生物柴油的制备技术范文

关键词：生物能；开发利用；综述；能源植物；生物质能源

Abstract

Withtheintensificationofworldenergycrisis，theexploitationofbiomassenergyhasbecomeahot

pointatthepresentintheworld.Givingaoverviewofthepresentresearchevolvementandtheexploitingandusingstatebothathomeandabroadinenergyplant，productiontechnologyofenergyplantisintroducedsimply，someexistingproblemsareanalyzedandcertainsuggestionswhichaccordedtothecharacteristicsofenergyplantandnationalsituationsareproposedinthispaper.

Keywords:bioenergy;exploitationandutilization;recapitulate;energyplant;biomassenergy

0.引言

能源是现代社会赖以生存和发展的基础，随着社会的发展，能源危机已成为当今世界面临的巨大挑战。据世界能源权威机构1999年底的分析，世界已探明的主要矿物燃料储量和开采量不容乐观，其中石油剩余可采年限仅有40年[1]，其年消耗量占世界能源总消耗量的40.5％[2]。从发展的角度看，化石能源终将耗竭，加之其燃烧时产生的有害物质严重污染了生态环境。传统的能源结构已经开始调整，作为未来的主要能源只能依赖于可再生能源和受控核聚变能。因此，国内外的能源研究人员正积极探索发展替代燃料和可再生能源。

生物质是一种重要的可再生能源。生物质能是指利用生物可再生原料和太阳能生产的清洁和可持续利用的能源，包括燃料酒精、生物柴油、生物制氢、生物质气化及液化燃料等。能源植物是最有前景的生物质能之一。本文从能源植物的概念、分类入手，对其国内外研究进展和开发利用现状、生物能源生产技术及存在的问题进行了综述。

1.能源植物定义

绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部，这种生物质能实际上是太阳能的一种存在形式。所以广义的能源植物几乎可以包括所有植物。植物的生物质能是一种广为人类利用的能源，其使用量仅次于媒、石油和天然气而居于世界

能源消耗总量第四位。但以目前的技术水

平，还不能将所有植物都用于能源开发。因此，一般意义上讲能源植物通常是指那些利用光能效率高，具有合成较高还原性烃的能力，可产生接近石油成分和可替代石油使用的产品的植物以及富含油脂、糖类淀粉类、纤维素等的植物[3，4]。

2.能源植物的分类

能源植物种类繁多，生态分布广泛，有草本、乔木和灌木类等。目前全世界已发现的能源植物主要集中在夹竹桃科、大戟科、萝科、菊科、桃金娘科以及豆科，品种主要有绿玉树、续随子、橡胶树、西蒙德木、甜菜、甘蔗、木薯、苦配巴树、油棕榈树、南洋油桐树、黄连木、象草等。为了研究利用方便，这里按其使用的功能和转化为替代能源的化学成分将能源植物主要分为四类。

2.1富含类似石油成分的能源植物

这类植物合成的分子结构类似于石油烃类，如烷烃、环烷烃等。富含烃类的植物是植物能源的最佳来源，生产成本低，利用率高。目前已发现并受到能源专家赏识的有续随子、绿玉树、西谷椰子、西蒙得木、巴西橡胶树等。例如巴西橡胶树分泌的乳汁与石油成分极其相似，不需提炼就可以直接作为柴油使用，每一株树年产量高达40L。我国海南省特产植物油楠树的树干含有一种类似煤油的淡棕色可燃性油质液体，在树干上钻个洞，就会流出这种液体，也可以直接用作燃料油。

2.2富含高糖、高淀粉和纤维素等碳水

化合物的能源植物

利用这些植物所得到的最终产品是乙醇。这类植物种类多，且分布广，如木薯、马铃薯、菊芋、甜菜以及禾本科的甘蔗、高粱、玉米等农作物都是生产乙醇的良好原料

[5]。

2.3富含油脂的能源植物

这类植物既是人类食物的重要组成部分，又是工业用途非常广泛的原料。对富含油脂的能源植物进行加工是制备生物柴油的有效途径。世界上富含油的植物达万种以上，我国有近千种，有的含油率很高，如桂北木姜子种子含油率达64.4%，樟科植物黄脉钓樟种子含油率高达67.2%。这类植物有些种类存储量很大，如种子含油达15%～25%的苍耳子广布华北、东北、西北等地，资源丰富，仅陕西省的年产量就达1.35万t。集中分布于内蒙、陕西、甘肃和宁夏的白沙蒿、黑沙蒿，种子含油16%～23%，蕴藏量高达

50万t。水花生、水浮莲、水葫芦等一些高等淡水植物也有很大的产油潜力。生存在淡水中的丛粒藻（绿藻门四胞藻目），就如同产油机，能够直接排出液态燃油[6]。

2.4用于薪炭的能源植物

这类植物主要提供薪柴和木炭。如杨柳科、桃金娘科桉属、银合欢属等。目前世界上较好的薪炭树种有加拿大杨、意大利杨、美国梧桐等。近来我国也发展了一些适合作薪炭的树种，如紫穗槐、沙枣、旱柳、泡桐等，有的地方种植薪炭林3~5年就见效，平均每公顷（10000m2，15亩）薪炭林可产干柴15t左右。美国种植的芒草可燃性强，收获后的干草能利用现有技术轻易制成燃料用于电厂发电。

3.国内外能源植物研究开发和利用概况

3.1国际能源植物的研究开发和利用

情况国际上能源植物的研究始于20世纪50年代末60年代初，发展于70年代，自80年代以来得到迅速发展。1986年美国加州大学诺贝尔奖获得者卡尔文博士在加州福尼亚大面积地成功引种了具有极高开发价值的续随子和绿玉树等树种，每公顷可收获

120~140桶石油，并作了工业应用的可行性分析研究，提出营造“石油人工林”，开创了人工种植石油植物的先河[7]。至此在全球迅速掀起了一股开发研究能源植物的热潮，许多国家都制定了相应的开发研究计划。如日本的“阳光计划”、印度的“绿色能源工程”、美国的“能源农场”和巴西的“酒精能源计划”等。随着更多的“柴油树”、“酒精树”和“蜡树”等植物的发现及栽培技术的不断成熟，世界各地纷纷建立了“石油植物园”、“能源林场”等，栽种一些产生近似石油燃料的植物。英国、法国、日本、巴西、俄罗斯等国也相继开展石油植物的研究与应用，借助基因工程技术培育新树种，采用更先进的栽培技术来提高产量。

目前，美国已种植有一百多万公顷的石油速生林，并建立了三角叶杨、桤木、黑槐、桉树等石油植物研究基地；菲律宾有1.2万公顷的银合欢树，6年后可收1000万桶石油；日本则建立了5万m2的石油植物试验场，种植15万株石油植物，年产石油100多桶；瑞士“绿色能源计划”打算用10年种植10万公顷石油植物，解决全国一年50%

石油需求量。泰国利用椰子油制作的汽车燃料加油

站在泰国中部巴蜀府开始营业，成为世界上第一个椰子油加油站。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家，实施了世界上规模最大的“乙醇种植”计划。2004年，巴西的乙醇产量达146亿L，乙醇消费量超过122亿L。目前巴西乙醇产量占世界总产量的44%，出口量的66%。美国通过采用基因工程技术，

对木质纤维素进行了成功的乙醇转化。从

1980年到2000年的20年内，美国的燃料乙醇生产量由66.24亿L增加到617亿L。

此外，还陆续发现了一些很有前景的能源植物资源。南美洲北部有一种本土植物

——苦配巴(CopaíferaL.)，主要生长在巴西亚马逊流域的密林和丛林中，其树高大，有粗大的树干和光滑的表皮，只要在树干上钻一个孔，就能流出金黄色的油状树液，每株成年树每年能产油10kg～15kg，成份非常接近柴油。阿联酋大学的瑟林姆教授等人发现了一种名叫“霍霍巴(Jojba)”的植物—希蒙得木(Simmondsiachinensis(Link)Schneider)，生长在美洲沙漠或半沙漠地区，种子含油率达44％～58％，其油在国际上被誉为“液体黄金”、“绿色石油”，广泛用于航空、航天、机械、化工、等领域。产于澳大利亚的古巴树(又称柴油树)，每棵成年树每年可获得约

25L燃料油，且这种油可直接用于柴油机。油棕榈树也是一种石油树，3年后开花结果，每公顷可年产油1万kg。柳枝稷(PanicumvirgatumL.)是美国草原地区用于水土保持或作为牛饲料的乡土植物，自从发现它可被用来生产乙醇后，美国联邦政府认为这种植物具有成为能源作物的潜力并加紧了对这种植物的研究。澳大利亚北部生长的两种多年生野草—桉叶藤(CryptostegiagrandifloraR.Br)和牛角瓜(Calotropisgigantean(Linn.)DryanderexAitonf.)，其茎、叶含碳氢化合物，可以用于提取石油。这些野草生长速度极快，每周长30cm，每年可以收割几次。美国加州“黄鼠草”(Ixerischinensis(Thunberg)Nakai)，每公顷可生产1t燃料油，如果人工种植，草和油的产量还能提高，每公顷生长的草料可提炼出6t石油[8]。日本科学家最近发现一种芳草类芒属植物“象草”，1hm2平均每年可收获12t生物石油，比现有的任何能源植物都高产，且所产生的能源相当于用油菜籽制作的生物柴油的2倍，但其投入不及种植油菜的1/3，因此是

一种理想的石油植物。

3.2国内能源植物的开发利用现状

我国是“贫油大国”，也是世界能源消费大国。1993年我国由石油净出口国变为净进口国，石油进口量逐年上升，目前对石油进口依赖度已超过1/3[9]。我国对能源植物的研究及开发利用起步较晚，与欧美发达国家相比还存在很大差距。但我国植物资源丰富，早在1982年分析了1581份植物样品，收集了974种植物，并编写成了《中国油脂植物》、《四川油脂植物》，选择出了一些高含油量的植物，如乌桕(Sapiumsebiferum(Linn.)Roxb)、小桐子(JatrophacurcasL.)、油楠(SindoraglabraMerr.exDeWi)、四合木(Tetraenamonglica)、五角枫(AcermonoMaxim)等。已查明我国油料植物为151科

697属1554种，种子含油量在40％以上的植物154种；新近调查表明，我国能够规模化利用的生物质燃料油木本植物有10种，这10种植物均蕴藏着巨大的潜力，具有广阔的发展前景。

我国对能源植物的利用虽处于初级阶段，但生物柴油产业得到了国务院领导和国家计委、国家经贸委、科技部等政府部门的高度重视和支持，并已列入国家计划。“七五”期间，四川省林业科学研究院等单位利用野生小桐子（麻疯树的果实）提取生物柴油获得了成功；中科院“八五”重点项目“燃料油植物的研究与应用技术”完成了金沙江流域燃料油植物资源的调查研究，建立了小桐子栽培示范区。湖南省在此期间完成了光皮树制取甲脂燃料油的工艺及其燃烧特性的研究；“九五”期间根据《新能源和可再生能源发展纲要》的框架，在中央有关部委和地方制定的计划中，优先项目是：对全国绿色能源植物资源进行普查，为制订长期研究开发提供科学依据；运用遗传工程和杂交育种技术，培育生产迅速、出油率高，更新周期短的新品种；进行能源植物燃料的基础研究和开发研究，包括能源植物燃烧特性，提炼工艺及综合利用和开发[10，11]。中国工程院

有关负责人介绍，中国“十五”计划发展纲要

提出发展各种石油替代品，将生物与现代化农业、能源与资源环境等项目列入国家863计划，把大力发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。据了解，“十一五”期间，我国规划生物柴油原料林基地建设规模83.91万公顷，原料林全部进入结实期后，将形成年产生物柴油125万多吨的原料供应能力。目前，已有一些颇具实力的企业和国外大型能源企业，进入麻疯树生物柴油这一领域，在各地筹建起有相当规模的生物柴油生产企业，预计未来全国麻疯树种植面积至少可达

200万公顷以上，显示了良好的资源开发利用前景。

国内对能源植物产品研究与开发主要集中在生物柴油和乙醇燃料两类上。生物柴油的研究内容涉及油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及加工工艺和设备等。用于生产生物柴油的主要原料有油菜籽、大豆、小桐子、黄连木(PistaciachinensBunge)、油楠等。小桐子含油率40%～60%，是生物柴油的理想原料[12]。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建新能源发展公司都已开发出拥有自主知识产权的技术，并相继建成了规模近万吨级的生物柴油生产厂。德国鲁奇化工股份有限公司、贵州省发改委、贵州金桐福生物柴油产业有限公司就中德合作贵州小油桐生物柴油示范项目签订了合作协议。西南生物柴油生产企业—华正能源开发有限公司，总投资8000万元，年生产能力可达2万吨。

用于生物乙醇燃料加工的原材料主要有甜高粱、木薯、甘蔗等。其中甜高粱具有耐涝、耐旱、耐盐碱、适应性强等特点，成为当前世界各国关注的一种能源作物。我国种植的沈农甜杂2号甜高粱，收获后每公顷可提取4011L酒精。此外，我国自2000年开始启动陈粮转化燃料乙醇计划，目前已年产百万吨燃料乙醇，在吉林、黑龙江、河南、安徽等省普遍推广燃料乙醇-汽油混合燃料。秸秆酶解发酵燃料乙醇新技术已经试验成功，山东泽生生物科技有限公司建成了年

产3000吨秸秆酶解发酵燃料乙醇产业化示范工程。

转贴于4.生物能源的生产技术

4.1生物柴油生产方法

生物柴油的生产方法主要有化学法、生物酶法、超临界法等。

(1)化学法国际上生产生物柴油主要采用化学法，即在一定温度下，将动植物油脂与低碳醇在酸或碱催化作用下，进行酯交换反应，生成相应的脂肪酸酯，再经洗涤干燥即得生物柴油[13]。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中副产10%左右的甘油。但化学法生产工艺复杂，醇必须过量；油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油得率及质量；产品纯化复杂，酯化产物难于回收，成本高；后续工艺必须有相应的回收装置，能耗高，副产物甘油回收率低。使用酸碱催化对设备和管线的腐蚀严重，而且使用酸碱催化剂产生大量的废水，废碱（酸）液排放容易对环境造成二次污染等。

(2)生物酶法针对化学法生产生物柴油存在的问题，人们开始研究用生物酶法合成生物柴油，即利用脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油对设备要求较低，反应条件温和、醇用量小、无污染排放。Xu以大豆油为原料，采用固定化酶的工艺[14]，酶用量为油的30％，甲醇与大豆油摩尔比为12:1，反应温度40℃，反应10h生物柴油得率为92

％。因酶成本高、保存时间短，使得生物酶

法制备生物柴油的工业化仍不能普及。此外，还有些问题是制约生物酶法工业化生产生物柴油的瓶颈，如脂肪酶能够有效地对长链脂肪醇进行酯化或转酯化，而对短链脂肪醇转化率较低（如甲醇或乙醇一般仅为

40%～60%）；短链脂肪醇对酶有一定的毒性，酶易失活；副产物甘油难以回收，不但

对产物形成抑制，而且甘油也对酶也有毒

性。

(3)超临界法即当温度超过其临界温度时，气态和液态将无法区分，于是物质处于一种施加任何压力都不会凝聚的流动状态。超临界流体密度接近于液体，粘度接近于气体，而导热率和扩散系数则介于气体和液体之间，所以能够并导致提取与反应同时进行。超临界法能够获得快速的化学反应和很高的转化率。Kusdiana[15]和Saka[16]发现用超临界甲醇的方法可以使油菜籽油在4min内转化成生物柴油，转化率大于95%。但反应需要高温高压，对设备的要求非常严格，在大规模生产前还需要大量的研究工作。

4.2生物乙醇生产情况

生物乙醇的生产是以自然界广泛存在的纤维素、淀粉等大分子物质为原料，利用物理化学途径和生物途径将其转化为乙醇的一种工艺，生产过程包括原料收集和处理、糖酵解和乙醇发酵、乙醇回收等三个主要部分。发酵法生产燃料酒精的原料来源很多，主要分为糖质原料、淀粉质原料和纤维素类物质原料，其中以糖质原料发酵酒精的技术最为成熟，成本最低。木质纤维原料要先经过预处理再酶解发酵，其中氨法爆破

（ammoniafiberexplosion，即AFEX）技术，被认为是最有前景的预处理方法。随着耐高温、耐高糖、耐高酒精的酵母的选育和底物流加工艺，发酵分离耦合技术的完善，工业发酵酒精的成本还将越来越低。

5.能源植物替代能源存在的问题及建议

目前，对于能源植物的利用还处于摸索阶段，在应用上存在着一些问题，如能源植物原料资源相对匮乏，生物柴油原料短缺，供应量随季节变化；原料的栽培技术及油脂加工技术不成熟，成品生产力不高等；生物柴油理化性质也限制了其应用，如生物柴油油脂的分子较大（约为石化柴油的4倍）、粘度较高（约为石化柴油的12倍）导致其

喷射效果不佳，挥发性低、不易雾化，造成燃烧不完全，形成燃烧积炭，影响发动机运转效率。再有生物柴油生产处于初级阶段，缺乏统一的质量标准，难以形成统一的市场，生物原料价格也是限制生物柴油市场应用的瓶颈。

针对以上的问题并结合我国的具体国情提出以下建议：

第一、制定和完善有关法规政策，为我国生物质能源产业提供良好的政策环境与保障。如加强立法，通过税收及其它经济手段，将能源的外部社会成本和环境成本计入能源成本中，以增强生物质能源的竞争力；对有前景但技术经济性或商业化条件尚未完全过关的技术，要加大风险资金的投入力度；加强生物质利用技术的商品化工作、提高并考验生物质能源的可靠性和经济性，让开发生物质能源有利可图，支持鼓励其工业化生产。

第二、加快能源植物的培育，增加生物能源的资源量。就是要依据植物的生态地理空间分布格局，利用基因工程等生物技术选育产量高、含油量高、与生物柴油的脂肪酸组成相适应的脂肪酸组成高的能源植物，同时高度重视大规模可再生能源基地的开发，因地制宜，变荒山为油田，在保证农业的基础上退耕还林，进行油料作物的栽培，扩大生物原料资源。

第三建立生物质能源系统研究平台，加快科技发展，为可再生能源的开发利用提供有力的科技支撑。根据生物质能源利用的要求和特点，建立相关研究条件和试验基地，选择重点研究内容和关键技术问题，进行技术创新及系统集成，形成从生物质生产、转换机理、技术开发和集成系统应用示范的研究体系。

第四、开展国际合作，引进国际先进技术和资金，推进生物质能源的市场化进程。目前，我国生物柴油因其产量小，还没有进入中国三大垄断石化企业（石化、中石油和中海油）的销售网络，随着产业化规模的扩

大，与石化企业的合作不为是打开未来市场的一条有效途径。

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生物柴油的制备技术范文篇2

【文章摘要】

地沟油一般是在日常生活中人们对各种废弃油、劣质油的统称。本文主要介绍了地沟油在生产生物柴油、航空油、选矿药剂、乙醇、沼气、日化用品、饲料等方面的应用。

【关键词】

地沟油；综合利用

地沟油，也称“泔水油”、“潲水油”，泛指在生活中存在的各类劣质油。到目前为止，“地沟油”还没有一个明确的概念。地沟油根据其来源可分为三类：一是狭义的地沟油，即将下水道中的油腻漂浮物或者将宾馆、酒楼的剩饭、剩菜（统称泔水）经过简单加工、提炼出的油；二是劣质猪肉、猪皮、猪内脏加工以及提炼后产出的油；三是用于油炸食品的油，使用次数超过一定次数后，再被重复使用或者往其中添加一些新油后而重新使用的油。

地沟油中的细菌总数、过氧化值、水分、酸价、丙二醛、羰基价、丙烯醛、重金属等指标严重超标，人体食用会造成细胞功能衰竭，诱发多种疾病（比如消化不良，腹泻，腹痛等），甚至致癌。为了防止“地沟油”回流餐桌，最好的解决办法就是将其进行循环利用，变废为宝。笔者为此搜集、查阅大量相关资料，对“地沟油”的综合利用情况做了初步的总结。

1用地沟油生产生物柴油

生物柴油（Biodiesel）是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油的主要成分是脂肪酸甲酯，是优质石油、柴油的替代品。目前，以化学法生产生物柴油的技术已日趋成熟，但是以植物油脂为原料制造的生物柴油的价格偏高，主要是由于原料成本较高，限制了生物柴油的推广。因此采用廉价的废油料，包括食用油加工过程中产生的下脚料、餐饮废油或地沟油、榨油废渣、废猪油、粮食储备的陈化油、植物废物等为原料，可以使生产原料成本大大降低，价格更有竞争力。另外，充分利用生物柴油生产过程中的副产物甘油，也是降低生产成本的途径之一，这是因为平均每生产1t的生物柴油就会产生100kg的甘油。如敖红伟等[1]采用草酸钠络合分离的方法，对地沟油生产生物柴油时副产甘油的精制进行了研究。其结果表明，加入85%磷酸调整体系pH值至5、反应温度为70℃、反应时间为60min，粗甘油收率达到81.2%；草酸钠加入的质量分数为0.03%、反应温度为80℃、混合时间为30min，甘油的脱杂率达到19.8%；脱杂的甘油经减压蒸馏收取164～200℃的馏分，后经活性炭脱色得到纯度为99.5%的精制甘油。

北京化工大学和上海绿铭科技环保公司合作，建立了年产1万吨的酶法生产生物柴油的装置。该装置是以上海市地沟油为原料生产生物柴油，反应工段采用固定床式酶反应器，将膜状固定化酶填充在内，具有操作压力小、固定化酶利用率高等优点。对于地沟油等原料生产生物柴油的反应时间为30小时，转化率可达到95%以上，最高转化率可以达到96%，经过精制后，生物柴油含量可高达98%。该工艺制造生物柴油的生产成本不高于化学法，且对环境好。

2地沟油变身航空油

使用生物煤油驱动航班更有利于可持续发展。这种生物煤油以特殊技术从地沟油中提炼出来，其技术标准与普通的航空煤油一样，不需要对现有飞机发动发动机进行改造。荷航总裁卡米尔·厄尔林斯说，荷航早在2009年就进行过试验，证明利用生物煤油飞行在技术上是可行的，这将把全世界“带入一个新阶段”。

3用地沟油制备选矿药剂

北京科技大学环境工程系的王化军教授[2]等人研发成功用地沟油制备选矿药剂的综合利用技术。该技术可利用地沟油生产用于选矿的脂肪酸和脂肪酸钠，几乎不会产生二次污染。北京科技大学于2009年就开展了用地沟油分解的脂肪酸作为选矿捕收剂的研究工作，并取得了令人满意的试验结果。目前该项技术已开始在部分钢铁企业应用。有关专家认为，该项技术的进一步研究和推广应用，将对避免环境污染、降低选矿成本、减少食品安全威胁等方面都将具有重要的意义。

4用地沟油生产乙醇、沼气

中科院等离子体物理研究所科研人员经过多年技术攻关，成功掌握了餐厨废弃物生产乙醇和沼气的能源化处置技术，并形成两项发明专利。据介绍，该技术将餐厨废弃物变身为四件“宝贝”，即生物柴油、乙醇、沼气和生物肥料。餐厨废弃物中的油脂先经过分离精炼变成生物柴油，然后碳水化合物和蛋白质等成分经过酶解、厌氧发酵等过程转化为燃料乙醇，将乙醇发酵残留物和其他有机成分通过发酵产生沼气，将沼气工程的沼渣沼液通过处理变成生物肥料。据了解，该技术最大的特点是其能源化思路有别于国内以生产饲料为主的技术路线，避免餐厨废弃物再次进入人类食物链，降低了同源性积累引发疾病的风险。

5用地沟油生产日化用品

地沟油的前身是天然油脂，是动物油脂和植物油脂的混合物，其主要成分是甘油三酯，甘油三酯用碱皂化可以生成甘油及洗涤用的表面活性剂碱皂（如钠皂、钾皂等）。因此，地沟油是用来直接皂化生产肥皂和洗衣粉的不可多得的价廉质优的原料。梁芳慧[3]等对脱色后地沟油皂化产物用于生产无磷洗衣粉的工艺做了探索。以地沟油脱色后的皂化产物、对环境无害的新型无磷复配洗涤助剂和表面活性剂为原料，制成无磷洗衣粉。经正交实验优选出适用于宾馆、饭店洗涤棉织物为主的重垢型无磷洗衣粉的最佳配方。实验结果表明，优选配方的性能和市售洗衣粉的性能相当，主要技术指标符合国家标准。这一技术不仅提高了产品附加值，同时为解决废油脂对环境和社会的危害找到了有效出路。但地沟油用于生产洗衣粉，属于对资源的简单利用，附加值较低，难以得到广泛利用。

金属皂是由碱金属以外的金属氧化物或盐类与脂肪酸作用而生成的盐类的通称，还包括环烷酸和树脂酸或合成酸的金属盐类[4]。金属皂是一类很重要的工业原料，可用作热稳定剂、脱模剂、剂、防腐剂、干燥剂、沉淀剂、研磨剂、防水剂、增稠剂、柔软剂、消泡剂、阻燃剂等，广泛应用于塑料、涂料、纺织、建筑、日用化学、橡胶、石油、金属加工等行业中[5-7]。李云雁研究了以劣质植物油为主要原料，制取钙皂和锌皂的工艺路线和参数，为油脂的综合利用提供了一条新途径。其中较优的工艺条件为：皂化时，碱液分3次加入，盐析2次，皂化时间、温度、超碱量依次为3h、95℃、5%，复分解反应温度为95～100℃，制取钙皂和锌皂的超盐量分别为10%和5%。盛金英[8-9]发明了用地沟油生产皂液、皂粉和洗涤用离子表面活性剂的工艺，具有一定生产价值。

6地沟油用于饲料行业

地沟油用于饲料，虽然其安全性受到质疑，但仍是地沟油利用的一个很有前途的方向。黄军[10]在分析了地沟油精炼工艺和理化检测的基础上，对其无害化饲用做了探讨，同时以动物实验考察了其动物食用安全性，发现根据急性毒性（LD50）剂量的分级标准，其饲用粉末油脂属无毒。也有很多直接对泔水回收加工为饲料的研究，有的已形成专利并应用于实际生产。

7地沟油的其他应用

除了上述几种地沟油回收利用的方式外，还有很多其他方式，如膨化炸药、表面活性剂、用于制造可降解生物塑料、地沟油的醇酸树脂可用做防锈底漆或防腐材料、用作环氧增塑剂、除草剂增效助剂等，但设备要求太高。有报道称美国科学家已成功将地沟油提炼成智能涂料。上海永宁化工有限公司秦雪冬发明了一种餐饮业潲水油的加工方法，这种加工方法得到的产品可用于制备皮革加脂剂和植物油涂料。

综上所述，地沟油作为一种资源，它的发展前景十分广阔，现在对其回收利用的研究也很多，有一些也已经投入到实际生产，带来了一定的环境和经济利益。更重要的是，通过这些途径可以在一定程度上阻止地沟油返回餐桌，避免其危害人民群众的身体健康。我们有理由相信“变废为宝”这一方式能够使地沟油问题得到很大的缓解。

【参考文献】

[1]敖红伟，王淑波，潘媛媛，等.地沟油制生物柴油副产甘油精制[J].石油技术与应用，2009，27（3）：226-228.

[2]王化军.用地沟油生产选矿剂[J].化工矿物与加工，2010，（6）：16.

[3]梁芳慧，尹平河，赵玲.地沟油生产无磷洗衣粉的研究[J].广东化工，2005，（9）：5-8.

[4]胡健华，韦一良，赵志国.油脂化工工艺学[M].北京：中国商业出版社，1994.

[5]张锦德.金属皂的制备及应用[J].日用化学工业，1991，（6）：33-35.

[6]邹春生，孟桦.由硬化油制备硬脂酸盐[J].中国油脂，1995，（5）：53-55.

[7]顾良荧.日用化工产品及原料制造大全[M].北京：化学工业出版社，1997

[8]盛金英.一种利用地沟油或泔水油生产洗化用表面活性剂的方法：中国，1603391[P]，2005-04-06.

[9]盛金英.一种利用地沟油或泔水油生产高效洗衣用皂粉的方法：中国，1603396[P]，2005-04-06.

[10]黄军.餐饮业潲水油的精炼工艺、理化检测及无害化饲用研究[D].南昌：南昌大学，2008.

[11]Anon.美国科学家成功将地沟油提炼成智能涂料[J].建材发展导向，2010，（3）：90.

生物柴油的制备技术范文

[关键词]柴油机；排放；法律法规；

中图分类号：U112文献标识码：A文章编号：1009-914X（2017）05-0392-02

目前，全球总吨数超过100吨的船只约有87000艘，其中绝大多数都是采用内燃机作为其主机。由于船舶航行具有机动性的特点，这些以石油产品为燃料的船舶U气排放对环境的污染也越来越严重。

国际海事组织（IMO）统计表明，每年全球的船舶主机向大气排放的污染物的数量已达到了非常严峻的地步。其中NOx排放量约为1000万吨，SOx排放量约为850万吨。由于70%以上的海上船舶都是在近海行驶，尤其是在一些港口、码头和海峡等船舶航行比较密集的区域，船舶排放物造成的污染，已成为这些地区的主要污染形式。此外，大气污染具有全球性，被污染的大气可以飘到很远的地方，因此，由船舶造成的全球大气问题已引起全球的关注。

1.船舶发动机排放

船舶发动机的污染物主要有CO2、SO2、CO、HC、NOx等。

排放物中CO2的浓度占排放物的很大一部分，这和燃料中的含碳量是成正比你的，此外，当发动机的空燃比增加时，由于在气缸中燃料有充足的氧气参与反应，CO2的含量数随之上升，当负荷降低时，CO2的浓度也会有降低的趋势。

2.船舶柴油机主要排放物

（1）碳氢化合物（HC）

HC的来源主要是燃烧过程中没有完全燃烧的HC和燃料的不完全燃烧。在二冲程发动机中，在扫气过程中会把上一燃烧过程中未燃烧干净的燃料排出气缸，形成HC的排放，在增压发动机中，为了增加进气量，气门会增大气门叠开角，这也会导致一部分燃料会未参与燃烧就排了出去。如图1所示为HC的排放随负荷的变化情况。

由图1可知，在低负荷区，由于混合气边缘比较稀薄燃烧不良，导致HC排放率比较高；在高负荷区，排放率稳定在一个比较低的水平。

（2）一氧化碳（CO）

由表1可知，柴油机中的CO的排放量较低，这是由于柴油的燃烧情况比较好，图2-2给出了再不同负荷下柴油机的CO排放情况，由图可知，在低负荷时，CO的排放量较高，随着负荷的升高，急剧减少，最后在高负荷区维持在一个较低的水平。

（3）氮氧化物（NOx）

氮氧化物是大气污染物的重要组成部分，也是柴油机尾气排放物中，危害最大的，它包括NO和NO2，它的生成机理比较复杂，而且也较难控制，它的形成需要三个基本条件：高温、富氧、反应时间。随着柴油机的不断强化，这三个条件将会越来越高，更加有利于氮氧化物的生成，因此对氮氧化物的控制是一个重要的研究课题。由表1可知，柴油机中NOx的排放量比较高，而且在柴油机的整个运行工况下，NOx排放率的变化范围也比较大。中速柴油机的NOx的比燃料排放率为57kgNOx/吨，低速机的排放率为8757kgNOx/吨。

（4）颗粒

颗粒物主要包括：未燃燃料、未燃油、碳、可溶性硫酸盐等。

3.船舶发动机排放法规

为减小和控制由船舶造成的环境污染，国际海事组织（IMO）于2005年5月19日制定并实施了MAPROL公约附则VI《防止船舶造成空气污染规则》。该附则适用于400吨位以上的船舶，以及所有移动式和固定式海洋钻井平台及其他平台。该附则包括了控制船舶气体排放的主要排放法规，对各种排放物都有明确的限定。

（1）氮氧化物排放限制

MARPOL73/78附则VI第条例13规定了船舶柴油机氮氧化物的排放限制值。该条例适用于2000年1月1日建造或重大改装过后的功率大于130kW的柴油机。对不同时期的柴油机氮氧化物的排放分三个等级执行。硫氧化物排放限制

MARPOL73/78附则VI第3章条例14规定了船舶柴油机硫化物的排放限制值。该条例主要通过控制柴油机的运行来实现，而条例13则是通过控制柴油机的性能来实现的。这些SOx的控制措施可以应用到船舶上使用的所有热力机械。

船舶在不同的区域航行时，硫氧化物的排放有不同的要求，在全球范围内，除特殊限制区域内，2000年燃油的含硫量限定为4.5%，到2012年为3.5%，随着技术的进步，到2015年1月1日，含硫量将进一步减小到0.10%。

（2）颗粒物排放限制

碳烟产生的主要原因是由于燃料燃烧不完全，尤其是在高负荷时期，由于喷油量增大，混合气浓度较高，且转速快燃烧反应时间短，致使部分燃料未经过完全燃烧就排出缸外。“冒烟“是柴油机的一大特点，而且近年来人们对环境问题也越来越重视，因此必须对排气中的这些成分进行严格的控制，控制颗粒物和碳烟可以从燃烧时期加以控制，通过增加进气量，增大喷油压力使燃料雾化更加良好。

4.柴油机排放控制的机内措施

控制排放物的措施分为机内措施和机外措施，机内措施是指在燃烧过程中通过控制排放物生成的条件而减少排放的技术；机外措施是指在排放物已经生成的情况下，通过在排气系统中加装处理设备，对已生成的污染物进行处理以减小其排放的技术。通过机内和机内措施的联合使用可以控制发动机所有污染物的排放。

4.1氮氧化物的机内控制技术

由上节可知，氮氧化物的生成需要三个必要条件：高温、富氧以及足够的反应时间，因此，控制氮氧化物的机内措施应能：

（1）避免燃烧室内局部温度过高；

（2）实现较低的温度燃烧；

（3）减少混合气在气缸内的停留时间。

各种减少NOx排放的机内措施中，根本上都是通过控制这三点来减少NOx的生成的。按照侧重点的不同可以分为：基于燃烧的控制技术、基于进气的控制技术、基于燃烧的控制技术。图3给出了这三种控制技术的具体方法。

如图所示，可以通过多种方法来控制NOx的生成，为达到比较好的排放效果需要结合多种控制方法，因此，不可能通过单一的方法来控制NOx的生成，而且，在控制过程中还可能导致其他污染物如颗粒和碳烟的生成量增加、发动机的动力性能降低以及发动机油耗升高等问题，所以在控制过程中必须对控制措施进行一定的限制。

5.柴油机排放控制的机外措施

随着排放法规的日益严格，采用单一的机内措施不能满足这么严格的要求，因此，机内措施和机外措施的联合是最有效的控制方法。机外措施不需要对发动机做特殊的改造，在保证发动机良好运行状况的情况下，在排气的尾部处理掉燃烧产生的有害排放物。但是，机外措施需要配置专门的处理设备，比较占用空间，因此在大型的设备或固定设备上比较容易实现应用。

5.1氮氧化物的机外控制技术

目前，选择性催化还原技术（SCR）是处理NOx的最有效的机外控制技术。SCR技术的原理是，在高浓度的氧含量的环境中，在催化剂的作用下，将NOx还原成N2。其中还原剂主要有：烃类、氨气、尿素等。催化剂主要有：贵金属、金属氧化物、分子筛催化剂，助催化剂等。

SCR催化器的安装示意如图4

6.结语

在本文中主要介绍了目前世界上所实行的柴油机排放法规，介绍了控制柴油机燃烧排放的一些方法，因为重油的特殊性质，必须在排放方面加强监控力度，严格遵循法律法规，提高控制强度，强化控制手段，保证柴油机的正常排放。基于以上情况，重油在投入柴油机使用之前必须经过一定方式的预处理，一般来说主要流程包括对重油进行净化处理，主要手段有沉淀、离心分离、滤清器过滤等，还要通过一定设备使其均化，最主要的是要对其进行适当的预热，使其温度与粘度达到合适的范围内，保证其在供油管路中的顺利运输，保证喷油效果与燃烧效果。机舱工作人员更应该提高对重油柴油机的管理意识，加油之前务必确保之前的油已经使用干净，加油过程中注意取样分析。柴油机启动之前要注意暖机预热；在轻油与重油进行切换时也要注意避免两种油品的掺杂；在日常维护过程中还需要注意对供油单元的保养，只有这样才能使柴油机在燃烧重油时也能更好的工作。

参考文献