殼牌開(kāi)發(fā)出新一代木質(zhì)纖維素基生物燃料
日期:2010-05-21 15:39:49
殼牌公司研究人員于2010年5月中旬宣布,基于γ-內(nèi)酯(GVL)氫化,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出新一代生物燃料,γ-內(nèi)酯(GVL)是從生物質(zhì)衍生的碳水化合物產(chǎn)生的中間體,將其生成戊酸并隨后進(jìn)衍酯化反應(yīng)即可。GVL可由木質(zhì)纖維素原料進(jìn)行簡(jiǎn)單的酸水解得到的乙酰丙酸經(jīng)氫化而生成。
根據(jù)酯化使用的反應(yīng)物,由此而產(chǎn)生的戊酸酯具有良好的燃料性能,戊酸酯可與汽油或柴油混合。由Jean-Paul Lange及其在殼牌公司荷蘭阿姆斯特丹(Amsterdam)、英國(guó)柴郡(Cheshire)和德國(guó)漢堡(Hamburg)的同事開(kāi)發(fā)的這項(xiàng)成果已在《Angewandte化學(xué)雜志》國(guó)際版上發(fā)表。
戊酸酯生物燃料的制取由木質(zhì)纖維素原料酸水解為L(zhǎng)A、酸氫化為GVL和戊酸(VA)構(gòu)成,最后酯化為烷基(單/雙)戊酸酯。這些步驟之一,GVL氫化為戊酸(VA),尚未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道,但研究人員已在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)成功。所有其他的步驟業(yè)已知悉,但已進(jìn)行了改進(jìn),并盡可能地進(jìn)行了完善。
與基礎(chǔ)汽油相比,戊酸乙酯(EV)調(diào)合油顯示出辛烷值(RON 和 MON)增大,而對(duì)性能(如腐蝕性和膠質(zhì)生成)卻無(wú)不利影響。EV調(diào)合油也提高了汽油密度和氧含量,降低了其揮發(fā)性(降低了蒸氣壓和降低E70-E120值),并且降低了其芳烴、烯烴和硫含量。
現(xiàn)代汽車(chē)可以使用戊酸酯生物燃料,而無(wú)需對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)作任何改動(dòng),現(xiàn)有的加油站網(wǎng)絡(luò)也可為其分銷(xiāo)使用。
新的燃料已經(jīng)通過(guò)一系列的測(cè)試。在1次道路測(cè)試中,10個(gè)新舊車(chē)型汽車(chē),使用了常規(guī)汽油與15%(體積)戊酸乙酯(EV)的混合物,每天行駛500KM。在總行駛距離達(dá)25萬(wàn)km后,未發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱或燃油管線有任何不利的影響。
報(bào)告中描述的多步驟過(guò)程(乙酰丙酸氫化為GVL;GVL氫化為戊酸;酯化)提供了最大的靈活性和可靠性,作者指出,對(duì)這些步驟中幾個(gè)加以集合,可使該過(guò)程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化和強(qiáng)化。
乙酰丙酸(LA)可在單一反應(yīng)器中在催化劑存在下,沿反應(yīng)器長(zhǎng)度采用較大的溫度梯度,如從進(jìn)口150℃到中部250°C,就可轉(zhuǎn)化成戊酸(VA),其中,反應(yīng)器底部設(shè)置有簡(jiǎn)單的鉑基催化劑,在氫氣流動(dòng)下操作,其溫度可允許從LA中選擇性地汽提GVL和水。反應(yīng)器中間部分裝載催化劑,用于轉(zhuǎn)化GVL蒸氣。