生物柴油的研究现状及制备工艺

1. 生物柴油的研究现状及制备工艺 孟广莹 2012年6月21号

2. 2 3 1 研究目的及意义 研究现状及存在问题 课题研究内容 内容提纲

3. 2 3 1 研究目的及意义 研究现状及存在问题 课题研究内容

4. 能源——工业的血液 生物质能 风能 太阳能 煤炭 240年 石油 40年 天然气 50年

5. 中国能源消费结构图 世界能源消费结构图

6. 积极寻求新能源

7. 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。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。 生物柴油

8. 生物柴油的优点 生物柴油

9. 生物柴油——绿色能源

10. 生物柴油的合成 • 油脂通过醇解反应生产的柴油燃料 催化剂 生物柴油 甲 醇：也可以用其他醇替代，但甲醇价廉 生物柴油：主要由C16-C18脂肪酸甲酯组成

11. 2 3 1 研究目的及意义 研究现状及存在问题 课题研究内容

12. 生物柴油原料 猪油 羊油 鱼油 大豆油 菜籽油 棕榈油 麻疯树油 植物油脂 动物油脂 原料 废弃油脂 微生物油脂 酵母 霉菌 藻类 地沟油 煎炸废油

13. 各个地区主要原料 • 生产生物柴油的原料往往根据各地区可以得到的原料种类不同而不同 • 美国：大豆、玉米、动物脂肪 • 欧洲：油菜籽、动物脂肪 • 日本：动物脂肪 • 马来西亚：棕榈油 • 中国：大豆、地沟油、菜籽油 • 印度：桐油树 • 台湾：蓖麻籽、痳疯树的果实

14. 国外的生产状况 • 主要的生产工艺——液碱催化二段酯交换工艺 • 欧盟规划2010年产量达到800～1000万吨 • 美国 美国规划2011年生物柴油生产115万吨，2016年到330万吨 • 加拿大Biox公司新建5万吨/年生物柴油厂，2005年投产 • 韩国2002年建成10万吨/年的生物柴油生产装置，已扩建至20万吨/年 • 巴西2008年生物柴油在石油柴油中的掺比达到5%，到2020年达到20% • 日本、印度、澳大利亚、马来西亚、菲律宾等国家正加速发展生物柴油产业

15. 跨国石油和粮油集团纷纷进军生物柴油领域 • BP澳大利亚公司在Bulwer炼油厂建设生物柴油厂 • 巴西Petrobras向4家巴西生物柴油生产厂采购生物柴油，调入石油柴油销售 • 英荷壳牌公司在印度种植麻风树生产生物柴油原料 • 美国Cargill公司建设一套12.5万吨/年生物柴油装置 • 西班牙Erbro Pulvea建设20万吨/年生物柴油厂，投资6000万欧元

16. 国内的生产状况

17. 我国发展生物柴油的目标与政策 • 政策 2006年《可再生能源法》 2007年《柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）国家标准》 • 目标 2020年，2000万吨生物液态燃料（燃料乙醇1500万吨，生物柴油500万吨） • 生物柴油产业的国家发展规划 “十一五”（2006～2010 年）：工业示范 “十二五”（2011～2015 年）：工业推广 “十三五”（2016～2020 年）：大发展

18. 制约生物柴油发展的瓶颈 • 四不争政策 • 原料成本高 • 技术不成熟，未形成产业化规模 • 工艺复杂，设备投入大 • 国家政策尚未健全

19. 发展生物柴油的关键在于原料 • 在国家“不能与粮争地”、“不能与人争粮”、“不能与人争油”、“不能污染环境”的“四不”政策下，提炼生物柴油的原料只能用油料作物或者地沟油，而地沟油的收集是一个难题。据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本。因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。 • 我国是一个农业大国, 生物柴油原料的供应, 应依靠农副产品和天然林及人工林资源。多年生能源树木可做到一次种植, 多年收益, 可利用荒山、荒坡及非耕地种植, 不与农业争地。我国有丰富的木本油料植物资源, 如麻疯树、黄连木、光皮树、油桐、乌桕等, 在占国土总面积69% 的山地、高原和丘陵等地形条件都能很好地生长, 且其采集需要大量劳动力, 合乎我国国情。虽然目前规模有限, 但结合我国退耕还林以及能源林建设工程, 大面积营造野生木本植物资源林, 有望在10 年后为发展生物柴油提供大量廉价的原料, 成为中国发展生物柴油产业的重要特色之一。

20. 生物柴油工艺 直接混合法 生物酶催化法 酯交换工艺的具体方法 超临界催化法 超临界酯交换生物柴油工艺

21. 生物柴油的生产技术及优缺点

22. 5 实验室研究常用方法 酸碱催化法 1 生物酶催化法 2 工程微藻法 3 超临界方法 4 其他方法

23. 实验研究常用原料

24. 研究方法 均相酸碱催化法 非均相催化法 生物酶法 工程微藻 在实验室已经制备催化剂载体的基础上用固体碱催化与生物酶法进行研究

25. 固体碱催化 • 固体碱是指向反应物给出电子或接受质子的固体，它的活性中心具有极强的供电子或接受质子的能力，它有一个表面阴离子空穴，即自由电子中心由表面O2-或 O2--OH 组成。 • 催化剂种类 1. 碱土金属催化剂（氧化物、氢氧化物、盐等） 2. 碱金属负载型催化剂（碱金属氧化物、氢氧化物、盐负载型） 3. 水滑石 4. 分子筛 5. 阴离子交换树脂

26. 氧化铝作载体碱催化例子

27. 问题 • 1.醇油比较大，成本增加 • 2.生物柴油的转化率偏低 • 3.催化剂重复利用率低 • 4.载体的比表面与孔容偏小，需进一步优化

28. 固定化脂肪酶 • 商业酶 • Novozym435 • Lipozyme TLIM • Lipase PS-30 • 实验室固定化脂肪酶载体 • 无纺布 • 氧化铝 • 硅藻土 • 纤维素 • 大孔树脂 生物酶催化法 • 酶催化法是指用脂肪酶为催化剂, 将醇与油脂进行酯交换反应生成脂肪酸酯的过程。 LOGO www.themegallery.com

29. 酶固定化方法

30. 氧化铝作载体酶催化例子 • 氧化铝固定米根霉细胞

31. 其他固定化酶催化反应的例子

32. 问题 • 1.商业化酶成本较高 • 2.反应时间较长 • 3.使用有机溶剂使反应后产物的分离有困难 • 4.甲醇对酶有抑制作用 • 5.选用的动植物油多是食用油，存在”与人争油”的现象 • 6.部分固定化酶的使用寿命短，重复使用率低 • 因此，研究一种新的成本较低的体系下生物酶法合成生物柴油的新技术，无论是对环境保护、经济效益，还是对社会的可持续发展，都是至关重要的。

33. 2 3 1 研究目的及意义 研究现状及存在问题 课题研究内容

34. 生物柴油制备原料的选择 • 油：选用木本植物油

35. 碱催化法制备生物柴油 • 催化剂的制备 1.浸渍法：将氧化铝小球浸渍在一定浓度Ca的盐溶液中，除去过剩溶液，再经干燥、煅烧、活化得催化剂。 2.在制备载体的过程中，氧化铝球的成型后，在一定浓度Ca 的盐溶液中浸泡，再经干燥煅烧，活化得催化剂。 3.氧化铝做载体负载不同的碱，例如NaOH,KOH等等

36. 生物酶法制备生物柴油 • 酶的固定化 1.直接吸附法 2.先交联后吸附，考察沉淀剂、交联剂的用量 3.制备脂肪酶CLEA • 醇的使用 1.使用甲醇的脂，如乙酸甲脂 2.使用杂多醇，将不同的醇按一定比例混合

37. 醇油比 醇油比 反应温度 反应温度 反应时间 反应时间 催化剂用量 催化剂用量 固体碱类型，煅烧温度 溶剂体系 催化过程的优化 碱法 酶法

38. 欢迎老师及师兄师姐提出宝贵意见！ 谢 谢！