-生物柴油--论文

分离生物柴油中的甘油的工艺研究

谢艳艳工业催化 201320718

摘要：化石燃料是当前人类使用的主要能源，但其日益消耗殆尽，同时造成了严重的温室效应和环境污染问题，因此，生物柴油被当作化石燃料的绿色替代品，这种可再生的碳中性的能源对于环境和经济可持续发展是必要的。而微藻因含油量高，生长速率快，能利用温室气体CO2等优势，成为制备生物柴油最有潜力的原料之一。而甘油是生物柴油生产中的主要副产物，是评价生物柴油质量的重要指标之一。2007年我国实施的生物柴油国家标准规定游离甘油的含量不超过0.02%。生物柴油精制工艺在中国来说还不是很完善，因此生物柴油精制工艺的研究，特别是除去生物柴油中的甘油的研究具有重要的理论意义和现实意义。

关键词：生物柴油微藻游离甘油树脂水洗

Abstract:For the past few years, to alleviate the energy shortage and environmental pollution problems, biodiesel has lately emerged as an alternative fuel of wide acceptance because of its renewable and lower environmental impact as compare to diesel petroleum fuels. The main subproduct of the production of biodiesel is glycerol. Removal of free glycerol from biodiese is especially important because the quality of the fuel strongly depends on the content of free glycerol. Nation standard establish a maximum amount of 0.02% free glycerol. The

purification technology of biodiesel is imperfect in China, so the study on the purification technology of biodiesel is an important exploratory development work especially of removal free glycerol.

Key words: Biodiesel free glycerol resins washing

综述：

随着能源安全和环保问题日益严峻，开发利用环境友好的可再生性能源迫在眉睫。目前，可替代石油产品的可再生能源主要是生物乙醇和生物柴油。生物乙醇在国内外的发展已具有一定规模，尤其是利用非粮作物(如木质纤维素等难于水解的生物质)为碳源生产乙醇具有广阔的发展前景，但在低成本生产技术方面一直难以有重大突破。近年来，生物柴油作为化石能源的替代品，已成为国际上发展最快、应用最广的环保可再生能源，但制约其大规模发展的关键问题是原料严重不足。近年来，人们普遍认为微藻光自养生长过程合成的油脂是一种极有希望制备生物柴油的原料。

1.生物柴油的优势和缺点

生物柴油是以生物体油脂为原料，通过分解、酯化而得到的长链脂肪酸甲酯，是一种可以替代普通柴油使用的环保、可再生能源。生物柴油的油脂原料来自植物油脂(大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油等)、动物油脂(各种动物脂肪)、微藻脂肪酸以及废弃食用油(地沟油)等。

生物柴油作为化石燃料的替代品，与化石柴油及燃料乙醇等其他液体燃料相比，有突出的特性：生物柴油不含石蜡，闪点高，燃烧性

能和效率要高于普通柴油，使用时更安全；同时可以通过种植、养殖或培养源源不断地得到，因而属于可再生资源；生物柴油产品中含硫和氮较少，可以减少产生S02和NO对大气的排放量。以淀粉类作物和木质纤维素类物质发酵产生的燃料乙醇，燃烧后尾气排放污染小，但其热值只有普通汽油的2/3，比柴油更低，且乙醇易吸水使燃烧值下降。由于生物柴油具有其他生物质燃料不可比拟的优良特性，世界各国纷纷开展生物柴油原料的研发和产业化工作，以替代储量日益减少且严重污染环境的化石燃料。

表1生物柴油和石化柴油的性能比较[1]

Table 1 Comparison between biodiesel and petroleum diesel used as fuels

冷滤点(CFPP)夏季产品 (℃)-100

冷滤点(CFPP)冬季产品 (℃)-20-20

20℃的密度 (g·ml-1)0.880.83

40℃动力粘度 (mm2·s-1)4～62～4

闭口闪点 (℃)＞10060

十六烷点≧56≧49

热值 (MJ·L-1)3235

燃烧功率(柴油=100%) (%)104100

硫含量(质量分数) (%)＜0.001＜0.2

氧含量(体积分数) (%)100

燃烧1kg燃料按化学计算法的最小空气耗量 (kg)12.514.5

水危害等级 12生物柴油也有它的缺点，主要有：价格太高；贮存性能差；易变质；粘度较高；在气候寒冷地区使用受到影响。

2.微藻生物柴油的优越性

2.1微藻产油率高

微藻的光合作用效率高、含油量高、生长周期短、油脂面积产率高，这是其它油料作物无法比拟的，被认为是最有潜力替代石油的生

物资源。如种植油菜、大豆、玉米等作物来生产可满足美国交通燃油需求量50％的生物燃料，所需种植面积均超过美国现有耕地总面积(1.2～8.5倍)，而培养微藻来生产生物柴油所需面积仅为美国现有耕地总面积的1.1％～2.5％(见表2)。

表2 不同作物产油率[2]

Table 2 Oil yield rate for different plants

作物产油率（升/公顷）

玉米145

大豆446

红花779

向日葵952

油菜籽1100

油棕 5 000

微藻100 000

注：生物柴油的产率约为80%，即100L油类能转化为80L生物柴油

2.2绿色环保

(a)微藻可以旺盛地消耗高浓度的CO2和NO2，这些火力发电厂的污染物能作为微藻的营养。来自化石燃烧发电厂的废气可以直接通入微藻生产设备，此举能显著提高生产能力和清洁空气。微藻利用光合作用固定CO2，将光能转化为化学能的形式储存于油脂，我们利用油脂生产生物柴油，燃烧后产生CO2和水，这一过程不会增加CO2的净排放量。因此，这是一种可再生的能源而且不会增加CO2的净排放量。

(b)微藻光自养培养过程可利用废水中的N、P等营养(我国的废水营养化问题尤其严重)，从而可降低水体的富营养化。

2.3具有潜在的价格竞争优势

目前报道中的微藻生物柴油生产最低成本约为$3/L，其中后处理精炼过程占一半。大规模工业化生产后成本可降低一半，通过精炼过