化學(xué)法催化病死豬油制取生物柴油及其生命周期分析.pdf

1、生物柴油是一種綠色清潔能源。在當(dāng)前世界石油危機(jī)的情況下，大力發(fā)展可替代石化柴油的生物柴油是一項(xiàng)尤為重要的工作。目前，制約生物柴油發(fā)展的一個(gè)因素為原料油成本過高，由于植物油脂容易出現(xiàn)與人爭糧的局面，而利用廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油成為解決原料油瓶頸、實(shí)現(xiàn)生物柴油工業(yè)化生產(chǎn)的一大舉措。通常，廢棄動(dòng)物油脂來源于肉類加工廠剩余物，能夠用來制取得到合格的生物柴油，但是還有一類廢棄動(dòng)物油脂，即病死牲畜的油脂也可以作為原料進(jìn)行生物柴油的生產(chǎn)。對于畜禽養(yǎng)殖業(yè)

2、來說，每年都會(huì)有大量數(shù)量的畜禽死亡，每年會(huì)產(chǎn)生數(shù)百萬噸左右的病死牲畜。這些病死牲畜的油脂如果能加以利用生產(chǎn)生物柴油無疑會(huì)開拓生物柴油的原料量，同時(shí)有利于廢棄物的資源化利用。
　　我國居民主要以豬肉為食用肉類，2014年全年肉總產(chǎn)量達(dá)8540萬噸，比上年增長2.0％。其中豬肉產(chǎn)量為5671萬噸，經(jīng)折算，豬肉的產(chǎn)量占我國肉類總產(chǎn)量的66.4%。但據(jù)調(diào)查顯示，我國畜禽傳染病有200多種，每年因各類疾病引起的豬的死亡率在8%~12%。如果

3、能利用病死豬肉所熬出的原料油來制備生物柴油，相較于傳統(tǒng)的病死豬處理方法，能夠使資源合理利用，不但能使廢棄的病死豬肉變廢為寶，且能大幅度降低制備生物柴油的生產(chǎn)成本。
　　本文利用病死豬熬制出的豬油為原料，采用化學(xué)催化法，首先進(jìn)行了豬油預(yù)處理，去除雜質(zhì)、水分等，然后利用KOH作為催化劑催化病死豬油制取生物柴油，考查了反應(yīng)溫度、催化劑用量、醇油摩爾比、反應(yīng)時(shí)間等因素對病死豬油制取生物柴油的影響，最后利用響應(yīng)面法進(jìn)行了工藝條件的優(yōu)化。在試

4、驗(yàn)結(jié)果和參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對利用病死豬油化學(xué)催化法制取生物柴油過程生命周期內(nèi)的能量、排放進(jìn)行了分析和評價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
　　1.參與酯化反應(yīng)前的原料油先需經(jīng)過預(yù)處理試驗(yàn)得到，具體操作如下：使原料油在80℃水浴1h后靜置過濾除雜；過濾后的液體加入磷酸和定量熱水并持續(xù)攪拌20min左右，將反應(yīng)液離心分離，棄其膠質(zhì)沉淀。脫膠、脫色、脫水的條件下對原料油進(jìn)行了處理，預(yù)處理的得率可達(dá)到80%；然后根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)面試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)

5、，在反應(yīng)溫度80℃，醇油摩爾比6.6：1，催化劑用量1.0%（占油脂質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)），反應(yīng)時(shí)間100min時(shí)，酯化率最高，達(dá)到32.5%。
　　2.對生命周期化學(xué)法催化病死豬油制取生物柴油能量分析，以1kg生物柴油為功能單位,結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)每kg生物柴油消耗的能量為38.6MJ，產(chǎn)出的能量為39.5MJ，能量產(chǎn)出與投入比為1.02。其中，耗能最多的是甲醇及催化劑生產(chǎn)過程階段，占總能耗的72.4%；其次是原料的預(yù)處理過程，占總能耗的1

6、4.1%。
　　3.化學(xué)法催化病死豬油制取生物柴油生命周期內(nèi)主要為氣體污染物和固態(tài)廢棄物排放，其中氣體污染物為最主要的排放方式。氣體污染物中CO2的排放質(zhì)量最大，每制取1kg生物柴油，排放CO2的質(zhì)量為6770.6g，其中甲醇及催化劑生產(chǎn)過程階段排放量最大，占總CO2排放量的43.3%；固態(tài)廢棄物排放質(zhì)量為42.9kg，主要為產(chǎn)生后所剩余的料渣，來自原料預(yù)處理過程，占固態(tài)廢棄物總排放比例的96.2%。
　　4.對化學(xué)法催化病