废煎炸油生产生物柴油的工艺设计和技术评估     

　　摘要：开发了以纯净油或废煎炸油为原料，在碱性或酸性条件下生产生物柴油的五种不同的连续法工艺流程。得出了每种工艺的详细操作条件和设备设计。对这五种工艺进行了技术评估，以评价它们在技术上的优势和局限性。分析结果表明，用纯净油作原料的碱催化工艺相对于其它工艺来说其所需要的工艺单元最少，其设备也最小，但其原料成本较其它工艺要高。利用废煎炸油生产生物柴油可以降低原料成本。利用废煎炸油采取酸催化工艺生产生物柴油经证明其技术上是可行的，且比废煎炸油碱催化工艺较简单。这就使得它可成为工业化碱催化工艺生产生物柴油的一种具竞争性的替代工艺。

关键词：生物柴油；废煎炸油；甘三酯的酯交换；工艺设计。

1. 前言

美国 ASTM 的生物柴油定义是从可再生脂质资源，如植物油或动物脂中得到的长链脂肪酸烷基单酯。 “ 生物 ” 表示相对于石油基柴油来言，它是一种可再生的生物资源； “ 柴油 ” 指的是它可用于柴油发送机。作为一种替代性燃料，生物柴油能够以纯态或与石油基柴油混合使用。

生物柴油，作为一种替代性燃料，它有许多优点。首先它可以从可再生的本土资源中得到，因此可以减少对于石油燃料进口的依赖；其次它是可生物降解，且无毒。与石油基柴油相比，生物柴油在燃烧排放方面有很多优点，如一氧化碳、颗粒物及未燃碳氢化合物的排放量较低。生物柴油燃烧时产生的二氧化碳能够通过光合作用循环，因此可以把生物柴油燃烧对温室效应的影响减到最小（ Korbitz ， 1999 ； Agarwal 和 Das ， 2001 ）。生物柴油具有相当高的闪点（ 150 ℃ ），使得它比石油柴油具有低挥发性，且在运输处理过程中比较安全（ Krawczyk ， 1996 ）。它所具有的润滑特性可以减少发动机的磨损，从而延长发动机的使用寿命（ Von Wedel ， 1999 ）。总之，生物柴油的这些优点使得它成为一种石油基柴油的很好替代品，且已经在很多国家使用，尤其是对于环境比较重视的地区。 生物柴油最常用的生产方法是采用酯交换反应，它指的是植物油与醇生成脂肪酸单酯（也称生物柴油）和甘油的一个催化化学反应（图 1 ）。甘油三酸酯（甘三酯），作为植物油的主要组分，是由三个长链脂肪酸与一个甘油基经酯化形成的。当甘三酯与醇（如甲醇）反应时，三个脂肪酸链与甘油基断开，同醇结合生成脂肪酸甲酯（如脂肪酸甲酯或 FAME ），生成的甘油作为一种副产品。甲醇因其成本比较低廉，所以比较常用。通常情况下，使用大量的过量甲醇可以使反应平衡向正方向进行。

    图 1. 甘三酯（植物油）与甲醇酯交换反应生成脂肪酸甲酯（

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