ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
переэтерификации триацилглицеринов и этерификации жирных кислот [22]. Наблюдалось, что в докритическом состоянии
метанола скорость реакции является очень низкой и постепенно увеличивается с повышением как давления, так и
температуры. Увеличение температуры реакции, особенно в сверхкритических условиях, увеличивает степень превращения
сложных эфиров глицерина и высших карбоновых кислот. Кроме того, в данном процессе в отличие от процесса,
катализировавшегося щёлочью, присутствие воды положительно влияет на формирование метиловых эфиров. По сравнению
с каталитическими процессами под атмосферным давлением, сверхкритический процесс с метанолом является
некаталитическим, и поэтому очистка продуктов реакции (компонентов биотоплива) намного проще. Также в этом случае
отмечается меньшее время реакции. Однако реакция требует температур 250 – 400 °С и давления 35 – 60 МПа [22].
Дальнейшая эволюция методов получения биодизельного топлива происходит в направлении комплексного
воздействия различных факторов на сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.
Изучен синтез биодизеля из касторового масла и льняного масла в сверхкритической двуокиси углерода с ферментами
и в сверхкритических спиртах без катализатора [22]. Исследовано влияние таких параметров, как мольное отношение спирта
к маслу, температура и загрузка фермента на кинетику алкоголиза. В процессе с ферментативным катализом с мольным
отношением спирта к маслу до 5:1 отмечено увеличение превращения касторового масла до 45% (с метанолом) и до 35% (с
этанолом) с увеличивающейся загрузкой фермента до 20% веса. Дальнейшее увеличение загрузки фермента не приводит к
увеличению выхода метиловых эфиров карбоновых кислот. Это согласуется с результатами [22], которые показывают
максимальную степень превращения для метанолиза подсолнечного масла для загрузок ферментов 30% веса и выше.
Оптимальное мольное отношение спирта к маслу 6:1 получено для алкоголиза масла ядра пальмы [22] в сверхкритическом
оксиде углерода (IV) при 40 °С и 73⋅10
5
Па.
Степень превращения касторового масла первоначально растёт с температурой и достигает максимума (45%).
Дальнейшее увеличение температуры ведёт к уменьшению степени превращения, что может быть связано с дезактивацией
фермента. Результаты опытов по алкоголизу касторового масла с метанолом и этанолом показывают оптимальную
температуру 50 и 45 °С, с максимально возможной степенью превращения 45 и 38% соответственно.
Изучена кинетика некаталитической реакции получения биодизеля из касторового и льняного масел при
сверхкритических условиях с метанолом и этанолом при температурах 200, 250, 300 и 350 °С [22]. Реакция алкоголиза также
идёт в три стадии. Полная схема реакции может быть упрощённо представлена протекающей в одну стадию и порядок
реакции и коэффициент скорости реакции может быть непосредственно получен из кинетической зависимости скорости
реакции от концентрации масла [22]. Порядок реакций с метанолом и этанолом является почти первым и для касторового и
льняного масел. Температурные зависимости соответствовали уравнению Аррениуса, что позволило определить энергии
активации 35, 55, 46,5 и 70 кДж/моль для метилового эфира касторового масла, этилового эфира касторового масла
метилового эфира льняного масла и этилового эфира льняного масла соответственно. Энергии активации 117, 128 и
29 кДж/моль были получены для первой, второй и третьей стадии реакции соответственно. Определённые [22] энергии
активации реакции получения метиловых эфиров касторового и льняного масел 69 и 39 кДж/моль сопоставимы с энергией
активации для одноступенчатого механизма реакции получения метиловых эфиров различных растительных масел.
Изучено влияние на некаталитическую реакцию мольного отношения метанола к касторовому и льняному маслам с
докритическим (200 °С) и сверхкритическим (250 – 350 °С) состоянием метанола и этанола [22]. Мольное отношение спирта
к маслу изменялось от 10:1 до 70:1 при четырёх различных температурах (время реакции 40 минут). Отмечено увеличение
степени превращения с увеличением мольного отношения до 40:1.
Влияние температуры на протекание некаталитической реакции получения биодизеля было изучено [22] при мольном
отношении 40:1. Степени превращения, полученные при 200 °С после 60 минут – 55 и 27%. Более высокие выходы
метиловых эфиров рапсового масла 68 и 70% достигнуты при 200 – 230 °С соответственно за 60 минут. Степень
превращения 60%
была получена в случае метиловых эфиров различных растительных масел при 220 °С за 5 минут.
Переэтерификация масла сои с метанолом [22] показала степень превращения только 11 и 20% при 220 и 235 °С. При 350 °С
реакция идёт быстро с выходом метиловых эфиров 65% в течение 10 минут, для полного превращения требуется 40 минут
для касторового и льняного масел.
При высоких температурах, которые характерны для процесса переэтерификации масла в сверхкритическом метаноле,
возможно разложение образующихся продуктов – метиловых эфиров высших алифатических кислот. Хотя двухступенчатый
метод [22], который состоит из гидролиза масел в докритической воде и последующей этерификацией в сверхкритическом
метаноле, может предложить относительно умеренные условия реакции (температура 300 °С, давление от 7 до 20 МПа), они
всё ещё выше, чем таковые для традиционного метода со щелочным катализатором. В таких жёстких условиях главной
задачей становится термическая стабильность биодизельного топлива. Как известно, в состав растительных масел входят в
основном непредельные высшие карбоновые кислоты, в углеводородных радикалах которых присутствует от 1 до 3 двойных
связей, что увеличивает их реакционную способность в реакциях окисления и полимеризации. Протекание таких процессов
может привести к увеличению вязкости, плотности и кислотного числа биотоплива, что ухудшает его эксплуатационные
показатели. Кроме того, разработка биореакторов, работающих при очень высоких температурах и давлениях, пока
экономически неоправданна.
Анализ современной ситуации в производстве биотоплива показывает необходимость разработки принципиально
новых методов переработки растительного сырья в биотопливо. При этом эволюция этих методов свидетельствует о том, что
самым эффективным должен оказаться метод, включающий целый комплекс воздействий на сложные эфиры глицерина и
высших карбоновых кислот. Только такой подход позволит, сохраняя высокий выход продуктов реакции (компонентов
биотоплива), сократить продолжительность реакции настолько, что можно будет создать непрерывную технологию
метанолиза.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- …
- следующая ›
- последняя »
