生物柴油制备技术研究报告.doc

PAGE 1 生物柴油制备技术研究报告 　　摘要：生物柴油是以生物质资源作为原料基础加工而成的一种柴油，作为一种石油资源的绿色替代品而备受世界各国重视，其发展符合未来世界的能源安全和可持续发展。介绍了生物柴油的生产原料，主要有植物油脂、动物油脂、微生物油脂和废弃无用油脂四大类，综述了制备生物柴油的酸碱催化法、生物酶催化、法超临界法等各种技术，并对生物柴油的生产原料开发与制备技术进行展望。 　　生物柴油是以生物质资源作为原料基础加工而成的一种柴油（液体燃料），它与柴油相溶性极佳，而且能够与国标柴油混合或单独用于汽车及机械[1]，是清洁的可再生能源和典型的“绿色能源”，是石油等不可再生资源的理想替代品，在未来有广阔的发展空间。目前生物柴油在国际上发展迅猛，并逐渐形成一定的产业规模。2005年全球生物柴油产量只有340万t，而2008年增产到1400万t，其中欧盟生物柴油产量800万t、美国270万t、巴西100万t[2]。我国从2001年起开始出现生物柴油的生产企业，最近几年发展较为迅速，到2006年底，全国实际生产能力近25万t。近两年相继在河南、河北、江苏、内蒙等地新建、扩建了许多生物柴油项目，规模大多都在10万t以上[3]。目前，我国生物柴油的生产原料主要是地沟油，而地沟油每年产生的数量有限，且杂质多，提纯利用较为复杂。因此，结合我国国情开发新原料，如木本植物油料、微生物油脂、废弃动物油脂等，是我国生物柴油未来的发展方向。本文综述了生物柴油的生产原料以及制备技术，提出了适合于我国发展生物柴油的原料和技术以及生物柴油未来的发展趋势。 　　1生物柴油的生产原料 　　原料是生产生物柴油的关键，在制备生物柴油的过程中，原料成本占总成本的70%以上，因此，如何获得规模供应、廉价、可作为能源用途的油料资源是生物柴油产业化必须解决的核心和关键问题。根据目前国际上各个国家发展生物柴油产业的不同情况，生物柴油的生产原料主要有植物油脂、动物油脂、微生物油脂和废弃无用油脂四大类。各类原料之间的优缺点如表1所示。 　　1.1植物油脂 　　植物油脂又分为草本植物油脂和木本植物油脂两类。例如，菜籽油、大豆油、花生油等都属于草本植物油类，主要由棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸组成，既可食用也是制备生物柴油最理想的原料之一。目前，美国的生物柴油主要是以转基因大豆油为原料，欧洲的生物柴油主要以菜籽油为原料。而棕榈树、麻风树、黄连木、光皮树、文冠果、油茶、乌桕等都属于木本植物，其果实或茎干都有很高的含油率（40%以上），油中C16~C18的脂肪酸组成含量高，也是生物柴油的理想原料。目前，东南亚的许多国家，如印尼、马来西亚等，以当地盛产的棕榈油为主要原料生产生物柴油[4]。 　　1.2动物油脂 　　动物油脂是指从动物身上获得的脂肪酸等，如鱼油、猪油、牛油等，主要来自屠宰场废料和食用后的剩余油脂。这些油脂的C16~C18脂肪酸比例很高，且主要是固体油脂，是生物柴油的潜在优良原料。美国、欧洲国家和日本已开始利用动物油脂生产生物柴油。但目前我国对这一生物柴油原料的利用尚处于试验阶段，还没有工业化的应用。 　　1.3微生物油脂 　　微生物油脂又称单细胞油脂，是由酵母、霉菌、细菌和藻类等微生物在一定条件下，以碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源，在菌体内产生的大量油脂和一些有商品价值的脂质。目前主要的微生物油脂有酵母菌油脂、霉菌油脂和藻类油脂等。由于微生物细胞增殖快、生产周期短、所需原料丰富，同时不受季节、气候变化的限制，能连续大规模生产，生产成本低，因此微生物油脂具有巨大的应用潜力和开发价值[5]。最近研究较多的是工程微藻，如油藻等。目前大规模工业化的工程油藻生产还在试验阶段，可以作为发展生物柴油的潜在资源。 　　1.4无用废弃油脂 　　无用废弃油脂是制造生物柴油最廉价的原料，主要是指餐饮废油、地沟油、煎炸后废油等。此外，还有皮革行业的脱脂油、造纸行业的塔尔油、城市生活垃圾无害化回收油、污水厂回收油、战备的陈库油等，产量十分巨大。这部分废弃油脂暴露在空气和水中极易造成大气、水源的污染。动植物油脂经高温烹饪煎炸，饱和脂肪酸越来越多，但85%以上仍为棕榈酸、硬脂酸、油酸和亚油酸。废油脂作为替代燃料与石化柴油相比，尽管存在黏度大、挥发性差、与空气混合效果不佳、易发生热聚合等问题，但经过酯交换能够完全满足柴油代用理想品所具备的性能[5]。目前我国和日本的许多生物柴油生产厂主要以废弃油脂为原料。 　　2生物柴油的制备技术 　　2.1酸碱催化法 　　酸碱催化法生产生物柴油是目前研究最为成熟的技术，投产的生物柴油生产厂家大多数都选择了这种方法。其基本原理是利用酸碱催化剂催化经过处理的动植物油脂与甲醇等发生酯化或转酯化反应，从而生成低分子量的脂肪酸甲酯（生物柴油）和甘油。酸碱催