浅谈生物柴油的制备

荣俊锋，刘铭，李伏虎，戴伟，朱凯勋，李泰广，姚帅

(安徽理工大学化学工程学院，安徽 淮南 232001)

1 生物柴油的性能及发展生物柴油的意义

生物柴油(Biodiesel)，即脂肪酸甲酯(FAME)，是指以可再生资源如玉米油、大豆油、地沟油[2-4]等为原料油，通过酯交换反应制得的可代替石化柴油的再生性燃料[1]。

与传统柴油相比生物柴油具有下述优良性能：(1)生物柴油中硫含量低；(2)燃烧过程中颗粒物排放量少；(3)CO和碳氢化合物的排放量少；(4)生物降解性好；(5)无毒；(6)发动机低温发动性能；(7)润滑性能好；(8)安全性高；(9)十六烷值高，燃烧性能强；(10)燃烧排放物环境友好。

目前制备生物柴油的方法包括直接使用法，混合法，微乳液法，高温热裂解法，酯交换法，酸或碱催化法，生物酶法，工程微藻法，超临界法。

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能有很大的贡献，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。总之，开发利用生物柴油是一项远有前景、近有实效的事业，它能使我们减少对化石能源(如石油、天然气、煤炭等)的依赖性，在环境保护、经济增长、社会稳定、自然资源利用的可持续发展中起着重要的作用[1-4]。

生物柴油作为一种有机的混合物，C、H、O三种元素是主要成分。评价生物柴油重要指标[5]：①良好的燃烧性能-十六烷值；②良好的蒸发性能-馏程及馏出温度；③良好的常温和低温流动性能-黏度、密度及冷滤点；④良好的安全性-闪点、燃点；⑤对发动机无腐蚀-酸度及酸值；⑥良好的动力性能-热值。其次，受生产原料和工艺影响的生物柴油特有指标，如甲醇含量、甘油含量、游离脂肪酸、磷含量等。

2 生物柴油制备常规实验操作

实验目的：了解生物柴油的优良性能及发展生物柴油的意义；掌握目前制备生物柴油的方法；以大豆油为原料通过酯交换反应制备生物柴油。

实验原理：用油脂与醇在碱作催化剂条件下发生酯交换反应。

实验仪器及药品：电动搅拌器、水浴锅、三口烧瓶(250ml)、球形冷凝管、分液漏斗(250ml)、温度计(0-100℃)、烧杯(250ml)、量筒、滴液漏斗(60ml)、分析天平等。甲醇、氢氧化钾、盐酸、无水硫酸镁、大豆油。

实验步骤：(1)将44克大豆油和12.8克甲醇加入250ml三口烧瓶中，并加入0.88克氢氧化钾催化剂，在60℃下搅拌反应，回流冷凝，经2小时后停止反应。(2)加常温的蒸馏水100ml，再用稀盐酸小心中和至pH为7.0-8.5，紧接着把产物转移到分液漏斗中，然后再静置使其上下分层，这样，上层即为粗产品-生物柴油，下层则是粗甘油。(3)将(2)中所得产物用热水(约70℃)洗涤2-3次，并蒸出(水浴)多余甲醇、干燥，便能得到淡黄色生物柴油。粗甘油提纯后为制备生物柴油的副产品。(4)用气相色谱分析生物柴油中脂肪酸甲酯的含量。

思考题：(1)与传统柴油相比生物柴油具有哪些优良性能？(2)用碱催化法(氢氧化钾)作催化剂制备生物柴油有哪些优缺点？(3)试简述测定生物柴油碘值，酸值的原理和意义。

3 国内生物柴油发展面临的问题[1,6-7]

(1)资金投入不足；(2)生产成本过高，主要是原料成本过高，占到生产成本的75%左右；(3)生产技术较为复杂，化学法制备生物柴油工艺复杂且容易产生二次污染；(4)生物柴油市场准入受限较大；(5)生物柴油生产缺乏统一的技术规范。

4 我国生物柴油的发展方向[6-7]

(1)鼓励企业应用低成本原料；(2)大力宣传，进一步加强招商引资，大力扶持生物柴油企业；(3)加强企业和科研机构、高校之间的合作，探索并应用新工艺，同时对生物柴油相关技术规范进一步完善；(4)加大国家政策支持力度；(5)不遗余力地推广生物柴油，与石化企业如中石油、中石化、中海油等加强联系。