化剂和酶催化剂的研究，常用的测试方法包括质谱仪、核磁共振、色谱-荧光检测法等。
三、催化剂的优化与改进针对催化剂的优化与改进工作，主要是通过改变催化剂的组成、结构和表面性质来提高其催化活性和稳定性。
对于碱催化剂而言，可以通过控制反应温度、反应时间、催化剂浓度和反应物质的配比等来实现催化剂的优化。
此外，也可以通过合成复合催化剂，提高催化剂的稳定性和选择性。
对于酸催化剂和酶催化剂而言，主要通过改变催化剂的酸性和表面性质来实现优化和改进。
此外，还可以通过制备催化剂的载体、纳米材料和多相催化反应来提高催化剂的性能。
四、催化剂研究的挑战与展望生物柴油制备中催化剂的研究仍然面临许多挑战。
高效制备生物柴油的方法
高效制备生物柴油的方法生物柴油是一种绿色可再生能源，可以直接替代传统柴油。
其制备利用生物质作为原料，通过酯化反应将生物质中的油脂酯化成酯化物，再通过转化反应制备成生物柴油。
本文将介绍一种高效制备生物柴油的方法。
1. 原料准备制备生物柴油的首要条件是原料选择，需要选择高含油量的农作物和林产品作为原材料。
在实际操作中，可以选择大豆、油菜籽、棕榈油、花生等作为油脂原料。
2. 酯化反应将原料中的油脂酯化成脂肪酸甲酯，这是制备生物柴油的关键步骤。
可以使用酸性催化剂或碱性催化剂催化酯化反应。
在碱性催化剂中，氢氧化钠是常用的碱性催化剂。
催化剂的选择和用量的优化可以促进反应的进行，提高反应的效率和产率。
3. 精馏与纯化经过酯化反应后，产生的产品中含有残留催化剂和杂质，需要进行精馏和纯化。
还可以使用活性炭和硅胶等吸附剂对生物柴油的pH值、水分和杂质进行调控与去除，提高生物柴油的品质。
4. 洗涤与降温制备生物柴油后，需要进行洗涤和降温。
洗涤可以去除生物柴油中的杂质和其他有害物质。
降温可以让生物柴油的温度降至室温。
在实际生产中，可以使用冷却器等设备进行降温处理。
5. 储存与运输制备出的生物柴油需要进行储存和运输。
在储存和运输过程中，需要避免水分和氧气的接触，以防止生物柴油的氧化和酸化。
同时，需要注意生物柴油的保存温度，存放环境的干燥程度、光照程度和空气质量等因素对生物柴油的品质也有很大的影响。
综上所述，高效制备生物柴油的方法是：通过选取合适的油脂原料、合适的催化剂、优化生产工艺，同时对生产过程中的洗涤、纯化、降温、储存和运输等环节加强管理和控制，制备出高品质、高效率的生物柴油。
天然油脂制备生物柴油新技术研究——油脂制备生物柴油的催化剂选择及优化组合
（ｎｔｕ ｆ ｈ ｍｃｌ ｎｕｔ ｆ ｏｅｔ ｒｄ ｃ ，Ａ ；Ｋ ｙａ ｄＯ ｅ ａ ．ｏ Ｉｓｔｔ ｏ ｅ ｉ ｄ ｓｙｏ ｒｓ Ｐｏｕｔ Ｃ Ｆ ｅ ｎ ｐｎＬｂ ｎ ｉｅ Ｃ ａＩ ｒ Ｆ ｓ Ｆ ｒ ｔ ｈｍ ｃｌ ｎｉ ｅ ｎ ，Ｆ Ｎ ｎ ｎ １０ ２ ｈｎ ） ｏｅ ｅ ｉａ Ｅ ｇ ｅｒ ｇＳ Ａ， ａｊ ｇ２０ ４ ，Ｃ ｉ ｓＣ ｎ ｉ ｉ ａ
维普资讯
第 ４ 卷第 ２ １ 期
２０ ０ ７年 ３月
Ｖｏ ． Ｎｏ． １４１ ２ Ｍａ ．２ ７ ｒ ００
天 然 油 脂 制 备 生 物 柴 油 新 技 术 研 究
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பைடு நூலகம்
油脂 制备 生物 柴 油 的催化 剂 选择 及优 化 组合
聂小安 ，蒋剑春 ， 戴伟娣 ， 侠 常
Ｓｕ ｙ ｏ ｗ ｒｐ ｒ ｔ ｎ Ｔｅ ｈ ｉ ｕ ｆＢｉｄ ｅ ｅ ｒ ｍ ｔｒｌＯｉ ｔ ｄ ｎ Ｎｅ Ｐ ｅ ａａｉ ｃ ｎ ｑ ｅ ｏ ｏ ｉｓｌｆｏ Ｎａｕ ａ ｌ ｏ ｓ
Ｔ ｅ Ｓ ｌ ｃｉｎ ａ ｄ Ｂｅ ｔＣｏ ｓｉ ｔｏ ｆＲｅ ｃ ｉｎ Ｃａａ ｙ ｔ ｏ ｙ ｔ ｅ ｉ ｆＢｉ ｄ ｅ ｅ ｈ ｅｅ ｔ ｎ ｓ ｎ ｔｔ ｉｎ ｏ ａ ｔｏ ｔｌ ｓｓｆ ｒＳ ｎ ｈ ｓｓｏ ｏ ｉｓ ｌ ｏ ｕ
态 下 制备 生 物 柴 油理 想 的催 化 剂 。 学 ｇ 关键 词 ： 然 油 脂 ； 物 柴 油 ； 化 剂 天 生 催
中图分类号 ： Ｑ ｌＴ ５ ７ Ｔ ｇ ； Ｑ １ 工 ｒ
程 ｇ
— —
文献标识码 ： Ａ
生物能源关键技术研发与推广考核试卷
B.生物乙醇
C.生物柴油
D.微藻生物燃料
二、多选题（本题共20小题，每小题1.5分，共30分，在每小题给出的四个选项中，至少有一项是符合题目要求的）
1.生物能源的主要优点包括哪些？（）
A.可再生
B.环境友好
C.能量密度高
D.成本低
2.以下哪些是第二代生物能源的特点？（）
A.以非粮食作物为原料
A.酶解法
B.化学催化法
C.超临界甲醇法
D.光合作用法
12.生物乙醇生产过程中，以下哪个环节可能导致环境污染？（）
A.原料种植
B.发酵过程
C.产品提炼
D.废渣处理
13.生物能源在我国的能源结构中占比是多少？（）
A. 5%
B. 10%
C. 15%
D. 20%
14.下列哪种生物能源具有最高的能量密度？（）
1. ABC
2. ABC
3. ABCD
4. ABC
5. ABCD
6. ABCD
7. ABCD
8. ABCD
9. ABCD
10. ABCD
11. ABC
12. ABC
13. ABC
14. ABC
15. ABCD
16. ABCD
17. ABC
18. ABCD
19. ABC
20. ABCD
三、填空题
1.一、二
生物能源关键技术研发与推广考核试卷
考生姓名：__________答题日期：_______得分：_________判卷人：_________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
生物柴油生产技术的优化与创新
生物柴油生产技术的优化与创新柴油是一种重要的燃料，广泛应用于交通运输、农业机械和工业生产等领域。
然而，传统的石油柴油使用对环境造成了严重污染，如大气污染和温室气体排放。
因此，生物柴油作为一种可再生能源，逐渐受到人们的关注和重视。
本文将探讨生物柴油生产技术的优化与创新。
一、生物柴油的定义与发展生物柴油是以植物油或动物脂肪为原料制成的柴油替代燃料。
相比传统柴油，生物柴油具有较低的温室气体排放、生物降解性好以及资源可再生等优点。
随着环境保护意识的提高和清洁能源需求的增加，生物柴油的市场需求逐渐增加。
目前，生物柴油生产技术的优化和创新成为该领域研究的热点。
二、生物柴油生产技术的优化1.原料选择与优化生物柴油的制备原料包括动物脂肪、植物油和废弃食用油等。
不同的原料具有不同的特性，对生物柴油质量和产量有影响。
优化原料的选择是提高生物柴油生产效率的重要环节。
通过对原料的分析评价，选择适合生物柴油生产的优质原料，可以减少废品率和能源消耗，提高生产效益。
2.催化剂的改进催化剂在生物柴油生产中起到重要作用。
优化催化剂的类型和性能，能够提高反应速率和转化效率。
目前常用的催化剂包括碱式催化剂和酸式催化剂。
研究人员通过改进催化剂的载体、添加助剂以及调控催化剂的微观结构等手段，提高催化剂的稳定性和活性，降低生产成本。
3.反应工艺的优化反应工艺的优化对于生物柴油生产的效率和质量具有重要影响。
通过改进反应温度、压力、反应时间等操作条件，可以提高收率和选择性。
一种常用的反应工艺是催化酯交换反应。
通过优化反应温度和催化剂用量，可提高柴油的产量和质量。
三、生物柴油生产技术的创新1.生物质废弃物利用生物质废弃物是生物柴油制备的潜在原料。
利用废弃农作物秸秆、木屑等生物质废弃物，可以减少资源浪费和环境污染。
当前，通过对生物质的预处理和催化裂解技术的创新，实现了废弃农作物废弃物高效转化为生物柴油的过程。
2.微生物发酵技术利用微生物发酵技术生产生物柴油是一种新型的技术路径。
第一、二代生物柴油的优缺点
第一、二代生物柴油的优缺点
何为二代生物柴油？首先，传统意义上的一代生物柴油是指由甘油三酯(地沟油主要成分)和甲醇经过酯交换(酯化)反应得到的脂肪酸甲酯。
一代生物柴油相比普通石化柴油其具有十六烷值高、闪点高、硫含量低、能利用废弃油脂作为原料等诸多优点。
但一代生物柴油存在缺陷，燃烧热值仅为普通石化柴油的额87%，不能完全替代石化柴油，只能按照一定比例进行添加使用，且凝固点高，冬季无法使用。
而鉴于以上缺点，采用深度加氢工艺进行油脂处理。
油脂在油脂在高温、高压条件下，通过催化加氢生成直链烷烃，这就是第二代生物柴油。
第二代生物柴油在国际上被称为绿色柴油，其成分是C12～C20的烷烃(大部分为C15～C18)，结构和性能更接近石化柴油，能以更大的比例添加在石化柴油中。
但因凝固点较高(由于其主要成分为正构烷烃，凝固点高于10℃)限制了使用范围，所以一般第二代生物柴油的工业化生产线都会配备异构化装置，用于降低产品的凝固点。
同样二代生物柴油虽然提高了其燃烧性，但缺点也是有的。
首先，二代生物柴油采用的加氢催化剂通常为硫化态的NiMo/Al2O3或CoMo/Al2O3，反应过程中硫易损失，需要不断添加含硫化合物保持催化剂活性，会导致含硫废气和含硫废液产生，需要增加配套废气及废水处理装置，增加投资及运营成本。
二是反应产物绝大多数为正构烷烃，凝固点较高，无法以很高比例掺入到石化柴油中，若增加异构化装置，则投资成本会进一步增加。
（注：整理于网络，有不妥之处，欢迎交流指正）。
二代生物柴油标准
二代生物柴油标准一、原料二代生物柴油的原料通常为脂肪酸甘油酯、乙酰甘油酯等油脂，以及甲醇或乙醇等醇类物质。
其中，脂肪酸甘油酯和乙酰甘油酯等原料可以通过收集餐饮废油、植物油提炼等方法获得。
二、生产工艺二代生物柴油的生产工艺通常为酯交换反应，即将原料油脂与醇类物质在催化剂的作用下进行反应，生成脂肪酸单烷基酯。
常用的催化剂包括酸性催化剂（如硫酸、酸性树脂等）和碱性催化剂（如氢氧化钠、氢氧化钙等）。
三、性能指标1. 十六烷指数：指生物柴油中异构烃类的含量，用于评价生物柴油的燃烧性能。
十六烷指数越高，生物柴油的燃烧性能越好。
一般要求二代生物柴油的十六烷指数在90以上。
2. 冷滤点：指在规定条件下，柴油能够通过特定孔径的滤网时的最低温度。
冷滤点是衡量生物柴油低温流动性的重要指标，要求二代生物柴油的冷滤点低于-10℃。
3. 闪点：指在规定的加热条件下，生物柴油表面上能产生足够的易燃蒸气的最低温度。
闪点是衡量生物柴油安全性能的重要指标，要求二代生物柴油的闪点不低于60℃。
4. 硫含量：指生物柴油中硫元素的含量。
硫元素是生物柴油燃烧后产生有害物质的主要来源之一，要求二代生物柴油的硫含量低于0.03%。
5. 密度：指生物柴油在标准温度下的密度。
密度是衡量生物柴油能量密度的指标之一，要求二代生物柴油的密度约为0.88g/cm³。
6. 水分：指生物柴油中的水分含量。
水分是影响生物柴油燃烧性能的重要因素之一，要求二代生物柴油的水分低于0.05%。
7. 酸度：指生物柴油中有机酸的总含量。
酸度是衡量生物柴油质量的重要指标之一，要求二代生物柴油的酸度小于0.5mgKOH/g。
8. 多环芳烃含量：指生物柴油中多环芳烃类的含量。
多环芳烃类物质是致癌物质，要求二代生物柴油的多环芳烃含量小于7wt%。
四、质量标准1. 外观：二代生物柴油应为清澈透明的液体，无悬浮物、沉淀和杂质。
2. 颜色：二代生物柴油的颜色应为淡黄色或黄色，不应有绿色或棕褐色。
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第二代生物柴油制备过程中催化剂的选择优
化
生物柴油的作为一种可再生能源，在近年来得到越来越多的关
注和重视，而其中较为常见的一种生物柴油即为第二代生物柴油。
在第二代生物柴油的制备过程中，催化剂的选择及其优化极为重要，本篇文章将会就此方面展开深入的探讨。
一、催化剂的选择
1、催化剂的基本属性
催化剂是制备生物柴油过程中不可或缺的重要组成部分，它们
与反应物一起沉淀在反应器底部，促进生物原料转化为生物柴油。
正是依靠催化剂的存在，许多能否实现的生产反应才能够得以顺
利实现。
具体来说，催化剂具有以下基本属性：
（1）活性：促进化学反应发生。
（2）选择性：仅针对特定的化学物质发生反应，而不去干扰
其他的化学反应。
（3）稳定性：在反应中不发生化学变化，能够长时间使用。
2、催化剂的种类
根据催化剂的作用和材料不同，目前可用于第二代生物柴油制
备的催化剂主要有以下几类：酸性固体催化剂、碱性固体催化剂、氧化锆复合催化剂、硫酸锰催化剂、离子液体催化剂等。
不同种类的催化剂在酸碱性质、物理性质、稳定性等方面具有
各自独特的特点，因此它们也有着各自的优缺点，需要在实际应
用中结合具体反应条件进行选择。
二、催化剂的优化
既然在生物柴油制备过程中催化剂至关重要，我们就有必要对
催化剂的优化过程进行深入研究。
1、催化剂的优化方法
目前，主要有以下几种方法用于提高催化剂的催化效率和稳定性：
（1）更换活性成分：通过更换活性成分，提高催化剂对反应
原料的选择性和活性，从而促进反应的进行。
（2）改变催化剂的表面性质：利用表面改性技术，可以使催
化剂具有更大的比表面积，使其对反应物的吸附和解离更强烈，
提高反应效率。
（3）催化剂的再生：用一些可再生的物质，如稳定剂、还原
剂等来进行催化剂的再生，提高催化剂的使用寿命。
（4）催化剂的载体改性：通过改变催化剂的载体性质，提高
催化剂的空间结构和环境适应性，从而提高反应效率和稳定性。
2、优化实例
目前，国内外的研究人员们已经从多种角度对第二代生物柴油
制备的催化剂进行了不懈的优化。
例如，2019年中国科学院昆明植物研究所的研究人员在研究干
芸香甾醇（PT）与环氧油酸甲酯（EOM）制备第二代生物柴油时，发现在Cs2.5 H1 W1.5 Mo10 O40催化剂系统下，EOM的收率最高，为93.5%。
这一发现使得催化剂系统得到了巨大的优化。
对于在实际生产中对催化剂的优化，比较有价值的是改变催化
剂的物质成分等方面。
笔者认为，未来生物柴油制备过程中的催
化剂研究中，可以结合多元素合金、纳米技术等先进技术，来对
催化剂进行更细致和经济的优化处理，提高其在生物柴油制备过
程中的效率和稳定性。
三、结语
总而言之，催化剂在第二代生物柴油制备过程中扮演着重要的
角色。
通过对酸性固体催化剂、碱性固体催化剂、氧化锆复合催
化剂等种类催化剂的介绍，我们不难发现各种催化剂在酸碱性质、稳定性等方面多有差异。
为了提高催化剂的催化效率和稳定性，
我们可以采用更换活性成分、改变催化剂的表面性质、进行催化
剂的再生或催化剂的载体改性等方法。
在未来的实际生产中，可以结合多元素合金、纳米技术等技术，对催化剂进行更细致和经济的优化处理，从而提高生物柴油的产量和质量，实现更好的环境保护和经济利益的双丰收。