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americanyk

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[交流] 【交流】植物油催化水蒸汽热解制取生物燃料已有11人参与

植物油催化水蒸汽热解制取生物燃料

美国应用研究联合公司（Applied Research Associates，ARA）佛罗里达研究实验室于2010年1月14日宣布，开发出催化水蒸汽热解（CH）工艺，可将甘油三酯（如植物油和动物油脂）转化成非酯类生物燃料，这种可再生燃料为纯的烃类，与石油烃类几乎相同。

这一工作成果已发布在美国化学学会（ACS）杂志《能源与燃料（Energy & Fuels）》中，该报告指出，使用CH工艺可利用各种植物油，包括大豆油、麻疯树籽油和桐树油，得到的某些生物燃料馏分可满足JP-8规格和海军馏分油规格。

由甘油三酯衍生生产的非酯类生物燃料与通过反酯化生产的脂肪酸甲酯（FAME，即生物柴油）完全不同，它可以替代石油燃料。非酯类生物燃料的优点包括与醇基或酯基燃料相比，具有较高的能量含量；极好的燃烧质量，类似于费托合成燃料（低烟炱和高十六烷值）；好的低温性质（粘度、冰点、倾点和浊点）；优异的热稳定性、贮存稳定性和材料配伍性。

将植物油转化为烃类燃料的一种途径为UOP/埃尼加氢处理工艺，可达到脱氧化和脱羧化。
然而，据应用研究联合公司认为，UOP/埃尼Ecofining工艺与单一的石蜡基产品和高的氢耗相维系，这致使喷气燃料质量降低，并增大了产品成本。此外，常规石油加氢处理工艺所用的氢气由不可再生来源如天然气蒸汽重整来生产。为克服这些缺点，基于高温水化学的技术新路径，称之为催化水蒸汽热解（CH）工艺脱颖而出。在有作为反应剂的水、催化剂和溶剂存在下进行典型的酸或碱催化反应。氢气部分由水供应，用于烃类裂解，以及随后通过脱羧化使甘油三酯水解。高温和高压水减少了气态产品的生成，并最大限度减少了焦炭的生成。水的功能也作为有效的传热和催化反应介质。

对来自作物油（全含有超过30%聚不饱和脂肪酸）的甘油三酯的研究指出，其脂肪酸组成变化很大。

催化水蒸汽热解（CH）工艺涉及三个主要的生产步骤：
1. CH工艺将甘油三酯转化成生物原油。CH反应是甘油三酯转化为生物燃料过程的关键转化步骤。
2.使来自步骤1的生物原油进行脱羧化和加氢处理。
3.将得到的非酯类生物燃料分馏成JP-8、海军馏分油和汽油馏分。
在水热条件下进行的反应涉及裂化、水解、脱羧化、异构化和环化，可将甘油三酯和/或改性的甘油三酯转化成直链、支链和环状烃类混合物。高温水催化并加速这些反应，使气态产品或焦炭生成最小化。高温水广泛应用于绿色化学和生物燃料过程，主要使生物质发生水解、液化和气化。

高温水已广泛应用于绿色化学，CH工艺的温度要低得多（240~470℃）。较低的操作温度和有水的存在最大限度地减小了油降解为低价值气态副产物和焦炭。

研究中，CH转化在温度范围450~475℃和压力21Mpa，以及水存在下和无催化剂时进行。来自CH过程的有机相（生物原油）经过涉及脱羧化和加氢处理的后处理。由此可见：
o通过炼制CH生物原油可生产高级非酯类生物燃料，JP-8、海军馏分油和汽油馏分总产率为40%~52%。
o温度、水/油比、油的加热速率、压力和催化剂是CH过程生产烃类及其异抅体所需分子结构和分布的关键控制参数。
o由大豆、油桐和麻疯树籽油生产的生物燃料表明，CH过程可用于将宽范围甘油三酯（从含高聚不饱和脂肪酸到高饱和型脂肪酸）进行转化。
oCH工艺过程得到的生物燃料组分，含有环状和芳香族化合物。
o油桐油是生产芳香烃含量大于60%的生物燃料的独特原料。因此，油桐油生产的生物燃料是现有费托合成喷气燃料和一些新的生物燃料如UOP/ENI Ecofining工艺生产的生物燃料的良好调合原料，通过增加密度和芳烃含量可满足燃料规格要求。

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[ Last edited by americanyk on 2010-5-24 at 20:15 ]

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