基于棕榈酸化油为原料的生物柴油工业化发展趋势

Vol.4 No.1Feb. 2018

生物化工

Biological Chemical Engineering

第 4 卷 第 1 期2018 年 2 月

基于棕榈酸化油为原料的生物柴油工业化发展趋势

洪泽勇１，余丽雯２，曾雄伟１，廖宏勇１，肖军１

（１．湖北省中深创新能源科技有限公司，湖北黄冈　４３５５０１；　２．中石化江汉石油工程有限公司井下测试公司，湖北武汉４３００００）

摘　要：

本文通过介绍生物柴油的技术发展进程，并通过以剖析我国生物柴油论文、专利数据，阐述了生物柴油在我国的工业化发展现状，并在此基础上展望了基于棕榈酸化油为原料制备生物柴油技术发展趋势。

关键词：

生物柴油；现状；棕榈酸化油中图分类号：ＴＥ６６７ 文献标志码：Ａ

Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｃｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐａｌｍ　Ｏｉｌ　ａｓ　Ｒａｗ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ｏｆ　Ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ　

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｔｒｅｎｄ

ＨｏｎｇＺｅ－Ｙｏｎｇ１，Ｙｕ　Ｌｉ－ｗｅｎ２，　ＺｅｎｇＸｉｏｎｇ－ｗｅｉ１，ＬｉａｏＨｏｎｇ－ｙｏｎｇ１，Ｘｉａｏ　Ｊｕｎ１

（１．Ｈｕｂｅｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｄｅｅｐ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．　Ｌｔｄ，Ｈｕｂｅｉ　Ｈｕａｎｇｇａｎｇ　４３５５０１；　

２．ＤｏｗｎｈｏｌｅＴｅｓｔｉｎｇＣｏｍｐａｎｙＳｉｎｏｐｅｃ　ＪｉａｎｇｈａｎＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈｕｂｅｉ　Ｗｕｈａｎ　４３００００）

Abstract:　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ　ｉｓ　ｍａｄｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｒｔｉｃｌｅｓ，　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｐａｔｅｎｔｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ　ｉｎ　ｏｕｒ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ．　Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｊａｔｒｏｐｈａ　ｓｅｅｄｓ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．

Key words ：　Ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ；　Ｔｈｅ　ｓｔａｔｕｓ　ｑｕｏ；Ｐａｌｍ　ｏｉｌ

为解决能源问题，许多学者研究了新的可以循环利用的物质能源来替代现有的石化能源。大量的学者经过研究发现，生物柴油是一种理想的可种替代燃料。我国GB/T20828-2014规定，生物柴油是以长碳链的脂肪酸和短碳链的醇进行酯交换反应生成的酯类化合物[1]。生物柴油可以来自于以花生、大豆等为代表的植物种子进行提炼、以微藻为代表的水生类油料植物进行发酵或以动物油脂、废餐饮油等[2]。生物柴油由于其组成的成分来源于动、植物，其中含硫量非常少，是一种重要的清洁能源，具有广泛的商业、工业应用前景。

１　生物柴油制备技术的发展

生物柴油根据其制备工艺的技术发展分为三个

阶段。1983年，美国科学家GrahamQuick 首次通过亚麻籽油与甲醇进行酯交换反应[3]，将制备的亚麻油酸甲酯成功用于发动机，并将得到的脂肪酸单酯定义为生物柴油。以脂肪酸单酯的合成方法的大量研究工作，形成了以脂肪酸甲酯（FAME）组分为代表的第一代生物柴油技术。1991年，加拿大Sakatchewan 研究委员会（SRC）和Natural Resource 等单位进行合作对不同植物油加氢过程的操作条件进行了研究，通过加氢使动、植物油脂脱氧、异构化等反应得到的直链烷烃[4-5]，提出了植物油加氢脱氧制备方法生物柴油。形成了第二代生物柴油制备技术。第三代是以采用微生物油脂作为原料，将高纤维素含量的非油脂类生物质制备成合成气，采用气体反应系统对其进行

洪泽勇（1989—），男，湖北黄冈人，硕士，研究方向：新能源。

文章编号：2096-0387（2018）01-0097-03

年代开始进行研究。研究人员结合我国的现有国情，大力发展废油脂为原料的生物柴油技术。由于地沟油的分布难于收集，加上废油脂总量有限，实际能用于生物柴油的原料并不多。近两年以来我国对于生物柴油行业原料保障上进行大力的支持，2016年，国家林业局将加快培育能源林和加快发展森林生物质能源。这些法规、政策及规划为我国林木生物柴油产业发展提供了基础保障。我国以植物为原料进行生物柴油制造的主要为麻风树籽油、棕榈酸化油。随着生物柴油的行业不断的发展，生物柴油的制备技术方法及专利文献不断的有新的成果。笔者收集了主要期刊文献进行查询，数据结果如图1、图２所示。在1980—2005年，生物柴油的期刊文献在20篇以下，其后关于生物柴油的文献保持着1000篇以上。我国生物柴油近十年的专利申请数量分布平均值 在500篇。

期刊文献 / 篇数

图１　生物柴油类文章发表数量

期刊文献 / 篇数

图２　生物柴油类专利公开数量

２　以棕榈酸化油为原料的生物柴油制备方法

２．１　碱催化法

碱催化法是目前国内外广泛采用的制备方法，现有的文献报道中关于棕榈酸化油为原料的，以碱作为催化剂合成生产生物柴油，催化剂一般为NaOH、KOH、有机胺等。目前，李永荣[7-8]采用固体

值在12∶1、活性组分的负载质量分数均为20%、反应温度65 ℃和反应时间6 h。实验结果发现，在对比4种催化剂情况下，生物柴油的收率依次为97.3%、93.4%、77.7%和96.2%表明其中三种催化剂的产品收率在90%以上，具有较高的催化活性。此法的优点是反应速率快、技术成熟，可在较的低温下获得较高产率，且重复使用保证较高的转化率。缺点是对植物油原料要求高，需进行酸处理，工艺设计路线长，操作复杂。２．２　酸催化法

相比于碱催化法，以棕榈酸化油进行酸催化法制备，通常采用的酸催化剂是硫酸、苯磺酸等。徐丹等[9]在研究使用浓硫酸作为催化剂的条件下以大量低廉的棕榈酸化油为原料，反应条件为温度55 ℃，搅拌速率200 r/min，醇油摩尔比为7∶1，催化剂用量2%，且在该条件下酯化效率为93.9%。在此基础之上，得到4个因素对酯化反应效率的影响程度，依次是搅拌速率＞醇油摩尔比＞催化剂用量＞反应温度。说明

从提高甲醇、原料油和催化剂的混合状态方面着手，增加一些反应外场强化手段，将对生物柴油产率的提高具有更加显著的优势。２．３　微波法

利用微波的热效应和电磁效应可显著地提高化学反应的速率和改变反应机制，在有机合成中得到了广泛应用。吴玲玲等[10]通过研究酸性催化剂条件下进行微波辐射条件下制备生物柴油，实验采用工业级棕榈酸化油和甲醇，搅拌加入催化剂，用微波加热回流，产物分层，上层液体进行处理得到浅黄色、澄清透明的生物柴油。实验结果表明，在微波输出功率160 W、反应微波时间110 min、醇油摩尔比7∶1、催化剂用量2.5%的条件下，反应转化率达到98.78%。与传统的水浴加热相比，采用微波辐射加热制备生物柴油的反应速率快、耗能少、转化率高。

（下转第