導語：如何才能寫好一篇生物柴油的制備技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】生物柴油 發(fā)展現(xiàn)狀 發(fā)展前景

生物柴油行業(yè)作為我國的新能源發(fā)展行業(yè)，是我國新能源發(fā)展的重點研究對象，生物柴油行業(yè)的興起和發(fā)展對我國新能源建設有著極大的深遠影響。一旦具備了經(jīng)濟可行的生產(chǎn)能力，就會為我國的新能源建設帶來十分可觀的發(fā)展前景，同時也給生物柴油行業(yè)的發(fā)展也會帶來很大的經(jīng)濟效益。生物柴油泛指可供柴油機使用的可再生的原料主要源于生物液體燃料并且十分環(huán)保的新能源，是非常優(yōu)質且理想的新能源，各國都在積極研究和發(fā)展新能源的開發(fā)生產(chǎn)技術。

1 我國生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 我國生物柴油制備技術研究現(xiàn)狀

我國生物柴油研究和發(fā)展起步較國際整體來說較晚，但是卻將其作為我國新能源發(fā)展的重點研究對象，在生物柴油植被技術研究方面也有較大發(fā)展，取得了較好的成績。生物柴油的制取大致分為物理法和化學法兩種，物理法生產(chǎn)的生物柴油都屬于直接法，與生產(chǎn)技術的同時進行的，性能指標難以控制，穩(wěn)定性存在很大問題，所以在生物柴油產(chǎn)業(yè)使用物理法進行生產(chǎn)的比重較低。化學法的原理則是對動植物油進行相應的化學轉換，運用化學原理改變物質內(nèi)部分子結構，改變動植物油脂的根本性質，從根本上改善其粘度和流動性，成為完全均勻的液態(tài)產(chǎn)品，酯交換法是最常見的化學法，通過不同的催化劑實現(xiàn)符合不同柴油內(nèi)燃機的燃料。目前國內(nèi)主要生產(chǎn)生物柴油的方法是采用無機酸和無機堿作為催化劑的均相催化法，容易在催化過程中產(chǎn)生廢酸或廢堿，造成空氣的二期污染，這也是目前生物柴油制備存在的問題，新的制備技術和方法也在不斷研發(fā)和完善，希望能夠進一步實現(xiàn)節(jié)能減排的制備技術，實現(xiàn)生物柴油的制作。1.2 我國生物柴油原料來源現(xiàn)狀

原料來源的充足保證是生物柴油能否產(chǎn)業(yè)化擴張的重要指標之一。原料來源是否充足也是影響生產(chǎn)成本的重要因素，目前主要的原料來源主要是油料作物、木本油料植物、廢棄油脂以及水生植物和動物油脂等等，油脂成分組成會直接影響到產(chǎn)品性能，并且占生產(chǎn)成本的75%左右。研究表明，工程微藻比陸生植物的產(chǎn)油脂量高出幾十倍，并且原料成分穩(wěn)定，產(chǎn)出柴油油品好，是目前普遍關注和推廣的原料來源研發(fā)項目。

1.3 我國生物柴油生產(chǎn)現(xiàn)狀

生物柴油由于其技術上的難關，造成較高的生產(chǎn)成本，產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)發(fā)展受到很大限制。我國生物柴油的研發(fā)和開發(fā)雖然起步較晚，但是發(fā)展還是較為迅速的。目前已經(jīng)有了自己的自主產(chǎn)權、生產(chǎn)技術以及實驗工廠。大型相關生物柴油產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)廠家也于2001年在國內(nèi)建成，標志著我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的全面展開，并且，相關性能指標達到了一定的國際標準，具有本國自己的生物柴油的生產(chǎn)技術和產(chǎn)業(yè)化能力，并且，目前仍然有很多生物柴油生產(chǎn)工廠正在籌劃和建設過程中，都是頗具規(guī)模的現(xiàn)代化高科技生物柴油生產(chǎn)廠家，也有部分國外生產(chǎn)廠家在國內(nèi)建廠，與我國合作?？傮w來說，目前我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化道路還屬于初始階段，在產(chǎn)業(yè)策略、技術指標、技術方案選擇以及銷售方式和環(huán)境評估等等很多方面還沒有形成配套的產(chǎn)業(yè)化鏈接，作為新興產(chǎn)業(yè)，生物柴油行業(yè)將在更多的政策扶持和經(jīng)濟刺激下不斷規(guī)范和完善。

2 我國生物柴油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及對策2.1 我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展趨勢

生物柴油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是我國生物柴油發(fā)展的必然趨勢。生物柴油作為一種先進的可再生的能源，得到產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展并取代舊的化工能源的使用，勢必為一個國家注入源源不斷的動力，推動一國不斷向前發(fā)展。加強我國生物柴油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)生物柴油產(chǎn)業(yè)從產(chǎn)業(yè)策略、技術指標、技術制備方案到銷售方式和環(huán)境評估方式的全面的完善規(guī)范化生產(chǎn)，堅持可持續(xù)經(jīng)濟發(fā)展是我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的目標和核心思路，對我國整體經(jīng)濟發(fā)展都會造成深遠的影響。

2.2 我國生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展對策

要實現(xiàn)我國生物柴油的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，有幾點值得注意的方面，以下進行簡單的論述：首先，在來源選擇和使用的過程中，可以利用閑田進行油菜套中，通過基因工程改善作物產(chǎn)油量，運用更多的空閑資源和生物工程技術創(chuàng)造價值，提高產(chǎn)量，在保證農(nóng)業(yè)用地的基礎上實現(xiàn)生物柴油生產(chǎn)來源的可靠保證。其次，生物柴油產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)受到阻礙的主要原因是生產(chǎn)成本過高，無法得到普及，針對這種現(xiàn)象，可以針對油脂自身結構特點，走一條經(jīng)濟可行的合成和多元化產(chǎn)品開發(fā)的路線，實現(xiàn)生產(chǎn)成本的降低。并且生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中，受到技術、原料和產(chǎn)業(yè)化配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展的限制，生物柴油建廠要根據(jù)我國實際情況堅持與時俱進，循序漸進的過程。當然制定完善的生物柴油產(chǎn)品質量標準和相關技術指標并完善流通和銷售體系等等也是十分重要的，是生物柴油產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能夠持續(xù)擴張的重要保證。

3 結語

生物柴油產(chǎn)業(yè)作為全球矚目的重要新能源開發(fā)產(chǎn)業(yè)，對于我國未來的發(fā)展和新能源取代舊能源實現(xiàn)全面的現(xiàn)代化建設具有特別的意義。生物柴油生產(chǎn)作為新興行業(yè)在我國還屬于剛起步，在制備技術和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)道路上都存在很多不足之處，生物柴油是可再生的環(huán)保型新能源，是未來的能源發(fā)展趨勢，生物柴油產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是提高一個國家綜合競爭實力的重要推動力量，在未來的發(fā)展中，結合國家政策扶持和相關能源調控等措施，實現(xiàn)我國生物柴油能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展是總體發(fā)展戰(zhàn)略思想也是必然趨勢。

參考文獻

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關鍵詞文冠果酯化生物柴油

隨著石油資源的枯竭以及價格的不斷高漲，生物燃料越來越受到人們的青睞，尤其是把植物油作為燃料，尤為引起人們的重視，但是植物油粘度大，燃點高，揮發(fā)性差等原因，不能直接作為發(fā)動機燃料，必須經(jīng)過酯化處理制取生物柴油，才能用于柴油機。目前，在植物油資源不足的情況下，用食用油制取生物柴油或與糧食爭地種植植物油料作物，都不符合我國國情，另外，從現(xiàn)行的柴油價格考慮，植物油替代柴油，從經(jīng)濟上還不能接受，基于這一事實，人們普遍認為，尋求優(yōu)良的野生植物油種，提高酯化技術和綜合利用水平，降低生物柴油成本，是促進植物油利用的有效途徑。

經(jīng)過大量的篩選，我們認為文冠果是一種比較理想的油料樹種，以文冠果制取生物柴油的研究，對于植物油的利用是很有意義的。

1 文冠果資源概況

文冠果是我國特有的生于長江以北地區(qū)的一種優(yōu)良木本油料樹種。其種子含油率為30%-36%，種仁含油率為55%—67%。而部分優(yōu)良品種的種仁中含油量達72%，超過一般的油料植物。[1]

它分布于東北和華北及陜西、甘肅、寧夏、安徽、河南等地。原產(chǎn)于我國北方黃土高原地區(qū)，天然分布于北緯32?！?6。，東經(jīng)100?！?27。，即北到遼寧西部和吉林西南部，南自安徽省蕭縣及河南南部，東至山東，西至甘肅寧夏。集中分布在內(nèi)蒙、陜西、山西、河北、甘肅等地，在垂直方向上，文冠果分布于海拔52～2260m，甚至更高的區(qū)域。

文冠果適應性強，在草沙地、撂荒地、多石的山區(qū)、黃土丘陵和溝壑等處、甚至在崖畔上都能正常生長發(fā)育。2005年以來，已在新疆、內(nèi)蒙古、河北、山東等地發(fā)展人工造林。國家林業(yè)局已將文冠果列入生物柴油林優(yōu)選樹種之一， 2007年—2008年，國家林業(yè)局已安排陜西省5萬畝示范基地。[2]

因此，開發(fā)文冠果已經(jīng)引起國內(nèi)外研究人員的極大關注。遼寧省能源研究所采用國外的先進設備和技術，對多種植物油尤其是文冠果籽油酯化和動力性能進行了綜合研究。實驗為中試規(guī)模，達到了預期的目標，取得了較滿意的結果。

2實驗設備、儀器及油料

實驗時使用如下設備和儀器

植物油酯化裝置（意大利Smogless公司）

30KVA柴油發(fā)電機組（意大利Tessari公司）

40KVA柴油發(fā)電機組（意大利Tessari公司）

28KW輪式拖拉機（意大利Tessari公司）

49KW輪式拖拉機（意大利Tessari公司）

高爾夫柴油轎車（德國大眾汽車公司）

3噸叉車（中國安徽合力公司）

氣體分析儀（德國西門子公司）

煙塵計（德國西門子公司）

實驗用文冠果籽油，在陜西省收購加工成植物油。

3 生物柴油的制備

文冠果油制取生物柴油的工藝流程如下：

植物油酯化在酯化反應裝置中進行，酯化試劑為甲醇，催化劑為甲醇鈉。植物油的主要成分是甘油三酸酯，在催化劑的作用下與甲醇進行酯交換反應，生成脂肪酸酯（生物柴油）和甘油等副產(chǎn)品。[3]

化學反應式如下：

工藝流程如下

將植物油，甲醇按比例泵入反應器中，混合攪拌。反應器溫度控制在65℃。甲醇餾出，進入冷凝器，冷凝后返回反應器。在催化劑作用下，酯化反應生成甲酸酯（生物柴油）和丙三醇（甘油）

清洗反應器，加入一定量乙酸，將反應器中的催化劑中和掉。

將反應器溫度提高到80℃，蒸餾反應器中過剩的甲醇餾出，進入冷凝器，冷凝后進入冷凝罐中，再由冷凝罐排放到甲醇儲存器中，供循環(huán)使用

甲醇蒸餾完畢，生物柴油與甘油的混合物由反應器排放到離心裝置，分離出柴油和副產(chǎn)品——甘油。

對文冠果油酯化后，改變了燃燒特性，閃點粘度等技術指標得到改善，常溫下其燃料特性與0＃柴油接近，見表1.

表1 燃料特性對比

4動力性能與尾氣排放實驗

用生物柴油與0＃柴油進行對比試驗，分別測試發(fā)動機動力性能和尾氣排放。

4.1 發(fā)動機動力性能試驗

以機動車和發(fā)電機組運行參數(shù)為準，比較其技術指標，見表2

表2發(fā)動機動力性能比較

發(fā)動機尾氣中有害氣體除NOx，比柴油稍高外，其他指標均比柴油低，煙度值倆者差異不大，見表3

表3 發(fā)動機尾氣及煙度對比

5結論

文冠果籽油酯化制取生物柴油，其燃料特性、動力性能與柴油基本形同，其尾氣排放和煙度與柴油接近。這種生物柴油起動性能好，運轉平穩(wěn)，是一種良好的替代燃料。

酯化出油率高，加之甘油等副產(chǎn)品，隨著工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模擴大，以及國家相關政策補貼，其成本低于0#柴油，具有極大市場潛力。

文冠果作為我國北方木本油料樹種，分布廣，可栽培面積大，果實采收容易，而且具有荒山綠化、水土保持、持防風固沙和觀賞等諸多生態(tài)功能，因此，大力栽培文冠果，有利于生物質再生能源的開發(fā)，對于緩解我國能源緊缺狀況，具有十分重要的意義。

參考文獻

[1] 張乃靜．文冠果種仁油制備生物柴油工藝[D]．哈爾濱：東北林業(yè)大學，2007

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[關鍵詞] 生物質燃料 綜合應用技術 新進展

[中圖分類號] TK6 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650（2016）10-0206-01

引言

黨的十報告中提出了關于提高能源使用效率的問題，即要支持新能源的開發(fā)，提高可再生能源的利用率。至此，河南駐馬店市農(nóng)業(yè)大區(qū)對生物質燃料的綜合應用技術得到了高度重視。生物質能作為碳源具有可再生性，可以轉化為固態(tài)燃料、液態(tài)燃料、氣態(tài)燃料。

1 固體生物質燃料的綜合應用技術

制備固體生物質燃料所采用的技術是固化成型技術，即將品位相對較低的生物質轉化為品位相對較高的生物質燃料，而且由于燃料已經(jīng)固化成型的，所以方便與存儲和運輸，在燃料的利用上也非常便利。固體生物質燃料的資料來源于農(nóng)業(yè)和林業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的玉米芯、秸稈等等各種廢棄物。

1.1 固體生物質燃料的成型技術

首先，要收集生物原材料，將這些材料經(jīng)過篩選之后，確保材料干燥，灰分符合要求，污染性低而且熱值高、容易燃燒。對于這些材料進行干燥處理后，進行成型處理以方便運輸[1]。其次，將所有篩選出來的材料粉碎處理，并將黏結劑和助燃劑加入其中進行壓縮，使固體生物質燃料不僅方便存儲，而且容易燃燒。

1.2 固體生物質燃料的生產(chǎn)技術

根據(jù)不同的生產(chǎn)條件，固體生物質燃料所采用的生產(chǎn)技術也會有所不同。其一，常溫濕壓成型技術，具體而言，是將纖維素原料進行水解處理而使得原料的纖維經(jīng)過濕潤時候軟化，使其皺裂，之后進行壓縮處理。這種技術的操作簡單，但是會提高部件的磨損度，而且所生產(chǎn)的燃料的燃燒值比較低。所以，成本相對較高。其二、炭化成型技術，即對生物質原料進行炭化處理后成為粉末狀，將粘結劑加入其中，壓縮成木炭。比如，河南駐馬店市農(nóng)業(yè)大區(qū)，秸稈多綜合利用，利用炭化技術工藝生產(chǎn)出來的秸稈炭粉可制成炭球、活性炭等炭產(chǎn)品。在秸稈炭化的過程中所排放的煙霧收集起來提取可燃氣體、木焦油、木醋酸。但目前綜合利用率還比較低，所以，還國家對秸稈綜合利用予以補貼和政策上的傾斜。

2 液態(tài)生物質燃料的綜合應用技術

2.1 燃料乙醇

燃料乙醇成本低而且具有可再生性。生產(chǎn)技術上，是對非糧食原料乙醇回收后，經(jīng)過凈化并發(fā)酵處理。其中，對脫水處理技術具有很高的要求，主要采用了萃取精餾法、吸附分離法以及共沸精餾法等等[2]。所生產(chǎn)的燃料乙醇中所含有的乙醇可以達到99.7%，比無水乙醇中的乙醇含量要高。

2.2 生物柴油

動植物油脂經(jīng)過加工處理后，可以生產(chǎn)出與柴油的化學性質比較接近的長鏈脂肪酸單烷基酯，即為“生物柴油”。這種材料具有良好的性，沒有毒，而且生物降解，是用于替代柴油的最好的材料。生產(chǎn)技術上，物理方式進行技術處理即為直接混合法、酯交換法和酶催化法；化學方式進行技術處理即為采用了微乳化法高溫熱裂解法。由于所使用的材料不同，生產(chǎn)出來的生物柴油存在著有點和不足。目前廣泛使用的生物柴油制備方法為酯交換法。這種方法的原料來源廣泛，加工工藝簡單，所生產(chǎn)出來的生物柴油性能穩(wěn)定，但是在生產(chǎn)的過程中會有堿性廢水產(chǎn)生，而且生產(chǎn)設備會遭到嚴重的腐蝕。

3 氣態(tài)生物質燃料的綜合應用技術

生物質發(fā)酵技術，就是將生物質采用厭氧微生物分解技術，經(jīng)過代謝處理之后生成了氣體，這種氣體的主要成分是甲烷，其中還包括二氧化碳、氫氣以及硫化氫等等，即為“沼氣” [3]。沼氣的發(fā)酵劃分為水解液化、酸化、產(chǎn)甲烷三個階段。生物技術的快速發(fā)展，挖掘高效厭氧微生物并使用的效率也會有所提高，對沼氣的利用起到了促進作用。

按照生物質氣化原理，生物質氣化制氫技術需要將生物質進行氣化處理后，可燃性的氣體與水蒸汽不斷地重整，從中可以提取氫氣。研究的介質是催化劑、氣化爐，使用白云石制作二氧化碳，吸收蒸汽，經(jīng)過氣化后產(chǎn)生二氧化碳氣體。經(jīng)過試驗表明，氣體中的氫氣產(chǎn)量是非常高的，可以達到66.9%；二氧化碳氣體為3.3%；一氧化碳氣體為0.3%。

總結

綜上所述，中國在近年來環(huán)境污染日趨嚴重。要保護好生態(tài)環(huán)境，就要加大清潔能源的使用力度，同時還要提高能源的重復使用效率。特別是發(fā)展新能源，能夠對不可再生能源的利用以緩解，一方面可以對能源使用的安全予以維護，而且還可以推進新農(nóng)村建設。

參考文獻

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譚天偉博士，教授，博士生導師，教育部“長江學者”特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，北京市青年學科帶頭人。1986年7月本科畢業(yè)于清華大學化工系，主要從事生物化工、生物催化和生物能源等方面工作?，F(xiàn)任北京化工大學生命科學與技術學院院長，兼任中國化工學會理事，生物化工專業(yè)委員會副主任委員。

項目介紹

石油作為一種天然礦物資源的出現(xiàn)，極大的推動了現(xiàn)代文明，為豐富人類的生活做出了極大的貢獻。然而，近年來，隨著石油儲量的日益減少和資源逐漸枯竭，全世界正面臨著能源短缺的危機；另一方面，隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識的增強，人們逐漸認識到石油作為燃料對空氣造成污染的嚴重性?；谀茉春铜h(huán)保兩方面的共同問題及我國的石油儲量僅占世界儲量的2%，大大低于國土面積7%和人口比例20%的事實，開發(fā)新的替代能源已成為我國當務之急。生物柴油的成功開發(fā)是開辟新的再生能源，且有利于環(huán)保和實現(xiàn)資源綜合利用的重要舉措。

我國“十五”計劃發(fā)展綱要提出發(fā)展各種石油替代品，將發(fā)展生物液體燃料確定為國家產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。生物柴油產(chǎn)業(yè)得到了國務院領導、國家科技部和發(fā)改委的大力支持，并已列入有關部門國家計劃中。2005年2月28日國務院頒布《中華人民共和國可再生能源法》（2006年1月1日實施），這充分說明國家鼓勵利用可再生能源改善中國目前的能源結構，在中國推行可再生能源勢在必行，這也給生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展和優(yōu)化提供了良好的市場基礎。

生物柴油和傳統(tǒng)的石油柴油相比，具有以下優(yōu)點：一、以可再生的動物及植物脂肪酸單酯為原料，可減少對石油的需求量和進口量；二、環(huán)境友好，生物柴油燃燒后尾氣中有毒有機物排放量僅為普通柴油的十分之一，顆粒物為普通柴油的20％，CO2和CO排放量僅為石油柴油的10％，無SO2和鉛及有毒物的排放，混合生物柴油可將排放含硫物濃度從500PPM 降低到5PPM，可達到歐洲Ⅲ標準；三、不用更換發(fā)動機，而且對發(fā)動機有保護作用。

目前世界范圍內(nèi)，生物柴油主要是用化學法生產(chǎn)，即用動、植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在堿性催化劑下轉酯化反應，但該方法合成生物柴油存在生產(chǎn)成本高、能耗大、環(huán)境污染嚴重等諸多問題。為解決化學法存在的問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即動植物油脂和低碳醇通過脂肪酶催化進行轉酯化反應，制備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小，無污染物排放，對原料油脂無選擇性等優(yōu)點。但是，目前酶法又存在脂肪酶成本較高，酶使用壽命短和副產(chǎn)物甘油和水難于回收，不但形成產(chǎn)物抑制，而且甘油對固定化酶有毒性，使固定化酶使用壽命短等缺點。因此，目前國內(nèi)外還沒有酶法生物柴油的工業(yè)化例子。

本研究成果所開發(fā)的生物酶法合成生物柴油技術，選用經(jīng)多年選育得到的酯化專用假絲酵母脂肪酶［發(fā)酵水平8000(U/mL)，活化產(chǎn)品20000(IU/g)］，采用自主研發(fā)的新型固定床式酶反應器，以及全新的脂肪酶固定化方法和反應分離耦合工藝，成功地解決了酶法合成生物柴油中脂肪酶成本偏高、酶使用壽命短和副產(chǎn)物甘油、水難以回收等技術問題。

該項目在研究過程中先后受到國家“十五”科技攻關、國家“863”能源項目、國家自然科學基金、教育部高等學?？萍紕?chuàng)新重大項目和中國石化集團等項目的重點支持。獲發(fā)明專利2項和中國石油和化學工業(yè)協(xié)會技術發(fā)明獎一等獎。

本項目酶法合成生物柴油經(jīng)濟指標情況：一、采用固定床式“酶反應器”合成生物柴油，對于植物油及廢油等原料生產(chǎn)生物柴油轉化率均可達到95%以上，最高轉化率可以達到96% ；二、建立了生物柴油“精餾”裝置，分離精制收率高于86%，分離后產(chǎn)品中甲酯含量大于97%；三、在建的年產(chǎn)500噸生物柴油中試生產(chǎn)裝置上，反應器內(nèi)固定化酶使用壽命超過20天，并且正在建設一套萬噸級酶法合成生物柴油工業(yè)化裝置；四、燃燒性能明顯優(yōu)于0號柴油，在0號柴油中添加20%生物柴油的燃燒實驗表明，燃燒尾氣中有毒物質的排放明顯降低35％以上。

技術專家點評

王孟杰北京泰天地能源技術開發(fā)公司董事長。2006年至今擔任沈陽農(nóng)業(yè)大學兼職教授，河南農(nóng)業(yè)大學兼職博士生導師，中國可再生能源學會副理事長，生物能轉換技術專業(yè)委員會（CAREI）主任，中國科學院能源研究委員會委員。主要從事生物能源相關研究及開發(fā)工作。

目前，我國對生物柴油的研究還處于起步階段，尚未達到工業(yè)化利用的水平。國內(nèi)多家科研院所、大專院校在生物燃料油技術領域做了大量的前期基礎性研究。但到目前為止，大部份研究工作主要集中在對甲酯化材料及催化劑選擇上，即研究開發(fā)新的脂肪降解和酯化合成工藝，找到一條既經(jīng)濟又可行的燃料油合成的工藝路線是生物柴油能否產(chǎn)業(yè)化的關鍵問題?，F(xiàn)行生物柴油的生產(chǎn)方法主要有化學法、超臨界方法和生物酶催化法。國內(nèi)外已工業(yè)化的生物柴油生產(chǎn)技術大都采用化學法，該方法工藝簡單，但化學法合成生物柴油存在成本高、能耗大、環(huán)境污染嚴重等諸多問題。故尋找一種理想的合成工藝是當前一大急需解決的難題。

目前，由北京化工大學生命科學與技術學院譚天偉院長課題組開發(fā)的“固定化酶法生產(chǎn)生物柴油技術”成果，具有條件溫和、醇用量小，無污染物排放，對原料油脂無選擇性等優(yōu)點。該成果中選育了一株適合于生物柴油轉化的脂肪酶高產(chǎn)菌株，使得酶法合成生物柴油中昂貴的催化劑更為廉價。開發(fā)的以膜纖維固定化脂肪酶方法制備生物柴油為國內(nèi)外首創(chuàng)；開發(fā)的旋液甘油在線分離裝置，實現(xiàn)了生物柴油的連續(xù)酶法轉化，其中新型連續(xù)式膜反應器可連續(xù)反應500小時以上。在采用北京市地溝油、煎榨油及菜籽油進行酯化和進行了生物柴油的中試工作中，生物柴油（脂肪酸乙酯）轉化率達93%以上，產(chǎn)品收率達86%，產(chǎn)品主要質量指標符合國外同類產(chǎn)品指標。

北京化工大學這項研究成果標志著我國在用生物酶法合成生物柴油領域已經(jīng)處于國際先進水平，技術上解決了酶法合成中的催化劑酶成本高、副產(chǎn)物難以回收等問題，并正在建設一套萬噸級酶法合成生物柴油的工業(yè)化裝置。成功解決了國內(nèi)傳統(tǒng)工藝（化學法）中，產(chǎn)量小、能耗高、產(chǎn)品轉化率低，資源和能源浪費嚴重等一系列問題。是一項既有理論意義又有重大應用前景的成果。

市場專家點評

徐志文秦皇島領先科技發(fā)展有限公司董事長兼總經(jīng)理，同時還擔任河北省秦皇島市婦聯(lián)執(zhí)委、秦皇島企業(yè)家協(xié)會副會長、秦皇島市僑聯(lián)委員等職務。

石油是世界各國主要戰(zhàn)略物資，并且已占到全球商品能源消費中的40%。我國作為世界上第二大能源消費大國，且本國的石油資源十分有限的情況下，僅靠國內(nèi)產(chǎn)量早已不能滿足需求，對進口石油的依存度逐年增加，因此發(fā)展替代能源凸顯其迫切性。另外，伴隨著當前的油價高漲，以及人們對溫室氣體排放引發(fā)的全球變暖等環(huán)境問題日益關注，昔日踉踉蹌蹌前行的生物燃料驟然間前景光明，人們開始堅信這些燃料對環(huán)境是友好的，因為這些燃料基于可再生的動植物油而不是基于石油等一次性消耗的礦物原料。

根據(jù)對未來石油價格的趨勢性分析，我們認為投資能源領域且作為企業(yè)的一種長遠投資是有前景的。之所以選擇了國家明確支持的生物柴油進行投資，主要基于以下兩方面考慮：一是技術水平的先進性，通過了解北京化工大學的這項擁有自主知識產(chǎn)權又兼具理論和工業(yè)化實用價值的科技成果，在200噸/年酶法生物柴油裝置運行試驗表明，生物柴油轉化率可達93%，產(chǎn)品收率達86%，產(chǎn)品純度高于97%；二是市場前景好，我國作為柴油消費大國，目前每年柴油消費量為7000～8000萬噸，其中有三分之一依賴進口。預計到2010年柴油的需求量將突破1億噸，2015年將會達到1.3億噸左右，缺口達3000萬噸。若按照國際上采用比較廣泛的標準（B10-B20標準）計算，到2010年國內(nèi)生物柴油的市場需求量約為1000～2000萬噸。由此看出，生物柴油市場非常廣闊，我國的生物柴油市場更是有著極強的上升空間。

但仍需要指出的是，據(jù)統(tǒng)計，生物柴油制備成本的75％是原料成本，因此上馬該型項目采用廉價原料是生物柴油能否規(guī)?；年P鍵。同時，生物柴油雖然屬于國家能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向并予以明確支持，但仍需國家相關政策細節(jié)出臺。

投資專家點評

周春兵新加坡中星資本資深顧問、上海國邦管理咨詢公司首席顧問。曾先后在多家跨國公司擔任產(chǎn)品經(jīng)理、營銷總監(jiān)、總裁助理、高級咨詢顧問等職位。

生物柴油這一概念最早是由德國工程師Dr. Rudolph Diesel于1897年就提出來并演示了使用花生油作燃料的發(fā)電機。由于取源簡便而又快速獲利的石油開采技術風靡全球，使生物柴油的開發(fā)利用技術被冷落了一百多年。隨著石油的價格高漲、資源的日益枯竭和環(huán)境保護的迫切需求，生物柴油的開發(fā)利用又重新獲得生機。據(jù)國際能源機構預測分析，到2015年，我國原油供給進口依存度將由現(xiàn)在的30%遞增到50%以上。為防止能源短缺引發(fā)的災難性局面的出現(xiàn)，我們就必須尋找到石化柴油的良好替代品。

北京化工大學譚天偉教授的“酶法合成生物柴油”項目與化學法生產(chǎn)生物柴油和傳統(tǒng)的酶法合成生物柴油相比，具有明顯的優(yōu)勢。特別是項目已經(jīng)進行了中試并建立了萬噸級的工業(yè)化生產(chǎn)裝置，具備了良好的產(chǎn)業(yè)化基礎，但在項目運作中還要注意以下幾個方面：

一、盡快建立適當規(guī)模的樣板示范線，該樣板項目的可行性與經(jīng)濟效益應是完全基于市場化的運作情況下的真實結果，而不是中試前的研究數(shù)據(jù)或非經(jīng)常性政府特殊支持下產(chǎn)生的補貼收入。

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關鍵字：乳化油的概述；乳化油的性能；發(fā)展現(xiàn)狀；應用

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

1.乳化油的概述

對于以乳化油作為燃料取得節(jié)能作用的機理,國內(nèi)外學術界尚有爭辯,當前得到公認的乳化油焚燒機理為:(1)微爆效應的強化焚燒作用;(2)高溫過熱水蒸氣的強化爐內(nèi)輻射換熱、水煤氣反響、低空氣比焚燒的節(jié)能作用及低溫焚燒、下降熱分化的改進煙氣污染作用。盡管乳化油被廣泛視為一種下降油耗、改進排放的有用辦法[1],但是乳化油的推廣應用規(guī)模仍非常有限,要使該技能大面積推廣運用還有若干技能問題需求進一步處理。其中之一是乳化劑種類單一、報價較貴,很可能出現(xiàn)節(jié)油不節(jié)錢。其二是乳化油的安穩(wěn)性問題,由于油水是不相容的,即便制備杰出的乳化油,跟著環(huán)境、條件的改動,放置時刻變長總會或多或少發(fā)作油水分離(沉降)、變形或破乳等不安穩(wěn)表象,然后影響乳化油的運用。單一的乳化劑無法滿意乳化油安穩(wěn)性的需求,別的由于油品的種類、化學構成、輕重等都在不斷地改變,所有這些都需求復配出不同的復合乳化劑來滿意上述需求。對于上述問題,咱們制得了以ST系列為主的復合乳化劑,削減了乳化劑的參加量,下降了乳化油的本錢,進步了乳化油的安穩(wěn)性,進一步改進了乳化技能。

2.乳化油的性能

理論研究標明，生物油和石油液體燃料盡管根本不相溶，但經(jīng)過乳化技能能夠將二者形成安穩(wěn)作用較好的乳化油?？紤]到乳化油構造和構成的復雜性，乳化過程中需求參加助乳化劑，這是由于助乳化劑有助于進步渙散液界面膜的機械強度。另一方面，乳化劑的濃度增大，也會有增溶的作用，這樣乳化油安穩(wěn)時刻能夠延伸。一般來說，構造越接近，微乳化才能越強，安穩(wěn)性越好。再從試驗剖析來看將裝備好的乳化油導入氣缸，跟著溫度的不斷升高，摻混的水會比燃油先到達沸點，由于氣化作用致使“微爆”表象，然后令乳化油進一步微粒化，增加了油滴和空氣的觸摸面積，使得乳化油的焚燒功率得到說到。另一方面，“微爆”使得 乳化油發(fā)作二次霧化，油氣混合均勻度進步，下降了不完全焚燒的程度，削減炭煙和顆粒的生成，同樣也進步了焚燒功率。能夠看出裝備好的乳化油焚燒排放的氮氧化物有所下降。分數(shù)都是 3%，其余部分為生物柴油。經(jīng)過和生物柴油比較發(fā)現(xiàn)，發(fā)動機燃用生物柴油 － 生物油時焚燒始點拖延，焚燒持續(xù)期變短; 焚燒相位拖延; 最高焚燒壓力變小，高溫持續(xù)時刻變短; 跟著生物油含量的增加以上趨勢變得更顯著; 生物柴油的熱功率略高于燃用含 10%生物油乳化油和 0 號柴油，顯著高于含 20%生物油乳化油; 生物柴油的 NOX排放顯著高于乳化油，而含 10%生物油的乳化油的 NOX排放與 0 號柴油適當; 與生物柴油比較，乳化油的碳煙排放較高，但仍低于 0 號柴油的碳煙排放 。

3. 乳化油發(fā)展現(xiàn)狀

3.1生物乳化油的研究

因為生物油的黏度高、酸性較強以及著火功能差等缺陷，在柴油機上不能直接運用，但將生物油與柴油混合構成的乳化油能夠戰(zhàn)勝上述缺陷，能在柴油機上直接應用。西安交通大學黃勇成等在一臺直噴式柴油機上對生物柴油 － 生物油乳化油的焚燒和排放特性進行了研討。試驗在一臺四沖程直噴式單缸柴油機上進行并制備了生物油質量分數(shù)分別是 10% 和20% 的生物柴油 － 生物油乳化油其間的乳化劑質量分數(shù)都是 3%，其余有些為生物柴油。經(jīng)過和生物柴油比較發(fā)現(xiàn)，發(fā)起機燃用生物柴油 － 生物油時焚燒始點拖延，焚燒持續(xù)期變短; 焚燒相位拖延; 最高焚燒壓力變小，高溫持續(xù)時刻變短; 跟著生物油含量的添加以上趨勢變得更顯著; 生物柴油的熱效率略高于燃用含 10%生物油乳化油和 0 號柴油，顯著高于含 20%生物油乳化油; 生物柴油的 NOX排放顯著高于乳化油，而含 10%生物油的乳化油的 NOX排放與 0 號柴油適當; 與生物柴油比較，乳化油的碳煙排放較高，但仍低于 0 號柴油的碳煙排放。其乳化油長處在于能夠直接應用到柴油機上，NOX排放少; 缺陷在于焚燒時刻短，燃油經(jīng)濟性通常。

3.2生物油 / 柴油制備及焚燒試驗研究

因為生物油熱安穩(wěn)性差以及精餾技術的設備較為雜亂、本錢過高，所以想要盡早完成生物油有些替代柴油應用于柴油發(fā)起機上，較為簡單有效的辦法是乳化技術。東南大學的牛淼淼等選用司班 － 80/吐溫80 復合乳化劑直接乳化熱值較低的初始稻殼熱解油，研討剖析了 HLB 值( 親水親油平衡值) 和生物油份額對乳化油的安穩(wěn)性影響規(guī)則，而且依據(jù)試驗比照探討了柴油、乳化油以及生物油的焚燒功能。該試驗挑選生物油添加的質量比為 5% ～ 10%，復合乳化劑添加份額為 2.5%，選用恒溫水浴鍋控制乳化溫度在 30 ～50℃ 之間，使用增力電動攪拌機來高速攪拌乳化生物油和柴油。試驗發(fā)現(xiàn)當生物油油質量分數(shù)分別是 5%和 10%時，乳化的最好 HLB 值是 6． 0，前者安穩(wěn)時刻為242h，后者安穩(wěn)時刻為125h; 比較于柴油，生物油質量分數(shù)為 5%的有效熱效率均勻添加了 6． 2%，10%的則添加了 10． 1%。在可燃極限內(nèi)，乳化油的混合焚燒時刻得到添加，焚燒放熱集中，而且它的等容度很高。

3.3微乳化油

微乳化油是歸于熱力學安穩(wěn)、各項同性的單相微乳化系統(tǒng)，能夠放置長時刻不分層，焚燒時能有效下降 NOX的排放量。美國內(nèi)布拉斯加大學的 Hanna M等在乙醇 － 柴油混合燃料中參加大豆油基生物柴油，制造出安穩(wěn)、清澈的乙醇 － 生物柴油 － 柴油微乳化油，研討了組分濃度對乙醇 － 生物柴油 － 柴油三元系統(tǒng)相行動的影響。由三元規(guī)范溶液的相平衡理論，江蘇大學的倪良等剖析研討了微乳液的構成機理和構成條件，并找到了微乳化液各組分互比量的相平衡辦法。長安大學的祁東輝等進行了對于生物柴油 －乙醇 － 水微乳化油的焚燒功能的試驗研討，結果表明微乳化油能夠很大程度削減 NOX的排放量，而且不會對發(fā)起機其他功能產(chǎn)生嚴重影響。

4.乳化油的應用

4.1乳化柴油的應用

這些年作為一項節(jié)能及低排放技能乳化柴油的運用價值現(xiàn)已得到了大家的供認,可是乳化柴油的推廣運用規(guī)模仍非常有限,還有若干技能問題需進一步處理。其中首要的問題是乳化劑報價較高。咱們在試驗中制得了以ST系列為主的復配柴油乳化劑,其參加量少,制得的乳化柴油穩(wěn)定性高,這些將進一步推進乳化柴油的廣泛運用。

4.2乳化渣油的應用

在工業(yè)上渣油首要是作為燃料運用,但由于渣油的化學構成復雜,膠質和瀝青質含量高,霧化作用差,致使焚燒作用不抱負,并且渣油中含有的有害成份隨煙氣排放后造成環(huán)境污染,損害人類健康。渣油摻水乳化后,作為燃料不只節(jié)約能源,進步焚燒功率,并且削減環(huán)境污染,下降煙氣中氮氧化物、硫氧化物及煙塵的含量,跟著石油資源的日益短缺,渣油被不斷增加地用作催化裂化質料。但由于其化學性質的影響,渣油催化裂化仍面臨著許多技能艱難,艱難之一即是霧化方法。咱們經(jīng)過多年研討,將乳化技能引入到了催化裂化技能當中,以不一樣摻渣比的乳化重油作為催化裂化質料,以/微爆理論為根底,改變了傳統(tǒng)的霧化形式,并取得了很好的研討結果。

結束語：油品乳化技能有著非常好的運用前景,當前不論是試驗室研討還是工業(yè)運用等都取得了較好的作用。這篇文章經(jīng)過對不一樣油品的乳化研討得到了很多的有關乳化油的物性數(shù)據(jù),它將為乳化油的工業(yè)運用供給必要的試驗數(shù)據(jù)及理論依據(jù)。油品乳化不只是運用于柴油和燃料油的焚燒方面,本研討還將其運用于催化裂化技能中改進了傳統(tǒng)的霧化方法,使催化裂化質料的霧化作用得到了明顯的改進,這使得乳化技能的運用得到了進一步的開展。

參考文獻:[1]吳新文. 井下乳化液過濾系統(tǒng)優(yōu)化改造技術[J]. 山東煤炭科技,2014,02:116-117.

篇6

能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的基礎。隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展,我國能源消耗快速增長,已躍居世界第二大能源消費國。我國能源總量和人均占有量卻嚴重不足,石油供需約缺口1億噸,天然氣供需約缺口400億標準立方米。而且,由于清潔利用的技術難度較大,化石能源在使用過程中引發(fā)了諸多的環(huán)境問題。生物質能是第四大一次能源,又是唯一可存儲和運輸?shù)目稍偕茉?。發(fā)展生物質能將緩解能源緊缺的現(xiàn)狀和減少化石能源造成的環(huán)境污染。我國幅員遼闊,又是農(nóng)業(yè)大國,生物質資源十分豐富。據(jù)測算,我國目前可供開發(fā)利用的生物質能源約折合7.5億噸標準煤。國家“十一五”發(fā)展規(guī)劃明確提出“加快發(fā)展生物質能”。同時,隨著化石資源日益枯竭,化學工業(yè)的原料也將逐步由石油等碳氫化合物向以生物質為代表的碳水化合物過渡。目前,世界各國紛紛把發(fā)展生物質經(jīng)濟作為可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。以生物質資源替代化石資源,轉化為能源和化工原料的研究受到普遍重視。政府、科研機構和道化學、杜邦、中石油、中石化、中糧等大型企業(yè)爭相研發(fā)和儲備相關技術,并取得了一系列重大進展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龍巖卓越新能源發(fā)展有限公司,依托我國自主知識產(chǎn)權的生物柴油生產(chǎn)技術,相繼建成規(guī)模超過萬噸的生產(chǎn)線,產(chǎn)品達到了國外同類產(chǎn)品的質量標準,各項性能與0#輕質柴油相當,經(jīng)濟效益和社會效益俱佳。我國對以生物質為原料生產(chǎn)化學品(即生物基化學品)極為重視,已列入科技攻關的重點。例如,生物柴油生產(chǎn)過程中大量副產(chǎn)的甘油是一種極具吸引力的非化石來源的綠色化工基礎原料。從甘油出發(fā)生產(chǎn)1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和環(huán)氧氯丙烷等大宗化工產(chǎn)品,已經(jīng)實現(xiàn)或接近產(chǎn)業(yè)化。新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,最根本的是靠科技的力量,最關鍵的是要大幅度提高自主創(chuàng)新能力,其核心是人才的競爭。浙江是經(jīng)濟大省和能源小省,能源資源低于全國平均水平,一次能源消費自給率僅為5%;而氣候條件優(yōu)越,是我國高產(chǎn)綜合農(nóng)業(yè)區(qū),森林覆蓋率達60%,生物質資源居全國前列。浙江省乃至全國的生物質能源產(chǎn)業(yè)和生物質化學工業(yè)的蓬勃發(fā)展,對生物質化學工程人才的需求十分迫切。

二、生物質化學工程人才的知識結構

生物質化學工程(專業(yè))模塊是一個新生事物,并未包含在《全國普通高等學校本科專業(yè)目錄》之中。在《專業(yè)目錄》中與之接近的是生物工程專業(yè)。生物工程專業(yè)培養(yǎng)掌握現(xiàn)代工業(yè)生物技術基礎理論及其產(chǎn)業(yè)化的原理、技術方法、生物過程工程、工程設計和生物產(chǎn)品開發(fā)等知識與能力的高級專業(yè)人才。生物工程專業(yè)重點關注圍繞生物技術進行的工程應用,而生物質化學工程重點關注通過化學工程技術(包括生物化工技術)對生物質資源進行加工利用的工業(yè)過程。可見,生物質化學工程(專業(yè))模塊與生物工程專業(yè)的人才培養(yǎng)目標和知識體系存在著明顯差異,其人才培養(yǎng)模式仍處于探索之中。生物質的組織結構與常規(guī)化石資源相似,加工利用化石資源的化學工程技術無需做大的改動,即可應用于生物質資源。但是,生物質的種類繁多,分別具有不同的特點和屬性,利用技術遠比化石資源復雜與多樣?？梢?生物質化學工程人才必須具有扎實的化學工程基礎,并熟悉各類生物質資源的特點、用途和轉化利用方式。因此,浙江工業(yè)大學將生物質化學工程人才的培養(yǎng)目標定位為:既能把握和解決各種化工過程的共性問題,勝任化工、醫(yī)藥、環(huán)保和能源等多個領域的科學研究、工藝開發(fā)、裝置設計和生產(chǎn)管理等工作;又能將化學工程的基礎知識靈活運用于生物質資源的轉化利用和生物質化工產(chǎn)品的生產(chǎn)開發(fā)等領域,勝任生物質能源和生物質化工等新興行業(yè)的工作。

三、生物質化學工程人才培養(yǎng)的探索與實踐

(一)組織高水平學術會議,營造人才培養(yǎng)氛圍

2007年4月,浙江工業(yè)大學與中國工程院化工、冶金與材料工程學部和浙江省科技廳共同主辦了“浙江省生物質能源與化工論壇”。中國工程院學部工作局李仁涵副局長分析了我國能源技術的發(fā)展狀況,強調了發(fā)展生物質能需注意工藝過程的綠色化。浙江省科技廳壽劍剛副廳長介紹了浙江省能源消費狀況和新能源技術研發(fā)動態(tài),鼓勵省內(nèi)外的科技工作者為改善浙江省能源緊缺現(xiàn)狀而努力工作。浙江工業(yè)大學黨委書記汪曉村回顧了浙江工業(yè)大學的發(fā)展歷程,介紹了浙江工業(yè)大學化學工程學科在生物質能源領域的科學研究特色和人才培養(yǎng)思路。浙江工業(yè)大學的計建炳教授和石油化工科學研究院的蔣?？到淌谥鞒至藢W術交流與討論。閔恩澤、李大東、舒興田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分別從我國發(fā)展生物能源的機遇與挑戰(zhàn)、我國生物質能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展狀況、生物質燃料(清潔汽柴油、生物柴油)利用技術、生物柴油聯(lián)生產(chǎn)物利用技術和以生物質為原料進行化工生產(chǎn)等幾個方面進行了精辟論述。2009年4月,浙江工業(yè)大學承辦了“中國工程院工程科技論壇第84場———生產(chǎn)生物質燃料的原料與技術”。浙江工業(yè)大學副校長馬淳安教授在開幕式上致辭,介紹了浙江工業(yè)大學化學工程學科在生物質能源領域開展的科學研究和人才培養(yǎng)工作。浙江省可再生能源利用技術重大科技專項咨詢專家組組長、浙江工業(yè)大學化工與材料學院生物質能源工程研究中心主任計建炳教授主持了學術交流與討論。國家最高科學技術獎獲得者、兩院院士閔恩澤做了題為“21世紀崛起的生物柴油產(chǎn)業(yè)”的報告,重點闡釋了我國發(fā)展生物能源和生物質化工的機遇與挑戰(zhàn)。在兩次會議上,來自石油化工研究院、清華大學、浙江大學、浙江工業(yè)大學、浙江省農(nóng)業(yè)科學院、中國林業(yè)科學研究院和中糧集團等單位的專家學者分別介紹了生物質原料植物的選育、生物質原料的收儲運物流供應體系、生物質原料的梯級利用、生物質液體燃料的制取技術、生物柴油的生產(chǎn)實踐及其副產(chǎn)物綜合利用和生產(chǎn)生物柴油的反應器技術等方面的研究進展。會議期間,閔恩澤院士等人應邀參加了浙江工業(yè)大學化學工程與工藝專業(yè)建設暨生物質化學工程專業(yè)方向建設研討會。閔恩澤院士指出,邁入21世紀以來,針對日趨嚴峻的能源危機和環(huán)境危機,國家高度重視能源替代戰(zhàn)略的發(fā)展和部署,新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源、優(yōu)勢能源代替稀缺能源、可再生資源代替非可再生資源是大勢所趨;因此,化學工程與工藝專業(yè)根據(jù)國家發(fā)展需求調整學科設置、進一步促進交叉學科的發(fā)展也勢在必行。閔恩澤院士認為,在降低能耗和保護環(huán)境的時代背景下,生物質能源和生物質化工的產(chǎn)業(yè)發(fā)展為生物質化學工程人才提供了廣闊的發(fā)展空間,生物質化學工程(專業(yè))方向的建設思路符合當今化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。近距離接觸學術泰斗,聆聽專業(yè)領域的前沿進展,極大地激發(fā)了學生們的學習興趣。通過組織高水平學術會議,浙江工業(yè)大學營造了培養(yǎng)生物質化學工程人才的良好氛圍。

(二)理論與實驗課程體系

根據(jù)人才培養(yǎng)目標定位,浙江工業(yè)大學將生物質化學工程(專業(yè))模塊的主干學科確定為化學工程與技術,針對生物質資源加工利用過程的特點,對化工原理、化學反應工程、化工熱力學、化學工藝學、化工設計、分離工程和化工過程分析與合成等主干課程的教學內(nèi)容進行了梳理。此外,增設了生物質化學與工藝學和生物質工程兩門專業(yè)課程。生物質化學與工藝學重點講授糖類、淀粉、油脂、纖維素、木質素、甲殼素、蛋白質、氨基酸等生物質的結構、性質、用途,以及加工轉化為化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。生物質工程從原料工程學、轉化過程工程學和產(chǎn)品工程學等角度出發(fā),為學生講授生物質資源轉化利用過程中的工程原理、工程技術和生產(chǎn)實例?；瘜W工程與工藝國家特色專業(yè)綜合實驗室在中央與地方共建高等學校共建專項資金的資助下,為生物質化學工程(專業(yè))方向增設了酯交換法制備生物柴油和生物質熱解制備生物原油兩個實驗,并在積極籌備開設生物柴油品質測定、淀粉基兩性天然高分子改性絮凝劑的制備和易降解型纖維素-聚乙烯復合材料的制備等實驗。

篇7

關鍵詞:柴油;加氫脫硫;催化劑;硫化物

中圖分類號:TE624文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374 (2010)25-0013-02

燃料油油中的含硫化合物燃燒后轉化為SOx,排放到大氣中會形成酸雨,是汽車尾氣中的主要污染物之一。更重要的是尾氣中SOx會導致尾氣轉化催化劑產(chǎn)生不可逆中毒,顯著降低尾氣轉化器對氧化氮(NOx)、未完全燃燒烴類、顆粒物等的轉化效率,對環(huán)境造成嚴重污染。因此,生產(chǎn)低硫清潔燃料已引起了人們廣泛重視。由已經(jīng)出臺的歐美各國柴油環(huán)保法規(guī)來看,限制硫和多環(huán)芳烴的含量是生產(chǎn)清潔柴油的關鍵問題。對柴油的硫含量,至2005年歐美限制在50μg?g-1以下,進一步還要降低至15μg?g-1以下,柴油生產(chǎn)正朝著零硫(硫含量小于1μg?g-1)方向發(fā)展。在我國,2005年起北京執(zhí)行歐Ⅱ標準柴油規(guī)范,要求其硫含量小于3×10-4,而2008年將執(zhí)行更為嚴格的歐標準柴油規(guī)范。

目前催化加氫、催化氧化、選擇吸附、生物脫硫等技術是常用的脫硫技術。本文主要介紹加氫脫硫技術方面的進展。

1柴油餾分中的含硫化合物

柴油成品燃料一般都是由中間餾分、催化裂解直餾瓦斯油(FCC LGO)和焦化瓦斯油(Coker Gas Oil)調和精制而得。其中的含硫化合物主要有脂肪族硫化物、硫醚、二苯并噻吩(DBT),烷基苯并噻吩和烷基二苯并噻吩等。其中較難脫除的是二苯并噻吩、烷基苯并噻吩和烷基俄苯并噻吩等噻吩類化合物。尤其以有位阻的4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)最難脫除。

2柴油中硫化物加氫脫硫機理

烷基取代的反應主要經(jīng)過兩條反應路徑 :一條是原子直接從噻吩分子中脫除(直接脫硫反應(DDS));另一條是一個芳香環(huán)先加氫飽和,然后才發(fā)生-鍵的斷裂(加氫反應(HYD))兩條反應路線都經(jīng)過一個共同的部分加氫的中間體這兩條反應路徑同時進行,至于哪一個占主導地位要看硫化物的性質,反應條件和所用的催化劑等方面的情況。

柴油深度和超深度加氫脫硫在反應機理上與常規(guī)的加氫脫硫有顯著的差異,需要脫除4,6- 二甲基二苯并噻吩及2,4,6- 三甲基二苯并噻吩類結構復雜且有位阻效應影響的硫化物。

3催化劑的研究進展

早期的加氫精制催化劑是金屬性的催化劑,即采用純鉬或鎢的金屬或硫化物來制備加氫催化劑。這一類催化劑通常具有較高的加氫活性,但是由于制備成本高,理化性能可調性差,存在相當大比例的金屬堆集,因而金屬不能得到充分利用,影響了催化劑活性的發(fā)揮,現(xiàn)在基本不用這類催化劑。

現(xiàn)在廣泛使用的加氫精制催化劑多為負載型催化劑。負載型固體催化劑一般由載體和活性組分組成。載體在催化劑中的作用主要有以下幾個方面:增加有效表面和提供合適的孔結構;提高催化劑的熱穩(wěn)定性;提供活性中心,提高催化劑活性和選擇性;節(jié)省活性組分,降低成本;增加催化劑的抗毒性能及提高催化劑的機械強度。最常用的Al2O3由于其具有優(yōu)良的高比表面是首選載體。

1978年Tauster等人提出了金屬-載體之間存在“強相互作用” (Support-Metal Strong Interaction,SMSD)的觀點。自上世紀90年代起,金屬和載體間相互作用(MSD)便成了催化研究中一個十分活躍的研究領域。研究者逐漸認識到:在負載型催化劑表面上,活性金屬之所以能夠“均勻地”分散開來,其根源在于載體表面上存在著某些“中心”,金屬是通過與這些中心相互作用,生成金屬載體間相互作用復合物,從而將活性金屬固定在載體表面上。因此,金屬-載體之間相互作用的研究也越來越多。李冬燕等人在 10% H2/N2流動氣氛下,用程序升溫還原方法由相應的磷酸鹽合成了二氧化鈦負載磷化鎳(Ni2P/TiO2)催化劑,在高壓連續(xù)流動固定床反應裝置上以噻吩為模型化合物,考察該催化劑的制備條件對其加氫脫硫性能的影響。結果表明,由Ni/P摩爾比為1/2和1/3的前驅體制備的催化劑表面僅出現(xiàn)Ni2P物相;由Ni/P摩爾比為1/1的前驅體制備的催化劑表面出現(xiàn)的主要物相為Ni2P,同時還存在少量Ni12P5相。催化劑的比表面積隨前驅體中Ni和P含量的增加而減小。在溫度370℃,壓力3.0 MPa,VHSV為2 h-1,氫油比(v/v)為450 的反應條件下,由Ni負載量為15%(wt)、Ni/P摩爾比為1/2的前驅體所制得Ni2P/TiO2催化劑對含硫0.1%(wt)油具有接近100 %的脫硫轉化率,并有良好的穩(wěn)定性。加氫脫硫反應工藝條件研究結果表明:壓力、液時進料體積空速以及氫油比對Ni2P/TiO2催化劑對噻吩加氫脫硫性能影響在較寬的范圍內(nèi)變化不大。反應溫度對該催化劑上的噻吩加氫脫硫反應的影響較大,當反應溫度高于300℃,催化劑對噻吩加氫脫硫性能達到接近100%的脫硫率。趙德玉研制出一種新型高效脫硫催化劑,能夠深度脫出汽油、柴油以及粗笨中的有機硫,含量為40000ppm的噻吩轉化率在99.94%以上。該催化劑的載體是由r-Al2O3經(jīng)Ti改性而成,活性組分分別為MoO3和CoO組成,助劑為P、B、Ni、W,該催化劑的所有活性組分均是高度分散的。實驗中得到的最佳的催化劑為加入1%P元素助劑,CoO為2%,MoO3為7.3%,噻吩的轉化率可以達到99.94%。林凌等在Mo-Ni-P-O浸漬液中添加一定量的極性有機物如檸檬酸等,采用共浸漬法制備了一種不需預硫化和焙燒也具有較高加氫脫硫活性的MoNiP/Al2O3催化劑,并用N2吸附,程序升溫還原。結果表明,檸檬酸的添加削弱了金屬組分與載體間的相互作用,有利于金屬組分在載體表面的分散,且改善了催化劑的還原性,使催化劑在與含硫反應物料接觸過程中自發(fā)硫化,從而有利于催化劑加氫脫硫活性的提高。

4結語

低硫化是今后車用柴油燃料的一個發(fā)展趨勢。研制開發(fā)高效穩(wěn)定的加氫脫硫催化劑和對現(xiàn)有加氫工藝的改造和升級是加氫脫硫技術研究的主要方向。

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脂肪酶（Ec.3.1.1.3）即三?；视王；饷福纱呋视腿シ纸獬筛视投?、甘油單酯、甘油和脂肪酸，是一類特殊的酯鍵水解酶，脂肪酶以氨基酸為基本組成單位，一般只有一條多肽鏈，催化活性僅決定于蛋白質結構。目前，以生物催化為核心內(nèi)容的工業(yè)生物技術在支撐新世紀社會進步與經(jīng)濟發(fā)展的技術體系中的地位已經(jīng)被提到空前的戰(zhàn)略高度[1]，作為一種生物催化劑，脂肪酶具有一般催化劑高效性、高選擇性、反應條件溫和等共同優(yōu)點，是綠色環(huán)保的催化劑，對于生化、食品等生活和生產(chǎn)的各個領域的科學發(fā)展，有著非常重要意義。

1 脂肪酶概述

脂肪酶于1834年被發(fā)現(xiàn)，是生物體內(nèi)極其重要的代謝酶，在油、水界面和有機相中起作用，具有良好的立體選擇性，以長鏈脂肪酸酯為天然底物，能在聚合過程中能保持單體上的活性基團，1986年以來，Klibanov等人突破傳統(tǒng)酶學思想限制，對界面酶學和非水酶學方面取得了突破性研究成果，使脂肪酶在醫(yī)藥、食品、洗滌劑、材料合成、污水處理等方面均得到了應用，在有機相中，脂肪酶還能催化酯合成、酯交換反應、酯聚合反應、肽合成和酰胺合成等，能在常溫常壓下，得到其他方法難以得到的產(chǎn)品。此外，脂肪酶來源廣泛、催化功能多，催化底物廣泛、環(huán)保高效，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟效益。

2 脂肪酶的應用

2.1 脂肪酶可催化合成可生物降解高分子

目前，人們所依賴的、在生產(chǎn)生活中使用的高分子材料，依然是難以進行生物降解的材料，它們已經(jīng)給人們的日常生活和社會帶來了諸多的不便和危害，更嚴重的是對自然環(huán)境造成了極大的污染，在目前研究可降解材料的方法如天然高分子改造法，原料在受熱熔化前就開始分解，難以加工成型，只能通過溶液法加工，產(chǎn)量小，應用范圍??；化學合成法一般在高溫高壓條件進行反應，工藝復雜，副產(chǎn)品多，大部分催化劑帶有一定的毒性，成本高，生物相容性較差，相對于上述兩種方法，生物合成法則是利用酶來合成目標產(chǎn)品，酶的反應條件溫和，具有相對專一性，快速高效，成本較低，產(chǎn)品生物相容性好，能克服了上述兩種方法的缺點和微生物法代謝產(chǎn)物復雜，產(chǎn)物分離困難的劣勢，脂肪酶可以催化聚酯類可生物降解高分子的合成.在已知的研究中，脂肪酶已經(jīng)成功催化非手性羧酸衍生物、手性羧酸衍生物等方面有了成功的實例。Wang等[2]利用南極假絲酵母脂肪酶（CALB）高效區(qū)域選擇性?；铣?-氮尿苷的5''-O-單酯，結果表明，不同類型的?；w對CALB的活性具有很重要的影響，以色列（Gutman）[4]研究小組以線性羥基酸甲酯做單體，用豬胰脂肪酶作為催化劑，在有機溶劑中合成了聚羥基酸甲酯，分子量提高到12KD左右，并制成了這種聚酯的薄膜制品。

2.2 脂肪酶在手性藥物拆分中的應用

手性是與人們生活關系密切的自然界本質屬性之一，對映體在自然界中普遍存在，在構成生物體的基本物質中，包括核酸、蛋白質、糖類等分子都是手性分子，因此相關的許多藥物，包括農(nóng)藥和除草劑等也都是光學活性化合物，因為手性藥物進入生物體內(nèi)后，其藥理和生理作用多與其和體內(nèi)靶分子之間的手性匹配和分子識別能力有關[3]，手性新藥的開發(fā)，即選擇合成路線中某一個手性中間體進行不對稱合成或拆分，再合成單一的手性藥物，此法副產(chǎn)物少，容易對目標產(chǎn)物進行分離，常溫常壓下即可反應，減少了能源消耗和環(huán)境污染；脂肪酶的高度立體選擇性使制備的單一手性化合物光學純度較高，脂肪酶在手性藥物中的應用愈加廣泛.脂肪酶可對環(huán)氧丙醇類手性藥物中間體、2-取代丙酸類手性中間體的拆分等藥物進行拆分.日本田邊制藥成功地用脂肪酶拆分了外消旋的甲基-3-（4-甲氧基苯基）環(huán)氧丙酯，制備了（-）-（2R，3S）-3-（4-甲氧基苯基）環(huán)氧丙酰胺，它是生產(chǎn)硫氮卓酮（一種心血管藥物）的手性前體，非甾體抗炎藥物，如酮基布洛芬（keto-profen）、萘普生（naproxen）、布洛芬（ibuprofen）等的另一種非常重要的手性中間體2-芳基丙酸（CH3CHArCOOH）已經(jīng)實現(xiàn)工業(yè)化，英國的Chiroscience手性技術公司、西班牙Laboratories Menarini公司以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

2.3 在三甘酯結構測定中的應用

脂肪酶可根據(jù)其底物專一性來分類，例如：青霉（Penici

llium sp.）、米黑毛霉（Mucor miehei）所產(chǎn)脂肪酶作用于甘油1位和3位羥基，定義為1，3專一性脂肪酶；而柱狀假絲酵母（Candida cylindracea）、假單胞菌（Pseudomona sp.）及染色粘性菌（Chromobacterium viscosum）所產(chǎn)脂肪酶為隨機水解酶[4]，并且白地霉（Geatrichum candium）產(chǎn)脂肪酶對順式不飽和脂肪酸，如油酸具有選擇性，而米黑毛霉（M.miehei）的脂肪酶則同樣不與多不飽和脂肪酸（PUFA），如γ-亞油酸和二十二碳六烯酸（DHA）作用，對脂肪激素敏感的脂肪酶則可優(yōu)先從三甘酯中釋放PUFA[10]。所以，用某種特定的脂肪酶催化不同類型的脂肪酸酯，從其水解產(chǎn)物可推測三甘酯的結構。

2.4 脂肪酶在食品加工中的應用

在焙烤食品、乳制品等食品加工產(chǎn)業(yè)中，脂肪酶的應用范圍日益廣泛。如，在面包生面團中加入脂肪酶可水解甘油三酯，改善面團的流變學特性，增強面團對發(fā)酵的耐受性，增大面包體積，改善面包芯的柔軟性和組織結構，且有二次增白作用；脂肪酶與葡萄糖氧化酶配合使用，能夠取代化學添加劑溴酸鉀，提高烘焙品質、改善面包質地、延長保質期，在油脂加工方面，脂肪酶可以催化水解、酯交換、酯化等反應，脂肪酶還廣泛應用于乳制品工業(yè)中，可以加強奶粉和奶酪的風味、縮短成熟期、對乳脂和奶油進行脂解改性等，其中脂肪酶作用于乳脂產(chǎn)生游離脂肪酸，進而形成有揮發(fā)性的異戊醛、二乙酰、3-羥基丁酮等呈味物質，改善了奶酪風味，并產(chǎn)生特殊香味[16]。此外，脂肪酶在肉制品加工過程中除去多余的脂肪，并改善產(chǎn)品的風味等。

2.5 脂肪酶在制造生物柴油方面的應用

現(xiàn)今社會，隨著人類對石油、燃氣等不可再生能源的依賴不斷加強，而太陽能、風能地熱等可再生資源的應用。還尚未成熟，以生物手段研發(fā)新的可再生能源就成為不可避免的一種具有較高可行性的手段，生物柴油就是其中一種，是指以可產(chǎn)生油料的動物、植物、微生物及各種油脂（如動物油脂、油料作物、工程微藻、垃圾油等）為原料，以合適的生物手段將其轉化成為再生性柴油燃料，而最典型的生物柴油是脂肪酸甲脂，利用合適的脂肪酶針對不同的原料進行處理，控制反應溫度、pH和水的溶質含量，可達到較高的轉酯率。脂肪酶催化制備生物柴油是一些列的水解和酯化過程，三甘酯經(jīng)過兩步水解，最終產(chǎn)物為單甘酯和脂肪酸，脂肪酸與短鏈醇酯化還成為脂肪酸烷基酯，此過程不斷進行至反應完全，目前，南極假絲酵母、洋蔥假單胞菌、熒光假單胞菌和豬胰脂肪酶等均可用于催化制備生物柴油原料，主要包括游離脂肪酶法和固定化脂肪酶法。但由于脂肪酶較多適用于長鏈脂肪醇的轉酯化反應，對短鏈脂肪醇的效果不甚明顯，所需酶類的成本較高，可使用時間較短，重復利用率不高等缺點，目前國內(nèi)外都尚未將脂肪酶催化合成生物柴油進行較大規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)。

3 前景展望

除上述以外，脂肪酶在生產(chǎn)生物柴油、生產(chǎn)日化制品、早脂肪酸化學、嗜酸耐熱菌種鑒定等多個方面具有不同程度的應用，隨著酶品種的開發(fā)，酶固定化技術的研究以及相應生物反應器的使用，脂肪酶在眾多領域的應用將更快捷，具有廣闊的前景。

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篇9

硫是自然存在于柴油中的一種有害物質。柴油中的硫在高溫燃燒時生成硫的氧化物，不僅腐蝕損壞發(fā)動機部件，而且排到空氣中還會形成酸雨，破壞生態(tài)環(huán)境。SO2 已成為我國大氣環(huán)境主要污染物之一，20世紀90年代初，全國排放SO2為1860多萬噸。1998年達到2090×104噸。

此外，硫還會使機動車尾氣處理催化劑中毒，降低其催化活性，增加NOx和顆粒污染物的排放，加重城市環(huán)境的污染。因此，機動車必須使用超低硫的清潔柴油，石油加工企業(yè)必須對柴油進行深度脫硫。

關鍵詞：硫含量 柴油

現(xiàn)今柴油脫硫技術主要有加氫脫硫技術，催化裂化技術，氧化技術和吸附技術等等。隨著當今柴油市場的迫切需求，新的工藝方法的發(fā)展得到了很大的促進。

一、加氫脫硫（HDS）技術

柴油深度脫硫，最經(jīng)濟的方法是使用超高活性的催化劑。因此近年來，國外各公司在不斷改進柴油精制技術的同時，還開發(fā)了活性大幅度提高、性能優(yōu)異的脫硫催化劑。

1.國外催化加氫脫硫

美國Mobile公司成功開發(fā)了第三代Octgain技術，Octgain是一種低壓下操作的固定床加氫脫硫工藝，其特點是使用專利催化劑，在保證辛烷值不損失的前提下，降低硫含量和烯烴含量，而生產(chǎn)成本遠低于FCC汽油加氫脫硫過程。Octgain技術經(jīng)過三代技術改進，第三代技術（OCT 220）不僅能夠脫硫還能控制C5的收率和產(chǎn)品的辛烷值。工藝過程為兩段反應過程，第一段是將FCC汽油進行加氫精制脫硫，中間產(chǎn)品因加氫而使辛烷值降低；第二段利用催化劑回復第一段中間產(chǎn)品油的辛烷值，該技術沒有分離的中間急冷催化劑床層，提高了控制和操作的靈活性。

2.國內(nèi)加氫脫硫技術

石油化工研究院（RIPP）的SSHT技術，采用非貴金屬RN-1催化劑，在6.4～12.OMPa氫分壓下，分別加工芳烴體積含量小于30%的直餾柴油餾分及芳烴體積含量大于50%的催化裂化柴油餾分，空速為1.0h-1，可以獲取硫含量小于30μg·g-1的柴油。

已工業(yè)化的國產(chǎn)加氫脫硫催化劑有：RN—1，RN—10，F(xiàn)H—5A，F(xiàn)H—98，F(xiàn)DS等牌號。其金屬組分分別是：Co—Mo、W—Ni、W—Mo—Ni或W—Mo—Co—Ni，載體為A12O3或A12O3-SiO2[1]。

二、催化裂化脫硫

美國Grace Davison公司開發(fā)的能直接降低催化裂化汽油硫含量的GSR技術，采用了高基質活性超穩(wěn)Y催化劑和循環(huán)提升管裝置。通過對USY分子篩的改性，得到第三代汽油脫硫催化劑GFS，能選擇性的裂化汽油中的硫化物，脫硫率為40% ，該技術在歐洲已經(jīng)工業(yè)化。

三、國內(nèi)外柴油氧化脫硫技術

1.ASR—2技術

ASR—2氧化脫硫技術是由UniPure公司開發(fā)的。ASR—2脫硫技術具有投資和操作費用低、操作條件緩和、不需要氫源、能耗低、無污染物排放、能生產(chǎn)超低硫油品、裝置建設靈活、適應小型煉廠和燃料分銷網(wǎng)點的油品脫硫要求等諸多特點。ASR—2脫硫技術的工藝如下：含硫柴油與攜帶氧化劑及催化劑的水相在反應器內(nèi)混合，在常壓和121℃的條件下將噻吩類含硫化合物氧化成砜。反應過程中氧化劑的消耗非常少，反應停留時間不到5min就能達到完全反應，含有再生催化劑和砜的水相與油相分離后送至再生部分，除去砜并再生催化劑。

AsR—2脫硫技術經(jīng)濟評價：投資費用比現(xiàn)有的高壓加氫裝置低50% 以上，操作費用僅為高壓加氫裝置的40% 。

2.日本PEC技術

日本石油能源中心（PEC）開發(fā)的過氧化氫技術是在30%過氧化氫水溶液中加入一定量的羧酸（如醋酸或三氟醋酸），然后按一定比例將此過氧化氫混合液加到含硫油中并攪拌混合。該方法脫硫率高，同時可脫氮，但存在氧化劑成本高、硫化物用途未解決等問題，沒有柴油收率指標。

3.超聲波氧化技術

超聲波脫硫的技術方案與技術特點：將石油燃料與氫過氧化物、表面活性劑和水進行液體混合，形成一種水相—有機相的混合介質。將這種混合介質連續(xù)注入到超聲波室。經(jīng)超聲波作用后從超聲波室流出來的混合物便可很容易地分層，成為水相和有機相，其中的有機相即為脫硫的石油燃料。超聲波脫硫技術的顯著特點是操作簡單，生產(chǎn)成本較低。

4.TS-1催化氧化技術

在常壓低溫下，采用催化氧化法將柴油中的非極性有機硫化物氧化為易于除去的極性有機硫化物，硫醚和噻吩氧化為亞砜及砜等氧化形態(tài)存在的有機硫化物。甲酸、乙酸（助催化劑）和 TS—l催化劑的作用下與氧氣生成有機過酸，過酸放出原子氧，將RSR催化氧化為亞砜RSOR和砜RSO2R；烷基噻吩、苯并噻吩、二苯并噻吩則被催化氧化為高度活性的噻吩二硫化物（砜類化合物）。過氧酸自身則還原為酸 [2，3]。

5.國內(nèi)研究情況

石油大學呂志風等采用30%雙氧水—甲酸（體積比1：1）作為氧化劑，油劑比10：1，將FCC柴油中的硫化合物氧化成亞砜類化合物，氧化反應在40℃和70℃各反應1 h，然后采用DMF作萃取劑，油劑比2：1，萃取時間為10 min，脫硫率64%，油品收率70%～80%。該方法主要問題：反應時間長、脫硫率和收率低、成本高。

6.生物氧化技術

生物脫硫主要利用細菌的新陳代謝過程來脫除石油中的含硫化合物，也稱為微生物脫硫或生物催化脫硫。生物脫硫的關鍵技術，最主要的是找到有效的菌種，其次是高活性、高選擇性、高穩(wěn)定性（長壽命）生物催化劑制備、生物反應器工程設計和脫硫產(chǎn)品的分離與凈化。由于原油和油品的硫化物組成各異，而且有多種硫化物同時存在，因而從自然界中尋找合適的菌種難度較大，影響了生物脫硫技術工業(yè)化的進程[4]。

四、吸附脫硫

美國Exxon公司近期開發(fā)了一種柴油深度脫硫技術，該技術采用兩段脫硫工藝，柴油首先進行加氫精制，脫除其中的大部分較易脫除的硫，而對二苯并噻吩等化合物中較難脫除的硫，則采用吸附法脫除。吸附劑為活性炭、活性焦炭等，采用該技術可使柴油中的硫含量從1000 μg·g-1降到20 μg·g-1以下。其投資費用遠低于單獨應用加氫法的脫硫過程，并且工藝過程簡單、易操作。但要求吸附劑有較高的容硫量、易再生， 以延長吸附-再生的操作周期[5]。

很多吸附劑都具有從汽油中脫除含硫、含氧或含氮的極性有機化合物的能力，特別是各種分子篩和復合氧化物等能選擇性的吸附一系列含硫化合物，吸附法脫硫是一項新出現(xiàn)的技術，它的經(jīng)濟效益相當誘人。IRVAD技術和S—Zorb技術均是吸附法脫硫技術，投資少，操作成本低.具有廣闊的前景。

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篇10

論文摘要:系統(tǒng)介紹了復合柴油的作用機理、研究配制及應用發(fā)展。

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概述

復合柴油是將水和柴油通過復合劑和復合設備復合形成的油包水(W/O)型乳液。早在100多年前，就已有人摻水使用柴油，但是因為那時的柴油摻水技術水平較低，收益不夠明顯以及石油危機尚未突出等原因，而使柴油摻水技術處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)。50年代末，由于環(huán)境保護需要以及石油危機等原因，柴油摻水應用技術才獲得重視。到了70年代，柴油摻水技術進入到實用性的發(fā)展階段。美國、前蘇聯(lián)、日本等工業(yè)發(fā)達國家競相把柴油摻水技術列為國家重點開發(fā)研究項目，對摻水復合柴油的復合手段、復合工藝、復合裝置、表面活性劑、復合機理及其燃燒動力學和對內(nèi)燃機的磨損腐蝕以及規(guī)格化、商品化等多方面都進行了大量的實驗和深入研究。大量的研究表明:油水混合燃料能極大地改善排放污染，節(jié)省燃油。同時，柴油摻水復合燃料對內(nèi)燃機不但沒有腐蝕和增加磨損的問題，反而能起到清洗劑的作用，可以降低內(nèi)燃機維修費用。目前，世界各國研究燃油摻水技術的專業(yè)機構空前增加，專利文獻和學術論文如雨后春筍般地涌現(xiàn)。在日本、美國、德國等，柴油復合劑早已作為商品銷售，現(xiàn)已開發(fā)出第三代或第四代產(chǎn)品。日本專營復合油的薩米特公司推出的H一106 ， H一107復合劑產(chǎn)品，銷往東南亞各國。縱觀柴油摻水技術的過去和現(xiàn)在，它已顯示出了強大的生命力。

2復合柴油的節(jié)能、降污原理及復合機理

2.1復合柴油節(jié)能、降污原理

2.1.1“微爆”效應(二次霧化)

目前，國內(nèi)外大多數(shù)專家認為復合柴油的節(jié)能是由于乳液內(nèi)部的微小水珠的“微爆”效應引起的或稱二次霧化。微爆是在高溫環(huán)境下，由兩種或多種有不同揮發(fā)性的液體的汽化引起的。由于液體的擴散速度是有限的，穩(wěn)定性差的液體就會覆蓋在表面，從而導致液滴迅速升溫。一旦溫度達到某個組分的過熱極限，微爆就會伴隨連續(xù)產(chǎn)生并變大的泡核而發(fā)生。微爆的作用是提高油滴的表面活化能。復合柴油為油包水(W/0 )型乳液，外相為柴油，內(nèi)相為水。由于油的沸點比水高，所以受熱時水總是先達到沸點而沸騰或蒸發(fā)。當油滴內(nèi)部的壓力超過油的表面張力和環(huán)境壓力之和時，水汽將沖破油膜的阻力而使油滴爆炸，形成更細小的油滴。爆炸后的油滴更細小，因此燃燒更完全，從而達到節(jié)能效果。

2.1.2化學效應

有文獻對復合油的燃燒化學進行了研究，提出了水煤氣反應的重要性，燃料中由于高溫裂解產(chǎn)生的碳粒子，能與水蒸氣反應生成CO和H2，使碳粒子能充分燃燒，提高了燃燒效率，降低了排煙中的煙塵含量。復合柴油在柴油機燃燒室高溫高壓條件下發(fā)生化學反應，由于復合油中水的存在，促使產(chǎn)生了許多OH"基團，使得消除積炭的反應()速度加快，從而達到降污的目的。有文獻提出了其他一些用于解釋復合油節(jié)能降污的觀點，例如摻混效應、汽提效應、改善燃料與空氣的混合比例減少過?？諝庀禂?shù)以大幅度降低氮氧化物()的產(chǎn)生等。

2.2柴油復合機理

復合柴油是由普通柴油、水、表面活性劑、助表面活性劑組成。柴油和水是兩相互不相溶的體系，作為油包水的乳液，水是分散相，為使水的微小液滴在兩相交流中足夠穩(wěn)定，須使用表面活性劑。柴油復合劑能使乳液穩(wěn)定的因素有二:其一，降低了油一水界面張力，即降低了吉布斯函數(shù)，有利于乳液的穩(wěn)定存在;其二，柴油復合劑的分子在界面處作定向吸附，生成具有一定機械強度的薄膜，阻止分散相液滴的合并聚集。由于乳液中液滴分子作不停頓的布朗運動，頻繁地相互碰撞，如果界面膜的強度較小，在碰撞中界面膜容易破裂成液滴合并。因此，柴油復合劑需要二種或二種以上的表面活性劑復配而成，這種復配的柴油復合劑所形成的界面膜有較高的膜彈性，所形成的乳液也比較穩(wěn)定。目前柴油復合劑的配方根據(jù)其結構大致分為五種類型:①陰離子型有烷基磺酸鹽類、烷基苯磺酸鹽類、烷基蔡磺酸鹽類、脂肪酸皂類、烷基醋墟泊酸磺酸鹽類等;②陽離子型有簡單胺鹽類、季胺鹽類等;③非離子型有脂類，如脂肪酸聚氧乙烯醋、脂肪酸山梨醇醋;醚類，如脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基苯酚聚氧乙烯醚，脂肪醇山梨醇脂聚氧乙烯醚;酞胺類，如烷基醇酞胺等;$兩型離子型有梭酸類、硫酸類、磺酸類等;④高分子型有天然水溶性膠類、淀粉衍生物類、纖維素類、合成水溶性高分子類等。

3復合柴油的配制及性能

3.1復合劑配方成分的篩選依據(jù)

(1)親油基團與油相具有相似結構的復合劑復合效果好。根據(jù)相似相溶原理，要求復合劑的憎水基團的結構和油的結構越相似越好。結構與柴油越相似，界面上的吸附作用也就越強，這樣就能既可使油水界面張力降低得多，又能使界面膜的強度大，因而穩(wěn)定性就好。根據(jù)多種活性劑的性能試驗篩選最終選擇了與柴油的主要成分有相似分子結構的有機酸和復合劑且。

(2)混合復合劑的效果往往比單一復合劑效果好。為了形成穩(wěn)定的復合液，要求復合劑不僅能大量降低水的表面張力，而且能在油水界面形成堅固的保護膜。有些物質的表面活性大，能大量降低水的表面張力;有些物質表面活性雖然較差，但能在水微粒周圍形成堅固的保護膜。選擇具有相似分子結構的這兩類表面活性劑，把它們組合起來，就可以取長補短，達到更好的復合效果。因此，使用一種以上的表面活性劑加助劑制備的微乳液，比用單一表面活性劑加助劑制備的微乳液更穩(wěn)定。因此采用了使用混合表面活性劑加助劑進行復合配方設計。

(3)輔助表面活性劑是微乳液形成的一個不可缺少的組分。一般乳狀液的形成主要是由于復合劑在油/水界面的吸附，形成堅韌的保護膜，同時降低界面張力，使油(或水)較易分散。但無論如何仍有界面，從而有界面張力的存在，故此種體系是不穩(wěn)定的。若再加人一定量的極性有機物，可將界面張力降至不可測量的程度;此后即形成穩(wěn)定的微乳液。輔助表面活性劑是微乳液形成一個不可缺少的組分，它除了能降低界面張力外，還能增強界面膜的流動性，使界面膜的彎曲更加容易，有利于微乳液的形成。

3.2復合劑配方的篩選

雖然有以上這些理論依據(jù)，但關于復合劑中各種組分的具體確定，目前還沒有成熟完整的理論模式來測算指導，必須靠經(jīng)驗積累和試驗實踐來確定每種組分的實際復合效果。因此，進行深人細致的實驗選擇尤為必要。

3.2.1實驗試劑

①主復合劑工:由有機酸(酸值為123.3KOHmg/g)和堿溶液反應制成。

②復合劑n:非離子表面活性劑，上海大眾藥業(yè)有限公司，粘度:1 000一1 400mm2/s;

③助表面活性劑:醇類，濟南化工二廠，純度98 %。

3.2.2實驗步驟

通過大量的配制試驗，考察了各種組分的復合效果，從而最終找到了合適的復合劑配方。所找到的復合劑配方中陰離子型表面活性劑的比例占絕大多數(shù)，而非離子型表面活性劑僅占8%左右，這就使所配制的復合柴油成本大大降低。

①配制復合劑的小樣。向錐形瓶中加人5lg有機酸，再加人8.5g堿溶液，振蕩15 min，待反應完畢后，加人6g復合劑II ，3g助劑，蓋上塞子，然后采用手搖振蕩的方法使錐形瓶內(nèi)各種物質完全混合均勻。在室溫下靜置，待泡沫消失，即得到復合劑。

②配制該復合劑的擴大樣。向錐形瓶中依次加人510g有機酸，85g堿溶液及60g復合劑II ， 30g助劑，然后按上述方法配制，得到復合劑的擴大樣。將錐形瓶內(nèi)的復合劑靜置一段時間，待液面上的泡沫完全消失后，且再用手振蕩錐形瓶也無泡沫產(chǎn)生為止飛這大概需要3h左右。此時用手觸摸錐形瓶壁已冷卻至室溫，待用。

3.2.3實驗現(xiàn)象

①在加人堿溶液的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液液面上會產(chǎn)生泡沫。

②在振蕩錐形瓶的過程中，感覺到瓶壁是熱的。

③在振蕩過程中，液面上有白色泡沫產(chǎn)生，并隨復合劑量增加，泡沫層變厚。

3.2.4實驗結果

由上述實驗步驟得到含有機酸74 %(質量分數(shù))，含堿溶液12%(質量分數(shù))，含復合劑11為9%(質量分數(shù))，含助劑5%(質量分數(shù))的復合劑。該劑為完全透明的棕色油狀液體，無特殊不良氣味，穩(wěn)定性好，自配制起至今(半年多)無任何變化。

3.3復合柴油的配制

本此使用上面的復合劑配方來配制微復合柴油，在相同的實驗室條件下，分別進行了復合柴油配制的小樣試驗和擴大試驗。

3.3.1試驗

配制方式用天平分別稱取一定量的水、劑、油(0#柴油)按一定順序加人到燒杯中，攪拌一段時間后，靜置，觀察到體系為透明的均相液體后，繼續(xù)加人一滴劑，重復上述操作，直至體系出現(xiàn)渾濁為止。然后取體系出現(xiàn)渾濁的前一滴加劑量作為該微乳油的最終加劑量，重新按上述步驟配制乳油。從剛剛配制的乳油樣中取出一部分，倒人250m1帶磨口塞的錐形瓶中，保存起來，觀察其穩(wěn)定性如何。

2配制結果

3結果分析

①從表2可以看出:在水占6%一20 %、復合劑占10%一21%時，均可形成乳油。特別是其中的油樣1、油樣2、油樣3及油樣4和油樣6不但形成乳油的速度快，而且形成的乳油透明度高、穩(wěn)定性好。

②試驗證明:在小樣試驗中所配制的復合劑，進行擴大試驗后，仍能實現(xiàn)對柴油的復合，這表明該劑的復合能力沒有改變。而且在小樣試驗中可以配成復合柴油的水、油、劑之配比，在擴大試驗中同樣可以配成乳油。

3.3.4復合哭油指標(以4號樣為例)

4我國復合柴油的發(fā)展現(xiàn)狀及研究方向

我國柴油復合技術研究起步較晚，最近幾年發(fā)展迅速，已開發(fā)出許多較好的復合劑配方并研究了復合復合劑的親水一親油值(H LB值)等性質，和國外技術相比，沒有合成反應，均采用多種表面活性劑復配而成，只是在復合劑的配方組成上略有差別。這些柴油復合劑配方組成的共同特點是:

1)以非離子表面活性劑為主體的高效復合劑達80%左右。此非離子表面活性劑的親水基團為聚氧乙烯()。即一般所說的EO鏈。其醚氧可與金屬催化劑絡合，提高催化劑活性。

2)低沸點易燃有機物，如丙酮、甲苯、硝酸乙酷、正己烷等。其目的在于降低點火溫度，便于內(nèi)燃機起動。