2025年生物柴油简介 .pdfVIP

百学须先立志。——朱熹

生物柴油简介

摘要介绍了生物柴油作为燃料的性质、制备生物柴油的原料和生产方法。

关键词生物柴油可再生清洁能源酯交换反应

石油危机和环境污染成为当今世界的2大问题,寻找可再生和低污染的生物能源成为迫

切的需要。为了解决能源和环境问题,人们一直在不断寻找可替代石油原料的可再生清洁能

源。生物柴油作为可再生的清洁能源,已在美国和欧盟等多个国家和地区推行使用。利用生

活废弃物或生物原料通过各种化学反应制造柴油的方法就是在这种背景下顺应而生的方

法。

为了区别于石油原料制备的柴油,人们把来源于生物质原料的油脂经过化学变化后生

成的、具有和柴油相似功能的酯称为生物柴油(Biodiesel)。

1生物柴油的主要成分、性质和原料

1.1生物柴油的成分和性质

石油原料生产的柴油(以下简称矿物柴油)是含C12~C19的烷烃为主的混合物。生物柴

油是生物质油脂(A)(R视原料来源可以相同也可以不同)与甲醇经酯交换反应生成的高级脂

肪酸的甲酯[1]:

不飞则已，一飞冲天；不鸣则已，一鸣惊人。——《韩非子》

一般R为奇数碳原子,主要含C11~C17的烃基(有的含不饱和双键),副产物主要是甘

油。

生物柴油有较高的燃料十六烷值、基本不含硫和芳烃、低挥发性和分子中含氧等优点,

使其具有降低柴油机排放的潜能。生物柴油是典型的可再生能源,还具有无毒和可生物降解

性,对环境无害。表1是以食用色拉油为原料生产的生物柴油和0号矿物柴油的特性比较

[2](由于生物柴油和矿物柴油的来源不同,可能以下特性有不同的值)。

生物柴油存在油脂分子量大(约为矿物柴油的4倍),黏度高(约为矿物柴油12倍),挥发性

差,与空气混合效果不佳,易产生热聚合作用等问题。其中高黏度是不适合柴油发动机的关键

因素之一。稀释、热分解、微细乳化及酯交换是解决上述问题的方法。目前最好的方法是

酯交换,而最常用的方法是生成甲酯[3]。这就是制备生物柴油都要经过上述反应的原因。

去留无意，闲看庭前花开花落；宠辱不惊，漫随天外云卷云舒。——《幽窗小记》

酯交换反应(transesterification)又称酯的醇解(alcoholysisforester)是一个酯分子

中的烷氧基被醇中的另一种烷氧基置换,生成一种新醇和新酯,该反应是一个可逆反应。在生

物柴油的制备中是原料(A)的丙三醇烷氧基被甲醇的甲氧基置换,生成丙三醇(甘油)和生物

柴油,反应需在酸或碱催化下进行。

为了研究生物柴油可替代矿物柴油作为柴油机燃料,人们做了很多工作。葛蕴珊等研究

增压柴油机燃烧餐饮废油制生物柴油和矿物柴油对发动机动力性、经济性和排放特性的影

响,在油泵最大喷油量保持不变时,直接燃烧生物柴油对柴油机动力性的影响小于2.5%,无论

在全负荷或部分负荷工况下,燃用生物柴油能大幅度降低柴油机的碳烟、碳氢化合物和碳氧

化合物排放水平;在柴油机不做任何调整的情况下,燃烧生物柴油的发动机能大幅度降低微

粒和碳烟排放,也能降低碳氢化合物和碳氧化合物排放;燃烧生物柴油的增压发动机的排气

温度低于燃烧矿物柴油,有利于提高增压器的可靠性;燃烧生物柴油引起柴油机最大输出功

率和输出转矩轻微下降[3]。

陆小明等按GB17691-2001规定的测量方法在车用柴油机上作了食用色拉油为原料

的生物柴油和0号矿物柴油的性能及排放实验,结果为:生物柴油较短的滞燃期可以降低预

混燃烧比例(该值的降低可降低氮氧化合物的排放,但生物柴油中含氧及由于密度引起的喷

油提前,又会导致氮氧化合物的排放的增加),最大可达80%;作为车用发动机,生物柴油的碳

氢化合物排放下降21.3%,碳氧