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1、生物油变柴油生物油变柴油徐辉 2005110044西北大学化学系化学专业摘要：摘要：随着世界经济的发展，宝贵的油气资源日益枯竭，尽快制出新能源迫在眉睫，本文 主要介绍生物油变柴油的几种常用方法及各自的优劣。 关键词：关键词：生物油，柴油，新能源当今世界石油已经成为紧缺资源，石油的供需平衡问题也将是我国未来较长时间能源 发展的焦点问题。在短时间内找到既实用又经济的替代能源已经成为各国科学家的努力重 点。生物油以其绿色环保等独有特性自然成为各国科学家的首选。柴油的主要成分是由 15 个左右的碳链组成的有机分子，生物油分子也是由 1418 个碳链组成,与石油分子中碳数 相近，生物油与柴油的组成及性质
2、相似性，更加坚定了科学家们走生物油变柴油这条路的 信心。 生物柴油是指以动物、植物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁 替代燃料，是一系列长链脂肪酸甲脂。天然油脂多由直链脂肪酸的甘油三酯组成，经化学 过程主要为酯交换后，分子量降至与柴油相近，且有近似于柴油的性质，是一种可替代柴 油使用的对环境友好的环保燃料。理论上一切动物、植物油脂都可以作为生产生物柴油的原料油，但目前投入生产的大 多是植物油脂，例如菜籽油、棕榈油、花生油或它们油脚料等。我国有丰富的植物油脂， 是油菜生产大国，饭店产生的煎炸油也不少。有关资料显示，我国每年消耗植物油 1200 万 吨，直接产生下脚酸化油 250
3、万吨，大中城市餐饮业的发展也产生地沟油达 500 万吨。但 是，目前这些垃圾油一般都作为废物处理，还有一些经过地下作坊重新流入餐桌，直接造 成污染。如果将上述资源加以很好利用，必有很大的市场潜力。 生物柴油的制备主要可采用以下几种方法：直接混合法、微乳液法、高温热裂解法、 化学酯交换法和生物酶促酯交换法，以及近年来刚刚发展起来的超临界酯交换法。但目前 使用最多的是酯交换法。以下为大家介绍几种生物柴油的制备方法。1. 化学酯交换法化学酯交换法 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石油 的原料。可用于酯交换的醇有甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇等。其中最为常用的是甲醇
4、， 这是由于甲醇的价格较低，同时其碳链短、极性强，能够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。 酯交换反应为可逆反应，过量的醇可使平衡向生成产物的方向移动，故醇的实际用量 远大于其化学计量比。酯交换反应由一系列串联反应组成，三甘油脂分步转变为二甘油脂、 单甘油脂，最后成为甘油，每一步反应均产生一个酯。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，酸性催化剂常用的是 硫酸、磷酸或盐酸。甲醇越多产率越高，但也会给分离带来困难。2. 生物酶促酯交换法生物酶促酯交换法 酶作为一种生物催化剂，具有较高的催化效率和经济性，日益受到人们的
5、关注。目前 用化学方法生产生物石油使用的催化剂存在难以分离以及耗能高等问题，但都可以通过使用酶催化剂加以改善。脂肪酶是一种很好的催化醇与脂肪酸甘油酯的酯交换反应的催化剂。 以多孔高岭石作为载体的固定酶催化剂，与其他催化剂相比，不但寿命长，无需经常更换， 而且活性高，易于分离，是一种性能上和经济上都具有竞争力的新型催化剂。科学家以橄 榄油和油酸为原料进行酶催化反应，产物中的甲酯含量达到 90%。但生物法也有局限性： 生物催化剂价格昂贵，成本高，甲醇对生物催化剂有毒害作用，且转化率不高。在反应过 程中必须及时除去反应生成的甘油,否则产生的甘油很容易堵塞颗粒状固定化酶的孔径,使固 定化酶寿命大大降低
6、。3. 超临界酯交换法超临界酯交换法超临界酯交换法是近年来才发展起来的制备生物柴油的方法。它是一种在超临界流体 参与下进行酯交换的方法。在反应中超临界流体既可以作为反应介质，也可以直接参加反 应。超临界效应可影响反应混合物在超临界流体中的溶解度、性质和反应动力学，从而提 供了一种控制产率，产物选择性和反应物回收的方法。此法由 Saka 和 Kasdiana 提出，反 应在间歇反应器中进行，温度控制在 350400 摄氏度，压力为 4565MPa，菜籽油与甲 醇的摩尔比为 1：42。 超临界酯交换法和传统催化法的反映机理大致相同。后者是在低温下使用催化剂催化， 前者为在高温下无需催化剂；传统方法反应时间为 18 小时，超临界酯交换法为 24 分 钟，反应时间大大缩短，可进行连续操作；传统方法生产过程中产生皂化物，超临界酯交 换法不产生，从而简化了后续处理的过程，降低了生产成本。虽然超临界酯交换法较方便， 但需要在高温高压条件下进行反应，生产费用和能量消耗很大。 各种方法都可以制出生物柴油，但都不能令人满意，因此，发展生物柴油还有很多工 作要做。参考文献：参考文献： 1. 兰怡然 生物柴油研究 四川理工学院学士学位论文 2004.6.1 2. .魏红明、赵华，生物柴油制备方法及应用现状 当代化工2006 年第四期：246 249。
