生物柴油催化剂的研究进展.doc

生物柴油催化剂的综述目录一、引言：3二、生物柴油的定义及优点：31、定义：32、优点：3三、生物柴油催化剂：31、酸性催化剂42、碱性催化剂4①强碱性阴离子交换树酯5②阴离子型层柱材料6③分子筛6④碱（土）金属氧化物63、生物酶催化剂7四、总结：8五、参考文献：8引言：随着经济的快速发展全球的能源需求量日益增加；而全球范围的石化能源储量正逐渐减少并且使用石化能源所引起的环境污染更是人类面临的大问题。因此开发绿色可再生、环保的替代性燃料已成为本世纪人类最重要的研究课题之一。在这种形势下生物柴油作为可替代石化柴油的清洁液体生物燃料具有巨大的潜力和广阔的市场前景。生物柴油的定义及优点：1、定义：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与醇通过酯交换工艺制成的脂肪酸醇酯、可代替石化柴油的再生性柴油燃料是一种洁净的生物燃料也称之为"再生燃油"。优点：含水率较高最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性但降低了油的热值；pH值低故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料（制备方法不同的酸价不一样）；密度比水小相对密度在0.8724~0.8886之间；具有“老化”倾向加热不宜超过80℃宜避光、避免与空气接触保存；润滑性能好；优良的环保特性：硫含量低二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%降解速率是普通柴油的2倍可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；较好的低温发动机启动性能；较好的安全性能：闪点高运输、储存、使用方面安全；具有良好的燃料性能十六烷值高燃烧性能好于柴油。无须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。三、生物柴油催化剂：生物柴油催化剂是指在动植物油脂以及下脚料用于生产燃料油的过程中起加速化学反应增加出油率提高燃油质量的一切化学助剂。目前工业上生产生物柴油采用的是酯基转移作用或酯交换反应即用动物油脂或植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸性或碱性催化剂和高温条件下进行酯交换反应生成相应的脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯即得生物柴油。酯交换反应催化剂包括碱性催化剂、酸性催化剂、生物酶催化剂等。下面介绍在酯交换反应中催化剂的研究情况。1、酸性催化剂酸性催化剂包括易溶于醇的催化剂（如硫酸、磺酸等）和各种固体酸催化剂。在工业中最常用的酸性催化剂是浓硫酸和磺酸或两者的混合物。强酸型阳离子交换树脂和磷酸盐是两类典型的酯交换固体酸催化剂但都需要在较高的温度和较长的时间下反应且转化率比较低催化剂的使用寿命短因此限制了工业应用。由于酸催化工艺的反应速率较低在国内外的生物柴油生成装置中很少采用酸催化的酯交换工艺。目前工业中主要是利用酸性催化剂对酸值较高的油脂进行预酯化然后利用碱性催化剂催化酯交换反应。2、碱性催化剂碱性催化剂是酯交换法生产生物柴油中使用最广泛的催化剂主要有两类：易溶于甲醇的KOH、NaOH、NaOCH3等催化液相反应的无机碱催化剂以及强碱性阴离子交换树脂、阴离子型层柱材料、分子筛、碱（土）金属氧化物、碳酸盐等催化多相反应的固体碱催化剂。（1）无机碱催化剂传统的酯交换反应常采用液相催化剂如甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾的油溶液等用量约为1%（油重）左右反应温度一般是甲醇的沸点反应速度快转化率高；但同时也存在着明显的缺点如反应完成后产品中和洗涤产生大量的工业废水造成环境污染这也正是急需改进的一个方面。各种无机碱用作酯交换催化剂时还有所不同：当使用甲醇钠为催化剂时原料必须经严格的预处理少量的游离水或脂肪酸都影响甲醇钠的催化活性但产物中皂的含量很少有利于甘油与生物柴油的分离提高生物柴油收率。以氢氧化钠（或钾）为催化剂对原料的要求相对不那么严格原料中可含少量的水和游离脂肪酸但这会导致生成较多的脂肪皂影响甘油与生物柴油的分离从而降低生物柴油的收率。一般来说以氢氧化钠（或钾）为催化剂原料的酸值不应超过2mgKOH/g催化剂的用量为油脂重量的0.5～2.0%。若油脂原料的酸值较高则需要加入过量的催化剂以中和原料中的游离脂肪酸。这种条件下皂的生成量高甘油沉降分离困难且甘油相中溶解的甲酯量较高因此原料的纯度对反应的转化率有很大的影响。（2）固体碱催化剂固体碱催化剂是近年来研究的重要方向可以解决产物与催化剂难分离的问题且使用的固体酸、碱及固定化酶催化剂都是环境友好型的。用于生物柴油生产的固体碱催化剂主要有强碱性阴离子交换树酯、阴离子型层柱材料、分子筛、碱（土）金属氧化物、碳酸盐等。强碱性阴离子交换树酯离子交换树酯是固体催化剂研究方向的一个重要分支。以固体强碱性阴离子交换树脂为催化剂进行油脂的酯交换反应具有催化剂易分离回收、可重复利用、不污染终产品及反应条件温和等优点。近年来采用离子交换树脂作为化学反应催化剂成为