第八章 生物柴油的转化

1、1. 生物柴油转化原理生物柴油转化原理2. 生物柴油生产技术生物柴油生产技术3. 生物柴油发展现状生物柴油发展现状4. 生物柴油的应用前景分析生物柴油的应用前景分析第八章第八章 生物柴油的转化生物柴油的转化第一节第一节 生物柴油转化原理生物柴油转化原理一、生物柴油转化原理一、生物柴油转化原理（一）生物柴油的概念及特点（一）生物柴油的概念及特点 生物柴油是通过动植物油脂转化而来的高生物柴油是通过动植物油脂转化而来的高级脂肪酸的低碳烷基酯混合物。级脂肪酸的低碳烷基酯混合物。 通常为通常为脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯和和脂肪酸乙酯脂肪酸乙酯1、我国发展生物柴油的原料、我国发展生物柴油的原料 不与食用粮油争地

2、不与食用粮油争地l提供价廉油源提供价廉油源林业原料：林业原料：麻风树油、黄连木油、橡胶籽油等麻风树油、黄连木油、橡胶籽油等但有一个培育过程但有一个培育过程l目前的主要原料目前的主要原料废弃油脂：废弃油脂：餐饮业废油餐饮业废油榨油厂下脚料榨油厂下脚料废弃动物脂肪废弃动物脂肪l微藻微藻2、生物柴油组成、生物柴油组成 米糠油生物柴油的气相色谱图米糠油生物柴油的气相色谱图 米糠油生物柴油的质谱图米糠油生物柴油的质谱图米糠油生物柴油的组成米糠油生物柴油的组成Fatty acid methyl ester contetnt (%)Rention time (min) Content (%)Methyl t

3、etradecanoate (C15H30O2)5.440.37Hexadecanoic acid mehtyl ester (C17H34O2)棕榈酸甲酯6.7321.399,12- Octadecadienoic acid methyl ester (C19H34O2)亚油酸甲酯8.1832.159- Octadecadienoic acid methyl ester (C19H36O2)油酸甲酯8.2542.39Octadecadienoic acid methyl ester (C19H38O2)8.452.4511-Eicosenoic acid methyl ester (C21H

4、40O2)10.260.46Eicosenoic acid methyl ester (C21H42O2)10.530.793 3、生物柴油的性状、生物柴油的性状 性能性能生物柴油生物柴油0#0#（GB252-2000GB252-2000）密度（密度（2020）kg/Mkg/M3 3887.6887.6820820900900酸值（酸值（mg KOH/gmg KOH/g）0.730.730.80.8运动粘度（运动粘度（4040）mmmm2 2/s/s7.127.123.03.08.08.0铜片腐蚀（铜片腐蚀（50,3h50,3h）级）级1 1不大于不大于1 1闪点闪点1091096060水分（

5、水分（m/mm/m）% %痕迹痕迹痕迹痕迹机械杂质机械杂质无无无无凝点（凝点（）-5-50 0十六烷值十六烷值50504949硫质量分数硫质量分数0.010.010.010.01灰分（灰分（m/mm/m）% %0.0080.0080. 010. 014、生物柴油的优点、生物柴油的优点 具有优良的环保特性具有优良的环保特性 具有良好的燃烧性能；较好的低温发动机具有良好的燃烧性能；较好的低温发动机启动性能；无需改动柴油机，可直接添加启动性能；无需改动柴油机，可直接添加使用。使用。 具有较好的安全性能。具有较好的安全性能。 具有可再生性能。具有可再生性能。 柴油主要由烷烃、环烷烃、芳香烃、多环柴油主

6、要由烷烃、环烷烃、芳香烃、多环芳烃及少量芳烃及少量S、N及添加剂组成的混合物。及添加剂组成的混合物。二、生物柴油生产原理二、生物柴油生产原理 目前生产生物柴油主要应用的方法是酯交目前生产生物柴油主要应用的方法是酯交换法。换法。 化学反应主要是包括油脂的水解反应、酯化学反应主要是包括油脂的水解反应、酯化反应和酯交换反应。化反应和酯交换反应。（一）水解反应（一）水解反应（二）酯化反应（二）酯化反应（三）酯交换反应（三）酯交换反应一、酶法制备生物柴油一、酶法制备生物柴油第二节第二节 生物柴油生产技术生物柴油生产技术脂肪酶脂肪酶油脂油脂短链醇短链醇生物柴油生物柴油甘油甘油 图图1 产脂肪酶海洋酵母产脂

7、肪酶海洋酵母MY-1的初筛（的初筛（a）和复筛）和复筛(b)照片照片 米糠油米糠油 米糠油生物柴油米糠油生物柴油1、目前存在的问题：、目前存在的问题：对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低；对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低；短链醇对酶有一定毒性，酶的使用寿命短；短链醇对酶有一定毒性，酶的使用寿命短；副产物甘油和水难于回收。副产物甘油和水难于回收。二、物理法生物柴油生产技术二、物理法生物柴油生产技术直接混合法直接混合法 将天然油脂与石油柴油、溶剂或醇类按不将天然油脂与石油柴油、溶剂或醇类按不同比例直接混合后用于柴油代用燃料。同比例直接混合后用于柴油代用燃料。微乳液法微乳液法 将动植物油与甲醇、乙醇

8、和将动植物油与甲醇、乙醇和1-丁醇等溶剂丁醇等溶剂混合制成微乳液，来解决动植物油的黏度混合制成微乳液，来解决动植物油的黏度高的问题。高的问题。动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温（性催化剂和高温（230230250250）下进行酯交换反应，）下进行酯交换反应，生成相应的生成相应的脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯或乙酯，在经洗涤干燥即得或乙酯，在经洗涤干燥即得生物柴油。生物柴油。三、化学法生物柴油生产工艺三、化学法生物柴油生产工艺（一）采用互溶剂的强化酯交换（一）采用互溶剂的强化酯交换 在酯交换反应中引入惰性助溶剂，使油脂在酯交换反应中引入惰

9、性助溶剂，使油脂和甲醇在反应初始阶段成为一相，大大加和甲醇在反应初始阶段成为一相，大大加快了反应速度。快了反应速度。酸催化酸催化碱催化碱催化（二）超临界反应的强化酯交换技术（二）超临界反应的强化酯交换技术 超临界情况下，如果体系中有水存在，油超临界情况下，如果体系中有水存在，油脂首先是水解生成脂肪酸，再与甲醇反应脂首先是水解生成脂肪酸，再与甲醇反应生成脂肪酸甲酯。生成脂肪酸甲酯。（三）固体碱催化技术（三）固体碱催化技术 固体催化剂很容易与液体物料分离。固体催化剂很容易与液体物料分离。 反应速度慢，时间长，且催化剂的成本高，反应速度慢，时间长，且催化剂的成本高，寿命通常较短。寿命通常较短。四、工

10、程微藻法生产技术四、工程微藻法生产技术工程微藻的优越性：工程微藻的优越性：生产能力高；生产能力高；海水作为天然培养基，可进行大量养殖；海水作为天然培养基，可进行大量养殖；它生产油脂比陆生植物单产高出它生产油脂比陆生植物单产高出30倍。倍。第三节第三节 生物柴油发展现状生物柴油发展现状一、国外发展生物柴油现状一、国外发展生物柴油现状（一）欧盟国家（一）欧盟国家l欧盟为了履行欧盟为了履行“京都议定书京都议定书”中减轻地球中减轻地球温室效应的承诺，大力发展生物柴油温室效应的承诺，大力发展生物柴油l欧洲生物柴油的产量：欧洲生物柴油的产量：20022002年，年，107107万吨万吨20032003年，

11、年，143143万吨万吨20042004年，年，193193万吨万吨20052005年，年，338338万吨万吨20062006年，年，398398万吨万吨l规划规划20102010年产量达到年产量达到80080010001000万吨万吨l利用利用丰产的大豆丰产的大豆为原料为原料发展生物柴油发展生物柴油l20052005年年1111月份美国的全国生物柴油协会估计，大约月份美国的全国生物柴油协会估计，大约4545家公司正在积极生产生物柴油家公司正在积极生产生物柴油l20062006年年1 1月份月份“生物杂志生物杂志”报导，美国报导，美国20062006年将建年将建成成1515个生物柴油厂，总能

12、力个生物柴油厂，总能力7575万吨，同时扩建万吨，同时扩建3 3个个生物柴油厂，扩建能力为生物柴油厂，扩建能力为1515万吨万吨l20072007年年9 9月，美国生物柴油协会称：美国共有月，美国生物柴油协会称：美国共有148148个个生物柴油厂，但一部分未运转。生物柴油厂，但一部分未运转。l美国规划美国规划20112011年生物柴油生产年生物柴油生产115115万吨，万吨，20162016年到年到330330万吨。万吨。（三）我国发展生物柴油现状（三）我国发展生物柴油现状 我国生物柴油产业也已经起步，我国生物我国生物柴油产业也已经起步，我国生物柴油实践首先在民企展开。柴油实践首先在民企展开。

13、 发展潜力巨大。发展潜力巨大。据不完全统计据不完全统计l正在生产的企业正在生产的企业海南正和生物能源公司海南正和生物能源公司四川古杉油脂化工公司四川古杉油脂化工公司福建卓越新能源发展公司福建卓越新能源发展公司福建源华能源科技有限公司福建源华能源科技有限公司无锡华宏生物燃料有限公司无锡华宏生物燃料有限公司国内生物柴油大发展国内生物柴油大发展l 正在建设的企业正在建设的企业丹东市精细化工厂丹东市精细化工厂湖南天源生物清洁能源有限公司湖南天源生物清洁能源有限公司湖南海纳百川生物工程有限公司湖南海纳百川生物工程有限公司l加拿大加拿大BioxBiox公司新建公司新建5 5万吨万吨/ /年生物柴油厂，年生物柴油厂，20052005年投产。年投产。l韩国韩国20022002年建成年建成1010万吨万吨/ /年的生物柴油生产装置，年的生物柴油生产装置，已扩建至已扩建至2020万吨万吨/ /年。年。l巴西巴西20082008年生物柴油在石油柴油中的掺比达到年生物柴油在石油柴油中的掺比达到5%5%，到