生物柴油，過程強化

由于使用化石燃料和固體廢物處置會帶來大量化學(xué)品和燃料的生產(chǎn)，造成可持續(xù)工藝領(lǐng)域的全球環(huán)境問題（全球變暖，氣候變化，生物多樣性的關(guān)注，和不同類型的污染）。生物柴油是硫含量極低的液體是這些替代燃料之一，切具有可生物降解且無毒的燃料。它可以以純凈形式使用，也可以與柴油發(fā)動機混合使用，從而顯著減少了未燃燒的碳氫化合物的數(shù)量，二氧化碳、一氧化碳的排放以及廢氣中的懸浮顆粒。當(dāng)今的工業(yè)生物柴油生產(chǎn)主要基于使用食用植物油作為原料的均相堿性或酸性催化劑進行化學(xué)催化的酯交換反應(yīng)。

近年來，生物柴油（biodiesel）證明了其作為一種替代能源的可行性。生物柴油具有很多引人注目的特性，它不僅可以減少排放，還具備可再生性和能源可持續(xù)性。用于生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)各不相同，但這些生產(chǎn)技術(shù)都旨在應(yīng)對相似的生產(chǎn)問題，例如反應(yīng)物的自然傳質(zhì)局限、擴大規(guī)模的可行性以及下游加工的便利性問題。生物柴油加工技術(shù)的幾大發(fā)展趨勢，主要包括：從間歇式轉(zhuǎn)向連續(xù)式酯交換反應(yīng)器，從可食用轉(zhuǎn)向非食用生物柴油原料，從均相轉(zhuǎn)向非均相催化酯交換反應(yīng)，以及從堿催化轉(zhuǎn)向酸催化酯交換反應(yīng)?？傮w來說，該領(lǐng)域的研究焦點正在向模塊化和更深度的可持續(xù)性聚攏，同時保持商業(yè)的可行性。

部分東南亞國家有著巨大的生物柴油生產(chǎn)潛力，幾乎能夠完全取代柴油的消耗。生物柴油標(biāo)準(zhǔn)也在不同區(qū)域環(huán)境中趨于本地化，以便于滿足生產(chǎn)、儲存和使用中主要原料的需求。因此，對于選擇替代柴油的生物柴油原料時，必須確保能夠減少排放，減輕潛在的健康危害。

用于生物柴油生產(chǎn)的常用商業(yè)間歇反應(yīng)器的主要缺點是反應(yīng)時間長，能量效率低，選擇性問題，對工藝參數(shù)變化的響應(yīng)慢，傳熱和傳質(zhì)問題（尤其是非均相催化劑）等。一些新型反應(yīng)器，例如作為微通道反應(yīng)器，已經(jīng)開發(fā)出可實現(xiàn)高混合性能并改善傳質(zhì)，從而提高反應(yīng)產(chǎn)率的方法。微反應(yīng)器具有其中化學(xué)反應(yīng)是在受控的方式的微通道的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)執(zhí)行的微流體系統(tǒng)（寬度和深度的范圍從幾十到幾百微米的），其中所述流體流是層流和傳質(zhì)和傳熱的強烈增強。這些反應(yīng)器由于對整體反應(yīng)中的轉(zhuǎn)移現(xiàn)象有積極影響，例如葡萄糖氧化，Knoevenagel縮合，烯烴環(huán)氧化，酶促水解，酯化等，因此已被證明適用于許多非均相催化的合成程序。

微反應(yīng)器通道的小直徑可實現(xiàn)較短的徑向擴散時間，從而導(dǎo)致狹窄的停留時間分布。由于可能實現(xiàn)對所需產(chǎn)物，即生物柴油的高選擇性，這在酯交換反應(yīng)中可能是有利的。由于高的表面體積比和短的擴散距離，該技術(shù)可以實現(xiàn)快速而高的反應(yīng)速率，從而增強了酯交換過程。另一個附加的重要的方面是更容易按比例放大通過的微型反應(yīng)器單元的數(shù)量相乘而不通道幾何形狀[的變化。在生物柴油生產(chǎn)過程中，時間，溫度，所用催化劑的類型和用量，混合強度，醇和油的類型及其摩爾比是反應(yīng)效率的有效參數(shù)。使用微反應(yīng)器，由于高的表面體積比，油和醇的進料在一個微尺寸的通道中混合，從而在兩個不混溶相之間實現(xiàn)了更好的質(zhì)量傳遞。

Buddoo等人報道了使用靜態(tài)混合器對從植物油中提取的甘油三酯進行酯交換以生產(chǎn)脂肪酸甲酯（FAME）的技術(shù)。表1比較了連續(xù)化和傳統(tǒng)釜式生產(chǎn)技術(shù)，強調(diào)了其在每年2萬噸產(chǎn)量下資本（24%）和制造（11%）成本中的巨大潛在的節(jié)約空間。

表1 釜式反應(yīng)和連續(xù)流技術(shù)在生產(chǎn)FAME中的對比