二代生物柴油

目前,國內外生物柴油廠家大多采用酸-堿催化兩步法間隙反應工藝生產第一代生物柴油,生產過程會產生大量的含酸、堿、油工業廢水,產品是混合脂肪酸甲酯,含氧量高,熱值相對比較低,其組分化學結構與柴油存在明顯的不同。近年來,一些研究者提出了基于催化加氫過程的生物柴油合成技術路線,即動植物油脂通過加氫脫氧、異構化等反應得到與柴油組分相同的異構烷烴,形成了第二代生物柴油制備技術,并投入生產運營。

1、加氫生物柴油的優勢

從產品性能上看,與第一代生物柴油即脂肪酸甲酯相比,第二代生物柴油在化學結構上與柴油完全相同,具有與柴油相近的黏度和發熱值,具有較低的密度和較高的十六烷值、硫含量較低、傾點低以及與柴油相當的氧化安定性等優勢。同時,第二代生物柴油的CO2 排放量比柴油低,可以減少限制的和非限制的污染物排放(包括SOx,NOx),還可以減少顆粒物排放量,并且可以大大減少發動機的結垢,噪聲明顯下降。表1 是第二代生物柴油、第一代生物柴油和0#柴油主要性能對比。由于第二代生物柴油具有多方面的優勢因此可在柴油中添加較大的比例。

表1 不同柴油的主要性能對比

指標名稱 第二代生物柴油 生物柴油 0#柴油

密度(20 ℃)/kg·m-3 775~785 885 835

黏度(40 ℃)/mm2·s-1 2.9~3.5 3.2~4.5 3.5

濁點/℃ -35~-5 -5 -5

硫含量(質量)/mg·kg-1 ≤1 ≤1 150

氧含量(質量)/mg·kg-1 0 1 1 0

餾程/℃ 265~320 340~355 200~350

低發熱值/MJ·kg-1 44 38 43

濁點/℃ -10~20 -5~15 -5

十六烷值 70~90 50~65 40

加氫生物柴油的反應原理

催化加氫過程是石油化工行業常用的工藝過程,對于提高原油加工深度、合理利用石油資源、改善產品質量、提高輕油收率等具有重要意義。目前煉廠采用的加氫過程主要包括加氫精制和加氫裂化兩大類。加氫精制工藝目前主要是除去油品中的硫、氮、氧雜原子及金屬雜質,有時也用于對部分芳烴進行加氫,改善油品的使用性能。在催化加氫條件下,油品中的硫、氮、氧化合物將發生氫解反應,分別發生加氫脫硫(HDS)、加氫脫氮(HDN)和加氫脫氧(HDO)。第二代生物柴油的制備是基于催化加氫的基礎上發展起來的,動植物油脂的主要成分為脂肪酸三甘酯,脂肪酸鏈長度一般為C12~C24,其中以C16和C18 居多。油脂中典型的脂肪酸包括飽和酸(硬脂酸)、一元不飽和酸(油酸)及多元不飽和酸(亞油酸、亞麻酸),其不飽和程度隨油脂種類不同而有很大差別。動植物油脂先在催化加氫條件下,甘油三酯發生不飽和酸的加氫飽和反應,并進一步裂化生成二甘酯、單甘酯及羧酸在內的中間產物,經加氫脫羧基、加氫脫羰基及加氫脫氧反應后,生成飽和的正構烷烴;第二步,由于正構烷烴的熔點較高,低溫流動性差,所制備的生物柴油的濁點偏高,隨著當前加氫異構技術的成熟發展和廣泛應用,可以通過臨氫異構化反應將上述的部分或全部正構烷烴轉化為異構烷烴,從而提高其低溫使用性能。

加氫生物柴油的生產工藝

第二代生物柴油是高質量柴油,不影響柴油儲運,不影響發動機和尾氣處理。為避免與食用油競爭,使用非食用油如麻瘋果油和海藻油及廢油脂生產。2007 年夏,第一套工業規模的可再生柴油(第二代生物柴油)裝置在芬蘭Neste 石油公司的Provoo 煉廠投產,還有幾套工業裝置處于可行性研究階段。埃克森美孚、BP 等跨國石油公司都在大力發展第二代生物柴油生產技術。中國石化集團公司也非常重視生物柴油技術開發,石油化工科學研究院目前正在加緊開發第二代生物柴油技術。目前第二代生物柴油的生產工藝如下:

因為動植物油脂或者地溝油當中的雜質很大所以要首先經過預處理將雜質與水分還有一些金屬離子類去除之后油脂在催化劑、氫氣與溫度共同存在的情況下進行臨氫反應,反應溫度為260℃~320℃,壓力在4MP~6MP之之間,得到的產品中主要為長鏈正構烷烴,其低溫流動性較差,一般只用于提高柴油的十六烷值。加氫脫氧異構工藝是以動植物油脂為原料,經過加氫脫氧和臨氫異構化兩步法制備生物柴油,第一步加氫脫氧過程與上述油脂直接加氫脫氧的條件相近,由于加氫脫氧、加氫脫硫和加氫脫氮的催化機理相似,該過程除加氫脫除原料中所含的氧外,還可以脫除原料中的氮、磷和硫等,同時將不飽和雙鍵加氫飽和。這個反應過程結束后,原料中的脂肪酸等被加氫生成C6~C24 的烴類,其中大多為C12~C24 的正構烷烴產品。在加氫脫氧階段,利用部分加氫產品或其它烴類對原料油脂進行稀釋,能夠有效地降低反應所需的溫度,從而降低脂肪酸之間形成大分子產物的可能。第二步為異構化過程,即在貴金屬Pt 等異構化催化劑的作用下,將上述過程得到的正構烷烴進行異構化制得異構烷烴,從而提高產品的低溫使用性能。

免責聲明:本文僅代表文章作者的個人觀點,與本站無關。其原創性、真實性以及文中陳述文字和內容未經本站證實,對本文以及其中全部或者部分內容文字的真實性、完整性和原創性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并自行核實相關內容。

http://www.hqucmw.tw/style/images/nopic.gif
我要收藏
贊一個
踩一下
分享到
?
分享
評論
首頁
四川金7乐奖金设置