收藏本站
《华东理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物柴油制备的反应过程强化方法的研究

文振中  
【摘要】:随着化石能源的日益枯竭和环境问题的突显,寻求可再生能源作为补充越来越受到世界各国的重视。生物柴油作为一种可再生能源,具有来源广泛、对环境友好、可生物降解,以及能够与当前的柴油混合使用或直接使用而不需要对发动机做改进的诸多优点。目前大部分生物柴油都是在均相催化作用下通过间歇式搅拌反应器制备的。使用间歇式搅拌反应器不仅生产时间长,而且效率低,不能实现连续化生产。除此之外,使用均相催化剂会造成额外的环境问题,这与发展绿色能源的初衷相悖。除此之外,生物柴油的最终价格和其原料来源的关系极大。因此,寻求价格相对低廉的原料来发展生物柴油有利于降低成本。基于上述考虑,本文的主要研究内容与创新成果有以下几个方面: (1)微槽道反应器强化合成生物柴油的研究 设计了应用于强化生物柴油合成的Zigzag型微槽道反应器,研究不同的微槽道尺度和形状对两相不相溶液体混合的影响,初步探讨了其强化传质的相关机理。微槽道当量直径的减小和流道弯曲数的增加将会形成更小的混合液滴粒径,从而使得生物柴油产率提高。与普通的间歇式搅拌反应器相比,Zigzag型微槽道反应器能够在28s的停留时间下达到99.5%的生物柴油产率,而间歇式搅拌反应器则需要1h以上。此外,研究了微槽道反应器和间歇式搅拌反应器之间的能耗比较,发现使用微槽道合成单位质量的生物柴油所需要的能耗约为间歇式搅拌反应器的1/3。这些结果表明Zigzag型微槽道反应器可作为小型紧凑分布式能源制备系统来发展。 (2)泡沫金属反应器强化合成生物柴油的研究 鉴于微槽道反应器的生产容量小的弱点,设计使用泡沫金属反应器作为强化传质工具来进行生物柴油的合成。研究了20PPI、30PPI和50PPI三种不同规格的泡沫金属反应器对甲醇/豆油两相不相溶液体之间的混合效果。实验结果表明使用50PPI的泡沫金属反应器得到最小的混合液滴粒径,从而得到最高的生物柴油产率。与间歇式搅拌反应器和微槽道反应器相比,50PPI的泡沫金属展现出更小的能耗,在生产单位质量生物柴油所需能耗仅为1.14 Jg-1,约为微槽道反应器的1.69%和间歇式搅拌反应器的0.77%。因此,泡沫金属反应器有望能够成为小型高效的生物柴油制备系统被广泛应用。 (3) Li掺杂MgO固体催化剂合成生物柴油的研究 使用浸渍法设计了应用于酯交换制备生物柴油的Li掺杂MgO系列固体碱催化剂,研究不同的制备条件如Li/Mg摩尔比和煅烧温度对催化剂性能的影响。研究发现,Li的掺杂造成了MgO晶格的畸变,从而使得该催化剂能够在较温和的条件下能够达到高的生物柴油产率,而MgO本身在温和条件下几乎为惰性。除此之外,研究了催化剂的反应工艺参数和可再利用性。实验结果表明该催化剂在甲醇中易流失活性组分,因此形成了部分均相催化行为,催化剂的稳定性需要做更多的改进以便应用于规模化的生物柴油生产。 (4) CaO-CeO2混合氧化物催化转化黄连木油为生物柴油的研究 设计了CaO-CeO2混合氧化物催化剂,应用于催化转化黄连木油为生物柴油。催化剂的活性和稳定性与Ce/Ca摩尔比以及煅烧温度密切相关。与纯CaO催化剂相比,Ce的加入显著地提高了催化剂的稳定性。催化剂的表征表明该类催化剂的良好的活性和稳定性源自于Ce取代CaO中的Ca离子,从而形成了晶格缺陷,这些缺陷对于非均相催化是有利的。该系列中的最佳催化剂在重复利用性能上也有着良好表现,重复使用四次之后,仍然能够达到80%以上的生物柴油产率,而当催化剂在清洗煅烧再生后再次使用时,生物柴油的产率达到了91.1%,接近催化剂初始使用的水平。 (5) TiO2-MgO混合氧化物催化转化废弃煎炸油为生物柴油的研究 使用价格低廉的废弃煎炸油作为原料,设计了非均相固体催化剂TiO2-MgO混合氧化物催化剂用于转换其为生物柴油,研究不同的Mg/Ti摩尔比以及煅烧温度对于催化剂性能的影响。当使用纯MgO作为催化剂时,金属离子的流失是很严重的,而通过Ti的加入,则显著地提高了催化剂的稳定性。当Mg/Ti的摩尔比为1,煅烧温度为923 K时,催化剂的活性和稳定性达到最佳。生物柴油的产率随着重复利用次数的增加而逐次降低,但是当催化剂经过煅烧再生后,生物柴油的产率却比第一次使用时高,主要是源自于其更高的比表面积、孔容以及平均孔径。这些结果表明TiO2-MgO混合氧化物催化剂作为规模化生产生物柴油时具有良好的前景。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TE667

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 张志颖;张遒玮;;车用生物柴油的应用现状与展望[J];现代农业科技;2010年09期
2 陈志锋;吴虹;宗敏华;;固定化脂肪酶催化高酸废油脂酯交换生产生物柴油[J];催化学报;2006年02期
3 闵恩泽,杜泽学,胡见波;利用植物油发展生物炼油化工厂的探讨[J];科技导报;2005年05期
4 梁斌;闵恩泽;;利用西部可再生资源发展生物柴油产业[J];四川大学学报(工程科学版);2006年05期
5 闵恩泽;;发展我国生物柴油产业的探讨[J];当代石油石化;2005年11期
6 温朗友,闵恩泽;固体杂多酸催化剂研究新进展[J];石油化工;2000年01期
7 曹湘洪;;我国炼油工业可持续发展的对策思考[J];中外能源;2010年07期
8 闵恩泽;姚志龙;;我国发展生物柴油产业的挑战与对策[J];天然气工业;2008年07期
9 李元广;谭天伟;黄英明;;微藻生物柴油产业化技术中的若干科学问题及其分析[J];中国基础科学;2009年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 马鸿宾;固体碱催化合成生物柴油的基础研究[D];天津大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张国胜;欧阳占功;韩晓升;;共振散射法快速测定甘蔗中久效磷残留[J];山东农业科学;2010年11期
2 姚建;李为民;杨洪丽;;固体碱法制备生物柴油组分生成动力学[J];安徽农业科学;2008年05期
3 沈晓真;王利华;刘鹏;时在涛;杨晋晖;杨群发;刘圣勇;;制备生物柴油固体催化剂的研究现状及前景展望[J];安徽农业科学;2010年08期
4 李金玉,刘蒲,朱卫卫;磷钨杂多酸催化合成乙酸异戊酯的研究[J];安阳师范学院学报;2001年02期
5 杨师棣,王福民;固载12-钨磷酸催化合成甲基丙烯酸叔丁酯[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2002年04期
6 苏敏光;于少明;吴克;俞志敏;金杰;;生物柴油制备方法及其质量标准现状[J];包装与食品机械;2008年03期
7 石晓波,王国平,李春根,汪德先;钼钨磷混配杂多酸铵纳米微粒的固相合成与表征[J];江西师范大学学报(自然科学版);2004年01期
8 石晓波;石淑华;李春根;李苑;;H_3ZnPMo_(10)V_2O_(40)纳米催化剂的固相合成及其催化性能[J];江西师范大学学报(自然科学版);2006年01期
9 白秀丽;陈彦玲;高宏伟;宋肄业;;磷钨酸催化合成丁酸丁酯[J];长春师范学院学报(自然科学版);2008年04期
10 牟莉;樊孟琦;王涛;;常规加热条件下四种不同强度酸对玉米秸秆降解的影响[J];长春大学学报;2008年12期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 ;DEVELOPMENT OF BIODIESEL FROM INEDIBLE FEEDSTOCK THROUGH VARIOUS PRODUCTION PROCESSES.REVIEW[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
2 刘宁;赵谋明;汪勇;付敏;;磷脂酶Lecitase~ Ultra的固定化、结构表征及性质研究[A];管产学研助推食品安全重庆高峰论坛——2011年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨全国食品科学与工程博士生学术论坛论文集[C];2011年
3 徐庆贤;林斌;方志坚;钱午巧;;福建省生物柴油发展现状及建议[A];华东地区农学会学术年会暨福建省科协第七届学术年会农业分会场论文集[C];2007年
4 李琴;柳云骐;周永敏;胡成江;于菲菲;刘晨光;;烯烃与羧酸酯化反应中固体酸催化剂的应用[A];第四届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2007年
5 贺华阳;郭璇;王涛;朱慎林;;脂肪酸甲酯连续制备工艺的研究[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年
6 魏瑞平;王军;顾焰波;;含双金属改性Y沸石负载磷钨酸催化剂上正庚烷临氢异构化[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
7 卢平;胡德禹;石霞;宋宝安;杨松;;生物柴油中脂肪酸甲酯及甘油酯分析方法[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
8 杜泽学;凌云;闵恩泽;;钨系催化剂的应用和研究进展[A];纪念方毅同志题词“振兴钨业”二十周年暨中国钨工业科技创新大会文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张丽霞;改性凹凸棒土固载磷钨酸(盐)及其催化酯化研究[D];江南大学;2010年
2 杨荣玲;酶法合成糖苷及其酯类衍生物的研究[D];华南理工大学;2010年
3 祖艳红;固体酸碱催化剂的制备及在酯交换法制备生物柴油反应中的应用[D];吉林大学;2011年
4 刘轩;中国木本油料能源树种资源开发潜力与产业发展研究[D];北京林业大学;2011年
5 郝一男;文冠果种仁油的提取及其生物柴油合成的研究[D];内蒙古农业大学;2011年
6 李凯欣;Br(?)nsted酸离子液体存在下的转酯化反应研究[D];华南理工大学;2011年
7 曹映玉;MCM-41基新型酸催化剂的合成、表征及催化性能研究[D];天津大学;2010年
8 闵江;雷公藤有效成分的提取分离和麻疯树籽的开发利用研究[D];天津大学;2011年
9 马卓娜;原位固体核磁共振技术研究正丁烷异构化反应机理[D];复旦大学;2003年
10 张龙;炭化树脂负载杂多酸催化异丁烷与丁烯烷基化反应研究[D];天津大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王红娜;气升式反应器两步法生产生物柴油实验研究[D];郑州大学;2010年
2 陆圣梅;黄连木籽油生物柴油制备及其实验研究[D];安徽农业大学;2010年
3 谢丹;生物柴油副产品甘油制备羟基丙酮的研究[D];长沙理工大学;2009年
4 马聪;基于非均相催化玉米油基生物柴油的制备工艺研究[D];华东理工大学;2011年
5 葛婷婷;硅藻生长调控富集油脂及其生物柴油特性研究[D];浙江大学;2010年
6 杨利利;尿素醇解法制氨基甲酸甲酯工艺及动力学研究[D];昆明理工大学;2009年
7 李明;离子液体催化脂肪酸酯化反应的研究[D];昆明理工大学;2010年
8 李仕一;废弃食用油脂制备生物柴油及其脱色的试验研究[D];昆明理工大学;2009年
9 徐娟;高酸值植物油制备生物柴油的试验研究[D];昆明理工大学;2009年
10 丁宇琦;固体碱催化剂的制备、表征及其在生物柴油制备中的应用[D];浙江大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄忠水,纪威,李淑艳,何义团,鄂卓茂;国外生物柴油的应用[J];节能与环保;2003年01期
2 王恩波,段颖波,张云峰,周延修;杂多酸催化剂连续法合成乙酸乙酯[J];催化学报;1993年02期
3 王新平,叶兴凯,吴越;活性炭表面固载十二硅钨酸的表征[J];催化学报;1995年06期
4 闵恩泽,唐忠,杜泽学,吴巍;发展我国生物柴油产业的探讨[J];中国工程科学;2005年04期
5 崔士贞,刘纯山;固体碱催化大豆油酯交换反应的研究[J];工业催化;2005年07期
6 李玉芹;曾虹燕;;碳酸根型镁铝复合氢氧化物的合成和表征及其催化性能[J];工业催化;2005年12期
7 姜利寒;颜姝丽;梁斌;;非均相固体碱催化剂(CaO体系)用于生物柴油的制备[J];工业催化;2006年05期
8 楚文玲,杨向光,叶兴凯,吴越;活性炭固载杂多酸催化合成乙酸丁酯的研究[J];工业催化;1995年02期
9 梁斌;生物柴油的生产技术[J];化工进展;2005年06期
10 李为民,郑晓林,徐春明,徐鸽,邬国英;固体碱法制备生物柴油及其性能[J];化工学报;2005年04期
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 记者 顾定槐;[N];中国化工报;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;生物柴油[J];技术与市场;1999年12期
2 黄显慈;降低生物柴油成本途径[J];粮食与油脂;2003年07期
3 ;合成生物柴油的方法[J];石化技术;2004年01期
4 盛梅,邬国英,徐鸽,巫淼鑫;生物柴油的制备[J];高校化学工程学报;2004年02期
5 聂开立,王芳,邓利,谭天伟;间歇及连续式固定化酶反应生产生物柴油[J];生物加工过程;2005年01期
6 巫淼鑫,邬国英,韩立峰,王俊德;食用植物油所制备生物柴油的低温流动性能[J];石油炼制与化工;2005年04期
7 柯为;;生物柴油研发进展[J];生物工程学报;2006年02期
8 郭春伟;;超速发展的生物柴油应用[J];中国洗涤用品工业;2006年02期
9 ;生物柴油的化学法生产[J];太阳能;2007年11期
10 王风芹;宋安东;;生物柴油原料的种类及其特性[J];农产品加工;2008年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 邓欣;方真;张帆;曾虹燕;廖凯波;邹大鹏;;纳米镁铝水滑石的制备及应用与生物柴油转化[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
2 邓欣;方真;张帆;曾虹燕;廖凯波;邹大鹏;;纳米镁铝水滑石的制备及应用与生物柴油转化[A];第十二届中国科协年会——非粮生物质能源与高技术产业化研讨会论文集[C];2010年
3 景晓军;李孟良;;掺烧不同比例生物柴油的发动机性能研究[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年
4 孙玉秋;陈波水;方建华;王九;;烯烃-醋酸乙烯酯混合共聚物对生物柴油低温流动性的影响[A];中国石化协会、润滑脂专业委员会一届二次全体成员大会暨全国第十五届润滑脂技术交流会论文集[C];2009年
5 胡志远;孙晓清;谭丕强;楼狄明;;共轨柴油机燃用麻疯树制生物柴油的性能及排放特性[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年
6 李率;蔺建民;张永光;;石化行业标准生物柴油氧化安定性测定方法的制定[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年
7 张雅洁;刘双喜;景晓军;高俊华;;柴油机燃用不同比例棉籽生物柴油的试验研究[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第十四届年会论文集[C];2010年
8 余磊;马淑芬;;生物柴油对润滑油使用性能的影响及其评价方法[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第十四届年会论文集[C];2010年
9 吴江;陈波水;方建华;王九;;生物柴油的润滑性及机理研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第一卷)[C];2011年
10 翟建华;邓一蕾;曹晓妹;;生物质柴油的生产方法及筛选[A];2009全国可再生能源—生物质能利用技术研讨会论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘颖;泔脚废油能“变”能源[N];解放日报;2005年
2 记者 江山 实习生 李琳;泔脚“再生”可当汽车“饲料”[N];无锡日报;2005年
3 柳志卿;我贫困地区启动生物柴油项目[N];中国化工报;2006年
4 周洁;我省首个生物柴油厂年内有望投产[N];江苏经济报;2006年
5 支维墉;生物柴油发展难破原料“瓶颈”[N];江苏经济报;2007年
6 本报记者 董映璧;生物柴油:清洁的可再生能源[N];科技日报;2006年
7 赵侠;花椒籽油能转化为生物柴油[N];中国绿色时报;2007年
8 晓玲;华中农大已生产约3吨生物柴油[N];粮油市场报;2006年
9 ;浙江:大量民资涌入生物柴油制造行业[N];粮油市场报;2007年
10 记者 廖兴阳;生物柴油有望“解渴”云南油荒[N];昆明日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 文振中;生物柴油制备的反应过程强化方法的研究[D];华东理工大学;2010年
2 李琴;酶法制备生物柴油新工艺及其高值化技术探索[D];华中科技大学;2010年
3 朱磊;生物柴油发动机燃烧控制与排放特性试验研究[D];上海交通大学;2012年
4 吴毅峰;大豆生物柴油在不同环境条件下燃烧与碳烟排放特性的研究[D];华中科技大学;2010年
5 李法社;小桐子生物柴油的超临界两步法制备及其抗氧化耐低温性的研究[D];昆明理工大学;2011年
6 许广举;生物柴油非常规污染物形成机理的理论分析与试验研究[D];江苏大学;2012年
7 郭峰;新型固体酸碱催化剂的制备及其在生物柴油合成中的应用[D];大连理工大学;2010年
8 叶丽华;生物柴油喷雾特性与NOx排放控制的研究[D];江苏大学;2011年
9 孙树祯;玉米油基无甘油副产的生物柴油的制备及燃烧性能研究[D];华东理工大学;2013年
10 万涛;制备生物柴油的非均相碱催化剂研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡智杰;固体碱催化制备生物柴油的研究[D];长安大学;2010年
2 龙涛;生物柴油的绿色制备工艺[D];吉林大学;2010年
3 薛刚;女贞籽油制备生物柴油的研究[D];西北农林科技大学;2010年
4 李娜林高娃;生物柴油合成新工艺研究[D];内蒙古大学;2010年
5 丁荣;固定化脂肪酶催化光皮树油脂合成生物柴油[D];中南大学;2010年
6 冯兵;光皮树籽生物柴油的酶促合成技术研究[D];湖南农业大学;2010年
7 王红娜;气升式反应器两步法生产生物柴油实验研究[D];郑州大学;2010年
8 李瑞贞;竹废料微波辅助裂解制备生物柴油抗氧化剂的研究[D];南昌大学;2010年
9 王友东;固定化重组脂肪酶催化木本植物油脂制备生物柴油研究[D];南京林业大学;2010年
10 申东美;糖基固体酸催化剂制备生物柴油的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026