从生物柴油副产的甘油转化生产生物汽油

美国爱达荷大学的一个研究团队于2013年12月16日宣布，业已验证了使用来自生物柴油的副产物甘油作为基质，可用于生产汽油范围的生物燃料。该研究成果的论文已发表在ACS杂志“能源与燃料”(Energy & Fuels)上，该论文描述了他们的研究将甲醇(MTG)与甲醇和甘油(MGTG)的混合物(MGTG) 使用小型固定床微反应器可使之转化为汽油范围的烃类。MTG-和MGTG-产生的液体显示出有类似的组成, 主要为甲苯，可调入普通汽油, 并且其组成可随反应而改变，产生较重质芳烃。

将甲醇转化为汽油的技术在30年多前业已发现并商业化应用。目前, 不断增加的能源消费和原油储量有限, 以及主要是由化石燃料的使用而引起的二氧化碳排放问题, 业已对生产非化石基能源产生日益增长的兴趣。甲醇可从丰富的、可再生的和全球都拥有的生物质来制取, 通过产生合成气, 并进一步转化为汽油;因此,MTG过程在今天重新受到关注。

多年来, 各种沸石已在MTG过程中进行过试验，包括SAPO-34, HY, H-β, 和ZSM-5。最后的催化剂ZSM-5, 被广泛接受，认为是生产高质量汽油最有效和有选择性的催化剂, 这主要归因于其网络结构。MTG过程的性能通过ZSM-5可以受到几个因素的影响, 如温度和压力。MTG过程的一个主要问题是催化剂的失活, 因为碳质残留物会产生沉积，因此, 这仍然是提高催化剂寿命研究的一个重要的领域, 这可通过优化催化剂预处理方法和/或反应条件来实现。对于将甘油转化为燃料, 大多数的研究侧重于使甘油气化生产合成气, 合成气再通过费托合成(FTS)进一步转化成汽油或柴油。然而, 很少有报道研究直接使甘油转化成汽油范围的烃类。早期的研究已发现, 低于2的有效H/C比的反应化合物，如拥有有效H/C比为0.6的甘油，在转化中呈现出沸石催化剂较少失活。研究指出, 在甘油中添加甲醇(使有效的H/C比为2)可以增加该进料合并后的H/C比, 然后可提高催化剂的活性。

另外, 使用甲醇和甘油的混合物作为进料，应用于与MTG相似的过程，也可降低清洗来自酯基转移过程的粗甘油的成本, 因为过量的甲醇通常可用来改进生物柴油的生产。

在使用ZSM-5催化剂的研究中, 研究人员发现，最好的MTG催化性能在425 ℃时达到, 在此温度下，产品的产率和催化剂寿命分别为11.0%和20 h。一般来说, 甲醇转化率和总液收与有机相产率在每个温度下随反应时间延长而降低。除了汽油范围的芳烃外, 某些含氧化合物在来自MGTG过程被提取的水相中也有检出，最好的MGTG催化性能在500 ℃时和甲醇中含10%甘油情况下达到，在此情况下，产品产率和催化剂寿命分别为14.9%和8 h。较高的甘油含量不利于芳烃生产, 但有利于产生含氧化合物。在整个反应条件下，增加反应时间, 甲醇和甘油转化率可≥99%。

研究人员业已验证，将甘油可成功地转化为生物汽油, 并将进行进一步的工作以延长催化剂寿命。