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生物柴油品质改良技术与多功能高效改良剂

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课题来源:国家“863”计划课题“植物油脂绿色转化关键技术及产品”(2007AA100703),国家科技部科技基础性工作和社会公益研究专项“废弃食用油脂资源化利用技术研究”,国科发财字[2003]75号。 背景:生物柴油是以动物油、植物油、废弃食用油等为原料,与低碳醇在一定条件下进行酯交换反应得到的脂肪酸烷基酯混合物,其碳链中含有大量的不饱和双键,因此,与普通石化柴油相比,生物柴油的氧化安定性较差,从而限制了不饱和脂肪酸酯尤其是高不饱和脂肪酸酯在生物柴油中的含量以及生物柴油原料来源的广泛性。因此,如要将生物柴油这种可再生能源作为车用燃料并大力发展,必须提高其氧化安定性。 生物柴油在低温条件下的流动性能不仅关系到柴油发动机燃料供给系统在低温下能否正常供油,而且与生物柴油在低温下的储存、运输、装卸等作业能否正常进行都有密切关系。与石化柴油类似,生物柴油在低温时也会出现动力燃料组分的结晶,不利于生物柴油在低温条件下使用。原料来源不同,生物柴油的低温流动性能表现出较大差异。 在欧美等国家,生物柴油作为新兴的高科技产业正在蓬勃发展并已经形成产业,生物柴油已成为一种可以按标准和规范通过大规模工业化装置进行生产并在市场上进行销售和使用的可再生能源产品,其生物柴油产品质量标准对生物柴油的氧化安定性和冷滤点等低温流动性能指标作出了明确规定。近年来我国生物柴油产业发展也较为迅速,已形成年产3~5万吨的规模,我国生物柴油产品质量标准已于2007年5月1日正式颁布实施,其中也明确规定生物柴油氧化安定性必须大于6h(110℃),同时产品冷滤点必须报告。目前我国生物柴油以废弃食用油脂为主要原料,原料来源复杂,产品质量也不稳定,氧化安定性和低温性能都较差,远不能满足标准要求。考虑未来我国生物柴油产业原料来源的多样性,以价值相对较低的棕榈油、乌桕籽油、棉籽油、麻疯树油等为原料是一个重要选择,而棕榈油、乌桕籽油、棉籽油中由于含饱和脂肪酸较多,其低温性能较差。因此,急需研究开发多功能的高效生物柴油改良剂,一方面显著提高生物柴油氧化安定性,同时有效改善其低温流动性能。 

技术原理:从分子结构看,抗氧化剂与低温流动改进剂复配不会发生化学反应,也不会对其作用相互产生影响。利用抗氧化剂与低温流动改进剂均具有的亲油不亲水性质,研制其复配技术,简化添加过程;研制其应用技术,降低添加成本。 

性能指标 

①研究建立的生物柴油品质改良技术适用于菜籽油生物柴油、大豆油生物柴油、棕榈油生物柴油、废弃油脂生物柴油等产品氧化安定性、低温流动性; 

②可增加生物柴油氧化诱导期6~100h(110℃),满足欧盟及我国生物柴油产品质量标准技术要求; 

③可降低冷滤点5~15℃; 

④本技术产品添加量少,效果明显,成本仅为同类产品的1/3~1/5。 首次在国内外创新性地在生物柴油产品上同时应用抗氧化剂、低温性能改进剂技术,兼顾了涉及生物柴油推广应用关键品质指标的改良,并研发出一系列适合不同原料来源生物柴油的品质改良剂,添加量少,添加过程简单易行,品质改良效果显著,居国际先进水平。该技术成果已成功应用于多家油脂加工企业,并取得了良好的经济效益。 该成果适用于油料油脂加工或相关化工企业,相关技术已得到成功推广应用,并且运行良好,具有较好的安全性。 应用情况: 本项目成果目前已经在湖北、湖南、河北、柬埔寨等多家企业推广应用,显著改善了公司生物柴油产品品质,不仅给公司节约了大量的仓储、运输费用,还提升了产品档次和企业经济效益。 

存在问题: 

(1)当前我国鼓励生物柴油产业发展的相关政策尚不明确,建议政府加强生物柴油产业发展优惠政策的研究并尽快出台,促进生物柴油产业发展,保障能源供应安全,改善生态环境,从而有利于本项目技术产品的推广与应用。 

(2)加强组织领导,发挥政府对生物柴油产品质量的监管与协调作用,加强本技术成果的宣传示范,促进本技术成果的转化与应用,使生物柴油生产和销售企业认识使用本技术产品对提高企业经济效益的作用。