Хемо- и биокаталитические подходы к производству биодизеля. Преимущества и недостатки

1.

Хемо- и биокаталитические
подходы к производству
биодизеля.
Преимущества и недостатки
Выполнил:
ст. гр. МТБ02-23-01
К. Р. Кудашева
Проверил:
проф., д. х. н.
В. В. Зорин

2.

БИОДИЗЕЛЬ
Этот вид горючего представляет собой
метиловый эфир, получаемый из
растительных масел и животных жиров
путем химических реакций. Он
экологически чист, биоразлагаем,
нетоксичен. Данное топливо —
единственный аналог, который может
быть использован на всех видах
транспортных средств с дизельным
двигателем.
1

3.

Сырьевая база
Страна
Сельскохозяйственная
культура
ЕС, Россия, Украина
рапс
США
соя
Канада
канула (разновидность рапса)
Индонезия, Филиппины
пальмовое масло
Филиппины
кокосовое масло
Индия
ятрофа, (Jatropha)
Африка
соя, ятрофа
Бразилия
касторовое масло
2

4.

Технология получения биодизеля
3

5.

Реакция переэтерефикации
Для активации процесса переэтерификации
используются химические или биологические
катализаторы
4

6.

5

7.

Основный гомогенный
катализ
NaOH и KOH и метоксид натрия являются наиболее
распространенными катализаторами. Метилат натрия
(метоксид натрия) более эффективен в качестве
катализатора, чем NaOH и KOH, но он дороже.
Метоксид натрия продается в виде 30 % раствора в
метаноле для облегчения обращения. Основные
катализаторы очень чувствительны к присутствию воды
и свободных жирных кислот. Требуемое количество
метоксида натрия составляет от 0,3 до 0,5 % от веса
масла. При использовании NaOH или KOH требуется
большее количество катализатора (от 0,5 до 1,5 % от
веса масла). NaOH и KOH также приводят к
образованию воды, что замедляет скорость реакции и
вызывает образование мыла.
6

8.

Кислотный гомогенный
катализ
Жиры и масла с высоким содержанием свободных
жирных кислот могут быть преобразованы в
биодизельное топливо с использованием кислотного
катализа. Используется сильная кислота. Отсутствует
мылообразование, поскольку в реакционной среде
отсутствуют
щелочные
металлы.
Кислотные
катализаторы
можно
использовать
для
переэтерификации триглицеридов, но реакция может
занять несколько дней – слишком медленно.
Кислотный катализ требует высокого отношения
спирта к СЖК (мольное соотношение 20:1 или 40:1) и
большого количества катализатора (5-25 %). Серная
кислота и фосфорная кислота являются наиболее
распространенными кислотными катализаторами.
7

9.

Гетерогенный катализ
Используются реакторы с неподвижным слоем, а катализатор
остается в реакторе и используется в течение продолжительного
времени. Сульфонные смолы, такие как Nafion® NR50,
сульфатированный оксид циркония (SZ) и вольфрамовый оксид
циркония (WZ), обладают достаточной силой кислотного центра,
чтобы
катализировать
реакции
переэтерификации
с
образованием биодизельного топлива так же эффективно, как
и серная кислота. Оксиды щелочноземельных металлов,
различные соединения щелочных металлов, нанесенные на
оксид алюминия или цеолит, могут катализировать реакции
переэтерификации.
Системы
гетерогенного
катализа
рассчитаны на непрерывную работу и производят глицерин
высокой чистоты (более 98%). Продукт, сложные эфиры жирных
кислот, не требует промывки водой, и его выход обычно высок.
Также сообщалось, что потребность в катализаторе на тонну
биодизеля для гетерогенного катализа намного ниже, чем для
других процессов. Однако эти системы работают при высокой
температуре и давлении.
8

10.

Ферментативная конверсия
Существует интерес к использованию липаз для
ферментативного
катализа
масел
для
производства биодизельного топлива. Ферменты
можно
использовать
в
растворе
или
иммобилизовать на носителе, что позволяет
использовать реакторы с неподвижным слоем.
Реакцию можно проводить при температуре от
35 до 45 градусов Цельсия. Однако реакция очень
медленная, требующая от четырех до 40 часов.
Из-за высокой стоимости ферментов этот
процесс в настоящее время экономически
нецелесообразен
для
производства
биодизельного топлива.
9