2011-05-31 12:20:09 来源: 互联网 责编:楷维留学指南
1.4 酯交换法
酯交换法是目前生产生物柴油主要方法,是用化学法生产,即用植物油、动物油与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和高温(2300℃-2500℃)下进行酯化反应,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯,再经洗涤干燥即得到生物柴油。但化学法合成生物柴油有以下缺点:工艺复杂、醇必须过量,后续工艺必须有相应的醇回收装置,能耗高,色泽深。由于油脂中不饱和脂肪酸在高温下易变质,酯化产物难以回收,成本高,生产过程有碱液排放。
为解决上述问题,人们开始研究用生物酶法合成生物柴油,即油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应,制备相应脂肪酸甲酯或乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量少、无污染排放等优点。
1.4.1 酸、碱催化酯交换
酸催化酯交换较常使用催化剂有浓硫酸、苯磺酸和磷酸等,浓硫酸价格便宜,资源丰富,是最常用酯化催化剂。酸催化酯交换过程产率高,但反应速度慢,分离难且易产生三废。碱催化酯交换反应速率比酸催化要快的多,常用无机碱催化剂有甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾等,甲醇钠用于制备生物柴油作碱催化剂时活性相当高,易溶于脂肪酸,酯转化完全;然而,油脂中若含有水,甲醇钠活性将大大降低。氢氧化钠和氢氧化钾相对于甲醇钠价格要便宜些。另外,采用液体酸或碱作为催化剂,在后处理过程中会排出大量的污水,造成环境污染;而固体酸作催化剂,产品容易分离,既降低成本,简化工艺流程,又环保,成为人们关注的焦点。目前工业上常以天然油脂为原料生产生物柴油。由于天然油脂几乎都含有一定量游离脂肪酸,脂肪酸存在不利于酯交换进行。单纯采用碱催化酯交换法生产脂肪酸甲酯损失大、得率低,一般先加入酸性催化剂,对原料进行预酯化,然后加入碱催化剂进行酯交换。
1.4.2 酶催化酯交换
传统酸、碱催化制备生物柴油存在工艺复杂、醇消耗量大、产物难回收、环境污染大等缺点。酶催化制备生物柴油具有条件温和、醇用量小、产品易于收集、无污染排放等优点。酶催化酯交换制备生物柴油一般采用固定床反应器,且为多级反应器。为了抑制甲醇对生物酶毒害作用,一般采用三步流法。但但酶催化酯交换反应由于酶价格高,反应时间太长,反应产率低,目前应用受到限制。
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