淺談生物柴油的制備

榮俊鋒，劉銘，李伏虎，戴偉，朱凱勛，李泰廣，姚帥

(安徽理工大學化學工程學院，安徽 淮南 232001)

1 生物柴油的性能及發展生物柴油的意義

生物柴油(Biodiesel)，即脂肪酸甲酯(FAME)，是指以可再生資源如玉米油、大豆油、地溝油[2-4]等為原料油，通過酯交換反應制得的可代替石化柴油的再生性燃料[1]。

與傳統柴油相比生物柴油具有下述優良性能：(1)生物柴油中硫含量低；(2)燃燒過程中顆粒物排放量少；(3)CO和碳氫化合物的排放量少；(4)生物降解性好；(5)無毒；(6)發動機低溫發動性能；(7)潤滑性能好；(8)安全性高；(9)十六烷值高，燃燒性能強；(10)燃燒排放物環境友好。

目前制備生物柴油的方法包括直接使用法，混合法，微乳液法，高溫熱裂解法，酯交換法，酸或堿催化法，生物酶法，工程微藻法，超臨界法。

生物柴油作為一種新型的可再生能源，在緩解石油危機方面能有很大的貢獻，甚至有望取代石化柴油。另外，從環境保護方面來說，生物柴油從來源到燃燒后的尾氣排放與石化柴油相比都存在較大優越性。總之，開發利用生物柴油是一項遠有前景、近有實效的事業，它能使我們減少對化石能源(如石油、天然氣、煤炭等)的依賴性，在環境保護、經濟增長、社會穩定、自然資源利用的可持續發展中起著重要的作用[1-4]。

生物柴油作為一種有機的混合物，C、H、O三種元素是主要成分。評價生物柴油重要指標[5]：①良好的燃燒性能-十六烷值；②良好的蒸發性能-餾程及餾出溫度；③良好的常溫和低溫流動性能-黏度、密度及冷濾點；④良好的安全性-閃點、燃點；⑤對發動機無腐蝕-酸度及酸值；⑥良好的動力性能-熱值。其次，受生產原料和工藝影響的生物柴油特有指標，如甲醇含量、甘油含量、游離脂肪酸、磷含量等。

2 生物柴油制備常規實驗操作

實驗目的：了解生物柴油的優良性能及發展生物柴油的意義；掌握目前制備生物柴油的方法；以大豆油為原料通過酯交換反應制備生物柴油。

實驗原理：用油脂與醇在堿作催化劑條件下發生酯交換反應。

實驗儀器及藥品：電動攪拌器、水浴鍋、三口燒瓶(250ml)、球形冷凝管、分液漏斗(250ml)、溫度計(0-100℃)、燒杯(250ml)、量筒、滴液漏斗(60ml)、分析天平等。甲醇、氫氧化鉀、鹽酸、無水硫酸鎂、大豆油。

實驗步驟：(1)將44克大豆油和12.8克甲醇加入250ml三口燒瓶中，并加入0.88克氫氧化鉀催化劑，在60℃下攪拌反應，回流冷凝，經2小時后停止反應。(2)加常溫的蒸餾水100ml，再用稀鹽酸小心中和至pH為7.0-8.5，緊接著把產物轉移到分液漏斗中，然后再靜置使其上下分層，這樣，上層即為粗產品-生物柴油，下層則是粗甘油。(3)將(2)中所得產物用熱水(約70℃)洗滌2-3次，并蒸出(水浴)多余甲醇、干燥，便能得到淡黃色生物柴油。粗甘油提純后為制備生物柴油的副產品。(4)用氣相色譜分析生物柴油中脂肪酸甲酯的含量。

思考題：(1)與傳統柴油相比生物柴油具有哪些優良性能？(2)用堿催化法(氫氧化鉀)作催化劑制備生物柴油有哪些優缺點？(3)試簡述測定生物柴油碘值，酸值的原理和意義。

3 國內生物柴油發展面臨的問題[1,6-7]

(1)資金投入不足；(2)生產成本過高，主要是原料成本過高，占到生產成本的75%左右；(3)生產技術較為復雜，化學法制備生物柴油工藝復雜且容易產生二次污染；(4)生物柴油市場準入受限較大；(5)生物柴油生產缺乏統一的技術規范。

4 我國生物柴油的發展方向[6-7]

(1)鼓勵企業應用低成本原料；(2)大力宣傳，進一步加強招商引資，大力扶持生物柴油企業；(3)加強企業和科研機構、高校之間的合作，探索并應用新工藝，同時對生物柴油相關技術規范進一步完善；(4)加大國家政策支持力度；(5)不遺余力地推廣生物柴油，與石化企業如中石油、中石化、中海油等加強聯系。