生物油的制备及其应用研究

秸秆热解液化制备生物油技术

石油短缺和能源结构不合理是我国的基本国情，经济的快速增长也决定我国能源消费将不断增长。面对能源紧缺特别是液体燃料的严重短缺和巨大消耗、石化能源消耗带来环境污染的多重压力，提高我国能源安全水平、缓解生态环境污染迫在眉睫。解决能源安全和环境污染问题，一方面要节约能源，减少能源消耗，但最根本的是寻求和开发来源充足、供应安全、环境友好的替代能源。

生物质能是以生物质为载体的能量，是一种可再生、资源丰富且相对较利于环保的能源。农作物秸秆主要包括粮食作物、油料作物、棉花、麻类和糖料作物等5大类，是生物质资源最重要的来源之一。据统计，我国各种农作物秸秆年产量约6亿吨，占世界作物秸秆总产量的20%～30%。

近几年，随着我国农村经济发展和农民收入增加，农村居民用能结构正在发生着明显的变化，煤、油、气、电等商品能源得到越来越普遍的应用。秸秆的大量剩余，导致了一系列的环境和社会问题，每到夏秋两季，“村村点火，处处冒烟”的现象十分普遍。据调查，目前我国秸秆利用率约为33%，其中经过技术处理后利用的仅约占2.6%。秸秆就地焚烧不仅造成大量资源和能源浪费，环境污染也不容忽视。因此，开展秸秆的能源高效转化利用技术研究和能源产品开发成为亟待解决的农业、能源和环境问题，对保障国家能源安全、国民经济可持续发展和保护环境具有重要意义。

生物质液化主要包括生物化学法制备燃料乙醇和热化学法制备生物油，前者一般指采用水解、发酵等手段将秸秆等生物质转化成燃料乙醇，后者则是通过快速热解液化、加压催化液化等进行转化。

生物质液化生物油能替代石油的前景早已引起世界各国的普遍重视，许多国家纷纷将其列为国家能源可持续发展战略的重要组成部分和21世纪能源发展战略的基本选择之一。

1热化学法制备生物油技术

1.1快速热解液化

秸秆、林业废弃物等生物质快速热解液化技术是采用常压、超高加热速率(103K/s～104K/s)、超短产物停留时间(0.5～1s)及适中的裂解温度(500℃左右)，使生物质中的有机高聚物分子在隔绝空气的条件下迅速断裂为短链分子，生成含有大量可冷凝有机分子的蒸汽，蒸汽被迅速冷凝，同时获得液体燃料、少量不可凝气体和焦炭。液体燃料被称为生物油(bio-oil)，为棕黑色黏性液体，基本不含硫、氮和金属成分，是一种绿色燃料。快速热解液化生产过程在常压和中温下进行，工艺简单，成本低，装置容易小型化，产品便于运输、储存。自1980年以来，秸秆、林业废弃物等生物质快速热解液化技术取得了很大进展，成为最具有开发潜力的液化技术之一。姚建中等研究了玉米秸秆粉料快速热解制备生物油的工艺条件，在480℃左右的温度下，其液体产品得率为45%。

、、　，　二　

，ｙ、、　硼夯探　

摘要：以橡胶籽为原料制备生物柴油ＢＤ１００，按体　

积比１：４的凋和比例（１份ＢＤｌ００电４份石化柴油）　

与０号轻柴油和一３５号军用柴油分别调和成ＢＤ２０　

（０）、ＢＤ２０（一３５）生物柴油。分别在Ｘｉ　…０６—３电　

控立式柴油燃烧器、２００７—１　５０炊事挂车、野战给养　

器材单元、自行炊事车和野战主食加Ｊ：车ｊ：对生物　

柴油的燃烧特性和应用性能进行了－吠验研究，并与０　

轻柴油、－３５　‘军用柴油进行了对比分析。　

关键词：生物柴油；炊事装备；燃烧性能；燃油消耗　

的应用研究　

张建春’，杨儒　，马　天　，冯盛泉’　

（１．总后勤部军需装备研完所，北京１　０００８２；　２．北京４Ｌ－Ｔ－大学化工资源有效利用Ｉｔ家重点实验室，北京１　０００２９）　

２０世纪９０年代以后，生物柴油以其优越的环保性　

能受到了各目的重视。我国的多家科研院所、大专院校　

存能源油料植物和生物燃料油技术领域做了大量的前期　

基础工作，研究内容涉及油脂植物的分布、选择、培育、　

遗传改良、加工］＿艺和设备、甲酯化工艺、催化及合成　

技术等，一部分科研成果已达到国际先进水平。　

但是，与美困和欧盟等西方围家相比，我国在生物　

柴油的实用化研究方面还有较大差距。美国对生物柴油　

在汽车上的实际应用有超过４００万公里的实验基础，它　

们将２０％的牛物柴油与８０％石化柴油混合获得Ｂ２０生　

物柴油，广泛用于美国各地的加油站，应用的装备包括　

政府学校车队、城市公交车、旅游汽车等。美国军方也　

是，圭＝．物柴油的重要用户，美国陆军、海军、空军和海军　

陆战队在全国的许多基地、站都使用Ｂ２０生物柴油，使　

用装备多为非战斗装备，包括膣带式拖拉机、牵引式拖　

车、推土机、磨碎机、应急发电机以及卡车、叉车等。　

德国，生产的生物柴油大多是以１００％”纯生物柴油”　

（Ｂｌ００）的方式出售，主要售给高档出租车公司，如奔　

驰Ⅲ租车公司等，另外还包括公共汽车公司、旅游汽　车，游艇等。　

第２期　２００７年４月　内燃机　Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｓ　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２００７　

刖舌　生物紫油的应用研究　李继军，黄卫星　（徐州空军学院，江苏徐州２２１０００）　摘要：简要介绍生物柴油的制取方法、生物柴油的理化特性以及国内外生物柴油技术的研究发展水平，表明生物柴　油具有良好的发展前景：还在～台４１０２型柴油机上开展ｒ燃用生物柴油和石化柴油发动机的性能对比试验，结　果表明：与柴油相比生物柴油可以提高发动机的热效率，降低碳烟、ｃ０和ＨＣ的排放。　关键词：生物柴油；发动机；性能；排放　中图分类号：ＴＫ４０７．９　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—６４９４｛２００７）０２—００４５—０３　Ｂｉｏ——ｄｉｅｓｅｌ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｄｉｅｓｅｌ　Ｅｎｇｉｎｅ　ＬＩ　Ｊｉ—ｊｌｌｎ。ＨＵＡＮＧ　Ｗｅｉ—ｘｉｎｇ　（Ｘｕｚｈｏｕ　Ａｉｒｆｉｒｃｅ　Ｃｏｌｌｅｇｅ。Ｊｉａｎｇｓｕ，２２　１　０００。Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ａｎ　ｏｘｙｇｅｎａｔｅｄ　ｆｕｅｌ。ｂｉｏ—ｄｉｅｓｅｌ　ｓｈｏｗｓ　ａ　ｓｔｒｏｎｇ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｉｌｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅｓ．Ａｓ　ｔｈｅ　ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　ｄｉｅｓｅｌ　ｆｕｅｌ，ｂｉｏ—ｄｉｅｓｅｌ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅｓ　ｏｎｌｙ　Ｏｌ’ｎｆｉｘｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｎｌ—　ｂａｓｅｄ　ｄｉｅｓｅ１．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｂｉｏ—ｄｉｅｓｅｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ｉｔｓ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｌｅｖｅｌ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｏｎ　ａ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　４１０２　ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｂｉｏ—ｄｉｅｓｅｌ　ｅａｏ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉＢｅ’Ｓ　ｂｒａｋｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｄｅｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｅｎｆｉｓｓｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓｍｏｋｅ，ＣＯ　ａｎｄ　ＨＣ．Ｉｔ　Ｃａｌｌ　ｂｅ　ｃｏｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｂｉｏ—ｄｉｅｓｅｌ　ｈａｓ　ａｎ　ｐｒｏｍｉｓ—　ｉｎｇｆｕｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：ｂｉｏ—ｄｉｅｓｅｌ；ｄｉｅｓｅｌ　ｅｎｇｉｎｅ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ　柴油发动机因其经济性好、坚固耐用的优点，一　直是大型装备的首选动力装置。这主要得益于柴油　机采用的高压缩比和稀燃方式　。　。但是随着对内燃　机排放要求的日益严格以及石油资源的逐渐枯竭，　柴油机的发展与应用受到了越来越大的挑战。因为　工作原理的限制，柴油机现有的控制策略很难满足　同时降低ＮＯｘ与微粒的要求　。因此，如何利用现　有的柴油机技术平台，通过设计新型燃料（如减少芳　香烃的含量、降低硫含量等　）来实现石油替代与降　低排放便逐渐成为人们关注的焦点。大批的新型含　氧燃料就是在这样的背景下应运而生的。生物柴油　就是其中一种比较有前途的柴油替代燃料。　生物柴油是指用甲醇（或乙醇）对从可再生生物　物质中提取出的油或脂肪进行酯化处理后所得的长　链脂肪酸甲酯（乙酯）。生物柴油在降低发动机ＰＭ，　ＣＯ及ＨＣ的排放方面较柴油有显著的优点　Ｊ，但对　ＮＯｘ排放的影响不大，甚至有所增加。虽然生物柴　作者简介：李继军（１９６２一），男，博士后，教授，研究方向：　航空地面装备。　收稿日期：２００７—０１—３０　油比普通柴油的热值低，但是由于生物柴油中氧的　存在，使得生物柴油比普通柴油的热效率高　。同　普通石化柴油一样，生物柴油也存在低温流动性差　的问题，特殊低温场合需加入添加剂加以改善　。　１　生物柴油的制取　生物柴油的油脂原料可以是植物油脂，如蓖麻　油、菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等和棕　榈油等，也可以是动物油脂，如鱼油、猪油、牛油和羊　油等。　生物柴油的制备方法有物理法和化学法。物理　法包括直接使用法、混合法和微乳液法；化学法包括　高温热裂解法和酯交换法。其中，酯交换法是生产　生物柴油的主要方法　。酯交换法的基本原理是：　利用原料中所含的脂肪酸和甘油三酸脂与一定量的　甲醇等低碳一元醇，在催化剂（酸、碱或生物酶）和一　定的工艺技术条件（温度、压力、时间、超临界）下，进　行酯化或转酯化反应，生成相应的脂肪酸低碳烷基　酯，再经过分离甘油、水洗、干燥等后处理便得到了　生物柴油。化学反应方程式如下：　酯化反应：　Ｒ—ＣＯＯＨ＋ｃＨ　ＯＨ　！！兰　斗Ｒｃ００ｃＨ　＋Ｈ２Ｏ　转酯化反应：

微生物油脂及其开发利用研究进展

谢小萍

（武汉工业学院食品科学与工程 食工082班 080107305）

摘 要：微生物油脂(亦称单细胞油脂，sco)是一种前景广阔的新型油脂资源，正越来越受到人们的重视，尤其在生产富含多不饱和脂肪酸的功能性油脂方面已成为研究热点。该文对微生物油脂制备、影响因素及开发利用等方面作一综述，并展望其应用前景。

关 键 词：微生物油脂；制备；开发利用

0 引 言

微生物油脂又称单细胞油脂(sco)，是由酵母、霉菌、细菌和藻类等微生物在一定条件下，利用碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源，在菌体内产生的大量油脂。对微生物油脂的研究最早始于第一次世界大战期间，德国曾准备利用内孢霉属Endomyces vernalis和单细胞藻类镰刀菌属Fusarium 的某些菌种作为油脂生产菌，以解决当时食用油的不足。之后，美国也开始研究微生物油脂的生产，但由于不能进行深层培养，故结果不终于筛选出适合深层培养的菌株，于是开始工业化生产微生物油脂。

利用微生物生产油脂有许多优点：(1)微生物繁殖速度快，生产周期短；(2)可利用农副产品下脚料、工业废弃物作为微生物生长原料，既降低处理废物的成本，又保护环境；(3)所需劳动力少，同时不受场地、季节、气候变化的影响；(4)利用生物技术改良菌种或选择不同培养基，可使微生物生产经济价值高的功能性油脂和有特殊用途的油脂，如富含Y一亚麻酸、花生四烯酸、EPA、DHA 等油脂及代可可脂。而且，由于人口增长使得日益增加的油脂需求量与自然资源严重短缺的矛盾愈发尖锐开辟微生物油脂这一新的油脂资源更具有重要的现实意义。

1 微生物油脂制备

微生物油脂的生产工艺流程一般为：

原料 灭菌 茵体培养

茵体收集

干燥 预处理

菌种筛选

油脂提取 微生物毛油 精炼 成品油脂

1．1 菌种选择

用于工业化生产的菌株必须具备以下条件：(1)油脂积累量大，含油量应达50％