一步法固体酸催化过程可从高游离脂肪酸含量原料生产生物柴油

一步法固体酸催化过程可从高游离脂肪酸含量原料生产生物柴油

加拿大Waterloo大学的研究人员于2010年2月21日宣布，已验证了一步法固体酸催化过程，对从高游离脂肪酸（FFA）含量原料工业化规模生产生物柴油具有潜力。该成果已发表在美国化学学会杂志《能源与燃料（Energy & Fuels）》上。

使用废弃油脂作为原料生产生物柴油的成本低于精制的植物油，但它受到高游离脂肪酸含量的负面影响。废弃油脂中的高游离脂肪酸（FFA）含量在3%～40%。高游离脂肪酸（FFA）给生产生物柴油的常规反酯化过程带来许多问题：①需使用较多的催化剂，致使生产成本提高；②生成皂（脂肪酸盐），使洗涤成品较困难，且增加成本；③ 生成水，水会阻碍主反应；④ 高游离脂肪酸（FFA）不能转化成燃料，使产率减小。

当原料中FFA含量超过0.5%时，不推荐采用传统的均相碱催化反酯化过程，因为均相碱催化反酯化过程采用NaOH为催化剂，催化剂和原材料将被FFA和碱之间的皂化反应消耗掉，皂会发生乳化而引起下游加工问题。此外，也需要复杂的下游中和、分离和洗涤步骤，使生物柴油提纯困难。对加工含FFA含量超过1%的植物油时，使用对FFA不敏感的酸催化剂优于碱催化剂，即使反应速率很慢也是如此。

酸和碱催化剂在高含FFA的原料反酯化时各有其优缺点。因此，在从废弃油脂合成生物柴油的二步法工艺中酸和碱催化剂均被采用。然而，二步法工艺（或相似的多步法工艺）也面临在两个步骤中的催化剂脱除问题。

Aijaz Baig和 Flora Ng等人开发了单一步骤固体酸催化过程，应用于从高含FFA的原料生产生物柴油。这种基于负载的杂多酸催化剂（PSA）的固体酸催化剂被用于从含有高达25%棕榈酸（PA）的大豆油（SBO）来生产生物柴油，同时催化酯化反应（在酸催化剂存在下脂肪酸与甲醇的反应生成生物柴油）与反酯化反应（在催化剂存在下甘油三酸酯与甲醇的反应生成生物柴油），棕榈酸（PA）转化为生物柴油的转化率为95%，同时，大豆油也成功地被反酯化，CBG （化学相关的甘油）转化率为99%。基于ASTM D 974，ASTM D 6584和EN 14103标准进行的分析，证实可从高含FFA的原料生产高纯度生物柴油。

[章文摘译自Green Car Congress，2010-02-21]

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