一步法固體酸催化過(guò)程可從高游離脂肪酸含量原料生產(chǎn)生物柴油

一步法固體酸催化過(guò)程可從高游離脂肪酸含量原料生產(chǎn)生物柴油

加拿大Waterloo大學(xué)的研究人員于2010年2月21日宣布，已驗(yàn)證了一步法固體酸催化過(guò)程，對(duì)從高游離脂肪酸（FFA）含量原料工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)生物柴油具有潛力。該成果已發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志《能源與燃料（Energy & Fuels）》上。

使用廢棄油脂作為原料生產(chǎn)生物柴油的成本低于精制的植物油，但它受到高游離脂肪酸含量的負(fù)面影響。廢棄油脂中的高游離脂肪酸（FFA）含量在3%～40%。高游離脂肪酸（FFA）給生產(chǎn)生物柴油的常規(guī)反酯化過(guò)程帶來(lái)許多問(wèn)題：①需使用較多的催化劑，致使生產(chǎn)成本提高；②生成皂（脂肪酸鹽），使洗滌成品較困難，且增加成本；③ 生成水，水會(huì)阻礙主反應(yīng)；④ 高游離脂肪酸（FFA）不能轉(zhuǎn)化成燃料，使產(chǎn)率減小。

當(dāng)原料中FFA含量超過(guò)0.5%時(shí)，不推薦采用傳統(tǒng)的均相堿催化反酯化過(guò)程，因?yàn)榫鄩A催化反酯化過(guò)程采用NaOH為催化劑，催化劑和原材料將被FFA和堿之間的皂化反應(yīng)消耗掉，皂會(huì)發(fā)生乳化而引起下游加工問(wèn)題。此外，也需要復(fù)雜的下游中和、分離和洗滌步驟，使生物柴油提純困難。對(duì)加工含F(xiàn)FA含量超過(guò)1%的植物油時(shí)，使用對(duì)FFA不敏感的酸催化劑優(yōu)于堿催化劑，即使反應(yīng)速率很慢也是如此。

酸和堿催化劑在高含F(xiàn)FA的原料反酯化時(shí)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。因此，在從廢棄油脂合成生物柴油的二步法工藝中酸和堿催化劑均被采用。然而，二步法工藝（或相似的多步法工藝）也面臨在兩個(gè)步驟中的催化劑脫除問(wèn)題。

Aijaz Baig和 Flora Ng等人開(kāi)發(fā)了單一步驟固體酸催化過(guò)程，應(yīng)用于從高含F(xiàn)FA的原料生產(chǎn)生物柴油。這種基于負(fù)載的雜多酸催化劑（PSA）的固體酸催化劑被用于從含有高達(dá)25%棕櫚酸（PA）的大豆油（SBO）來(lái)生產(chǎn)生物柴油，同時(shí)催化酯化反應(yīng)（在酸催化劑存在下脂肪酸與甲醇的反應(yīng)生成生物柴油）與反酯化反應(yīng)（在催化劑存在下甘油三酸酯與甲醇的反應(yīng)生成生物柴油），棕櫚酸（PA）轉(zhuǎn)化為生物柴油的轉(zhuǎn)化率為95%，同時(shí)，大豆油也成功地被反酯化，CBG （化學(xué)相關(guān)的甘油）轉(zhuǎn)化率為99%。基于ASTM D 974，ASTM D 6584和EN 14103標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的分析，證實(shí)可從高含F(xiàn)FA的原料生產(chǎn)高純度生物柴油。

[章文摘譯自Green Car Congress，2010-02-21]

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