生物柴油的生产工艺及发展趋势

2022-09-10

放眼全国乃至全世界, 日益严重的环境问题与能源消耗促使有关人员对各种新型能源的研究与开发更加深入。生物柴油的出现有效缓解了我国能源危机, 又因生物柴油在保护环境方面具有十分显著的特点, 我国针对生物柴油投入的人力资金也越来越多。生物柴油 (Biodiese) 主要以大豆、油菜、棉、棕榈等和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。作为一种可再生性能源, 对于我国的经济与环境都有深远影响。

一、生物柴油的生产工艺

1. 间歇式生产工艺

间歇式生产工艺的主要特点是花费在设备上的投入较小, 生产工艺也比较简单。比较适合小型企业生产运用。

间歇式均相碱催化工艺主要的生产过程就是将原料油经过预处理, 在达到一定温度之后加入碱催化剂和甲醇进行酯交换反应, 此时的反应温度最好控制在50-85℃, 但考虑到醇类易挥发的特性, 主要还是控制在60-65℃, 催化剂的使用量宜为油量的0.3-1.5%, 整个的反应时间一般在30-120min之间, 生产出来的粗生物柴油再经过产物分离, 将生物柴油水系及精制, 精制之后变成生物柴油, 最后将甲醇做回收利用处理。均相碱工艺中使用的碱类催化剂主要是氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠和甲醇钾等。均相碱生产工艺的主要特点在于油脂的转换率较高、反应时间较短、设备的选择通用性高[1]。

间歇式均相酸催化工艺比较适合高酸价的油脂制备生物柴油。与间歇式均相碱催化工艺大致相同, 主要区别在于使用的均相酸催化剂是硫酸, 在反应过程中温度一般在100℃以上, 压力需要维持在0.5MPa以上, 都是利用原料油和酸催化剂通过酯交换反应制成的粗生物柴油进行精制变成生物柴油。

2. 连续式生产工艺

随着我国生物柴油的年使用量逐渐增加, 间歇式生产工艺已经不能满足社会需求, 连续式生产工艺能够较好的提高生物柴油的生产量[2]。

连续均相催化工艺是将原料油与甲醇、催化剂放入两台串联起来的搅拌釜反应器, 增加反应停留时间, 再通过精制生产出生物柴油, 同时将甲醇回收。

连续非均相催化工艺主要是将原料油与甲醇混合通过固定床反应器进行第一步的酯交换反应, 通过甲醇回收、甲醇和甘油级间分离、第二步酯交换反应, 得到精制的生物柴油。

二、目前我国生物柴油的发展现状

我国针对生物柴油的研究正在加快, 政府也制定出了相关的法律法规, 在规范整个生物柴油行业的同时也给相关研究与开发的企业与机构一定的资金支持和优惠政策。我国许多知名高校已经开始进入了对生物柴油的研究与开发, 一些比较成熟的工艺已经运用到了实际的生产中。但是我国在发展生物柴油的过程中, 还是存在了许多问题, 例如原料成本过高、生物柴油的应用范围有限等[3]。特别是原料成本过高的问题, 如何利用成本较低的原料实现生物柴油的工业化生产是推广生物柴油的重要途径。另外一个原因是我国在生物柴油生产技术方面还没有得到有效的提高。

三、未来我国生物柴油的发展趋势

从目前来看, 解决生物柴油中的成本偏高的问题是未来我国生物柴油的主要发展趋势。针对我国的国情, 可以在荒地建造大面积的生物柴油原料林, 不仅能够很好的降低原料油的价格, 还能够绿化环境。针对我国在餐饮垃圾油方面的处理还不健全, 特别是地沟油的回收与管理可以建立专门的机构, 对地沟油等垃圾油进行专门的回收, 收集起来用作生物柴油的生产。

1. 随着我国政府对能源危机的长远认识以及生物柴油的良好发展前景, 政府更加规范相关法律法规, 在税收与资金补贴方面将做得更加全面。从根本上解决了相关企业与机构的资金问题。

2. 政府应该制定相关的生物柴油的生产质量、流程、工艺等操作规范章程, 生产出合格的生物柴油, 作为打开市场的第一步。政府应该将发展科再生能源作为重点方向, 特别是我国在石油方面, 努力改善我国能源结构不协调的局面。

3. 加大生物柴油的市场推广。就目前市场来看, 我国因生产技术与研发的水平还不够高, 在将生物柴油推进市场的进程中比较缓慢, 所以在推广手段与方法中应该寻求更高效率的办法。建立可提供生物柴油的加油站, 在加油站中宣传使用生物柴油的益处, 扩大生物柴油的影响面。