第1章生物柴油概述001

1.1生物柴油的性質002

1.1.1生物柴油的主要優點002

1.1.2生物柴油的主要缺點003

1.1.3生物柴油和石化柴油的性能比較003

1.2生物柴油的用途005

1.2.1燃料005

1.2.2化工產品或化工中間體006

1.3國內外生物柴油發展008

1.3.1全球生物柴油基本概況008

1.3.2美國生物柴油發展概況012

1.3.3歐盟生物柴油發展概況016

1.3.4其他國家生物柴油發展022

1.3.5我國生物柴油發展狀況026

參考文獻029



第2章生物柴油生產原料033

2.1油料作物035

2.1.1草本油料作物036

2.1.2木本油料作物039

2.2廢油脂045

2.2.1廢棄食用油脂046

2.2.2酸化油046

2.2.3油脂精煉下腳料047

2.2.4廢棄動物油048

2.2.5糧食加工副產油脂049

2.3微藻及微生物油脂050

2.3.1產油微藻050

2.3.2其他微生物油脂概述055

2.4油脂理化性質對生物柴油品質的影響058

2.4.1脂肪酸059

2.4.2色澤059

2.4.3水分060

2.4.4不皂化物061

2.4.5皂化值061

2.4.6碘值062

2.4.7酸值063

2.4.8硫含量064

2.4.9凝固點及熔點064

2.5生物柴油原料、能源植物選擇原則064

2.5.1根據本國國情選擇生物柴油原料065

2.5.2根據本國生物柴油標準選擇原料065

2.5.3充分考慮生產成本066

2.6我國潛在的生物柴油原料資源069

2.6.1我國能源植物資源概況069

2.6.2我國廢棄油脂資源概況071

2.6.3我國生物柴油原料資源潛力073

參考文獻075



第3章生物柴油制備方法079

3.1生物柴油制備基本原理080

3.1.1酯化反應081

3.1.2醇解反應081

3.2技術方法082

3.2.1化學法082

3.2.2酶法091

3.2.3生物化學耦合法101

3.2.4生物柴油制備新技術102

3.2.5生物柴油生產技術的發展趨勢104

3.3催化劑108

3.3.1酸催化劑109

3.3.2堿催化劑119

3.3.3酶催化劑124

3.4反應動力學139

3.4.1化學反應動力學139

3.4.2酶促反應動力學151

參考文獻154



第4章生物柴油制備工藝169

4.1原料預處理170

4.1.1脫色170

4.1.2脫雜、脫膠172

4.1.3脫水173

4.2間歇法生物柴油生產工藝173

4.2.1預酯化工藝174

4.2.2間歇催化工藝176

4.3連續法生物柴油生產工藝178

4.3.1均相連續催化工藝178

4.3.2非均相連續催化工藝182

4.4生物法生物柴油生產工藝184

4.5其他新型生物柴油生產工藝185

4.5.1超臨界生物柴油制備工藝185

4.5.2離子液體制備工藝186

4.5.3加氫裂化制備工藝187

4.5.4反應精餾耦合制備工藝187

4.5.5反應膜分離耦合制備工藝188

4.5.6鼓泡床反應制備工藝189

4.6生物柴油工藝的主要反應器189

4.6.1攪拌式反應釜190

4.6.2管式反應器191

4.6.3固定床反應器192

4.6.4靜態混合反應器192

4.6.5水力空化反應器193

4.6.6塔式反應器194

4.6.7微反應器194

4.6.8環流反應器195

4.6.9旋轉填料床反應器195

4.7生物柴油精制工藝197

4.7.1低沸點物質含量的影響197

4.7.2蒸餾溫度和真空度的影響198

4.7.3真空設備的選擇198

4.7.4冷卻溫度的影響199

4.8甲醇分離回收工藝199

4.9甘油分離回收工藝201

4.9.1離子交換工藝202

4.9.2減壓蒸餾工藝202

4.9.3分子蒸餾工藝202

4.9.4離子交換-管道薄層蒸發工藝203

4.9.5甘油分離精制流程203

參考文獻207



第5章生物柴油標準及評價指標211

5.1歐盟生物柴油標準212

5.1.1奧地利生物柴油標準214

5.1.2法國生物柴油標準216

5.1.3德國生物柴油標準217

5.1.4捷克生物柴油標準218

5.1.5瑞典生物柴油標準219

5.1.6意大利生物柴油標準220

5.2美國生物柴油標準222

5.3我國生物柴油標準224

5.4國內外生物柴油標準對比226

5.5生物柴油評價指標229

5.5.1密度229

5.5.2運動黏度229

5.5.3閃點230

5.5.4殘炭230

5.5.5硫含量231

5.5.6硫酸鹽灰分231

5.5.7機械雜質231

5.5.8餾程232

5.5.9冷濾點232

5.5.10凝點233

5.5.11十六烷值233

5.5.12水分233

5.5.13酸值234

5.5.14銅片腐蝕234

5.5.15氧化安定性234

5.5.16脂肪酸甲酯235

5.5.17甲醇含量236

5.5.18甘油含量236

5.5.19磷含量236

5.5.20堿性金屬含量237

5.5.21微量金屬含量237

5.5.22碘值237

5.5.23冷浸過濾實驗237

5.5.24熱值237

參考文獻238



第6章生物柴油及副產物甘油生產高值產品241

6.1脂肪酸甲酯生產潤滑油242

6.2脂肪酸甲酯生產航空煤油243

6.2.1脂肪酸甲酯生產航空煤油介紹243

6.2.2脂肪酸甲酯生產航空煤油技術245

6.3脂肪酸甲酯生產工業溶劑248

6.4脂肪酸甲酯的間接利用249

6.4.1生產脂肪醇249

6.4.2生產脂肪酸甲酯磺酸鹽250

6.4.3生產蔗糖聚酯251

6.5生物柴油副產品甘油的高值利用252

6.5.1生產1，3-丙二醇253

6.5.2生產環氧氯丙烷255

6.5.3生產聚羥基脂肪酸酯257

參考文獻258



第7章中國生物柴油產業政策與現狀265

7.1中國生物柴油產業政策環境分析266

7.1.1中國開發生物質能的有利政策266

7.1.2國家鼓勵生物柴油發展的相關政策267

7.1.3國家對生物柴油產業的財稅政策扶持268

7.1.4中國生物柴油產業發展的法律對策269

7.2中國生物柴油產業化分析270

7.2.1中國生物柴油產業化發展進程270

7.2.2國內生物柴油生產狀況271

7.2.3生物柴油產業化發展的障礙274

7.3生物柴油產業經濟效益分析277

7.3.1成本構成277

7.3.2經濟性分析概要277

7.3.3基礎數據278

7.3.4生物柴油經濟性分析280

7.4生物柴油產業社會效益分析282

7.4.1緩解能源壓力，增強國家石油安全282

7.4.2轉化餐飲廢油，保障人民身體健康282

7.4.3調整農業結構，刺激油料林業發展283

7.4.4增加農民收入，開闢鄉鎮企業財源283

7.4.5促進西部開發，增加更多就業機會284

7.5生物柴油產業發展對環境的影響分析284

7.5.1生物柴油燃燒過程環境評價284

7.5.2生物柴油全生命周期的環境排放評價291

7.5.3生物柴油生態效應分析294

7.5.4不同原料生產的生物柴油環境性能評價294

7.5.5清潔發展機制的應用297

參考文獻300



附錄303

附表1損益表304

附表2現金流量表305

附表3年銷售收入與銷售稅金及附加結算表306

附表4原輔材料及公用工程費用估算307



索引308

全球化石能源日益枯竭，“能源爭奪戰”愈演愈烈，環境治理迫在眉睫。生物柴油是一種生物質可再生資源，就原料來源和生產工藝屬性而言，屬於廢棄資源綜合利用業和生物產業；就產品用途而言，屬於可再生新能源產業。為了鼓勵發展生物柴油，我國多個政府部門發布了一繫列的相關指導意見和產業政策。國務院辦公廳《能源發展戰略行動計劃（2014—2020年）》指出，積極發展交通燃油替代，加強先進生物質能技術攻關和示範，重點發展新一代非糧燃料乙醇和生物柴油；能源局《能源發展“十三五”規劃》明確了將發展清潔低碳能源作為調整能源結構的主攻方向，堅持發展非化石能源與清潔高效利用化石能源並舉；發改委《“十三五”生物產業發展規劃》中強調要完善原料供應體繫，有序開發利用廢棄油脂資源和非食用油料資源發展生物柴油；等等。生物柴油行業的發展對於降低對化石能源的依賴、改善環境及實現可持續發展戰略目標具有重大意義。

生物柴油是以“地溝油”等廢棄油脂、油料作物等為主要原料通過酯交換等工藝制成的可代替石化柴油的再生性燃料，與普通柴油相比，其具有十六烷值高、無毒、低硫以及可再生、可生物降解、儲運安全、與現有燃料具有相同銷售渠道等優點。生物柴油含氧量高，使得燃燒更加充分、排放污染物也較少，是典型“綠色能源”，大力發展生物柴油對經濟可持續發展，推進能源替代，減輕環境壓力，控制城市大氣污染具有重要的戰略意義，使其成為近年來備受關注的研究課題。

目前，世界各國都致力於發展清潔能源，歐盟、美國、阿根廷、巴西等國家和地區已相繼建立起了數十座生物柴油生產裝置，全球年產生物柴油數千萬噸。我國發展生物柴油產業起步較晚，依然面臨著生產成本較高、原料收集困難、政策不健全等制約因素。

為了促進生物柴油產業發展，在化學工業出版社的大力支持下，筆者總結了國內外生物柴油的發展技術及相關情況，結合前人和課題組研究成果編著了此書。本書共7章，第1章闡述生物柴油的性質、用途和發展狀況，第2章介紹生物柴油的生產原料，第3章介紹生物柴油的制備方法，第4章介紹生物柴油的制備工藝，第5章介紹國內外生物柴油的產品標準，第6章介紹生物柴油及副產物甘油生產高值產品，第7章介紹中國生物柴油產業政策與現狀。本書對生物柴油生產技術與應用的有關內容進行了繫統而全面的闡述，內容具有較強的技術性和針對性，旨在為科技工作者和生物柴油從業工程技術人員、管理人員等提供技術參考和案例借鋻，也可作為高等學校資源循環科學與工程、能源工程、生物工程、化學工程、生態工程、環境工程及相關專業的教學參考書。

參與本書編著的作者均是長期從事生物柴油基礎研究和產業發展的專家、學者和科技工作者，具體分工如下：第1章由苗長林、呂鵬梅編著；第2章由李惠文編著；第3章、付俊鷹編著；第4章由李志兵、李惠文編著；第5章、第6章由楊玲梅編著；第7章由羅文編著。全書後由呂鵬梅統稿、定稿。編著此書期間，得到了中國科學院廣州能源研究所的肯定與支持，在此表示衷心的感謝！

限於編著者水平及編著時間，書中難免有不足和疏漏之處，敬請讀者提出修改意見。



編著者

2019年12月