生物柴油制备试验与数学模型.研究

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1、第一章综述1．1．2生物柴油与环境污染废油是指植物油生产厂家在生产过程中的产生的酸化油和日常饮食中产生的废食用油。随着人们生活水平的提高，对食用油的用量逐年增加，每年消费植物油1．3x107t，直接产生的油泥和酸化油等就有2．5x106t，大中城市年产生的地沟油或餐饮废油等就达5．0×105t，目前这些垃圾油一般作为废物处理，造成极大的污染。同时关于地沟油的处理与利用问题，也一度成为许多城市的焦点问题【4】o根据美国燃料学会报道，发动机燃料燃烧产生的空气污染已成为空气污染的主要问题，如Nox为其他工业部门排放的1／2，CO为其他工业排放量的2／3，HC为其他工业排

2、放的一半。目前，全世界的汽车保有量已超过6亿辆，每千人拥有汽车110辆；而且，汽车保有量以每年3000万辆的速度增长，预测到2010年全球汽车数量将增到10亿辆。我国汽车保有量在2005年达到3356万辆，2020年将达到13103万辆：表1．1为世界部分大城市污染物总量中汽车排放污染物所占比例。表1-1部分城市汽车污染物排放情况【5】％在我国11个最大城市中，空气污染每年使5万人夭折，40万人感染上慢性支气管炎。据资料统计【6】，截至到2004年底，北京、上海和深圳的私人汽车数分别为130万、31万和37万。2005年底，北京的汽车保有量达到230万辆。除此之外

3、，天津的私人汽车数也达到29．3万，并以每年10％的数量增加。汽车排放污染物主要有HC、NOx、CO、PM(微粒物)等。在上述汽车排放污染物中，CO是燃油不完全燃烧的产物，对人的健康危害较大；HC主要是燃油蒸发及不完全燃烧的产物，又200多种不同的成分构成，含有致癌物质；NOx是在燃烧时高温高压条件下，由氮和氧化合而成，排放到大气后变成N02，其毒性很强，对人2第一章综述及植物生长均有不良影响，使形成酸雨及光化学烟雾的主要物质之一；PM主要成份是碳烟，上面附有大量化学物质，包含致癌物质，吸入人体后会在肺部长期停留。柴油造成的尾气污染比汽油大得多。据美国燃料学会报道

4、，发动机燃料燃烧产生的空气污染已成为空气污染的主要问题，如氮氧化物为其他工业部门排放的一半，一氧化碳为其他工业排放量的2／3，有毒碳氢化合物为其他工业排放的一半，为解决燃油的尾气污染的问题及日益恶化的环境压力，人们开始研究采用其他燃料如燃料究竟代替汽油。目前，燃料酒精在北美洲如美国和加拿大等和南美国家如巴西、阿根廷等已占有相当比例，装备有燃料酒精发动机的汽车已投放市场。对大多数需要柴油为燃料的大动力车辆如公共汽车、内燃机车及农用汽车等而言，燃料酒精并不适用。因此人们开发了柴油的代用品——生物柴油。生物柴油又称为阳光燃料(sunfuel)【7J是清洁的可再生能源，以

5、大豆和油菜籽等油料作物、有综合黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物有致、废油脂等为原料与低碳醇经转酯化反应制成的也替燃料，是优质的石化柴油代用品。润滑性能大大优于石化柴油，可以显著降低柴油发动机部件的磨损；存储、运输、使用更安全；十六烷值高于50，抗爆性好；具有可再生、易生物降解、无毒、含硫量低和废气排放量小等优点，是环境友好性燃料，燃烧过程中放出的C02由于植物的光合作用又被利用，植物又是生产生物柴油的原材料，因而不会增加大气中C02负荷，可缓解温室效应，对生态环境的改善，具有积极的意义悼J是典型“绿色能源”。大力发展生物柴油对经济可持续发展，推

6、进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。总之，生物柴油的环保作用体现在以下五个方面：有利于解决废油污染、有利于控制温室效应、生物柴油的燃烧过程更清洁、生物柴油的生物分解性高、生物柴油使用安全。1．2国内外研究现状早在一个世纪之前，鲁道夫，狄塞尔19]就设想将植物油作为发动机的燃料。随着二十世纪七十和九十年代出现的两次石油危机，这一设想在世界许多国家变成了现实，生物柴油一这一由油脂转化获得脂肪酸甲酯混合物一成为了实用产品，直接在柴油发动机得以应用，并体现其出色的环境友好性。我国从上个世纪八十年代起对脂肪酸甲酯生产技术进行实验研究，由于当时我国食

7、用油一直较为短缺，油脂价格较高，脂肪酸甲酯用于柴油替代品开发没有经济上可行性，一直没有形成可工业化的技术，而主要作为精细化工产品开发，如用于日用化工、橡胶、轻工等工业产品生产之中。随着我国植物油脂生产的快速增长及国外油脂产第一章综述品参与国内市场竞争，油脂终将会出现供应充裕的局面。作为精细化工产品的脂肪酸甲酯其市场容量毕竟较小，用植物油脂生产石油能源的替代品生物柴油具有非常现实的意义。1．2．1国外生物柴油技术和产业发展国外生物柴油使用基本上可以分为3种情况：石化柴油润滑性添加剂，一般加剂量5％以下；石化柴油调和组分，一般掺入量为20％～30％；纯生物柴油。目前，

8、欧洲和北美