工业催化-第六章-新能源

1、新能源和燃料工业用催化技术 第六章 煤 炭 石油 水电 天然气 富煤 少气 缺油 我国的能源结构 能源 太阳能太阳能风能风能水水能能 核能核能地热能地热能潮汐能潮汐能 石油石油煤炭煤炭天然气天然气 固体废料固体废料 生物质生物质 燃料燃料 汽油、柴油汽油、柴油 合成气合成气 甲醇甲醇 氢气氢气 能源载体 能源转换 加热加热 电能电能 内燃机内燃机 燃料电池燃料电池 化石能源 煤炭 石油 天然气 可再生能源 太阳能 风能 生物质能 地热能 潮汐能 新能源 乙醇汽油生物柴油 乙醇汽油 乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的 燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型 替代能源。 优点 乙醇汽油

2、的使用可有效的降低汽车尾气排放，改善能源结构。 具有良好的抗爆性。 研究表明，汽油中乙醇含量为15%的乙醇汽油比纯车用无铅汽油 碳烃排量下降16.2%，一氧化碳排量下降30%。 生产资源丰富，技术成熟。 当在汽油中掺兑少于10%时，对在用汽车发动机无需进行 大的改动，即可直接使用乙醇汽油。 不足 热值低 腐蚀性 分层 不易于保存与人民争粮 产能：1000万吨/年 行业生产水平： 3000万吨1000万吨 燃料酒精并不适合大多数需要柴油为燃料的大动力车辆 如公共汽车、内燃机车及农用汽车如拖拉机等主要以柴 油为燃料的发动机 。 相比之下，生物柴油环保，动力强劲，兼容主流的发动 机等特点，其优势就显

3、得更加突出。 生物柴油 生物柴油是指以油料作物、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。 特点 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 十六烷值高，燃烧性能好于柴油。 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 润滑性能好 好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全 等等 物理提炼法 化学法 工程微藻法 酶合成法 生产方法 物理物理法提炼法提炼 (1)物理精炼: 首先

4、将油脂水化或磷酸处理，除去其中的磷脂，胶质等物质) (2)酯交换反应: 经预处理的油脂与甲醇一起，加入少量NaOH做催化剂，在一定温 度与常压下进行酯交换反应，能生成甲酯，采用二步反应，通过 一个特殊设计的分离器连续地除去初反应中生成的甘油，使酯交 换反应继续进行。 (3)重力沉淀、水洗与分层。 (4)甘油的分离与粗制甲酯的获得。 (5)水份的脱出、甲醇的释出、催化剂的脱出与精制 生物柴油的获得。 原料预处理(脱水、脱臭、净化) 反应釜(加醇+催化剂+70) 搅拌反应1小时 沉淀分离排杂 回收醇 过滤 成品 整个工艺流程实现闭路循环，大致描述如下： 化学化学法生产法生产 生物柴油的化学法生产是

5、采用生物油脂与甲醇或乙醇等 低碳醇，并使用氢氧化钠 (占油脂重量的1%) 或甲醇钠 (Sodium methoxide) 做为触媒，在酸性或者碱性催化剂 和高温（230250）下发生酯交换反应 （transesterification），生成相应的脂肪酸甲酯或乙 酯，再经洗涤干燥即得生物柴油 . 但化学方法存在如下问题 反应温度较高、工艺复杂； 处理过程繁复、能耗高； 使用酸碱催化剂产生大量的废水，废碱（酸）液排 放容易对环境造成二次污染等； 生产过程中使用碱性催化剂要求原料必须是毛油， 比如未经提炼的菜籽油和豆油 ,因此成本较高. “工程微藻工程微藻”法法 “工程微藻”中脂质含量的提高主要由

6、于乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基 因在微藻细胞中的高效表达. 目前，正在研究选择合适的分子载体，使ACC基因在细菌、酵母 和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC基因引入微藻中以获 得更高效表达。 酶合成酶合成法法 用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂 肪酸甲酯及乙酯。 酶法合成生物柴油具有以下优点 条件温和 醇用量小 无污染排放 生物生物柴油的应用柴油的应用 生物柴油可用作锅炉、涡轮机、柴油机等的燃料，工业上应用的 主要是脂肪酸甲酯。 发展生物柴油，我国有十分丰富的原料资源 我国能源植物资源种类丰富多样，主要的科有 大戟科、樟科、桃金娘科、夹竹桃科、菊科、 豆科、山茱萸科、大风子科和萝摩科等。 樟树 夹竹桃 油棕 大风子 未来展望 我国在生物柴油的标准制定方面取得了一定的进展。 2007年首个柴油机燃