生物柴油副产甘油增值利用进展
全国生物柴油行业协作组
来源:
作者:
2007-7-13 16:39:55
每生产1kg生物柴油约产生1kg甘油,随着生物柴油产业的发展已出现甘油过剩。由于生物柴油副产甘油供过于求,陶氏化学公司已于2006年1月关闭了其在美国得克萨斯州Freeport的甘油装置,宝洁公司在英国WestThurrock的天然丙三醇生产厂也于2006年3月停产。寻求甘油利用的新途径已引起人们的普遍关注。
1.生产环氧氯丙烷
虽然甘油有许多直接用途,而将甘油作为原材料生产其他产品则最受关注。如陶氏化学和苏威公司均计划建设从甘油而不是烯丙基氯生产环氧氯丙烷装置。
苏威公司开发了甘油与HCl反应生产环氧氯丙烷的Epicerol工艺,该工艺藉助专有催化剂,采用一步法制取中间体二氯丙醇,无需使用氯气。此外,该工艺产生极少量的氯化副产物,大大减少了水的消耗。公司将在法国Tavaux生产基地建设新的以甘油为原料的环氧氯丙烷装置。该公司以菜籽油生产生物柴油时的副产物——甘油为原料,使用Epicerol工艺生产环氧氯丙烷的第一套工业化装置于2007年4月初投产,初期能力为1万t/a,并可根据市场需求扩能。苏威已经与法国Diester工业公司签署长期的甘油供应合同,Diester工业公司以菜籽油生产生物柴油,副产甘油可供苏威用于制取环氧氯丙烷。苏威公司已计划进一步在泰国投资建设10万t/a装置,将于2009年中期投运。
陶氏化学环氧公司于2007年3月底宣布,将采用新的可再生资源技术在中国建设环氧氯丙烷装置。该公司将采用其甘油制环氧氯丙烷新工艺在上海漕泾建设15万t/a装置。该装置将是陶氏化学公司专有GTE技术的首次应用,该技术使用可再生资源(即生物柴油的副产物——甘油)为原料,与常规技术相比,具有成本优势和环保优点。
国内江苏工业学院也开发成功了甘油直接生产环氧氯丙烷的技术,与丙烯高温氯化法和乙酸丙烯酯法相比,该技术具有明显的优势:资源条件宽松,不消耗丙烯;安全可靠,无需使用氯气和次氯酸;投资少,仅为丙烯法的1/4;成本低,比丙烯法低3000元/t;操作条件缓和,污染大大降低,废水是丙烯法的1/10;不需昂贵的催化剂。采用该技术经过间歇式放大生产,催化剂和反应工艺效率高。
2.生产乙二醇
戴维过程技术公司开发了一种独特的加工方法,可将生物柴油副产物甘油用于生产乙二醇。该催化剂为均相氢解催化剂,基于贵金属盐和有机膦配合基。原料包括糖醇(丙三醇)、醛式糖(葡萄糖)和醛式糖的聚合物(纤维素、淀粉等)。氢解时发生脱水和碳-碳链解离两种基础反应。过程使用串联操作的搅拌式反应器。氢、有机溶剂和糖(如丙三醇)及催化剂进入反应器。反应在均一的液相下进行,转化率高达90%,对乙二醇和丙二醇有较高的选择性。
3.生产丙二醇
美国哥伦比亚州Missouri大学和替代可再生技术公司开发了由甘油制取丙二醇(PG)的工艺,他们将与Senergy化学品公司在美国东南部建设工业规模装置生产生物基PG,初期将生产2.7万t/a PG,并将很快扩大超过4.5万t/a。该工艺对PG的选择性高;可在低压和低温下操作;投资费用比其他工艺低50美分/磅(1磅=453.6g)左右。 该工艺由二步构成,第一步在常压下生成中间体丙酮醇,然后丙酮醇在铬酸铜催化剂存在下加氢生成PG。PG产率可达到73%。
陶氏化学公司于2007年3月底开始从可再生原料生产丙二醇,可再生原料来自大豆和其他含油籽生产生物柴油产生的甘油副产物。由于采用的原材料甘油为植物油和种子油如大豆、葵花籽和油菜籽反酯化生成的甲酯(称之为生物柴油)的副产物,故而新产品称为丙二醇可再生产品(简称PGR)。陶氏化学正在进行PGR应用试验,并将于2007年中期推向商业化生产。PGR将用于生产不饱和聚酯树脂(UPR),可减少化石燃料与其他有限资源的消耗。
另一PG生产商为亨斯迈公司,该公司也在开发从甘油生产化学品的工艺技术。ADM公司已开发了其自有的甘油制PG工艺,将用于建设多元醇装置。卡吉尔公司最近组建了1家新公司以便从甘油生产PG,PG是该公司从甘油生产生物基产品的第一个平台。目前PG能力仍较紧缺,这一市场为采用新的、可再生原料路线生产PG提供了发展机遇。
4.生产DHA
从可再生资源甘油出发,采用生物转化技术生产大宗医药化工原料二羟基丙酮(DHA)在我国已成为可能。浙江工业大学生物工程研究所开发的微生物法DHA工艺,已完成多批次50~100L生物反应器实验,现正进行20~60t/a发酵罐的产业化前期试验。生物法制取DHA的机理是利用微生物产生的甘油脱氢酶,将底物甘油的羟基进行脱氢反应,生成1,3-二羟基丙酮。在整个工艺过程中,选育高活性甘油脱氢酶的微生物菌株和结晶工艺是该项目的关键所在。浙江工业大学在生物法DHA的研究中,已筛选到能产生甘油脱氢酶的微生物菌株,并申请了国家发明专利。对微生物法生产DHA的工艺进行了优化研究,重点考察了pH值、溶氧、补料控制等因素对DHA生成的影响,得到了较佳的工艺路线。在DHA分离提取方面,主要研究了萃取、结晶工艺,得到了高质量的DHA产品。课题组进行的多批次生物反应器实验数据表明,采用补料控制工艺和pH值、溶氧控制技术,DHA平均浓度达到50~80g/L以上,DHA提取率达到80%以上。
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