生物柴油的制备技术精选(九篇)

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第1篇：生物柴油的制备技术范文

关键词：餐饮废油 回收利用 生物柴油 化工原料 日化产品 助剂

中图分类号：TS229 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（c）-0212-02

餐饮废油是指餐饮企业在生产、经营过程中产生的不能再食用的动植物油脂，包括煎炸废油、泔水油、油烟机排放的废油脂等。餐饮废油若流向餐桌，将对人体健康造成巨大危害；但废油中含有大量可回收再利用的有机物，所以具有污染和回收利用双重性。目前，对餐饮废油进行合理回收，实现变废为宝，已被人们广泛认识。[1]在制备生物柴油、化工原料、日化产品、助剂等领域取得了显著的成果，展示出了良好的应用前景。

1 制备生物柴油

生物柴油是指以动植物油或其水解的脂肪酸为原料，与一元醇（常用甲醇）通过醇解或酯化生产的脂肪酸一元酯，其性能可与石化柴油媲美，而且燃烧充分、污染物排放少、可降解性好。但生物柴油的生产成本较高，其中原料成本占了70%～95%[2]。经过预处理的废油比新鲜油的价格要便宜至少一半，这可大幅降低生物柴油的生产成本。

目前，利用餐饮废油制备生物柴油的方法主要有：酸碱催化法、酶催化法、超临界转化法等。

1.1 酸碱催化法

甘油三酯和游离脂肪酸是餐饮废油中的两种最主要成分，用其制取生物柴油的反应方程式见图1和图2所示。

碱催化法常用的催化剂有：NaOH、KOH、醇盐（NaOCH3、KOCH3）、金属氧化物等[3]。碱催化法对原料油中游离脂肪酸和水分比较敏感。用酸做催化剂，避免了碱性条件下游离脂肪酸的皂化反应，尤其适于游离脂肪酸含量较高的废油，但反应温度较高，时间较长。常用的酸催化剂有：H2SO4、HCl、H3PO4、离子交换树脂、硫酸盐，甚至还有处理过的酸性固体废弃物等。[4]近年来发展的两步催化法是指先用酸将餐饮废油中的游离脂肪酸酯化，使之降低到一定水平；然后再用碱催化餐饮废油中的甘油三酯，使之转化为脂肪酸一元酯。

1.2 酶催化法

近年来，酶催化法逐渐受到国内外研究者的重视。主要是酶催化法反应条件温和、废液排放少，对餐饮废油品质要求较低，是制备生物柴油最具发展前景的工艺路线。但酶催化法中的酶价格昂贵，所以研究者们[5]普遍采用固定化酶，可实现多次循环使用，降低成本。

1.3 超临界转化法

超临界转化法是指餐饮废油在酸、碱或酶等催化或无催化剂条件下，与超临界状态的醇类物质反应制成生物柴油。[6]该法虽然具有环境友好、反应分离同时进行、时间短和转化率高等优点，但由于需要高温高压等生产条件，工业化仍有一定困难。

2 制备化工原料

餐饮废油中含有大量硬脂酸和油酸，经高温或中温水解后得到粗混合脂肪酸，再经过精制，可得固体硬脂酸及液体油酸，但该法工艺复杂，设备投资较高。而郭涛等[7]探索出一套在常温常压下生产硬脂酸和油酸的工艺，他们用白土将餐饮废油脱色后皂化，再将皂化液转化成油酸铅、硬脂酸铅沉淀，用甲醇将二者分离，分离后再通过酸化处理生成相应的油酸与硬脂酸。另外，利用餐饮废油转化生产生物柴油时，其副产物为甘油，这也引起了科研人员的重视。[8]

3 生产日化产品

餐饮废油可以生产肥皂、洗衣皂液等日化产品。魏正妍等[9]通过原料预处理（过滤、脱水、除味、脱色）、皂化、盐析、水洗、干燥定型等工序，利用餐饮废油和柑橘皮制得肥皂。此法成本低、操作简便、无污染。盛金英[10]发明了用废油生产洗衣皂液的工艺，具有一定实用价值。

4 制备助剂

4.1 制备表面活性剂及其中间体

脂肪酸酰胺是一类具有良好表面活性的非离子型表面活性剂，广泛应用于日化、医药、化工等领域。刘先杰等[11]以餐饮废油为原料，采用甘油酯法制备表面活性剂脂肪酸二乙醇酰胺。确定最优合成反应条件为：反应温度200 ℃，餐饮废油与二乙醇胺质量比1.3∶1，反应时间330 min。在此条件下，油脂转化率为98.3%。

脂肪酰胺丙基・二甲基胺是胺盐、季铵盐类表面活性剂的重要中间体。张威等[12]用废油与N，N-二甲基-1，3-丙二胺直接反应一步合成脂肪酰胺丙基・二甲基胺，具有一定的应用价值。

4.2 制备混凝土制品脱模剂

随着我国基本建设的不断发展，混凝土制品增长迅速，使得混凝土制品脱模剂的需求量不断增加。民等[13]以餐饮业废油脂为主要原料，通过乳化剂作用，掺水制成可自乳化的乳化油脱模剂，稳定性及脱模性能好，对钢模无锈蚀危害，成本大大降低，具有良好的市场应用前景。

5 结语

我国是油脂消耗大国，每年产生大量废弃油脂。然而，由于缺乏统一的回收政策，且缺少有效的管理和监督，所以真正获得利用的废弃油资源只是很少一部分。[13]为此，我们应该加大宣传力度，制定切实可行的废油回收制度，还应该打击非法地沟油收购行为，加大回收利用的政策扶持，从而尽快实现餐饮废油综合利用的产业化。

随着人们的环保意识的加强，政府扶持的落实，法律法规的不断完善，对餐饮废油的回收利用研究的进一步深入，合理有效地对餐饮废油进行回收再利用，能够在改善生态环境、缓解能源危机、促进可持续发展等方面起到重要作用。

参考文献

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第2篇：生物柴油的制备技术范文

关键词：废弃油脂；生物柴油；预处理；生产方法

中图分类号：A715文献标识码： A

[Abstract]This paper mainly introduces the pretreatment of the waste oil and manufacturing method of biodiesel from waste oil. The pretreatment of the waste oil include the removal of solid impurity& water, reducing the acid value, lower viscosity and color removal, etc. Method of manufacturing biodiesel mainly include alkali catalysis, acid catalysis, enzyme catalysis and supercritical method, this paper introduces the advantages and disadvantages of four kinds of methods, respectively.

[Key words] waste oil; biodiesel; pretreatment; manufacturing method

作者简介：刘铁梅 (1979-)，女，工学硕士，讲师，现为广东省环境保护职业技术学校老师，从事环境保护相关的教学、科研及对外技术服务工作。邮箱：。

1前言

生物柴油是以可再生的动植物油脂为原料与低碳醇反应生成的长链脂肪酸的单烷基酯。近几年来，生物柴油因其特有的优势受到人们的广泛关注。然而生物柴油的生产成本却非常高，从而使其难以大规模商业化生产。生产成本集中在原料上，原料成本大约占总成本的70%~95%[1]。因此，解决其原料问题至关重要。废弃油脂的利用，使生物柴油的生产成本大大降低。本文主要介绍废弃油脂的预处理及用废弃油脂制备生物柴油的方法。

2废弃油脂的性质及预处理

油脂的主要成分是甘油三酸酯，在烹饪煎炸过程中，油脂会发生反应生成烷烃、烯烃、低碳的脂肪酸、酮、游离脂肪酸、甘油、甘油单酯、甘油二酯、二聚物等。生成的这些物质不但使油脂的性质发生变化，如黏度增大、比热增大、颜色加深、严重酸败等，而且会严重影响生物柴油的生产过程及生物柴油的质量，因此在用废弃食用油生产生物柴油之前，必须对其进行预处理。

预处理主要是除去废弃食用油中的固体杂质、水、降低酸值、降低黏度、脱色等。

（1）除杂除水除去固体杂质主要通过重力分离和离心分离法[2]，除水的方法有加热法[3]、干燥剂吸收法等，常用的吸水剂有硅胶、硫酸镁等等。

（2）降低酸值主要是用预酯化法、有机溶剂萃取法等。预酯化法是在在制备生物柴油前首先以酸为催化剂进行酯化，将原料中的游离脂肪酸转化为酯[4]。有机溶剂萃取法是利用游离脂肪酸和甘油三酸酯在有机溶剂中的溶解性差异，将游离脂肪酸从甘油三酸酯中分离出来[5]。

（3）脱色常用的脱色剂有活性白土、膨润土等脱色剂，也有人使用合成硅胶镁和活性炭，但价格较昂贵。

（4）降低黏度降低黏度的方法有陶瓷膜过滤法和超声波法。

3废弃油脂生产生物柴油的方法

生物柴油的生产方法有直接混合使用法、微乳化法、热解法及酯交换法，其中酯交换法在工业生产中应用最多。酯交换（又称醇解）是油脂与醇在催化剂作用下生成酯和甘油，所用的醇通常为低碳醇（用得最多的是甲醇和乙醇）。

酯交换反应的方程式如下：

生成的单烷基酯即生物柴油，甘油是生产生物柴油的副产物，可以作为生产其他物质的原料。依据催化剂的使用情况，酯交换反应分为催化酯交换反应和非催化酯交换反应；根据所用催化剂种类的不同，催化酯交换反应又分为碱催化、酸催化和酶催化的酯交换反应；非催化酯交换反应主要是超临界法。

3.1 碱催化的酯交换法

碱催化酯交换是生物柴油的传统生产方法，目前碱催化酯交换已经工业化。所用催化剂主要是强碱、碳酸盐及碱金属的醇盐。碱催化剂最大的优点是碱催化活性高，反应速率快。其最大的缺点是对废弃食用油中的游离脂肪酸及水的要求很高，要求原料油中游离脂肪酸的酸值

3.2 酸催化的酯交换法

酸催化酯交换反应所用催化剂主要是硫酸、盐酸、磷酸、有机磺酸等，尽管酸催化反应速度比碱催化反应慢，且反应温度也较高，但用酸作催化剂时，对废弃食用油中的游离脂肪酸及水的含量要求不高，可以克服碱催化酯交换反应的缺点。当原料中游离脂肪酸含量>1%时，也可以用酸作催化剂进行酯交换反应生产生物柴油[6]。废弃食用油中，游离脂肪酸的浓度一般都大于2%，用酸作催化剂进行酯交换可省去游离脂肪酸的预处理这个步骤（预酯化与酯交换同时进行），简化了生产工艺，降低了预处理的生产成本，在这方面显示出了其优越性。

3.3 酶催化的酯交换法

酶催化酯交换反应用的催化剂是生物酶，酶对废弃食用油中的游离脂肪酸和水的含量没有特别的要求，且产品分离简单，回收容易，克服了碱催化甘油与酯分离困难的缺点。酶催化酯交换有无有机溶剂都可进行，但当没有有机溶剂时，酯的产率不高，这可能是因为酶在甲醇浓度较高时易发生中毒而失活，从而使酯的产量降低，因此在反应时往往分步加入甲醇。Watanabe等[7]用固定床生物反应器三步法由废弃食用油制备生物柴油，达到90.4%的转化率。Lee等[8]研究了猪油制备生物柴油的酶催化酯交换，分步（三步）加入甲醇，能使酶一直保持其活性，从而得到较高的转化率，当甲醇过量时，可使用吸水性材料如硅胶等使酶保持活性。酶催化酯交换之所以工业化困难是因为酶催化剂的价格昂贵，使用寿命短，不稳定，易失活，而且酶催化酯交换反应时间比碱催化和酸催化的反应时间长。Xu等[9]以Novozym 435作催化剂，以乙酸甲酯为原料酯交换制备生物柴油，转化率能达到92%。整个反应过程避免了使用甲醇、乙醇等低碳醇，有效地防止了酶催化剂中毒失活，且反应过程中不生成甘油，不需要其他特殊处理即可使酶催化剂得到循环利用，有效地提高了酶的利用次数，降低了成本，取得了很好的效果。

3.4 超临界甲醇法

超临界甲醇法不使用催化剂，对游离脂肪酸和水的要求不高，游离脂肪酸同时发生酯化反应生成脂肪酸甲酯，提高了酯的产率。van Kasteren等[10]模拟了用超临界甲醇法生产生物柴油过程，得出用超临界法可以生产高纯度的生物柴油（99.8%），并能得到较纯的副产品甘油（96.4%）。通过成本核算，指出用超临界法生产生物柴油主要成本是原料成本、生产规模、副产品甘油的利用及资金成本。该方法可以与目前已经成熟的碱催化、酸催化工艺相竞争。但是超临界酯交换也有其缺点，超临界甲醇法要求反应温度（一般300℃以上）和压力都很高，且醇油比大。D’Ippolito等[11]用计算机模拟了两步法无催化剂超临界甲醇制备生物柴油的过程，用两步法，中间移走系统中生成的甘油，能够克服超临界甲醇法操作压力高、醇油摩尔比大的缺点，达到了很好的效果。

4目前的现状与前景

用废弃油脂生产生物柴油，不仅降低了生产成本，而且使废弃油脂得到了循环利用，减少了废弃油脂对环境的污染，解决了废弃油脂的安全排放问题。

目前已经有不少企业用废弃油脂生产生物柴油，但是由于餐馆比较分散，废弃食用油脂的回收及运输、储存成了问题，要使废弃油脂成为生物柴油的一种有效的、可持续供给的原料，政府部门还要出台相应的政策来规范废弃油脂的一系列问题。

参考文献

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第3篇：生物柴油的制备技术范文

关键词:地沟油;生物柴油;甲基叔丁基醚;助溶剂

中图分类号:TE665 文献标识码:A 文章编号:1672-3198(2010)02-0297-03

近年来,世界石油资源的日趋枯竭和石油燃烧造成的空气污染促使人们寻找新的替代能源。由动、植物油脂通过与甲醇酯交换反应而生成的脂肪酸甲酯(生物柴油) ,以其作为潜在的柴油能源替代品,近年来得到越来越多的重视。生物柴油,来源于动植物油脂,是以大豆、油菜籽等油料作物,油粽、黄连木等油料林木果实,工程微藻等水生植物,以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料。与普通柴油相比,生物柴油具有可再生性,闪点高,性能好,尾气排放中的有毒气体大为降低等优点,是一种绿色环保型的石油替代燃料。

目前,生物柴油研究较多的是传统的间歇式碱催化酯交换反应。由于油和甲醇不能完全互溶,反应仅在相界面进行,反应速度慢。加入助溶剂可使甲醇和油形成均相,并且助溶剂和过剩的甲醇在反应结束后可以同时蒸出并循环使用。曹维良等采用固体酸ZrO2/SO2-4和TiO2/SO2-4为催化剂,CO2为共溶剂经酯交换法制备生物柴油,结果表明,CO2助溶剂的加入明显提高了甘油三酸酯的转化率和酯交换深度。

以地沟油和甲醇为原料,在酸催化酯交换反应体系引入助溶剂制备生物柴油,考察了不同助溶剂对酯交换率的影响,并优化选择助溶剂及工艺条件,以期为生物柴油的连续化工艺设计提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂

地沟油购于无锡嘉利华有限公司,基本指标如表1所示。甲醇、正己烷、甲烷磺酸、草酸、氢氧化钾、乙醇、无水碳酸钠、盐酸、乙醚、指示剂、硫酸,以上均为分析纯。油酸甲酯、亚油酸甲酯、棕榈酸甲酯甲酯标品。

1.2 仪器、设备

GC-9A气相色谱仪、JJ21精密增力电动搅拌器、101-1AS电热鼓风恒温干燥箱、旋转蒸发仪、HH-S恒温水浴锅、AY-120电子天平等

1.3 实验方法

植物油脂水分含量测定法(GB/T 5528-1995)、动植物油脂酸价测定(GB/T 5530-1998)将地沟油取一定量加入到装有回流冷凝管和电动搅拌器的250mL 的三口烧瓶中, 预热到一定温度,再加入一定比例的溶有催化剂的甲醇和助溶剂,调节搅拌速率350r /min,开始计时。恒温反应一定时间后停止搅拌,反应结束。产物静置分层,上层为生物柴油、甲醇和助溶剂,下层为粗甘油和催化剂。旋转蒸发回收甲醇、助溶剂和催化剂。

1.4 产品分析

采用气相色谱仪(岛津, GC-9A) 和氢火焰检测器进行测定与分析。色谱柱:SUPELCOWAX210毛细管色谱柱,30 m ×0. 32 mm ×0. 25μm;色谱条件:柱温100 ℃,汽化室温250℃,检测室温250℃。采用内标法计算脂肪酸甲酯的含量 。

2 结果与讨论

2.1 助溶剂的选择

文中选择了六种助溶剂在同一条件下反应,比较酯化效果和反应时间的影响,筛选出对提高反应效率较好的助溶剂,结果如表2中。

从表2中可以看出,甲基叔丁基醚的加入可以显著提高转化率并大大缩短反应时间,故以下实验将具体探讨甲基叔丁基醚作为助溶剂对酯化反应的影响。

2.2 单因素试验结果

2.2.1 醇油摩尔比对酯化反应的影响

以地沟油为原料,加入油量20%的甲基叔丁基醚,反应时间10h, 温度80℃,催化剂为油重的6%的条件下, 考察醇油摩尔比对反应转化率的影响, 结果如图1所示。

由结果可以看出增加醇油摩尔比可以增大生物柴油的产率,但影响不大,当醇油摩尔比为10:1时,生物柴油产率达到80%;当醇油摩尔比为14:1时,生物柴油产率达到最大85%。因为原料酸价比较高,一般需要过量的甲醇。所以,本实验选择14:1为最佳的醇油摩尔比。

2.2.2 反应温度对酯化反应的影响

以地沟油为原料,加入溶有催化剂醇油摩尔比14:1的甲醇溶液,油量20%的甲基叔丁基醚,反应10h,改变温度条件考察不同温度对酯化率的影响,结果如图2所示。

由图可见,反应温度越高,反应速度越快。当反应温度为50℃时,生物柴油产率为75% ,当温度升高到80℃后, 转化率上升到了91%。但是,当反应温度高于80℃时,甲醇容易气化,反而会造成能耗的增加和甲醇的损失。因而,最佳的反应温度为80℃。

2.2.3 催化剂用量的影响

以地沟油为原料,加入油量20%的甲基叔丁基醚, 醇油摩尔比14:1的甲醇, 反应时间10h, 温度80℃的条件下, 考察催化剂用量对酯化率的影响, 结果如图3所示。

由实验结果可见,增加催化剂质量分数能够加快反应速度。随着催化剂量的增加生物柴油的转化率升高。当催化剂质量为油质量的5%时,生物柴油转化率达到最高只能达到86%,而再增加催化剂质量分数时,对反应速度的有所下降,是因为液体催化剂稀释的原料和甲醇的有效浓度,反而不利于酯交换反应的进行。所以,最佳的催化剂质量为地沟油质量的5%。

2.2.4 助溶剂加入量对酯化反应的影响

以地沟油为原料,固定醇油摩尔比为14:1, 6%的催化剂,反应时间10h等技术条件,改变助溶剂的加入量,在溶剂回流温度下进行酯化反应,其结果如图4所示。

从图可以看出,随着助溶剂甲基叔丁基醚 的增加,酯交换的程度越来越大,脂肪酸甲酯的收率也越高。但当共溶剂的加入量达到一定程度时,对酯交换反应的影响有限,这是因为酯交换反应是个可逆的过程,加入助溶剂的量过多会引起原料油、甲醇和催化剂的有效浓度变小,反而不利于酯交换反应的进行。因而最佳助溶剂的量选择30% 。

2.2.5 反应时间对酯化反应的影响

以地沟油为原料,分别加入5%的催化剂, 20%的共沸蒸馏溶剂,按摩尔比为14:1的比例加入甲醇醇,考察反应时间对酯化反应的影响,结果见图5。

由图可以看出,随着反应时间的增加生物柴油的转化率升高,反应8个小时后达到最高为94%。

2.3 正交实验结果分析

由以上各因素对酯化反应影响情况分析可知,反应温度、反应时间、催化剂加入量和助溶剂的加入量对酯化反应有较大影响,因此拟定4因素3水平正交实验确定酯化反应最优工艺条件,正交实验结果见表3。

由表2的极差分析可以看出,四个因素对酯交换反应的影响程度依次为:助溶剂的加入量,温度,催化剂用量,反应时间。助溶剂的加入量对酯交换反应的影响最大,其次是反应温度、催化剂用量和反应时间。酯交换优化反应条件为:A2B2C2D3 ,即反应温度75℃,催化剂用量为油量的5%,甲基叔丁基醚用量为油量的25%,反应时间为8h。最佳反应条件下生物柴油的转化率达到95.91%。

3 结论

( 1) 比较六种助溶剂对生物柴油转化率的影响,选择甲基叔丁基醚作为助溶剂可显著提高生物柴油的转化率。

( 2) 采用甲基叔丁基醚作为助溶剂合成生物柴油, 最佳反应条件为助溶剂用量为25%、反应时间8h、催化剂用量5%、温度75℃。

( 3) 影响反应转化率的重要性依次为∶助溶剂的加入量>温度>催化剂用量>反应时间。

参考文献

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第4篇：生物柴油的制备技术范文

关键词：海藻；生物燃油；能源；减排；

1引言

随着全球经济的发展，能源将日趋紧张。传统能源的迅速减少以及严重的污染问题，已经严重危害到全球的经济和环境。我们必须减少对化石资源的依赖，加大可再生能源的开发和利用。目前，生物质能生产主要以农作物为原料，对粮食、耕地、水等资源需求巨大，因为资源供给的限制，难以满足市场需求。海洋生物质能的开发为解决这一问题提供了出路。

2利用海藻发展生物燃料研究的背景和现状

生物质能是以生物质为载体，将太阳能以化学能形式贮存其中，能源主要依靠植物的光合作用产生。生物能可以转化为固态、液态和气态燃料形式，替代传统的化石燃料，具有环保和可再生双重属性。工程海藻的研究和开发，为生物质能产业提供充足和廉价的原料供给成为可能。

美国从1976年起就启动了微藻能源研究。目前，美国的科学家已经培育出富油的工程小环藻，这种藻类比自然状态下微藻的脂质含量提高3至12倍。2006年11月，美国亚利桑那州建立了可与1040兆瓦电厂烟道气相连接的商业化系统，成功地利用烟道气的二氧化碳，大规模光合成培养微藻，并将微藻转化为生物“原油”。2007年，美国启动“微型曼哈顿计划”，计划实现微藻制备生物柴油的工业化。美国能源局计划在各项技术全面进展的前提下，将微藻产油的成本于2015年降至2至3美元/加仑。

2007年，日本启动了大型海藻的能源计划项目，利用马尾藻生产汽车用乙醇。预计到2020年，栽培面积将达1万平方公里，每年可收获6500吨干藻，可以生产约200万升燃料乙醇，相当于现有日本汽车油耗量的三分之一。

今年，我国微藻能源方向首个国家重点基础研究发展计划（“973计划”）项目“微藻能源规模化制备的科学基础”，已经正式启动。该项目将以推动微藻能源规模化制备中核心技术的重大突破为目标，提高微藻能源规模化制备系统中各单元的效率为主线，研究从藻种选育到微藻能源规模化制备系统构建过程中亟待解决的生物学及工程学方面的关键科学问题。[1]

3 、海藻作为生物燃油原料的优点

海藻主要包括微藻和大型海藻，海藻的种植可以利用海洋、盐碱地等不适合粮食作物生产的空间进行生产，这样避免了传统生物质能对农业资源的需求。各国研究机构都在运用现代生物技术开发海洋工程微藻，因为海洋微藻本身具备以下特征。一是光合效率高，生长速度快。生长周期短、繁殖快。二是微藻个体小、木素含量低，易粉碎干燥，生产液体燃料所需处理工艺相对简单，生产成本较低。三是微藻内大量积累脂质，因而可以大量生产生物燃料。四是微藻在生长过程中又可以消耗大量的二氧化碳，能缓解温室气体的排放。五是综合利用价值较高。微藻在制备生物燃油的同时可以开发虾青素、活性蛋白、不饱和脂肪酸、天然色素、生物肥料等高值产品，以降低微藻产油的成本。[2]

4、我国海藻养殖优势和存在问题分析

目前，我国拥有世界上最大规模的海藻生产基地，不论是产业规模，还是出口贸易，在世界上都占有举足轻重的地位。我国海藻养殖业发展较早，并成功的掌握了紫菜、海带等海藻大规模培养的关键技术。在螺旋藻和小球藻等微藻的藻种选育、规模培养和产业化方面取得了大量技术成果，某些技术已经达到国际先进水平。

与国际上其他国家相比，我国在推动藻类能源规模化制备技术上有一定优势，主要表现为以下几点：一是我国拥有一定的高水平技术人员和技术储备，并在人力成本方面具有明显优势。二是海藻分类区系、藻种选育和基因工程等领域具备较强的科研力量。三是我国海洋环境富营养化和赤潮比较严重,可以通过大规模海藻栽培实现对海洋的生态修复。四是我国在海洋资源方面拥有明显的区位及环境优势。[3]

我国在海藻能源开发方面有很多不足之处，概括起来主要表现在以下几个方面：一是海藻的燃料转化技术研究投入不足，发展相对滞后。二是实现封闭式光生物反应器的规模化生产方面技术落后。三是我国海藻的栽培局限于近海小规模的试验场，试验项目的投入在技术和资金方面与发达国家相比明显不足。

5、海洋生物质能源发展趋势的必然性

5、1 发展海洋生物质燃料可以满足国家战略需求

我国1993年开始成为石油净进口国，能源安全已成为国家安全战略中最重要的一环，能源发展方向不但决定着能源安全，甚至影响到国家安全。同时，新能源工业必然要成为未来能源工业的制高点，谁有更大的竞争优势，谁就有更多的话语权。

目前，随着全球气候恶化，国际上很多领域对碳排放指标提出越来越明确的要求。在航空领域，欧盟去年公布自2012年起对所有抵达或离开欧盟国家的商业航班实施碳排放权配额制度。作为应对策略，德国开始试飞生物燃油的客机，在6个月试验期间，这架空客A321型客机预计减排二氧化碳1500吨。如果仍然使用传统燃料，我国民航业为购买碳排放权仅2012年一年需向欧盟支付8亿元人民币。[4]

另外，根据专门机构的数据和预言，按照目前的发展速度，不久的将来碳交易将发展成为全球规模最大的商品交易市场。种种迹象证明，无论是出于环境效益，还是经济效益，海洋生物质燃料的发展都已经刻不容缓。

5.2 利用海藻发展生物燃料在技术上可行

2006年全球研发海藻生物燃料的企业大约有4家，到2008年已超过50家，我国目前从事海藻生物柴油研发的企业已有5家。2009年6月，《美国生物燃料月刊》预测分析认为，到2014年，海藻生物柴油将达到6.13亿升的生产能力，每升的批发价格约为0.34美元。《生物燃料文摘》评论认为，从理论上看，海藻生物柴油的成本会像过去预计电脑的市场成本一样，很快会降下来。

6关于发展海洋藻类生物质能的几点建议

结合实际情况，就我国发展海洋藻类生物质能研究领域的资源配置及研究重点提出以下几点建议。一是从国家层面上设计和制定系统的科技发展路线图。二是明确关键科技问题，开展有针对性的技术攻关。三是开展海洋藻类基础生物学的研究。四是加快开展具有共性的关键技术研究的步伐，突破海洋生物质能产业化的技术瓶颈。五是建立健全海藻环境保护和海藻资源合理有序开发的有关法律法规，制定海藻能源产品的技术标准及相关产业扶持政策，保证海洋生物质能产业得到健康持续的发展。[5]

第5篇：生物柴油的制备技术范文

很少有人预测到，2007年的油价会凶猛到这种程度：11月7日，纽约商品交易所12月交货的原油期货价格盘中一度突破每桶98美元大关；收盘时虽略微回落，但突破三位数已成为现实可能。

中国成品油价也在悄然上调。国家发改委发出通知，汽油、柴油和航空煤油价格均自11月1日零时起每吨各提高500元。消息一出，各大航空公司燃油附加费应声而涨。

然而，高油价也并不总是意味着坏消息，尤其对于新兴的传统能源替代者，如生物柴油行业。

10月29日至31日，在海南省海口市，一个由联合国开发计划署（UNDP）驻华代表处、国家发改委能源研究所、中国可再生能源学会、绿色能源减贫项目办等主办的国际性会议，吸引了来自20余个国家的300多名政府官员、学者以及企业界人士参与。

会议的焦点，是一种可以用来制备生物柴油的能源植物――小桐子。

自2006年底，国家发展和改革委员会叫停新增粮食制备燃料乙醇项目之后，不少投资者乃至政策制定者，就纷纷把目光转向非粮食作物生产生物乙醇以及生物柴油上。

疯狂“麻疯树”

俗名“麻疯树”的小桐子树，属热带植物，种子含油量高达30%－60%。

这种树可在干旱贫瘠的土地或荒山上生长，无需占用林地与粮田;加上亩产高，丰产期更可达20年至30年，所以成本相对低廉。这种被业内称为“柴油树”的植物，理所当然成为新一轮“生物柴油梦”的主角之一。

小桐子树原产于拉丁美洲，但四川大学生命科学院院长陈放告诉《财经》记者，中国是世界上最早对小桐子展开系统研究的国家之一。

如四川大学、四川省林业科学研究院，以及云南省的林业科研院所等，早在20余年前就从能源开发的角度，率先开展小桐子树的栽培与研究。

遗憾的是，在当时的大环境下，这一产业并未得到投资者以及政府决策层的重视。直到近年，印度、印尼、马来西亚等国在小桐子生物柴油上的尝试取得成功后，中国国内才掀起了新一轮热潮。

2005年，四川省长江造林局曾与四川大学、四川林科院联合研究，选育出“高油1号”和“高毒1号”两个小桐子优良品种，并建立了新品种繁育和栽培示范基地。

同年，还建成了年产200吨小桐子生物柴油混合燃料的中试车间，生产出B-15混合柴油（以15%比例的植物油掺与85%的柴油），顺利通过了1.5万公里柴油机行车试验。采用微乳化复合添加剂合成的B-20型小桐子生物柴油，也在成都市公共交通公司的柴油公交汽车上试运行成功。

除了四川，其他在自然条件上适合种植这种植物的云南、海南、贵州等地，也纷纷在科研院所的主导下，展开了一些小规模的种植与炼油生产。

更重要的是，自2006年以来， 产业化的浪潮纷至沓来。

目前，美国贝克（BECOO）公司及英国阳光科技集团分别在四川省攀枝花市及云南省红河州投资，建设小桐子树种植基地。

贝克公司更是雄心勃勃地表示，打算在未来十年内，陆续投入16亿美元－20亿美元，在攀枝花建设全球最大的生物柴油原料种植基地，包括20万公顷麻疯树基地以及40万吨级的生物柴油炼油厂。

之后，国内三大石油巨头也迅速跟进。其中中石油（香港交易所代码：0857，上海交易所代码：601857），拟在南充炼油厂建设1万吨生物柴油中试项目，这一项目有望在2007年底完工。同时，该公司还计划分三年在云南及四川投资，建成总面积为100万亩的小桐子树基地。

中国海洋石油总公司除了有意与另外两家投资者一起，耗资55亿美元收购印度尼西亚的生物燃料项目，还与攀枝花市政府签订了“攀西地区麻疯树生物柴油产业发展项目”。该项目计划投资额为23.47亿元，预计到2010年，建成50万亩小桐子树种植基地，以及年产10万吨的生物柴油炼油基地。

此外，中国石油化工集团公司，亦决定在攀枝花建一座年产10万吨的生物柴油炼油厂，以及40万亩－50万亩的配套小桐子树基地。

据《财经》记者了解，南方各省不少资金雄厚的大企业，亦纷纷成立能源开发下属公司，试图切入这一“绿金”产业。10月29日，在海南举行的此次“小桐子产业发展国际研讨会”开幕式上，记者注意到，就有不少来自美国、韩国、新加坡及国内财团的人士四处打听及寻求合作伙伴。

在投资者热潮涌动的鼓舞下，几乎所有适合这一热带作物生长的省份，均制订出一份颇具雄心的规划。

例如，云南省提出在未来十年内要种植1000万亩小桐子树原料基地，实现年产生物柴油100万吨；四川省仅攀枝花市，即提出五年内建成300万亩小桐子树原料基地和原料加工厂，十年内通过扩大规模及带动周边地区，达到800万亩到1000万亩种植规模，并把攀枝花建成国家重点生物能源产业基地的目标。

盯上小桐子树的，除了产业界和地方政府，还有国际组织。

2006年11月，联合国开发计划署和科技部、商务部中国国际经济技术交流中心一起，发起了“中国绿色扶贫”项目。这项总预算为858.5万美元的项目，打算通过帮助生活在四川、贵州和云南三省交界的农户种植小桐子树，进而炼制生物柴油，以增加其劳动收入，并改善当地脆弱的生态系统。

生物柴油路径

中国生物柴油的生产，最早起源于植物油下脚料和潲水油。目前，2002年和2003年分别进入这一市场的四川古杉油脂化学公司、福建卓越新能源发展有限公司，已经各自拥有了年产生物柴油3万吨以及10万吨的能力。

成本低廉、可直接加入柴油机中使用，是这类生物柴油的优势。但原材料供应不足，始终是制约两公司发展的主要因素。

据悉，目前此类生物柴油配比前的生物燃料市场价约为每吨3500元，而普通柴油的最新批发价格则都已经突破了每吨6000元关口。

生物柴油从研发阶段走向大规模产业化阶段，是在2005年后。时值燃料乙醇风光无限之际，生物柴油并未获得太多关注。

不过，2006年3月，《中华人民共和国经济和社会发展“十一五”规划纲要》中，就首次明确提出了“扩大生物质固体成型燃料、燃料乙醇和生物柴油生产能力”。

除了小桐子树，中国的学界及企业界也一度对以油菜籽为原料的生物柴油充满憧憬。中国农业科学院一位专家曾经表示，如果合理开发，中国的油菜籽“或可代替1.5个大庆油田”。

2006年前后，湖南、江苏等许多地方，都曾掀起一股上马油菜生产生物柴油项目的热潮。

但是，这些项目并不符合中国政府关于生物能源开发“不与人争粮，不与粮争地”的大原则，因此也遭遇到与粮食燃料乙醇同样的命运。2007年9月19日召开的国务院常务会议就明确提出，中国将严控油菜转化生物柴油项目。

此外，花椒树、黄连木、油桐、乌桕等，也先后成为生物柴油产业开发的优选对象。

但综合考虑原料供应、成本、含油量方面的因素，目前普遍的看法是，小桐子树仍具有较大优势。小桐子树能适应各种荒山野地，每亩可年产生物柴油160公斤-180公斤。

业内专家在接受《财经》记者采访时指出，随着技术的进步，最终产油量还有进一步上升的空间。

在中国很多地方，小桐子树是在2005年后才开始大规模栽种的。这些树目前仍处于生长期，市场上要用上由它提炼出的生物柴油，最少也要三年以后。不过，以小桐子油大约4000元/吨的预期售价为参考，除非国际油价届时出现大幅下挫，否则与市场上的普通柴油相比，仍具一定的价格优势。

据《财经》记者了解，目前中国已经在建的小桐子树基地约为60万亩－70万亩；但各地规则及拟建的基地，则已经高达3000万亩；而在建及设计的生物柴油产能，包括花椒油、废弃餐饮油等项目在内，也已超过1000万吨。

冷热之间

9月4日，国家发改委公布了《可再生能源中长期发展规划》（下称规划）。规划宣称，到2010年，生物柴油年利用量将达到20万吨；2020年，生物柴油年利用量将进一步达到200万吨。

一位不愿具名的专家在接受《财经》记者采访时，对这一规划提出批评，认为“过于保守”。因为按照这一目标，到2020年，中国生物柴油对传统柴油的替代率还不到1%。

不过，从全球范围来看，生物柴油作为一个尚在襁褓中的新兴能源产业，各地的发展也并不均衡。

在没有粮食安全问题、能耗较大及经济较发达国家，生物柴油已成为增长最快的替代能源。

在欧洲，生物柴油已占成品油市场的5%以上；而根据欧盟理事会设定的目标，在2010年，生物替代燃料所占比重要达到5.57%，到2020年达到20%左右。其中，德国从2004年1月1日起，已经要求石油柴油中必须加5％的生物柴油。

根据美国国家生物柴油局预测，到2015年，美国生物柴油产能有可能达到每年185亿加仑，相当于每年可以替代美国5%的传统柴油。法国、意大利和日本等国，目前生物柴油年产量都达到了接近100万吨的水平；瑞士则宣称将种植10万公顷生物柴油植物，借此解决每年50%左右的石油供应问题。

然而，值得注意的是，这些国家生产生物柴油所使用的原料，仍以玉米、大豆、菜籽及棕榈为主，这些都是更优于小桐子树的油料作物。

因此，根本无法复制这种模式的中国，到底能在生物柴油方面走多快，没有现成的坐标系可以参考。

国家发改委能源研究所副主任任东明在接受《财经》记者采访时就表示，规划设定的发展目标，并非是因为保守，更多则是谨慎探讨后得出的结论。

姑且不说玉米、大豆等过度消耗，可能引起粮食市场价格的巨大波动，即使以德国利用油菜籽制备生物柴油为例，大面积种植也会破坏生物多样性;大量施肥，长此以往也会损害土壤环境。

在任东明看来，原材料供应仍是制约中国生物柴油发展的最主要因素之一。“现在能源植物的栽种，总体来说都是小规模的、分散的，很难完成产能要求。”他对《财经》记者表示。

据《财经》记者了解，目前各地提出的总量约3000万亩的小桐子树栽种基地计划，也或多或少存在“盲动”的成分。

“上至国家，下至地方，都还没来得及对这些土地情况摸清家底。”四川大学生命科学院院长陈放在接受《财经》记者采访时就提出了这样的批评。

还有批评者指出，不少省份在提出“大干快上”新能源项目前，都并未经过科学的示范和产业的带动，属于典型的“路线”。

在持续多年植树造林和封山育林后，目前中国荒山野地总量已日益减少，3000万亩的规模将如何达成？是否将以砍伐部分林地，或者大量使用撂荒地为代价？这些都需要给予进一步关注。

陈放个人的估计是，目前中国真正适宜小桐子栽种，且能不与林、与粮等争地的，应该只有1700万亩左右，远小于目前3000万亩的规划总量。

10月30日，《财经》记者在海南一处小桐子种植基地看到，当地企业所租用的1500亩土地名为荒山，实则为水库边的良田，是当地农民因外出务工或不愿务农而留下的“撂荒地”。据介绍，该企业计划用未来两年的时间，种植小桐子树5万亩－10万亩，所租用的均为类似土地，且租期长达30年。

第6篇：生物柴油的制备技术范文

[关键词] 生物柴油；可再生；社会效益；环境效益；经济效益

[中图分类号] [文献标识码] A

随着河南经济的发展，人口的增长和人民生活水平的提高，能源短缺、温室效应、环境污染等问题不断出现，河南迫切需要发展清洁、多元化能源体系，特别是可再生能源的开发与利用。而生物柴油是继燃料乙醇后第二个可以得到大规模推广应用的清洁的可再生能源产品。大力发展生物柴油不仅是缓解河南能源压力的重大战略措施之一，还可促进农村经济发展，有利于调整农业结构，增加农民收入，更有益于保护生态环境。大力发展生物柴油还可推动省内汽车行业、医药、食品、化工等产业发展，达到“以点带面”的功效。

1 概述

1.1 生物柴油定义

生物柴油俗称阳光燃料，是一种长链脂肪酸单烷基脂，是以动植物油脂、各种废弃油脂及微生物油脂等为原料，与短链醇（如甲醇、乙醇）经过转脂反应制备获取，是一种含氧清洁燃料。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr.Rudolf Diesel于1985年提出，是指利用各种动植物油脂为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过交酯化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。

1.2 生物柴油的优势

与石化柴油相比，生物柴油具有以下无法比拟的优势。

1.2.1 具有优良的环保特性。由于生物柴油中硫含量很低，使得二氧化硫和硫化物的排放降低，比石化柴油减少约30%（有催化剂时为70%）；生物柴油中不含对环境造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于石化柴油。检测表明与石化柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率，生物柴油含氧量高，燃烧时排放的烟少。此外，生物柴油的生物降解性高，在自然条件下很快被微生物降解。

1.2.2 具有较好的低温发动机启动性能，无需添加剂，冷滤点可达20 ℃。

1.2.3 较好的性能，延长发动机的使用寿命。发动机的寿命与油品的腐蚀性有很大的关系，油品的硫含量对发动机的寿命影响很大，生物柴油的含硫量极微，使用生物柴油，柴油机的寿命会得到更好的保障。此外，生物柴油优秀的性能使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率大大降低，延长使用寿命。

1.2.4 具有较好的安全性能。闪点是衡量生物柴油在运输、储存和使用过程中的安全性的重要指标。生物柴油的碳链的平均长度比石化柴油长，闪点一般在100 ℃以上。由于闪点高，在运输、储存和使用过程中安全性比较高。

1.2.5 具有良好的燃烧性能。十六烷值是衡量柴油点火性能、影响柴油燃烧特性的参数。生物柴油燃烧性好，燃烧残留物呈微酸性，可使催化剂和发动机机油的使用寿命延长。

1.2.6 具有可再生性，可作为石油产品的替代品。生物柴油与石油、煤等矿物能源不同，生物柴油的生产、加工、消费是一个有机的循环过程。生物柴油的原料植物通过光合作用能把太阳能转化为生物能储存起来，通过加工制成生物柴油，生物柴油经过人的使用，其中的碳以二氧化碳的形式回到大气中去，作为下次光合作用的原料。生物柴油的可再生性可以解决一些化石能源枯竭而引起的能源危机，保证能源安全。

1.2.7 兼容性、调和性好。无需改动柴油机，便可直接添加使用，且生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可降低油耗，提高柴油机的动力性能，并大大降低尾气的排放量，同时无需增加储存设备及对人员进行特殊技术训练。

1.2.8 含水量高。有助于降低燃料的黏度，提高稳定性。

2 发展生物柴油带来的社会效益

2.1 缓解河南省一部分能源压力

从《河南省能源中长期发展规划（2012―2030年）》可知“今后一段时期是河南省加快建设中原经济区、全面建成小康社会、实现中原崛起河南振兴，为21世纪中叶与全国同步基本实现现代化奠定基础的关键时期，但河南省仍将处于工业化、城镇化加快发展阶段，能源需求持续增长，能源供应保障任务更加艰巨，常规油气资源趋于枯竭，省内化石能源产能提升难度较大，煤炭、石油、天然气调入量逐年增加，对省外能源依存度持续攀升。资源约束日益加剧推动能源价格总体持续上升，河南省经济发展质量和产业结构层次总体不高，对能源价格承受力较低，保障能源供应面临更大困难”。发展立足于河南省原料大规模生产替代液体燃料―生物柴油，能缓解河南省的一部分的能源压力，对河南省经济发展也具有重要的战略意义。

2.2 调整农业结构，促进油料林业发展

河南省粮食生产能力过剩，而将粮食转化成生物能源的效率和效益较低，河南省可以通过调整农业结构，将一小部分及不适宜种植粮食的荒山、荒坡及水土流失和沙化严重的地方发展成生物柴油的原料基地，种植油料作物。发展生物柴油可以改变单一的“农产品―加工―食品”模式，开辟“农产品―加工―工业品”的发展新模式，所得油品可以减轻河南省油品需求的压力，也可以缓解农民“卖粮难”“卖果难”的问题。随着汽车产业的发展和石油资源的日益枯竭，市场对生物柴油的要求量会越来越大，不会存在产品没有销路的问题，另外发展生物柴油必将刺激油料林业的发展，也防止了水土流失和沙化现象。

2.3 转化餐饮废油，保障人民身体健康

河南省人口较多，每年消耗大量的植物油，各城市餐饮业产生很多地沟油，许多不法商人从下水道和泔水中提取垃圾油并当做食用油销售，这种垃圾油很不卫生，过氧化值、酸值、水分、细菌严重超标，属非食用油。一旦食用，将会破坏白血球和肠道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌。为了保障人民身体健康及保护环境不受污染，我国不少城市已经利用垃圾油生产生物柴油，山东潍坊金鑫达生物化工有限公司利用自主研发的生物能源技术以每天潍坊市区内200吨剩饭剩菜和150吨地沟油为原料，每年生产生物柴油4万多吨，这些剩饭剩菜生产完生物柴油还可以用于沼气发电，沼渣还能生产成无公害生物肥，实现了整个餐厨废弃物的全部资源化利用。因此，河南省应大量收集餐饮费油用于生产生物柴油，变废为宝，保障人民身体健康。

2.2 发展生物柴油带来的环境效益

生物柴油是以生物质为原料生产的可再生能源，发展生物柴油带来的环境效益体现在生产过程、燃烧过程、运输过程的各个层面，主要有以下4个方面：

2.2.1 生物柴油来源于再生能源，增加生物柴油的生产，可减少石化能源的开采和消耗，从而减少对地球生态环境的破坏。

2.2.2 生物柴油硫含量低，其大量生产和使用将减少酸雨形成的环境灾害。生物柴油燃烧所排放的二氧化碳远低于植物生长过程中所吸收的二氧化碳。因此，使用生物柴油会大大降低二氧化碳的排放和温室气体的积累，缓解并从根本上解决了温室效应，对于保护自然环境，维护生态平衡而言，生物柴油是一种可再生的绿色环保型新能源。

2.2.3 发展生物柴油产业，将增加陆地土地植被覆盖率，使土地中不适宜种植粮食的荒山、荒坡及水土流失和沙化严重的土地也得以利用，对减少水体流失、调节大气环境气候等方面具有生态调节功能。

2.2.4 生物柴油不易挥发，很容易生物降解。如生产和使用过程中发生泄漏，不会污染地面和水体，属于环境友好型能源产品。

2.3 发展生物柴油带来的经济效益

2.3.1 增加农民收入，开辟乡镇企业财源

生物柴油生产是以油料作物为主，因此适合油菜生长地区可大量种植油菜或其他农作物，适合种植树木果子的地区可大量种植这些能成为生物柴油生产原料的植物，这无疑会给农民增加收入。同时，提高副产品的利用率也会带给农民可观的收入。如榨油时产生的油渣、棉花种植产生的棉籽、修剪茶树被剪掉的茶籽等。这些原料以往产生很小的经济效益，同时还有植物原料能量密度低、收集和运输成本高、生产规模不可能很大、回收分散的餐饮废油等问题。因此，乡镇民营企业机制灵活，很适合从事这项产业。他们可以收集原料榨出油后送往生物柴油厂，可以降低运输原料成本。由此可见，生物柴油产业将为河南省乡镇企业开辟广阔的财源。

2.3.2 增加更多就业机会

河南省应在不宜种植粮食作物的地区大面积营建造生物柴油资源林，提供廉价的油原料，榨出的油用于生产生物柴油，必将促进河南省经济的发展，也带给人民更多的就业机会。

2.3.3 生物柴油的高值化使企业获利更大

企业生产出来的生物柴油可直接销售。生物柴油中的脂肪酸甲酯粗品经精制提纯后，可用于工业溶剂、表面活性剂、工业化学品、农业化学品等，而脂肪酸甲酯通过化学方法或生物方法的加工，可生产链烷醇酰胺、甲酯磺酸盐、脂肪醇等生物基产品的销售，而且生产生物柴油得到的副产物甘油经精制提纯后是一种用途广泛的化学品，在食品、化妆品、医药、化工、纺织、烟草等领域都有着相当广泛的应用，而且范围正在不断延伸和扩展。

3 结论

生物柴油是典型的“绿色能源”，具有可再生、清洁和安全三大优势。它的显著特点在于资源和环境的双赢，能够促使社会、环境、经济效益和谐统一，被国际可再生能源界誉为最具发展前景的替代产品。河南省在《河南省中长期发展规划（2012-2030）》中也说“能源是经济社会发展的物质基础，是河南省加快建设中原经济区、全面建成小康社会、实现富民强省和现代化的重要保障”，从而我们也可以看出，生物柴油有很多的优点，对河南省的人民、环境、经济都有益处，所以河南应大力发展生物柴油产业。

参考文献：

[1]刘云.生物柴油工艺技术[J].北京：化学工业出版社，2011（8）.

[2]于凤文.生物柴油的现状和发展方向.能源环境保护，维普资讯网，2003.

[3]生物柴油技术及工艺流程分析报告，（二）亚太能源科技集团 .

[4]河南省能源中长期发展规划（2012―2030年）.

[5]李昌珠，蒋丽娟，程树棋.生物柴油-绿色能源[M].北京：化学工业出版社，2005.

[6]张扬建，向伟达.我国生物柴油经济效益与发展前景分析[J].2009.

[7]王存文.生物柴油制备技术及实例[J].北京：化学工业出版社，2009.

第7篇：生物柴油的制备技术范文

摘 要：进入21世纪以来，能源危机逐步加重和新能源的开发等问题倍受世界各国所关注。随着石油能源的日益减少和环境的不断恶化，寻求对环境友好的新能源，走可持续发展道路已引起各国的普遍重视。能源危机加剧的趋势迅速将生物能源推向前台。开始扮演“后石油时代”的新角色～～过渡型配合能源。生物能源发展前景无限，世界各国纷纷加快产业步伐。因此，从生物中获取能源的技术成为各国研究的重点。本文把生物燃料分为燃料乙醇和生物柴油两部分来叙述，对其应用前景作简要分析。

关键词：生物燃料燃料乙醇生物柴油

一、燃料乙醇的应用前景

将乙醇进一步脱水再经过不同形式的变性处理后，成为变性燃料乙醇。它不是一般的酒精，而是其加工产品，是可加入汽油中的品质改善剂。车用乙醇汽油是在汽油中混合一定比例的变性燃料乙醇而形成的一种新型混合燃料，又称汽油醇。乙醇的混合量为10.0%（体积分数）。例如，在北美可使用5%―10%乙醇汽油，而交通工具的发动机和燃油系统略加调整即可。另外，乙醇既可以与汽油混合使用，又可以作为特殊燃料用于专用发动机。

燃料乙醇在20世纪初产生，因为石油的大规模应用而遭到淘汰。但是，由于农作物生产过剩和石油危机爆发，促使人类重新应用该技术。在人们近十几年的研究、发展过程中，生物质酶水解和发酵制取燃料乙醇的技术已经取得了很大的进步，工艺路线基本成熟，具备了大规模生产的条件，且生产成本也已经降低50%以上。

例如，在20世纪80年代初，美国开始推广车用乙醇汽油，美国的乙醇需求量估计为13亿加仑（1美加仑=3.785L），约占全美汽油燃料消耗量的1%。巴西是世界上最大的甘蔗生产国，于1975年开始推行“国家乙醇生产计划”，是世界上唯一不以纯汽油作为汽车燃料的国家，到20世纪末使用纯乙醇的汽车销售量达450万辆。此外，德国、加拿大、新西兰、瑞典、澳大利亚、印度尼西亚、菲律宾等也都对用谷物生产乙醇燃料十分重视，展开了各种各样的开发研究工作。

1997年，世界范围内的低油价及乙醇汽油补贴的逐渐减少，减小了乙醇产品的盈利性，纯乙醇车的销售量几乎降至为零。

总体来说，生物燃料乙醇是绿色的可再生能源，负面效应可通过技术措施得到控制，发展生物燃料乙醇有益于保护环境和实施可持续发展战略。美国政府有文件显示，通过年产450万吨生物乙醇，可创造20多万个就业机会，每年为GDP增加农村居民生活水平，带动农村及周边区域的经济发展，为振兴日益萧条的美国农村经济发挥了重要作用。在我国，通过发展生物燃料乙醇产业，千千万万的农民将能增加收入，生活福利将得到提高，他们是最大的直接受益群体；产业发展将提供几万到几十万个新的就业机会，带动农村及周边区域经济发展，增加国家及地方税收，还将有助于建立有效的存粮调控体系并减轻国家解决存粮的巨大财政负担。总之，发展以粮食为原料的生物燃料乙醇产业具有很好的经济效益，利国利民。

二、生物柴油应用前景

生物柴油作为生物质能源最重要的、可再生液体燃料之一，具有能量密度高、性能好、储存安全、抗爆性好、燃烧充分等优点，是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料。特别是我国作为油料，尤其是柴油消耗大户，各种类型的民用、军用舰船及地面用油装备广泛使用各种牌号的柴油。因此，在我国推广应用生物柴油，对于我国石油行业的发展建设和综合实力的增强也具有十分重大的现实意义，必将产生深远的影响。

通过对生物柴油结构组成的分析及与普通石化柴油的比较不难发现生物柴油具有以下优点：

（1）较好的低温启动性能

十六烷值高的柴油，发火性能好，启动时在气缸内温度较低的情况下也能发生自燃。所以十六烷值高的柴油，启动性能较好。在试验过程中发现，在无添加剂的情况下，其自身的冷滤点可以达到一20℃。

（2）较好的性

生物柴油具有较高的运动粘度，在不影响燃油雾化的情况下，更容易在气缸内壁形成一层油膜，从而提高运动机件的性能，降低喷油泵、发动机泵和连杆的磨损率，延长使用寿命。

（3）较好的安全性

生物柴油的闪点在110℃以上，而石化柴油的闪点一般不超过60℃ 。所以，生物柴油在运输、储存和使用过程中比石化柴油具有更高的安全性。

（4）良好的燃烧性

由于生物柴油分子本身含氧，所以在燃烧过程中对外部氧的需求量比石化柴油少，因此，在发动机进气量不变的前提下，可以向气缸内喷入更多的生物柴油，以抵消因生物柴油热值低于石化柴油而导致的功率下降，使柴油机的动力性能基本保持与使用石化柴油时的水平相同。根据对生物柴油和石化柴油的对照性试验研究，发现在不同的发动机转速条件下，生物柴油的热效率比石化柴油的热效率高5%～8%，两者在发动机功率上并没有太大的差异。

（5）具有可再生性

作为可再生能源，与石油不同，生物柴油可以通过农业生产和生物科学家的努力，使其供应量不会枯竭。

（6）具有良好的环保性能

主要表现在生物柴油中含硫量比较低，使得二氧化硫和硫化物的排放量低，可以减少约30%(有催化剂时为70%)；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于石化柴油。检测表明，与普通石化柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的致癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与石化柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)；生物柴油的生物降解性也比较高。

1993年我国成为石油净进口国以来，石油进口量以每年4%的速度增长，我国石油对外依存度从1995年的7.6%增长到2000年的33.8%。2003年我国进口9100万吨原油，比2002年增长31%。我国对柴油的需求量相当大，是目前国内应用最广泛的油料，但是随着用量的进一步扩大和石化柴油本身的不可再生性，使得人们不可能无限制的使用。因此，发展生物柴油这种可替代能源是解决问题的有效办法。就我国的情况来看，国内的能源市场还没有很好地与世界市场融合，还受着政府有关政策的约束。我国消费者所受到的保护比现代工业国家的消费者要多，因此对于世界石油市场价格突变的防御能力较强，但是作为一个国家整体受进口石油成本的影响并不比别的国家少。以当前的进口水平计，国际市场每单位石油上涨1美元会导致我国每年的石油进口成本新增10亿美元。因石油价格上涨，我国2005年比2004年多花了150亿美元用于石油进口。严峻的形势要求我们大力推广生物柴油技术，以满足市场需求，同时为环保事业做出贡献。

在本文中，我们可以了解到，目前世界各国都在努力发展生物柴油和燃料乙醇，并取得了很大的成绩，但是仍然面临生产成本过高、原料来源不稳定、市场风险大、关键技术瓶颈等难题。而且我国纤维素原料的催化技术及生物柴油的生产标准都还不完善。生物质能源开发利用还有很长的路要走。

参考文献：

[1]孟凡清等.生物柴油的制备研究[J].化学世界，2004，(7)：359.

[2]梁 斌.生物柴油的生产技术[J].化工进展，205，24(6)：577.

第8篇：生物柴油的制备技术范文

由于石油能源资源有限，随着世界工业的快速发展，能源消耗急剧增长，导致石油价格不断上涨、全世界都面临着能源安全的问题。石油能源按目前的使用和开采速度，50年内世界石油资源将有可能耗尽。同时，随着现代社会人们环境保护意识的不断增强，人们逐渐认识到汽车尾气排放所造成的空气污染是造成城市“光化学烟雾”污染频繁出现以及现代人类许多重大疾病的主要原因。因此，寻求资源丰富、环境友好和经济可行的大宗代用燃料已成为人类亟待解决的重大问题。

目前，已经开发的代用燃料可分为非含氧代用燃料和含氧代用燃料两大类，前者如天然气、液化石油气及氢能源等，后者包括二甲醚、醇类燃料及生物燃料等。这些燃料中，虽然天然气、液化石油气、氢均早已投入使用，但由于使用机械的内部构造以及燃料的补给及贮存等方面的问题，使得它们的应用范围受到很大的限制；二甲醚作为汽油的替代品，可以由一碳原料(如甲醇)直接合成，是一种很有发展前途的产品；醇类燃料如乙醇等也主要用作汽油的替代品种而使用，但成本较高；生物燃料主要用作柴油的替代品。

生物燃料主要是指由植物中获取的燃料，还包括从其他可再生资源如动物脂肪和已经使用过的油和脂肪中提炼获取的燃料。其中植物油分子一般由14—18个碳的链组成，与柴油分子的组成相似。植物油的性质与普通柴油相当接近，尤其是植物油的有些性质如冷滤点、闪点、十六烷值、硫含量、氧含量及生物可降解性等都优于普通柴油。植物油的含氧为10%—11%，尾气排放低，具有优异的环保特性。另外，植物的生长期远短于石油的生成期，植物可人工种植，且生长过程中吸收CO2，对减少大气中的CO2有深远意义。

但植物油单独用作柴油机燃料时，因粘度较大、有些植物油的凝点和冷滤点较高，如棕桐油的凝点达40℃以上，故冷启动较困难；植物油的热值较低，因此发动机动力性能有所下降。另外，植物油中不饱和脂肪酸非常多，容易形成结胶，堵塞油路；不完全燃烧的残余物沉积在燃烧室，并使活塞环粘结、喷油器结焦，影响柴油机的使用寿命。此外，从喷油器喷出的植物油油滴比喷出的柴油滴径大得多，导致气缸内混合气的形成质量较差，未燃烧的燃料喷到气缸壁后容易流入曲轴箱，引起油变质。植物油的排气烟度与柴油差别不大，在高负荷时比柴油低，排气中气态污染物随着植物油及机型不同会有所变化。因此植物油一般不能直接应用于内燃机，必须经过改性处理。

比较常见的改性方法有下列4种：①直接混合法：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作发动机燃料。②微乳液法：将动植物油与甲醇、乙醇和1—丁醇等混合制成微乳液直接应用。③高温裂解法：在惰性气流中将甘油三酯裂解成一系列混合物，包括烷烃、烯烃、二烯烃、芳烃和羧酸等。④酯交换法：利用甘油三酯与低级醇在催化剂作用下得到脂肪酸低级醇酯，即生物柴油，这是目前油脂改性的主要方法。

这4种方法中，混合法和微乳液法属于物理法，高温裂解法和酯交换法属于化学法。使用物理法可以降低动植物油脂的粘度，而且简单易行，但十六烷值不高，易变质，油的高粘度和不挥发性可导致喷嘴不同程度的结焦、活塞环卡死和结炭、油污染等问题，不能长时间应用。高温裂解法过程简单，没有任何污染物产生，缺点是在高温下进行，需要催化剂，裂解设备昂贵，反应很难控制，且当裂解混合物中硫、水、沉淀物及铜片腐蚀值在规定范围内时，其灰分、炭渣和浊点就超出规定值。另外，高温裂解法的产品中生物柴油的含量不高，大部分是生物汽油。酯交换法主要利用酰基转移作用将高粘度的动植物油脂转化成低粘度的脂肪酸酯，使得天然油脂的分子量降低至原来的1／3，粘度降低8倍，与柴油接近，同时提高了燃料的挥发度，十六烷值达50。可以作为矿物柴油的代用品直接使用。

2　生物柴油的概念

生物柴油这一概念最早由德国Rudolf Desel博士于1985年提出，并在1990年巴黎博览会上展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油较系统的研究工作始于20世纪50年代末60年代初，在70年代的石油危机后得到了大力发展。

生物柴油的主要成分是高级脂肪酸的低级醇酯，即软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸等长链饱和或不饱及脂肪酸同甲醇或乙醇等醇类物质所形成的酯类化合物。

生物柴油基本不含硫和芳烃。生物柴油的十六烷值高达52.9，氧含量达10%-11%。与普通柴油相比，富氧燃烧对燃油完全燃烧有利，特别是在高负荷下、高燃料浓度区，可减少CO、SO2、碳氢化合物、多环苯类致癌物质和“黑烟”等污染物排放；而高十六烷值，使得燃油着火性能好，滞燃期短，故未燃碳氢和裂解碳氢均少，CO排放量降低；生物柴油有较好的发动机低温启动性能，无添加剂时冷凝点达-20℃；有较好的性能，可降低喷油泵、发动机缸和连杆的磨损率，延长其使用寿命。同时，生物柴油的开口闪点高，储存、使用、运输都很安全，不在危险品之列。生物柴油和常规柴油的性能比较见表1所示。

目前，国外对生物柴油的燃烧特性和排放特性已进行了较为系统的研究。结果表明，生物柴油和柴油按一定比例混合后，未损坏柴油机性能，未增加燃料成本，使用安全性高，排放性能优于纯柴油，完全可以替代柴油。采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧Ⅱ标准，甚至满足在欧洲颁布实施的更加严格的欧Ⅲ排放标准。如使用菜籽油甲酯的柴油机，按FFP75规程试验时碳氢化合物排放减少20%，CO排放下降15%，烟度约减少40%，多环芳香烃的排放也减小，而NOx排放约增加了10%，醛和酮的排放增加了40%。国内对此较为系统的研究报道目前还较少。

实际使用时，生物柴油可以与柴油以任意混合比混合使用，也可以单独使用。使用普通柴油的发动机(对有些机型仅需换密封圈和滤芯)，无需作任何改动，并对驾驶无任何影响。驾驶者根本无法区分两者的驾驶动力差别。实际上如果将生物柴油作为矿物柴油的调合组分，可以起到提高十六烷值，降低硫含量，特别是改善性能的作用。如在炼油厂深度加氢生产的低硫、低芳烃柴油中加入质量分数为2%—5%生物柴油，即可改进性能，比采用添加剂经济合理，排放性能也可大幅度提高。

生物柴油的主要缺点是甲酯易于氧化和聚合，当它渗入油时会形成堵塞机油泵的油泥；其次生物柴油中通常含有微量的醇与甘油，这会使与之接触的橡胶零件如橡胶膜、密封圈、燃油管(即燃油接触的橡胶配件)等逐渐降解；另外，甘油容易堵塞输油管道和喷油嘴。尽管如此，由于生物柴油本身无毒，生物降解率达98%，其降解速率是石油柴油的两倍，对土壤和水的污染较少，可以降低90%的空气毒性，降低94%的致癌率；没有硫散发，可减少酸雨发生，有益于保护生态环境。特别是生物柴油具有可再生性，作为一种可再生能源，资源不会枯竭。因此，作为优质的柴油代用晶，目前世界上许多国家正大力开发这种技术并推进其产业化进程。

3　生物柴油的生产

3.1　酯交换法合成生物柴油

目前，工业生产生物柴油主要是应用酯交换法。在油类酯交换反应中，甘油三酸酯与醇在催化剂作用下酯交换得到脂肪酸甲酯和甘油。

各种天然的植物油和动物脂肪以及食品工业的废油，都可以作为酯交换生产生物柴油的原料。可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。其中最为常用的是甲醇，这是由于甲醇的价格较低，同时其碳链短、极性强，能很快地与脂肪酸甘油酯发生反应，且碱性催化剂易溶于甲醇。该反应可用酸、碱或酶作为催化剂。其中碱性催化剂包括NaOH，KOH、各种碳酸盐以及钠和钾的醇盐，还包括有机碱，酸性催化剂常用的是硫酸、磷酸或盐酸。

酸催化酯交换过程产率高，但反应速率慢，分离难且易产生“三废”。碱性催化反应速度快，工业生产中主要采用碱性催化的生产工艺。尽管酸催化转酯反应比碱催化慢得多，但当甘油酯中游离脂肪酸和水含量较高时，酸催化更合适。而影响酯交换反应的主要因素有：催化剂、游离脂肪酸和水分、醇／油摩尔比、反应温度、反应时间。

3.2　原料的选择及其预处理

理论上分子量与柴油相近的动植物油脂均可以用作生物柴油的原料，但实际上由于动物油脂一般饱和脂肪酸含量高，熔点和粘度较高，与甲醇的互溶性较差，且成本相对较高，所以生产上更多以植物源油脂为原料。世界上能提炼油脂的植物约有80种以上，可以用作内燃机代用燃料的植物油有菜籽油、棉籽油、大豆油等40多种。不同来源的油脂中油类的成分又各不相同。植物油中不同的脂肪酸含量见表2。

油脂的选择主要决定于成本以及来源的广泛性。在欧洲，生产生物柴油主要以双低菜籽油(即芥酸、硫甙含量低)为原料，而在美国主要以转基因大豆油为原料。

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油脂的预处理主要是先去除油脂中大部分的游离脂肪酸。水分的去除可以通过简单加热的方法进行。即将油加热并控制在105℃左右，搅拌，持续一段时间，直到没有水蒸气泡冒出为止，测定水分含量至符合要求，然后停止加热，再进行后续处理。油脂中高含量脂肪酸的脱除可以使用液—液萃取的方法。即利用热甲(乙)醇能溶解油脂和脂肪酸，温度降低后，油脂在甲(乙)醇中的溶解度大大降低，而脂肪酸在其中的溶解度仍较大的原理进行脱酸处理。如果使用经过精炼过的植物油制备生物柴油时则不需要预处理过程。除此以外，作为生物柴油原料的油脂还有其他品质指标的要求。一般来说，如果使用植物油，经过除水和脱酸的预处理后即能基本满足生产要求。

3.3　生物柴油生产技术路线

以化学法生产生物柴油为例，常见的生产技术路线见图1。

据此可以设计连续化生产工艺和间歇式生产工艺。间歇式生产工艺较符合精细化工生产的特点，但生产效率和生产能力有限，成本也相对较高；连续式生产工艺则可以使生产效率和生产能力达到很高的水平，从而显著降低生产成本。

4　目前生物柴油的生产和应用现状

4.1　国外的生产应用情况

生物柴油使用最多的是欧洲，份额已占到成品油市场的5%。欧洲主要以菜籽油为原料。目前欧洲已建立了数家生物柴油工厂，2005—2006年德国于Piesteritz投资6400万欧元建成了20万吨／年生物柴油装置，而规模最大的生物柴油工厂在意大利，生产能力达25万吨／年。德国拥有8家生产生物柴油的工厂，拥有300多个生物柴油加油站，并有逐渐上升的趋势。德国对生物柴油实行免税政策，石油柴油为1.60马克／升，生物柴油的零售价格约为

1.45马克／升，在价格上颇具竞争优势。目前德国的奔驰、宝马、大众和奥迪等汽车生产厂家生产的汽车均允许使用净生物柴油，而无需改装发动机。

2003年欧洲生物柴油产量已达270万吨。欧盟各国生物柴油需求量在增长，计划到2010年生物燃料产量提高5.75%，到2020年达到20%。欧盟之所以大力发展生物柴油技术是由于欧盟为了履行“京都议定书”中减轻地球温室效应的承诺。事实上，植物生长过程吸收的C02大于生物柴油燃烧排放的CO2，大力发展生物柴油产业既可以拉动农业的生产，又可以缓解石油工业面临的压力，同时可以直接有效地降低温室气体的排放，可谓一举多得。

美国从20世纪90年代初开始小规模地使用大豆油生产生物柴油。1992年美国能源部及环保局提出以生物柴油作为燃料，以减少对石油资源的消耗。1999年克林顿总统签署了开发生物质能的法令，其中生物柴油被列为重点发展的清洁能源之一，并对生物柴油的生产实施了免税优惠政策。截至2005年4月，包括筹建的工厂在内，美国共有60家生物柴油生产厂，并计划到2011年生产生物柴油115万吨，2016年330万吨。迄今为止已有纯态形式的生物柴油燃料和混合生物柴油燃料，纯态形式的生物柴油又称为净生物柴油，已经被美国能源政策法正式列为一种汽车替代燃料。

日本于1995年开始研究生物柴油，并在1999年建立了用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验装置。现在日本的生物柴油产能已达40万吨／年，其生物柴油产品售价仅为80日元／升，与石油柴油略同。2004年5月，日本三井公司宣布在南非建设10万吨／年生物柴油装置。同时日本政府正在组织科研机构与能源公司合作开发超临界酯交换技术。日本以废弃食用油脂为原料制得生物柴油，其理化性质可以达到德国标准，动力和排放性能与以优质植物油为原料生产的生物柴油相当，可以达到欧Ⅲ排放标准。

韩国则引进了德国技术，以进口菜籽油为原料，于2002年建成10万吨／年的生物柴油生产装置。

其他国家如捷克、巴西、马来西亚、印度、菲律宾等都根据本国国情相应建成了生物柴油的生产装置或制定了生物柴油的发展计划。

4.2　生物柴油在我国的生产应用情况

我国对生物柴油的开发和研究尚处于起步阶段。目前存在着生产规模小、技术落后、后续发展不好等缺点。主要利用菜籽油、大豆油、米糠油脚料等作为原料制备出生物柴油。由于我国在税收上对生物柴油还未实行免税政策，使得生产生物柴油的生产成本居高不下(其中75%的成本为原料成本)，约为矿物柴油的3倍，因而很难实现大规模生产。目前，各科研院所及企业主要以开发廉价原料的生物柴油的生产技术为主攻方向。海南正和生物能源有限公司、四川古杉油脂公司和福建卓越新能源发展公司等都已开发出拥有自主知识产权的技术，都建成了1—2万吨／年生产装置。另外，海南正和生物能源公司还以黄连木树果油为原料，并建有约66.67平方千米原料种植基地。北京市科委可持续发展科技促进中心正与石油大学合作，利用北京市餐饮业废油为原料来制造生物柴油。江西巨邦化学公司进口美国转基因大豆油和国产菜籽油生产生物柴油，正在建设10万吨／年生产装置。四川大学生命科学院正筹备以麻疯树果油为原料，计划建2万吨／年的生产装置。

5　关于生物柴油的标准

生物柴油的生产应有标准作指导，保证其品质，同时标准化也是市场准人的一个重要条件，生物柴油的发展刺激着生物柴油标准的建立。1992年奥地利制定了世界上第一个以菜籽油甲酯为基准的生物柴油标准，很快德国、法国、捷克和美国也分别建立了各自的生物柴油标准。生物柴油可以由不同的植物油制成，这些植物油种类不同，产地气候各异，甘油三酯组成有较大差别，因而各国的标准存在着一些差异。除去经济、健康和环境方面的好处外，标准的建立增强了生物柴油使用者、发动机生产商和其他团体的信心，成为其商业化应用的一个里程碑。

就国内生物柴油而言，其规模化生产刚刚起步，生产量较小，目前以生物柴油作为纯态燃料使用的条件尚未成熟。我国已把发展生物柴油列入国家能源发展计划中，着眼于生物柴油的长期使用，为了加强生物柴油的生产和管理，及时制订生物柴油的国家标准无疑是十分必要的。

6　展望

随着石油资源的短缺，生物柴油生产技术的研究与应用已成为世界各国政府优先考虑发展的方向。对我国来说，目前采用柴油为燃料的动力设备很多，而柴油每年需要进口一部分，柴油的供需平衡是我国未来较长时间石油市场的一个焦点问题。随着国民经济重大基础项目的相继启动，柴汽比的矛盾比以往更为突出。以城市公交系统车用柴油为例，2002年我国车用柴油消费量约1800万吨，预计到2020年车用柴油消费量将达6100万吨。若按2%(重)比例加入到低硫、低芳清洁柴油中以改善其性，届时生物柴油需求量就达122万吨／年。因此，开发生物柴油对调整油品产业结构，提高柴汽比，促进农业产业结构的调整与农产品的加工转型，加强国防安全，保护环境等都具有重要意义。

为解决目前我国生物柴油生产成本高的问题，可从以下方面着手研究。

一是要解决原料数量、质量、渠道问题。制约生物柴油生产的最主要问题是廉价、来源稳定的原料问题。我国地域广泛，拥有丰富的生物柴油资源(大豆油、玉米油、葵花籽油、菜籽油、棕榈油、椰子油、棉籽油、动物油脂等)，同时饭店产生大量的煎炸油，如果很好加以利用，有很大市场潜力。在技术资源储备上，可结合应用现代生物技术培育高油植物或工程藻类。

第9篇：生物柴油的制备技术范文

关键词:生物柴油柴油清洁应用展望

柴油作为一种重要的石油连炼制产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，以成为重要的动力燃料。随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快，未来柴油的需求量会愈来愈大，而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大促进了世界各国加快柴油替代燃料的开发步伐，尤其是进入了20世纪90年代，生物柴油以其优越的环保性能受到了各国的重视。

1环境保护推动柴油标准的不断提高

目前世界每年新车产量大约5000万辆，全世界汽车保有量大约7.5亿辆（含摩托车）。随着汽车工业的快速发展，汽油和柴油的用量随汽车保有量的增加而增加，同时也带来了汽车尾气污染等问题。近20年来，虽然在改善油品燃烧过程、尾气净化等方面都取得了很大进展，但仍然不能满足要求。为了改善汽车的运行性能和降低汽车尾气中害物质的排放量，美国、欧洲和日本汽车工业协会1998年6月4日提出了汽车燃料质量国际统一标准即"世界燃油规范"Ⅲ类标准。柴油"世界燃油规范"Ⅱ类、Ⅲ类标准（见表1、表2）。由表1、表2可以看出，Ⅱ类标准在目前基础上，提出了芳烃含量的限制，对硫含量、十六烷值等提出了更高的标准，Ⅲ类标准则在各项指标上比Ⅱ类标准都有更严格的规定。

表1柴油"世界燃油规范"Ⅱ类标准

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项目质量指标

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十六烷值≥53

硫含量（质量分数），%≤0.03

总芳烃含量（质量分数），%≤25

多环芳烃含量（体积分数），%≤5

95%馏车温度/℃≤355

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表2柴油"世界燃油规范"Ⅲ类标准

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项目质量指标

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十六烷值≥55

硫含量（质量分数），%≤0.003

总芳烃含量（质量分数），%≤15

多环芳烃含量（体积分数），%≤2

95%馏车温度/℃≤340

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随着我国汽车拥有量的急剧上升，大量的燃油被消耗，汽车尾气中污染物的排放量越来越大，汽车尾气已成为我国大气污染重要的原因。为保护环境，改善大气质量，我国国家质量技术监督局最近颁布了柴油机排放控制新标准（见表3）。新标准采用了联合国欧洲经济委员会汽车排放法规体系，使我国对新柴油机车的排放要求达到欧洲20世纪90年代初期的水平。

表3我国柴油机排放新控制标准g/kW.h

实施阶段实施日期COHCNOXPA

≤85kW＞85kW

011997-10-0111.22.414.41.100.92

022000-10-014.51.18.00.610.36

032005-10-014.01.17.00.150.15

我国目前的车用无铅汽油和柴油标准介于世界燃油规范Ⅰ类油和Ⅱ类油水平之间，要满足汽车达到欧洲Ⅰ类排放标准都困难，更无法满足入世及举办奥运会的要求。为此，中国石化集团公司要求在清洁油品生产方面作出更大努力，以满足国家标准的要求。

2生物柴油的主要特性

炼油企业为了向市场提供清洁油品使燃烧柴油尾气排放达到标准要求，需要采取以下三种措施：一是要有性能优异的深度加氢脱硫催化剂，以脱除难以加氢脱硫的4，6-二甲基苯并噻吩等芳香基硫化合物；二是要有抗硫的贵金属芳烃饱和催化剂，能使芳烃加氢饱和在较低压力下进行，以节省投资；三是要有提高十六烷值的工艺。而生物柴油以其优异的环保性能可很容易达到"世界燃油规范"的柴油Ⅱ、Ⅲ类标准要求。

众所周知，柴油分子是由15个左右的碳链组成的，研究发现植物油分子则一般又14～18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。因此生物柴油就是一种用油彩籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。按化学成分分析，生物柴油燃料是一种高脂酸甲烷，它是通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油脂分解而获得的[1]。与常规柴油相比，生物柴油下述具有无法比拟的性能。

（1）具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%（有催化剂时为70%）；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患碍率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%（有催化剂时为95%）；生物柴油的生物降解性高。

（2）具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。

（3）具有较好的性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。

（4）具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因此，在运输、储存、使用方面的有是显而易见的。

（5）具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。

（6）具有可再声性能。作为可再生能源，与石油储量不同其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭。

生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲Ⅱ号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。

3生物柴油的应用现状

在国际市场上，生物柴油根据等级和纯度的不同，价格在250美元/t以上。目前在美国、欧洲、亚洲的一些国家和地区已开始建立商品化生物柴油生产基地，并把生物柴油作为代用燃料广泛使用。

生物柴油使用最多的是欧洲，份额已占到成品油市场的5%。目前在欧洲用于生产生物柴油的原料主要为菜籽油，目前的生物柴油标准也主要是参照菜籽油的生物柴油标准品质作出的，表4为现阶段生物的德国标准。1999年，欧盟共生产出3.90*105m3生物柴油。2000年初德国的总生物柴油生产量已达450kt，并有逐年上升的趋势。德国凯姆瑞亚.斯凯特公司自1991年起开发研制了用植物油如菜籽油生产生物柴油的工艺和设备。目前利用该公司的工艺和设备已在德国和奥地利等欧洲国家建起了多个生物柴油生产工厂，最大产量达300t/d。表5是德国凯姆瑞亚.斯凯特公司开发生产的生物柴油与普通柴油主要性能比较，可以看出，生物柴油在冷滤点、闪点、燃烧功效、含硫量、含氧量、燃烧耗氧量、对水源的危害方面优于普通柴油，而其他指标与普通柴油相当。

在美国，生物柴油的产量由1999年的1892.5m3猛增到2000年的18925m3。目前已有纯态形式的生物柴油燃料和混合生物柴油燃料，在汽车上实际使用超过1.6*107km的实验基础。纯态形式的生物柴油又称为净生物柴油，已经被美国能源政策法正式列为一种汽车替代燃料。依据原料和生产商的不同，目前美国净生物柴油的价格不及0.515～0.793美元/L；含80%生物柴油成分的混合生物柴油的市场价格，每升比传统柴油要贵7.93～10.57美分。

日本1995年开始研究生物柴油，在1999年建立了259L/d用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验装置，该装置可降低原料成本。目前日本生物柴油年产量可达400kt。

4生物柴油的生产方法

目前生物柴油主要是用化学法生产，即用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（230～250℃）下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，在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。美国已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。日本采用工业废油和废煎炸油。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。

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，而对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低。而且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，不但对产物形成抑制，而且甘油读固定化酶有毒性，使固定化酶使用寿命短。

5生物柴油的应用前景分析

生产和推广应用生物柴油的优越性是显而易见的：（1）原料易得且价廉。用油菜籽和甲醇为生产原料，可以从根本上摆脱对石油制取燃油的依赖。（2）有利于土壤优化。种植油菜可与其他作物轮种，改善土壤状况，调整平衡土壤养分，挖掘土壤增产潜力。（3）副产品具有经济价值。生产过程中产生的甘油、油酸、卵磷脂等一些副产品市场前景较好。（4）环保效益显著。生物查燃烧时不排放二氧化硫，排出的有害气体比石油柴油减少70%左右，且可获得充分降解，有利于生态环境保护。此外生物柴油由于竞争力不断提高、政府的扶持和世界范围内汽车车型柴油化的趋势加快而前景更加广阔。

5.1生物柴油的竞争力不断提高

从世界范围来看，目前世界上含硫原油（含硫量0.5%～2.0%）和高硫原油（含硫量在2.0%以上）的产量已占世界原油总产量的75%以上，其中含硫量在1%以上的原油占世界原油总产量的55%以上，含硫量在2%以上的原油也占30%以上。目前全球炼油厂加工的原油平均相对密度是0.8514，平均含硫量是0.9%；在2000年以后，平均相对密度将上升到0.8633，含硫量将上升到1.6%。炼油厂要在现有基础上，使柴油含硫量低、有良好的安定性及性、较高的十六烷值和清净性，必须在装置调整上投入大量资金，并由此带来油品生产成本的提高，在这方面，各发达国家的炼厂均投入了重金。从美国的情况看，美国从20世纪90年代初启动油品清洁化，已累计投入了300多亿美元。由此造成的油品成本提高使目前美国炼厂吨毛利仅在每桶1美元左右，维持微利状态，有的企业甚至亏损；从欧洲的情况来说，欧洲炼油厂要达到2000年欧盟燃油规格，估计需要投资200亿～300亿美元。欧洲石油工业协会估计的投资更高，该组织认为要达到2000年和2005年的柴油规格，需要投资440亿～500亿美元。

随着生物柴油生产工艺的改进，使用生物柴油的发动机即可使用普通柴油的发动机（对有些机型仅需换密封圈和滤芯），无需作任何改动，生物柴油可与普通柴油在油箱中以任何比例相混，并对驾驶动无任何影响，驾驶者根本无法区分两者的驾驶动力差别。加之柴油替代燃料所用原料随着规模种植价格日趋低廉，使柴油替代燃料的生产成本逐步下降，与常规柴油的价格正在缩小，如美国生物柴油的价格已从每升1.06美元降到0.33～0.59美元，这个价格与普通柴油的价格差不多。

5.2政府对生物柴油的扶持政策

目前许多国家如美国、德国、法国、丹麦、意大利、爱尔兰和西班牙等对生物柴油采取了相应的扶持政策。为了进一步鼓励使用生物柴油，美国农业部决定今后两年每年拿出1.5亿美元补贴生物柴油等生物燃料的使用，目前美国至少有5个州正在考虑制订税收鼓励政策。目前在欧洲生产生物柴油可享受到政府的税收政策优惠，其零售价低于普通柴油（如在德国加油站生物柴油的零售价格目前为约1.45马克/L，而柴油为1.60马克/L）。据Frost&Sullivan企业咨询公司最新发表的"欧盟生物柴油市场"报告，为实现"京都协议"规定的目标（在2008-2012年，欧盟将减少二氧化碳排放量8%），欧盟即将出台鼓励开发和使用生物柴油的新规定，如对生物柴油免征增值税，规定机动车使用生物动力燃料占动力燃料营业总额的最低份额。新规定的出台不仅有助于欧盟生物柴油市场的稳定，而且生物柴油营业额将从2000年的5.035亿美元猛增至24亿美元，平均年增25%。

5.3现代柴油机促使汽车车型柴油化的趋势加快

在欧洲，1999年新购柴油轿车比例约为30%，法国甚至达到48%。2000年，欧洲市场上柴油轿车的销售量达到440万辆，比1995年翻了一倍。现在经济型轿车主要生产厂商如大众、雷诺、欧宝和福特的顾客中，几乎有一半需要柴油车。目前，在欧洲轿车市场上，新型柴油轿车购买率达30%，专家预言：到2006年，欧洲每2辆新车中就有1辆是柴油车。在美国市场上，商用车（即我国所称的卡车、客车）的90%为柴油车；在日本，将近10%的轿车是柴油轿车，38%的商用车为柴油车。美国、日本及欧洲的重型汽车全部使用柴油机为动力。许多国家在税收、燃料供应等方面予以政策上的倾斜，敦促柴油发动机的普及和发展。我国柴油汽车生产比例已由1990年的15%上升到1998年的26%。1997年我国生产的重型载货汽车和大型客车全部采用柴油发动机；65.9%中型载货汽车采用柴油发动机，53.5%中型客车采用柴油发动机；55.4%和29.4%的轻型载货汽车、轻型客车也开始采用柴油发动机。我国1994年颁布的《汽车工业产业政策》明确提出，总重量超过5t的载客汽车载货汽车在2000年后主要采用柴油为燃料。在未来的几年，是中国汽车工业腾飞的时代。因此，我国柴油车产量的增长趋势还将继续下去，汽车柴油化是中国汽车工业的一个发展方向。

汽车车型柴油化趋势的加快主要是由于现代柴油机采用了电控发动机控制系统、高压燃油直喷式燃烧系统以及废气排放控制装置，已完全克服了传统柴油机的缺点，能够满足现行的国际排放标准，而这些装置和技术要求柴油含硫量低，有良好的安定性及性，较高的十六烷值和清净性等。随着现代柴油机使用生物柴油燃料技术的成熟，目前在世界范围内出现的这种汽车车型柴油化趋势会进一步加快。据专家预测，在2010年以前，是柴油需求年均增长3.3%，到2010年，世界柴油的需求量将从目前的38%增加到45%。而世界范围内柴油的供应量严重不足，给生物柴油留下广阔的发展空间。

6我国发展生物柴油的原料分析及发展建议

柴油的供需平衡问题也将是我国未来较长时间石油市场发展的焦点问题。业内人士指出，到2005年，随着我国原由加工量的上升，汽油和煤油拥有一定数量的出口余地，而柴油的供应缺口仍然较大。我国柴油产量到2005年预计可达到80.5Mt，仍缺口600～2400kt。预计到2010年柴哟的需求量将突破100Mt，与2005年相比，将增长24%；至2015年市场需求量将会达到130Mt左右。近几年来，尽管炼化企业通过持续的技术改造，生产柴汽比不断提高，但仍不能满足消费柴汽比的要求。目前，生产柴汽比约为1.8，而市场的消费柴汽比均在2.0以上，云南、广西、贵州等省区的消费柴汽比甚至在2.5以上。随着西部开发进程的加快，随着国民经济重大基础项目的相继启动，柴汽比的矛盾比以往更为突出。因此，开发生物柴油不仅与目前石化行业调整油品结构提高柴汽比的方向相契合，而且意义深远。

国内也已研制成功利用菜籽油、大豆油、米糠油脚料、工业猪油、牛油及野生植物小桐籽油等作原料，经预酯化、再酯化射干难产生物柴油的工艺。高品质的原料是生产高品质生物柴油和取得高收率的基本保证。由于双低菜籽油生产的生物柴油含硫量低，从而使该菜籽油生物柴油具有好的排放标准，因此目前在欧洲普遍栽种双低菜籽。就目前而言，每公顷土地可生产约30t菜籽（含油量约40%）。我国有很多地区油菜籽种植面积很大，在加工传统的食用油的同时不失时机地开发生产生物柴油燃料是油菜籽利用的一个重要方向。另外，研究发现棉籽油与双低菜籽油的脂肪酸组成相似，因此在我国采用棉籽油作为生物柴油的原料还是可行的。当然，此时的棉籽油生物柴油标准需要按照中国的实际作相应的调整。

1t油菜籽可制取约160kg生物柴油，同时可副产16kg甘油。而纯度高达99.7%的特级甘油价格为2000美元/t。因此，制取生物柴油与精致甘油工艺联产，将能取得较为理想的经济效益。若能建年产100kt具有一定工业化生产规模的生物柴油装置，其经济效益更为可观。近几年来，生物柴油燃料已被越来越多的重视，在美国和欧洲已开始建立商品化生产，市场很有吸引力，原料也不会存在问题，因此，有很多大公司纷纷开拓这一业务，期望在开始时就能占领市场。南斯拉夫在五、六年前已研制成功这项技术且已生产，后因经济困难而停产，测试数据表明，南斯拉夫的技术水平同德国、意大利等国的相同，可探讨与南斯拉夫合作帮助我国发展这一技术。