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    目前生物柴油生产所用技术

    目前生物柴油主要是用化学法生产,即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温(230~250℃)下进行转酯化(酯交换)反应,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯,在经洗涤干燥即得生物柴油。生产设备与一般制油设备相同,生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。
    目前几种主要的工艺方法:
    ?碱催化法
    ?酸催化法
    ?脂肪酶或生物酶法
    ?超临界萃取法
    1.碱催化法:用氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂,这是目前最常用的制取方法,将植物油脂与甲醇予以酯交换(交酯化)反应,并使用氢氧化钠 (油脂重量的1%) 或甲醇钠 (Sodium methoxide) 做为催化剂,大约混合搅拌反应2小时,即可制得生物柴油。
    2.酸催化法:因废油脂通常含有大量的游离脂肪酸,而不能用碱性催化剂转化为生物柴油,因而先用浓硫酸或磷酸作为酸性催化剂预处理这些高游离脂肪酸原料,使 FFA 转化为酯。然后通过碱性催化剂将甘三酯转酯化反应。酸催化工艺的不利之处是 FFA 同醇反应产生水,这抑制了 FFA 的酯化和甘油的转酯化反应??梢栽邗セ从蠖晕锪辖型汛?、脱水处理。
    在我国目前的国情和当前的油价下,使用食品级油脂作为原料来生产生物柴油还不太现实,餐饮废油和部分工业用油脂相对来说成本较低。但是,这些废弃油脂通常含有较高的游离脂肪酸,所以对于这些废弃油脂要先用酸催化法,然后通过碱性催化剂进行酯交换反应。 碱催化法和酸催化法又被称为化学法。
    3.脂肪酶或生物酶法:化学法合成生物柴油有以下缺点:工艺复杂、醇必须过量,后续工艺必须有相应的醇回收装置,能耗高;色泽深,由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质;酯化产物难于回收,成本高;生产过程有废碱液排放。
    为解决上述问题,人们开始研究用生物酶法合成生物柴油,即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应,制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和,醇用量小、无污染排放的优点。但目前主要问题有:对甲醇及乙醇的转化率低,一般仅为40%~60%,由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效,而对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低。而且短链醇对酶有一定毒性,酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于回收,不但对产物形成抑制,而且甘油对固定化酶有毒性,使固定化酶使用寿命短。生物酶技术还无法达到工业化实用水平。
    4.超临界萃取法:超临界萃取法是采用高甲醇原料油比(42:1)在超临界状态下(350 - 400 °C 和1200 psi压力)的脂交换反应。它的反应时间迅速,在4分钟即可反应完成。但运行成本高,能耗高。超临界萃取法的优点还在于不使用催化剂,免除了催化剂溶解及分离的程序。
    另外接近商业化生产的技术还有非催化剂的共溶剂法, 利用共溶剂四氢呋喃增溶甲醇,此法反应快速,只需5-10分钟,反应条件温和,因不需催化剂,在成品和副产品甘油中都无需除去催化剂。但四氢呋喃成本高,而且是有毒品。为防止四氢呋喃的泄漏,对设备的要求较高。
    值得一提的是,美国科学家发表的生产生物柴油的新方法,它是一个仅半张信用卡大小的微处理器,甲醇和原料油通过比头发丝还细的管道进入微处理器,马上即将原料转化为生物柴油,它比传统的生产方法快10-100倍,而且不使用任何化学催化剂。反应条件温和,能耗大大降低。据有关科学家宣称,它将是一种革命化的创新,并有可能颠覆现存的所有生产工艺。

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