生物柴油研究進展

朱耀民（唐山中潤煤化工有限公司，河北　樂亭　063611）

生物柴油研究進展

朱耀民
（唐山中潤煤化工有限公司，河北樂亭063611）

本文描述了當前國內外生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀，并介紹了艾蒿油、廢棄食用油脂和麻瘋樹油為原料的生物柴油的生產工藝。最后提出了我國發(fā)展生物柴油需要解決的問題。

生物柴油；研究進展；艾蒿油；廢棄食用油；麻瘋樹油

當前，隨著經濟的迅猛發(fā)展，各國對能源的需求量也日益增加。然而，資源的短缺及環(huán)境的破壞已成為制約世界經濟前行的因素，從環(huán)境保護和資源角度考慮，開發(fā)新能源，減少煤炭、石油等傳統(tǒng)資源的使用，早已成為各國能源發(fā)展的方向，而生物質能源正是當前發(fā)展最迅速的新型能源。

生物柴油是指長鏈脂肪酸單烷基酯（脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯），由植物油或動物油通過酯交換制得，與傳統(tǒng)的石化柴油相比，生物柴油環(huán)保無毒，可降解，潤滑性能優(yōu)異，并可與石化柴油混合。

1　國內外生物柴油的發(fā)展狀況

1.1國外生物柴油的發(fā)展狀況

生物柴油有著可再生性、環(huán)保性等諸多優(yōu)點，這使得西方發(fā)達國家尤其是資源貧乏的國家的極度關注，很多國家經過大力研究生物柴油并積極推進其產業(yè)化進程，結合優(yōu)惠的稅收及政府補貼，生物柴油在世界的發(fā)展有了巨大的進步。

1.2國內生物柴油的發(fā)展狀況

我國生物柴油起步較晚，然而，自八十年代開始，一些科研機構通過對生物柴油的理化性質、燃燒性能及化學結構的研究，研究出了生物柴油的的綜合制備技術，使生物柴油由技術上可行邁入了產業(yè)化生產的進程。當前，許多企業(yè)以綠色能源和支農產業(yè)雙概念投資生物柴油，使生物柴油在國內的發(fā)展呈現(xiàn)迅猛態(tài)勢，2015年我國生物柴油產能約為415萬噸，產能和產量雖然逐步提高，但是，產能利用率仍然較低，由于原料問題，國內生物柴油企業(yè)開工率僅為20%-25%。

2　制備生物柴油的方法

當前，生物質柴油的制備方法有多種，主要分物理方法和化學方法兩種類型，但在工業(yè)生產中多采用酯交換法，在反應中，醇類如甲醇、乙醇等短鏈醇與油料中的三甘油酯在催化作用下合成脂肪酸酯和甘油，酯交換法包括堿催化、酸催化、生物酶催化及超臨界酯交換等方法。

堿催化劑法主要以氫氧化鉀等堿性催化劑進行反應，反應中脂肪酸會與堿發(fā)生皂化反應產生乳化現(xiàn)象，同使生成的水促進了酯類的水解，進而發(fā)生皂化反應，因此，會造成甲酯相和甘油相得難以分離，造成了反應后分離的復雜性，并且，需要對原料進行脫水脫酸處理，因此，此工藝較為復雜且成本消耗過高。

酸催化法，以鹽酸、硫酸等作為催化劑，反應中游離脂肪酸發(fā)生酯化反應，此酯化反應速率較快，故該法適用于游離脂肪酸和含水量高的油脂，且其產率高，但是反應條件較為苛刻，且反應速率較慢，設備要求較高，因此工業(yè)生產中關注度較低。

生物酶催化法，此法是進來人們關注較多的生產方法，即用脂肪酶催化油脂與醇類的反應。脂肪酶來源廣泛，選擇性強，且反應條件溫和，而且還能進一步合成高附加值產品，如可降解潤滑油及添加劑等，然而此法也有其限制性，其轉化效率及轉化率均較低，且醇類容易造成酶的中毒。

超臨界酯交換法，此法是在超臨界流體參與下的反應，流體作為反應介質并可參與反應，經過研究發(fā)現(xiàn)，甲醇經過超臨界處理后能很好的與植物油脂發(fā)生酯交換反應，且產率較高，超臨界法與傳統(tǒng)方法反應機理相同，超臨界法需要高溫高壓，且不用其他催化劑，而且超臨界法反應速率迅速，轉化率較高，工藝流程簡單，然而高溫高壓的反應條件為期產業(yè)化進程帶來了困難，需要進一步進行研究。

3　生物柴油制備的幾種研究

3.1艾蒿油制備生物柴油的研究

艾蒿是一種生長于北方地區(qū)的非糧野生作物，其種子富含油脂，我國科學家提出將艾蒿種子壓榨成油，利用化學法制備生物柴油，參考艾蒿油的理化性質，分預酯化過程和酯交換反應兩步制備生物柴油。

3.2廢棄食用油脂合成生物柴油的研究

廢棄食用油脂含有大量的游離脂肪酸、聚合物和分解物等，但其高酸值和高水分含量的廢油脂對反應工藝及產品的穩(wěn)定性及其不利，國外一些科學家等以廢煎炸油和甲醇為原料，利用堿性催化劑，研究了酯交換反應的最佳條件。對理化指標測定，發(fā)現(xiàn)結果完全符合EN14214標準：同時發(fā)現(xiàn)堿法催化酯交換反應要求原料油的酸值應小于1mgKOH/g油，所有的原材料必須無水（水分低于0.3%）。

3.3麻瘋樹油制備生物柴油的研究

目前生產生物柴油的成熟工藝是在常溫常壓使用均相堿為催化劑的工藝。由于使用最多的原料是菜籽油等可以食用的油脂，因此原料成本較高。故采用廉價原料是降低生物柴油成本的重要途徑。麻瘋樹為大戟科麻瘋樹屬植物，其種子含油率高達40%。因此以資源豐富、價格低廉的麻瘋樹油為原料發(fā)展生物柴油生產工藝具有重要的意義。

4　我國發(fā)展生物柴油急需解決的問題

我國植物油資源短缺，目前一切生物柴油企業(yè)，基本上以“地溝油”為原料，無穩(wěn)定的原料供應基地。且在生物柴油合成技術只是小規(guī)模生產，應當積極研究工業(yè)化成套連續(xù)生產工藝及工藝設備。同時，催化劑是酯交換反應的關鍵技術，用于酯交換的催化劑有酸、堿、分子篩及酶等，但各種催化劑均有各自的優(yōu)缺點，應當盡快找到高效率的固體催化劑，提高生物柴油的產量和品質，以降低生產成本。

5　結語

（1）我國液體燃料短缺，能源消費結構性矛盾長期存在，發(fā)展生物柴油產業(yè)，部分替代化石柴油，已成為當今可再生資源發(fā)展的趨勢。

（2）考慮到我國生物柴油制備原料緊張等瓶頸問題，我國應重點發(fā)展木本油料植物規(guī)?；N植和推廣，開發(fā)多種油料來源。

（3）目前，中國對廢食用油、油廠下腳的回收利用有優(yōu)惠政策，一些生產生物柴油的大型企業(yè)可以享受3年免稅優(yōu)惠。生物柴油生產企業(yè)應該充分利用這些政策、信息和資源優(yōu)惠。

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［3］齊泮侖，張國靜.中國生物柴油大規(guī)模發(fā)展應首先解決的問題［J］.化工中間體，2009（07）：6-11.

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.196