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基本信息

項(xiàng)目名稱：
滸苔制備生物柴油的新方法研究
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
該項(xiàng)目關(guān)鍵在于生物質(zhì)在缺氧條件下受熱后發(fā)生分解。通過(guò)生物質(zhì)熱解及其相關(guān)技術(shù) ,可生產(chǎn)油、焦炭 、合成氣和氫氣等多種燃料。滸苔含有較高的脂類、可溶性多糖和蛋白質(zhì)等易熱解化學(xué)組分 ,熱解條件容易滿足，用快熱解方法可制取生物油。 從原料成本、環(huán)境保護(hù)、制備難以等方面綜合考慮，該技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)生物油制備方法。
詳細(xì)介紹：
宋燁、蔡同輝同學(xué)在中國(guó)石油大學(xué)（華東）副教授宋林花老師指導(dǎo)下，2009年7月中旬采集青島周邊近海海域滸苔，研究發(fā)現(xiàn)滸苔富含脂肪、糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)物，為實(shí)驗(yàn)提供可行性依據(jù)。開(kāi)始采用傳統(tǒng)方法（索氏提取）對(duì)滸苔進(jìn)行生物油的提取，采用單因素法研究探討影響滸苔生物油提取的因素及生物油脂化的影響因素，實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)率較低，過(guò)程較復(fù)雜，為熱裂解法提取生物油得出對(duì)比數(shù)據(jù)。 改用微型常壓反應(yīng)器，有出油率，但由于原料量太少，液體產(chǎn)率基本殘留在出油管上，很難收集。 改選常量熱裂解法對(duì)滸苔進(jìn)行生物油提取，初步探索了熱裂解法的實(shí)驗(yàn)條件和方法,嘗試在300—500℃條件下進(jìn)行熱裂解提取。開(kāi)始由于沒(méi)有及時(shí)冷凝氣相產(chǎn)品，反應(yīng)結(jié)束時(shí)打開(kāi)反應(yīng)釜，沒(méi)有液體產(chǎn)品，由于發(fā)生二次反應(yīng)，生物油已經(jīng)燒焦成炭。在這基礎(chǔ)上，在反應(yīng)釜上連接冷凝設(shè)備，及時(shí)冷凝氣相產(chǎn)物，得到了一定產(chǎn)率的生物油。生物油不僅可以作為低級(jí)燃料直接燃燒, 也可以經(jīng)過(guò)進(jìn)一步精制得到不同級(jí)別的生物質(zhì)液體燃料或化工產(chǎn)品, 同時(shí), 還得到以乙酸為主的水溶相產(chǎn)物, 可以作為化工原料。 本項(xiàng)目主要在探索滸苔制取生物油新方法，從索氏提取到熱裂解經(jīng)歷了不同的實(shí)驗(yàn)方案，目前選擇高溫?zé)崃呀?，?50℃下反應(yīng)得到一定的生物油產(chǎn)量，液相產(chǎn)率高達(dá)26.28%，轉(zhuǎn)化率為44.36%。但按文獻(xiàn)分析，產(chǎn)率還能有一定空間去提高，因此不同的實(shí)驗(yàn)條件（反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等）還在進(jìn)一步調(diào)整中，有望進(jìn)一步提高產(chǎn)率

作品圖片

  • 滸苔制備生物柴油的新方法研究
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作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

1、設(shè)計(jì)發(fā)明目的和基本思路： 隨著全球范圍內(nèi)的能源需求不斷增加，災(zāi)難性的能源危機(jī)正在逼近，可以說(shuō)石油已經(jīng)成為制約一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)石油進(jìn)口量持續(xù)攀升，石油進(jìn)口依存度將突破50%.為了減少石油依賴對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，維持我國(guó)經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展，對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)就提上了議程 ，生物柴油就是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生。 本參賽作品是經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研以后，對(duì)比參考當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的方法，創(chuàng)新的提出了一種生物油制備方法——滸苔熱裂解制備生物油，充分利用藻類與陸生作物相比，具有在同樣條件下, 其光合生產(chǎn)率比高等植物要高數(shù)十倍，生物量大，生長(zhǎng)周期短，脂質(zhì)含量高，不占耕地等特點(diǎn) 2、創(chuàng)新點(diǎn)： 1、以對(duì)環(huán)境造成危害的滸苔為原料既可保證原料來(lái)源又可保護(hù)環(huán)境。 2、可降低反應(yīng)所需的壓力和溫度，能量輸入較少，對(duì)于滸苔等含水量高的水生植物，具有其他工藝無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)減低成本。 3、可生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、量多、碳排放量低的生物油。 3、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)： 該項(xiàng)目關(guān)鍵在于生物質(zhì)在缺氧條件下受熱后發(fā)生分解。通過(guò)生物質(zhì)熱解及其相關(guān)技術(shù) ,可生產(chǎn)油、焦炭 、合成氣和氫氣等多種燃料。滸苔含有較高的脂類、可溶性多糖和蛋白質(zhì)等易熱解化學(xué)組分 ,熱解條件容易滿足，用快熱解方法可制取生物油。 從原料成本、環(huán)境保護(hù)、制備難以等方面綜合考慮，該技術(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)生物油制備方法。

科學(xué)性、先進(jìn)性

（1）生物質(zhì)在缺氧條件下受熱后發(fā)生分解。通過(guò)生物質(zhì)熱解及其相關(guān)技術(shù) ,可生產(chǎn)油、焦炭 、合成氣和氫氣等多種燃料。滸苔含有較高的脂類、可溶性多糖和蛋白質(zhì)等易熱解化學(xué)組分 ,熱解條件容易滿足，用快熱解方法可制取生物油。 （2）利用滸苔制取生物油的研究相對(duì)比較少且研究不成熟。我們可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件降低實(shí)驗(yàn)所需的溫度和壓力為滸苔生物油提出新的更合理的方案

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

在第十二屆“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)石油大學(xué)（華東）大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲得一等獎(jiǎng)。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）節(jié)能減排大賽一等獎(jiǎng)

作品所處階段

已得到一點(diǎn)產(chǎn)率的液體產(chǎn)物，準(zhǔn)備做進(jìn)一步色質(zhì)GC-MS的分析，改善實(shí)驗(yàn)條件，有空間提高生物油產(chǎn)率。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

使用說(shuō)明及該作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，提供該作品的適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明

作品可展示的形式

實(shí)物,圖片,論文

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 以對(duì)環(huán)境造成危害的滸苔為原料可保護(hù)環(huán)境減少生物污染，通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)反應(yīng)條件可大大提高生物油的產(chǎn)率。采用這種工藝生產(chǎn)的生物油具有較高的熱值，為28～30MJ/kg，既可以作為低級(jí)燃料直接燃燒，也可以經(jīng)過(guò)進(jìn)一步精制得到不同級(jí)別的生物質(zhì)液體燃料或化工產(chǎn)品，同時(shí)還能得到以乙酸為主的水溶相產(chǎn)物，可以作為化工原料。 適用范圍： 適用于我國(guó)生物油起步相對(duì)較晚，原料價(jià)格因素、技術(shù)因素等，整體水平落后的。隨著能源危機(jī)的日益緊迫以及環(huán)境問(wèn)題的日益尖銳時(shí)期。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： （1） 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,全球的能源需求量日益增加。 （2） 全球范圍的石化能源儲(chǔ)量正逐漸減少;并且使用石化能源所引起的環(huán)境污染更是人類面臨的一大問(wèn)題。 （3） 滸苔與陸生作物相比，生物量大，生長(zhǎng)周期短，脂質(zhì)含量高，不占耕地等特點(diǎn)，已成為生物燃料的首選。 （4） 我國(guó)18 000 km 海岸線上有著大片灘涂和濕地, 非常適合微藻的大規(guī)模養(yǎng)殖和循環(huán)利用，有經(jīng)濟(jì)效益。

同類課題研究水平概述

我國(guó)生物油研究現(xiàn)狀 我國(guó)工業(yè)化生物柴油目前主要還是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和麻風(fēng)樹等油料木果實(shí)以及動(dòng)物油脂、廢餐飲油、海洋微藻等為原料制備。中國(guó)人口眾多，人均耕地面積遠(yuǎn)低于世界平均水平, 中國(guó)食用植物油脂的缺口較大。因此政府首先要保證有足夠的糧油等食物供應(yīng)，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)的油脂以大部分依靠進(jìn)口，中國(guó)食用植物油生產(chǎn)只能是力爭(zhēng)滿足人們的日常生活需要，不可能有大量的耕地來(lái)提供生物柴油原料。況且，中國(guó)如果進(jìn)口大量的大豆油，菜籽油用于生產(chǎn)生物柴油，則其生產(chǎn)成本太高，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，需大量的政府補(bǔ)貼，因此以食用油為原料制生物柴油并不符合中國(guó)的國(guó)情。 雖然中國(guó)每年都產(chǎn)生大量的廢棄油脂，這些廢油脂如果隨便排放或流入不法者手中再用于食用，將會(huì)給環(huán)境帶來(lái)極大的污染，利用這些廢棄油脂來(lái)生產(chǎn)生物柴油不僅可以使原料成本降低，而且也有利于環(huán)境保護(hù)，但由于回收的廢棄油脂的成分比較復(fù)雜，含有各類雜質(zhì)及水分，給提純，及酯化帶來(lái)很大麻煩，同時(shí)是設(shè)備利用率降低，此外回收困難也使得利用廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油之路行不通。 鑒于這種情況，我國(guó)目前主要以野生油料木本植物種子為原料生產(chǎn)生物柴油。但是利用木質(zhì)植物制備生物柴油的技術(shù)，雖解決了碳排放問(wèn)題，卻會(huì)產(chǎn)生“與糧爭(zhēng)地”的后果，“生物柴油加劇糧食危機(jī)”的提醒日益引起關(guān)注。而且這些樹木的含油果實(shí)一般一年只收獲一次, 而且存儲(chǔ)的成本較高, 以此為原料進(jìn)行生物柴油生產(chǎn)會(huì)受到季節(jié)限制。微生物原料主要是海洋藻類，它是一類種類繁多、分布廣泛的水生生物。藻類細(xì)胞的主要化學(xué)成分是脂類、木質(zhì)素、纖維素和蛋白質(zhì)等。根據(jù)微藻細(xì)胞特有的化學(xué)成分，利用高溫高壓液化技術(shù)或超臨界CO 萃取技術(shù)，可以獲得細(xì)胞中的油脂，再通過(guò)酯交換反應(yīng)制取生物柴油. 生物油的傳統(tǒng)制備方法：生物柴油的制備方法有化學(xué)法(酸堿催化法) 、生物酶法、超臨界法及微藻法等?；瘜W(xué)法的起步最早， 但成本較高；生物酶法日益受到重視，但是如何降低反應(yīng)分對(duì)酶的毒性是亟待解決的問(wèn)題；超臨界酯交換法具有反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑易于分離， 反應(yīng)時(shí)間短， 轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)， 目前受到各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注； 工程微藻法是以富油的工程技術(shù)藻類為原料的生產(chǎn)方法，這一技術(shù)將大有發(fā)展前途。其它， 如高含油脂酵母的研究也正引起人們的注意。 其他生產(chǎn)方法：甘蔗渣生產(chǎn)生物柴油，“工程微藻”生產(chǎn)生物柴油，牛奶生產(chǎn)生物柴油。
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