КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ И ЖИРОВ
Аннотация
Обзор посвящен проблеме получения моторных топлив из возобновляемого сырья путем каталитической переработки непищевых растительных масел и жиров. Дана характеристика различных видов непищевого сырья: водорослей, непригодных для питания растений, продуктов переработки древесины, отработанных жиров и масел. Рассмотрены каталитические процессы получения биодизеля 2-го поколения путем гидродеоксигенации и деоксигенации триглицеридов, жирных кислот и их производных. Дана краткая информация о катализаторах деоксигенации жирных кислот. Особое внимание уделено рассмотрению механизма и кинетики реакции деоксигенации. На основании кинетических и квантово-химических исследований с привлечением литературных данных авторами предложен механизм деоксигенации, объясняющий наблюдаемые зависимости вкладов декарбоксилирования и декарбонилирования от условий реакции (концентрации стеариновой кислоты, воды, катализатора, давления водорода и СО, температуры). Приведены примеры применения углеводородного биодизеля на транспорте.
Об авторах
А. С. Беренблюм
Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова (МИТХТ)
Россия
д-р хим. наук, проф. Тел.: (495) 936-89-13
Россия
д-р хим. наук, проф. Тел.: (495) 936-89-13
Т. А. Подоплелова
Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова (МИТХТ)
Россия
аспирантка. Тел.: (495) 936-89-13
Россия
аспирантка. Тел.: (495) 936-89-13
Р. С. Шамсиев
Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова (МИТХТ)
Россия
канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник. Тел. тот же.
Россия
канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник. Тел. тот же.
Е. А. Кацман
Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова (МИТХТ)
Россия
д-р хим. наук, проф. Тел. тот же.
Россия
д-р хим. наук, проф. Тел. тот же.
В. Я. Данюшевский
Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова (МИТХТ)
Россия
канд. хим. наук, вед. науч. сотрудник. Тел. тот же.
Россия
канд. хим. наук, вед. науч. сотрудник. Тел. тот же.
В. Р. Флид
Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова (МИТХТ)
Россия
д-р хим. наук, проф. Тел.: (495) 434-81-41
Россия
д-р хим. наук, проф. Тел.: (495) 434-81-41
Список литературы
1. Crude oil price. URL: http://www.oil-price.net (дата обращения: 28.11.2011).
2. Kalnes T.N., Marker T., Shonnard D.R., Koers K.P. Green diesel production by hydrorefining renewable feedstocks // Internat. J. of Chemical Reactor Engineering. 2007. V. 5. Article A 48.
3. Мировые инвестиции в «зеленую» энергетику выросли на 32 % [Электронный ресурс]. Информационно-аналитическое агентство Cleandex. URL: http://www.cleandex.ru/articles/2011/07/08/Mirovye_investitsii_v_zelenuyu_energetiku_vyrosli (дата обращения: 28.11.2011).
4. Smith B., Greenwell H.C., Whiting A. Catalytic upgrading of tri-glycerides and fatty acids to transport biofuels // Energy Environ. Sci. 2009. V. 2. P. 262—271.
5. Яковлев В.А., Хромова С.А., Бухтияров В.И. Гетерогенные катализаторы процессов превращения триглицеридов жирных кислот и их производных в углеводороды топливного назначения // Успехи химии. 2011. Т. 80. № 10. С. 955—970.
6. Кацер Д.В. Производство биодизельного топлива. Мировой опыт и перспективы производства в республике Беларусь [Электронный ресурс]. [2009]. URL: http://www.bioethanol.ru/Legislation/belarus/European Biodiesel Board [Электронный ресурс]. Statistics. URL: http://www.ebb-eu.org/stats.php (дата обращения 28.11.2011).
7. Neste Oil [Электронный ресурс]. New capacity on stream. URL: http://www.nesteoil.com/default.asp?path=1,41,1199 1,12243,13565 (дата обращения 28.11.2011).
8. U.S. Census releases 2010 biodiesel production estimates [Электронный ресурс]. URL: http://biodieselmagazine. com/articles/7658/u-s-census-releases-2010-biodieselproduction-estimates (дата обращения 28.11.2011).
9. Paskalex: Новости биодизеля [Электронный ресурс]. Водоросли для биодизеля: новая жизнь и заброшенные исследования (Часть 1). URL: http://paskalex.blogspot. com/2009/11/1.html (дата обращения 28.11.2011).
10. Schenk P.M., Thomas-Hall S.R., Stephens E., Marx U.C., Mussgnug J.H., Posten C., Kruse O., Hankamer B. Second generation biofuels: High-efficiency microalgae for biodiesel production // BioEnergy Res. 2008. V. 1. № 1. P. 20—43.
11. Беренблюм А.С., Данюшевский В.Я., Кацман Е.А., Подоплелова Т.А., Флид В.Р. Получение моторных топлив из непищевых растительных масел и жиров // Нефтехимия 2010. Т. 50. № 4. С. 17.
12. Биотопливо из водорослей [Электронный ресурс]. Информационно-аналитическое агентство Cleandex. URL: http://www.cleandex.ru/articles/2008/06/19/aglaebiofuels (дата обращения 28.11.2011).
13. Algae Oil Extraction [Электронный ресурс]. URL: http://www.oilgae.com/algae/oil/extract/extract.html
14. (дата обращения 28.11.2011).
15. Impact of Government Biotechnology Regulations on Use of Genetically Modified or Synthetic Algae in Biofuel Production. David J. Glass, Ph.D. «D. Glass Associates, Inc.» // Algae Biomass Summit. 2010. September 28.
16. Tyson K.S. Brown grease feedstocks for biodiesel [Электронный ресурс]. 2002. URL: ttp://www.nrbp.org/pdfs/ pub32.pdf
17. Lotero E., Goodwin J.G., Bruce D.A., Suwannakam Y.L., Liu Y., Lopez D.E. The catalysis of biodiesel synthesis // Catalysis (Specialist Periodical Reports). 2006. V. 19. P. 41—83.
18. Donnis B., Egeberg R.G., Blom P., Knudsen K.G. Hydroprocessing of Bio-Oils and Oxygenates to Hydrocarbons. Understanding the Reaction Routes // Topics in Catal. 2009. V. 52. № 3. P. 229.
19. Murzin D.Yu. et al. Patent UE. WO2006/075057. P. 21.
20. Morgan T., Grubb D., Santillan-Jimenez E., Crocker M. Conversion of Triglycerides to Hydrocarbons Over Supported Metal Catalysts // Top. Catal. 2010. V. 53. P. 820—829.
21. Mikulec J., Cvengros J., Joríková L., Banič M., Kleinová A. Second generation diesel fuel from renewable sources // J. of Cleaner Prod. 2010. V. 18. P. 917—926.
22. Choudhary T.V., Phillips C.B. Renewable fuels via catalytic hydrodeoxygenation // Appl. Catal. A: General. 2011. V. 397. I. 1—2. P. 1—12.
23. Energy demand is expected to double by 2030. New sources for the fuel production are critical [Электронный ресурс]. UOP. A Honeywell Company. URL: http://www.uop.com/processing-solutions/biofuels/green-diesel/#green-dieselbiodiesel (дата обращения 29.11.2011).
24. KLM operates first scheduled flight on biokerosene. Amstelveen, 29 June 2011. [Электронный ресурс]. KLM Corporate. URL: http://www.klm.com/corporate/en/newsroom/press-releases/archive-2011/KLM_operates_first_scheduled_flight_on_biokerosene.html
25. Пресс-релиз фирмы «Honeywell UOP» от 11.10.2011. [Электронный ресурс]. UOP. A Honeywell Company. URL: http://www.4-traders.com/HONEYWELL-INTERNATIONAL-I- 4827/news/HONEYWELLINTERNATIONAL-INC-Honeywell-Green-Jet-Fuel-Powers-Regular-Commercial-Route-For-Aeromexico-13886052/
26. Sunde K., Brekke A., Solberg B. Environmental Impacts and Costs of Hydrotreated Vegetable Oils, Transesterified Lipids and Woody BTL—A Review // Energies. 2011. V. 4. P. 845—877.
27. Плетнев М.Ю. Отход производства биодизеля как источник продуктов с высокой добавленной стоимостью // Биотехнология. 2009. № 1. С. 3. [Электронный ресурс] http://www.specengineers.com/cm_bernardini_oleo_chemical_process.htm
28. Kubičková I., Snåre M., Eränen K., Mäki-Arvela P., Murzin D.Yu. Hydrocarbons for diesel fuel via decarboxylation of vegetable oils // Catal. Today. 2005. V. 106. P. 197.
29. Койвусалми Э., Яккула Ю. Патент РФ 2394872.
30. Snåre M., Kubičková I., Mäki-Arvela P., Eränen K., Murzin D.Yu. Heterogeneous Catalytic Deoxygenation of Stearic Acid for Production of Biodiesel // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. V. 45. P. 5708.
31. Immer J.G. Liquid-Phase Deoxygenation of Free Fatty Acids to Hydrocarbons Using Supported Palladium Catalysts. Dissertation submitted to the Graduate Faculty of North Carolina State University. 2010. Р. 201.
32. Ping E., Wallace R., Pierson J., Fuller T.F., Jones C.W. Highly dispersed palladium nanoparticles on ultra-porous silica mesocellular foam for the catalytic decarboxylation of stearic acid // Microporous and Mesoporous Materials. 2010. V. 132. P. 174—180.
33. Madsen A.T. Hydrodeoxygenation of waste fat for diesel production: Study on model feed with Pt/alumina catalyst // Fuel. 2011. V. 90. I. 11. P. 3433—3438.
34. Junxing Han, Hui Sun, Yuqi Ding, Hui Lou, Xiaoming Zheng. Palladium-catalyzed decarboxylation of higher
35. aliphatic esters: Towards a new protocol to the second generation biodiesel production // Green Chem. 2010. V. 12. P. 463—467.
36. Chiappero M., Do P.T.M., Crossley S., Lobban L.L., Resasco D.E. Direct conversion of triglycerides to olefins and paraffins over noble metal supported catalysts // Fuel. 2011.V. 90. P. 1155—1165.
37. Ping E. Silica Supported Palladium Nanoparticles For The Decarboxylation of High-Acid Feedstocks: Design, Deactivation And Regeneration. Dissertation Presented to TheAcademic Faculty of Georgia Institute of Technology. 2011. Р. 120.
38. Беренблюм А.С., Подоплелова Т.А., Шамсиев Р.С., Кацман Е.А. Данюшевский В.Я. О механизме каталитического превращения жирных кислот в углеводороды в присутствии палладиевых катализаторов на оксиде алюминия // Нефтехимия. 2011. Т. 51. № 5. С. 342—347.
39. Boda L., Onyestyák G., Solt H., Lónyi F., Valyon J., Thernesz A. Catalytic hydroconversion of tricaprylin and caprylic acid as model reaction for biofuel production from triglycerides // Appl. Catal. A: General. 2010. V. 374. P. 158—169.
40. Mäki-Arvela P., IKubičková I., Snåre M., Eränen K., Murzin D.Yu. Catalytic Deoxygenation of Fatty Acids and Their Derivatives // Energy & Fuels. 2007. V. 2. P. 30—41.
41. Simakova I.L., Simakova O.A., Mäki-Arvela P., Murzin D.Yu. Decarboxylation of fatty acids over Pd supported on mesoporous carbon // Catal. Today. 2010. V. 150. I. 1—2. P. 28—31.
42. Simakova I.L., Simakova O.A., Romanenko A.V., Murzin D.Yu. Hydrogenation of Vegetable Oils over Pd on
43. Nanocomposite Carbon Catalysts // Ind. Eng. Chem. Res. 2008. V. 47. P. 7219—7225.
44. Madsen A.T., Rozmyszowicz B., Simakova I.L., Kilpio T., Leino A.-R., Kordás K., Eränen K., Mäki-Arvela P., Murzin D.Yu. Step Changes and Deactivation Behavior in the Continuous Decarboxylation of Stearic Acid // Ind. Eng. Chem. Res. 2011. V. 50. P. 11049—11058.
Для цитирования:
Беренблюм А.С., Подоплелова Т.А., Шамсиев Р.С., Кацман Е.А., Данюшевский В.Я., Флид В.Р. КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ПОЛУЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ТОПЛИВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ И ЖИРОВ. Катализ в промышленности. 2012;(3):84-91.
For citation:
Berenblyum A.S., Podoplelova T.A., Shamsiev R.S., Katsman E.A., Danyushevsky V.Y., Flid V.R. Catalytic chemistry of producing of hydrocarbon fuels from vegetable oils and fats. Kataliz v promyshlennosti. 2012;(3):84-91. (In Russ.)
Просмотров: 727
Послать статью по эл. почте 