[发明专利]一种生物柴油制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油制备工艺，特别涉及一种生物柴油的制备方法。

背景技术

柴油是许多大型车辆如卡车及内燃机车及发电机等的主要动力原料。但是常规柴油燃烧 不完全，对环境污染严重，如产生大量的颗粒粉尘，CO₂排放量高等，根据美国燃料学会报 道，发动机燃料燃烧产生的空气污染已成为空气污染的主要问题，如氮氧化物为其他工业部 门排放的一半，一氧化碳为其他工业排放量的三分之二，有毒碳氢化合物为其他工业排放的 一半。为解决燃油的尾气污染问题及日益恶化的环境压力，人们开始研究采用其他燃料代替 汽油。目前燃料酒精在北美州如美国及加拿大等和南美国家如巴西、阿根廷等已占有相当比 例，装备有燃料酒精发动机的汽车已投放市场。对大多数需要柴油为燃料的大动力车辆如公 共汽车、内燃机车及农用汽车如脱拉机等主要以柴油为燃料的发动机而言，燃料酒精并不适 合。而且柴油造成的尾气污染比汽油大的多，柴油分子是由15个左右的碳链组成的，而植物 油分子则一般由14-18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。因此人们开发了柴油的代用品 ——生物柴油。

生物柴油是清洁的可再生能源，它主要是以油料水生植物、油料作物、油料林木果实、 动物油脂以及废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油替代品。生物柴油是典 型的“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控 制城市大气污染具有重要的战略意义。按化学成分分析，，生物柴油燃料是一种高脂酸甲烷， 它是通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油脂分解而获得的，与常规柴油相比，生物柴油 具有下述无法比拟的性能：

具有优良的环保性能。生物柴油中硫含量低，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％)；生物柴油中不含有对环境造成污染的芳香族烷烃，因而其 废气对人体损害低，据检测，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；生物柴油含氧量高，燃烧时排烟少，一氧化碳的排放量减少约10％(有催化 剂时为95％)；生物柴油的生物降解性能高。

生物柴油有较好的低温发动机启动性能，无添加剂冷却点达-20℃。还具有较好的润滑性 能，使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。

具有较好的安全性能，由于燃点高，不易发生爆炸、泄露等安全事故，生物柴油不属于 危险品，方便运输、储存、使用。而且其还具有良好的燃料性能，十六烷值高，使其燃烧性 好于柴油。

具有可再生性，与石油储量不同，其通过农业和生物科学家的努力，其供应不会枯竭。 而且无需改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊 技术训练。

生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲II号 标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲III号排放标准。而且由于生物柴 油燃烧时排放的二氧化碳量低，可有效地缓解全球气候变暖这一重大环境问题。

目前生物柴油的生产方法主要有直接使用或混合、微乳法、热裂解、生物酶催化和酯交 换等方法：

直接使用或混合：直接将植物油脂用于柴油机。优点在于没有生产加工成本，资源可再 生。但因植物油的黏度大，流动性差，容易阻塞油路和喷油嘴，会降低了柴油机的启动性能。 目前，基本无人生产和使用这类生物柴油。

微乳法：以植物为原料产生甲醇、乙醇等低碳醇，在少量乳化剂作用下，与普通柴油均 匀混合形成的生物柴油。该产品的优点在于微乳化有助于充分燃烧，黏度小，流动性好，低 温下不凝固，提高了柴油机的低温启动性能；燃烧后的尾气污染少；甲醇、乙醇来源广泛。 但是此类柴油中的甲醇对发动机危害大，目前国内还没有推广使用。

热裂解法：在250-300℃高温和一定的压力条件下，油脂经过催化剂的作用裂解成小分 子。裂解产物可以单独使用，也可以与甲醇、乙醇和普通柴油混合使用。该产品优点黏度小， 流动性好，燃烧性能好，符合环保要求。但是此生产工艺设备投入大，生产安全性要求高， 高温下产生较多的副产物。