生物柴油的生產(chǎn)原理是什么？

【專家解說】：【生物柴油的生產(chǎn)原理】生產(chǎn)方法有物理合成與化學(xué)合成兩種方法，
1、生物柴油的化學(xué)合成方法：
化學(xué)合成法是用低碳醇（主要是甲醇或乙醇）與天然油脂進行酯交換，酯交換后得到長鏈脂肪酸的低碳醇酯，相對分子質(zhì)量便降到300左右，接近柴油的相對分子質(zhì)量，理化性質(zhì)接近于柴油，燃油性能同柴油無多大差別。在溫和的條件下，催化劑的作用對酯交換反應(yīng)時很重要的。
在無水的情況下，堿性催化劑酯交換活性通常比酸催化劑高。傳統(tǒng)的生產(chǎn)過程是采用在甲醇中溶解度較大的堿金屬氫氧化物作為均相催化劑，它們的催化活性與其堿度相關(guān)。用KOH作催化劑進行酯交換反應(yīng)典型的條件是：甲醇用量是8%~21%，KOH用量是0.3%~1%，反應(yīng)溫度35~60℃，而用NaOH作催化劑時通常要在60℃下反應(yīng)才能得到相應(yīng)的反應(yīng)速率。
堿催化劑不能使用在游離酸較高的情況，游離酸的存在會使催化劑中毒。油脂中含有游離脂肪酸時，游離脂肪酸與甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成脂肪酸甲酯，
即R-COOH→R-COOCH3+H2O該反應(yīng)適應(yīng)于酸作催化劑，以堿作催化劑時游離脂肪酸易于堿反應(yīng)生成皂，即 R-COOH+NaOH(KOH)- →R-COOHa(K)+H2O其結(jié)果使反應(yīng)體系變得更加復(fù)雜，皂在反應(yīng)體系中起到乳化劑的作用，產(chǎn)品甘油可能與脂肪酸甲酯發(fā)生乳化而無法分離，水常常也是堿催化劑的毒物，水的存在還會促使油脂水解而與堿生成皂。因此，以KOH、NaOH或甲醇鈉（鉀）等堿作催化劑時，常常要求原料油的酸值低于 1mgKOH/g,水分低于0.06%。對于含水或含自由脂肪酸的油脂，可以進行兩次酯化。
對于含游離脂肪酸較高的油脂，如回收的廢棄油脂（地溝油等），可以直接使用酸作催化劑。用酸作催化劑同樣需要對含水量加以限制，通常在小于0.5%，由于游離脂肪酸酯化反應(yīng)過程中會產(chǎn)生水，也會使酸催化劑的催化作用下降。
甲醇或乙醇在生產(chǎn)過程中可以循環(huán)使用，生產(chǎn)設(shè)備與一般的生產(chǎn)油脂設(shè)備基本相似，生產(chǎn)過程中可產(chǎn)生5%~10%左右的副產(chǎn)品甘油。
2、生物柴油的物理生產(chǎn)方法：
物理法包括直接混合法和微乳化法。其原理均是將植物油與石化柴油及改良劑等按比例混合，但長期使用會導(dǎo)致氣閥積碳等不良效應(yīng)，因此物理法生產(chǎn)的柴油不能稱之為合格的生物柴油。