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berlin

荣誉版主 (职业作家)

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[交流] ［重奖］[专题讨论－1]进行绿色合成、清洁生产所涉及的关键催化技术和催化剂研究

前几天发了一个调查贴［有奖调查—您感兴趣的催化话题］
链接：http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=242130&sid=hKEiso

本打算那个方向能够达到50％以上，再接着搞一个专题贴，就超过50％的话题进行讨论。目前时间已经将进1月了，最高的还是不到30％。这也是一件好事情，说明催化版块的虫友们做的方向很广泛。

所以，先就其中支持率最高的选项“进行绿色合成、清洁生产所涉及的关键催化技术和催化剂研究”的选项，开此专贴。

为了将此帖办的规范一些，特将本贴的相关参与格式（建议）如下，希望参与的虫友按照格式内容发贴（当然不一定全部要包括，但是最好能够含有多一点的具体的内容，最好不要发布转帖），谢谢.....

［研究题目］

［项目意义］

［合成路线汇总，不同合成方法的比较］

［国内外研究现状］

［研究内容］

［预期达到指标］

［目前急待解决问题］

［其余问题］

可能搞得有点复杂，但是我想没有什么坏处，经过努力后提出的项目与人与己都是好处多多的，共同讨论，共同提高。
您可以将您目前从事的研究题目，或者您感兴趣的研究题目提到这里。（涉密的除外呀）

催化版块的繁荣就靠您了，来吧！！

对于好贴，不吝惜金币，最高可加到20金币。
？？？？？？？？怎么没有人来回帖呢？是不是要求的过于详细了，这么难吗？？？？？？

[ Last edited by daiqiguang on 2007-5-8 at 12:34 ]

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让我与你握别-再轻轻抽出我的手-知道思念从此生根...年华从此停顿-热泪在心中汇成河流-是那万般无奈的凝视...就把祝福别在襟上吧-而明日-明日又隔天涯

1楼 2006-06-04 19:33:30

已阅回复此楼关注TA 给TA发消息送TA红花 TA的回帖

xjli20041997

至尊木虫 (文坛精英)

俺终于有了VIP……

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先来一个

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
berlin(金币+5):第一贴谢谢参与能否具体给出相应的（1）参考文献，比较牛的review；（2）实验方法；（3）评价指标等具体内容。补充后继续加金币
paracyclophane(金币+8):非常不错！欢迎大家积极参加！

［研究题目］
用固体催化剂来制取生物柴油

［项目意义］
   生物柴油是一种可再生、安全、环境友好的新能源，它不会枯竭、不易发生爆炸、对人类健康无害。环保方面：（1）生物柴油的降解速度是柴油的四倍，在自然环境中更容易降解；（2）可以减少温室气体的排放，这是因为生物柴油是可再生能源，因此，在整个生命循环过程，CO2排放基本处于平衡状态；（3）生物柴油分子是简单的单链结构，不会造成硫化物及芳香类有害物质的排放；（4）使用柴油时会导致微粒的释放，生物柴油B100将减少94％的排放，B20（添加20%的生物柴油）减少27％。从性能方面看，生物柴油有如下优势：（1）有较高的闪点(150℃左右)，安全性高，便于储存和运输；（2）生物柴油具有高润滑性，B1（添加1%的生物柴油）将增加润滑度65％；(3) 具有较高的十六烷值和较高的含氧量，能够充分的燃烧。因此，生物柴油在保证国家能源安全上有着比石化柴油更美好的前景，已成为当今国际新能源开发的热点。同时，制取生物柴油中，固体催化剂的应用有利于减少“三废”的排放，减少环境污染。

［合成路线汇总，不同合成方法的比较］
   生物柴油的主要原材料来源包括:植物油,动物油,地沟油等。其主要成分：甘油三酯，与甲醇进行酯交换，制得生物柴油和主要副产物：甘油。
不同合成方法有：
固相法——目前研究的热点
均相法——存在“三废”的排放
超临界法——条件较苛刻，只适用科学研究
酶催化法——酶难以控制且不易回收
这里以固相法生产生物柴油来表示其实验方法：
动物油+甲醇+固体催化剂→甲酯+甘油

［国内外研究现状］
   在欧洲和美国，生物柴油已经得到了广泛的使用。2003年欧洲生物柴油的生产总量达到两百多万吨，欧洲准备将生物柴油的市场份额从2005年2%提升到2010年的5.75%。美国准备将生物柴油目前所占的0.8%比重提升到5%。德国是生物柴油最大的生产和使用国，2005年产量将达到115万吨，2010年达到330万吨。为了促进生物柴油的生产和使用，欧洲和美国都制定了相应的标准（欧洲标准E DIN 51606 / EN 14214; 美国标准ASTM D 6751）和财政及税收方面的优惠政策。在中国，中国工程院院长徐匡迪与众多中国能源专家提出，立足于本国原料大规模生产替代液体燃料——生物柴油，对增强中国石油安全具有重要的战略意义(2003年)。中国政府多年来支持开展了一些生物柴油的研究开发工作。近年来，海南、四川和福建的几家公司都相继建成生物柴油的生产企业。中国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。生物柴油产业得到了国务院领导和国家发改委、国家经贸委、科技部等政府部门的支持，并已列入有关国家计划。
   1995年，Kandpal等报道了以甲醇钠为催化剂，用麻疯树种子油与甲醇进行均相酯交换反应。用所得的生物柴油与柴油混合，在Kubota四冲程柴油发动机上试验，结果表明：混合油与柴油的燃烧性能相近，而且混合油燃烧几乎不产生SO2，这将有利于减少环境污染，有望成为化石柴油的替代品。
   1996年，Foidl等以KOH为催化剂，进行麻疯树种子油与甲醇、乙醇的均相酯交换反应来制取生物柴油。该生物柴油具有较好的流动性，易于柴油、汽油、酒精掺和。这两种酯作为燃料符合澳大利亚菜子油甲酯的参数（O-NORM C1190, 1995）。实验表明：这两种酯燃烧后碳的残积量（燃料质量最重要的参数）均很低，符合1994年德国制定的标准（DIN V 51606, 1994）。
   2003年，Pramanik 通过对麻疯树种子油与柴油按不同的比例混合，测定相应的粘稠度、并进行了柴油内燃机刹车马力的最低油耗、热效率及空气消耗量的实验。结果发现麻疯树油以20-30%与柴油混合时，可达到与纯柴油相近的粘稠度；而动力实验表明：添加50%的麻疯树油的混合油达到了与纯柴油相近的燃烧性能。
2004年，罗羽林申请了生物柴油及其制备方法的专利。通过对麻疯树籽油进行精练和改性工艺，其校ㄓ肗aOH为催化剂进行的液相酯交换。一方面，降低了麻疯树籽油中的硬脂酸含量，消除邻苯二甲酸等致癌芳烃化合物，另一方面，提高了生物柴油的燃烧性能，减少了发动机汽缸积碳；提高了发动机的动力性能，改善了排放指标。
2004年，Shah等报道了用Chromobacterium viscosum, Candida rugosa and Porcine pancreas这三种脂肪酶来催化麻疯树种子油的酯交换反应。发现将Chromobacterium viscosum酶固定在Celite-545上对酯交换反应有显著的催化作用。若在制备自由调节酶和固定酶时，分别加1%和0.5%的水，将会使酯交换反应的收率分别提高到73%和92%。
2005年，Azam等根据麻疯树中种子油的成分，利用经验公式计算了麻疯树油酯交换后的脂肪酸甲酯（FAME）中，皂化值（SN）、碘值（IN）、十六烷值（CN）分别为：202.6 、93.0 、52.31。符合美国、德国、欧洲等国生物柴油燃烧的标准IN（115）、CN（47）。

［研究内容］
   本课题是以动物油为原料，与甲醇经固体碱催化，通过酯交换，制取生物柴油。一方面，使酯交换的收率和转化率均达到95%以上，另一方面，降低催化剂的用量和实现催化剂回收再利用。并在此基础上，进行生产中试，为实现生产生物柴油的产业化奠定基础。

［预期达到指标］
1、获得生物柴油的最佳生产工艺；
2、进行从小试向中试生产的过渡性试验。

［目前急待解决问题］
1、催化剂的成型和回收；
2、甘油的纯化与深加工。

［其余问题］
关键是生产成本，即与石化柴油的价格竞争问题。

[参考文献]
[1]  Kandpal J B, Madan Mira. Jatropha curcus: a renewable source of energy for meeting future energy needs [J]. Renew Energ, 1995, 6 (2): 159-160.
[2]  Foidl N, Foidl G, Sanchez M, et al. Jatropha curcas L.as a source for the production of biofuel in Nicaragua [J]. Bioresource Technol, 1996, 58 (1): 77-82.
[3]  Pramanik K. Properties and use of jatropha curcas oil and diesel fuel blends in compression ignition [J]. Renew Energ, 2003, 28 : 239–248.
[4]  罗羽林. 生物柴油及其制备方法  P. CN 1557914A，2004.
[5]  Shah S, Sharma S, Gupta M N. Biodiesel Preparation by Lipase-Catalyzed Transesterification of Jatropha Oil [J]. Energ Fuel, 2004, 18: 154-159.
[6]  Mohibbe Azam M, Waris A, Nahar N M. Prospects and potential of fatty acid methyl esters of some non-traditional seed oils for use as biodiesel in India [J]. Biomass Bioenerg, 2005, 29: 293-302.
[7]  Bringi N V. Non- traditional oilseeds and oils of India. New Delhi: Oxford & IBH Publishing Co. Pvt. Ltd.; 1987.
[8]  Kalayasiri P, Jayashke N, Krisnangkura K. Survey of seed oils for use as diesel fuels. [J]. J Am Oil Chem Soc, 1996, 73: 471.
[9]  Biodiesel Standard, EN 14214, European Standard Organization 2003.
[10]  Biodiesel Standard, ASTMD 6751, USA 2002.

[另附生物柴油的评价指标]
生物柴油测试指标
指  标单  位
酯含量 %(m/m)
15℃时的密度 Kg/m3
40℃时的黏度 mm2/s
闪点 ℃
冷虑点（CFPP）(℃)
硫含量 Mg/kg
残碳 %(m/m)
十六烷值
含硫灰分含量 %(m/m)
水分含量 mg/kg
总杂质含量 mg/kg
对铜的腐蚀效能(3h at 50℃) rating
氧化稳定性,110℃ hours
酸值 mg KOH/g
碘值
中和值 mgKOH/g
甲醇含量 %(m/m)
单甘酯含量 %(m/m)
二甘酯含量 %(m/m)
三甘酯含量 %(m/m)
游离甘油含量 %(m/m)
总甘油含量 %(m/m)
碱含量(Na+K) mg/kg
磷含量 mg/kg

[ Last edited by xjli20041997 on 2006-6-8 at 11:51 ]