生物柴油的制備技術(shù)范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇生物柴油的制備技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】生物柴油 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展前景

生物柴油行業(yè)作為我國的新能源發(fā)展行業(yè)，是我國新能源發(fā)展的重點(diǎn)研究對象，生物柴油行業(yè)的興起和發(fā)展對我國新能源建設(shè)有著極大的深遠(yuǎn)影響。一旦具備了經(jīng)濟(jì)可行的生產(chǎn)能力，就會為我國的新能源建設(shè)帶來十分可觀的發(fā)展前景，同時(shí)也給生物柴油行業(yè)的發(fā)展也會帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。生物柴油泛指可供柴油機(jī)使用的可再生的原料主要源于生物液體燃料并且十分環(huán)保的新能源，是非常優(yōu)質(zhì)且理想的新能源，各國都在積極研究和發(fā)展新能源的開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)。

1 我國生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 我國生物柴油制備技術(shù)研究現(xiàn)狀

我國生物柴油研究和發(fā)展起步較國際整體來說較晚，但是卻將其作為我國新能源發(fā)展的重點(diǎn)研究對象，在生物柴油植被技術(shù)研究方面也有較大發(fā)展，取得了較好的成績。生物柴油的制取大致分為物理法和化學(xué)法兩種，物理法生產(chǎn)的生物柴油都屬于直接法，與生產(chǎn)技術(shù)的同時(shí)進(jìn)行的，性能指標(biāo)難以控制，穩(wěn)定性存在很大問題，所以在生物柴油產(chǎn)業(yè)使用物理法進(jìn)行生產(chǎn)的比重較低。化學(xué)法的原理則是對動(dòng)植物油進(jìn)行相應(yīng)的化學(xué)轉(zhuǎn)換，運(yùn)用化學(xué)原理改變物質(zhì)內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，改變動(dòng)植物油脂的根本性質(zhì)，從根本上改善其粘度和流動(dòng)性，成為完全均勻的液態(tài)產(chǎn)品，酯交換法是最常見的化學(xué)法，通過不同的催化劑實(shí)現(xiàn)符合不同柴油內(nèi)燃機(jī)的燃料。目前國內(nèi)主要生產(chǎn)生物柴油的方法是采用無機(jī)酸和無機(jī)堿作為催化劑的均相催化法，容易在催化過程中產(chǎn)生廢酸或廢堿，造成空氣的二期污染，這也是目前生物柴油制備存在的問題，新的制備技術(shù)和方法也在不斷研發(fā)和完善，希望能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的制備技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生物柴油的制作。1.2 我國生物柴油原料來源現(xiàn)狀

原料來源的充足保證是生物柴油能否產(chǎn)業(yè)化擴(kuò)張的重要指標(biāo)之一。原料來源是否充足也是影響生產(chǎn)成本的重要因素，目前主要的原料來源主要是油料作物、木本油料植物、廢棄油脂以及水生植物和動(dòng)物油脂等等，油脂成分組成會直接影響到產(chǎn)品性能，并且占生產(chǎn)成本的75%左右。研究表明，工程微藻比陸生植物的產(chǎn)油脂量高出幾十倍，并且原料成分穩(wěn)定，產(chǎn)出柴油油品好，是目前普遍關(guān)注和推廣的原料來源研發(fā)項(xiàng)目。

1.3 我國生物柴油生產(chǎn)現(xiàn)狀

生物柴油由于其技術(shù)上的難關(guān)，造成較高的生產(chǎn)成本，產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)發(fā)展受到很大限制。我國生物柴油的研發(fā)和開發(fā)雖然起步較晚，但是發(fā)展還是較為迅速的。目前已經(jīng)有了自己的自主產(chǎn)權(quán)、生產(chǎn)技術(shù)以及實(shí)驗(yàn)工廠。大型相關(guān)生物柴油產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)廠家也于2001年在國內(nèi)建成，標(biāo)志著我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的全面展開，并且，相關(guān)性能指標(biāo)達(dá)到了一定的國際標(biāo)準(zhǔn)，具有本國自己的生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化能力，并且，目前仍然有很多生物柴油生產(chǎn)工廠正在籌劃和建設(shè)過程中，都是頗具規(guī)模的現(xiàn)代化高科技生物柴油生產(chǎn)廠家，也有部分國外生產(chǎn)廠家在國內(nèi)建廠，與我國合作。總體來說，目前我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化道路還屬于初始階段，在產(chǎn)業(yè)策略、技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)方案選擇以及銷售方式和環(huán)境評估等等很多方面還沒有形成配套的產(chǎn)業(yè)化鏈接，作為新興產(chǎn)業(yè)，生物柴油行業(yè)將在更多的政策扶持和經(jīng)濟(jì)刺激下不斷規(guī)范和完善。

2 我國生物柴油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及對策2.1 我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢

生物柴油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是我國生物柴油發(fā)展的必然趨勢。生物柴油作為一種先進(jìn)的可再生的能源，得到產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展并取代舊的化工能源的使用，勢必為一個(gè)國家注入源源不斷的動(dòng)力，推動(dòng)一國不斷向前發(fā)展。加強(qiáng)我國生物柴油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)生物柴油產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)業(yè)策略、技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)制備方案到銷售方式和環(huán)境評估方式的全面的完善規(guī)范化生產(chǎn)，堅(jiān)持可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的目標(biāo)和核心思路，對我國整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展都會造成深遠(yuǎn)的影響。

2.2 我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展對策

要實(shí)現(xiàn)我國生物柴油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，有幾點(diǎn)值得注意的方面，以下進(jìn)行簡單的論述：首先，在來源選擇和使用的過程中，可以利用閑田進(jìn)行油菜套中，通過基因工程改善作物產(chǎn)油量，運(yùn)用更多的空閑資源和生物工程技術(shù)創(chuàng)造價(jià)值，提高產(chǎn)量，在保證農(nóng)業(yè)用地的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生物柴油生產(chǎn)來源的可靠保證。其次，生物柴油產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)受到阻礙的主要原因是生產(chǎn)成本過高，無法得到普及，針對這種現(xiàn)象，可以針對油脂自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，走一條經(jīng)濟(jì)可行的合成和多元化產(chǎn)品開發(fā)的路線，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的降低。并且生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中，受到技術(shù)、原料和產(chǎn)業(yè)化配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展的限制，生物柴油建廠要根據(jù)我國實(shí)際情況堅(jiān)持與時(shí)俱進(jìn)，循序漸進(jìn)的過程。當(dāng)然制定完善的生物柴油產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)技術(shù)指標(biāo)并完善流通和銷售體系等等也是十分重要的，是生物柴油產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能夠持續(xù)擴(kuò)張的重要保證。

3 結(jié)語

生物柴油產(chǎn)業(yè)作為全球矚目的重要新能源開發(fā)產(chǎn)業(yè)，對于我國未來的發(fā)展和新能源取代舊能源實(shí)現(xiàn)全面的現(xiàn)代化建設(shè)具有特別的意義。生物柴油生產(chǎn)作為新興行業(yè)在我國還屬于剛起步，在制備技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)道路上都存在很多不足之處，生物柴油是可再生的環(huán)保型新能源，是未來的能源發(fā)展趨勢，生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是提高一個(gè)國家綜合競爭實(shí)力的重要推動(dòng)力量，在未來的發(fā)展中，結(jié)合國家政策扶持和相關(guān)能源調(diào)控等措施，實(shí)現(xiàn)我國生物柴油能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是總體發(fā)展戰(zhàn)略思想也是必然趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 魯厚芳，史國強(qiáng)，劉穎穎，梁斌.生物柴油生產(chǎn)及性質(zhì)研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2011（1）

[2] 常新林.生物柴油研究生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].中國科技信息，2011（9）

[3] 趙檀，張全國，孫生波.生物柴油的最新研究進(jìn)展[J].化工技術(shù)與開發(fā)，2011（4）

[4] 謝玉強(qiáng)，黃昭月.生物柴油的應(yīng)用和研究現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].科技信息，2011（7）

[5] 羅光碧，涂勇，林朝陽，劉明剛，吳勇.生物柴油的現(xiàn)狀及前景展望[J].瀘天化科技，2011（2）

[6] 趙檀，張麗，馮成江，張國甲.第二代生物柴油的研究現(xiàn)狀與展望[J].現(xiàn)代化工，2011（5）

[7] 佟華芳，邴淑秋，趙光輝.生物柴油的制備技術(shù)及發(fā)展方向[J].化工中間體，2011（8）

[8] 譚冬霞，徐麗萍.我國生物柴油研究現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J].中國科技信息，2011（18）

篇2

關(guān)鍵詞文冠果酯化生物柴油

隨著石油資源的枯竭以及價(jià)格的不斷高漲，生物燃料越來越受到人們的青睞，尤其是把植物油作為燃料，尤為引起人們的重視，但是植物油粘度大，燃點(diǎn)高，揮發(fā)性差等原因，不能直接作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，必須經(jīng)過酯化處理制取生物柴油，才能用于柴油機(jī)。目前，在植物油資源不足的情況下，用食用油制取生物柴油或與糧食爭地種植植物油料作物，都不符合我國國情，另外，從現(xiàn)行的柴油價(jià)格考慮，植物油替代柴油，從經(jīng)濟(jì)上還不能接受，基于這一事實(shí)，人們普遍認(rèn)為，尋求優(yōu)良的野生植物油種，提高酯化技術(shù)和綜合利用水平，降低生物柴油成本，是促進(jìn)植物油利用的有效途徑。

經(jīng)過大量的篩選，我們認(rèn)為文冠果是一種比較理想的油料樹種，以文冠果制取生物柴油的研究，對于植物油的利用是很有意義的。

1 文冠果資源概況

文冠果是我國特有的生于長江以北地區(qū)的一種優(yōu)良木本油料樹種。其種子含油率為30%-36%，種仁含油率為55%—67%。而部分優(yōu)良品種的種仁中含油量達(dá)72%，超過一般的油料植物。[1]

它分布于東北和華北及陜西、甘肅、寧夏、安徽、河南等地。原產(chǎn)于我國北方黃土高原地區(qū)，天然分布于北緯32。～46。，東經(jīng)100。～127。，即北到遼寧西部和吉林西南部，南自安徽省蕭縣及河南南部，東至山東，西至甘肅寧夏。集中分布在內(nèi)蒙、陜西、山西、河北、甘肅等地，在垂直方向上，文冠果分布于海拔52～2260m，甚至更高的區(qū)域。

文冠果適應(yīng)性強(qiáng)，在草沙地、撂荒地、多石的山區(qū)、黃土丘陵和溝壑等處、甚至在崖畔上都能正常生長發(fā)育。2005年以來，已在新疆、內(nèi)蒙古、河北、山東等地發(fā)展人工造林。國家林業(yè)局已將文冠果列入生物柴油林優(yōu)選樹種之一， 2007年—2008年，國家林業(yè)局已安排陜西省5萬畝示范基地。[2]

因此，開發(fā)文冠果已經(jīng)引起國內(nèi)外研究人員的極大關(guān)注。遼寧省能源研究所采用國外的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，對多種植物油尤其是文冠果籽油酯化和動(dòng)力性能進(jìn)行了綜合研究。實(shí)驗(yàn)為中試規(guī)模，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，取得了較滿意的結(jié)果。

2實(shí)驗(yàn)設(shè)備、儀器及油料

實(shí)驗(yàn)時(shí)使用如下設(shè)備和儀器

植物油酯化裝置（意大利Smogless公司）

30KVA柴油發(fā)電機(jī)組（意大利Tessari公司）

40KVA柴油發(fā)電機(jī)組（意大利Tessari公司）

28KW輪式拖拉機(jī)（意大利Tessari公司）

49KW輪式拖拉機(jī)（意大利Tessari公司）

高爾夫柴油轎車（德國大眾汽車公司）

3噸叉車（中國安徽合力公司）

氣體分析儀（德國西門子公司）

煙塵計(jì)（德國西門子公司）

實(shí)驗(yàn)用文冠果籽油，在陜西省收購加工成植物油。

3 生物柴油的制備

文冠果油制取生物柴油的工藝流程如下：

植物油酯化在酯化反應(yīng)裝置中進(jìn)行，酯化試劑為甲醇，催化劑為甲醇鈉。植物油的主要成分是甘油三酸酯，在催化劑的作用下與甲醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)，生成脂肪酸酯（生物柴油）和甘油等副產(chǎn)品。[3]

化學(xué)反應(yīng)式如下：

工藝流程如下

將植物油，甲醇按比例泵入反應(yīng)器中，混合攪拌。反應(yīng)器溫度控制在65℃。甲醇餾出，進(jìn)入冷凝器，冷凝后返回反應(yīng)器。在催化劑作用下，酯化反應(yīng)生成甲酸酯（生物柴油）和丙三醇（甘油）

清洗反應(yīng)器，加入一定量乙酸，將反應(yīng)器中的催化劑中和掉。

將反應(yīng)器溫度提高到80℃，蒸餾反應(yīng)器中過剩的甲醇餾出，進(jìn)入冷凝器，冷凝后進(jìn)入冷凝罐中，再由冷凝罐排放到甲醇儲存器中，供循環(huán)使用

甲醇蒸餾完畢，生物柴油與甘油的混合物由反應(yīng)器排放到離心裝置，分離出柴油和副產(chǎn)品——甘油。

對文冠果油酯化后，改變了燃燒特性，閃點(diǎn)粘度等技術(shù)指標(biāo)得到改善，常溫下其燃料特性與0＃柴油接近，見表1.

表1 燃料特性對比

4動(dòng)力性能與尾氣排放實(shí)驗(yàn)

用生物柴油與0＃柴油進(jìn)行對比試驗(yàn)，分別測試發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能和尾氣排放。

4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能試驗(yàn)

以機(jī)動(dòng)車和發(fā)電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)為準(zhǔn)，比較其技術(shù)指標(biāo)，見表2

表2發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能比較

發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中有害氣體除NOx，比柴油稍高外，其他指標(biāo)均比柴油低，煙度值倆者差異不大，見表3

表3 發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣及煙度對比

5結(jié)論

文冠果籽油酯化制取生物柴油，其燃料特性、動(dòng)力性能與柴油基本形同，其尾氣排放和煙度與柴油接近。這種生物柴油起動(dòng)性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，是一種良好的替代燃料。

酯化出油率高，加之甘油等副產(chǎn)品，隨著工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，以及國家相關(guān)政策補(bǔ)貼，其成本低于0#柴油，具有極大市場潛力。

文冠果作為我國北方木本油料樹種，分布廣，可栽培面積大，果實(shí)采收容易，而且具有荒山綠化、水土保持、持防風(fēng)固沙和觀賞等諸多生態(tài)功能，因此，大力栽培文冠果，有利于生物質(zhì)再生能源的開發(fā)，對于緩解我國能源緊缺狀況，具有十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 張乃靜．文冠果種仁油制備生物柴油工藝[D]．哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2007

篇3

[關(guān)鍵詞] 生物質(zhì)燃料 綜合應(yīng)用技術(shù) 新進(jìn)展

[中圖分類號] TK6 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1003-1650（2016）10-0206-01

引言

黨的十報(bào)告中提出了關(guān)于提高能源使用效率的問題，即要支持新能源的開發(fā)，提高可再生能源的利用率。至此，河南駐馬店市農(nóng)業(yè)大區(qū)對生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)得到了高度重視。生物質(zhì)能作為碳源具有可再生性，可以轉(zhuǎn)化為固態(tài)燃料、液態(tài)燃料、氣態(tài)燃料。

1 固體生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)

制備固體生物質(zhì)燃料所采用的技術(shù)是固化成型技術(shù)，即將品位相對較低的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為品位相對較高的生物質(zhì)燃料，而且由于燃料已經(jīng)固化成型的，所以方便與存儲和運(yùn)輸，在燃料的利用上也非常便利。固體生物質(zhì)燃料的資料來源于農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的玉米芯、秸稈等等各種廢棄物。

1.1 固體生物質(zhì)燃料的成型技術(shù)

首先，要收集生物原材料，將這些材料經(jīng)過篩選之后，確保材料干燥，灰分符合要求，污染性低而且熱值高、容易燃燒。對于這些材料進(jìn)行干燥處理后，進(jìn)行成型處理以方便運(yùn)輸[1]。其次，將所有篩選出來的材料粉碎處理，并將黏結(jié)劑和助燃劑加入其中進(jìn)行壓縮，使固體生物質(zhì)燃料不僅方便存儲，而且容易燃燒。

1.2 固體生物質(zhì)燃料的生產(chǎn)技術(shù)

根據(jù)不同的生產(chǎn)條件，固體生物質(zhì)燃料所采用的生產(chǎn)技術(shù)也會有所不同。其一，常溫濕壓成型技術(shù)，具體而言，是將纖維素原料進(jìn)行水解處理而使得原料的纖維經(jīng)過濕潤時(shí)候軟化，使其皺裂，之后進(jìn)行壓縮處理。這種技術(shù)的操作簡單，但是會提高部件的磨損度，而且所生產(chǎn)的燃料的燃燒值比較低。所以，成本相對較高。其二、炭化成型技術(shù)，即對生物質(zhì)原料進(jìn)行炭化處理后成為粉末狀，將粘結(jié)劑加入其中，壓縮成木炭。比如，河南駐馬店市農(nóng)業(yè)大區(qū)，秸稈多綜合利用，利用炭化技術(shù)工藝生產(chǎn)出來的秸稈炭粉可制成炭球、活性炭等炭產(chǎn)品。在秸稈炭化的過程中所排放的煙霧收集起來提取可燃?xì)怏w、木焦油、木醋酸。但目前綜合利用率還比較低，所以，還國家對秸稈綜合利用予以補(bǔ)貼和政策上的傾斜。

2 液態(tài)生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)

2.1 燃料乙醇

燃料乙醇成本低而且具有可再生性。生產(chǎn)技術(shù)上，是對非糧食原料乙醇回收后，經(jīng)過凈化并發(fā)酵處理。其中，對脫水處理技術(shù)具有很高的要求，主要采用了萃取精餾法、吸附分離法以及共沸精餾法等等[2]。所生產(chǎn)的燃料乙醇中所含有的乙醇可以達(dá)到99.7%，比無水乙醇中的乙醇含量要高。

2.2 生物柴油

動(dòng)植物油脂經(jīng)過加工處理后，可以生產(chǎn)出與柴油的化學(xué)性質(zhì)比較接近的長鏈脂肪酸單烷基酯，即為“生物柴油”。這種材料具有良好的性，沒有毒，而且生物降解，是用于替代柴油的最好的材料。生產(chǎn)技術(shù)上，物理方式進(jìn)行技術(shù)處理即為直接混合法、酯交換法和酶催化法；化學(xué)方式進(jìn)行技術(shù)處理即為采用了微乳化法高溫?zé)崃呀夥āＳ捎谒褂玫牟牧喜煌a(chǎn)出來的生物柴油存在著有點(diǎn)和不足。目前廣泛使用的生物柴油制備方法為酯交換法。這種方法的原料來源廣泛，加工工藝簡單，所生產(chǎn)出來的生物柴油性能穩(wěn)定，但是在生產(chǎn)的過程中會有堿性廢水產(chǎn)生，而且生產(chǎn)設(shè)備會遭到嚴(yán)重的腐蝕。

3 氣態(tài)生物質(zhì)燃料的綜合應(yīng)用技術(shù)

生物質(zhì)發(fā)酵技術(shù)，就是將生物質(zhì)采用厭氧微生物分解技術(shù)，經(jīng)過代謝處理之后生成了氣體，這種氣體的主要成分是甲烷，其中還包括二氧化碳、氫氣以及硫化氫等等，即為“沼氣” [3]。沼氣的發(fā)酵劃分為水解液化、酸化、產(chǎn)甲烷三個(gè)階段。生物技術(shù)的快速發(fā)展，挖掘高效厭氧微生物并使用的效率也會有所提高，對沼氣的利用起到了促進(jìn)作用。

按照生物質(zhì)氣化原理，生物質(zhì)氣化制氫技術(shù)需要將生物質(zhì)進(jìn)行氣化處理后，可燃性的氣體與水蒸汽不斷地重整，從中可以提取氫氣。研究的介質(zhì)是催化劑、氣化爐，使用白云石制作二氧化碳，吸收蒸汽，經(jīng)過氣化后產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。經(jīng)過試驗(yàn)表明，氣體中的氫氣產(chǎn)量是非常高的，可以達(dá)到66.9%；二氧化碳?xì)怏w為3.3%；一氧化碳?xì)怏w為0.3%。

總結(jié)

綜上所述，中國在近年來環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。要保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，就要加大清潔能源的使用力度，同時(shí)還要提高能源的重復(fù)使用效率。特別是發(fā)展新能源，能夠?qū)Σ豢稍偕茉吹睦靡跃徑猓环矫婵梢詫δ茉词褂玫陌踩枰跃S護(hù)，而且還可以推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]王永征，姜磊，岳茂振，等.生物質(zhì)混煤燃燒過程中受熱面金屬氯腐蝕特性試驗(yàn)研究[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，33（20）：88―95.

篇4

譚天偉博士，教授，博士生導(dǎo)師，教育部“長江學(xué)者”特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，北京市青年學(xué)科帶頭人。1986年7月本科畢業(yè)于清華大學(xué)化工系，主要從事生物化工、生物催化和生物能源等方面工作。現(xiàn)任北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長，兼任中國化工學(xué)會理事，生物化工專業(yè)委員會副主任委員。

項(xiàng)目介紹

石油作為一種天然礦物資源的出現(xiàn)，極大的推動(dòng)了現(xiàn)代文明，為豐富人類的生活做出了極大的貢獻(xiàn)。然而，近年來，隨著石油儲量的日益減少和資源逐漸枯竭，全世界正面臨著能源短缺的危機(jī)；另一方面，隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識的增強(qiáng)，人們逐漸認(rèn)識到石油作為燃料對空氣造成污染的嚴(yán)重性。基于能源和環(huán)保兩方面的共同問題及我國的石油儲量僅占世界儲量的2%，大大低于國土面積7%和人口比例20%的事實(shí)，開發(fā)新的替代能源已成為我國當(dāng)務(wù)之急。生物柴油的成功開發(fā)是開辟新的再生能源，且有利于環(huán)保和實(shí)現(xiàn)資源綜合利用的重要舉措。

我國“十五”計(jì)劃發(fā)展綱要提出發(fā)展各種石油替代品，將發(fā)展生物液體燃料確定為國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。生物柴油產(chǎn)業(yè)得到了國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)、國家科技部和發(fā)改委的大力支持，并已列入有關(guān)部門國家計(jì)劃中。2005年2月28日國務(wù)院頒布《中華人民共和國可再生能源法》（2006年1月1日實(shí)施），這充分說明國家鼓勵(lì)利用可再生能源改善中國目前的能源結(jié)構(gòu)，在中國推行可再生能源勢在必行，這也給生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展和優(yōu)化提供了良好的市場基礎(chǔ)。

生物柴油和傳統(tǒng)的石油柴油相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：一、以可再生的動(dòng)物及植物脂肪酸單酯為原料，可減少對石油的需求量和進(jìn)口量；二、環(huán)境友好，生物柴油燃燒后尾氣中有毒有機(jī)物排放量僅為普通柴油的十分之一，顆粒物為普通柴油的20％，CO2和CO排放量僅為石油柴油的10％，無SO2和鉛及有毒物的排放，混合生物柴油可將排放含硫物濃度從500PPM 降低到5PPM，可達(dá)到歐洲Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)；三、不用更換發(fā)動(dòng)機(jī)，而且對發(fā)動(dòng)機(jī)有保護(hù)作用。

目前世界范圍內(nèi)，生物柴油主要是用化學(xué)法生產(chǎn)，即用動(dòng)、植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在堿性催化劑下轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，但該方法合成生物柴油存在生產(chǎn)成本高、能耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重等諸多問題。為解決化學(xué)法存在的問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即動(dòng)植物油脂和低碳醇通過脂肪酶催化進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，制備相應(yīng)的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小，無污染物排放，對原料油脂無選擇性等優(yōu)點(diǎn)。但是，目前酶法又存在脂肪酶成本較高，酶使用壽命短和副產(chǎn)物甘油和水難于回收，不但形成產(chǎn)物抑制，而且甘油對固定化酶有毒性，使固定化酶使用壽命短等缺點(diǎn)。因此，目前國內(nèi)外還沒有酶法生物柴油的工業(yè)化例子。

本研究成果所開發(fā)的生物酶法合成生物柴油技術(shù)，選用經(jīng)多年選育得到的酯化專用假絲酵母脂肪酶［發(fā)酵水平8000(U/mL)，活化產(chǎn)品20000(IU/g)］，采用自主研發(fā)的新型固定床式酶反應(yīng)器，以及全新的脂肪酶固定化方法和反應(yīng)分離耦合工藝，成功地解決了酶法合成生物柴油中脂肪酶成本偏高、酶使用壽命短和副產(chǎn)物甘油、水難以回收等技術(shù)問題。

該項(xiàng)目在研究過程中先后受到國家“十五”科技攻關(guān)、國家“863”能源項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、教育部高等學(xué)校科技創(chuàng)新重大項(xiàng)目和中國石化集團(tuán)等項(xiàng)目的重點(diǎn)支持。獲發(fā)明專利2項(xiàng)和中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

本項(xiàng)目酶法合成生物柴油經(jīng)濟(jì)指標(biāo)情況：一、采用固定床式“酶反應(yīng)器”合成生物柴油，對于植物油及廢油等原料生產(chǎn)生物柴油轉(zhuǎn)化率均可達(dá)到95%以上，最高轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到96% ；二、建立了生物柴油“精餾”裝置，分離精制收率高于86%，分離后產(chǎn)品中甲酯含量大于97%；三、在建的年產(chǎn)500噸生物柴油中試生產(chǎn)裝置上，反應(yīng)器內(nèi)固定化酶使用壽命超過20天，并且正在建設(shè)一套萬噸級酶法合成生物柴油工業(yè)化裝置；四、燃燒性能明顯優(yōu)于0號柴油，在0號柴油中添加20%生物柴油的燃燒實(shí)驗(yàn)表明，燃燒尾氣中有毒物質(zhì)的排放明顯降低35％以上。

技術(shù)專家點(diǎn)評

王孟杰北京泰天地能源技術(shù)開發(fā)公司董事長。2006年至今擔(dān)任沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)兼職教授，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)兼職博士生導(dǎo)師，中國可再生能源學(xué)會副理事長，生物能轉(zhuǎn)換技術(shù)專業(yè)委員會（CAREI）主任，中國科學(xué)院能源研究委員會委員。主要從事生物能源相關(guān)研究及開發(fā)工作。

目前，我國對生物柴油的研究還處于起步階段，尚未達(dá)到工業(yè)化利用的水平。國內(nèi)多家科研院所、大專院校在生物燃料油技術(shù)領(lǐng)域做了大量的前期基礎(chǔ)性研究。但到目前為止，大部份研究工作主要集中在對甲酯化材料及催化劑選擇上，即研究開發(fā)新的脂肪降解和酯化合成工藝，找到一條既經(jīng)濟(jì)又可行的燃料油合成的工藝路線是生物柴油能否產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問題。現(xiàn)行生物柴油的生產(chǎn)方法主要有化學(xué)法、超臨界方法和生物酶催化法。國內(nèi)外已工業(yè)化的生物柴油生產(chǎn)技術(shù)大都采用化學(xué)法，該方法工藝簡單，但化學(xué)法合成生物柴油存在成本高、能耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重等諸多問題。故尋找一種理想的合成工藝是當(dāng)前一大急需解決的難題。

目前，由北京化工大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院譚天偉院長課題組開發(fā)的“固定化酶法生產(chǎn)生物柴油技術(shù)”成果，具有條件溫和、醇用量小，無污染物排放，對原料油脂無選擇性等優(yōu)點(diǎn)。該成果中選育了一株適合于生物柴油轉(zhuǎn)化的脂肪酶高產(chǎn)菌株，使得酶法合成生物柴油中昂貴的催化劑更為廉價(jià)。開發(fā)的以膜纖維固定化脂肪酶方法制備生物柴油為國內(nèi)外首創(chuàng)；開發(fā)的旋液甘油在線分離裝置，實(shí)現(xiàn)了生物柴油的連續(xù)酶法轉(zhuǎn)化，其中新型連續(xù)式膜反應(yīng)器可連續(xù)反應(yīng)500小時(shí)以上。在采用北京市地溝油、煎榨油及菜籽油進(jìn)行酯化和進(jìn)行了生物柴油的中試工作中，生物柴油（脂肪酸乙酯）轉(zhuǎn)化率達(dá)93%以上，產(chǎn)品收率達(dá)86%，產(chǎn)品主要質(zhì)量指標(biāo)符合國外同類產(chǎn)品指標(biāo)。

北京化工大學(xué)這項(xiàng)研究成果標(biāo)志著我國在用生物酶法合成生物柴油領(lǐng)域已經(jīng)處于國際先進(jìn)水平，技術(shù)上解決了酶法合成中的催化劑酶成本高、副產(chǎn)物難以回收等問題，并正在建設(shè)一套萬噸級酶法合成生物柴油的工業(yè)化裝置。成功解決了國內(nèi)傳統(tǒng)工藝（化學(xué)法）中，產(chǎn)量小、能耗高、產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率低，資源和能源浪費(fèi)嚴(yán)重等一系列問題。是一項(xiàng)既有理論意義又有重大應(yīng)用前景的成果。

市場專家點(diǎn)評

徐志文秦皇島領(lǐng)先科技發(fā)展有限公司董事長兼總經(jīng)理，同時(shí)還擔(dān)任河北省秦皇島市婦聯(lián)執(zhí)委、秦皇島企業(yè)家協(xié)會副會長、秦皇島市僑聯(lián)委員等職務(wù)。

石油是世界各國主要戰(zhàn)略物資，并且已占到全球商品能源消費(fèi)中的40%。我國作為世界上第二大能源消費(fèi)大國，且本國的石油資源十分有限的情況下，僅靠國內(nèi)產(chǎn)量早已不能滿足需求，對進(jìn)口石油的依存度逐年增加，因此發(fā)展替代能源凸顯其迫切性。另外，伴隨著當(dāng)前的油價(jià)高漲，以及人們對溫室氣體排放引發(fā)的全球變暖等環(huán)境問題日益關(guān)注，昔日踉踉蹌蹌前行的生物燃料驟然間前景光明，人們開始堅(jiān)信這些燃料對環(huán)境是友好的，因?yàn)檫@些燃料基于可再生的動(dòng)植物油而不是基于石油等一次性消耗的礦物原料。

根據(jù)對未來石油價(jià)格的趨勢性分析，我們認(rèn)為投資能源領(lǐng)域且作為企業(yè)的一種長遠(yuǎn)投資是有前景的。之所以選擇了國家明確支持的生物柴油進(jìn)行投資，主要基于以下兩方面考慮：一是技術(shù)水平的先進(jìn)性，通過了解北京化工大學(xué)的這項(xiàng)擁有自主知識產(chǎn)權(quán)又兼具理論和工業(yè)化實(shí)用價(jià)值的科技成果，在200噸/年酶法生物柴油裝置運(yùn)行試驗(yàn)表明，生物柴油轉(zhuǎn)化率可達(dá)93%，產(chǎn)品收率達(dá)86%，產(chǎn)品純度高于97%；二是市場前景好，我國作為柴油消費(fèi)大國，目前每年柴油消費(fèi)量為7000～8000萬噸，其中有三分之一依賴進(jìn)口。預(yù)計(jì)到2010年柴油的需求量將突破1億噸，2015年將會達(dá)到1.3億噸左右，缺口達(dá)3000萬噸。若按照國際上采用比較廣泛的標(biāo)準(zhǔn)（B10-B20標(biāo)準(zhǔn)）計(jì)算，到2010年國內(nèi)生物柴油的市場需求量約為1000～2000萬噸。由此看出，生物柴油市場非常廣闊，我國的生物柴油市場更是有著極強(qiáng)的上升空間。

但仍需要指出的是，據(jù)統(tǒng)計(jì)，生物柴油制備成本的75％是原料成本，因此上馬該型項(xiàng)目采用廉價(jià)原料是生物柴油能否規(guī)模化的關(guān)鍵。同時(shí)，生物柴油雖然屬于國家能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向并予以明確支持，但仍需國家相關(guān)政策細(xì)節(jié)出臺。

投資專家點(diǎn)評

周春兵新加坡中星資本資深顧問、上海國邦管理咨詢公司首席顧問。曾先后在多家跨國公司擔(dān)任產(chǎn)品經(jīng)理、營銷總監(jiān)、總裁助理、高級咨詢顧問等職位。

生物柴油這一概念最早是由德國工程師Dr. Rudolph Diesel于1897年就提出來并演示了使用花生油作燃料的發(fā)電機(jī)。由于取源簡便而又快速獲利的石油開采技術(shù)風(fēng)靡全球，使生物柴油的開發(fā)利用技術(shù)被冷落了一百多年。隨著石油的價(jià)格高漲、資源的日益枯竭和環(huán)境保護(hù)的迫切需求，生物柴油的開發(fā)利用又重新獲得生機(jī)。據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)預(yù)測分析，到2015年，我國原油供給進(jìn)口依存度將由現(xiàn)在的30%遞增到50%以上。為防止能源短缺引發(fā)的災(zāi)難性局面的出現(xiàn)，我們就必須尋找到石化柴油的良好替代品。

北京化工大學(xué)譚天偉教授的“酶法合成生物柴油”項(xiàng)目與化學(xué)法生產(chǎn)生物柴油和傳統(tǒng)的酶法合成生物柴油相比，具有明顯的優(yōu)勢。特別是項(xiàng)目已經(jīng)進(jìn)行了中試并建立了萬噸級的工業(yè)化生產(chǎn)裝置，具備了良好的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，但在項(xiàng)目運(yùn)作中還要注意以下幾個(gè)方面：

一、盡快建立適當(dāng)規(guī)模的樣板示范線，該樣板項(xiàng)目的可行性與經(jīng)濟(jì)效益應(yīng)是完全基于市場化的運(yùn)作情況下的真實(shí)結(jié)果，而不是中試前的研究數(shù)據(jù)或非經(jīng)常性政府特殊支持下產(chǎn)生的補(bǔ)貼收入。

篇5

關(guān)鍵字：乳化油的概述；乳化油的性能；發(fā)展現(xiàn)狀；應(yīng)用

中圖分類號：C35文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1.乳化油的概述

對于以乳化油作為燃料取得節(jié)能作用的機(jī)理,國內(nèi)外學(xué)術(shù)界尚有爭辯,當(dāng)前得到公認(rèn)的乳化油焚燒機(jī)理為:(1)微爆效應(yīng)的強(qiáng)化焚燒作用;(2)高溫過熱水蒸氣的強(qiáng)化爐內(nèi)輻射換熱、水煤氣反響、低空氣比焚燒的節(jié)能作用及低溫焚燒、下降熱分化的改進(jìn)煙氣污染作用。盡管乳化油被廣泛視為一種下降油耗、改進(jìn)排放的有用辦法[1],但是乳化油的推廣應(yīng)用規(guī)模仍非常有限,要使該技能大面積推廣運(yùn)用還有若干技能問題需求進(jìn)一步處理。其中之一是乳化劑種類單一、報(bào)價(jià)較貴,很可能出現(xiàn)節(jié)油不節(jié)錢。其二是乳化油的安穩(wěn)性問題,由于油水是不相容的,即便制備杰出的乳化油,跟著環(huán)境、條件的改動(dòng),放置時(shí)刻變長總會或多或少發(fā)作油水分離(沉降)、變形或破乳等不安穩(wěn)表象,然后影響乳化油的運(yùn)用。單一的乳化劑無法滿意乳化油安穩(wěn)性的需求,別的由于油品的種類、化學(xué)構(gòu)成、輕重等都在不斷地改變,所有這些都需求復(fù)配出不同的復(fù)合乳化劑來滿意上述需求。對于上述問題,咱們制得了以ST系列為主的復(fù)合乳化劑,削減了乳化劑的參加量,下降了乳化油的本錢,進(jìn)步了乳化油的安穩(wěn)性,進(jìn)一步改進(jìn)了乳化技能。

2.乳化油的性能

理論研究標(biāo)明，生物油和石油液體燃料盡管根本不相溶，但經(jīng)過乳化技能能夠?qū)⒍咝纬砂卜€(wěn)作用較好的乳化油。考慮到乳化油構(gòu)造和構(gòu)成的復(fù)雜性，乳化過程中需求參加助乳化劑，這是由于助乳化劑有助于進(jìn)步渙散液界面膜的機(jī)械強(qiáng)度。另一方面，乳化劑的濃度增大，也會有增溶的作用，這樣乳化油安穩(wěn)時(shí)刻能夠延伸。一般來說，構(gòu)造越接近，微乳化才能越強(qiáng)，安穩(wěn)性越好。再從試驗(yàn)剖析來看將裝備好的乳化油導(dǎo)入氣缸，跟著溫度的不斷升高，摻混的水會比燃油先到達(dá)沸點(diǎn)，由于氣化作用致使“微爆”表象，然后令乳化油進(jìn)一步微粒化，增加了油滴和空氣的觸摸面積，使得乳化油的焚燒功率得到說到。另一方面，“微爆”使得 乳化油發(fā)作二次霧化，油氣混合均勻度進(jìn)步，下降了不完全焚燒的程度，削減炭煙和顆粒的生成，同樣也進(jìn)步了焚燒功率。能夠看出裝備好的乳化油焚燒排放的氮氧化物有所下降。分?jǐn)?shù)都是 3%，其余部分為生物柴油。經(jīng)過和生物柴油比較發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用生物柴油 － 生物油時(shí)焚燒始點(diǎn)拖延，焚燒持續(xù)期變短; 焚燒相位拖延; 最高焚燒壓力變小，高溫持續(xù)時(shí)刻變短; 跟著生物油含量的增加以上趨勢變得更顯著; 生物柴油的熱功率略高于燃用含 10%生物油乳化油和 0 號柴油，顯著高于含 20%生物油乳化油; 生物柴油的 NOX排放顯著高于乳化油，而含 10%生物油的乳化油的 NOX排放與 0 號柴油適當(dāng); 與生物柴油比較，乳化油的碳煙排放較高，但仍低于 0 號柴油的碳煙排放 。

3. 乳化油發(fā)展現(xiàn)狀

3.1生物乳化油的研究

因?yàn)樯镉偷酿ざ雀摺⑺嵝暂^強(qiáng)以及著火功能差等缺陷，在柴油機(jī)上不能直接運(yùn)用，但將生物油與柴油混合構(gòu)成的乳化油能夠戰(zhàn)勝上述缺陷，能在柴油機(jī)上直接應(yīng)用。西安交通大學(xué)黃勇成等在一臺直噴式柴油機(jī)上對生物柴油 － 生物油乳化油的焚燒和排放特性進(jìn)行了研討。試驗(yàn)在一臺四沖程直噴式單缸柴油機(jī)上進(jìn)行并制備了生物油質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是 10% 和20% 的生物柴油 － 生物油乳化油其間的乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)都是 3%，其余有些為生物柴油。經(jīng)過和生物柴油比較發(fā)現(xiàn)，發(fā)起機(jī)燃用生物柴油 － 生物油時(shí)焚燒始點(diǎn)拖延，焚燒持續(xù)期變短; 焚燒相位拖延; 最高焚燒壓力變小，高溫持續(xù)時(shí)刻變短; 跟著生物油含量的添加以上趨勢變得更顯著; 生物柴油的熱效率略高于燃用含 10%生物油乳化油和 0 號柴油，顯著高于含 20%生物油乳化油; 生物柴油的 NOX排放顯著高于乳化油，而含 10%生物油的乳化油的 NOX排放與 0 號柴油適當(dāng); 與生物柴油比較，乳化油的碳煙排放較高，但仍低于 0 號柴油的碳煙排放。其乳化油長處在于能夠直接應(yīng)用到柴油機(jī)上，NOX排放少; 缺陷在于焚燒時(shí)刻短，燃油經(jīng)濟(jì)性通常。

3.2生物油 / 柴油制備及焚燒試驗(yàn)研究

因?yàn)樯镉蜔岚卜€(wěn)性差以及精餾技術(shù)的設(shè)備較為雜亂、本錢過高，所以想要盡早完成生物油有些替代柴油應(yīng)用于柴油發(fā)起機(jī)上，較為簡單有效的辦法是乳化技術(shù)。東南大學(xué)的牛淼淼等選用司班 － 80/吐溫80 復(fù)合乳化劑直接乳化熱值較低的初始稻殼熱解油，研討剖析了 HLB 值( 親水親油平衡值) 和生物油份額對乳化油的安穩(wěn)性影響規(guī)則，而且依據(jù)試驗(yàn)比照探討了柴油、乳化油以及生物油的焚燒功能。該試驗(yàn)挑選生物油添加的質(zhì)量比為 5% ～ 10%，復(fù)合乳化劑添加份額為 2.5%，選用恒溫水浴鍋控制乳化溫度在 30 ～50℃ 之間，使用增力電動(dòng)攪拌機(jī)來高速攪拌乳化生物油和柴油。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)生物油油質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是 5%和 10%時(shí)，乳化的最好 HLB 值是 6． 0，前者安穩(wěn)時(shí)刻為242h，后者安穩(wěn)時(shí)刻為125h; 比較于柴油，生物油質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 5%的有效熱效率均勻添加了 6． 2%，10%的則添加了 10． 1%。在可燃極限內(nèi)，乳化油的混合焚燒時(shí)刻得到添加，焚燒放熱集中，而且它的等容度很高。

3.3微乳化油

微乳化油是歸于熱力學(xué)安穩(wěn)、各項(xiàng)同性的單相微乳化系統(tǒng)，能夠放置長時(shí)刻不分層，焚燒時(shí)能有效下降 NOX的排放量。美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)的 Hanna M等在乙醇 － 柴油混合燃料中參加大豆油基生物柴油，制造出安穩(wěn)、清澈的乙醇 － 生物柴油 － 柴油微乳化油，研討了組分濃度對乙醇 － 生物柴油 － 柴油三元系統(tǒng)相行動(dòng)的影響。由三元規(guī)范溶液的相平衡理論，江蘇大學(xué)的倪良等剖析研討了微乳液的構(gòu)成機(jī)理和構(gòu)成條件，并找到了微乳化液各組分互比量的相平衡辦法。長安大學(xué)的祁東輝等進(jìn)行了對于生物柴油 －乙醇 － 水微乳化油的焚燒功能的試驗(yàn)研討，結(jié)果表明微乳化油能夠很大程度削減 NOX的排放量，而且不會對發(fā)起機(jī)其他功能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

4.乳化油的應(yīng)用

4.1乳化柴油的應(yīng)用

這些年作為一項(xiàng)節(jié)能及低排放技能乳化柴油的運(yùn)用價(jià)值現(xiàn)已得到了大家的供認(rèn),可是乳化柴油的推廣運(yùn)用規(guī)模仍非常有限,還有若干技能問題需進(jìn)一步處理。其中首要的問題是乳化劑報(bào)價(jià)較高。咱們在試驗(yàn)中制得了以ST系列為主的復(fù)配柴油乳化劑,其參加量少,制得的乳化柴油穩(wěn)定性高,這些將進(jìn)一步推進(jìn)乳化柴油的廣泛運(yùn)用。

4.2乳化渣油的應(yīng)用

在工業(yè)上渣油首要是作為燃料運(yùn)用,但由于渣油的化學(xué)構(gòu)成復(fù)雜,膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量高,霧化作用差,致使焚燒作用不抱負(fù),并且渣油中含有的有害成份隨煙氣排放后造成環(huán)境污染,損害人類健康。渣油摻水乳化后,作為燃料不只節(jié)約能源,進(jìn)步焚燒功率,并且削減環(huán)境污染,下降煙氣中氮氧化物、硫氧化物及煙塵的含量,跟著石油資源的日益短缺,渣油被不斷增加地用作催化裂化質(zhì)料。但由于其化學(xué)性質(zhì)的影響,渣油催化裂化仍面臨著許多技能艱難,艱難之一即是霧化方法。咱們經(jīng)過多年研討,將乳化技能引入到了催化裂化技能當(dāng)中,以不一樣摻渣比的乳化重油作為催化裂化質(zhì)料,以/微爆理論為根底,改變了傳統(tǒng)的霧化形式,并取得了很好的研討結(jié)果。

結(jié)束語：油品乳化技能有著非常好的運(yùn)用前景,當(dāng)前不論是試驗(yàn)室研討還是工業(yè)運(yùn)用等都取得了較好的作用。這篇文章經(jīng)過對不一樣油品的乳化研討得到了很多的有關(guān)乳化油的物性數(shù)據(jù),它將為乳化油的工業(yè)運(yùn)用供給必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。油品乳化不只是運(yùn)用于柴油和燃料油的焚燒方面,本研討還將其運(yùn)用于催化裂化技能中改進(jìn)了傳統(tǒng)的霧化方法,使催化裂化質(zhì)料的霧化作用得到了明顯的改進(jìn),這使得乳化技能的運(yùn)用得到了進(jìn)一步的開展。

參考文獻(xiàn):[1]吳新文. 井下乳化液過濾系統(tǒng)優(yōu)化改造技術(shù)[J]. 山東煤炭科技,2014,02:116-117.

篇6

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,我國能源消耗快速增長,已躍居世界第二大能源消費(fèi)國。我國能源總量和人均占有量卻嚴(yán)重不足,石油供需約缺口1億噸,天然氣供需約缺口400億標(biāo)準(zhǔn)立方米。而且,由于清潔利用的技術(shù)難度較大,化石能源在使用過程中引發(fā)了諸多的環(huán)境問題。生物質(zhì)能是第四大一次能源,又是唯一可存儲和運(yùn)輸?shù)目稍偕茉础０l(fā)展生物質(zhì)能將緩解能源緊缺的現(xiàn)狀和減少化石能源造成的環(huán)境污染。我國幅員遼闊,又是農(nóng)業(yè)大國,生物質(zhì)資源十分豐富。據(jù)測算,我國目前可供開發(fā)利用的生物質(zhì)能源約折合7.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。國家“十一五”發(fā)展規(guī)劃明確提出“加快發(fā)展生物質(zhì)能”。同時(shí),隨著化石資源日益枯竭,化學(xué)工業(yè)的原料也將逐步由石油等碳?xì)浠衔锵蛞陨镔|(zhì)為代表的碳水化合物過渡。目前,世界各國紛紛把發(fā)展生物質(zhì)經(jīng)濟(jì)作為可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。以生物質(zhì)資源替代化石資源,轉(zhuǎn)化為能源和化工原料的研究受到普遍重視。政府、科研機(jī)構(gòu)和道化學(xué)、杜邦、中石油、中石化、中糧等大型企業(yè)爭相研發(fā)和儲備相關(guān)技術(shù),并取得了一系列重大進(jìn)展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龍巖卓越新能源發(fā)展有限公司,依托我國自主知識產(chǎn)權(quán)的生物柴油生產(chǎn)技術(shù),相繼建成規(guī)模超過萬噸的生產(chǎn)線,產(chǎn)品達(dá)到了國外同類產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),各項(xiàng)性能與0#輕質(zhì)柴油相當(dāng),經(jīng)濟(jì)效益和社會效益俱佳。我國對以生物質(zhì)為原料生產(chǎn)化學(xué)品(即生物基化學(xué)品)極為重視,已列入科技攻關(guān)的重點(diǎn)。例如,生物柴油生產(chǎn)過程中大量副產(chǎn)的甘油是一種極具吸引力的非化石來源的綠色化工基礎(chǔ)原料。從甘油出發(fā)生產(chǎn)1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和環(huán)氧氯丙烷等大宗化工產(chǎn)品,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或接近產(chǎn)業(yè)化。新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,最根本的是靠科技的力量,最關(guān)鍵的是要大幅度提高自主創(chuàng)新能力,其核心是人才的競爭。浙江是經(jīng)濟(jì)大省和能源小省,能源資源低于全國平均水平,一次能源消費(fèi)自給率僅為5%;而氣候條件優(yōu)越,是我國高產(chǎn)綜合農(nóng)業(yè)區(qū),森林覆蓋率達(dá)60%,生物質(zhì)資源居全國前列。浙江省乃至全國的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)和生物質(zhì)化學(xué)工業(yè)的蓬勃發(fā)展,對生物質(zhì)化學(xué)工程人才的需求十分迫切。

二、生物質(zhì)化學(xué)工程人才的知識結(jié)構(gòu)

生物質(zhì)化學(xué)工程(專業(yè))模塊是一個(gè)新生事物,并未包含在《全國普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》之中。在《專業(yè)目錄》中與之接近的是生物工程專業(yè)。生物工程專業(yè)培養(yǎng)掌握現(xiàn)代工業(yè)生物技術(shù)基礎(chǔ)理論及其產(chǎn)業(yè)化的原理、技術(shù)方法、生物過程工程、工程設(shè)計(jì)和生物產(chǎn)品開發(fā)等知識與能力的高級專業(yè)人才。生物工程專業(yè)重點(diǎn)關(guān)注圍繞生物技術(shù)進(jìn)行的工程應(yīng)用,而生物質(zhì)化學(xué)工程重點(diǎn)關(guān)注通過化學(xué)工程技術(shù)(包括生物化工技術(shù))對生物質(zhì)資源進(jìn)行加工利用的工業(yè)過程。可見,生物質(zhì)化學(xué)工程(專業(yè))模塊與生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和知識體系存在著明顯差異,其人才培養(yǎng)模式仍處于探索之中。生物質(zhì)的組織結(jié)構(gòu)與常規(guī)化石資源相似,加工利用化石資源的化學(xué)工程技術(shù)無需做大的改動(dòng),即可應(yīng)用于生物質(zhì)資源。但是,生物質(zhì)的種類繁多,分別具有不同的特點(diǎn)和屬性,利用技術(shù)遠(yuǎn)比化石資源復(fù)雜與多樣。可見,生物質(zhì)化學(xué)工程人才必須具有扎實(shí)的化學(xué)工程基礎(chǔ),并熟悉各類生物質(zhì)資源的特點(diǎn)、用途和轉(zhuǎn)化利用方式。因此,浙江工業(yè)大學(xué)將生物質(zhì)化學(xué)工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)定位為:既能把握和解決各種化工過程的共性問題,勝任化工、醫(yī)藥、環(huán)保和能源等多個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)研究、工藝開發(fā)、裝置設(shè)計(jì)和生產(chǎn)管理等工作;又能將化學(xué)工程的基礎(chǔ)知識靈活運(yùn)用于生物質(zhì)資源的轉(zhuǎn)化利用和生物質(zhì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)開發(fā)等領(lǐng)域,勝任生物質(zhì)能源和生物質(zhì)化工等新興行業(yè)的工作。

三、生物質(zhì)化學(xué)工程人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐

(一)組織高水平學(xué)術(shù)會議,營造人才培養(yǎng)氛圍

2007年4月,浙江工業(yè)大學(xué)與中國工程院化工、冶金與材料工程學(xué)部和浙江省科技廳共同主辦了“浙江省生物質(zhì)能源與化工論壇”。中國工程院學(xué)部工作局李仁涵副局長分析了我國能源技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r,強(qiáng)調(diào)了發(fā)展生物質(zhì)能需注意工藝過程的綠色化。浙江省科技廳壽劍剛副廳長介紹了浙江省能源消費(fèi)狀況和新能源技術(shù)研發(fā)動(dòng)態(tài),鼓勵(lì)省內(nèi)外的科技工作者為改善浙江省能源緊缺現(xiàn)狀而努力工作。浙江工業(yè)大學(xué)黨委書記汪曉村回顧了浙江工業(yè)大學(xué)的發(fā)展歷程,介紹了浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)科在生物質(zhì)能源領(lǐng)域的科學(xué)研究特色和人才培養(yǎng)思路。浙江工業(yè)大學(xué)的計(jì)建炳教授和石油化工科學(xué)研究院的蔣福康教授主持了學(xué)術(shù)交流與討論。閔恩澤、李大東、舒興田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分別從我國發(fā)展生物能源的機(jī)遇與挑戰(zhàn)、我國生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r、生物質(zhì)燃料(清潔汽柴油、生物柴油)利用技術(shù)、生物柴油聯(lián)生產(chǎn)物利用技術(shù)和以生物質(zhì)為原料進(jìn)行化工生產(chǎn)等幾個(gè)方面進(jìn)行了精辟論述。2009年4月,浙江工業(yè)大學(xué)承辦了“中國工程院工程科技論壇第84場———生產(chǎn)生物質(zhì)燃料的原料與技術(shù)”。浙江工業(yè)大學(xué)副校長馬淳安教授在開幕式上致辭,介紹了浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)科在生物質(zhì)能源領(lǐng)域開展的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)工作。浙江省可再生能源利用技術(shù)重大科技專項(xiàng)咨詢專家組組長、浙江工業(yè)大學(xué)化工與材料學(xué)院生物質(zhì)能源工程研究中心主任計(jì)建炳教授主持了學(xué)術(shù)交流與討論。國家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者、兩院院士閔恩澤做了題為“21世紀(jì)崛起的生物柴油產(chǎn)業(yè)”的報(bào)告,重點(diǎn)闡釋了我國發(fā)展生物能源和生物質(zhì)化工的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。在兩次會議上,來自石油化工研究院、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、中國林業(yè)科學(xué)研究院和中糧集團(tuán)等單位的專家學(xué)者分別介紹了生物質(zhì)原料植物的選育、生物質(zhì)原料的收儲運(yùn)物流供應(yīng)體系、生物質(zhì)原料的梯級利用、生物質(zhì)液體燃料的制取技術(shù)、生物柴油的生產(chǎn)實(shí)踐及其副產(chǎn)物綜合利用和生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器技術(shù)等方面的研究進(jìn)展。會議期間,閔恩澤院士等人應(yīng)邀參加了浙江工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)建設(shè)暨生物質(zhì)化學(xué)工程專業(yè)方向建設(shè)研討會。閔恩澤院士指出,邁入21世紀(jì)以來,針對日趨嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī),國家高度重視能源替代戰(zhàn)略的發(fā)展和部署,新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源、優(yōu)勢能源代替稀缺能源、可再生資源代替非可再生資源是大勢所趨;因此,化學(xué)工程與工藝專業(yè)根據(jù)國家發(fā)展需求調(diào)整學(xué)科設(shè)置、進(jìn)一步促進(jìn)交叉學(xué)科的發(fā)展也勢在必行。閔恩澤院士認(rèn)為,在降低能耗和保護(hù)環(huán)境的時(shí)代背景下,生物質(zhì)能源和生物質(zhì)化工的產(chǎn)業(yè)發(fā)展為生物質(zhì)化學(xué)工程人才提供了廣闊的發(fā)展空間,生物質(zhì)化學(xué)工程(專業(yè))方向的建設(shè)思路符合當(dāng)今化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。近距離接觸學(xué)術(shù)泰斗,聆聽專業(yè)領(lǐng)域的前沿進(jìn)展,極大地激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。通過組織高水平學(xué)術(shù)會議,浙江工業(yè)大學(xué)營造了培養(yǎng)生物質(zhì)化學(xué)工程人才的良好氛圍。

(二)理論與實(shí)驗(yàn)課程體系

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)定位,浙江工業(yè)大學(xué)將生物質(zhì)化學(xué)工程(專業(yè))模塊的主干學(xué)科確定為化學(xué)工程與技術(shù),針對生物質(zhì)資源加工利用過程的特點(diǎn),對化工原理、化學(xué)反應(yīng)工程、化工熱力學(xué)、化學(xué)工藝學(xué)、化工設(shè)計(jì)、分離工程和化工過程分析與合成等主干課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了梳理。此外,增設(shè)了生物質(zhì)化學(xué)與工藝學(xué)和生物質(zhì)工程兩門專業(yè)課程。生物質(zhì)化學(xué)與工藝學(xué)重點(diǎn)講授糖類、淀粉、油脂、纖維素、木質(zhì)素、甲殼素、蛋白質(zhì)、氨基酸等生物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途,以及加工轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。生物質(zhì)工程從原料工程學(xué)、轉(zhuǎn)化過程工程學(xué)和產(chǎn)品工程學(xué)等角度出發(fā),為學(xué)生講授生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)化利用過程中的工程原理、工程技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)例。化學(xué)工程與工藝國家特色專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)室在中央與地方共建高等學(xué)校共建專項(xiàng)資金的資助下,為生物質(zhì)化學(xué)工程(專業(yè))方向增設(shè)了酯交換法制備生物柴油和生物質(zhì)熱解制備生物原油兩個(gè)實(shí)驗(yàn),并在積極籌備開設(shè)生物柴油品質(zhì)測定、淀粉基兩性天然高分子改性絮凝劑的制備和易降解型纖維素-聚乙烯復(fù)合材料的制備等實(shí)驗(yàn)。

篇7

關(guān)鍵詞:柴油;加氫脫硫;催化劑;硫化物

中圖分類號:TE624文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1009-2374 (2010)25-0013-02

燃料油油中的含硫化合物燃燒后轉(zhuǎn)化為SOx,排放到大氣中會形成酸雨,是汽車尾氣中的主要污染物之一。更重要的是尾氣中SOx會導(dǎo)致尾氣轉(zhuǎn)化催化劑產(chǎn)生不可逆中毒,顯著降低尾氣轉(zhuǎn)化器對氧化氮(NOx)、未完全燃燒烴類、顆粒物等的轉(zhuǎn)化效率,對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此,生產(chǎn)低硫清潔燃料已引起了人們廣泛重視。由已經(jīng)出臺的歐美各國柴油環(huán)保法規(guī)來看,限制硫和多環(huán)芳烴的含量是生產(chǎn)清潔柴油的關(guān)鍵問題。對柴油的硫含量,至2005年歐美限制在50μg?g-1以下,進(jìn)一步還要降低至15μg?g-1以下,柴油生產(chǎn)正朝著零硫(硫含量小于1μg?g-1)方向發(fā)展。在我國,2005年起北京執(zhí)行歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)柴油規(guī)范,要求其硫含量小于3×10-4,而2008年將執(zhí)行更為嚴(yán)格的歐標(biāo)準(zhǔn)柴油規(guī)范。

目前催化加氫、催化氧化、選擇吸附、生物脫硫等技術(shù)是常用的脫硫技術(shù)。本文主要介紹加氫脫硫技術(shù)方面的進(jìn)展。

1柴油餾分中的含硫化合物

柴油成品燃料一般都是由中間餾分、催化裂解直餾瓦斯油(FCC LGO)和焦化瓦斯油(Coker Gas Oil)調(diào)和精制而得。其中的含硫化合物主要有脂肪族硫化物、硫醚、二苯并噻吩(DBT),烷基苯并噻吩和烷基二苯并噻吩等。其中較難脫除的是二苯并噻吩、烷基苯并噻吩和烷基俄苯并噻吩等噻吩類化合物。尤其以有位阻的4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)最難脫除。

2柴油中硫化物加氫脫硫機(jī)理

烷基取代的反應(yīng)主要經(jīng)過兩條反應(yīng)路徑 :一條是原子直接從噻吩分子中脫除(直接脫硫反應(yīng)(DDS));另一條是一個(gè)芳香環(huán)先加氫飽和,然后才發(fā)生-鍵的斷裂(加氫反應(yīng)(HYD))兩條反應(yīng)路線都經(jīng)過一個(gè)共同的部分加氫的中間體這兩條反應(yīng)路徑同時(shí)進(jìn)行,至于哪一個(gè)占主導(dǎo)地位要看硫化物的性質(zhì),反應(yīng)條件和所用的催化劑等方面的情況。

柴油深度和超深度加氫脫硫在反應(yīng)機(jī)理上與常規(guī)的加氫脫硫有顯著的差異,需要脫除4,6- 二甲基二苯并噻吩及2,4,6- 三甲基二苯并噻吩類結(jié)構(gòu)復(fù)雜且有位阻效應(yīng)影響的硫化物。

3催化劑的研究進(jìn)展

早期的加氫精制催化劑是金屬性的催化劑,即采用純鉬或鎢的金屬或硫化物來制備加氫催化劑。這一類催化劑通常具有較高的加氫活性,但是由于制備成本高,理化性能可調(diào)性差,存在相當(dāng)大比例的金屬堆集,因而金屬不能得到充分利用,影響了催化劑活性的發(fā)揮,現(xiàn)在基本不用這類催化劑。

現(xiàn)在廣泛使用的加氫精制催化劑多為負(fù)載型催化劑。負(fù)載型固體催化劑一般由載體和活性組分組成。載體在催化劑中的作用主要有以下幾個(gè)方面:增加有效表面和提供合適的孔結(jié)構(gòu);提高催化劑的熱穩(wěn)定性;提供活性中心,提高催化劑活性和選擇性;節(jié)省活性組分,降低成本;增加催化劑的抗毒性能及提高催化劑的機(jī)械強(qiáng)度。最常用的Al2O3由于其具有優(yōu)良的高比表面是首選載體。

1978年Tauster等人提出了金屬-載體之間存在“強(qiáng)相互作用” (Support-Metal Strong Interaction,SMSD)的觀點(diǎn)。自上世紀(jì)90年代起,金屬和載體間相互作用(MSD)便成了催化研究中一個(gè)十分活躍的研究領(lǐng)域。研究者逐漸認(rèn)識到:在負(fù)載型催化劑表面上,活性金屬之所以能夠“均勻地”分散開來,其根源在于載體表面上存在著某些“中心”,金屬是通過與這些中心相互作用,生成金屬載體間相互作用復(fù)合物,從而將活性金屬固定在載體表面上。因此,金屬-載體之間相互作用的研究也越來越多。李冬燕等人在 10% H2/N2流動(dòng)氣氛下,用程序升溫還原方法由相應(yīng)的磷酸鹽合成了二氧化鈦負(fù)載磷化鎳(Ni2P/TiO2)催化劑,在高壓連續(xù)流動(dòng)固定床反應(yīng)裝置上以噻吩為模型化合物,考察該催化劑的制備條件對其加氫脫硫性能的影響。結(jié)果表明,由Ni/P摩爾比為1/2和1/3的前驅(qū)體制備的催化劑表面僅出現(xiàn)Ni2P物相;由Ni/P摩爾比為1/1的前驅(qū)體制備的催化劑表面出現(xiàn)的主要物相為Ni2P,同時(shí)還存在少量Ni12P5相。催化劑的比表面積隨前驅(qū)體中Ni和P含量的增加而減小。在溫度370℃,壓力3.0 MPa,VHSV為2 h-1,氫油比(v/v)為450 的反應(yīng)條件下,由Ni負(fù)載量為15%(wt)、Ni/P摩爾比為1/2的前驅(qū)體所制得Ni2P/TiO2催化劑對含硫0.1%(wt)油具有接近100 %的脫硫轉(zhuǎn)化率,并有良好的穩(wěn)定性。加氫脫硫反應(yīng)工藝條件研究結(jié)果表明:壓力、液時(shí)進(jìn)料體積空速以及氫油比對Ni2P/TiO2催化劑對噻吩加氫脫硫性能影響在較寬的范圍內(nèi)變化不大。反應(yīng)溫度對該催化劑上的噻吩加氫脫硫反應(yīng)的影響較大,當(dāng)反應(yīng)溫度高于300℃,催化劑對噻吩加氫脫硫性能達(dá)到接近100%的脫硫率。趙德玉研制出一種新型高效脫硫催化劑,能夠深度脫出汽油、柴油以及粗笨中的有機(jī)硫,含量為40000ppm的噻吩轉(zhuǎn)化率在99.94%以上。該催化劑的載體是由r-Al2O3經(jīng)Ti改性而成,活性組分分別為MoO3和CoO組成,助劑為P、B、Ni、W,該催化劑的所有活性組分均是高度分散的。實(shí)驗(yàn)中得到的最佳的催化劑為加入1%P元素助劑,CoO為2%,MoO3為7.3%,噻吩的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到99.94%。林凌等在Mo-Ni-P-O浸漬液中添加一定量的極性有機(jī)物如檸檬酸等,采用共浸漬法制備了一種不需預(yù)硫化和焙燒也具有較高加氫脫硫活性的MoNiP/Al2O3催化劑,并用N2吸附,程序升溫還原。結(jié)果表明,檸檬酸的添加削弱了金屬組分與載體間的相互作用,有利于金屬組分在載體表面的分散,且改善了催化劑的還原性,使催化劑在與含硫反應(yīng)物料接觸過程中自發(fā)硫化,從而有利于催化劑加氫脫硫活性的提高。

4結(jié)語

低硫化是今后車用柴油燃料的一個(gè)發(fā)展趨勢。研制開發(fā)高效穩(wěn)定的加氫脫硫催化劑和對現(xiàn)有加氫工藝的改造和升級是加氫脫硫技術(shù)研究的主要方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 唐曉東,崔盈賢,何柏,等.柴油氣-液-固催化氧化脫硫研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào),2007,29(1).

[2] 賓曉蓓,王凱鵬,曹宏,等.磷鎢雜多化合物結(jié)構(gòu)對柴油氧化脫硫性能的影響[J].當(dāng)代化工,2006,35(4).

[3] KAUFMANN T G,KALDOR A,STUNTZ G F,et al.Catalysis science and technology for cleaner transportation fuels[J].Catal Today,2000.

[4] 萬國賦,段愛軍,趙震,等.柴油超深度脫硫技術(shù)進(jìn)展[J].黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2006,23(5).

[5] BUTAILLEF.Alkyldibenzothiophenes hydride sulfurization-promoter effect reactivity and reaction mechanism[J].J Cat 2000.

[6] BRIANMM.Process,catalyst choices key to producing 30ppm sulfur fuels[J].Oil and gas joural,2000,98(41).

[7] BABJCH V J MOULIJN J A. Science and technology of novel processes for deep desulfurization of oil refinery streams a review[J].Fuel.2003,(82).

[8] 于淼,郭蓉,王剛.國外柴油加氫脫硫催化劑的研究進(jìn)展[J].當(dāng)代化工,2008,37(6).

[9] 方向晨,關(guān)明華.氫精制[M].北京:中國石化出版社,2006.

[10] auster S.J,Fung S C.Strong Metal-Support Interaction Occurrence among the Binary Oxides of Groups IIA- VB[J].J Catal.,1978,(55).

[11] Tauster S J,Murrell L.L, Fung S C.Supported Metal Interaction:US,4,149,998[P].1979.

[12] Ratnasamy P,Mehrotra R P,Ramaswamy A V.Interaction between the Active Components and Support in Cobalt-Molybdenum- Alumina Systems[J].J Catal.,1974.

[13] Egedus L L.Catalyst Design,Progress and Perspectives[R].Willey- Interscience Pub,1987.

[14] 李冬燕,余夕志,陳長林,等.Ni2P/TiO2上噻吩加氫脫硫性能研究[J].高等化學(xué)工程學(xué)報(bào),2006,20(5).

篇8

脂肪酶（Ec.3.1.1.3）即三酰基甘油酰基水解酶，可催化甘油三酯分解成甘油二酯、甘油單酯、甘油和脂肪酸，是一類特殊的酯鍵水解酶，脂肪酶以氨基酸為基本組成單位，一般只有一條多肽鏈，催化活性僅決定于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。目前，以生物催化為核心內(nèi)容的工業(yè)生物技術(shù)在支撐新世紀(jì)社會進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的技術(shù)體系中的地位已經(jīng)被提到空前的戰(zhàn)略高度[1]，作為一種生物催化劑，脂肪酶具有一般催化劑高效性、高選擇性、反應(yīng)條件溫和等共同優(yōu)點(diǎn)，是綠色環(huán)保的催化劑，對于生化、食品等生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展，有著非常重要意義。

1 脂肪酶概述

脂肪酶于1834年被發(fā)現(xiàn)，是生物體內(nèi)極其重要的代謝酶，在油、水界面和有機(jī)相中起作用，具有良好的立體選擇性，以長鏈脂肪酸酯為天然底物，能在聚合過程中能保持單體上的活性基團(tuán)，1986年以來，Klibanov等人突破傳統(tǒng)酶學(xué)思想限制，對界面酶學(xué)和非水酶學(xué)方面取得了突破性研究成果，使脂肪酶在醫(yī)藥、食品、洗滌劑、材料合成、污水處理等方面均得到了應(yīng)用，在有機(jī)相中，脂肪酶還能催化酯合成、酯交換反應(yīng)、酯聚合反應(yīng)、肽合成和酰胺合成等，能在常溫常壓下，得到其他方法難以得到的產(chǎn)品。此外，脂肪酶來源廣泛、催化功能多，催化底物廣泛、環(huán)保高效，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

2 脂肪酶的應(yīng)用

2.1 脂肪酶可催化合成可生物降解高分子

目前，人們所依賴的、在生產(chǎn)生活中使用的高分子材料，依然是難以進(jìn)行生物降解的材料，它們已經(jīng)給人們的日常生活和社會帶來了諸多的不便和危害，更嚴(yán)重的是對自然環(huán)境造成了極大的污染，在目前研究可降解材料的方法如天然高分子改造法，原料在受熱熔化前就開始分解，難以加工成型，只能通過溶液法加工，產(chǎn)量小，應(yīng)用范圍小；化學(xué)合成法一般在高溫高壓條件進(jìn)行反應(yīng)，工藝復(fù)雜，副產(chǎn)品多，大部分催化劑帶有一定的毒性，成本高，生物相容性較差，相對于上述兩種方法，生物合成法則是利用酶來合成目標(biāo)產(chǎn)品，酶的反應(yīng)條件溫和，具有相對專一性，快速高效，成本較低，產(chǎn)品生物相容性好，能克服了上述兩種方法的缺點(diǎn)和微生物法代謝產(chǎn)物復(fù)雜，產(chǎn)物分離困難的劣勢，脂肪酶可以催化聚酯類可生物降解高分子的合成.在已知的研究中，脂肪酶已經(jīng)成功催化非手性羧酸衍生物、手性羧酸衍生物等方面有了成功的實(shí)例。Wang等[2]利用南極假絲酵母脂肪酶（CALB）高效區(qū)域選擇性酰化合成6-氮尿苷的5''-O-單酯，結(jié)果表明，不同類型的酰基供體對CALB的活性具有很重要的影響，以色列（Gutman）[4]研究小組以線性羥基酸甲酯做單體，用豬胰脂肪酶作為催化劑，在有機(jī)溶劑中合成了聚羥基酸甲酯，分子量提高到12KD左右，并制成了這種聚酯的薄膜制品。

2.2 脂肪酶在手性藥物拆分中的應(yīng)用

手性是與人們生活關(guān)系密切的自然界本質(zhì)屬性之一，對映體在自然界中普遍存在，在構(gòu)成生物體的基本物質(zhì)中，包括核酸、蛋白質(zhì)、糖類等分子都是手性分子，因此相關(guān)的許多藥物，包括農(nóng)藥和除草劑等也都是光學(xué)活性化合物，因?yàn)槭中运幬镞M(jìn)入生物體內(nèi)后，其藥理和生理作用多與其和體內(nèi)靶分子之間的手性匹配和分子識別能力有關(guān)[3]，手性新藥的開發(fā)，即選擇合成路線中某一個(gè)手性中間體進(jìn)行不對稱合成或拆分，再合成單一的手性藥物，此法副產(chǎn)物少，容易對目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行分離，常溫常壓下即可反應(yīng)，減少了能源消耗和環(huán)境污染；脂肪酶的高度立體選擇性使制備的單一手性化合物光學(xué)純度較高，脂肪酶在手性藥物中的應(yīng)用愈加廣泛.脂肪酶可對環(huán)氧丙醇類手性藥物中間體、2-取代丙酸類手性中間體的拆分等藥物進(jìn)行拆分.日本田邊制藥成功地用脂肪酶拆分了外消旋的甲基-3-（4-甲氧基苯基）環(huán)氧丙酯，制備了（-）-（2R，3S）-3-（4-甲氧基苯基）環(huán)氧丙酰胺，它是生產(chǎn)硫氮卓酮（一種心血管藥物）的手性前體，非甾體抗炎藥物，如酮基布洛芬（keto-profen）、萘普生（naproxen）、布洛芬（ibuprofen）等的另一種非常重要的手性中間體2-芳基丙酸（CH3CHArCOOH）已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，英國的Chiroscience手性技術(shù)公司、西班牙Laboratories Menarini公司以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

2.3 在三甘酯結(jié)構(gòu)測定中的應(yīng)用

脂肪酶可根據(jù)其底物專一性來分類，例如：青霉（Penici

llium sp.）、米黑毛霉（Mucor miehei）所產(chǎn)脂肪酶作用于甘油1位和3位羥基，定義為1，3專一性脂肪酶；而柱狀假絲酵母（Candida cylindracea）、假單胞菌（Pseudomona sp.）及染色粘性菌（Chromobacterium viscosum）所產(chǎn)脂肪酶為隨機(jī)水解酶[4]，并且白地霉（Geatrichum candium）產(chǎn)脂肪酶對順式不飽和脂肪酸，如油酸具有選擇性，而米黑毛霉（M.miehei）的脂肪酶則同樣不與多不飽和脂肪酸（PUFA），如γ-亞油酸和二十二碳六烯酸（DHA）作用，對脂肪激素敏感的脂肪酶則可優(yōu)先從三甘酯中釋放PUFA[10]。所以，用某種特定的脂肪酶催化不同類型的脂肪酸酯，從其水解產(chǎn)物可推測三甘酯的結(jié)構(gòu)。

2.4 脂肪酶在食品加工中的應(yīng)用

在焙烤食品、乳制品等食品加工產(chǎn)業(yè)中，脂肪酶的應(yīng)用范圍日益廣泛。如，在面包生面團(tuán)中加入脂肪酶可水解甘油三酯，改善面團(tuán)的流變學(xué)特性，增強(qiáng)面團(tuán)對發(fā)酵的耐受性，增大面包體積，改善面包芯的柔軟性和組織結(jié)構(gòu)，且有二次增白作用；脂肪酶與葡萄糖氧化酶配合使用，能夠取代化學(xué)添加劑溴酸鉀，提高烘焙品質(zhì)、改善面包質(zhì)地、延長保質(zhì)期，在油脂加工方面，脂肪酶可以催化水解、酯交換、酯化等反應(yīng)，脂肪酶還廣泛應(yīng)用于乳制品工業(yè)中，可以加強(qiáng)奶粉和奶酪的風(fēng)味、縮短成熟期、對乳脂和奶油進(jìn)行脂解改性等，其中脂肪酶作用于乳脂產(chǎn)生游離脂肪酸，進(jìn)而形成有揮發(fā)性的異戊醛、二乙酰、3-羥基丁酮等呈味物質(zhì)，改善了奶酪風(fēng)味，并產(chǎn)生特殊香味[16]。此外，脂肪酶在肉制品加工過程中除去多余的脂肪，并改善產(chǎn)品的風(fēng)味等。

2.5 脂肪酶在制造生物柴油方面的應(yīng)用

現(xiàn)今社會，隨著人類對石油、燃?xì)獾炔豢稍偕茉吹囊蕾嚥粩嗉訌?qiáng)，而太陽能、風(fēng)能地?zé)岬瓤稍偕Y源的應(yīng)用。還尚未成熟，以生物手段研發(fā)新的可再生能源就成為不可避免的一種具有較高可行性的手段，生物柴油就是其中一種，是指以可產(chǎn)生油料的動(dòng)物、植物、微生物及各種油脂（如動(dòng)物油脂、油料作物、工程微藻、垃圾油等）為原料，以合適的生物手段將其轉(zhuǎn)化成為再生性柴油燃料，而最典型的生物柴油是脂肪酸甲脂，利用合適的脂肪酶針對不同的原料進(jìn)行處理，控制反應(yīng)溫度、pH和水的溶質(zhì)含量，可達(dá)到較高的轉(zhuǎn)酯率。脂肪酶催化制備生物柴油是一些列的水解和酯化過程，三甘酯經(jīng)過兩步水解，最終產(chǎn)物為單甘酯和脂肪酸，脂肪酸與短鏈醇酯化還成為脂肪酸烷基酯，此過程不斷進(jìn)行至反應(yīng)完全，目前，南極假絲酵母、洋蔥假單胞菌、熒光假單胞菌和豬胰脂肪酶等均可用于催化制備生物柴油原料，主要包括游離脂肪酶法和固定化脂肪酶法。但由于脂肪酶較多適用于長鏈脂肪醇的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，對短鏈脂肪醇的效果不甚明顯，所需酶類的成本較高，可使用時(shí)間較短，重復(fù)利用率不高等缺點(diǎn)，目前國內(nèi)外都尚未將脂肪酶催化合成生物柴油進(jìn)行較大規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)。

3 前景展望

除上述以外，脂肪酶在生產(chǎn)生物柴油、生產(chǎn)日化制品、早脂肪酸化學(xué)、嗜酸耐熱菌種鑒定等多個(gè)方面具有不同程度的應(yīng)用，隨著酶品種的開發(fā)，酶固定化技術(shù)的研究以及相應(yīng)生物反應(yīng)器的使用，脂肪酶在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用將更快捷，具有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]王智、茍小軍，脂肪酶在生物化工中的應(yīng)用[J].成都大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，22（1）：1-7.

[2]張開平、惠明，微生物脂肪酶的應(yīng)用領(lǐng)域及研究進(jìn)展[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，33（1）：90.

[3]王普善，加速手性技術(shù)的開發(fā)-迎接世界制藥工業(yè)的手性挑戰(zhàn)（一）[J].中國新藥雜志，1998，7（5）：335.

篇9

硫是自然存在于柴油中的一種有害物質(zhì)。柴油中的硫在高溫燃燒時(shí)生成硫的氧化物，不僅腐蝕損壞發(fā)動(dòng)機(jī)部件，而且排到空氣中還會形成酸雨，破壞生態(tài)環(huán)境。SO2 已成為我國大氣環(huán)境主要污染物之一，20世紀(jì)90年代初，全國排放SO2為1860多萬噸。1998年達(dá)到2090×104噸。

此外，硫還會使機(jī)動(dòng)車尾氣處理催化劑中毒，降低其催化活性，增加NOx和顆粒污染物的排放，加重城市環(huán)境的污染。因此，機(jī)動(dòng)車必須使用超低硫的清潔柴油，石油加工企業(yè)必須對柴油進(jìn)行深度脫硫。

關(guān)鍵詞：硫含量 柴油

現(xiàn)今柴油脫硫技術(shù)主要有加氫脫硫技術(shù)，催化裂化技術(shù)，氧化技術(shù)和吸附技術(shù)等等。隨著當(dāng)今柴油市場的迫切需求，新的工藝方法的發(fā)展得到了很大的促進(jìn)。

一、加氫脫硫（HDS）技術(shù)

柴油深度脫硫，最經(jīng)濟(jì)的方法是使用超高活性的催化劑。因此近年來，國外各公司在不斷改進(jìn)柴油精制技術(shù)的同時(shí)，還開發(fā)了活性大幅度提高、性能優(yōu)異的脫硫催化劑。

1.國外催化加氫脫硫

美國Mobile公司成功開發(fā)了第三代Octgain技術(shù)，Octgain是一種低壓下操作的固定床加氫脫硫工藝，其特點(diǎn)是使用專利催化劑，在保證辛烷值不損失的前提下，降低硫含量和烯烴含量，而生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于FCC汽油加氫脫硫過程。Octgain技術(shù)經(jīng)過三代技術(shù)改進(jìn)，第三代技術(shù)（OCT 220）不僅能夠脫硫還能控制C5的收率和產(chǎn)品的辛烷值。工藝過程為兩段反應(yīng)過程，第一段是將FCC汽油進(jìn)行加氫精制脫硫，中間產(chǎn)品因加氫而使辛烷值降低；第二段利用催化劑回復(fù)第一段中間產(chǎn)品油的辛烷值，該技術(shù)沒有分離的中間急冷催化劑床層，提高了控制和操作的靈活性。

2.國內(nèi)加氫脫硫技術(shù)

石油化工研究院（RIPP）的SSHT技術(shù)，采用非貴金屬RN-1催化劑，在6.4～12.OMPa氫分壓下，分別加工芳烴體積含量小于30%的直餾柴油餾分及芳烴體積含量大于50%的催化裂化柴油餾分，空速為1.0h-1，可以獲取硫含量小于30μg·g-1的柴油。

已工業(yè)化的國產(chǎn)加氫脫硫催化劑有：RN—1，RN—10，F(xiàn)H—5A，F(xiàn)H—98，F(xiàn)DS等牌號。其金屬組分分別是：Co—Mo、W—Ni、W—Mo—Ni或W—Mo—Co—Ni，載體為A12O3或A12O3-SiO2[1]。

二、催化裂化脫硫

美國Grace Davison公司開發(fā)的能直接降低催化裂化汽油硫含量的GSR技術(shù)，采用了高基質(zhì)活性超穩(wěn)Y催化劑和循環(huán)提升管裝置。通過對USY分子篩的改性，得到第三代汽油脫硫催化劑GFS，能選擇性的裂化汽油中的硫化物，脫硫率為40% ，該技術(shù)在歐洲已經(jīng)工業(yè)化。

三、國內(nèi)外柴油氧化脫硫技術(shù)

1.ASR—2技術(shù)

ASR—2氧化脫硫技術(shù)是由UniPure公司開發(fā)的。ASR—2脫硫技術(shù)具有投資和操作費(fèi)用低、操作條件緩和、不需要?dú)湓础⒛芎牡汀o污染物排放、能生產(chǎn)超低硫油品、裝置建設(shè)靈活、適應(yīng)小型煉廠和燃料分銷網(wǎng)點(diǎn)的油品脫硫要求等諸多特點(diǎn)。ASR—2脫硫技術(shù)的工藝如下：含硫柴油與攜帶氧化劑及催化劑的水相在反應(yīng)器內(nèi)混合，在常壓和121℃的條件下將噻吩類含硫化合物氧化成砜。反應(yīng)過程中氧化劑的消耗非常少，反應(yīng)停留時(shí)間不到5min就能達(dá)到完全反應(yīng)，含有再生催化劑和砜的水相與油相分離后送至再生部分，除去砜并再生催化劑。

AsR—2脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)：投資費(fèi)用比現(xiàn)有的高壓加氫裝置低50% 以上，操作費(fèi)用僅為高壓加氫裝置的40% 。

2.日本PEC技術(shù)

日本石油能源中心（PEC）開發(fā)的過氧化氫技術(shù)是在30%過氧化氫水溶液中加入一定量的羧酸（如醋酸或三氟醋酸），然后按一定比例將此過氧化氫混合液加到含硫油中并攪拌混合。該方法脫硫率高，同時(shí)可脫氮，但存在氧化劑成本高、硫化物用途未解決等問題，沒有柴油收率指標(biāo)。

3.超聲波氧化技術(shù)

超聲波脫硫的技術(shù)方案與技術(shù)特點(diǎn)：將石油燃料與氫過氧化物、表面活性劑和水進(jìn)行液體混合，形成一種水相—有機(jī)相的混合介質(zhì)。將這種混合介質(zhì)連續(xù)注入到超聲波室。經(jīng)超聲波作用后從超聲波室流出來的混合物便可很容易地分層，成為水相和有機(jī)相，其中的有機(jī)相即為脫硫的石油燃料。超聲波脫硫技術(shù)的顯著特點(diǎn)是操作簡單，生產(chǎn)成本較低。

4.TS-1催化氧化技術(shù)

在常壓低溫下，采用催化氧化法將柴油中的非極性有機(jī)硫化物氧化為易于除去的極性有機(jī)硫化物，硫醚和噻吩氧化為亞砜及砜等氧化形態(tài)存在的有機(jī)硫化物。甲酸、乙酸（助催化劑）和 TS—l催化劑的作用下與氧氣生成有機(jī)過酸，過酸放出原子氧，將RSR催化氧化為亞砜RSOR和砜RSO2R；烷基噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩則被催化氧化為高度活性的噻吩二硫化物（砜類化合物）。過氧酸自身則還原為酸 [2，3]。

5.國內(nèi)研究情況

石油大學(xué)呂志風(fēng)等采用30%雙氧水—甲酸（體積比1：1）作為氧化劑，油劑比10：1，將FCC柴油中的硫化合物氧化成亞砜類化合物，氧化反應(yīng)在40℃和70℃各反應(yīng)1 h，然后采用DMF作萃取劑，油劑比2：1，萃取時(shí)間為10 min，脫硫率64%，油品收率70%～80%。該方法主要問題：反應(yīng)時(shí)間長、脫硫率和收率低、成本高。

6.生物氧化技術(shù)

生物脫硫主要利用細(xì)菌的新陳代謝過程來脫除石油中的含硫化合物，也稱為微生物脫硫或生物催化脫硫。生物脫硫的關(guān)鍵技術(shù)，最主要的是找到有效的菌種，其次是高活性、高選擇性、高穩(wěn)定性（長壽命）生物催化劑制備、生物反應(yīng)器工程設(shè)計(jì)和脫硫產(chǎn)品的分離與凈化。由于原油和油品的硫化物組成各異，而且有多種硫化物同時(shí)存在，因而從自然界中尋找合適的菌種難度較大，影響了生物脫硫技術(shù)工業(yè)化的進(jìn)程[4]。

四、吸附脫硫

美國Exxon公司近期開發(fā)了一種柴油深度脫硫技術(shù)，該技術(shù)采用兩段脫硫工藝，柴油首先進(jìn)行加氫精制，脫除其中的大部分較易脫除的硫，而對二苯并噻吩等化合物中較難脫除的硫，則采用吸附法脫除。吸附劑為活性炭、活性焦炭等，采用該技術(shù)可使柴油中的硫含量從1000 μg·g-1降到20 μg·g-1以下。其投資費(fèi)用遠(yuǎn)低于單獨(dú)應(yīng)用加氫法的脫硫過程，并且工藝過程簡單、易操作。但要求吸附劑有較高的容硫量、易再生， 以延長吸附-再生的操作周期[5]。

很多吸附劑都具有從汽油中脫除含硫、含氧或含氮的極性有機(jī)化合物的能力，特別是各種分子篩和復(fù)合氧化物等能選擇性的吸附一系列含硫化合物，吸附法脫硫是一項(xiàng)新出現(xiàn)的技術(shù)，它的經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)誘人。IRVAD技術(shù)和S—Zorb技術(shù)均是吸附法脫硫技術(shù)，投資少，操作成本低.具有廣闊的前景。

參考文獻(xiàn)

[1]馬伯文.清潔燃料生產(chǎn)技術(shù).北京：中國石化出版社，2001.1

[2] 李良助.有機(jī)合成中氧化還原反應(yīng)[M].北京：高等教育出版社，1989.

[3] 徐壽昌.有機(jī)化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1993

篇10

論文摘要:系統(tǒng)介紹了復(fù)合柴油的作用機(jī)理、研究配制及應(yīng)用發(fā)展。

1

概述

復(fù)合柴油是將水和柴油通過復(fù)合劑和復(fù)合設(shè)備復(fù)合形成的油包水(W/O)型乳液。早在100多年前，就已有人摻水使用柴油，但是因?yàn)槟菚r(shí)的柴油摻水技術(shù)水平較低，收益不夠明顯以及石油危機(jī)尚未突出等原因，而使柴油摻水技術(shù)處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)。50年代末，由于環(huán)境保護(hù)需要以及石油危機(jī)等原因，柴油摻水應(yīng)用技術(shù)才獲得重視。到了70年代，柴油摻水技術(shù)進(jìn)入到實(shí)用性的發(fā)展階段。美國、前蘇聯(lián)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家競相把柴油摻水技術(shù)列為國家重點(diǎn)開發(fā)研究項(xiàng)目，對摻水復(fù)合柴油的復(fù)合手段、復(fù)合工藝、復(fù)合裝置、表面活性劑、復(fù)合機(jī)理及其燃燒動(dòng)力學(xué)和對內(nèi)燃機(jī)的磨損腐蝕以及規(guī)格化、商品化等多方面都進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和深入研究。大量的研究表明:油水混合燃料能極大地改善排放污染，節(jié)省燃油。同時(shí)，柴油摻水復(fù)合燃料對內(nèi)燃機(jī)不但沒有腐蝕和增加磨損的問題，反而能起到清洗劑的作用，可以降低內(nèi)燃機(jī)維修費(fèi)用。目前，世界各國研究燃油摻水技術(shù)的專業(yè)機(jī)構(gòu)空前增加，專利文獻(xiàn)和學(xué)術(shù)論文如雨后春筍般地涌現(xiàn)。在日本、美國、德國等，柴油復(fù)合劑早已作為商品銷售，現(xiàn)已開發(fā)出第三代或第四代產(chǎn)品。日本專營復(fù)合油的薩米特公司推出的H一106 ， H一107復(fù)合劑產(chǎn)品，銷往東南亞各國。縱觀柴油摻水技術(shù)的過去和現(xiàn)在，它已顯示出了強(qiáng)大的生命力。

2復(fù)合柴油的節(jié)能、降污原理及復(fù)合機(jī)理

2.1復(fù)合柴油節(jié)能、降污原理

2.1.1“微爆”效應(yīng)(二次霧化)

目前，國內(nèi)外大多數(shù)專家認(rèn)為復(fù)合柴油的節(jié)能是由于乳液內(nèi)部的微小水珠的“微爆”效應(yīng)引起的或稱二次霧化。微爆是在高溫環(huán)境下，由兩種或多種有不同揮發(fā)性的液體的汽化引起的。由于液體的擴(kuò)散速度是有限的，穩(wěn)定性差的液體就會覆蓋在表面，從而導(dǎo)致液滴迅速升溫。一旦溫度達(dá)到某個(gè)組分的過熱極限，微爆就會伴隨連續(xù)產(chǎn)生并變大的泡核而發(fā)生。微爆的作用是提高油滴的表面活化能。復(fù)合柴油為油包水(W/0 )型乳液，外相為柴油，內(nèi)相為水。由于油的沸點(diǎn)比水高，所以受熱時(shí)水總是先達(dá)到沸點(diǎn)而沸騰或蒸發(fā)。當(dāng)油滴內(nèi)部的壓力超過油的表面張力和環(huán)境壓力之和時(shí)，水汽將沖破油膜的阻力而使油滴爆炸，形成更細(xì)小的油滴。爆炸后的油滴更細(xì)小，因此燃燒更完全，從而達(dá)到節(jié)能效果。

2.1.2化學(xué)效應(yīng)

有文獻(xiàn)對復(fù)合油的燃燒化學(xué)進(jìn)行了研究，提出了水煤氣反應(yīng)的重要性，燃料中由于高溫裂解產(chǎn)生的碳粒子，能與水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，使碳粒子能充分燃燒，提高了燃燒效率，降低了排煙中的煙塵含量。復(fù)合柴油在柴油機(jī)燃燒室高溫高壓條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由于復(fù)合油中水的存在，促使產(chǎn)生了許多OH"基團(tuán)，使得消除積炭的反應(yīng)()速度加快，從而達(dá)到降污的目的。有文獻(xiàn)提出了其他一些用于解釋復(fù)合油節(jié)能降污的觀點(diǎn)，例如摻混效應(yīng)、汽提效應(yīng)、改善燃料與空氣的混合比例減少過剩空氣系數(shù)以大幅度降低氮氧化物()的產(chǎn)生等。

2.2柴油復(fù)合機(jī)理

復(fù)合柴油是由普通柴油、水、表面活性劑、助表面活性劑組成。柴油和水是兩相互不相溶的體系，作為油包水的乳液，水是分散相，為使水的微小液滴在兩相交流中足夠穩(wěn)定，須使用表面活性劑。柴油復(fù)合劑能使乳液穩(wěn)定的因素有二:其一，降低了油一水界面張力，即降低了吉布斯函數(shù)，有利于乳液的穩(wěn)定存在;其二，柴油復(fù)合劑的分子在界面處作定向吸附，生成具有一定機(jī)械強(qiáng)度的薄膜，阻止分散相液滴的合并聚集。由于乳液中液滴分子作不停頓的布朗運(yùn)動(dòng)，頻繁地相互碰撞，如果界面膜的強(qiáng)度較小，在碰撞中界面膜容易破裂成液滴合并。因此，柴油復(fù)合劑需要二種或二種以上的表面活性劑復(fù)配而成，這種復(fù)配的柴油復(fù)合劑所形成的界面膜有較高的膜彈性，所形成的乳液也比較穩(wěn)定。目前柴油復(fù)合劑的配方根據(jù)其結(jié)構(gòu)大致分為五種類型:①陰離子型有烷基磺酸鹽類、烷基苯磺酸鹽類、烷基蔡磺酸鹽類、脂肪酸皂類、烷基醋墟泊酸磺酸鹽類等;②陽離子型有簡單胺鹽類、季胺鹽類等;③非離子型有脂類，如脂肪酸聚氧乙烯醋、脂肪酸山梨醇醋;醚類，如脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基苯酚聚氧乙烯醚，脂肪醇山梨醇脂聚氧乙烯醚;酞胺類，如烷基醇酞胺等;$兩型離子型有梭酸類、硫酸類、磺酸類等;④高分子型有天然水溶性膠類、淀粉衍生物類、纖維素類、合成水溶性高分子類等。

3復(fù)合柴油的配制及性能

3.1復(fù)合劑配方成分的篩選依據(jù)

(1)親油基團(tuán)與油相具有相似結(jié)構(gòu)的復(fù)合劑復(fù)合效果好。根據(jù)相似相溶原理，要求復(fù)合劑的憎水基團(tuán)的結(jié)構(gòu)和油的結(jié)構(gòu)越相似越好。結(jié)構(gòu)與柴油越相似，界面上的吸附作用也就越強(qiáng)，這樣就能既可使油水界面張力降低得多，又能使界面膜的強(qiáng)度大，因而穩(wěn)定性就好。根據(jù)多種活性劑的性能試驗(yàn)篩選最終選擇了與柴油的主要成分有相似分子結(jié)構(gòu)的有機(jī)酸和復(fù)合劑且。

(2)混合復(fù)合劑的效果往往比單一復(fù)合劑效果好。為了形成穩(wěn)定的復(fù)合液，要求復(fù)合劑不僅能大量降低水的表面張力，而且能在油水界面形成堅(jiān)固的保護(hù)膜。有些物質(zhì)的表面活性大，能大量降低水的表面張力;有些物質(zhì)表面活性雖然較差，但能在水微粒周圍形成堅(jiān)固的保護(hù)膜。選擇具有相似分子結(jié)構(gòu)的這兩類表面活性劑，把它們組合起來，就可以取長補(bǔ)短，達(dá)到更好的復(fù)合效果。因此，使用一種以上的表面活性劑加助劑制備的微乳液，比用單一表面活性劑加助劑制備的微乳液更穩(wěn)定。因此采用了使用混合表面活性劑加助劑進(jìn)行復(fù)合配方設(shè)計(jì)。

(3)輔助表面活性劑是微乳液形成的一個(gè)不可缺少的組分。一般乳狀液的形成主要是由于復(fù)合劑在油/水界面的吸附，形成堅(jiān)韌的保護(hù)膜，同時(shí)降低界面張力，使油(或水)較易分散。但無論如何仍有界面，從而有界面張力的存在，故此種體系是不穩(wěn)定的。若再加人一定量的極性有機(jī)物，可將界面張力降至不可測量的程度;此后即形成穩(wěn)定的微乳液。輔助表面活性劑是微乳液形成一個(gè)不可缺少的組分，它除了能降低界面張力外，還能增強(qiáng)界面膜的流動(dòng)性，使界面膜的彎曲更加容易，有利于微乳液的形成。

3.2復(fù)合劑配方的篩選

雖然有以上這些理論依據(jù)，但關(guān)于復(fù)合劑中各種組分的具體確定，目前還沒有成熟完整的理論模式來測算指導(dǎo)，必須靠經(jīng)驗(yàn)積累和試驗(yàn)實(shí)踐來確定每種組分的實(shí)際復(fù)合效果。因此，進(jìn)行深人細(xì)致的實(shí)驗(yàn)選擇尤為必要。

3.2.1實(shí)驗(yàn)試劑

①主復(fù)合劑工:由有機(jī)酸(酸值為123.3KOHmg/g)和堿溶液反應(yīng)制成。

②復(fù)合劑n:非離子表面活性劑，上海大眾藥業(yè)有限公司，粘度:1 000一1 400mm2/s;

③助表面活性劑:醇類，濟(jì)南化工二廠，純度98 %。

3.2.2實(shí)驗(yàn)步驟

通過大量的配制試驗(yàn)，考察了各種組分的復(fù)合效果，從而最終找到了合適的復(fù)合劑配方。所找到的復(fù)合劑配方中陰離子型表面活性劑的比例占絕大多數(shù)，而非離子型表面活性劑僅占8%左右，這就使所配制的復(fù)合柴油成本大大降低。

①配制復(fù)合劑的小樣。向錐形瓶中加人5lg有機(jī)酸，再加人8.5g堿溶液，振蕩15 min，待反應(yīng)完畢后，加人6g復(fù)合劑II ，3g助劑，蓋上塞子，然后采用手搖振蕩的方法使錐形瓶內(nèi)各種物質(zhì)完全混合均勻。在室溫下靜置，待泡沫消失，即得到復(fù)合劑。

②配制該復(fù)合劑的擴(kuò)大樣。向錐形瓶中依次加人510g有機(jī)酸，85g堿溶液及60g復(fù)合劑II ， 30g助劑，然后按上述方法配制，得到復(fù)合劑的擴(kuò)大樣。將錐形瓶內(nèi)的復(fù)合劑靜置一段時(shí)間，待液面上的泡沫完全消失后，且再用手振蕩錐形瓶也無泡沫產(chǎn)生為止飛這大概需要3h左右。此時(shí)用手觸摸錐形瓶壁已冷卻至室溫，待用。

3.2.3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

①在加人堿溶液的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液液面上會產(chǎn)生泡沫。

②在振蕩錐形瓶的過程中，感覺到瓶壁是熱的。

③在振蕩過程中，液面上有白色泡沫產(chǎn)生，并隨復(fù)合劑量增加，泡沫層變厚。

3.2.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由上述實(shí)驗(yàn)步驟得到含有機(jī)酸74 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，含堿溶液12%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，含復(fù)合劑11為9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，含助劑5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的復(fù)合劑。該劑為完全透明的棕色油狀液體，無特殊不良?xì)馕叮€(wěn)定性好，自配制起至今(半年多)無任何變化。

3.3復(fù)合柴油的配制

本此使用上面的復(fù)合劑配方來配制微復(fù)合柴油，在相同的實(shí)驗(yàn)室條件下，分別進(jìn)行了復(fù)合柴油配制的小樣試驗(yàn)和擴(kuò)大試驗(yàn)。

3.3.1試驗(yàn)

配制方式用天平分別稱取一定量的水、劑、油(0#柴油)按一定順序加人到燒杯中，攪拌一段時(shí)間后，靜置，觀察到體系為透明的均相液體后，繼續(xù)加人一滴劑，重復(fù)上述操作，直至體系出現(xiàn)渾濁為止。然后取體系出現(xiàn)渾濁的前一滴加劑量作為該微乳油的最終加劑量，重新按上述步驟配制乳油。從剛剛配制的乳油樣中取出一部分，倒人250m1帶磨口塞的錐形瓶中，保存起來，觀察其穩(wěn)定性如何。

2配制結(jié)果

3結(jié)果分析

①從表2可以看出:在水占6%一20 %、復(fù)合劑占10%一21%時(shí)，均可形成乳油。特別是其中的油樣1、油樣2、油樣3及油樣4和油樣6不但形成乳油的速度快，而且形成的乳油透明度高、穩(wěn)定性好。

②試驗(yàn)證明:在小樣試驗(yàn)中所配制的復(fù)合劑，進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)后，仍能實(shí)現(xiàn)對柴油的復(fù)合，這表明該劑的復(fù)合能力沒有改變。而且在小樣試驗(yàn)中可以配成復(fù)合柴油的水、油、劑之配比，在擴(kuò)大試驗(yàn)中同樣可以配成乳油。

3.3.4復(fù)合哭油指標(biāo)(以4號樣為例)

4我國復(fù)合柴油的發(fā)展現(xiàn)狀及研究方向

我國柴油復(fù)合技術(shù)研究起步較晚，最近幾年發(fā)展迅速，已開發(fā)出許多較好的復(fù)合劑配方并研究了復(fù)合復(fù)合劑的親水一親油值(H LB值)等性質(zhì)，和國外技術(shù)相比，沒有合成反應(yīng)，均采用多種表面活性劑復(fù)配而成，只是在復(fù)合劑的配方組成上略有差別。這些柴油復(fù)合劑配方組成的共同特點(diǎn)是:

1)以非離子表面活性劑為主體的高效復(fù)合劑達(dá)80%左右。此非離子表面活性劑的親水基團(tuán)為聚氧乙烯()。即一般所說的EO鏈。其醚氧可與金屬催化劑絡(luò)合，提高催化劑活性。

2)低沸點(diǎn)易燃有機(jī)物，如丙酮、甲苯、硝酸乙酷、正己烷等。其目的在于降低點(diǎn)火溫度，便于內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)。