生物柴油——及具发展潜力的新能源.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：废弃油脂制备生物柴油工艺的研究杜传林1何东平1、2（1.武汉工业学院430023武汉；2.华中农业大学食品科学与技术学院430070武汉）摘要：生物柴油是可再生的清洁能源本文介绍了国内外生物柴油产业的应用现状并对不同原料制取生物柴油的工艺进行了分析最后对其前景进行展望。关键词：生物柴油;进展;策略;产业化石油资源是世界各国能源消费的主体随着现代工业的发展对石油的需求量将越来越大而地球石化资源有限消费量却不断增加全球能源形势日趋严峻。面临石油储量的不断减少能源需求的不断增长以及化石燃料引起的环境污染问题开发新的、对环境无害的、非石油类的可再生能源是未来能源发展的必然趋势。生物柴油亦称燃料甲酯是一种用植物油或动物油加工制取的新型燃料。按其化学成分分析生物柴油是一种通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油酯分解而获得的高脂酸甲酯其性能与零号柴油相近、使用生物柴油时无需对现有柴油机进行结构改进因此生物柴油正受到前所未有的瞩目。1世界各国生物柴油的应用状况目前生物柴油产业主要集中在欧洲和美国等发达国家它们主要以植物油为原料制备生物柴油而日本则通过回收废食用油来制备生物柴油（见表1）。表1国外生物柴油应用概况国家生物柴油产量（万t）生物柴油比例（%）原料现状美国3010～20大豆推广使用中德国555～20100油菜籽、大豆、动物油脂广泛使用中法国405～30各种植物油研究推广中意大利3320～100各种植物油广泛使用中奥地利5.5100油菜籽、废油脂广泛使用中日本405～20废油脂广泛使用中保加利亚0.03100向日葵、大豆推广使用中巴西蓖麻油行车实验中澳大利亚100动物脂肪研究推广中瑞典2～100各种植物油广泛使用中比利时245～20各种植物油广泛使用中阿根廷20大豆推广使用中加拿大2～100桐油、动物脂肪推广使用中韩国5～20米糠、回收食物油和豆油推广使用中马来西亚棕榈油研究推广中注：生物柴油比例是指使用过程中燃料中含生物柴油的体积百分比。2生物柴油制取工艺生物柴油是一种生物质能其中含77%的碳、12%的氢、11%的氧以及微量的硫和氮。生物柴油作为动、植物油的酯交换产物按化学成份分析一般由14至18个碳原子的高级脂肪酸单酯组成在含硫量、蒸余物残炭、灰分、铜片腐蚀、水分、机械杂质、运动粘度、凝点、冷滤点、闪点、馏程等指标达到车用柴油的要求与普通柴油相当[1]。在燃烧动力排放指标和使用的方便性、燃烧功效、燃烧耗氧量对水源的危害以及生物可降解性方面明显优于普通柴油（见表2）。表2生物柴油和石化柴油的性能比较物化性质生物柴油石化柴油夏季产品冷滤点（CFPP）/℃-100冬季产品冷滤点（CFPP）/℃-20-2020℃的密度/g.mL-10.880.8340℃动力粘度/mm2.s-14～62～4闭口闪点/℃＞100＞60十六烷点≥56≥49热值/MJ.L-13235燃烧功效（柴油=100%）%104100硫含量（质量分数）%＜0.001＜0.2氧含量（体积分数）%100燃烧1kg燃料按化学计算法的最小空气耗量/kg12.514.5水危害等级12使用生物柴油发动机尾气有害组分较石化柴油明显改善（见表3）[2]。表3发动机尾气有害组分改善情况项目(%)B100比石化柴油减少的比例B20比石化柴油减少的比例CO43.212.6HC56.311.0SOX10020颗粒物55.418.0多环芳烃8013因此作为可再生能源它的开发具有深远的战略意义目前根据原料性质的不同我们采用以下不同的生产工艺：2.1地沟油制取生物柴油的研究[3]2.1.1原理和生产工艺2.1.1.1酯交换原理酯交换(醇解)是通过有催化剂氢氧化钠（NaOH）存在下与甲醇的下述反应来达到的酯交换：CH2-OC0-RCH2-OH∣∣CH-OCO-R+3CH3OH→CH-OH+3R-COOCH3∣∣CH2-OCO-RCH2-OH同时发生副反应：CH2-OC0-RCH2-OH∣∣CH-OCO-R+3NaOH→CH-OH+3R-COONa∣∣CH2-OCO-RCH2-OH本实验将预热好的地沟油甲醇以及反应中作为催化剂的氢氧化钠在反应器混合反应为保证酯交换反应的完全初次酯交换的反应产物在第二反应器中再次反应。该反应产物在采用一特殊设计可连续工