Современные гетерогенные катализаторы для производства биодизеля: комплексный анализ

• А.П. Сингх Chouhan, 

• А.К. Сарма ^, 

• Сардар Swaran Сингх Национального института Возобновляемых источников Энергии, в 12 Км Камень, Jalandhar-Kapurthala Дороги, Wadala Калан, капуртхала штата Пенджаб 144601, Индия

• http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2011.07.112, Как Привести или Ссылку, Используя DOI

• Permissions & Reprints

Аннотация

Большой взлет цен на нефть и растущий спрос нефтепродуктов заставляет научного общества, чтобы думать о возобновляемых альтернативных видов топлива, как биодизель. Производство биодизельного топлива обычно осуществляется через процесс реакции переэтерификации. Реакция облегчается с помощью подходящего катализатора как гомогенные и гетерогенные. Выбор соответствующих катализатора зависит от количества свободных жирных кислот в масле. Гетерогенный катализатор обеспечивает высокую деятельность, высокую селективность, терпимость паводка свойства и эти свойства зависят от количества и сил активных кислотных или основных мест. Основным катализатором можно подразделить в зависимости от типа оксидов металлов и их производные. Аналогичным образом, кислотный катализатор, могут быть классифицированы в зависимости от их активных кислых мест. Новые разновидности смешанных катализаторов также доступны в литературах. Катализатор, генерируемых из био-отходов и других биокатализаторов, которые являются разнородными по своей природе и широко сообщается в литературе также рассмотрены. Этот обзор сосредоточен относительно недавним изобретением и использование гетерогенных кислот, основания и биокатализаторов для производства биодизеля и их пригодности для промышленного применения.

Ключевые слова

• Биодизель; 

• Переэтерификация; 

• Гетерогенных катализаторов; 

• Основным катализатором; 

• Кислотный катализатор

1. Введение

В настоящее время основное внимание в человеческом обществе для получения энергии с низкой углероднистых источников и внедрение экологически-чистой, Зеленой Технологии. Биодизельного топлива, альтернативных возобновляемых источников жидкого топлива, полученные из триглицеридов обещают компенсировать повышение спроса нефтяного дизеля [1]. Процесс переэтерификации триглицеридов с метанолом, этанолом или любым другим подходящим алкоголем производит биодизель [2], [3] и [4].

Переэтерификация, называемый также алкоголизмом, является реакция масла или жира с алкоголем в форме эфиры глицерина. Основные реакции изображены в Рис. 1.

Переэтерификация состоит из трех последовательных обратимых реакций, а именно.; конвертация триглицеридов в diglyceride, diglyceride на моно glyceride и моноглицериде к жирному сложному эфиру и глицерину [5]. Реакция облегчается с помощью подходящего катализатора [6]. Если катализатор остается в той же (жидкой) фазе, к тому из реагентов во время переэтерификации, это гомогенно каталитические переэтерификации. С другой стороны, если катализатор остается в разных фазах(т.е. твердые, несмешивающихся жидкости или газы), реагентов процесс называется гетерогенной каталитической переэтерификацией [7] и [8]. В гетерогенные каталитические переэтерификации входит в " Зеленую " Технологию за счет следующих признаков: (1) катализаторы могут быть переработаны (повторному использованию), (2) нет или в очень меньше объем стоков, образовавшихся во время процесса, и (3) разделение биодизеля из глицерина гораздо проще [9] и [10]. В гомогенных каталитических переэтерификации в глицерина получается низкого качества и требует длительного процесса дистилляции и очистки [11], [12], [13] и [14]. Все эти обработки увеличивают стоимость конечного продукта: биодизеля и глицерина. Кроме того, однородные базы катализатора переэтерификации-процесса столкнулись с проблемами, обрабатывать несколько кормовых запасов. С другой стороны, гетерогенный каталитический процесс переэтерификация, преодолевает эти проблемы, потому что метанол или этанол не смешиваются с твердым телом гетерогенных катализаторов. После реакции переэтерификации их относительно легко отделить катализатор от биодизеля и глицерина.

Рис. 1. Химическая реакция переэтерификации.

Рисунок опции

Масла (не пищевые) с наиболее высоким содержанием жирной кислоты, приводят к образованию мыло, соответствующей потере нефти и проблем продуктов разделения в гомогенных каталитических переэтерификациях [15] и[16]. Основным недостатком гомогенного катализатора (NaOH, KOH) найден для его гигроскопического характера, опасного для окружающей среды по сравнению с гетерогенным катализатором. Использование фермента каталитического производства биодизеля привлекает к себе большое внимание в последние годы, потому что ферменты терпят свободные жирные кислоты и воды, содержание, способствуя легкой очистки биодизеля и глицерина. Однако, ферментной переэтерификации не может быть коммерциализированы для производства биодизеля из-за длительного пребывания и высокой стоимостью [17], [18] и [19]. Гетерогенный катализатор преобразовывает триглицериды в биодизельное топливо медленно, но произведенный биодизель в очень выполнимым экономическим спосабом за счет повторного использования катализаторов для процессов, например, партии и непрерывного [20], [21] и [22].

Dossin et al. [23] демонстрация первого гетерогенных каталитических переэтерификация пилотных установок, использующих MgO в качестве катализатора, triolin и метанола в качестве исходного сырья, с производственной мощностью, 1,00,000 тонн в год. Идеальное твердого катализатора (гетерогенных катализаторов) выступает за следующие действия, такие как большой размер пор, чтобы свести к минимуму проблемы диффузии [24] и [25]. Высокие концентрации кислотных мест, высокой каталитической устойчивостью к выщелачиванию и отравления, последствия и возможности для настройки гидрофобность поверхности, чтобы содействовать избирательной адсорбции субстратов и отталкивания весьма полярных соединений, которые могут вызвать отключение [26]. На основе литературы, о которой сообщают, катализаторы могут быть вообще классифицированы в гомогенный, гетерогенный и биокатализатор [1], [7], [8], [9], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33], [34], [35] и [36] которые перечислены в блок-схеме (Рис. 2), включая их субподрядчиков классификации. Таблица 1 представленные ниже представлены работы за последние 5 лет и краткое их включения в обзор статей [1], [7], [8], [9], [10],[29], [30], [31], [33], [35], [37] и [38].

Рис. 2. Классификация катализаторов.

Рисунок опции

Таблица 1. Гетерогенных каталитических переэтерификация обзора деталей.

S. Нет.	Название работы	Доклады, включенные (Год)	Примечания	Ссылки
1	Твердых гетерогенных катализаторов для переэтерификации триглицеридов с метанолом: обзор	1984–2007	Этот обзор сосредоточено около использование различных технологических методов производства биодизельного топлива и каталитического tranesterification	Helwani et al.[7]
2	Активность твердых катализаторов для производства биодизеля: обзор	1993–2007	Катализатором деятельности были описаны	Zabeti et al.[8]
3	Последние изобретения в производство биодизеля и обработки - обзор	1974–2007	Эта работа подчеркнула о последних технологий в области биодизельного топлива	Сарма et al.[9]
4	Производство биодизеля в гетерогенных катализаторов и сверхкритических технологий	1987–2010	Эта работа сосредоточена на различных новых технологий, так твердого катализатора и не каталитических процессов сверхкритической	Lee et al. [10]
5	Параметрическая чувствительность в переэтерификация отходов растительного масла для производства биодизеля-обзор	2002–2006	В работе сосредоточено на достижениях, связанных с обеих этерификации и переэтерификация для повышения урожайности всех биодизеля	Банерджи et al. [29]
6	Последние события на применение разнородных основных катализаторов для эффективного и экологически дружественных синтеза биодизеля: обзор	2005–2010	Обзор сосредоточено около базе гетерогенных катализаторов, как оксиды Mg и Ca, гидроталькита/слоистого двойного гидроксида; оксид алюминия; и цеолитов	Sharma et al.[30]
7	Гомогенного, гетерогенного и ферментативного катализа для переэтерификации высокого свободных жирных кислот масло (отходы растительного масла) на биодизель: обзор	1998–2007	Обзор концентрировался о преимуществах и ограничениях использования гомогенных, гетерогенных и ферментная переэтерификация на нефть	Лам et al.[31]
8	Технологии для производства биодизеля из использовали растительное масло-обзор	2002–2009	Этот обзор сосредоточено о производстве и характеристика биодизельного топлива, по сравнению с дизельным топливом	Математика et al. [33]
9	Производство биодизеля с использованием гетерогенных катализаторов	2003–2009	Производство биодизеля с использованием гетерогенных катализаторов развития гетерогенных катализаторов, пригодных для производства биодизеля. Этот обзор поможет выбрать подходящий катализаторов и оптимальные условия для производства биодизеля	Semwal et al.[35]
10	Модели исследований в гетерогенном катализе. От структуры к кинетике	1999–2004	Усилия сделали сфокусирована об исследованиях на каталитические реакции, кинетика на микроскопическом уровне	Libuda et al.[38]
11	Вверх и вниз по течению стратегии для того, чтобы сэкономить производства биодизеля	1999–2009	Эта работа сосредоточена о различных производство биодизеля методы, их преимущества и недостатки	Hasheminejad et al. [39]

Параметры таблицы

Большое количество гетерогенных катализаторов, таких как щелочных металлов, оксидов и производные [39], [40], [41], [42] и [43], щелочно-оксиды металлов и производные [42], [44], [45], [46],[47], [48], [49], [50] и [51], оксидов переходных металлов и производные [52], [53], [54] и [55], смешанных оксидов металлов и производные [3], [57], [58], [59], [60], [61], [62], [63], [64], [65], [66], [67]и [68], ионообменных смол типа кислота гетерогенных катализаторов [21], [69], [70], [71], [72] и [73], сульфатированные оксидов как кислота гетерогенных катализаторов [22], [70], [71], [72], [73], [74],[75], [76], [77], [78], [79], [80], [81], [82], [83] и [84], на основе углерода, гетерогенных катализаторов[85], [86] и [87], бор группы базе гетерогенных катализаторов [3], [57], [58], [60], [61], [62], [63], [64],[65], [67] и [68] отходы основе гетерогенных катализаторов [88], [89], [90], [91] и [92], фермент основе гетерогенных катализаторов [93], [94] и [95] можно найти в литературе в последние годы и их использования в лабораторных масштабах производства биодизеля. Все были предприняты усилия, чтобы включить в новейшей литературе, так как, чтобы выбрать подходящий катализатор для промышленного применения. Авторы подчеркивают каталитическая активность, селективность, загрузка катализатора, катализатор, повторного использования и резюме на перспективу через классические и графического представления.