生物柴油的制备及发展

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1、生物柴油的制备及发展09化学师范　周远芳　指导老师：沈友（教授）(惠州学院化学工程系，广东，惠州，516007)摘要：近年来能源危机和环境问题日趋严重，生物柴油逐渐成为人们研究的热点。本文结合当前环境形势，介绍了生物柴油的生产状况以及目前最新的提取工艺。关键词：全球环境问题新能源生物柴油提取工艺近年来能源危机和环境问题日趋严重，生物柴油逐渐成为人们研究的热点。生物柴油[1]是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料，通过醋交换工艺制成的有机脂肪酸醋类燃料。生物柴油与矿物柴油相比具有优良的环保性（硫含量低、不含芳香烃、燃烧充分

2、和一氧化碳排放量低等）、安全性、润滑性和可再生性等优点。据统计，2006年全球生物柴油产量为500万吨。有关专家预测，2009年全球生物柴油产量将接近1600万吨[2]。1生物柴油概述生物柴油(Biodiesel)，又称脂肪酸甲酯(FattyAcidEster)是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类(甲醇、乙醇)经交酯化反应(Transesterificationreaction)获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr．RudolfDiesel(1858-1913)于1895年提出，是指利用各类动植物油脂为原料，与甲醇或乙醇

3、等醇类物质经过交脂化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。在1900年巴黎博览会上，Dr．RudolfDiesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油具有一些明显优势，其含硫量低，可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有较好的润滑性能，可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损，延长其使用寿命；生物柴油具有良好的燃料性能，而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。此外，生物柴油是一种可再生能源，也是一种降解性较高的能源。2生物柴油的发展2.1国外生物柴油的发展现状7在2003到2008年的几年中，随着石油价格飙升，生物柴油快速发展，

4、并得到普遍关注。在国际上，欧美等地区和国家的生物柴油发展相对领先。美国2004年生物柴油产量约8万吨,到2007年，总产量达到463万吨/年，预计2012年总产能达到1093万吨/年，占全世界产能约19%。欧盟2004年产量为190万吨,2007年生物柴油产能达1029万吨/年,预计到2012年达到1300万吨/年。更值得关注的是，跨国石油和粮油公司也正在加快向综合型能源公司演化，积极发展可再生能源。BP在2006年后10年内投资5亿美元创建生物科学能源开发中心，并组建新的生物燃料业务部。送达尔是欧洲领先的生物燃料生产商，该公司的生物燃料开发始于1992年，法国、

5、德国、意大利的道达尔炼油厂中调入了生物柴油。2.2我国生物柴油发展的现状在生物柴油方面，我国的技术研究并不落后于欧美等发达国家，从各种公开的文献资料上，涉及生物柴油的文献80余篇，涉及技术研究的文献20余篇，内容包括了生物柴油生产技术和应用研究的各个方面。在专利库中有关生物柴油的专利检索结果为121条。在技术研究取得进展的同时，我国生物柴油产业也已经起步，相继有四川古杉、海南正和等7~8家企业参与生物柴油产业开发。但我国生物柴油产量很少，目前还不能对生物柴油产量作出准确的数据统计，生物柴油还没有形成固定的区域市场，我们在产业方面非常落后。我国从2001年开始生产生

6、物柴油。目前全国生产生物柴油的企业有数十家，年产量超过10万吨。3生物柴油的制备工艺目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温(230～250℃)下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。目前生物柴油的主要问题是成本高。据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本。因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。美国己开始通过基因工程方法研究高油含量的植物，日本采用工

7、业废油和废煎炸油，欧洲是在不适合种植粮食的土地上种植富油脂的农作物。但化学法合成生物柴油有以下缺点：工艺复杂，醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，能耗高：色泽深，由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质；酯化产物难于回收，成本高；生产过程有废碱液排放。7为解决上述问题，人们开始研究用生物酶法合成生物柴油，即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点。但目前主要问题有：对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%-60%。由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇

8、(如甲醇或