生物柴油的制备技术研究进展

生物柴油的概述

一、 生物柴油的起源与含义

1892年，德国工程师鲁道夫发明了压缩点火式内燃机，用的燃料有煤油、花生油等。1895年他有提出了利用各类动、植物油脂为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过交酯化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的燃料。生物柴油较系统的研究工作始于20世纪50年代末，70年代的始于危机之后才得到了大力发展。

生物柴油就是以生物质资源作为原料为基础加工而成的一种柴油(液体燃料)，具体地说，它利用植物油脂如蓖麻油、菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等；动物油脂如鱼油、猪油、牛油、羊油等；或者是上述油脂精练后的下脚料——皂脚或称油渣、油泥;汽车修理厂的废机油,脏柴油等；或者是城市潲水油(地沟油)；或者是各种油炸食品后的废油和各种其他废油在进行改性处理后，与有关化工原料复合而成。 它是优质的石油柴油代用品，素有“绿色柴油”之称。大力发展生物柴油对推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染，可持续发展经济均有重要的战略意义。

二、生物柴油具有的诸多优点

1、具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%(有催化剂时为70%)；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)；生物柴油的生物降解性高。

2、具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因此，在运输、储存、使用方面的安全性又是显而易见的。

3、无毒性，系可再生能源，而且生化分解性良好，健康环保性能良好。除了供公交车、卡车等柴油机的替代燃料外，又可供为海洋运输、水域动力设备、地底矿业设备、燃油发电厂等非道路用柴油机之替代燃料

由菜籽油制备生物柴油的实验方案

化强0601 石磊 丁佐纯

目录

一．文献综述

1．生物柴油简介

2．目前制备生物柴油的方法

3．本实验所采用的制备方法及各实验参数的选择及其理论依据

二．实验目的

三．实验原理

1．生物柴油的制备原理

2．碘值的测定原理

3．酸价的测定原理

四．实验用品

1．实验仪器

2．实验药品

五．实验步骤

1．生物柴油的制备

2．粗产物的处理

3．碘值的测定

4．酸价的测定

六．实验结束

七．本实验所参考的文献一览

★★注：若实验中能够提供超声装置用来替代搅拌装置，一则可以大大缩短反应时间（从原来的1.5—2小时缩短为10分钟左右），又节约了能源同时提高了转化率。

一、文献综述

1、生物柴油简介

1.1目前燃料情况

能源和环境问题是全球性问题，日益紧缺的石油资源和不断恶化的地球环境使得各国政府都在积极寻求适合的替代能源。

我国在醇类代用燃料方面已经开展了大量的研究工作，但用粮食生产醇类代用燃料转化能耗高，配制汽油代用燃料不能直接在现有汽车中使用也是一个不容回避的现实问题。而大量研究资料表明， 生物柴油在燃烧性能方面丝毫不逊于石化柴油， 而且可以直接用于柴油机， 被认为是石化柴油的替代品。

1.2什么是生物柴油

生物柴油即脂肪酸甲酯， 由可再生的油脂原料经过合成而得到， 是一种可以替代普通柴油使用的清洁的可再生能源。

1.3生物柴油的优点

1.3.1 能量高，具有持续的可再生性能。

1.3.2具有优良的环保特性：

① 生物柴油中不含硫，其大量生产和使用将减少酸雨形成的环境灾害；生物柴油不含苯及其他具有致癌性的芳香化合物。

② 其中氧含量高，燃烧时一氧化碳的排放量显著减少；

③ 生物柴油的可降解性明显高于矿物柴油；

④ 生物柴油燃烧所排放的 ＣＯ２，远低于植物生长过程中所吸收的 ＣO2 ，因此使用生物柴油，会大大降低ＣＯ２ 的排放和温室气体积累。

1.3.3具有良好的替代性能：①生物柴油的性质与柴油十分接近，可被现有的柴油机和柴油配送系统直接利用。②对发动机， 油路无腐蚀、喷咀无结焦、燃烧室无积炭。具有较好的润滑性能， 使喷油泵、发动机缸体和连杆磨损率降低。

２００８年１　１月　农机化研究　第１　１期　柴油机燃用生物柴油的研究进展　单志强　（山东交通职业学院，山东潍坊２６１２０６）　摘要：生物柴油来源于动、植物等生物资源，具有较好的燃料性能和可再生性，是一种优良的发动机替代能　源。为此，针对国内外生物柴油研究出现的一些新对象和新方法进行了综述，主要介绍了生物柴油含量对生物　柴油一柴油混合燃料物性参数的影响规律、采用数值模拟和高速摄影研究生物柴油的喷雾特性及其影响因素、　采用内窥镜高速摄影研究生物柴油的燃烧过程、生物柴油发动机尾气中颗粒物质的特性等方面的国内外研究进　展，以及生物柴油的非常规排放污染物的研究情况。　关键词：生物柴油；柴油；柴油机　中图分类号：ＴＫ４６　４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００３—１８８Ｘ（２００８）１１—０２１０—０３　０　引言　生物柴油具有能量密度高、润滑性好、储运安全、　抗暴性好、燃烧充分等优良的使用性能和可再生性，　其环境友好性及良好的替代性能，是最具发展潜力的　大宗生物基液体燃料…。前不久，中国工程院专家在　研讨我国生物柴油发展时提出，针对我国石油资源有　限，将长期依赖进口石油的国情，发展立足于本国原　料大规模生产替代液体燃料一生物柴油，对增强国家　石油安全具有重要的战略意义　。　目前，世界各国都在积极开展生物柴油的研究工　作。大量研究发现，燃用生物柴油及其与柴油的混合　燃料，ＣＯ、ＨＣ、ＰＭ和ＣＯ　的排放量均较燃用纯柴油有　不同程度的降低，ＮＯ　排放略有升高。以前对生物柴　油的研究主要集中在生物柴油的制备工艺和方法，以　及柴油机燃用生物柴油与石化柴油的性能对比方　面　］，为进一步深入揭示生物柴油与石化柴油燃烧　和排放特性的差异，针对生物柴油的研究出现了新的　研究对象和研究方法。然而，这方面的综述在国内外　文献中还鲜见报道。本文将介绍生物柴油喷雾特性　的高速摄影试验和数值模拟、生物柴油燃烧过程的高　速摄影研究、生物柴油发动机尾气中颗粒物质的特性　以及生物柴油的非常规排放污染物等方面的国内外　研究进展。　１热物性参数　收稿日期：２ｏｏ７—１２—２５　作者简介：单志强（１９６２一），男，山东高密人，硕士，副教授，（Ｅ—ｍａｉｌ）　ｓｚｑｓｄｗ￣１６３．ｃｏｒｎ。　生物柴油一柴油混合燃料的物理化学特性对它　在柴油机上的应用有着重要的影响。同济大学的胡　志远等人　］，通过对不同比例（生物柴油含量分别为　Ｏ％，２０％，１００％）的混合燃料的密度、粘度、表面张　力、十六烷值、闪点、润滑性、硫含量、冷滤点、凝固点　等理化性质的测试和研究，初步探讨了生物柴油含量　对混合燃料物性参数的影响规律，发现生物柴油一柴　油混合燃料的理化特性具有下述变化规律：　１）密度、粘度随生物柴油体积百分含量的增加而　上升；　２）表面张力因生物柴油的引入而降低，有利于改　善燃料的喷射雾化效果；　３）十六烷值因生物柴油的引入而升高，有利于改　善发动机的冷启动性能；　４）闪点高于石化柴油，安全性能、润滑性能优于　柴油；　５）硫含量因生物柴油的引入而降低，有利于降低　发动机的ＰＭ排放；　６）冷滤点和凝固点比石化柴油高，在寒冷地区以　高体积百分含量推广使用时，应采取措施用以降低其　凝固点。　２　喷雾特性　生物柴油的喷雾特性，包括喷雾的贯穿距离、喷　雾锥角、雾化微滴的尺寸分布对发动机的经济性和排　放特性有着重要影响　。　上海交通大学的张旭升　等人，采用高速摄影的　方法，研究了常压下，油泵转速、喷孔直径和启喷压力　对生物柴油喷雾特性的影响规律，发现生物柴油喷雾　・２１０・

第１期（总第８６期）　２００７年２月　中国林副特产　Ｆｏｒｅｓｔ　Ｂｙ‘Ｐｒｏｄｕｃｔ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｉａｌｉｔｙ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｏ．１（ＧＳＮＯ．８６）　Ｆｅｂ．２００７　

生物柴油的研究进展与发展现状　

田树新　（黑龙江省林业科学研究院。黑龙江哈尔滨１５００４０）　摘要：介绍生物柴油的主要特性，评述了其现有的各种生产方法，介绍了国内外生物柴油研究应用情　况及发展趋势，并对我国生物柴油的发展进行了展望。　关键词：生物柴油；可再生能源；酯交换反应　柴油作为一种重要的石油链炼制产品，在各国燃　料结构中占有较高的份额，已成为重要的动力燃料　随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快，柴油的需求　量将会变得越来越大，但由于目前石油资源的过度开　采导致了愈演愈烈的石油危机，石油价格一涨再涨，这　不仅困扰着汽车工业的发展，而且也成为过去一个世　纪的世界局部战争导火索。具有“工业血液”之称的石　油，虽然促进了世界的繁荣和经济的发展，但因其资源　有限性而带来的能源危机以及造成的环境污染问题都　在促使人们寻求解决之道。如何面对石油资源的日益　枯竭，减少对石油的依赖，这迫使科学家们努力寻找石　油的替代燃料，也大大促进了世界各国加快柴油替代　燃料的开发步伐。生物柴油因可生物降解、无毒性、对　环境无害、并可以从再生资源中获取，受到了人们的广　泛关注。尤其是进入２Ｏ世纪９Ｏ年代，开发生物柴油　替代石化柴油已成为新能源开发的重要途径之一，生　物柴油有望成为重要的柴油替代品。　作为优质的柴油替代品，生物柴油可以由动植物　油脂通过酯交换反应来制备，在燃烧特性方面优于石　化柴油，具有突出的环境友好性和可再生性，在我国发　展生物柴油产业具有明显的经济效益和社会效益，对　于保障石油安全、保护生态环境、促进农业生产和实现　可持续发展都具有十分重要的意义。近年来，生物柴　油的研究已取得突破性进展，国内数家公司已建成年　地、退耕高螃台田冲田地、沙滩河滩地、立体林荫套种　地、人文景观游览地等，做到分户分散经营管理，相对　集中连片成规模基地。　３．２科学搭配，综合调控。按“当年紫”７Ｏ　＋“三年　紫”３Ｏ　综合组合科学搭配基地面积品种，在整个区域　综合调控优良品种、林种布局及经营方向，定向安排，　对个别、局部区域可相对考虑立地、交通、习俗、经营水　平等灵活搭配品种。　３．３　分类经营，定向培育。按不同立地　径级、规格、　材种、品种、工艺用途、经营水平、培育目标等综合区划　材用林、特种工艺用材林、材笋赏兼用林、竹母专用林、　种源林、观赏林、乐器材林、盆景林等，分门别类，专项　管理。定向培育，配套发展，多元化多功能整体谐调开　发。　３．４集约经营，组合管护。通过配套组合丰产栽培技　术模式。应用丛状密植法、快速成林法、全梢栽植法、四　季栽竹法、集约管护法、配方施肥法、现代喷灌滴灌法、　动态抚育法、丰产结构法、阡陌排灌网络法、立体栽培　法、带蔸挖竹式采伐法、打枝整枝造型法、科学疏笋法　等系列丰产技术，加强清理除杂、竹林保护、组合管护，　创造一切满足紫竹正确生长发育和各种用材需求的外　部环境条件及内在优化结构。　３．５合理采伐，定向利用。根据定向培育目标，采用　８４　常年动态选伐、择伐法，按工艺成熟度合理定向采伐利　用，同时及时挖去细小、老残、病虫、断梢、倒伏、过密　竹，及时清理林地，保持竹林通风通光透气卫生状况，　保留平均胸径２～４ｃｍ、平均高４～６ｍ、年龄１～３年、　均匀整齐适中的丰产结构。　３．６综合开发。全面发展。既要多林种、多品种、多立　地、多用途、多功能、多项目、多层次、多角度综合立体　开发，又要兼顾市场需求、产品要求、经营目的、定向目　标、国内外环境、品牌战略、深层次工艺研究等。立足于　常规，逐步普及推广提高，向精深高方向拓展，运用现　代科技手段和高新技术含量，推动紫竹产业良性循环　发展。　参　考　文　献　１　陈兴福．毛竹培育与利用［Ｍ］．北京ｔ中国林业出版社，　１９９６．３．　２　陈兴福．笋用林实用栽培技术［Ｊ］．竹类研究。１９９７（１）．　３陈兴福．紫竹生物学特性及丰产栽培技术研究［Ｊ］．中国　林副特产，２００３（２）．　４　陈兴福．紫竹品种及栽培技术［Ｊ］．林业实用技术，２００４　（２）．　作者简介：陈兴福（１９６４一），男，安徽省广德县林业局林　科所，林业工程师，５项省级科技成果。２部专著．发表学术　论文４Ｏ余篇。Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｊｇｕａｎｇ７８５＠ｖｉｐ．ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ．