摘要:能源危机推动了生物柴油产业的发展,生产生物柴油的方法主要有:直接使用和混合法、微乳化法、热裂解、酯交换法。本文介绍我国生物柴油产业发展状况,当前生物柴油产业发展中存在的问题,并提出初步解决办法。
　　关键词:生物柴油;发展现状;存在问题;解决办法
　　能源是现代社会赖以生存和发展的重要物质基础。20世纪70年代以来的能源危机,以及石化燃料燃烧所引发的一系列生态危机,正严重威胁着人类的生存和社会的持续发展,近年石油消耗量的增加及国际政治的影响,石油价格飞速上涨。油价飙升给全球经济和个人生活带来了严重的冲击,同时也推动了世界生物柴油产业的发展。
　　1、生物柴油生产技术
　　生物柴油制备主要有直接使用和混合法、微乳化法、热裂解法和酯交换法。前两种方法由于油粘度高和不易挥发性,导致发动机喷嘴不同程度结焦、活塞环卡死和碳沉积等问题。植物油和动物脂肪裂解缺点是在高温下进行,需催化剂,而且反应难以控制,设备昂贵;而酯交换法主要通过酯基转移将高粘度植物油或动物油脂转化成低粘度脂肪酸酯,采用酯交换法制备生物柴油具有粘度低,无需消耗大量能源等显著特点。
　　1.1 直接或混合使用
　　直接混合法将天然油脂与石化柴油、化学溶剂或醇类直接混合使用。国内外学者曾将柴油机供油提前和喷油压力调整后,研究直接燃用棕榈油、葵花籽油、棉籽油、大豆油、小桐子油等植物油与柴油混合油,可获得良好动力性,能达到标定功率。但使用植物油存在冷启动困难,容易出现燃烧室积碳,活塞环粘结、润滑油增稠等问题。
　　1.2 微乳化法
　　微乳液是由两种不相溶液体与其它两性分子混合形成胶体分散系统,透明、热力学稳定,且各向同性,分散相粒径为1-150nm之间,微乳化法是利用乳化剂,是植物油分散到粘度较低的溶剂中,从而将植物油稀释,降低粘度,以满足作为燃料使用要求,微乳液组分中含有低沸点成分,因此可以改善雾化特性。但发动机长期使用植物油乳化燃料会出现积碳和润滑油粘度增加等问题。
　　1.3 热裂解
　　热裂解是一种物质在催化剂作用下,由热能引起化学键断裂生成小分子物质过程,植物油分子量较大,热裂解使分子量减小,达到降低粘度目的。从高分子有机结构转化为结构简单碳氢化合物,其碳数分布及低温启动性能与石油、柴油类似,但稳定性稍差。热裂解工艺复杂,设备庞大,造成产品成本过高,不能达到工业化生产及使用程度。
　　1.4 酯交换法
　　酯交换法是目前生产生物柴油主要方法,是用化学法生产,即用植物油、动物油与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和高温(2300℃-2500℃)下进行酯化反应,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯,再经洗涤干燥即得到生物柴油。但化学法合成生物柴油有以下缺点:工艺复杂、醇必须过量,后续工艺必须有相应的醇回收装置,能耗高,色泽深。由于油脂中不饱和脂肪酸在高温下易变质,酯化产物难以回收,成本高,生产过程有碱液排放。
　　为解决上述问题,人们开始研究用生物酶法合成生物柴油,即油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应,制备相应脂肪酸甲酯或乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量少、无污染排放等优点。