前言：中文期刊網精心挑選了生物燃料制備技術范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
生物燃料制備技術范文1
關鍵字：生物質熱解乳化燃料，馬爾文粒度分析儀，平均直徑，粘度
中圖分類號：G633 文獻標識碼： A 文章編號：
1 前言
生物質熱解乳化燃油具有很多特點，如酸性強、粘度高、制備靈活等等，它還具有柴油的一些特性，制備資源豐富，作為替代燃料，將其應用到動力裝置中卻存在一定的難度。目前，眾多國內外內燃機界學者一直通過各種途徑對其研制并進行發動機特性實驗，已經取得了一定的成果。Valentin Soloiu[1]等人對制備出的生物質碳漿-柴油乳化燃料的噴霧特性和燃燒特性進行了實驗研究，發現該乳化燃料屬于非牛頓流體，霧化后的索特平均直徑在40 μm左右，是柴油（25 μm）的1.6倍；乳化燃料產生的NOx排放比柴油的高，但煙度較柴油的低。Jay[2]在一臺共軌柴油機上進行了物質熱解燃油實驗，發現發動機仍能穩定運轉。加拿大CANMET能源中心的Ikura[3]等人利用乳化技術制備出的乳化燃料在腐蝕性、著火性能和粘度等指標上都符合使用要求，穩定時間可達42天以上。國內很多高校和學者也在開展生物質熱解燃料的實驗研究。黃亞繼[4]等人使用司班-80（Span-80）/吐溫-80（Tween-80）復合乳化劑制備出由生物質熱解燃油/柴油混合而成的乳化燃料，并研究了HLB值、摻和量對乳化燃料穩定性的影響，結果表明乳化劑HLB值在7.0~8.0之間，生物質熱解油不超過15%時的乳化燃料穩定性較好，NOx、CO排放也優于純柴油。孫書生[5]等人使用中國科技大學安徽省生物質潔凈能源重點實驗室自制的生物質熱解燃油和柴油進行乳化燃料的配制，并在一臺R180型單缸柴油機上燃用，結果則顯示乳化油的燃油效率比柴油高，熱效率比柴油低，并且在燃用B20燃料時，柴油機HC、CO的排放增大，NOx排放減低。在燃用乳化燃料時，還存在著起動性能變差等問題。當前，眾學者的對生物質熱解燃料的研究偏重于它的穩定性及排放特性，很少人對它的霧化性進行實驗研究，然而，乳化燃料霧化的好壞程度直接影響著它的燃燒特性以及排放特性。因此，在保證生物質熱解乳化燃料各項物化指標符合要求的前提下，對其霧化特性進行深入研究是必不可少的。
1 實驗設備
本文利用孔徑為0.26 mm、0.315 mm、0.366 mm的三個噴嘴、馬爾文粒度分析儀及附屬軟件測得BPO0、BPO5、BPO10、BPO100三種生物質熱解乳化燃料分別在16 MPa、20 MPa、24 MPa三個啟噴壓力下的液滴霧化平均直徑。由于生物質熱解燃油的英文名稱為Biomass Pyrolysis Oil, 為方便起見，用BPO-XX表示生物質熱解油在乳化燃料中所占的質量比例。馬爾文粒度分析儀對噴霧場的測量技術基于大量運動粒子對單色平行光的多源弗瑯荷費衍射，其原理如圖1所示。
圖1馬爾文粒度分析儀光學系統原理圖2 馬爾文粒度分析儀實物圖
由激光發生器產生的單色激光經過相關處理使之形成平行光，再將其垂直照射噴霧場。由于粒子大小的同，光束發生弗瑯荷費衍射，呈現出多散射性，從而在檢測器面板上出現眾多弗瑯荷費衍射的同心條紋光環，每個光環的條紋間距對應某一直徑下的一組粒子。檢測器上安裝有光敏環，可測得不同粒徑下干涉條紋的能量譜分布。系統經光電信號轉換后統計出粒子的尺寸分布和平均粒徑，圖2為馬爾文粒度分析儀實物圖。
2 乳化燃料霧化的平均直徑
由于噴霧液滴霧場中的粒子大小不均，測量時需要取平均值才能比較出霧化的好壞。霧場中液滴平均直徑有很多種，如長度平均直徑D10、表面平均直徑D20、體積平均直徑D30等，每個平均直徑的含義是不同的，則其應用領域也就不同，表1給出了平均直徑所代表的不同含義及其應用領域。
表1平均直徑及其應用
噴霧液滴平均直徑的概念是由Mugele和Evans提出的，他們也曾推出液滴平均直徑的表達通式，如（2.1）
（2.1）
式中，p + q稱為平均直徑的階數，p、q根據研究的需要可以為任何值。
燃油噴霧常用索特平均直徑D32評價霧化質量[6]，它是霧化特性的重要指標。D32反映的是霧場中的容面比，可表征出真實液滴的蒸發條件。對柴油機而言，索特平均直徑D32可反映出每循環噴入缸內的全部油滴體積所占全部表面積數。在不考慮燃油熱膨脹情況下，當每循環噴入缸內的全部油滴體積不變（即循環供油量不變）時，D32越小，意味著霧場中全部油滴的表面積越大，缸內液滴霧化質量越好，燃油蒸況越好；反之，則霧化質量越差，燃油蒸況越差。D32的表達通式為：
（2.2）
式中，Ni指的是液滴直徑為Di的數目，通常D min=0。
圖30.26 mm孔徑下D32變化情況圖416 MPa啟噴壓力下D32變化情況
圖3和圖4是三種乳化燃料在不同啟噴壓力和不同孔徑下的索特平均直徑曲線圖。相同孔徑下乳化燃料的索特平均直徑D32隨啟噴壓力的增加而減?。煌粏妷毫ο氯榛剂系乃魈仄骄睆紻32隨孔徑的增大而增大；相同噴嘴孔徑和啟噴壓力下三種乳化燃料的索特平均直徑D32隨著乳化比例的增加而增大。
由于霧場中大顆粒油滴所占比重隨著乳化比例的增加而增加，從而使霧化質量變差；此外，霧化了的油滴由于多次碰撞、粘合，形成更大的油滴。索特平均直徑D32也與燃料粘度有關。對于BPO0、BPO5和BPO10，其粘度隨著乳化比例的增加而增大，這使得乳化燃料在霧化的過程中不易碎裂成為細小油滴。因此，粘度的增大造成了乳化燃料霧化后索特平均直徑D32的增大。對于BPO100，理論上講，其粘度在相同溫度下應為BPO0的一半左右，霧化后的D32應該偏小，而圖中所示其值反而更大。這種反差可能由于燃料的粘度較低使得油泵內的泄漏損失和噴油器內部損失過大，最終導致噴射壓力降低?？傊?，燃料的粘度必須控制在一個合理的范圍：一方面若粘度過大，液體不易碎裂，霧化質量會變差，而且高粘性的大顆粒油滴還可能改變噴霧形態；另一方面若粘度過小，燃油噴射泵內的泄漏損失會導致其運行性能降低。由于乳化劑的用量和乳化燃料的粘度幾何呈線性關系，因此，在確定乳化油的乳化比例及乳化劑的用量時，乳化燃料的粘度可以作為一個重要的考察指標。
3 結論
利用生物質熱解制備成的乳化燃料是目前眾多學者研究和探索新型替代燃料的熱點。本文通過實驗發現, 相同孔徑下乳化燃料的索特平均直徑D32隨啟噴壓力的增加而減??；同一啟噴壓力下乳化燃料的索特平均直徑D32隨孔徑的增大而增大；相同噴嘴孔徑和啟噴壓力下三種乳化燃料的索特平均直徑D32隨著乳化比例的增加而增大。索特平均直徑D32除受大顆粒油滴比例的影響外，還受燃料粘度的影響，所以燃料粘度應該控制在一個合理范圍，粘度過大，液體不易碎裂，霧化質量會變差，并且高粘性的大顆粒油滴還可能改變噴霧形態；粘度過小，燃油噴射泵內的泄漏損失會導致其啟噴壓力太小，霧化質量下降。
作者簡介：
生物燃料制備技術范文2
關 鍵 詞：污泥 ，資源化
Abstract: the sludge is the urban sewage treatment plants associated products, contain a variety of pollutants, but it is also a kind of secondary resources. In this paper the present situation of urban wastewater treatment plant sludge, the sludge reuse technologies are classified, sludge technical of material, technical of energy, building materials, technology, using technology compost were summarized and analyzed, and puts forward some factors restricting the sludge reuse.
Keywords: sludge, comprehensive utilization
中圖分類號：F062.1文獻標識碼：A 文章編號：
1 前言
隨著城市規模的不斷擴大和人口的增加，城市污水處理廠的負荷迅速加大，而污水處理產生的大量固體廢棄物——污泥的處置也日益成為一大難題。污泥是污水處理廠對污水進行處理過程中產生的沉淀物質以及污水表面漂出的浮沫所得的殘渣。一座二級污水處理廠產生的污泥量約占總處理污水量的0. 3%～0. 5% (體積) ，如進行深度處理，污泥量還可能增加0. 5～1. 0倍[1] 。以廣東省為例，至2010年6月底，廣東省共建成城鎮生活污水處理設施268座，日處理能力達1474.8萬噸，污泥日產生量已達7000噸（含水率80%）[2] 。作為廢水處理過程的副產品，污泥是包含水、泥沙、纖維、動植物殘體及各種絮體、膠體、有機質、微生物、病菌、蟲卵等的復雜多相體系[3]。中國的污水處理廠多采用二級生化處理工藝，污泥主要產自初沉、二沉及其他固液分離工序，含水率高( > 98 %) ，體積龐大，有機質含量約為 40～50 %，總氮含量 4～5 %，磷( P2O5 ) 含量 1～5 %，鉀( K2O) 含量 0. 5～1 %[4]；對于生活污水和工業廢水混排的場合,污泥中還常含有激素類物質( E1、E2 等) 、毒性有機物(苯、氯酚等) 、重金屬 ( Cd、Cr 等) 以及各種無機鹽[5]。但由于污泥含有大量有機物、氮、磷等營養物質，若經過適當處理，可以作為優質的“二次資源”[6]。
當前污泥普遍采用的處理與處置方法是焚燒與填埋,然而這兩種方法的缺點是： ①處理費用高。污泥的處理費用可高達一個污水處理廠的建設與日常管理總費用的50%左右[7]。②浪費了污泥中的氮、磷及植物生長所需要的多種其它元素。③在污泥焚燒過程中形成的含有多種重金屬的煙霧和飛灰有造成二次污染的可能性。④填埋污泥不但需要占用大量土，且有可能污染地下水源。降低污泥處理成本的有效手段之一是通過適當資源化處理使其獲得附加經濟效益，反補到污水處理總成本之中；而此過程的直接環境效益是避免了污泥二次污染?？梢哉f，污泥資源化處理是未來污泥處理的主流發展方向[8]。
2 污泥資源化利用的定義及分類
2.1 污泥資源化利用的定義
污泥資源化的定義：根據不同使用場合，通過各種物理、化學和生物工藝，提取污泥有價組分，將其重組或轉化成其他能量形式，獲得再利用價值，并消除二次污染[8]。
2.2 污泥資源化利用的分類
按照所獲產品種類不同，可將污泥資源化技術分成：材料化技術、能源化技術、建材化技術、堆肥利用技術。
3 材料化技術
污泥材料化主要包括制備活性炭、制備生物膜載體填料、制備微生物滅蚊劑、蛋白質提取利用等。
3.1 污泥制活性炭
活性炭是以含炭物質為原料，經高溫炭化活化制成.目前活性炭的制造方法大體上可分為藥品活化法和氣體活化法。由于污泥含有一定的有機碳源,根據污泥的組成，適當添加鋸末、果殼、果核等副料，提高炭含量，采用在污泥中添加無機鹽等活化劑(如 ZnCl2、FeSO4、K2S 等) 浸漬活化處理，在一定溫度下炭化，再經活化即可獲得活性炭。制備污泥活性炭時，活化劑濃度、固液比、活化溫度及活化時間這4個影響因素的控制對污泥活性炭的吸附性能起決定性作用[9-10]。以城市污泥為主要原料制備活性炭符合固體廢物污染控制的減量化、資源化、無害化原則，利用現有的活性炭制備技術路線和設備即可滿足其生產要求，可以制備出用于去除污水中污染物的吸附劑，體現以廢治廢，化害為利的原則，對污泥資源化有一定的指導作用。
3.2 污泥制生物膜載體填料
曹鳳云和單舒曼等研究了以污泥代替天然原料，在一定條件下可以燒制成填料，并能用作污水處理中生物膜載體。以脫水污泥為主料，添加適量粉煤灰和粘土，制備生物膜載體填料是實驗研究的主要內容。實驗表明，污泥使用量為70%、 粉煤灰和粘土各15%時，燒成溫度為1000±25℃、保溫時間為 40 min,燒制的填料抗壓強度能達到25mpa、吸水率17%；用于藥廠廢水處理測試，在常溫下的化學需氧量 (CODcr)的平均去除率為74.0%、 懸浮物 ( SS)的去除率為54 . 1%[11]。
3.3 污泥制微生物滅蚊劑
污泥中含有大量可被微生物利用的碳、氮、磷以及其它營養物質。已經證實，可以利用污泥為唯一發酵原料生產蘇云金桿菌生物殺蟲劑[12]。羅剛和周順桂等以活菌數、芽孢數和毒效為參數，通過搖瓶發酵試驗探討了污泥為原料制備微生物滅蚊劑的可行性。其研究表明，在含固率適宜的條件下，污泥是微生物滅蚊菌株Bacillus thuringiensis subs p. israelensis 187 (Bti 187 )和Bacillussphaericus 2362 (Bs 2362)的優良產孢產毒培養基. Bti 187和Bs 2362在污泥中發酵42h,活菌數、抗熱性芽孢數均顯著高于常規培養基.毒力測定表明,在污泥中發酵 42h后，Bti 187發酵液、Bs 2362發酵液對淡色庫蚊和白紋伊蚊的48h的半致死濃度與常規培養基相比，殺蚊幼蟲毒效顯著提高。采用污泥發酵制備微生物滅蚊劑可降低生產成本，且發酵性能優良，為污泥資源化開辟了新途徑[13]。
3.4 污泥蛋白質提取利用
作為一種微生物絮體，污泥中的微生物胞內、胞外酶及其他代謝產物含量較高，從中可提取微生物絮凝劑，在水處理中可替代化學絮凝藥劑，且不對后續水處理無不利影響[14]。同時，由于污泥含蛋氨酸、胱氨酸、蘇氨酸和纈氨酸等粗蛋白氨基酸28. 7%～40. 9%，可利用剩余污泥制備符合國家公共安全行業標準的蛋白質泡沫滅火劑[15]。而趙順順等以某污水處理廠剩余活性污泥為材料，采用加熱水解法從中提取細胞蛋白，純度較高，可檢測7種必需氨基酸和8種非必需氨基酸且含量很高，可作為很好的飼料添加劑[16]。.
4 能源化技術
污泥能源化主要包括厭氧消化制沼氣、污泥燃料燃燒發電、合成燃料、低溫熱解制油等。
4.1 污泥厭氧消化制沼氣
污泥處理過程中可以直接利用厭氧消化產生的沼氣燃燒產生的熱量加熱消化污泥，也可以利用沼氣內燃機驅動發電機發電與廠內供電并網，并利用余熱回收裝置回收沼氣內燃機的余熱加熱消化污泥。資源化利用污泥厭氧過程中產生的沼氣，不但可以解決污泥出路問題，而且對節能和降低污水廠運行費用都有很大意義[17] 。
4.2 污泥燃料燃燒發電
由于含有大量有機質，污泥的熱值高達12. 56MJ ·kg – 1，略低于煤餅。污泥可作為替代/輔助能源[18]。脫水污泥的含水率直接影響到污泥處理規模以及干化焚燒的熱量平衡，理論上越低越好，但是脫水程度越高，設備投資會增加，能量消耗也會增加，處理成本隨之提高，因此，合理選擇設計含水率非常重要[19]。根據蘇丹等人的計算，污泥燃燒最高限含水率為 67.7%，高于一般污泥機械脫水設備的水平，直接以脫水污泥為燃燒處理對象的焚燒爐，大多需要使用輔助燃料。污泥燃料燃燒所釋放出的熱能通過熱回收系統和發電系統實現能量的轉化[20]。
4.3 污泥合成燃料
生物污泥中可燃成分較多，通過摻加適當比例的煤、添加劑等，可制成新型合成燃料。陳瑞軍等人經研究，在原料煤粉中加入干化污泥制備民用蜂窩煤，當干化污泥的加入量為25%時，蜂窩煤的熱值為20.25MJ/kg，符合國家的有關標準[21]。
4.4 污泥低溫熱解制油
污泥低溫熱解是利用污泥有機質在加熱條件下的部分熱裂解過程產生污泥衍生燃料的技術。經此過程，污泥轉化為燃燒特性優越的油、炭和可燃氣[22]。國外的污泥低溫熱解已經開始用于生產實踐設備多，主要有流化床反應器、旋轉爐熱解器。目前國內的污泥低溫熱解還停留在實驗階段，工藝流程簡單，設備也較為簡單[23]。
5 建材化技術
污泥的建材化目前主要包括制轉、制水泥、制陶粒等。
5.1 污泥制磚
目前與污泥混合制磚的原料主要有黏土、頁巖、煤矸石、粉煤灰，而研究表明燒結磚的原料還可以是黃金尾礦、硬質鋼渣、河沙、建筑垃圾［24~26］等。污泥制磚國內外有4種制法：污泥+土、污泥+頁巖、污泥+土+頁巖、污泥+土+砂[27］。利用污泥制磚，實現了污泥的資源化，具有良好的社會效益。在煅燒過程中將有毒重金屬封存在磚坯中，殺死了有害細菌。污泥磚質輕、孔隙多，具有一定的隔音、 隔熱效果等優點；但在污泥制磚的過程中，因污泥中含有大量的有機物，無論是污泥灰的制作過程還是污泥磚的燒制過程，會產生惡臭，應考慮二次污染的控制問題。另外污泥制磚對污泥的預處理要求高，燒制磚的成本比一般的黏土制磚要高，這些問題還有待于進一步的探索研究。
5.2 污泥制水泥
一般情況下，污泥中的灰分和化學特性與粘土接近，因此從理論上污泥可替代30%的粘土原料參與水泥的生產[28]。廣州市某水泥廠利用水泥窯尾熱煙氣干化城市污泥，污泥水分由80% 烘干至低于30%，分解爐使污泥快速完全燃燒，檢測結果表明煙氣重金屬污染濃度、惡臭污染濃度及二惡英排放濃度均達標[29］。日本利用污泥焚燒灰為原料生產 “生態水泥”。 這種類型水泥的原材料中約60％為廢料，水泥燒到溫度為1000～1200 ℃，因而燃料用量和CO2 的排放量也較低[30]。
5.3 污泥制陶粒
生產陶粒的傳統原料為粘土，而粘土的來源絕大部分取自耕地，不符合可持續發展戰略污泥陶粒以污泥為原料，摻加適量輔料，經成球、焙燒而成。利用污泥制備陶粒不僅可以解決污泥的出路問題，還可以獲得明顯的環保效益、經濟效益，作為綠色建材產品勢必會越來越受到重視[17]。
6 堆肥利用技術
污泥堆肥就是將污泥與調理劑（鋸末、秸稈、樹葉、糞便、垃圾）及膨脹劑（木屑、秸稈、花生殼、玉米芯等)在一定條件下進行堆漚，利用細菌、放線菌、真菌等微生物作用，促進可被生物降解的有機物可控制地向穩定的腐殖質轉化的生物學過程。污泥堆肥除可施用于農田、園林綠化、草坪、廢棄地等外，還可用作林木、花卉育苗基質，能降低育苗成本[31]。.
6.1 農田施用
污泥堆肥施入土壤后,能改變土壤的理化性質，增加土壤 N、P、K含量，調節土壤 pH值，促進團粒結構的形成，改善土壤透水性、蓄水保肥性、通氣性及耕作性。張橋等研究表明：污泥堆肥產品施用于土壤中，可促進土壤有機質和養分含量增加，增強微生物活動性,增加微生物數量，但作物和土壤中的重金屬含量也有不同程度的提高[32]。污泥堆肥的農田施用應防止有害重金屬含量超標。
6.2 園林綠地施用
將污泥堆肥使用在森林土壤中， 一方面污泥中的營養成分和微量元素可促進樹木生長，另一方面污泥林地使用不進入食物鏈，不會對人類造成危害。一般林場、森林等地區在非人口密集區并且面積較大，使用也較安全。在城市園林綠化中施用污泥，綠化效果相當顯著，樹高、灌木的花期、開花量等明顯增加。
7 結語
隨著社會的發展，我國污水處理率不斷提高，隨之產生的污泥量不斷加大。作為一種二次資源，污泥含有豐富的營養物質和可用的無機組分，應在兼顧環境效益、社會效益和經濟效益的前提下，盡可能地加以資源化利用。
污泥的資源化利用將成為符合我國國情的污泥處置的發展方向。不過，鑒于我國目前部分地區工業廢水和生活污水混合處理以致污泥重金屬含量較高、出廠污泥含水率較高、且欠缺污泥利用相關的標準的指引及要求等實際情況，選擇何種污泥資源化技術，應綜合考慮該地區污水處理的工藝特征、污泥性質以及行業需求，才能將污泥科學合理的資源化。
參考文獻：
[1]趙鳴，吳廣芬，李剛.污泥資源化利用的途徑與分析.再生資源研究.2004.5：28～29.
[2]廣東省環保廳.關于加強我省城鎮生活污水處理廠污泥處置工作的意見.2010.10.
[3]張增強, 薛澄澤. 城市污水污泥的堆肥化和資源化[J ] . 環境保護, 1997 , 7 : 12～15.
[4]普大華, 吳學偉. 城市綜合污水處理廠污泥處理技術及應用[J] . 廣州環境科學, 2006 , 21 (4) : 14 ～16.
[5]史昕龍, 陳紹偉. 城市污水污泥的處置與利用[J ] . 環境保護,2001 , 3 : 45～46.
[6] 林云琴, 周少奇. 我國污泥處理、處置與利用現狀[J ] . 能源環境保護, 2004 , 18 (6) : 15～ 18.
[7]劉英對，王峰，溫瑣茂. 城市污泥的資源化與防治措施[J] . 資源開發與市場,1998,14(6):271
[8]李海波,柳青,孫鐵珩,徐新陽. 中國城市污泥資源化利用研究進展[J] 三峽環境與生態.2008,1(2):43
[9]任愛玲,王啟山,賀君.城市污水處理廠污泥制活性炭的研究[J],2004,25:49～50.
[10]趙毅, 要杰,馬宵穎,韓鐘國. 水處理污泥制備活性炭的實驗研究[J],2008,35(4):77～78.
[11]曹鳳云,單舒曼,王巖. 生物膜載體填料 — 污泥資源化研究[J],2009,24(10):50～51
[12]常 明,周順桂,盧 娜,等.微生物轉化污泥制備蘇云金桿菌生物殺蟲劑[J].環境科學, 2006, 27 (7) : 1450～1454.
[13]羅 剛,周順桂,王少林,倪晉仁. 利用污泥制備微生物滅蚊劑的研究[J]. 應用基礎與工程科學學報,2008,16(4):467～470.
[14]班富忱, 劉秀明, 李亞峰, 等. 城市污水處理廠污泥資源化研究探討[J] .環境科學與管理, 2006 , 31 (5) : 45～47.
[15]李亞東, 李海波. 城市生活污水處理中剩余污泥處理技術探討[J].環境科學與技術, 2005 , 28 (4) : 95 ～96.
[16]趙順順 孟范平．剩余污泥蛋白質作為動物飼料添加劑的營養性和安全性分析[J]．中國飼料,2008(15 ):35-38．
[17]謝建平，宋 蓄，楊曉杰. 污水廠剩余污泥的資源化途徑[J ].中國新技術產品，2010,24:187.
[18]張立峰, 呂榮湖. 剩余活性污泥的熱化學處理技術[J] . 化工環保, 2003 , 23 (3) : 146～149.
[19]秦翠娟， 李， 鐘學進.我國污泥焚燒技術的比較與分析[J].能源工程，2011,1:53～54.
[20]蘇丹，王鑫，劉一威. 三種典型的污泥發電工藝[J] .環境保護科學，2009,35（1）：55～56.
[21]陳瑞軍，朱曉麗，叢麗娜，劉 臻. 污泥在民用蜂窩煤生產中的應用研究[J] .中國資源綜合利用，2006,24（3）：11～13.
[22]趙 璇，張 蓓，李 琛. 城市污泥綜合利用研究進展[J].化工技術與開發，2011,40（6）：58.
[23]李 娣. 城市污泥低溫制油技術研究進展[J].環境科技，2009,22（1）：66.
[24]胡志江.利用黃河泥沙生產燒結多孔磚工藝簡述[J].山東建材 2002 22 1 18-20．
[25]李國昌,王萍.黃金尾礦透水磚的制備及性能研究[J].金屬礦山 2006 6 78-82．
[26]徐曉虹,吳建鋒,黃明旭等.利用工業廢渣研制滲水磚[J].磚瓦 2003 10 8-10．
[27]于淞.污水處理廠污泥資源化的研究田. 磚瓦世界,2007(1): 36-38.
[28]趙慶祥. 污泥資源化技術 [M ]. 北京: 化學工業出版社, 2002.223.
[29]李碧清，唐 瑤，馮 新，羅 剛，龐 博，江勇輩. 利用水泥窯協同處理廣州市城市污泥[J].給水排水，2010,36:162-163.
[30]范方祿 陳益民．論利用城市污泥燒制水泥的迫切性[J]中國建材，2005（6）：76-79．
生物燃料制備技術范文3
摘 要：研究前兩年圍繞3個關鍵科學問題開展，取得的進展如下：（1）針對關鍵科學問題1，圍繞解析能源高粱等能源植物能源物質組成和結構，能源物質生物合成及抗逆相關基因的功能和作用機制開展研究，提出了高粱等能源植物中次生細胞壁生物合成調控網絡的解析機理；闡明了抗逆性相關基因的功能和作用機制；建立了檢測技術平臺以及種質遺傳多樣性的評價體系與方法。（2）針對關鍵科學問題2，揭示了生物質大分子水熱解聚為糖類衍生物的反應機理及產物選擇性調控規律；深入解析了酸/堿處理木質素的結構特征，構建了堿溶出木質素過程的動力學模型；提出了微波在木質素氧化與液化解聚過程中的協同促進機制，獲得較高的單酚收率。（3）針對關鍵科學問題3，圍繞解聚產物制氫、糖類衍生物制液體烴類/含氧燃料和酚類衍生物制液體烷烴燃料，進行了深入系統地研究。根據Gibbs自由能最小化原理建立了模擬流程，闡明了葡萄糖水溶液的水熱氣化模型與反應途徑。設計制備了高效的Ni/CeO2-Al2O3和Ni/TiO2催化劑，并對其結構與化學性質進行深入分析，該類催化劑在葡萄糖水熱制氫反應中的產氫率超過90%，具有較好的穩定性。首次發現了mdtB基因對細菌的抗逆性、生長速率和產氫速率具有重要的影響。創制了強化水相傳質與相轉移的微液膜反應體系，實現糖類衍生物一步高效轉化為平臺化合物HMF與C5/C6糖醇；研制了高水熱穩定的功能化納米碳及金屬酸性鹽催化體系，提高了選擇性斷鍵性能；研制了高效過渡金屬/介孔-微孔固體酸復合催化體系，揭示了糖醇水相催化合成液體烴燃料的轉化機理與產物控制規律；初步建立了糖類衍生物水相催化合成液體烴類燃料的中試驗證系統。發展了多種新型的催化劑體系，可協同轉化纖維素和半纖維素，實現了糖類衍生物到平臺分子（糠醛，HMF和乙酰丙酸）的高效轉化，揭示了上述轉化過程的反應機理與產物控制機制；設計制備了新型雙功能加氫催化劑，研究了水相平臺分子HMF加氫氫解為含氧化合物2，5-二甲基呋喃的反應機理、選擇性控制規律；制備了高效的氧化催化劑K-OMS-2，闡明了該催化劑上HMF到2，5-呋喃二甲醛的轉化規律。發展了從酸水殘渣中提取甜高粱木質素的方法，并對其結構進行了表征；在實驗室合成了木質素二聚體模型；制備了高效負載型金屬催化劑體系，研究了木質素低聚物解聚反應和酚類衍生物制備液體烷烴的反應機理；發展了含釩雜多酸在水/醇混合溶劑體系中催化氧化解聚木質素，獲得了含有芳香醛類化合物，研究了Aldol縮合、頻哪醇偶聯和傅克反應的增碳反應機理，通過催化劑加氫脫氧，實現了由木質素制取C13-C17的液態烴類燃料。
關鍵詞：能源植物 培育 化學催化 先進燃料 基礎研究
Abstract：With aiming to the three key scientific issues， this project conducted the production advanced liquid fuels from biomass， and the development is listed as follows： （1） So as to the first key scientific issue， this project conducted the investigation on the the component and construction， and the function and mechansim of the stress-inducible gene during biosynthesis of energy plant such as energy sorghum. The net mediation mechanism of secondary cell wall formation in energy sorghum by biosynthesis was elucidated. The measurement platform and evaluation system for the genetic diversity of plasm germ was established. （2） For the second key scientific issue， this project clarified the decompolymerization mechanism and product controlling pathway of biomass macro-molecules in hydrothermal condition. The structure properties of acid/alkali treated lignin were explained and the dynamical model of the alkali dissolved lignin was built. For obtaining the yield of high phenolic monomers， the cooperative promotion mechanism of lignin decompolymerization by oxidation and liquifaction was investigated under microwave irradiation. （3） For the third key scientific issue， the study focused on the H2 production by decomposed products of biomass， the liquid alkane fuels and oxygen contained fuels from sugar derivatives by catalysis， and the liquid alkane fuels by phenol derivatives. The stimulated process was established based on the principle of Gibbs energy minimization and the hydrothermal gasification model and conversion pathway of glucose aqueous solution. The catalysts contained Ni/CeO2-Al2O3 and Ni/TiO2 were prepared， characterized and their performance was tested in H2 production by glucose aqueous solution， which obtained the H2 yield of more than 90% and good catalytic stability. For the first time，we found that the mdtB gene significantly affects the stress resistance and growth rate of the fungus， and thus influences the H2 production rate. The mass transfer enhanced micro- liquid layer system was developed to achieve high yielded HMF and alditol by one-pot conversion of sugar derivatives and the effective catalysts included functionalized nano-carbon and metal sulfates and phosphates were designed to the selective cracking of bonds in sugar derivatives. To obtain the high yield of liquid alkanes from sorbitol conversion in aqueous phase， the highly active metal supported on micro-/meso-porous zeolite was fabricated and the detailed reaction mechanism and pathway for products formatiion were researched. The pilot scaled apparatus for liquid alkanes production from sugar derivatives has been built up on the basis of scientific investigation in lab. To achieve the simultaneous conversion of cellulose and hemi-cellulose to platform （furfural， HMF and levulinic acid， etc.）， the new catalysts were developed and the formation mechanism and product controlling pathway was clarified. The effective duel functioalized catalyst and K-OMS-2 catalyst were prepared and their performance was evaluated in hydrogenation of HMF to 2，5--dimethyl furan and partial oxidation of HMF to furan-2，5-di-aldehyde， respectively. We developed the new method for obtaining lignin from the residue produced by acid-hydrolysis of sweet sorghum. The structure of the lignin was characterized in detail. For better understanding the decomposed mechanism of real lignin， we synthesized dimer models of lignin in lab. We prepared the supported metal catalysts for hydrodeoxygenation of lignin derived oligo-mers and phenolic derivatives to liquid alkanes and the detailed mechanism was investigated. The vanadium contained heteropolyacids was prepared to achieve oxidative decomposition of lignin to aromatic aldehydes in alcohol-water system. The C-C coupling mechanism for Aldol condensation， Pinacol coupling and Friedel-Crafts alkylation of phenol derivatives was studied， followed by hydrodeoxygenation to C13-C17 alkanes by supported metal catalysts.
Key Words：Energy plant；Breeding；Chemical catalysis；Advanced fuel；Basic research
閱讀全文鏈接（需實名注冊）：http：///xiangxiBG.aspx？id=31318&flag=1
生物燃料制備技術范文4
關鍵詞：凱泰固定化脂肪酶；火鍋廢油；生物柴油；酶催化
中圖分類號：Q55；O643文獻標識碼：A文章編號：0439－8114（2011）12－2529-03
Study on Preparation of Biodiesel from Waste Cooking Oil of Hot Pot
by Kete Immobilized Lipase
ZHENG Xu－xu1a，1b，ZHU Jun－ren1a，2，YIN Zhong－yi1a，1b，LI Qiang1a，ZHANG Yu－jing1a
（1a．College of Environment and Bioengineering； 1b． Engineering Research Centre for Waste Oil Recovery Technology and Equipment， Ministry of Education， Chongqing Technology and Business University， Chongqing400067， China； 2．Institute of Urban Construction and Environmental Engineering， Chongqing University， Chongqing400045， China）
Abstract： Using waste oil of Chongqing hotpot as raw material，methanol as acyl acceptor，kete immobilized lipase as catalyst， the preparation process of biodiesel from waste cooking oil of hot pot was studied by orthogonal test． The results showed that after pretreatment of the raw oil， when the molar ratio of methanol to oil was 4.0∶1.0， adding methanol for 3 times， the 20.0％（m／m） of lipase consumption，10％（m／m） of n－hexane amount， 10％（m／m） of water consumption， water bath at 50 ℃，shaking at a speed of 100 r／min in shake flask system for 24 h，the bio－diesel yield would be 83．75％． When the molar ratio of methanol to oil was 3.0∶1.0，adding methanol 3 times，lipase dosage 25.0％（m／m），11％（m／m） of the amount of n－hexane，10％（m／m） of water consumption， water bath at 48 ℃， reacting in the column with a height to diameter ratio of 12．5∶1.0 at a flow rate of 0．6 mL／min in the fixed bed unit for 24 h， the yield of bio－diesel would be 80．95％． The physical and chemical indexes of the obtained biodiesel after vacuum distillation meet the standard of domestic 0＃ diesel oil， thus was replicable.
Key words： kete immobilized lipase；waste cooking oil；biodiesel；enzymatic
據稱中國每年有上千萬噸的地溝油、潲水油被隨意傾倒，嚴重污染環境，甚至每年有300萬t的地溝油返回餐桌，長期食用將嚴重損害人體健康。重慶火鍋聞名世界，但一些火鍋店的最大缺點是將火鍋油反復使用，俗稱“口水油”。火鍋油經過多次反復高溫煎煮，不僅導致游離脂肪酸含量升高，而且還將產生上百種醛、酮及聚合物等氧化產物［1］。受經濟利益的驅動，要徹底禁止“口水油”的使用是比較困難的。有效回收火鍋廢油的剩余價值的方法之一是以火鍋廢油為原料生產生物柴油，這不僅可以減少廢油排放對環境的污染，而且可以生產可替代燃料，增加國家的能源儲備。
生物柴油（Biodiesel）是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油，通過酯交換反應制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料［2，3］?，F階段，按所使用催化劑的不同，酯交換法制備生物柴油的方法可分為生物酶催化法、超臨界酯交換法、堿催化法和酸催化法等。生物酶催化法制備生物柴油具有操作方便、反應條件溫和、醇用量小、無三廢等優點，具有環境友好性，日益受到人們的重視［4］。本文選用重慶特有的火鍋廢油作為餐飲廢油，首次利用凱泰固定化脂肪酶作催化劑［5］，研究其催化餐飲廢油制備生物柴油的工藝條件。
1材料與方法
1．1材料
原料：餐飲廢油（取自重慶火鍋企業）。試劑：凱泰固定化脂肪酶LS－20（北京凱泰新世紀生物技術有限公司，凱泰脂肪酶固定在無紡布上）；甲醇、正己烷、石油醚 （市售，分析純）；活性白土（自制）、工業級植物油脫膠劑（武漢達銘科技發展有限公司）；棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯、十三碳酸甲酯（色譜純，Sigma公司）。
儀器：固定床反應器（自制，玻璃材質，外部為可通熱水的夾套，內徑28 mm，高度350 mm）；CS501－SP超級數顯恒溫器（重慶慧達試驗儀器有限公司）；DDHZ－300臺式回旋恒溫振蕩器（太倉市實驗設備廠）；HL－2D定時數顯恒流泵（上海精科實業有限公司）；電磁攪拌器（上海司樂儀器有限公司）；SHB－Ⅲ型循環水式多用真空泵；GC－2010氣相色譜儀（日本島津公司）。
本文為全文原貌 未安裝PDF瀏覽器用戶請先下載安裝 原版全文
1．2方法
1．2．1原料的預處理將餐飲廢油依次采取去離子水洗，過濾除雜，加熱至105 ℃除水，活性白土脫色，工業級植物油脫膠劑脫膠等步驟后制備成原料油。
1．2．2生物柴油的制備
1）搖瓶體系：在恒速恒溫搖床中，設定搖床轉速為100 r／min，在250 mL錐形瓶中加入50 g餐飲廢油和一定量的甲醇、凱泰固定化脂肪酶、水，反應24 h；按照正交試驗設計進行試驗，確定生物柴油的最佳制備工藝。
2）固定床反應體系：在高徑比為12．5∶1．0的固定床反應器中（圖1），用玻璃纖維填料填充兩端，高度分別為0．6 cm；中間填充凱泰固定化脂肪酶，堆積密度為0．226 g／cm3；采用離心泵使超級恒溫器的熱水循環，保證恒定的溫度；選擇醇油摩爾比為3.0∶1.0，分3次添加甲醇，反應物混合均勻后用恒流泵輸送至反應器頂部并使之循環；反應過程中及時將副產物甘油分離去除［6－8］。
1．2．3反應產物的組成測定以正己烷為溶劑，十三碳酸甲酯為內標，采用氣相色譜法測定［9－11］已經除去甲醇、正己烷和水后的反應產物（酯相）的組成，按照下式計算生物柴油的產率。
生物柴油產率＝
×100％
1．2．4生物柴油的精制采用減壓蒸餾方法精制生物柴油。利用真空泵抽真空，真空度約為0．09 MPa；使用甲基硅油油浴加熱，油浴溫度250～300 ℃時，減壓蒸餾收集餾分，從180 ℃收集至270℃結束。
1．2．5生物柴油的理化性質分析采用柴油的性質分析方法［12－16］，對精制后的生物柴油進行理化性質分析。
2結果與分析
2．1原料預處理方法的確定
分別采用簡單過濾、簡單過濾＋自制活性白土吸附、簡單過濾＋自制活性白土吸附＋工業級植物油脫膠劑脫膠3種方法制備原料油1（S1）、原料油2（S2）、原料油3（S3），將所得的3種原料油在搖瓶體系中反應24 h，測得生物柴油的產率。
由圖2可知，只經過水洗、簡單過濾、加熱除水的S1還含有較多不溶于水的雜質，如色素、辣椒素等，不利于酯交換反應，導致生物柴油產率相對較低，僅為50％；在簡單過濾基礎上再采用活性白土處理，可吸附脫除S1中的有害色素、磷脂、皂素、棉酸等，有利于酯交換反應，生物柴油產率達72％，有了較明顯的提高；在活性白土處理基礎上再采用工業級植物油脫膠劑處理，所得S3的生物柴油產率最高，說明工業級植物油脫膠劑可以更好地吸附廢油中的膠、酸、磷脂等雜質。氣相色譜分析顯示，S3中基本上只含有甘油三酯，基本上沒有游離脂肪酸等脂類有機物。因此本試驗選用S3的預處理方法制備原料油。
2．2搖瓶體系的工藝條件研究
為了綜合考慮凱泰固定化脂肪酶用量、甲醇用量、正己烷用量、水用量、水浴溫度等各因素對酯交換反應的影響，在前期預試驗基礎上，進行正交試驗設計，其影響因素及水平設計見表1，試驗安排及結果見表2。
由表2可知，影響因素的主次順序為B＞E＞A＞D＞C，最優組合是A4B4C3D3E3。由于正交試驗未涉及到A4B4C3D3E3，所以補充了A4B4C3D3E3驗證試驗。試驗結果顯示，A4B4C3D3E3組合的生物柴油產率為83．75％，高于正交試驗結果表中A3B4C2D1E3組合的生物柴油產率，因此搖瓶體系的最佳工藝條件是A4B4C3D3E3，即選擇醇油摩爾比為4．0∶1．0、分3次投加甲醇、凱泰固定化脂肪酶用量20.0％、正己烷用量10％、水用量10％、水浴溫度50℃、振蕩速度100 r／min、反應時間24 h，此時生物柴油產率達83．75％。
2．3固定床體系的工藝條件研究
參考預試驗結果及文獻［4－7］報道設計正交試驗，其影響因素及水平見表3，試驗設計及結果見表4。
由表4可知，影響因素的主次順序為A＞B＞C＞D，最優組合是A4B4C2D3。由于本正交試驗未涉及到A4B4C2D3，所以補充了A4B4C2D3的驗證試驗。試驗結果顯示，A4B4C2D3組合的生物柴油產率為80．95％，這個結果高于正交試驗結果表中A4B4C1D3組合的生物柴油產率，因此固定床體系的最佳條件是A4B4C2D3，即在高徑比為12．5∶1．0、柱流速為0．6 mL／min的固定床裝置中，選擇醇油摩爾比3.0∶1.0、分3次投加甲醇、凱泰固定化脂肪酶用量25．0％、水用量10％、正己烷用量11％、水浴溫度48℃、反應時間24 h，此時生物柴油的產率達80．95％。
2．4生物柴油的理化性質分析
經減壓蒸餾后的生物柴油的理化性質分析結果見表5，同時列出了國內0＃柴油以及德國和美國的生物柴油質量標準。
由表5可知，經減壓蒸餾后的自制生物柴油的絕大多數理化指標基本上達到國內0＃柴油以及德國和美國生物柴油的標準值，提示如果采用更優的精制方法，可望使自制的生物柴油達到國內0＃柴油及國外生物柴油標準。同時，該方法自制的生物柴油和國內0＃柴油相比，除了密度略微超標外，其他指標均滿足國內0＃柴油的標準值，而生物柴油的密度可以通過與石化柴油混合或加入特殊試劑來降低，因此，該方法自制的生物柴油基本上達到國內0＃柴油標準，可以與國內0＃柴油混合后用作機動車的燃料。
3結論
凱泰固定化脂肪酶可以較好地將火鍋廢油轉化為生物柴油，經過預處理后的原料油分別在搖瓶和固定床體系的最優工藝條件下制備生物柴油，其產率分別為83．75％和80．95％；經減壓蒸餾后的生物柴油的理化指標大部分符合國際有關生物柴油標準，基本達到國內0＃柴油的標準，具有可推廣性。
參考文獻：
［1］ PAUL S，MITTAL G S． Dynamics of fat oil degradation during frying based on optical properties［J］． J Food Eng，1996，
30（3－4）：389．
［2］ 張杰杉．生物質能源及其在我國的發展概況［J］．天然氣技術，
2007（2）：76－79．
［3］ 何東平． 油脂精煉與加工工藝學［M］． 北京：化學工業出版社，2005． 58－61．
［4］ 鄧利，譚天偉，王芳． 脂肪酶催化合成生物柴油的研究［J］． 生物工程學報，2003，19（1）：97－101．
［5］ 朱俊任，鄭旭煦，李強，等． 不同來源脂肪酶催化制備生物柴油的研究進展［J］． 中國農學通報，2010，26（4）：318－322．
［6］ 陳志峰，吳虹，宗敏華． 固定化脂肪酶催化高酸廢油脂酯交換生產生物柴油［J］． 催化學報，2006，27（2）：146－150．
［7］ 陳英明，常杰，付嚴，等． 酸化油固定床酶法合成生物柴油研究［J］． 燃料化學學報，2008，36（2）：236－240．
［8］ 王建勛，黃慶德，?？?，等． 柴油溶劑中脂肪酶催化高酸值廢油脂酯化制備生物柴油［J］． 燃料化學學報，2008，36（3）：
291－296．
［9］ 陳英明，呂鵬梅，肖波，等． 廢食用油脂固定床酶法合成生物柴油研究［J］． 化學工程，2008，36（7）：58－61．
［10］ 王學偉，常杰，呂鵬梅，等． 固定化脂肪酶制備生物柴油［J］． 石油化工，2005，34（9）：855－858．
［11］ GB／T 17377－2008，動植物油脂 脂肪酸甲酯的氣相色譜分析［S］．
［12］ GB／T 3536－2008，石油產品閃點和燃點的測定法（克利夫蘭開口杯法）［S］．
［13］ GB／T 265，石油產品運動粘度測定法和動力粘度計算法［S］．
［14］ GB／T 11143，液體石油產品水含量測定法（卡爾?費休法）［S］．
［15］ GB／T 386－91，柴油著火性質測定法（十六烷值法）［S］．
［16］ SH／T 0232，液化石油氣銅片腐蝕試驗法［S］．
生物燃料制備技術范文5
在生產混凝土超塑化劑聚磺化萘甲醛的過程中，水污染嚴重，而且在半固體的濾餅中含有大量的最終產品，為了降低污染，減少浪費，生產企業采取了一系列措施，包括：過濾過程中滯留水的回用，反應器洗滌水的循環利用，高壓泵采用閉環冷卻系統，控制原料、產品和水的跑冒滴漏，充分利用固體廢物中的最終產品等。經過工藝路線改進，實現了清潔生產，提高了經濟效益[29]。清潔的反應體系反應體系對反應十分重要，以超臨界CO2、近臨界水、高溫液態水和離子液體等作為清潔生產的反應體系，可以獲得良好的反應效果。徐明仙等[30]在超臨界CO2中進行水楊酸合成，CO2既作為溶劑，又作為反應物，成為合成水楊酸的綠色原料。朱憲等[31]利用臨界水作為反應介質，提取黃姜中的薯蕷皂苷，發現其可以克服傳統水解法需要加堿中和、水消耗大和環境污染嚴重等缺點。張輝等[32]利用超臨界水氧化法與非色散紅外法相結合測水質中有機碳含量，發現其反應快，氧化徹底，檢測結果準確。Lv等[33]利用高溫液態水的特性水解生物質資源生產化工原料，如木糖水解等，具有較好的效果。離子液體作為一類新型綠色反應介質，不僅可替代傳統有機溶劑或酸堿用作化工反應和分離的新介質，而且具有作為新型磁性材料、納微結構功能材料、材料、航空航天推進劑等的潛力[34]。磁化離子液體具有液程寬、蒸氣壓低、溶解能力強等特性[35]，在有機合成中可作為溶劑兼催化劑和模板劑，具有產物易分離、可回收重復使用等優點。超常規反應技術由于人們對物質狀態和反應過程的認識有限，對物質的利用主要基于其正常狀態下的物性。隨著人們對各種物質處于不同極限狀態的特性的研究，化學反應過程在極限狀態下的特性受到化工界的廣泛關注，于是各種超常規狀態的技術不斷涌現，如超臨界流體技術、超重力技術等。超臨界流體技術超臨界流體指的是處于臨界點以上溫度和壓力區域下的流體，在臨界點附近會出現物性急劇變化的現象。利用流體超臨界狀態特性的技術稱為超臨界流體技術，如超臨界法制備微粒技術和超臨界流體萃取技術等。利用超臨界法制備微粒技術有超臨界溶液快速膨脹法、超臨界輔助霧化法和超臨界反溶劑法等。采用超臨界法制備微粒，與常規的機械加工法、重結晶法、冷凍干燥法和噴霧干燥法相比，制備的微粒粒徑較小，粒徑分布均勻，而且解決了有機溶劑殘留等問題，具有綠色環保的特點[36]。超臨界技術是未來大規模制生物燃料的理想方法，特別是用于廢油和脂肪制取生物柴油。
與傳統的生物燃料生產方法相比，超臨界流體技術具有反應快、生產率高、易于連續操作、而且不需要催化劑等優勢，但操作壓力和溫度高，材料成本高，難以推廣應用[37]。超臨界流體萃取技術是利用處于臨界壓力和臨界溫度以上的流體所具有的超常規的溶解能力而發展起來的化工分離技術。與其它分離技術相比，超臨界流體萃取技術具有適用性廣、效率高、所得產品無毒無殘留等優點，是一種典型的綠色化工分離技術。超臨界流體萃取技術在處理常規法難以處理的廢水中的有機物和高分子材料等方面具有顯著的優越性，在污染治理方面可以發揮重要作用[38]。超重力技術在超重力環境下的物理和化學變化過程的應用技術叫超重力技術。與傳統塔器相比，在超重力環境下，微觀混合和傳質過程得到高度強化，因此超重力技術的研究和應用得到了廣泛的關注[39]。超重力技術在分離方面的工業應用比較廣泛，如超重力脫氧技術、超重力脫硫技術和超重力脫揮技術等[40]。超重力技術在反應中的應用也比較多，如納米材料的制備以及在精餾分離和快速反應過程中的應用等[41]。浙江工業大學研發的折流式超重力場旋轉床已實現工業應用，與傳統的塔器設備相比，該設備高度降低1～2個數量級，可節省場地和材料[42]。其它超常狀態技術除超臨界流體技術和超重力技術外，還有其它極限技術，如超高溫技術、超高壓技術、超真空技術、超低溫技術等。隨著高科技的迅速發展，這超些常規技術在化工領域的研究和應用將越來越多[43]。催化技術催化技術是化學工業實現清潔生產的主要方法。在有機化工中，為了得到盡可能多的目標產品，減少副產品和廢物，除了采用合適的工藝設備和工藝線路外，非常重要的是采用高效環保的催化劑，如利用酶催化劑、手性催化劑和仿生催化劑等。酶是一種高效催化劑，催化選擇性極高，無副反應，便于過程控制和產品分離?？茖W家們研究發現2-羥基異丁酰-CoA的酶可以將直鏈C4化合物轉化成支鏈，作為甲基丙烯酸甲酯前體，這意味著在常規的化學路線基礎上有可能會延伸出一條新型的生化法工藝路線[44]。人們在利用酶催化劑時，也在探索研究模擬酶催化劑，如將分子印跡法應用于聚合物模擬酶催化劑的設計合成中，制備的模擬酶催化劑具有抗惡劣環境、高穩定、長壽命等特點[45]。在天然酶催化劑和人造催化劑之間有許多相似的地方，如果能將固體催化劑堅固耐用、容易與產品分離、耐高溫等特點與酶催化劑活性高、變構效應好、選擇性控制精度高的特點結合，合成兼具固體催化劑和酶催化劑兩者優點于一體的催化劑，則化學反應中的清潔生產又將有進一步的突破[46]。在化學工業中，特別是精細化工中，除了催化劑化學選擇性外，催化劑區位選擇性、立體選擇性和對映體選擇性具有非常重要的作用[47]，如不對稱加氫反應催化劑。目前，不對稱加氫多相手性催化劑主要有固定化的均相手性催化劑、手性小分子修飾的多相催化劑和以天然高分子為手性源制備的多相催化劑等[48]。生物界有許多高效催化反應，人們可以根據生物界的反應特點研制仿生催化劑，提高催化效率。葉長英等[49]根據生物表面具有多層次微米和納米復合結構，以便最大限度地捕獲光子進行光合作用的特點，采用模板-超聲-水熱法制備仿生界面結構的二氧化鈦催化劑微球，應用于苯酚光催化降解，發現其具有良好的催化能力，而且在實際工程應用中易沉降分離，有利于光催化技術在實際工業廢水處理中的應用。
化工設備技術隨著化工工藝的進步和發展以及環保要求的不斷提高，化工設備技術也不斷發展和完善。目前，化工設備逐漸專業化、系列化，并朝著大型化、微型化和智能化方向發展?；ぴO備向大型化、精密化、一體化、成套化和采用先進控制技術方向發展[50]。其中換熱器趨向大型化，并向低溫差和低壓力損失的方向發展，壓縮機向超高壓方向發展，化工流程泵向超低溫方向發展等。與設備大型化發展相反，化工設備的另一個發展方向是朝著小型化和微型化方向發展。微反應器技術是把化學反應控制在盡量微小的空間內，化學反應空間的數量級一般為微米甚至納米，化學反應速率快，轉化率和收率高，并能解決強腐蝕、易爆、高能耗、高溶劑消耗和高污染排放等問題，具有清潔生產工藝的特點，在化學合成、化學動力學研究和工藝開發等領域具有廣闊的應用前景[51]。目前已有微反應器用于工業化生產，產量可達幾十噸到幾千噸[52]。隨著信息化與工業化不斷融合，化工生產系統逐漸智能化?；ぴO備的智能化包括兩個方面：一是設備控制的智能化；二是設備設計的智能化[53]。設備智能化是提高產品質量、產量，提高能源利用率以及滿足環境要求的重要方向。清潔能源現在化學工業的供能主要來自石油和煤炭，這兩種能源在消耗過程中都會產生大量的污染，而且石油和煤炭在開采過程中也會對環境造成破壞。面對國際國內節能減排的重壓，使用清潔能源是發展的必然趨勢。為了降低對環境造成的污染，人們努力開發清潔的能源技術，包括利用太陽能、風能、地熱等。但開發和利用這些清潔能源技術并不一定清潔[54]，因為盡管清潔能源利用時對環境無污染或少污染，但從整個生命周期來看，清潔能源的開發和使用實際上需要從其它環節獲取資源或者將污染轉移到其環節。生物燃料是一種比較清潔的燃料，是柴油發動機等的理想替代燃料。目前先進的生物質燃料生產技術有超臨界流體技術，包括采用酯交換反應利用植物油生產生物柴油、通過生物質氣化和生物質液化制取生物油。但目前生物燃料生產的成本比較高，難以推廣應用[37]。目前，國內外有關清潔能源的研究熱點除了核能、太陽能、水能、風能和生物質能外，還有常規天然氣和非常規天然氣。天然氣是一種清潔能源，但隨著常規天然氣資源的逐漸減少，開發難度不斷加大，以頁巖氣、煤層氣為主的非常規天然氣將成為研究和開發的熱點[55]。我國第一部《頁巖氣發展規劃（2011—2015）》提出，到2015年，頁巖氣將初步實現規?；a，產量將達到65億立方米/年，到2020年，產量最高達到1000億立方米。雖然頁巖氣等非常規天然氣開發已是大勢所趨，但伴隨著開發的熱潮，開采技術制約、開采過程中的環境污染和破壞、初期投入大、開發成本高、回報周期長等方面仍面臨爭議。但毋庸置疑，隨著技術進步和能源安全問題的日益凸顯，非常規天然氣在未來化工領域中的應用還是非常有前景的。盡管關于清潔能源的開發與利用的研究很多，但在化工領域中利用清潔能源取代化石能源的還極其有限，有關取代技術需要進一步研究。為推進燃煤工業鍋爐清潔燃料替代，加強工業鍋爐的節能減排，上海市為天然氣優化替代燃煤提出菜單式的技術指導以及余熱深度利用技術，開發生物質氣化氣部分替代燃煤的混燒技術，為清潔能源替代專項工作提供支撐[56]。劉超等[57]嘗試利用清潔的可再生能源代替化石能源為冶金生產提供能量支持，提出“風光互補非碳冶金”，以減少碳排放。通過研究，解決清潔能源利用技術與鋼鐵冶金技術相融問題，最終確立的系統單元之間，基本滿足了能量的協調匹配，能夠獲得1600℃以上的冶煉高溫。這種鋼鐵冶煉中的“風光互補”思路為化工企業中利用清潔能源代替化石能源提供了借鑒作用。
研究熱點
從上述文獻綜述及其分析可以看出，化學工業中清潔技術的研究熱點主要有以下幾方面。（1）信息技術與化工技術結合，化學工程與工藝技術不斷優化升級。特別是隨著計算機技術和信息化的發展，輔助設計、輔助制造、輔助工程等數字化設計工具在化工企業中的廣泛應用，有利于化工生產工藝流程優化和自動化及創新，特別是化工過程集成技術的應用，使化工生產的原料、水耗、能耗更加合理，能降低企業資源消耗和工業污染物排放，實現清潔生產。（2）制造技術和化工技術相結合，化工設備制造技術不斷升級。隨著制造技術的不斷發展，化學工業的設備制造技術不斷升級換代，化學工業中的裝置向大型化、微型化、集成化和智能化等方向發展，有利于節能減排、提高生產效率。（3）開發環保高效的催化技術，提高選擇性和收率，減少副產物和廢物，節約資源，減少環境污染。（4）開發特殊狀態的反應體系和超常規狀態的反應技術。突破常規，研究和利用物質特殊狀態下的物化性能和特殊環境中的物理和化學變化過程，提高反應效率，節約資源。（5）新能源的研究是熱點，但由于許多新能源的開發和應用研究還處于初期階段，新能源如何在化工企業中應用的研究并不多。在未來，新能源，包括生物質能和頁巖氣、煤層氣等非常規能源在化學工業中如何利用將成為研究熱點。
展望
生物燃料制備技術范文6
【關鍵詞】生物柴油 發展現狀 發展前景
生物柴油行業作為我國的新能源發展行業，是我國新能源發展的重點研究對象，生物柴油行業的興起和發展對我國新能源建設有著極大的深遠影響。一旦具備了經濟可行的生產能力，就會為我國的新能源建設帶來十分可觀的發展前景，同時也給生物柴油行業的發展也會帶來很大的經濟效益。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保的新能源，是非常優質且理想的新能源，各國都在積極研究和發展新能源的開發生產技術。
1 我國生物柴油發展現狀
1.1 我國生物柴油制備技術研究現狀
我國生物柴油研究和發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，物理法生產的生物柴油都屬于直接法，與生產技術的同時進行的，性能指標難以控制，穩定性存在很大問題，所以在生物柴油產業使用物理法進行生產的比重較低?；瘜W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產品，酯交換法是最常見的化學法，通過不同的催化劑實現符合不同柴油內燃機的燃料。目前國內主要生產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和完善，希望能夠進一步實現節能減排的制備技術，實現生物柴油的制作。1.2 我國生物柴油原料來源現狀
原料來源的充足保證是生物柴油能否產業化擴張的重要指標之一。原料來源是否充足也是影響生產成本的重要因素，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品性能，并且占生產成本的75%左右。研究表明，工程微藻比陸生植物的產油脂量高出幾十倍，并且原料成分穩定，產出柴油油品好，是目前普遍關注和推廣的原料來源研發項目。
1.3 我國生物柴油生產現狀
生物柴油由于其技術上的難關，造成較高的生產成本，產業化的生產發展受到很大限制。我國生物柴油的研發和開發雖然起步較晚，但是發展還是較為迅速的。目前已經有了自己的自主產權、生產技術以及實驗工廠。大型相關生物柴油產業生產廠家也于2001年在國內建成，標志著我國生物柴油產業化發展的全面展開，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技術和產業化能力，并且，目前仍然有很多生物柴油生產工廠正在籌劃和建設過程中，都是頗具規模的現代化高科技生物柴油生產廠家，也有部分國外生產廠家在國內建廠，與我國合作?？傮w來說，目前我國生物柴油產業化道路還屬于初始階段，在產業策略、技術指標、技術方案選擇以及銷售方式和環境評估等等很多方面還沒有形成配套的產業化鏈接，作為新興產業，生物柴油行業將在更多的政策扶持和經濟刺激下不斷規范和完善。
2 我國生物柴油的產業化發展及對策2.1 我國生物柴油產業化發展趨勢
生物柴油的產業化發展是我國生物柴油發展的必然趨勢。生物柴油作為一種先進的可再生的能源，得到產業化的發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展。加強我國生物柴油的產業化發展，實現生物柴油產業從產業策略、技術指標、技術制備方案到銷售方式和環境評估方式的全面的完善規范化生產，堅持可持續經濟發展是我國生物柴油產業化發展的目標和核心思路，對我國整體經濟發展都會造成深遠的影響。
2.2 我國生物柴油產業化發展對策
要實現我國生物柴油的產業化發展，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油量，運用更多的空閑資源和生物工程技術創造價值，提高產量，在保證農業用地的基礎上實現生物柴油生產來源的可靠保證。其次，生物柴油產業化生產受到阻礙的主要原因是生產成本過高，無法得到普及，針對這種現象，可以針對油脂自身結構特點，走一條經濟可行的合成和多元化產品開發的路線，實現生產成本的降低。并且生物柴油產業化發展過程中，受到技術、原料和產業化配套產業發展的限制，生物柴油建廠要根據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，是生物柴油產業化生產能夠持續擴張的重要保證。
3 結語
生物柴油產業作為全球矚目的重要新能源開發產業，對于我國未來的發展和新能源取代舊能源實現全面的現代化建設具有特別的意義。生物柴油生產作為新興行業在我國還屬于剛起步，在制備技術和產業化生產道路上都存在很多不足之處，生物柴油是可再生的環保型新能源，是未來的能源發展趨勢，生物柴油產業化發展是提高一個國家綜合競爭實力的重要推動力量，在未來的發展中，結合國家政策扶持和相關能源調控等措施，實現我國生物柴油能源產業化發展是總體發展戰略思想也是必然趨勢。
參考文獻
[1] 魯厚芳，史國強，劉穎穎，梁斌.生物柴油生產及性質研究進展[J].化工進展，2011（1）
[2] 常新林.生物柴油研究生產現狀及發展趨勢[J].中國科技信息，2011（9）
[3] 趙檀，張全國，孫生波.生物柴油的最新研究進展[J].化工技術與開發，2011（4）
[4] 謝玉強，黃昭月.生物柴油的應用和研究現狀及進展[J].科技信息，2011（7）
[5] 羅光碧，涂勇，林朝陽，劉明剛，吳勇.生物柴油的現狀及前景展望[J].瀘天化科技，2011（2）
[6] 趙檀，張麗，馮成江，張國甲.第二代生物柴油的研究現狀與展望[J].現代化工，2011（5）
[7] 佟華芳，邴淑秋，趙光輝.生物柴油的制備技術及發展方向[J].化工中間體，2011（8）
[8] 譚冬霞，徐麗萍.我國生物柴油研究現狀及發展對策[J].中國科技信息，2011（18）
