基本信息
- 项目名称：
- 浒苔制备生物柴油的新方法研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 该项目关键在于生物质在缺氧条件下受热后发生分解。通过生物质热解及其相关技术 ,可生产油、焦炭 、合成气和氢气等多种燃料。浒苔含有较高的脂类、可溶性多糖和蛋白质等易热解化学组分 ,热解条件容易满足，用快热解方法可制取生物油。 从原料成本、环境保护、制备难以等方面综合考虑，该技术优于传统生物油制备方法。
- 详细介绍：
- 宋烨、蔡同辉同学在中国石油大学（华东）副教授宋林花老师指导下，2009年7月中旬采集青岛周边近海海域浒苔，研究发现浒苔富含脂肪、糖类、蛋白质等有机物，为实验提供可行性依据。开始采用传统方法（索氏提取）对浒苔进行生物油的提取，采用单因素法研究探讨影响浒苔生物油提取的因素及生物油脂化的影响因素，实验结果产率较低，过程较复杂，为热裂解法提取生物油得出对比数据。 改用微型常压反应器，有出油率，但由于原料量太少，液体产率基本残留在出油管上，很难收集。 改选常量热裂解法对浒苔进行生物油提取，初步探索了热裂解法的实验条件和方法,尝试在300—500℃条件下进行热裂解提取。开始由于没有及时冷凝气相产品，反应结束时打开反应釜，没有液体产品，由于发生二次反应，生物油已经烧焦成炭。在这基础上，在反应釜上连接冷凝设备，及时冷凝气相产物，得到了一定产率的生物油。生物油不仅可以作为低级燃料直接燃烧, 也可以经过进一步精制得到不同级别的生物质液体燃料或化工产品, 同时, 还得到以乙酸为主的水溶相产物, 可以作为化工原料。 本项目主要在探索浒苔制取生物油新方法，从索氏提取到热裂解经历了不同的实验方案，目前选择高温热裂解，在450℃下反应得到一定的生物油产量，液相产率高达26.28%，转化率为44.36%。但按文献分析，产率还能有一定空间去提高，因此不同的实验条件（反应时间、反应温度等）还在进一步调整中，有望进一步提高产率
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、设计发明目的和基本思路： 随着全球范围内的能源需求不断增加，灾难性的能源危机正在逼近，可以说石油已经成为制约一个国家经济发展的重要因素。据统计我国石油进口量持续攀升，石油进口依存度将突破50%.为了减少石油依赖对我国经济发展和国家安全带来的经济风险，维持我国经济健康可持续发展，对新能源的开发就提上了议程 ，生物柴油就是在这种情况下应运而生。 本参赛作品是经市场调研以后，对比参考当前国内外的方法，创新的提出了一种生物油制备方法——浒苔热裂解制备生物油，充分利用藻类与陆生作物相比，具有在同样条件下, 其光合生产率比高等植物要高数十倍，生物量大，生长周期短，脂质含量高，不占耕地等特点 2、创新点： 1、以对环境造成危害的浒苔为原料既可保证原料来源又可保护环境。 2、可降低反应所需的压力和温度，能量输入较少，对于浒苔等含水量高的水生植物，具有其他工艺无法比拟的优势减低成本。 3、可生产出优质、量多、碳排放量低的生物油。 3、技术关键和主要技术指标： 该项目关键在于生物质在缺氧条件下受热后发生分解。通过生物质热解及其相关技术 ,可生产油、焦炭 、合成气和氢气等多种燃料。浒苔含有较高的脂类、可溶性多糖和蛋白质等易热解化学组分 ,热解条件容易满足，用快热解方法可制取生物油。 从原料成本、环境保护、制备难以等方面综合考虑，该技术优于传统生物油制备方法。
科学性、先进性
- （1）生物质在缺氧条件下受热后发生分解。通过生物质热解及其相关技术 ,可生产油、焦炭 、合成气和氢气等多种燃料。浒苔含有较高的脂类、可溶性多糖和蛋白质等易热解化学组分 ,热解条件容易满足，用快热解方法可制取生物油。 （2）利用浒苔制取生物油的研究相对比较少且研究不成熟。我们可以通过实验优化实验条件降低实验所需的温度和压力为浒苔生物油提出新的更合理的方案
获奖情况及鉴定结果
- 在第十二届“挑战杯”中国石油大学（华东）大学生课外学术科技作品竞赛中获得一等奖。 中国石油大学（华东）节能减排大赛一等奖
作品所处阶段
- 已得到一点产率的液体产物，准备做进一步色质GC-MS的分析，改善实验条件，有空间提高生物油产率。
技术转让方式
- 使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明
作品可展示的形式
- 实物,图片,论文
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势： 以对环境造成危害的浒苔为原料可保护环境减少生物污染，通过优化实验反应条件可大大提高生物油的产率。采用这种工艺生产的生物油具有较高的热值，为28～30MJ/kg，既可以作为低级燃料直接燃烧，也可以经过进一步精制得到不同级别的生物质液体燃料或化工产品，同时还能得到以乙酸为主的水溶相产物，可以作为化工原料。 适用范围： 适用于我国生物油起步相对较晚，原料价格因素、技术因素等，整体水平落后的。随着能源危机的日益紧迫以及环境问题的日益尖锐时期。 市场分析和经济效益预测： （1） 随着经济的快速发展,全球的能源需求量日益增加。 （2） 全球范围的石化能源储量正逐渐减少;并且使用石化能源所引起的环境污染更是人类面临的一大问题。 （3） 浒苔与陆生作物相比，生物量大，生长周期短，脂质含量高，不占耕地等特点，已成为生物燃料的首选。 （4） 我国18 000 km 海岸线上有着大片滩涂和湿地, 非常适合微藻的大规模养殖和循环利用，有经济效益。
同类课题研究水平概述
- 我国生物油研究现状 我国工业化生物柴油目前主要还是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和麻风树等油料木果实以及动物油脂、废餐饮油、海洋微藻等为原料制备。中国人口众多，人均耕地面积远低于世界平均水平, 中国食用植物油脂的缺口较大。因此政府首先要保证有足够的粮油等食物供应，据统计我国的油脂以大部分依靠进口，中国食用植物油生产只能是力争满足人们的日常生活需要，不可能有大量的耕地来提供生物柴油原料。况且，中国如果进口大量的大豆油，菜籽油用于生产生物柴油，则其生产成本太高，缺乏市场竞争力，需大量的政府补贴，因此以食用油为原料制生物柴油并不符合中国的国情。 虽然中国每年都产生大量的废弃油脂，这些废油脂如果随便排放或流入不法者手中再用于食用，将会给环境带来极大的污染，利用这些废弃油脂来生产生物柴油不仅可以使原料成本降低，而且也有利于环境保护，但由于回收的废弃油脂的成分比较复杂，含有各类杂质及水分，给提纯，及酯化带来很大麻烦，同时是设备利用率降低，此外回收困难也使得利用废弃油脂生产生物柴油之路行不通。 鉴于这种情况，我国目前主要以野生油料木本植物种子为原料生产生物柴油。但是利用木质植物制备生物柴油的技术，虽解决了碳排放问题，却会产生“与粮争地”的后果，“生物柴油加剧粮食危机”的提醒日益引起关注。而且这些树木的含油果实一般一年只收获一次, 而且存储的成本较高, 以此为原料进行生物柴油生产会受到季节限制。微生物原料主要是海洋藻类，它是一类种类繁多、分布广泛的水生生物。藻类细胞的主要化学成分是脂类、木质素、纤维素和蛋白质等。根据微藻细胞特有的化学成分，利用高温高压液化技术或超临界CO 萃取技术，可以获得细胞中的油脂，再通过酯交换反应制取生物柴油. 生物油的传统制备方法：生物柴油的制备方法有化学法(酸碱催化法) 、生物酶法、超临界法及微藻法等。化学法的起步最早， 但成本较高；生物酶法日益受到重视，但是如何降低反应分对酶的毒性是亟待解决的问题；超临界酯交换法具有反应产物与催化剂易于分离， 反应时间短， 转化率高等优点， 目前受到各国学者的广泛关注； 工程微藻法是以富油的工程技术藻类为原料的生产方法，这一技术将大有发展前途。其它， 如高含油脂酵母的研究也正引起人们的注意。 其他生产方法：甘蔗渣生产生物柴油，“工程微藻”生产生物柴油，牛奶生产生物柴油。
