生物柴油-及具发展潜力的新能源

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金国家蹲生物凉柴油近产量逼（万雪t）革生物琴柴油纪比例剪（%震）澡原料稻现状矛美国通30袜10恰～2来0汇大豆礼推广区使用寇中煮德国范55虎5～广20柴,权10膜0堡油菜拦籽、蜂大豆吗、动答物油母脂繁广泛晶使用杜中街法国司40记5～烛30少各种敢植物友油欲研究夜推广炮中艰意大蜜利绳33浸20社～1镇00貌各种条植物超油狱广泛柜使用胡中赛奥地郊利聪5生.周5汁10迟0括油菜括籽、即废油浆脂警广泛粥使用费中兰日本酿40君5己～帅20痒废油放脂嗽广泛术使用龄中搬保加昆利亚勇0抖.摸03陆10窃0鸡向日涉葵、刺大豆您推广蛇使用铜中谱巴西麻蓖麻锅油陕行车绩实验降中霞澳大修利亚加10技0娃动物忌脂肪摘研究导推广缓中乔瑞典迷2～葛10歉0馆各种轻植物雹油锡广泛挥使用乎中逮比利旧时毕24煌5～立20变各种序植物恢油戒广泛夺使用阴中融阿根珠廷醒20挑大豆早推广精使用捆中屋加拿清大顷2～跃10调0炮桐油笼、动汗物脂昏肪帐推广愉使用汗中扶韩国灿5～银20纽米糠稠、回明收食谊物油掉和豆袄油延推广开使用都中办马来涛西亚辱棕榈睁油电研究铸推广躺中注：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洪物化诉性质肯生物索柴油拒石化煤柴油姻夏季甩产品亿冷滤闭点（模CF惧PP沿）/和℃稳-1撒0复0合冬季道产品乌冷滤坝点（揉CF完PP姑）/冷℃胞-2总0沟-2心0偏20宪℃的汇密度鸽/g寇.顿mL掠-1胀0帖.躬88低0驴.范83远40存℃动眯力粘峰度/箩mm泰2再.遵s-钳1济4～纲6忍2～蚀4逮闭口蚂闪点叮/℃秆＞1问00驴＞6晨0未十六寺烷点艰≥5拖6翼≥4判9用热值解/M在J际.块L-么1衡32怨35先燃烧虎功效慎（柴蚊油=恩10盛0%史），铃%弟10胃4抚10攻0女硫含次量（碎质量呈分数咸），遇%突＜0此.三00脆1序＜0雪.兼2宜氧含卡量（道体积咽分数套），端%挠10洋0批燃烧贝1哥kg颜燃料稻按化蛛学计趁算法恭的最订小空府气耗眨量/晴kg陡12那.石5醉14春.激5衡水危牵害等照级侍1巧2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拆项目露(%春)斯B1雷00闸比石拥化柴鉴油减纵少的袍比例吹B2晃0比程石化屡柴油穗减少土的比娱例童CO题43名.长2麦12钞.秤6粒HC店56保.仆3器11室.巩0居SO垒X黎10沾0计20饥颗粒私物旅55付.拜4挂18舟.池0论多环盲芳烃绞80列13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]呆2颤.证1暖.劝1遮原理炮和生培产工脾艺熄2觉.既1音.收1手.已1亡酯交视换庸原理熄厌匠酯交乔换(肢醇解牛)是颂通过颈有催后化剂凤氢氧箩化钠杰（N愚aO折H）饶存在条下与匪甲醇晓的下稿述反梯应来趟达到意的酯马交换尚：CHCH2-OC0-RCH2-OH∣∣CH-OCO-R+3CH3OH→CH-OH+3R-COOCH3∣∣CH2-OCO-RCH2-OH辩同时兴发生蝶副反犹应：CHCH2-OC0-RCH2-OH∣∣CH-OCO-R+3NaOH→CH-OH+3R-COONa∣∣CH2-OCO-RCH2-OH唤本实恳验将献预热伴好的月地沟两油，汇甲醇疑以及芦反应挣中作处为催宜化剂桨的氢暖氧化荷钠在赔反应漠器混程合反篇应，腐为保组证酯窗交换防反应丛的完击全，慰初次平酯交戏换的序反应逮产物缸在第市二反惜应器舒中再子次反立应。跟该反泥应产璃物在浙采用发一特骗殊设锻计可巧连续最工作丰的分辰离器代中被逃分为言生物篇柴油贡和甘庭油相四。将盟生物倡柴油搁相在率反应陪器中蝴水洗鼠，以抢除去辜其中丢残留狱的催痰化剂毒、溶睛解皂僻和甘叹油并叶在随禁后将不其加骂以分丰离，妖分出威的水薪相和湖甘油着相，貌以使箱残留该的皂双由生墙物柴亏油中颤分离江出来菠。希2己.阻1瓣.寿1领.房2构工艺文流程职酯交充换视反应由的工碎艺流辅程如瞎下：氢氢氧化钠→甲醇水↓↓地沟油→酯交换→分离→水洗→干燥→生物柴油↓粗甘油→精制→甘油土2范.汤1尘.音2石材狡料与处方法往2励.首1村.喂2颗.惰1外原叔料类地沟斤油蕉2说.嗽1狱.曲2耽.郊2威试知剂勤氢氧饮化钠短、过菊碘酸兄钾、袄甲醇顿。羞2捧.掉1怜.万2酬.咸3屿实硬验仪寇器惩恒温灶水浴围锅、佛冷凝储管、义真空尖泵、校三口仁圆底屡烧瓶枕、分战液漏先斗、态电子庆天平巡。薪2快.色1愧.所2面.峰4龄方法升2明.铜1并.顶2标.战4晃.映1裳分别对取2贝00筹g慨油，知按摩旦尔比把为3难.绞5:跌1，啊4壮.主5:锁1，敌5丸.瓣5:类1，扔6黎.云5:头1的侦比例催分别车加入锁甲醇层，同扮时加智入油而重0介.冲5%慎，0阀.腐8%精，1沫.板1%尝的固迟体烧来碱，貌（烧鸡碱事开先配堵制成世烧碱伙甲醇么溶液卷）剧协烈搅辱拌使急反应惹物料征充分挑混合勿；繁2杰.工1军.持2坟.镰4在.盐2吨分别埋置于脖60录℃芒、7抱0饱℃事、8慧0村℃库水浴谨中反买应1兼hr敞；走2纳.暂1嫂.遭2适.军4守.稠3护静置区分离婆反应俭混合辫物中崭的甘适油层保，迅录速并疏用计趣算量搜的浓咐硫酸岂中和程，离列心分淹离，丛得到姑酸化黄油、恨粗甘引油、鸦和硫贴酸钠兰；猴2晕.丽1皇.流2渡.项4望.哭4露在按爹第一狭次比菊例的也30侄%加凶入甲咏醇和技Na甩OH续催化辱剂，验剧烈切搅拌煎后置堂相同喂的温舅度条替件下辉反应喉；摸2组.宽1戏.曲2乌.拦4火.奸5抄静置捷分离这反应迁混合溪物中丝的甘早油层痛，迅陵速并芒用计希算量乓的浓艇硫酸影中和筒，离殖心分桶离，洽得到叮酸化朱油、懂粗甘吐油、窗和硫丰酸钠沉；粘2存.赚1哈.仔2陵.澡4蛇.杂6晋在油棒层中斤加入等80停℃瓣的水咱溶液牢洗涤酱后，狗离心扑分离针，分粗出水迟层；视2装.吧1帮.贿2愚.类4塘.潜7美蒸馏丢得到索的生费物柴咳油，逮至无鸟甲醇揭蒸出膊为止伐；全2貌.撤1匪.炼2自.卖4朱.眨8衬冷却朵并过雾滤生绒物柴件油。筑2庭.悄2百混合拾脂肪魔酸制洋取生掌物柴健油的列研究丛[4于]醒2叙.浸2窜.丽1佩原理湾和生拳产工鸽艺样2巴.肿2此.哨1拿.虎1蛋酯快化原产理梁脂肪唉酸酯浩化是坛通过陕有催笼化剂该硫酸快存在相下与筛甲醇临的下敬述反送应来勒达到仁甲酯热化：HH2SO4RCOOH+CH3OH——→RCOOCH3+H2O街2访.居2宏.脚1牢.确2盆工艺胆流程蒜酯化瘦反应舟的工肝艺流往程如赔下：甲醇硫酸甲醇硫酸水↓↓混合脂肪酸→酯化→分离→水洗→干燥→生物柴油↓废水户2动.冈2搁.蜜2左材灭料与引方法令2蜂.婆2宁.旦2谎.兵1叼原钓料乳混合居脂肪辟酸绞2昌.完2冠.仙2器.啦2段试剂借硫酸弟、过幕碘酸塔钾、监甲醇恋。锦2带.肥2铲.曾2崭.邪3齿实验悟仪器浸恒温扰水浴驱锅、栏冷凝志管、慨真空没泵、施三口卵圆底鸽烧瓶未、分精液漏枪斗、舞电子矿天平雾。施2个.斥2蛾.傲2申.性4恰制取伟方法辩2块.砍2拾.返2障.烛4筑.馆1覆酯化坚酯化述条件门，脂鸣肪酸券：甲闯醇：适H仙2塘S0露4粪＝1煮：0磨．4跪5：识0．检03泥(重淹量比什)，在反应老温度贿为7错5～棍95宴℃析，时筋间：蔑6～吩8h臂，将巧定量和的脂蹄肪酸负及甲娘醇加忆入箩烧瓶仍中在阶搅拌丧下慢亮慢滴工加H开2傲S0吹4凉，H绕2疗S0咐4奖滴加慈完毕笼、升闯温，啦调节后好甲模醇的饲蒸出寨量及炕回流眠量。参2待.丛2芹.闹2臣.购4宫.插2尾竭脱醇逢酯化刷结束伐后蒸而出过正量的恼甲醇欢，含迅水甲践醇通隆过分杆馏分逢离甲胡醇以灵供回贫用，罪最后宝真空旗脱甲残醇。呼2丙.缴2惭.欠2饲.梅4理.怀3焰丰中和写脱醇援终止档、冷条却、炼静置遇，放挡出底莫层硫森酸，象用氢播氧化辞钠水礼溶液抚中和挠，静末置分凯层，悲分去谎下层治水溶摄液。巩2咸.狐2剥.冤2奶.耍4获.曾4拥凑脱水独分去震水层睛的甲茄酯经蜡真空稼脱水穗至烧捏瓶中螺液面渗无气表泡为聪止。萍压力士为，多温度沸为1挎00肤～1殿20喂℃朽。晋2处.幼3畅潲水心油陪制取糕生物鸭柴油根的研筐究跨由于球回收住的潲竭水油顾的成秧分比据较复律杂，趋含有容机械盯杂质充及蛋括白质手、磷他脂等冠混溶证性杂稍质及忍少量撑的水奉分，淋若不愿进行住预处易理，项势必佣使转当酯化盛反应夺难以溜进行吊，同狡时使谅设备惹的利吩用率套降低奥[5斧]岗。实晓验过侵程中纤，我族们采梦取沉夕淀除反杂、身酸化还脱胶稼、水丈蒸汽伙蒸煮顺脱臭亚、真向空脱消水后膊所得携的原密料油赞，完感全能泛满足巾制备薪反应闸的需精要，讽反应钥的转张化率苹和收剑率都灵很高蹄。一铸定程龙度上虾，转府酯化缓反应幼能否辽顺利定进行芒及进细行的啄程度礼取决张于原史料预睁处理乓的好且坏。令2佣.雷3低.非1笑工艺段流程潲水油潲水油→碱炼→水洗→干燥→精炼油→甲酯化→生物柴油↓皂脚→皂化酸解→脂肪酸→甲酯化→生物柴油谁可以冈先青将忍潲水属油鹅进行逆碱炼愧，将冈游离嚷脂肪闲酸分孤离出退去，踩然后茂再使堡用碱碗作催坚化剂三按照届甲酯属化工烤艺制柄取生异物柴物油。歼分离殿出的苦皂脚却生产着脂肪休酸，仓脂肪姜酸采盐用硫撕酸作消催化守剂进要行甲集酯化细生产海生物峰柴油土。肝2.达3亲.2走材泻料与无方法颈2.果3病.2打.1俘原无料拴潲水汪油予2.变3乐.2喉.2朋晨试剂件氢氧替化钠务、夫硫酸穗、过顶碘酸供钾、逐烧碱热、组甲醇克。偷2.棕3门.2番.3辨肃实验错仪器铲恒温熊水浴梨锅、谷冷凝往管、词真空帅泵、捧三口忠圆底抓烧瓶锻、分送液漏怨斗、父电子误天平馅。转2咬.键3织.咏2革.4驳方法于捧雪2照.撕3蛙.辨2丽.4姐.虑1硬碱益炼姻碱炼法即N著aO滨H溶股液中拼和毛谨油中新的F假FA嘱，它沈是化截学反屈应，盏也是专放热劳反应恋。在棕碱炼饲过程变中主洗要会档发生仙中和遥、水践解、驼皂化匪等化抹学化甩应。免在中储和过重程中移，由缴于用刷碱量合、碱偿液浓悟度，饺搅拌基速度眠，操驳作条犁件不件同，统反应促过程纳中有急时产矛生几轧种化胞学反邮应。他为了俊减少胶中性雕油的损损失沿，必骄须选滨择最夸佳的律操作级工艺珍，以式获得摄更高沸效率麻。根申据F毕FA附含量尘计算切理论贱碱用塑量,血测络定毛诸油中君FF典A％析，按匙油酸艇分子尿量(略28漆2妻.耳47敏)计律算理纱论碱云量。蜓假设误每1名00便份毛星油含言FF鲁A为禁1％摊时，瓶所需赤理论漂固体侨烧碱赤量(米Na项OH脂)：笑超量技碱的垦确定臭：根块据毛听油的剂品质易、碱喷练工贼艺等舅方面区确定教。当她毛油粮品质今较好扣时，泽偏低她选择既，反蓄之偏驰高选帽择；结连续摇式碱吐炼工卸艺，专油、够碱接初触时驰间短散，可西偏高古选择陵。由2墨.薯3辱.础2及.李4.需2来水洗拿油脂委温度俭85晓~9遥0汁℃贫，热盼水温铸度9羡0~脾95朋℃敬，低控速搅匪拌，忽时间鞠5~生10爽mi伯n。妇静置蛾，分悦离废刚水。爽重复母1~唇2次躲。喂2饲.卡3耐.或2黎.吼4.没3涝干燥鸟油温芬控制钞在9待0~劣10沾0偶℃践，压滋力0竖.唯09裂MP炎a，俯时间遗30其mi屈n（于油中女不冒肿气泡慰为准银）。盘2楼.只3仁.堪2外.拣4.秩4携皂化是酸解鸦皂脚拼首先关用浓牢烧碱奏补充央皂化堤，然模后用获浓硫甩酸酸磨解成们脂肪握酸，黎脂肪尝酸经厨水洗挡干燥塌后用陪于生梳产生脱物柴致油。剧2倡.言3缩.华2搅.激4.访5哭甲酯花化列3铲结穿语争生物恨柴油趟作为介一种继新型掠燃料查，饶必然存具有迅它自嚼身的傍优势恋，作卧为生脚物质倚能是涨最为山理想雕的石席化能染源代智替品克。蓄在石课油资例源日众益紧评缺的科今天涉，进历行生术物柴戚油储扬备是撤具有踏战略兵意义洽的熟，史这叮不但惩能够书为能弄源匮拆乏旷贡献痕一份驾力量卡，而月且对档环境夏也是震十分搁友善蚕的。圾然而便它也级具有莫不成阅熟的堤地方恰，茎比孙如券40抽℃刊时粘物度过揭高，幅破坏袍发动连机润紧滑油敲性能注及其立腐蚀膏性，脚价格未偏高男等。女为此漫，站温在国童家战登略角线度上狐，大绳力发种展生做物柴婚油产赚业，斯使我艳国在弓新一矩代的颗能源瓣储备腐中处朋于不秒败之惯地，垂必须墙由更跪加优细惠的井政策奔，以染保证以这个窝新兴利的行朴业得果到发违展棍。对匹此，利提出许以下杯建议啄仅供架参考扛。躬3械.咳1愤政糖府应迹将发温展生布物柴罩油产怎业作钻为保克障国效家石蛾油安嘱全、汉保护垫环境灿生态财、促赞进经研济和恐产业咏发展但、增葵加农姥民收馒入的骆重大锦战略平措施政。示3彩.指2乐政府络应积乎极支饿持产萌业发聚展：纲3努.行2偷.获1丸对生严物柴罩油产扮业给染予适旱当的删税收申优惠撕；饶3川.辞2军.俱2沙积极诵试用霉和使袍用清欺洁的凳生物捐柴油治作为象“短绿色寻奥运蔬”匪；牛3伯.敲2蹈.沃3贿国家附将生士物柴看油列纽入国符家有泛关产垂业发光展计巧划，所并列钳入国柄家有蹄关科粱技发猴展计惯划，症组织笑攻关恢，促疼进企扮业技迷术创灶新。换网梨3迫.推3眉国家虎有关乘部委坊应尽忘快建叫立生慨物柴遇油相偏关的奖质量公、生娃产流群程、赛工艺顺设计萄以及鄙安全丝生产舒方面揉的国奴家标肚准，姻保障减优质片产品木进入猛市场义，确巡保安埋全生朽产。啄3厅.今4裂国家聚有关细部委矮应积调极协恒调生啊物柴卫油产等业,沸使艺生物味柴油跪要进赵入汽超车燃若料市桶场。宜3迟.讽5睁应当匙因地准制宜总，在昼比较末经济忆效益蜘显著突的地建区种礼植油郊料作始物。偿在绿欢化山吉区以储及退清耕还羞林过名程中注种植缘油料秤树木糠。救参考雄文献放：么[1两]辱Ge勒rh等ar符d朽Kn泄ot例he银a,防A盖nd答re口w摇C恢.吸M播at孟he装au场sb庆,怖Th炎om兄as潮W碑.冰R岔ya才n变II尘I茄.壮Ce佳ta牲ne决n阁um痛be啄rs滔o熔f搬br件an女ch河ed乎a垄nd拥s漆tr渣ai厨gh泰t-幻ch析ai受n脸fa搜tt批y唐es刷te尤rs矿d芳et暖er攻mi团ne缠d贤in刘an趴i燃gn廊it燥io微n研qu给al至it争y译te氧st忧er驰.租Fu杠el谷8固2蚂(2叼00盒3)谈9烫71须–9骆75闯[2庙]棚A怎nn假e阵S租me正ke丝ns窝,差R稼ic舟ar亮do挽H感en目ri扭qu笨e攀M邻or端et犁on昂G争od恳oi慌.舞C煮ha认ra幸ct库er篮is强at狠io赶n蛙of管S潜oo取t犯Em黑it妇te铜d蚁by夸D跌om烤es晃ti撞c武He豪at经in为g,顾A梢ir摩cr格af衫t黄an迷d患Ca督rs拣U姥si才ng册D膛ie似se冰l策or享B伟io岁di月es榆el胳.描J凳ou烈rn呢al凯o衰f剖At侨mo错sp弃he龙ri稀c绢Ch深em秩is者tr扫y虽(2曲00课5)普5饱2:隶4猜5–件62孝[3泉]贷M伏.携P草.统Do模ra偏do片a,薄E巴.赔Ba名ll兄es站te些ro门sb离,沃J斥.呆M木.共Ar斗na污lc尸,怨J捧.说Go饮me刘zc企,岩F省.抽J吉.闹Lo双pe世z宇.卷Ex魂ha旅us篮t框em脉is洁si搏on裙s炊fr亏om升a啄D溪ie勒se舒l倚en结gi榜ne姿f惯ue拣le捉d授wi鞋th资t纽ra眼ns漂es峡te谎ri弓fi球ed蹲wa警st瘦e隙ol渐iv秘e汁oi染l近.籍Fu寺el靠8芝2剩(2娘00壮3)估1圆31乔1–占13渗15胸[粮4茂]统何东蕉平绿张世馋宏更齐玉巡堂等尼.柔我国识生物更柴油思的发勿展与仓展望始.溜粮油纳