酯交换法制备生物柴油的反应动力学研究进展

掌握制备生物柴油的反应动力学对优化生物柴油的生产工艺、降低成本有重要作用。主要论述了目前国内酯交换反应制取生物柴油的反应动力学研究的现状,分析并总结了各自的特点。     

酯交换法制备生物柴油研究进展

综述了酯交换法制备生物柴油的国内外重要研究进展,总结了超临界体系、生物酶催化体系、均相催化体系和非均相催化体系制备生物柴油的研究成果,重点讨论了不同催化剂和实验条件对酯交换反应速率和生物柴油产率的影响,分析了不同反应体系存在的一些关键问题,并对酯交换法制备生物柴油的研究方向进行了展望。     

预酯化-酯交换法利用餐饮废油脂制备生物柴油

以高酸值餐饮废油脂和乙醇为原料,采用预酯化-酯交换法制备生物柴油。第一步为预酯化反应,控制反应温度为70℃,最佳条件为:催化剂加入量为4%,反应时间为90min,带水剂加入量为10%,乙醇加入量控制在醇酸摩尔比为6∶1,可使油脂酸值降至4mg KOH·g-1以下,满足酯交换反应要求。第二步为酯交换反应,最佳条件是:醇油摩尔比为8∶1,碱性催化剂加入量为0.8%,反应温度为70℃,反应时间为30min。本方法具有反应时间短、转化率高,反应条件温和,清洁环保等优点。     

酯交换法在生物柴油制备中的研究进展

介绍了国内外生物柴油制备方法的研究进展,主要阐述了非均相催化、均相催化、生物催化和超临界催化技术等酯交换法的研究进展。阐明了各种催化法的优缺点,指出了目前酯交换法研究的热点和未来发展的方向。     

催化酯交换制备生物柴油的研究进展

催化酯交换是制备生物柴油的一个重要方法。本文综述了均相催化和非均相催化、酸性催化和碱性催化、固体酸和固体碱催化的研究进展,并针对每类催化剂的特性和应用范围进行比较,得出固体酸和固体碱催化符合绿色生产生物柴油的要求,是未来发展的方向。特别是固体酸在催化含有水分和游离酸的油脂酯交换方面具有独特的优势,需要进一步研究和开发。     

酸催化酯化法制备生物柴油动力学研究

以油酸和甲醇为原料,采用浓硫酸、固体酸SO42-/TiO2-SiO2或油酸的自催化作用进行催化,研究了油酸和甲醇酯化合成生物柴油过程的催化反应动力学.通过测定不同反应温度、不同催化剂浓度和不同甲醇/油酸摩尔比条件下油酸的转化率,回归得到了酯化反应动力学参数.研究结果表明,酯化反应及其逆反应均为二级反应.不同催化反应下的正逆反应活化能分别为33.8和13.9 kJ·mol-1(浓硫酸催化)、37.1和18.5 kJ·mol-1(SO42-/TiO2-SiO2催化)或49.1和31.1 kJ·mol-1(油酸自催化作用).以上述过程中得到的反应动力学方程分别计算了油酸的转化值,与实验值吻合很好.由上述结果可知,浓硫酸具有最高催化活性,要在相同反应时间内得到相同油酸转化率时需要的反应温度最低.油酸自催化反应速率慢,在相同的反应时间内,高温反应时才可使油酸的转化率与浓硫酸低温催化作用下的油酸转化率相同.SO42-/TiO2-SiO2催化活性介于浓硫酸与油酸自催化之间,由于具有稳定好、分离简单和无腐蚀等优点,也适合作为酯化反应的催化剂.     

棕榈油酯交换制备生物柴油的反应动力学

在甲醇与棕榈油的摩尔比为6∶1和催化剂KOH用量为棕榈油质量1.0%的条件下,研究不同温度下棕榈油制备生物柴油的酯交换反应动力学,采用Origin软件拟合曲线方程,建立棕榈油酯交换反应的宏观动力学模型。研究结果表明:棕榈油制备生物柴油的酯交换反应遵循1.40级动力学方程,反应速率随温度的升高而加快,二者符合Arrhenius方程,该反应的活化能为27.23 kJ/mol,频率因子为1.4×103。文中研究建立的反应动力学模型将对扩大试验研究提供理论依据和基础数据支持。     

酯交换法制备生物柴油的催化剂研究进展

在酯交换反应制备生物柴油的工艺过程中,可以选用的催化剂有酸/碱均相催化剂、生物酶催化剂和固体催化剂3大类.本文对这几类催化剂在该工艺过程中的应用情况进行介绍,并就各自的成本、活性、稳定性和可回收性等相关因素进行了对比分析,指出利用固体催化剂是该领域的发展方向,对固体催化剂的研究前景做出了展望.     

制备生物柴油酯交换催化剂的研究进展

生物柴油是典型的可再生能源,化学催化酯交换法是目前制备生物柴油最有效的方法。综述了油脂酯交换各类催化剂的研究进展。在各类催化剂中,新发展的多相催化剂是最有应用前景的催化剂之一。     

酯交换法制备生物柴油的研究进展

生物柴油是一种环境友好、可再生资源,目前最有效制备方法是化学催化酯交换法.介绍了酯交换法在生物柴油制备中的应用,主要包括酸催化法、碱催化法、酶催化法和离子液态催化法等.     

微波法制备生物柴油研究进展

基于微波的选择性、瞬时性及体积性加热的特点,可以有效提高反应分子的平均能量、分子的碰撞频率,加快反应速率,采用微波辅助催化酯交换反应制备生物柴油近几年得到了国内外学者的广泛关注。将微波能应用于生物柴油制备过程具有显著的优势,与传统加热方式相比,采用微波辐射加热,反应时间明显缩短,产物组成也有所变化。因此主要从酸碱催化剂催化酯交换反应和酯化反应的角度,综述了国内外对微波辅助生物柴油制备的研究进展,并对微波优势及未来发展趋势进行了展望。     

改性膨润土催化麻疯树油酯交换反应动力学及生物柴油纯化

用氢氧化钙和氢氧化钠联合改性活性白土制备了膨润土固体碱催化剂,并用于麻疯树油和甲醇酯交换反应合成生物柴油。主要目的是研究酯交换反应的动力学及纯化反应获得的粗生物柴油使其达到相关国际标准。首先在消除内外扩散的条件下,测定323.15～338.15 K温度范围内的反应动力学数据,并用拟均相模型进行拟合。在室温下使用膨润土为吸附剂对粗生物柴油进行纯化,以移除游离甘油为目标,考察吸附剂用量和吸附时间的影响,以获得适宜纯化条件。结果表明,膨润土固体碱催化剂有较高的活性和稳定性,所得生物柴油粗产品质量较好;反应过程符合拟一级反应动力学机理,活化能67.87 kJ·mol^-1;在3%(质量分数)的膨润土用量,室温吸附30 min的条件下,纯化后的生物柴油符合欧洲标准(EN 14214)且产品收率超过96%。     

生物柴油生产中酯交换反应的研究进展

酯交换反应是酯交换法生产生物柴油的关键步骤,综述了酸、碱、酶等催化条件下和超临界条件下酯交换反应制备生物柴油的研究进展,重点介绍了一些有工业前景的过程。     

微波强化酯交换反应制备生物柴油研究进展

在碳达峰、碳中和的目标背景下,生物柴油被认为是替代化石燃料最有前途的新型能源之一。作为新型的加热方式,微波强化技术克服了传统加热方式下受热不均等缺点,在与不同催化体系偶联的过程中显著促进了酯交换反应的效率,较大幅度地提高了生物柴油的产率。本文归纳了微波技术强化酯交换反应制备生物柴油的优势,介绍了微波强化技术偶联均相催化、非均相催化、离子液体催化以及酶催化技术在生物柴油制备领域的研究进展,阐述了微波强化技术偶联各催化体系的利弊。从催化效率和环保等方面考虑,微波强化偶联非均相催化和酶催化具有更优的研究前景。最后,就该领域的研究方向提出几点展望与建议。     

Kinetics of hydrolysis and methyl esterification for biodiesel production in two-step supercritical methanol process

For high-quality biodiesel fuel production from oils/fats, the catalyst-free two-step supercritical methanol process has been developed in a previous work, which consists of hydrolysis of triglycerides to fatty acids in subcritical water and subsequent methyl esterification of fatty acids to their methyl esters in supercritical methanol. In this paper, therefore, kinetics in hydrolysis and subsequent methyl esterification was studied to elucidate reaction mechanism. As a result, fatty acid was found to act as acid catalyst, and simple mathematical models were proposed in which regression curves can fit well with experimental results. Fatty acid was, thus, concluded to play an important role in the two-step supercritical methanol process.     

非均相法催化制备生物柴油的最新研究进展

非均相连续化工艺是生物柴油规模化工业生产的发展方向。多相催化剂的研制和新型工艺过程的开发一直是生物柴油领域的研究热点,也是实现生物柴油绿色、经济、高效生产的关键。分析了酯交换反应可能的反应机理,综述了国内外生物柴油非均相酸碱催化剂的最新研究进展,评述了多种固体酸碱催化剂在生物柴油的制备中优异的催化性能和存在的问题,介绍了多种新型多相生物柴油反应器及反应分离耦合工艺在生物柴油连续化制备中的应用,最后展望了生物柴油未来的发展前景,指出新型固体酸碱双功能催化剂与先进多相连续反应分离耦合工艺的开发将推动生物柴油领域不断发展。     

The effect of substrate concentrations on the production of biodiesel by lipase‐catalysed transesterification of vegetable oils

All the kinetic studies, found in the literature, on the production of biodiesel (fatty acids methyl esters) considered the esterifications of free fatty acids rather than the transesterification of the vegetable oil itself. The main industrial interest, however, is for the production of biodiesel with the triglyceride (oil) being the substrate. A mathematical model taking into account the mechanism of the methanolysis reaction starting from the vegetable oil as substrate, rather than the free fatty acids, has been developed. From the proposed model equation, the regions where the effect of alcohol inhibition fades, at different substrate concentrations, were identified. The proposed model equation can be used to predict the rate of methanolysis of vegetable oils in a batch or a continuous reactor and to determine the optimal conditions for biodiesel production. Copyright © 2005 Society of Chemical Industry     

新型催化剂制备生物柴油的动力学

工业生产中常采用碱催化酯交换法制备生物柴油,但原料油中的游离脂肪酸和水分往往会导致产生较多的皂化物,影响生物柴油和甘油的分离,降低了生物柴油的产率。开发的新型生物柴油催化剂SXL较好地解决了上述问题。以精制菜籽油和甲醇为原料,采用液相色谱法跟踪分析生物柴油(脂肪酸甲酯)的质量分数,考察新型催化剂SXL作用下的酯交换反应动力学,并研究该酯交换反应的影响因素,得到相关动力学参数。研究结果表明:在40—60℃,反应速率随反应温度升高而增大;催化剂与菜籽油质量比为2.2%时反应速率较快,产率较高;醇油摩尔比为16∶1时,在较短时间内可达到较高产率;通过假设求证得到催化剂SXL作用下的酯交换反应整个过程是从二级反应向零级反应转变,反应的平均活化能为35.33 kJ/mol,频率因子k0为4.73×105 L/(mol.min)。