餐厨废弃油脂制生物柴油原理

实验27 废弃食用油制备生物柴油一、实验目的1．了解酯化-酯交换—水蒸汽蒸馏法制备生物柴油的制备方法。

2．熟悉酯化、常压蒸馏、分液等有机反应的基本操作。

3．了解用KOH/乙醇溶液滴定游离脂肪酸含量和液相色谱测定脂肪酸甲脂含量的分析方法。

二、实验原理废弃食用油的主要成份为甘油三酯，利用废弃食用油制备生物柴油主要是应用酯化和酯交换反应。

其基本反应原理是：废弃食用油的酸和甲醇在酸催化剂下发生酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯，酯化反应后在室温下加入KOH到甲醇溶液。

将废弃食用油的大部分甘油三酯和甲醇在碱催化剂下发生醇解酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯，基本反应式如下：12OH2 OH2+R1COOCH3R2COOCH3R3COOCH3(A ) (B) (S) (P)上式中：A—甘油三酯；B—甲醇；S—甘油；P—脂肪酸甲酯酸值测定原理：游离脂肪酸系弱酸，其离解平衡常数为1.0×10－5，用 0.1 mol·L－1 氢氧化钾中和时，其滴定pH突跃在8～9.7。

因此，以溶剂溶解油脂后，可以用酚酞为指示剂，用碱的水溶液或酒精溶液滴定油脂中的游离脂肪酸。

三、主要仪器与试剂1．仪器分析天平，电热恒温干燥箱，水浴锅，三口烧瓶，分液漏斗，冷凝管，烧杯，搅拌器。

2．试剂废弃食用油，无水甲醇（分析纯），浓硫酸（分析纯），氢氧化钾（分析纯），十一酸甲酯（分析纯）。

四、实验步骤安全预防：甲醇具有麻醉作用，且毒性很强，易挥发，量取及反应过程注意密封，以防泄漏，误入人口。

1．酯化反应在酯化装置中加入废弃食用油20 mL，热浴升温至60 ℃左右，将甲醇和催化剂硫酸50 mL（取2.5 g浓硫酸先溶解于50 mL甲醇中）通入酯化装置，摇匀。

甲醇与原料在90℃下进行激烈反应，反应时间为120 min。

反应产生的水及未反应的甲醇蒸汽经冷凝器冷凝收集。

在反应过程中定时取样检测酸值。

2．酯交换反应酯化反应完成后，冷却至室温，加入20 mL甲醇，充分混匀，然后边搅拌边加入KOH到甲醇溶液，调至中性后，加入0.5 g KOH。

地沟油、泔水油提炼生物柴油技术与设备生物柴油可以植物油、动物油为原料制造，但目前多以脂肪酸、泔水油、城市地沟油、精炼下脚料为生产原料。

生物柴油可作为石油燃料的替代产品。

“生物柴油”最大的特点是它的可再生性，资源永远不会枯竭。

有关专家表示，不仅是餐饮食肆每天都会产生“潲水油”，包括油菜籽油、大豆油、玉米油、棉籽油、花生油、葵花子油、棕榈油、椰子油……其实都具备“变身”柴油的可能性。

我国每年产生潲水油差不多有2600万吨。

废弃食用油脂即餐饮饭店和食品加工企业在生产、经营过程中产生的不能再食用的动、植物油脂。

包括经过多次煎、炸食物后废弃的油脂。

由于这些废油脂都排入下水管道或隔油隔渣污水池中，因此俗称地沟油。

随着我国食品行业和餐饮服务业迅速发展，每年产生的废弃食用油脂也越来越多。

废弃食用油脂的“再利用”生产生物柴油，是遏制“毒油”的一种有效途径。

工艺过程简述经过干燥的酸化油与辅料、催化剂一起投入到带加热、搅拌的反应釜内，搅拌加热至反应温度下，将辅料部分汽化与反应生成的水汽一起进入精馏塔内，脱去水分后再回流到反应釜中参加反应。

反应结束后蒸馏出未反应的辅料，反应产物泵入水洗脱水锅，首先用热水依次洗涤至中性，再加热干燥脱水。

最后送入高温蒸馏釜并精馏提纯，即得到生物柴油。

蒸馏残渣即为植物沥青。

投资核算（1）处理能力为12吨/日废油脂，产品为生物柴油4000吨/年的成套设备价格460万元；（2）生产车间建筑面积为500米2的投资 40万元；（3）供水、配电、消防系统投资 60万元；（4）运输设备投资 20万元；（5）仓库投资 30万元；（6）0.5 t/h锅炉的投资 20万元；（7）未预计其它费用 20万元；（8）总投资 650万元；（9）销售收入 2236万元；（10）销售利润 455万元；（11）投资利润率 70%；（12）静态投资回收期 1.43年。

设备特点(1)可以处理多种原料可接受多种多样的原料，植物油，餐饮业排放出的废油脂，又如食品厂、植物油厂等的油脂精炼的下脚料都可作为原料。

餐饮废油制取生物柴油的研究近年来，全球范围内环境污染愈演愈烈，尤其是产能丰富的石油资源的持续消耗，使得石油依赖性严重。

为此，人们提出了许多替代性能源的解决方案，其中有一种受到广泛关注的是利用农村废弃食用油和植物油，通过发酵技术制取生物柴油，即发酵酯液化（FAME）技术。

发酵酯液化技术是一种能够将植物油和动物油中的酸脂转化为柴油的技术，它可以有效降低使用植物油和动物油生产柴油所需要的成本。

研究发现，当植物油和动物油中的甘油类化合物被发酵酯液化技术处理后，就可以转化为含有植物油和动物油的生物柴油。

餐饮废油是一种主要来源于餐饮行业的废弃食用油。

它一般指向为调味和烹饪而使用过后，被丢弃的食用油。

餐饮废油是一种重要的农村废弃食用油，它既能满足农民使用也可以作为预处理工艺的原料，用于生物柴油的生产。

餐饮废油的应用是一个非常复杂的过程，主要分为预处理步骤、发酵步骤、沉淀步骤和后处理步骤。

预处理步骤是分解废弃食用油的过程，有助于提高后续发酵的效率。

发酵步骤则是将分解的脂肪酸转化成柴油的过程，这一步骤是油脂类发酵生物柴油生产过程中最关键的步骤。

沉淀步骤包括油质和油水分离，以及液体和固体成分之间的分离。

最后，在后处理步骤中，将柴油进行精馏提纯，以保证最终产品的质量。

通过以上步骤，就可以成功地将餐饮废油制取成生物柴油，然而，这些工艺步骤受到环境因素的影响会很大，因此如何有效地管理这些环境因素就成为一个重要课题。

首先，可以使用适当的温度和湿度控制，以保持理想的发酵条件，以达到最佳的生物柴油产量。

其次，对发酵废水的排放进行监管和管理，确保其中油脂含量不超标。

最后，可以采取改善技术，如蒸发和冷凝，以降低废水污染，最大限度地减少对环境的影响。

以上，就是有关餐饮废油制取生物柴油的相关研究，总的来说，通过发酵酯液化技术，可以有效地将农村废弃食用油制取成生物柴油，这是一种可替代传统石油的清洁能源，能够为人们提供更多更安全的能源。

生物柴油是以动物油脂和植物油脂为原料，通过与甲醇乙醇等低碳醇进行酯交换反应得到的长链脂肪酸单烷基酯目前生物柴油大多采用均相酯交换反应制备，用于酯交换生产生物柴油的催化剂主要是酸和碱。

随着经济的不断发展，人类对于能源的需求逐渐增加，能源危机问题日益加剧。

生物柴油作为新型的环境友好燃料受到了广泛的关注。

生物柴油是以餐厨废油，动、植物油脂等经过酯交换反应得到的可代替石化柴油的再生燃料。

与传统燃料相比，生物柴油燃烧后产生的废物更少，对环境的污染更小。

目前，工业制备生物柴油多采用均相催化法。

Rafael Guzatto[14]以大豆油、餐饮废油为原料，采用TDSP—两步催化的方法制备生物柴油。

此法大大减少了催化剂的用量，也降低了因催化剂引起的环境污染。

Manop[15]以餐饮废油为原料，使用两步催化的方法（第一步，以硫酸为催化剂；第二步，以KOH为催化剂），研究表明，第一步催化时，醇油比6:1，硫酸用量0.68%，反应温度51℃，反应时间60min；第二步催化时，甲醇与第一步反应所得产物的摩尔比9.1:1，KOH用量1%，反应温度55℃，反应时间60min，则此时，生物柴油的转化率可达90.56%左右。

虽然，均相催化法使用的催化剂价格低廉，且两步催化时可降低催化剂的使用量，但此法对原料的要求很高，反应后产物不易分离，后续操作污染较大[16]。

生物柴油的制备方法包括均相催化、非均相催化以及不使用催化剂的超临界流体法〔一〕。

均相催化法包括均相酸、碱催化,该方法工艺成熟,转化率高,但是后期催化剂分离困难,产生大量废水,且对原料要求高。

非均相催化法包括固定脂肪酶催化、固体酸以及固体碱催化,该方法后期分离简单,但是由于酶的使用条件苛刻以及价格昂贵,工业上很少使用,固体酸、固体碱催化两相接触不如均相充分,转化率低。

超临界流体法则很好地解决了上述问题。

超临界流体法制备生物柴油的优势、存在的问题及其应用展望综上所述可以看出,超临界流体酷交换反应制备生物柴油相对于均相酸、碱催化法的优势主要有以下几个方面表列举了超临界流体法与均相碱催化法的比较。

废油脂催化转化制取生物柴油的研究近年来，随着我国经济的迅速发展，能源急需以及环境污染问题日渐凸显，研究替代性能源以及绿色能源变得十分重要。

其中，废油脂催化转化制取生物柴油的研究更是受到国内外科学家的广泛关注。

废油脂催化转化制取生物柴油的研究的目的是利用废油脂，在催化剂的作用下进行转化，最终获得可用于柴油机燃烧的生物柴油。

与传统柴油相比，生物柴油具有更高的发动机增压比，生物柴油燃烧后，其尾气排放的污染物含量可比传统柴油降低90%以上，不仅可以有效的降低环境污染，还可以降低能源消耗，提高发动机的燃烧效率。

目前，世界各国都在研究废油脂催化转化制取生物柴油的技术，目前有多种催化剂用于进行转化，如金属氧化物催化剂、有机酸催化剂、有机酸催化剂、表面活性剂和离子液体等。

催化剂是影响废油脂转化效率的关键因素，因此学术界针对催化剂的类型、用量等进行了大量的研究。

此外，国内外学者还开展了以废油脂催化转化制取生物柴油的反应机理研究、催化剂组分研究、催化剂结构研究、优化工艺研究等。

废油脂催化转化制取生物柴油技术由于具有低污染、可再生能源以及能源多样性等优势，迅速得到了世界各国的重视，其在发展我国柴油行业以及研究新型柴油催化剂方面具有重要意义。

国内学者通过研究表明，废油脂催化转化制取生物柴油的技术已经达到了实用化的阶段，其发动机动力性能与传统柴油相当，且具有更低的污染物排放。

国内外学者同时开展了关于废油脂催化转化制取生物柴油的多种不同的研究，如催化剂的选择，反应条件的优化，生物柴油的性能等，为进一步提高生物柴油转化效率以及产品质量奠定了基础。

废油脂催化转化制取生物柴油技术仍处于发展阶段，仍需要进一步完善和改进，当前仍存在一些瓶颈，如转化效率较低，产品质量不高等问题。

未来，学者可以采取多种方法优化废油脂催化转化制取生物柴油的整个工艺流程，以进一步提高转化效率以及产品质量。

综上所述，废油脂催化转化制取生物柴油的研究对于绿色能源利用、发展能源行业以及改善环境污染等拥有重要意义，其发展具有重要意义。

生物柴油原理生物柴油是一种可再生燃料，由植物油、动物脂肪或废弃食用油等生物质原料通过酯化反应制得，通常用于取代传统石油柴油。

它具有低碳排放、环保和可持续发展等优势，成为替代传统燃料的重要选择。

下面将介绍生物柴油的原理以及相关参考内容。

1. 生物柴油制备原理：生物柴油的制备主要包括酯化反应和纯化处理两个步骤。

酯化反应是将生物质原料中的甘油与脂肪酸进行酯化反应，生成生物柴油和甘油。

此反应一般在催化剂的存在下进行，常用的催化剂有强酸（如硫酸）、弱碱（如氢氧化钠）或酶。

生物质原料可以是植物油、动物脂肪或废弃食用油等，具体选择取决于成本、可获得性和原料信用度等因素。

纯化处理是将酯化反应生成的混合物进行分离和纯化，以获得高纯度的生物柴油。

该步骤包括中和酸催化剂、脱水、脱色和脱臭等工艺。

其中，脱水可通过真空蒸馏或分子筛吸附等方法实现，脱色可通过活性炭吸附或聚合物树脂吸附等方法实现，脱臭可通过真空蒸馏或加热通风处理等方法实现。

2. 生物柴油的优点和应用：生物柴油具有以下优点:- 环保性：生物柴油在燃烧过程中释放的二氧化碳量与生物原料吸收的二氧化碳量基本相等，不会增加大气中的二氧化碳含量，具有较低的碳排放。

- 可再生性：生物质原料广泛且可再生，可以通过农作物种植或废弃物回收利用等方式进行生产。

- 可降解性：生物柴油具有良好的降解性，对环境影响较小。

- 可混合性：生物柴油可以与传统柴油按一定比例混合使用，适用于多种柴油发动机。

应用方面，生物柴油可广泛用于汽车、发电、航空和农业等领域。

在汽车领域，生物柴油可以直接替代传统柴油使用，并且对发动机的适应性较好。

在发电领域，生物柴油发电机组可以有效利用生物质资源发电，减少矿产柴油的使用。

在航空领域，生物柴油可以与传统喷气燃料混合使用，降低航空业的碳排放。

3. 生物柴油的相关参考内容：- 《生物柴油的生产工艺及纯化技术比较研究》：该论文对生物柴油制备的工艺和纯化技术进行了比较研究，分析了不同工艺的优缺点，并提出了技术改造的建议。

餐废油脂生物柴油制备及车用关键技术餐废油脂生物柴油制备及车用技术是一种环保、可持续发展的能源替代方案。

餐废油脂作为一种废弃物，如果不妥善处理，会对环境和人体健康造成很大的危害。

通过将餐废油脂转化为生物柴油，不仅可以有效利用再生能源，还可以减少环境污染。

本文将对餐废油脂生物柴油制备及车用的关键技术进行介绍。

1.餐废油脂收集与预处理技术餐厅、食堂等食品加工场所产生的餐废油脂通常含有较高的杂质和水分，对生物柴油的制备产生不利影响。

因此，餐废油脂收集与预处理技术是制备生物柴油的首要步骤。

其中包括餐废油脂的回收和储存技术、沉淀和过滤技术、脱水处理技术等。

2.餐废油脂酯化反应技术酯化反应是将餐废油脂中的甘油与脂肪酸通过催化剂的作用转化为酯类化合物的过程。

餐废油脂酯化反应技术是制备生物柴油的核心步骤。

常用的酯化催化剂有硫酸、硫酸铵等。

酯化反应的工艺条件包括温度、压力、反应时间等要素的控制，对于产品质量和产率具有重要影响。

3.餐废油脂酯化产物的纯化技术酯化反应产物中常含有未反应的餐废油脂、催化剂残留物和杂质等，需要进行纯化处理以提高产物的纯度和品质。

常用的纯化技术包括沉淀法、洗涤法、蒸馏法等。

通过合理选择纯化工艺和条件，可以降低生物柴油中的杂质含量，提高其燃烧性能和可靠性。

4.生物柴油车用技术生物柴油的理化性质与传统石油柴油相似，因此可以直接用于柴油车辆。

然而，由于生物柴油的质量和性能与石油柴油存在一定差异，因此需要进行适当的车用技术调整。

主要包括燃油系统的改装、发动机调整和排放控制等方面的技术调整。

总结：餐废油脂生物柴油制备及车用关键技术涉及餐废油脂的收集与预处理、酯化反应、产物的纯化以及生物柴油车用技术等方面。

只有在这些关键技术的支持下，才能实现餐废油脂的高效利用和生物柴油的广泛应用，进一步提升能源的可持续性和环境的可持续发展。

生物柴油制备原理与应用随着人们对环保和可持续发展的重视，生物能源的利用日益受到关注。

生物柴油作为一种可再生能源，具有低污染、低排放等优点，被广泛用于运输、工业、农业等领域。

本文将从生物柴油的制备原理和应用两个方面进行介绍。

一、生物柴油的制备原理生物柴油是通过生物质原料经过化学反应制得的一种燃料，与传统柴油相比，其原料源头更加广泛。

生物柴油主要有以下几种制备方法：1.生物柴油的转化将生物原料中的油脂通过催化加氢反应转化为生物柴油。

这一方法常用的原料有油菜、大豆油、棕榈油、芥菜籽油等。

通过催化加氢反应，将油脂中的饱和脂肪酸转化为单不饱和脂肪酸，使得油脂具有良好的流动性和燃烧性能。

2.生物柴油的酯化将生物原料中的油脂通过酯化反应制得生物柴油。

酯化反应是一种酸催化反应，将生物原料中的甘油脂和醇分别在催化剂的作用下发生反应，生成生物柴油和甘油。

此种方法常用的原料有大豆油、棕榈油、花生油、油菜籽油等。

3.微生物发酵法通过微生物的作用将生物原料转化为生物柴油。

此种方法常用的原料有食品垃圾、橄榄渣、糖蜜等。

通过微生物的生物转化作用，将生物原料中多余的碳水化合物、蛋白质等成分转化为脂肪酸类物质，再通过脂肪酸的化学反应制得生物柴油。

二、生物柴油的应用生物柴油作为一种可再生能源，在工程和具体应用层面展现出了广泛性和巨大的潜力。

主要应用于以下三个领域：1.交通运输领域生物柴油作为新型的能源被广泛应用于交通运输领域。

相对于传统柴油燃料，生物柴油具有低污染、低排放的特点，大大减少了交通车辆对环境的影响。

据统计，全球各国在交通运输领域应用的生物柴油数量日益增加，全球生物柴油的产量不断增加，已经成为一种重要的替代燃料。

2.工业领域生物柴油也被广泛应用于工业领域，有机溶剂、合成材料和涂料生产等行业均已成功采用生物柴油代替传统柴油或其他化石燃料，极大地降低了工厂排放的二氧化碳和其他有害气体。

3.农业领域生物柴油在农业领域也有着广泛的应用，通过生产生物能源可以为农业提供更好的机械力量和耕作效率。

废动植物油制备生物柴油技术用动植物油酯化制备生物柴油可解决燃油的短缺问题。

生物柴油可直接燃烧，还可作为柴油燃烧的添加剂。

它具有高十六烷值，可降解，闪点较高，不含致癌有害物。

可用作生物柴油的原料的分子结构是直链脂肪酸三甘油酯。

废油，也叫高酸值油，包括经多次煎、炸食物后的废油以及下水道油，即地沟油或泔水油。

废油与醇类酯交和酯化生产生物柴油，其方法有微乳化法、催化法与临界法等。

微乳化法须使用价格高的乳化剂，设备投资大；化学法用酸碱催化，有酸碱废物排放；超临界法不用催化剂，但高温高压生产条件对设备要求相当苛刻；脂肪酶对脂肪醇酯化，条件温和，但酶易受醇毒性失活，价格昂贵。

围绕上述问题，国内外专利和国外研究论文已有大量报道。

1微乳化法废油加热融化，和矿物柴油、甲醇、氨水、乙二醇、乙二胺、三乙醇胺和丁醇或异戊醇混合（CN180755A）即得油包水型微乳液生物柴油。

2化学催化法酯基转移将高黏度的动植物油脂中的脂肪酸甘油三酯直接同低分子醇酯交转化成脂肪酸单酯。

2.1固体催化剂固体酸碱对空气中的水、二氧化碳有很强的敏感性，要考虑防止催化剂中毒的措施。

2.1.1固体酸催化泔水油（CN1743417A）、甲醇和硫酸铁，在70～95℃下搅拌反应2～6h；分离出硫酸铁；加KOH，在65～95℃下搅拌反应0.5～2h；静置或离心分层，上层真空蒸馏回收甲醇，再用水洗涤，离心分离得粗品；真空蒸馏得精制生物柴油。

其酯化率可达97％。

催化剂FeCl3溶于甲醇或乙醇后，和废油（CN1861752A）一起加入，在60-90℃下搅拌反应2-6h；用甲醇或乙醇洗涤2-4次；静置分层，下层油相加入KOH或NaOH，在60-80℃下搅拌反应0.5-2h；洗涤2-4次；静置分层，经真空蒸馏回收甲醇或乙醇，热水洗涤，真空蒸馏即得生物柴油。

2.1.2固体碱催化高酸值废油（CN1687314A）用98％的浓H2SO4除杂1h，在60～100℃下NaOH的作用下与甲醇反应脱酸，在60～90℃下真空脱水；用活性白土在90～120℃的真空下脱色0.5～1h；在50～65℃下用甲醇和NaOH酯化、酯交、醇解0.5～1h；在50～65℃下分相即生成生物柴油。

废弃食用油制备生物柴油一、设计方案柴油分子是由15个左右的碳分子所组成碳链，研究发现植物油分子则一般由14-18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。

废油脂是饮食行业产生的植物或动物油脂废弃物，其主要成分是植物油。

但废弃油脂的性质与柴油有很大的不同，它的黏度高于柴油黏度。

油脂作柴油机燃料使用时，通过改变柴油机结构燃烧油脂可获得良好的动力性，但发动机冷启动时困难，容易出现过滤器堵塞、燃烧室积炭、活塞环黏结、未饱和脂肪会在贮存期间聚合等问题。

在改进燃料性质，则可以将其应用在现有内燃机中。

通过酯化反应可以由废油脂制备生物柴油，即利用醇类物质与油脂中主要成分甘油三酸酯发生酯交换反应，甲氧基取代长链脂肪酸上的甘油基，将甘油三酸酯断裂为3个长链脂肪酸甲酯，从而减短碳链长度，有效地降低所使用的原料油的黏度，改善原料油的性能，达到燃料柴油的使用要求，生物柴油不含石油，且它能以各种不同比例和各种标号柴油混合而生成生物柴油混合燃料，其几乎不需对发动机不做任何调整即可将其运用到柴油发动机上，生物柴油使用简便，可生物分解，几乎无毒，且不含芳香族化合物，燃烧也不产生二氧化硫等大气污染物。

该方法利用强碱固体粉末与废弃的油脂反应同时加入甲醇液体，充分混合搅拌，利用强碱的催化作用使甲醇与油脂发生酯化反应，生成甲酯（生物柴油主物质）和甘油（反应副产物），产生反应物后，再经分液工程，过滤，脱色，干燥等步骤即得较纯净的生物柴油。

常用的无机催碱性化剂有碳酸钠，氢氧化钾，甲醇钠等，由于醇与油属于两相且互不相溶，使得碱性催化剂的催化效果较差，故在反应过程中应是反应物充分搅拌混合反应。

二、实验相关步骤3.1仪器与试剂甲醇，甲醇钠，氢氧化钾（0.05mol／L），蒸馏水，乙醇（95%），酚酞，活性炭,硅藻土。

普通玻璃漏斗，金属网筛，铁架台，分液漏斗，量杯，碱式滴定管，锥形瓶，广口瓶。

3.2废弃油脂的选取与初步处理废弃油脂的主要来源为家庭和各种公共饮食场所，其中家庭由于油品单一，故选取较为纯净，且一般黏度较小，凝固点较高的植物油，较为方便处理。