生物柴油综述
生物柴油技术3篇
生物柴油技术生物柴油技术——现状与发展随着全球油价的不断攀升和环境保护意识的提高，生物燃料作为一种可再生燃料，逐渐受到越来越多的关注。
生物柴油是其中的一种，它是由生物质或废弃物转化而成的一种可再生燃料，具有良好的环保性、可再生性和安全性等优点。
本文将从生物柴油的定义、生产技术、应用前景等方面介绍生物柴油技术的现状与发展。
一、生物柴油的定义生物柴油是一种由植物油、动物油或废弃物经过化学反应制成的可再生燃料，通常采用的反应是酯化反应，生成甲酯或乙酯。
生物柴油具有与石油柴油相近的燃烧性能和可靠性，但其排放物少、环保、可再生，是一种节能环保的新型燃料。
二、生物柴油的生产技术1. 原料准备生物柴油的原料主要包括植物油、动物油和废弃物等。
其中最常用的是植物油，如大豆油、棕榈油、菜籽油等。
2. 酯化反应在酯化反应中，将原料通过与醇（甲醇或乙醇）在催化剂（如氢氧化钠或氢氧化钾）作用下进行酯化反应，生成甲酯或乙酯。
该反应产生大量的热量，需要在反应过程中进行冷却。
3. 精制处理精制处理包括脱水处理、酸洗纯化和蒸馏等过程，旨在去除水分、杂质和未反应的醇等成分，提高生物柴油的纯度和成品率。
三、生物柴油的应用前景生物柴油作为一种可再生燃料，其应用前景非常广泛。
一方面，生物柴油可以替代传统的石油柴油、汽油等化石能源，减少对化石能源的依赖，降低能源消耗和环境污染；另一方面，生物柴油可以直接应用于个人轿车、商用车、农用车以及城市公交车、出租车等交通工具，还可以应用于船舶、航空器等各类运输工具和农机具等机械设备。
总之，生物柴油技术已经成熟，其应用前景非常广阔，可以为促进能源转型和环境保护事业做出重要贡献。
生物柴油技术——优点和局限生物柴油是一种由生物质或废弃物转化而成的可再生燃料，可以替代传统的石油柴油，具有优良的环保性、可再生性和安全性等优点。
然而，生物柴油在应用中也存在一些局限性，限制了其在能源转型中的应用。
本文将从优点和局限两个方面来介绍生物柴油技术。
生物柴油介绍——国内最全
一、生物柴油产品简介（1）概念生物柴油是指由动植物油脂与醇经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯。
与传统的石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性，可部分添加到石化柴油中。
国际上生产生物柴油的原料主要集中在油菜、大豆、棕榈等农作物上，我国则多用地沟油生产。
通常进口的生物柴油分为纯生物柴油与生物柴油调和燃料。
生物柴油调和燃料为一定比例的生物柴油与一定比例的其他油品调和所产生的混调油品，一般以BXX作为代号。
XX代表生物柴油调和燃料中纯生物柴油所占的比例，具体如下：1、B100（纯生物柴油）：以德国为代表，德国走在国际生物柴油前列，有部分汽车已可使用B100作为燃料。
2、B20（20%生物柴油+80%石化柴油）：国际常用生物柴油，高清洁能源。
3、B5（我国规定含2-5%生物柴油组分都称为B5）：国内内燃机尚不成熟，B5与石化柴油基本近似，主要用以调低硫含量，并非替代石化柴油。
我司该业务中涉及的进口油品为B5生物柴油调和燃料，供给地炼进行二次调和后销售。
（2）优点1、环保：硫含量低。
该业务所涉及的B5生物柴油调和燃料达到柴油欧V标准（我国将在2018年施行该标准），硫含量低于10PPM。
硫含量低可降低大气污染、减少车船等机械装置损耗。
可再生能源：不同于一般柴油以不可再生的原油作为原料，生物柴油作为可再生新能源，前景广阔。
2、价格低：原料成本低：一些农产大国的油作物成本较低，多以植物油生产，如马来西亚以棕榈油炼制，而国内以地沟油为主原料。
政府补贴：欧美等国对生物柴油生产进行直接补贴。
如美国对生物柴油生产提供直接补贴，生物柴油可以享受1美元/加仑的补贴，即相当于约1900元/吨。
3、闪点高（不易爆炸）、十六烷值高（纯度高）、具有良好的润滑性（不易损坏设备）。
PS：缺点：热值不足，也就是通常说的推动力不及柴油，但由于B5十分接近石化柴油，可规避该缺点。
二、机会与前景1、国家需求：中国为柴油纯进口国，柴油供需缺口巨大，同时随着节能环保趋势的发展。
“生物柴油的制备及性能测定”实验综述报告
收稿日期：2021-03-15基金项目：2020年安徽省教学示范课《化工专业实验》（13210467）；安徽省质量工程项目（2018jyxm0276）；安徽省质量工程项目（2017jyxm1258）；安徽理工大学校级重点教学改革研究项目（2017jyxm1258）作者简介：荣俊锋（1987-），男，实验师，工学硕士，研究方向：环境化工，等离子体有机废水净化，136********@ 。
“生物柴油的制备及性能测定”实验综述报告荣俊锋，张晔，武成利，李伏虎，王金明，刘铭，吴姗姗（安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001）摘要：生物柴油作为一种新型的可再生能源，在缓解石油危机方面有很大的贡献，甚至有望取代石化柴油。
另外，从环境保护方面来说，生物柴油从来源到燃烧后的尾气排放与石化柴油相比都存在较大优越性。
就生物柴油的制备进行了综述，重点对酯交换法制备生物柴油进行了研究，以期为综合实验教学研究提供参考和借鉴。
关键词：生物柴油；性能；酸值；碘值；浊度doi ：10.3969/j.issn.1008-553X.2021.05.016中图分类号：G640文献标识码：A文章编号：1008-553X （2021）05-0058-03生物柴油即脂肪酸甲酯，是指以可再生资源如大豆油等为原料油，通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。
生物柴油属环境友好型燃料，是常规的化学柴油的优良替代品，受到众多研究者的关注。
目前制备生物柴油的方法有酯交换法、混合法、微乳液法、高温热裂解法、酸或碱催化法、生物酶法、工程微藻法、超临界法等。
酯交换法是由天然油脂制备生物柴油的重要方法，有着广阔的发展前景[1-8]。
1实验目的（1）了解生物柴油的优良性能及发展生物柴油的意义。
（2）掌握目前制备生物柴油的方法。
（3）以大豆油为原料，通过酯交换反应制备生物柴油。
2实验原理酯交换法生产生物柴油是采用油脂（脂肪酸甘油酯）与醇（甲醇）在催化剂存在或超临界条件下进行酯交换反应（又称醇解反应），产生脂肪酸甲酯和甘油，其反应原理如下：其中R 1、R 2和R 3为C 7~C 17的烷基或烯烃基。
生物柴油的特性及发展现状
生物柴油的特性及发展现状摘要生物柴油是一种来源广泛的可再生燃料资源，目前在世界各国正掀起开发利用生物柴油资源的热潮，它与矿物柴油相比，具有低含硫和低排放污染，可再生，优良的生物可降性等特点，有广阔的发展前景。
文章综述了生物柴油的特性及国内生物柴油发展及应用现状存在问题和发展前景。
关键词生物柴油；特性；发展现状；前景随着社会的进步，人类对石油的依赖越来越强烈，石油供应与消费的平衡关系制约着世界各国的经济发展。
因此探索发展绿色可再生能源——生物柴油，就成为世界各国能源研究、环境保护及资源战略的重要任务。
生物柴油(即脂肪酸酯)是一种含氧清洁燃料，由菜籽油、大豆油、回收烹饪油、动物油等可再生油脂与甲醇、乙醇发生酯化反应制得。
生物柴油作为优质的柴油代用品，是典型的“绿色能源”，生物柴油产业在我国具有巨大的发展潜力，对保障石油安全、保护生态环境、调整农业结构、促进农业和制造业发展均具有相当重要的积极作用。
一、生物柴油概述生物柴油(Biodiesel)这一概念最早是由德国工程师Dr．RudolfDiesel于1895年提出来的，在1900年巴黎博览会上，Dr．RudolfDiesel展示了使用花生油作燃料的发动机。
生物柴油又称脂肪酸甲脂，它是由可再生的油脂原料。
诸如菜籽油、大豆油、回收烹饪油、动物油油脂，经合成(酯交换)所得的一种可代替柴油的一种含氧清洁环保燃料油。
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由14-18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。
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。
二、生物柴油的特性生物柴油可直接用于现有的柴油引擎，作为优质的柴油代用品，属典型的环境友好型“绿色能源”，具有深远的经济效益与社会效益。
作为常规柴油的替代品，生物柴油与其相比有以下特性：1. 优良的环保特性。
因生物柴油中的硫含量低，所以二氧化硫和硫化物的排放量少，其排放量可减少约30％(有催化剂时可减少约70％)；因生物柴油中不含芳香烃，使用生物柴油可降低90％的空气污染；生物柴油含氧量高，其燃烧时一氧化碳的排放量与普通柴油相比减少约10％(有催化剂时可减少约95％)；生物柴油可生物降解，对土壤和水的污染较少。
生物柴油的研究现状及发展趋势综述论文
生物柴油的研究现状及发展趋势综述摘要生物柴油的研究现状及发展趋势；生物柴油的优势、理化特性及制备方法，以及现阶段存在的问题；一些新鲜前沿的科学研究；制约我国生物柴油发的因素及对策；分析了我国生物柴油的发展现状及生物柴油产业对我国石油安全、国民经济建设、农业产业结构调整、环境保护等意义。
关键词生物柴油特点因素Review ofresearch situations and development trend ofBiodieselAbstract Reviewing of research situations and development trend of biodiesel;Introducing the advantages of biodiesel, physical and chemical properties,and the preparation methods, as well as the existing problems at present stage;Introducing some new frontier scientific research;The factors restricting the development of bio diesel and its countermeasures; The development situations of biodiesel and the development of biodiesel industryin China were analyzed.The significance relating to petroleum security,national economy construction, agricultural industry structure adjustment, environment protection and so on.Key words biodiesel features factors引言化石能源是目前全球消耗的主要能源。
地沟油生产生物柴油文献综述
福州大学本科生毕业设计（论文）文献综述题目：生物柴油的品质优化姓名：学号：系别：专业：年级：2008级指导教师：（签名）2012 年 2 月22 日摘要：介绍生物柴油的当前发展形势和国内外发展状况和理化性质，对实验室制取原理和方法进行简介，并指出方法的优势和不足。
介绍了生物柴油粗酯精炼原理，并阐明对生物柴油精炼和其发展的重要性。
关键词：生物柴油；精炼；碱催化；酯交换一、引言在能源与环境危机的双重压力下，对可再生能源的开发已逐步成为当今科学研究的热点。
生柴油作为一种重要的石油链炼制产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，已成为重要的动力燃料。
具有“工业血液”之称的石油，因其资源有限性而带来的能源危机以及造成的环境污染问题都在促使人们寻求解决之道[1]。
生物柴油作为一种可再生的清洁能源具有强大的发展潜力。
生物柴油的制取方式也层出不穷。
国外已有不少研究针对于以植物油为原料，通过催化酯化反应制取生物柴油的研究，并能成功投产[2]。
然而生物柴油中含有大量杂质，同时具较高的酸价。
碱催化后带入催化剂，以及反应过程中将生成脂肪酸钠等物质。
因此生成的生物柴油粗酯必须先除杂。
1生物柴油理化性质生物柴油(Biodiesel)是一种长链脂肪酸的单烷基酯。
天然油脂多由直链脂肪酸的甘油三酯组成，与甲醇酯交换后，分子量降至与柴油相近，且具有接近于柴油的性能，且对环境无害。
生物柴油特性如下：十六烷值大于49（石油柴油的十六烷值为45），抗爆性好，燃烧充分；闪点高，有利于安全运输和存储；不含硫，不会导致酸雨；燃烧产生的CO2的量远小于其生长吸收的CO2的量，可缓解温室效应；可降解、可再生，是典型的绿色能源，是替代石化柴油的理想燃料之一[3]。
2国内外情况：目前，欧洲和北美主要以植物油为原料制备生物柴油，，而日本则通过回收废餐饮油来制备生物柴油。
对于利用废餐饮油制备生物柴油的研究，处于世界领先地位的是日本的染谷商店集团有限公司和LONFORD有限公司，拥有专利“以废食用油为原料生产柴油、甘油和锅炉用燃料的精制方法”，“用废食用油生产柴油燃料的制造装置”，和“用废食用油制造柴油燃料的制造方法”等。
生物柴油简介
生物柴油简介一、生物柴油定义指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。
又名脂肪酸甲酯生物柴油是典型“绿色能源”，降解速率是普通柴油的2倍，对土壤和水的污染较少。
目前，大多数生物柴油是由大豆油、甲醇和一种碱性催化剂(胆碱酯酶)生产而成的。
二、优缺点1、优点(1)具有优良的环保特性：二氧化硫、硫化物、有毒有机物、颗粒物、二氧化碳、和一氧化碳的排放量显著降低。
(2)低温启动性能良好。
(3)润滑性能比柴油好，可以降低发动机供油系统和缸套的摩擦损失。
(4)具有良好的安全性能：闪点高于石化柴油，它不属于危险燃料。
(5)具有优良的燃烧性能。
(6)具有可再生性。
(7)具有经济性。
(8)可调和性：可按一定的比例与石化柴油配合使用，可降低油耗。
(9)可降解性：具有良好的生物降解性，在环境中容易被微生物分解利用。
2、缺点：（1）在国家政策影响下，提炼生物柴油的原料只能用油料作物或者地沟油，而地沟油的收集是一个难题。
据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本，成本较高。
（2）含水率较高，最大可达30%-45%。
水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低了油的热值。
（3）生物柴油具有较高的溶解性，作燃料时易于溶胀发动机的橡塑部分，需要定期更换。
（4）生物柴油作汽车燃料时氮氧化合物的排放量比石油柴油略有增加。
（5）原料对生物柴油的性质有很大影响，需要加入相应的添加剂来解决。
（6）比普通柴油粘度高，因此在低温下会降低可用性。
（7）生物柴油的蕴含能量比石油基的柴油燃料低11%，最大马力输出大约会减少5～7%。
但这个差距并不大。
三、生物柴油的应用目前全世界生物柴油总产量超过2000万吨，其中欧盟占51%，南美地区（巴西为主）占24%，亚洲13%，中北美为11%，其他地区1%。
全球范围内已建和在建的生物柴油装置年产能接近4000万吨。
生物柴油综述
生物柴油综述生物柴油综述摘要：生物质能源作为可再生能源，是目前世界能源消耗总量仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源，在整个能源系统中占有重要的地位。
作为生物质能源最重要的可再生液体燃料之一，生物柴油具有能量密度高、润滑性能好、储运安全、抗爆性好、燃烧充分等优良使用性能，还具有可再生性、环境友好性及良好的替代性等优点，是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料，合理开发利用生物柴油对于促进国民经济的可持续发展、保护环境都将产生深远意义。
关键词：生物柴油；分类；理化特性；优点；发展现状Review of BiodieselSusu Peng(College of Chemistry and Engineering, Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beijing102617,China)Key words: Biodiesel；Classification；Physical and Chemical Properties；Advantages；过对传统工艺存在的液体氢氧化钠问题进行改进，发展了利用非均相碱催化完成脂肪酸油脂与甲醇进行酯交换反应的新工艺，简称Estertlp-H工艺。
这种改进工艺有3个典型的特征：一是实现了生产过程的连续性，避免了传统工艺为了去除液体氢氧化钠而采用的酸碱中和与洗涤净化步骤等间歇操作工段，降低了劳动强度、污染和废料的处理难度。
二是生物柴油脂肪酸甲酯成分的纯度达到99％以上，甘油三酸酯转化完全，联产甘油纯度得到明显的提高（达98％以上）。
三是提高了生物柴油产品的质量，如十六烷值得到了显著提高。
尽管第一代生物柴油（脂肪酸甲酯）具有许多理想的燃料特性，如高的十六烷值和润滑性等，但是它在生产过程中会产生相当量的含碱、脂肪酸酯、甲醇和甘油等工业废水。
另外，生物柴油产品是混合脂肪酸甲酯，含氧量高、热值相对较低，其组分化学结构含有羧酸基单元，与传统柴油存在明显不同的官能团结构，而且作为柴油也存在使用困难等问题，如贮存过程中容易变质、沸程窄、与发动机兼容性差，使得其添加到传统柴油中的量被限制在5％以下，若过高则会引起燃烧系统故障。
生物柴油综述
生物柴油综述由于石化能源的日益耗竭和不可再生，绿色环保的新能源使实现社会可持续发展的重要战略方向。
以生物资源为来源的天然油脂可制得生物柴油，是典型的可再生能源，且不含化石能源中常见的N、S，可减轻环境负担。
因此，生物柴油作为一种绿色可再生资源成为人们研究的热点，制备生物柴油的主要原料有大豆、油菜籽、废弃动植物油等棕榈油是一种价廉易得的原料，在食品、洗涤用品、化妆品、油脂化工及生物柴油方面有着重要用途。
目前，棕榈油已超过大豆油而成为世界上生产量、消费量和国际贸易量最大的植物油品种[1]。
由于压榨后的粗棕榈油含有较多的游离脂肪酸和其他杂质，因此一般要经过精制，在此过程中副产的棕榈酸产量可观，价格低廉。
因此，以棕榈油、棕榈酸等为原料生产生物柴油具有较好的应用前景，已经受到国内外研究者的关注[2-5]。
生物柴油的制备主要采用酯交换法，传统的生产工艺是以液体酸碱为催化剂。
固体酸是一种绿色环保型催化剂[6,7]，一方面它不受原料中游离脂肪酸和水分的影响，可以以廉价的废弃油脂为原料，在降低生产成本的同时减少了环境污染；另一方面固体酸腐蚀性小，可回收利用，易分离，不产生废酸液，生产工艺简单，降低了设备投资[8-14]。
在倡导绿色化工和能源紧缺的情况下，用固体酸催化生产生物柴油是一条可持续发展的道路。
本工作以棕榈油精制中副产的工业棕榈酸为原料，以固体酸Zr(SO4)2/Si02为催化剂，通过甲醇酯化反应制备了生物柴油(棕榈酸甲酯)，考察了催化剂制备条件和工艺条件对合成反应的影响。
1实验部分1．1 固体酸催化剂的制备SiO2的制备：称取适量硅酸钠溶于去离子水中，配成质量分数为10％的溶液，在搅拌下滴加质量分数为20％的硝酸铵溶液，调节pH约为9，有沉淀生成，将其置于70℃的水浴中陈化3h，用去离子水洗涤至中性，抽滤，将滤饼于11℃下干燥12h，研磨后过110目筛。
Zr(SO4)2/SiO2催化剂的制备：称取一定量Zr(SO4)2·4H2O置于热水中搅拌溶解，待完全溶解后加入计量的Si02，搅拌均匀后于110℃下干燥，最后在一定温度下焙烧制得Zr(SO4)2/SiO2：催化剂。
生物柴油
生物柴油概述和国内外的发展状况一、生物柴油概述1.1组成结构生物柴油是指由动植物油脂（脂肪酸甘油三酯）与醇（甲醇或乙醇）经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯。
与传统的石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性，可部分添加到化石柴油中。
1.2主要特点①特点：1）能达到欧洲2号排放（GB252-2000)标准；2）密度比水小，相对密度在0.7424~0.8886之间；3）稳定性好，长期保存不会变质；4）优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；5）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；6）较好的低温发动机启动性能，无需添加剂冷滤点媃中达到-13℃；7) 十六烷值高，燃烧性能好于柴油，燃烧残留物呈中性使发动机机油的使用寿命加长；8) 无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。
9）含水率较高，最大可达30%-45%。
水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低了油的热值；10）以可再生的动物及植物脂肪酸单酯为原料，可减少对石化燃料石油的需求量和进口量；11）环境友好，采用生物柴油尾气中有毒有机物排放量仅为十分之一，颗粒物为普通柴油的20%，一氧化碳和二氧化碳排放量仅为石油柴油的10%，无硫化物和铅及有毒物的排放；12）混合生物柴油可将排放含硫物浓度从500PPM（PPM百万分之一）降低到5PPM；13）不用更换发动机，而且对发动机有保护作用。
10)pH值低，故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料；11)具有“老化”倾向，加热不宜超过80℃，宜避光、避免与空气接触保存；12)较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全。
③缺点1）在国家“不能与粮争地”、“不能与人争粮”、“不能与人争油”、“不能污染环境”的“四不”政策下，提炼生物柴油的原料只能用油料作物或者地沟油，而地沟油的收集是一个难题。
生物柴油 生物质柴油 烃基生物柴油
生物柴油生物质柴油烃基生物柴油生物柴油、生物质柴油和烃基生物柴油是三种与环保相关的燃料，它们都属于可再生能源，具有较低的碳排放量和环境友好性。
生物柴油是一种由动植物油经过酯化或裂解等化学反应得到的替代燃料。
它与传统石油柴油具有相似的物理和化学性质，可以直接用于柴油发动机。
生物柴油的主要成分是甲酯，常见的原料包括油菜籽油、大豆油、棕榈油等植物油，以及动物油脂。
生物柴油的优点包括可再生性、低碳排放和减少对化石能源的依赖。
生物质柴油是一种由生物质经过热解或气化等热化学反应制得的液体燃料。
生物质是指植物和动物的废弃物，如秸秆、木屑、食品废弃物等。
通过热化学反应，生物质可以转化为气体、液体或固体燃料。
生物质柴油属于液体燃料，其主要成分是碳氢化合物，可用于替代传统石油柴油。
生物质柴油的生产过程中不会产生二氧化碳等温室气体，因此对减缓气候变化具有重要意义。
烃基生物柴油是一种由生物质或生物油经过氧化、加氢等化学反应得到的液体燃料。
烃基生物柴油的主要成分是烃类化合物，其化学结构与传统石油柴油相似。
烃基生物柴油不仅具有可再生性和低碳排放的特点，还具有较好的燃烧性能和稳定性。
烃基生物柴油可以直接用于柴油发动机，对汽车尾气排放和空气质量改善具有积极作用。
总的来说，生物柴油、生物质柴油和烃基生物柴油是未来替代传统石油柴油的重要能源。
它们的生产和使用可以减少温室气体排放，改善空气质量，促进可持续发展。
然而，由于生物柴油和生物质柴油的生产需要大量的农作物和土地资源，可能会对粮食安全和生态环境产生一定的影响。
因此，在推广使用这些燃料的同时，需要合理规划资源利用，加强科研和技术创新，提高生产效率和环境友好性。
只有在经济、环境和社会效益的平衡中，生物柴油、生物质柴油和烃基生物柴油才能真正发挥作用，为可持续能源的发展做出贡献。
生物酶法制备生物柴油综述
生物酶法制备生物柴油研究综述赵文超（中北大学化工与环境学院生物工程专业030051）摘要：就生物酶法制备生物柴油的研究现状进行了扼要概括，探讨了固定化脂肪酶法、液体酶法和全细胞催化法制备生物柴油的最新工艺进展。
关键词：生物酶；生物柴油；固定化脂肪酶；液体酶；全细胞分类号：TQ645：TQ514作者简介：赵文超，男，在读本科生，研究方向：生物工程。
生物柴油是利用动植物油脂的低碳醇在催化剂的作用下经酯交换反应生成的脂肪酸酯[1]。
作为一种新型环保的可再生替代燃油燃料，生物柴油在近几十年来已成为学者们热衷的研究对象。
生物柴油与化石燃料相比，具有低闪点、低含硫量、温室气体净排放量为零等优势，可以替代普通柴油更为清洁、安全地使用，极具发展前景。
生物柴油的合成需要催化剂的参与，催化剂可以为酸、碱或酶。
酸催化法对原料油脂要求较高，会产生大量废酸，且催化剂难以回收利用；碱催化法要求原料酸价小于1，含水量小于0.5%，生产工艺复杂，易皂化；相比之下，酶催化反应条件温和，对原料油脂的品质基本无要求，反应产物易分离，应用较为广泛[2]。
油脂与醇进行酯交换反应通常使用的酶催化剂为脂肪酶。
脂肪酶在自然界中来源丰富，现已能从60 多种微生物中获取相应脂肪酶[3]。
目前商业化的脂肪酶种类繁多，主要包括Lipase A K, Lipase P S, LipozymeRM IM, Lipase PS-30, Novozym 435 等。
脂肪酶的来源不同，反应工艺往往不同。
1 酶法制备生物柴油的影响因素直接影响酶法制备生物柴油转化速率的因素包括：油醇比、酶种类、酶用量、反应温度、水含量等。
反应时间不直接影响酶法制备生物柴油的转化率，但直接影响反应平衡程度和反应产物饱和度等，随着反应时间的延长，生物柴油的转化率最后趋于一定值[4]。
酶活性直接受反应体系中甲醇含量的影响。
当底物为混合物时，反应体系中甲醇的含量可适当提高。
为避免酶失活，可将甲醇分次加入。
生物质能源综述之——生物柴油
生物柴油概论第一章生物柴油综述第一节生物柴油的概述一、生物柴油的定义美国ASTM关于生物柴油的定义是从可再生脂质资源，如植物油或动物脂中得到的长链脂肪酸烷基单酯，是由长链脂肪酸的单烷基酯组成的燃料。
“生物”表示它相对于石化柴油而言，是一种可再生的生物资源；“柴油”指的是它可用于柴油发动机。
生物柴油作为一种替代性燃料，它能够以纯态或与石化柴油混合使用。
这里特别指出的是，对于生物柴油这个名词，从严格意义上来讲仅仅指的是符合美国ASTM标准或者欧盟标准规定各种理化指标的脂肪酸甲酯，而不是原料植物油、动物脂肪、特别是反应过的油和脂肪、煤浆、或任何“生物提取”的燃料，或者乳化柴油、复合柴油，凡此种种未能满足上述定义和标准中指标的均不是生物柴油，不可以将其与生物柴油混淆。
但是目前在中国来说，对于生物柴油没有确切的定义，对于可以用于柴油机燃烧生物质制取的燃料来说，都称为生物柴油。
但是从确切的欧盟或者美国的定义来说，这些都只能是生物质燃料，而非符合标准的生物柴油。
生物柴油是由可再生的油脂原料，诸如大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物油脂以及动物油脂、废餐饮油等为原料，经合成（酯化或酯交换）所得的长链脂肪酸甲酯，可代替柴油的一种环保燃料油，生物柴油是柴油的替代产品。
经实验证明生物柴油可直接用于现有的柴油引擎而不需做任何改动。
生物柴油由植物油、回收的烹饪油脂或油、动物油脂制成。
植物生产的油来自阳光和空气，可以在农田里年复一年的种植，所产生的油是可再生的。
动物油是动物消耗了植物油或其他脂肪产生的，因此，动物油也是可再生的。
烹饪所用的油绝大部分是植物油，当然也会有动物油。
所以，用过的烹饪油是可回收的、也是可再生的。
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由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菜籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。
生物柴油简介
生物柴油简介摘要介绍了生物柴油作为燃料的性质、制备生物柴油的原料和生产方法。
关键词生物柴油可再生清洁能源酯交换反应石油危机和环境污染成为当今世界的2大问题,寻找可再生和低污染的生物能源成为迫切的需要。
为了解决能源和环境问题,人们一直在不断寻找可替代石油原料的可再生清洁能源。
生物柴油作为可再生的清洁能源,已在美国和欧盟等多个国家和地区推行使用。
利用生活废弃物或生物原料通过各种化学反应制造柴油的方法就是在这种背景下顺应而生的方法。
为了区别于石油原料制备的柴油,人们把来源于生物质原料的油脂经过化学变化后生成的、具有和柴油相似功能的酯称为生物柴油(Biodiesel)。
1 生物柴油的主要成分、性质和原料1. 1 生物柴油的成分和性质石油原料生产的柴油(以下简称矿物柴油)是含C12~C19的烷烃为主的混合物。
生物柴油是生物质油脂(A)(R视原料来源可以相同也可以不同)与甲醇经酯交换反应生成的高级脂肪酸的甲酯[1]:一般R为奇数碳原子,主要含C11~C17的烃基(有的含不饱和双键),副产物主要是甘油。
生物柴油有较高的燃料十六烷值、基本不含硫和芳烃、低挥发性和分子中含氧等优点,使其具有降低柴油机排放的潜能。
生物柴油是典型的可再生能源,还具有无毒和可生物降解性,对环境无害。
表1是以食用色拉油为原料生产的生物柴油和0号矿物柴油的特性比较[2](由于生物柴油和矿物柴油的来源不同,可能以下特性有不同的值)。
生物柴油存在油脂分子量大(约为矿物柴油的4倍),黏度高(约为矿物柴油12倍),挥发性差,与空气混合效果不佳,易产生热聚合作用等问题。
其中高黏度是不适合柴油发动机的关键因素之一。
稀释、热分解、微细乳化及酯交换是解决上述问题的方法。
目前最好的方法是酯交换,而最常用的方法是生成甲酯[3]。
这就是制备生物柴油都要经过上述反应的原因。
酯交换反应(transesterification)又称酯的醇解(alcoholysis for ester)是一个酯分子中的烷氧基被醇中的另一种烷氧基置换,生成一种新醇和新酯,该反应是一个可逆反应。
生物柴油综述
生物柴油综述摘要：生物质能源作为可再生能源，是目前世界能源消耗总量仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源，在整个能源系统中占有重要的地位。
作为生物质能源最重要的可再生液体燃料之一，生物柴油具有能量密度高、润滑性能好、储运安全、抗爆性好、燃烧充分等优良使用性能，还具有可再生性、环境友好性及良好的替代性等优点，是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料，合理开发利用生物柴油对于促进国民经济的可持续发展、保护环境都将产生深远意义。
关键词：生物柴油；分类；理化特性；优点；发展现状Review of BiodieselSusu Peng(College of Chemistry and Engineering, Beijing Institute of Petrochemical Technology, Beijing 102617,China)Key words: Biodiesel；Classification；Physical and Chemical Properties；Advantages； Development Status;能源是人类社会发展的支柱，随着世界经济的快速发展，对能源的需求量也飞速增加。
据BP公司的预测，按照目前的开采量计算，全世界石油储量只能开采40年，天然气为65年，煤炭为165年[1]。
能源短缺已经成为制约世界经济发展的重要因素。
为此，寻求可再生能源倍受世界各国关注。
生物质能源作为可再生能源，是目前世界能源消耗总量仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源，在整个能源系统中占有重要的地位。
其主要成分是由动、植物油脂（脂肪酸甘油三酯）与短链醇（甲醇或乙醇）经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯。
生物柴油的原料丰富，包括植物油（草本植物油、木本植物油、水生植物油）、动物油（猪油、牛油、羊油、鱼油）和工业、餐饮废油等。
作为生物质能源最重要的可再生液体燃料之一，生物柴油具有能量密度高、润滑性能好、储运安全、抗爆性好、燃烧充分等优良使用性能，还具有可再生性、环境友好性及良好的替代性等优点，是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料[2]，合理开发利用生物柴油对于促进国民经济的可持续发展、保护环境都将产生深远意义。
生物酶法制备生物柴油研究综述.
生物酶法制备生物柴油研究综述分数低于0.0005 %，十六烷值高达73.6，在0#柴油中添加了 20%的生物柴油后，尾气排放中 CO 降低了28%，未燃烧的碳氢化合物降低了 36 %，NOx降低了24 %，全负荷烟度下降幅度达到 0.2～0.9 Rb。
蔡志强等[10]探究了固定化脂肪酶分别催化酯化与醇解两种方法合成生物柴油的最佳工艺条件。
研究发现，酯化工艺的最佳工艺条件是：2%固定化脂肪酶，温度为30 ℃，油酸∶甲醇=1∶1（摩尔比），分 2 次等摩尔流加甲醇，反应时间 24 h，或分 3 次等摩尔流加甲醇，反应时间 36 h，酯化率都可以达到 95%以上；醇解的最佳工艺条件是：4%固定化脂肪酶，温度为30 ℃，菜籽油∶甲醇=1∶3（摩尔比），分 3 次等摩尔流加甲醇，反应时间为 48 h，酯化率可以达到 95%以上，去除下层甘油后，菜籽油甲酯纯度可达 98%。
安永磊等[11]利用固定化脂肪酶催化餐饮废油与乙醇反应制备生物柴油。
通过实验获得了酯化反应的最佳条件：反应温度47 ℃，有机溶剂为正己烷，醇油比3∶1，5 次投加乙醇，酶用量为 0.3 g，反应时间 32 h 时，生物柴油产率可达 81%。
徐桂转等[12]利用固定化脂肪酶 Novozym 435，在无有机溶剂存在的情况下，催化菜籽油与甲醇酯交换反应制取生物柴油。
研究得到了菜籽油间歇酯交换反应的适宜工艺条件：转速200 r/min，反应温度：50 ℃，甲醇∶菜籽油=1∶5（摩尔比），酶用量 10%（与菜籽油的质量比）。
反应分两次加入等量甲醇，即先加入总量一半的甲醇，反应 10 h（菜籽油的酯交换率达到 47%）；再加入剩下全部甲醇，反应26 h（酯交换率达到80%）。
唐凤仙等[13]以戊二醛交联壳聚糖固定的 A.niger Li-38脂肪酶催化棉籽毛油合成生物柴油取得了不错的效果。
研究发现该固定化酶的贮藏稳定性较好，室温放置 12 d, 酶活性仍能保持 80%以上。
生物柴油制备综述
生物柴油制备综述虽然脂肪酸甲酯（生物柴油）在上个世纪80年代才广泛被用作柴油机燃料，但天然油脂酯交换反应在1945年就已经取得美国专利。
在1949年Smith申请的专利中，酯交换反应的醇油摩尔比为6:1到12:1，反应温度20－35℃，催化剂NaOH的用量为油重的0.005-0.35％，这个反应是均相反应。
虽然在40年代就有了天然油脂与甲醇酯交换制备脂肪酸甲酯的专利，但人们对这个反应进行深入研究还是在进入80年代之后。
在这20多年的时间里，人们开发了更多的催化剂和方法进行酯交换反应，得到的脂肪酸甲酯被用做柴油机燃料，因而称为生物柴油。
目前，由动植物油脂酯交换制备生物柴油的方法主要由四种：液相反应、固液相反应、高温高压反应、脂肪酶催化反应。
现有的工艺主要是碱（NaOH、KOH、NaOCH3等）催化的液相反应，固体碱催化的固液相反应工艺近期将有可能在法国工业化，高温高压无催化剂的酯交换反应也将可能在近几年进行工业应用，而脂肪酶催化的酯交换反应还需要更长的时间才可能工业化。
1 以酸或碱为催化剂的液相反应此法是指在强碱(如NaOH、KOH、NaOCH3等)或强酸(如HNO3、H2SO4等)存在下油脂与甲醇的酯交换反应，由于这些催化剂都能溶于甲醇，反应是在液相中进行，故称为液相反应法。
在80年代初期，Freedman以大豆油、葵花油、棉籽油、花生油为原料研究了各项参数对植物油酯交换反应活性的影响，结果表明：最优的反应条件是用NaOH或甲醇钠做催化剂，反应温度大于60℃，醇油比为6:1，反应时间为1小时；在同样的反应条件下酸催化的酯交换反应速率比碱催化的慢；用甲醇、乙醇或正丁醇都能得到好的收率。
Nimcevic等用菜籽油与1-4个碳的醇酯交换制备生物柴油，用KOH或H2SO4做催化剂。
结果表明，用碱做催化剂时只能制备甲酯或乙酯，而丙酯和丁酯只有在酸催化剂存在下才能获得，菜籽油与异丙醇或异丁醇的反应速率要低于与直链醇的反应。
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生物柴油综述摘要：本文综述了生物柴油的特点和制备方法，重点阐述了酯交换制备生物柴油的方法，阐明各催化剂的优缺点，指出生物柴油未来发展方向。
关键字：生物柴油酯交换反应催化剂Abstract: Areviewing the feature and preparation methods of biodiesel in the article. transesterification techniques for biodiesel synthesis were summarized. The merits and disadvantages of different catalysts were illustrated，and the development direction for transesterification was indicated.Key words: biodiesel; transesterification; catalyst随着社会的快速发展和人们生活质量的提高，石油燃料已成为我们生活中不可缺少的使用能源。
而石油作为一种不可再生能源，随着人们需求量的增大已经开始逐渐枯竭，并且石油燃料的燃烧产生大量的二氧化碳气体和粉尘颗粒，造成严重的环境污染。
随着人们燃料危机意识和环保意识的提高，世界各国开始研发生物柴油作为一种可再生、环保能源来替代石油燃料。
早在1897年狄赛尔创造出的第一台柴油机就是用花生油作的燃料。
但是植物油与柴油相比粘度过高、十六烷值低且含有大量的不饱和脂肪酸。
故前人对植物油进行了大量的改进[1]。
生物柴油，即脂肪酸单酯，是对动植物油脂与甲醇或乙醇进行酯化反应或酯交换反应得到的液体燃料，它主要来源于动植物油脂、藻类和人类食用废弃油类，是可生物降解并且像太阳能、潮汐、风能一样是具有潜力的可再生能源。
与石油相比，生物柴油不含对环境污染的芳烃类物质，燃烧排放的废气中基本不含硫，其中的碳氢化合物、二氧化碳的排放量也大大减少，在很大程度上减小了对环境的影响。
生物柴油的分子量、粘度、密度与轻柴油基本接近，十六烷值含量接近甚至超过轻柴油。
但热值比石油柴油低7%，氮氧化物排放会微量增加，低温启动性能略差。
1生物柴油的制备方法生物柴油的主要制备方法有直接混合法、微乳化法、高温裂解法、酯交换法和工程微藻法。
直接混合法、微乳化法属于物理法，即利用动植物油脂具有高能量密度和可燃烧的特性，将动植物油脂不经过改性直接作为生物柴油。
但是由于植物油本身粘度较高、流动性差因而容易导致发动机活塞环粘连，燃烧时易积碳等问题。
物理法虽工艺简单，但未能从根本上改变植物油的高黏度特性，因此，物理法生物柴油生产技术已渐渐被淘汰。
高温裂解法、酯交换法属于化学法。
化学法是将动植物油脂进行化学转化，改变其分子结构，从根本上改变其流动性和黏度，因而使制得的生物柴油的分子量、粘度、密度与轻柴油基本接近，十六烷值含量接近甚至超过轻柴油。
目前，生物柴油的工业生产基本都采用酯交换法。
1.1酯交换法目前研究最多、应用最广泛的生物柴油的制备方法是酯交换法。
酯交换法，即用动植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸性或者碱性催化剂和高温(230～250℃)作用下进行酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥得到生物柴油。
酯交换法根据采用的催化剂不同，分为酸催化、碱催化、超临界法和生物酶催化法。
1.1.1 酸催化酯交换法1.1.1.1均相酸催化酯交换反应均相酸催化酯交换法用到的催化剂主要有硫酸、盐酸和磷酸等。
其中浓硫酸价格便宜，资源丰富，是最常用的酯化和酯交换反应的催化剂。
在酸催化剂催化酯交换反应时，游离脂肪酸会发生酯化反应，且酯化反应速率要远快于酯交换速率，因此该法适用于游离脂肪酸和水分含量高的油脂；或用于高酸值动植物油脂预酯化来降低原料酸值，再进行下一步碱催化酯交换反应，以提高原料的转化率。
在此基础上，研究人员又进行了进一步研究，张谡等[2]研究在微波辐射条件下硫酸催化酯交换反应转化喜树种子油制备生物柴油的工艺。
实验表明，醇/油摩尔比15：1，微波辐射时间40 min，反应温度70℃，催化剂加入质量分数(与原料油)3%，转化率可达95%以上。
与传统硫酸催化酯交换反应相比，微波可快速均匀地加热物质，还可以用来加速生物柴油制备过程中油脂和甲醇以及催化剂的高效混合，加入催化剂质量分数少、反应温度低、时间短和转化率高等优点。
虽然使用均相酸催化剂催化酯交换反应的产率高且对原料油的游离脂肪酸没有特殊要求，但甲醇用量大，反应时间长，所需温度、压力高且易发生副反应使产品产率下降，容易腐蚀反应设备，排放含酸废水造成环境污染，所以一般不单独使用酸催化法来制备生物柴油。
1.1.1.2非均相酸催化酯交换反应与均相酸催化剂相比，固体酸催化剂催化酯交换过程是环境友好的绿色过程，固体酸催化剂容易回收，易与产物分离，从而简化了工艺流程。
它不但可以催化植物油的酯交换反应，还可以催化植物油中脂肪酸和其他副产物的酯化反应。
所以它适用于脂肪酸含量高的低成本原料油(如地沟油、酸化油等)，这也是它相比于固体碱催化剂的优势所在。
黄永茂等[3]采用新型固体酸SO2-4/TiO2-SO2催化较高酸值麻疯树籽油与甲醇进行酯交换反应制备生物柴油，结果表明，固体酸为催化剂时，可以使高酸值麻疯树籽酯交换具有较好的催化活性和稳定性，产物与催化剂易于分离。
在反应温度110℃，醇油摩尔比12：1，助溶剂正己烷与甲醇体积比1：2条件下，反应3 h，产物中麻疯树籽油甲酯含量达到96. 8%，反应10次甲酯含量维持在95%。
但非均相酸催化剂活性相对较低且需要在较高温度下进行的缺点阻碍了其快速发展。
1.1.1.3酸性离子液体催化酯交换反应为克服非均相固体酸催化剂活性低的不足，同时又保留固体酸催化剂环境友好的优点，研究人员近年来开发出酸性离子液体作为一种新型酯交换催化剂。
酸性离子液体催化酯化反应温度较低，对于乙酸转化率和选择性都优于浓硫酸催化的结果，又因产物酯与离子液体不相溶形成液-液两相，因而产品较易分离，离子液体也易回收循环利用。
陈治明等[4]研究了以氯铝超酸型离子液体催化合成乙酸乙酯的酯化反应。
结果表明，该类型离子液体具有良好的催化活性，乙酸转化率在10 min内能达到95 %，生成的酯与离子液体分层两相，催化剂可重复使用。
Fraga-Dubreuil等[5]研究了离子液体[bm in] [HSO4]、[hm in][HSO4]、[bm in][H2PO4]、[heem in][HSO4]在乙酸与戊醇，己醇和庚醇酯化反应中的催化活性，实验显示，离子液体的酸性是影响其在酯化反应中的催化性能的重要参数，离子液体酸性越强，则产物酯的收率和选择性也越高。
研究人员还发现反应过程中酸和醇的加入次序对催化剂体系有着显著影响。
若先加入酸，离子液体很快会被破坏，而先加入醇则可以保持催化体系的稳定性。
酸性离子液体催化剂具有液体酸的高密度反应活性位和固体酸的不挥发性，其酸性可以超过固体超强酸且可以根据需要进行调节，反应后易与产物分离，液体范围宽，热稳定性高，并且类繁多，具有结构可调性。
离子液体的物理化学性质在很大程度上取决于所用的阴阳离子种类，是真正意义上的可设计的绿色溶剂和催化剂，具有取代传统工业催化剂的潜力[6]。
但离子液体具有较高的合成成本且在酯化反应中的作用机理目前还不是十分清晰，有待进一步的研究。
1.1.2碱催化酯交换法1.1.2.1无机碱催化酯交换过程与酸催化酯交换相比，无机碱催化酯交换活性通常比较高，即酯交换过程的催化速率更快、反应条件温和，不会腐蚀设备。
无机碱催化剂相对于其他碱性催化剂来说其酯化率较高。
张欢等[7]研究，以棉籽油为原料，在反应温度45℃、催化剂NaOH 用量为原料油量的1.1％、甲醇与棉籽油质量比为6∶1、反应时间50 min 的条件下，酯化率能达到99％。
常用无机碱催化剂有甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾等。
虽然无机碱催化酯交换过程酯化率高，但碱性催化剂容易与原料中游离脂肪酸发生皂化反应，消耗原料中的脂肪酸和催化剂，同时也增加了反应产物与催化剂的分离难度，因此碱催化剂一般适用于含水和脂肪酸少的油脂的催化。
若原料含有较高的脂肪酸和水分的话，需在使用前先进行预酯化处理，使其酸值降低，然后再加入碱催化剂和甲醇进行后续的反应步骤。
此方法产品不易分离，工艺复杂，增加了成本和能耗，而且在后续的产品纯化和分离的过程中会有大量的碱液、污水排放，对环境造成污染。
1.1.2.2有机碱催化酯交换过程由于上述无机碱催化酯交换过程存在反应产物与催化剂的分离难且有大量碱液、污水排放等问题，人们开始研究含氮类的有机碱作为催化剂进行酯交换，此分离简单清洁，不易产生皂化物和乳状液。
常用的有机碱催化碱有有机胺类、胍类化合物。
Schuchardt等[8]对一系列胍类有机碱催化菜籽油合成生物柴油进行了研究。
结果表明，1，5，7-三氮杂二环[4. 4. 0]-5-癸-烯(TBD)用量为1%时催化活性最高。
由于直接使用TBD作催化剂存在催化剂回收困难等问题，在进一步研究中将TBD 负载到聚乙烯(PE)和MCM-41分子筛上，解决了催化剂回收的问题。
但是胍类催化剂价格昂贵，所以刘丹[9]考察了三醇胺、异丙胺、叔丁胺和三乙胺4种催化剂的催化性能。
在物料的填充量为100%、甲醇与菜籽油摩尔比为14：1、水的质量分数小于0. 5%、催化剂用量(以原料油质量计)为6%、反应温度为230e的近临界条件下反应6 h。
采用三乙醇胺、异丙胺、叔丁胺和三乙胺4种催化剂时，脂肪酸甲酯收率分别为84.8%，95.8%，98.5%，80.2%。
由此可见，异丙胺和叔丁胺具有较好的催化性能。
虽然有机碱催化剂易与产物分离，但仍要求原料中的脂肪酸和水含量较低，否则催化剂的活性会在使用过程中不断降低。
1.1.2.3固体碱催化酯交换过程与无机碱催化酯交换相比，固体碱催化酯交换较好地解决了催化剂与产物分离的问题，工艺流程简单且环保，还可重复利用。
固体碱为具有接受质子和给出电子对的固体。
一般包括碱金属、碱土金属氧化物、水滑石、类水滑石固体碱及负载型固体碱等。
固体碱催化酯交换反应虽然解决了催化剂与产物分离困难的问题，但是反应会形成甲醇-油脂-催化剂三相，从而降低反应速率。
固体碱催化剂制备成本也较高，比表面积小，易被H2O和CO2钝化，使用寿命短。
许多研究人员针对这些问题进行了进一步的研究改进。
Boocock提出了在甲醇-油体系中加入共溶剂四氢呋喃，使醇油两相相溶，继而使得反应速率大幅度提高。
另外，Quintana为使两相混合均匀，采用了超声波技术，超声波有空化作用，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。