廢棄油脂轉(zhuǎn)換生物柴油三步曲

青島福瑞斯生物能源科技開發(fā)有限公司成立于2006年，是經(jīng)國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)，利用廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油（Biodiesel）項(xiàng)目的高新技術(shù)企業(yè)。

為加強(qiáng)餐廚廢棄物管理，維護(hù)城市市容環(huán)境整潔，保障食品安全，根據(jù)有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，2012年，青島市制定了《青島市餐廚廢棄物管理辦法》，青島福瑞斯公司是《辦法》制定的參與單位。《辦法》規(guī)定：從事餐廚廢棄物收運(yùn)、處置的單位，應(yīng)當(dāng)依法向青島市環(huán)境衛(wèi)生行政主管部門申請(qǐng)取得特許經(jīng)營(yíng)權(quán)。福瑞斯公司率先取得服務(wù)許可《青餐油運(yùn)許字2015第001號(hào)》、處置特許經(jīng)營(yíng)證書《青餐油處許字2012第001號(hào)》，成為青島市唯一一家生物柴油特許經(jīng)營(yíng)處置企業(yè)。

福瑞斯公司生產(chǎn)的生物柴油廣泛用于車輛、船舶運(yùn)輸業(yè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，榮獲科技部、環(huán)保部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局頒發(fā)的“國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品”證書。2010年，福瑞斯公司生產(chǎn)的生物柴油被國(guó)家環(huán)保部評(píng)為“綠色之星”，公司被授予“綠色之星”產(chǎn)品生產(chǎn)標(biāo)桿單位，在國(guó)內(nèi)生物柴油行業(yè)享有極高的知名度。

一、項(xiàng)目概況

（一）原料來源廣泛

生物柴油的原料來源一是提煉于動(dòng)植物油，即油料作物如大豆、油菜、棕櫚等；二是野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂，以及動(dòng)物油脂，此外還有餐飲垃圾油等，通過酯交換或熱化學(xué)工藝流程，加工成可替代石化柴油的再生性柴油燃料。

生物柴油是生物質(zhì)能的一種，其在物理性質(zhì)上與石化柴油接近。研究實(shí)踐表明，生物柴油的生產(chǎn)和推廣應(yīng)用具有顯著優(yōu)勢(shì)：一是原料，不再以石油制取燃油為唯一途徑；二是副產(chǎn)品具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的甘油、油酸、卵磷脂等副產(chǎn)品市場(chǎng)前景良好；三是環(huán)保效益明顯。權(quán)威數(shù)據(jù)顯示，與石化柴油相比，生物柴油在燃燒的過程中，二氧化硫和硫化物的排放量可降低30%；四是隨著生產(chǎn)工藝的不斷進(jìn)步，使用普通柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)無需進(jìn)行任何改進(jìn)，即可與生物柴油以任何比例相混；五是由于原料來源廣泛，生產(chǎn)成本逐漸降低，與石化柴油的價(jià)格正在逐漸縮小。

（二）生產(chǎn)工藝介紹

福瑞斯公司著眼于發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)生物質(zhì)能源的發(fā)展趨勢(shì)，立項(xiàng)之初即以節(jié)能、減排、新能源為發(fā)展主線，規(guī)劃建設(shè)了國(guó)內(nèi)目前生產(chǎn)規(guī)模領(lǐng)先的福瑞斯生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)園，以車輛、船舶運(yùn)輸業(yè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為主導(dǎo)，建成設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)20萬噸的生物柴油生產(chǎn)線。

目前，國(guó)內(nèi)生物柴油的生產(chǎn)工藝主要有以下幾種方法?，F(xiàn)做一簡(jiǎn)要介紹。

堿催化法

堿催化法的工藝流程為：以氫氧化鈉或氫氧化鉀為催化劑，將植物油脂與甲醇進(jìn)行酯交換（交酯化）進(jìn)行反應(yīng)，使用氫氧化鈉（油脂重量的1%）或甲醇鈉（sodium methoxide）作為催化劑，大約混合攪拌反應(yīng)2小時(shí)，即可制取生物柴油。

酸催化法

廢棄油脂含有大量游離脂肪酸，故不能使用堿性催化劑轉(zhuǎn)化為生物柴油，需要先用濃硫酸或磷酸作為酸性催化劑進(jìn)行預(yù)處理。高游離脂肪酸原料可使FFA轉(zhuǎn)化為酯，然后通過堿性催化劑，將甘三酯轉(zhuǎn)酯化進(jìn)行反應(yīng)。酸催化法工藝的不足之處是FFA與同醇進(jìn)行反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生水，抑制FFA酯化和甘油的轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，解決方法即在酯化反應(yīng)后對(duì)物料進(jìn)行脫醇脫水處理。（說明：結(jié)合國(guó)情和油價(jià)，使用食品級(jí)油脂作為原料生產(chǎn)生物柴油目前還不太現(xiàn)實(shí)，以餐飲廢油和部分工業(yè)用油脂作為原料相對(duì)來說成本較低。但是，廢棄的油脂含有較高的游離脂肪酸，需要先采用酸催化法，然后再通過堿性催化劑，進(jìn)行酯交換反應(yīng)。堿催化法和酸催化法通常被稱為“化學(xué)法”）。

脂肪酶或生物酶法

需要注意的是：使用化學(xué)法合成生物柴油有以下缺點(diǎn)：一是工藝復(fù)雜，醇必須過量，后續(xù)工藝需要配備相應(yīng)的醇回收裝置；二是能耗高，產(chǎn)品色澤深，脂肪中的不飽和脂肪酸在高溫下容易變質(zhì)；三是酯化產(chǎn)物難以回收且成本較高，生產(chǎn)過程中會(huì)排放廢堿液。為有效解決這一問題，研究人員已開始研究采用生物酶法合成生物柴油，即采用動(dòng)物油脂和低碳醇，通過脂肪酶進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，制備相應(yīng)的脂肪酸甲酯及乙酯。生物酶法合成生物柴油具有條件溫和，醇用量小，無污染排放等優(yōu)點(diǎn)，存在的問題主要有：對(duì)甲醇及乙醇的轉(zhuǎn)化率低，一般僅為40%-60%。脂肪酶對(duì)長(zhǎng)鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效，對(duì)短鏈脂肪醇如甲醇或乙醇等轉(zhuǎn)化率較低。此外，短鏈脂肪醇對(duì)酶有一定毒性，會(huì)縮短酶的使用壽命，且副產(chǎn)物甘油和水難以回收，不但對(duì)產(chǎn)物形成抑制，而且甘油對(duì)固定化酶有毒性，會(huì)縮短固定化酶的使用壽命。研究表明，目前，生物酶技術(shù)還無法達(dá)到工業(yè)化的實(shí)用水平。

超臨界萃取法

超臨界萃取法采用高甲醇原料，油比（42：1），是在超臨界狀態(tài)下（350-400℃和1200psi壓力）的脂交換反應(yīng)。其特點(diǎn)是反應(yīng)快，一般在4分鐘內(nèi)即可完成反應(yīng)化學(xué)。超臨界萃取法的運(yùn)行成本和能耗比較高，優(yōu)點(diǎn)是無需使用催化劑，減少了催化劑溶解和分離的程序。

此外，接近商業(yè)化生產(chǎn)的技術(shù)還有非催化劑的共溶劑法，主要利用共溶劑四氫呋喃增溶甲醇。該工藝反應(yīng)較快，一般5-10分鐘即可完成，且反應(yīng)條件溫和，無需催化劑。但四氫呋喃成本較高，而且有毒性，因此為防止四氫呋喃泄漏，對(duì)設(shè)備要求較高。

值得一提的是，今年4月，美國(guó)科學(xué)家發(fā)表的一篇生物柴油的論文提出了一種全新的方法：采用僅半個(gè)信用卡大小的微型處理器，甲醇和原料油通過比頭發(fā)絲還細(xì)的管道進(jìn)入微型處理器后即可將原料轉(zhuǎn)化為生物柴油，相比現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，效率提高100倍，而且無需使用任何化學(xué)催化劑，不僅反應(yīng)條件溫和，而且能耗大為降低。美科學(xué)家宣稱：這將是“一種革命化的創(chuàng)新，并有可能顛覆現(xiàn)有的所有生產(chǎn)工藝”。但是，該方法對(duì)設(shè)備、投資要求高，對(duì)油品的質(zhì)量要求也很高，否則會(huì)造成設(shè)備損壞。

通過以上簡(jiǎn)要介紹，生產(chǎn)生物柴油采用哪種方法更有市場(chǎng)價(jià)值？目前來看，化學(xué)法使用最為廣泛。從發(fā)達(dá)國(guó)家的情況看，法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)大都采用化學(xué)法，并且形成了相當(dāng)規(guī)模。

（三）福瑞斯公司產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

福瑞斯公司生物柴油采用化學(xué)法生產(chǎn)。公司擁有專利技術(shù)《一種用地溝油和廢機(jī)油制備生物柴油的裝置及方法》（專利號(hào)ZL201210550049.5）、《一種生物柴油脫膠方法》（專利號(hào)ZL201110030521.8）等先進(jìn)技術(shù)。工藝流程為：在催化劑的作用下，植物和動(dòng)物油脂與甲醇或乙醇等低碳醇進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成脂肪酸酯生物柴油。生產(chǎn)工藝大致分為三步進(jìn)行：預(yù)處理、酯化、生物柴油精餾。該工藝的最大特點(diǎn)是在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)了生物柴油的經(jīng)濟(jì)、高效、清潔，在多項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域取得了突破。主要體現(xiàn)在：

1.常溫常壓（75-80℃，1Mp）下生產(chǎn)，有效解決了生產(chǎn)過程中需要高溫高壓（250℃）的問題，不僅能耗和生產(chǎn)成本明顯降低，轉(zhuǎn)化率高達(dá)95%，而且生產(chǎn)過程安全無危險(xiǎn)。

2.采用公司研發(fā)的固體催化劑技術(shù)（固體超強(qiáng)酸為負(fù)載硫酸鋯的活性炭），生產(chǎn)過程綠色環(huán)保，污染物產(chǎn)生量大大降低，解決了生產(chǎn)過程不連續(xù)的難題。

3.工藝原料適用性廣（地溝油、酸化油、油料作物油脂等），不受原料種類和品質(zhì)限制，產(chǎn)品達(dá)到國(guó)家GB/T20828《柴油機(jī)燃料調(diào)和用生物柴油》BD100標(biāo)準(zhǔn)。

二、“三步走”戰(zhàn)略

按照國(guó)家《生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》規(guī)劃，福瑞斯公司不斷完善生物柴油產(chǎn)、供、銷鏈條，完善企業(yè)發(fā)展規(guī)劃。

第一步，初期：完善原料、銷售體系。與重慶糧食集團(tuán)進(jìn)行戰(zhàn)略合作，重點(diǎn)推進(jìn)巴西年產(chǎn)5萬噸大豆廢油原料供應(yīng)基地建設(shè)，尋求2 3家棕櫚油和牛油供應(yīng)商，簽署長(zhǎng)期進(jìn)口合作協(xié)議，確保年產(chǎn)10萬噸進(jìn)口原料供應(yīng)；推進(jìn)與青島市固體廢棄物處置有限責(zé)任公司（國(guó)企）城市環(huán)衛(wèi)車輛生物柴油應(yīng)用工程（該工程已列入“青島市民生項(xiàng)目”），在車輛、船舶運(yùn)輸業(yè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用生物柴油領(lǐng)域推廣形成產(chǎn)業(yè)示范；成立生物柴油調(diào)和燃料配送中心，按照國(guó)家《生物柴油調(diào)合燃料（B5）》標(biāo)準(zhǔn)，在青島福瑞斯第一加油站加大推廣、銷售力度，預(yù)計(jì)2016年完成銷售生物柴油20萬噸。

第二步，中期：產(chǎn)業(yè)布局。繼續(xù)擴(kuò)大、完善國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)，在京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、沿長(zhǎng)江流域等市場(chǎng)復(fù)制“青島模式”；加快原料種植基地建設(shè)，通過租、購(gòu)和“公司+農(nóng)戶”多種形式，實(shí)現(xiàn)種植基地規(guī)?；?；擴(kuò)大國(guó)外原料基地建設(shè)規(guī)模，通過企業(yè)聯(lián)合、兼并等形式，加快推進(jìn)大公司、大基地、大集團(tuán)戰(zhàn)略；擴(kuò)大國(guó)外市場(chǎng)銷售渠道，計(jì)劃到2020年復(fù)制“青島模式”3家，年產(chǎn)生物柴油30萬噸；建成并投入使用原料基地2處，確保年供應(yīng)原料20萬噸。

第三步，長(zhǎng)期：持續(xù)加大研發(fā)力度。重點(diǎn)研究、開發(fā)生物柴油的延伸產(chǎn)品和新產(chǎn)品；建立技術(shù)服務(wù)體系，對(duì)合作公司的生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備制造、安裝調(diào)試、原料種植，以及種子培育等，進(jìn)行設(shè)計(jì)、指導(dǎo)、技術(shù)援助和人員培訓(xùn)，確立公司自有技術(shù)的先進(jìn)性和獨(dú)特性；嘗試在原料采購(gòu)和產(chǎn)品銷售上采取大眾參與、統(tǒng)一管理的模式，發(fā)揮“小、快、靈”特點(diǎn)，調(diào)動(dòng)大眾創(chuàng)業(yè)熱情，形成一個(gè)中心：星星燎原的收（收購(gòu)原料）、銷（銷售產(chǎn)品）模式。

2016年，福瑞斯公司緊抓契機(jī)，一是完善企業(yè)原料體系，推進(jìn)國(guó)外年產(chǎn)5萬噸大豆廢油原料供應(yīng)基地建設(shè)；與澳大利亞浩鑫資源有限公司簽訂棕櫚油、牛油長(zhǎng)期進(jìn)口合作協(xié)議，有效保障了進(jìn)口原料供應(yīng)。二是貫徹落實(shí)新的國(guó)家《大氣污染防治法》，推動(dòng)《加快成品油質(zhì)量升級(jí)工作方案》；按照國(guó)家《生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》，完善銷售體系，建成50萬噸成品油調(diào)和中心，服務(wù)范圍覆蓋膠東半島。三是與中海油新能源有限公司等單位緊密合作，擴(kuò)大和完善國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)，在京津冀、珠三角、沿長(zhǎng)江流域等市場(chǎng)復(fù)制“青島模式”。四是加大研發(fā)力度，緊密聯(lián)手中科院青島生物能源研究所、中國(guó)海洋大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué)、青島理工大學(xué)、青島科技大學(xué)，以及青島市市政環(huán)衛(wèi)所等單位和部門，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟平臺(tái)，走“產(chǎn)、學(xué)、研”一體化發(fā)展之路。五是成立山東省生物燃油工程技術(shù)中心，有效整合全省生物柴油方面的各種資源，增強(qiáng)成套生物柴油技術(shù)輸出能力，提高工藝設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工程咨詢能力，以及生物柴油專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)能力。

國(guó)家《生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》的實(shí)施為福瑞斯公司發(fā)展提供了強(qiáng)有力的政策支持。近3年來，福瑞斯公司積極以科技創(chuàng)新、關(guān)鍵技術(shù)突破和系統(tǒng)集成為基礎(chǔ)，引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外同行業(yè)先進(jìn)技術(shù)，創(chuàng)新研發(fā)2項(xiàng)新產(chǎn)品，其中1項(xiàng)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白；申報(bào)相關(guān)領(lǐng)域國(guó)家發(fā)明專利23項(xiàng)，公司制訂企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，為我國(guó)生物柴油行業(yè)發(fā)展起到了先導(dǎo)性作用。

目前，福瑞斯公司正處于高速成長(zhǎng)期。公司通過多年來的技術(shù)積累和優(yōu)秀人才引進(jìn)，將不斷進(jìn)取，抓住機(jī)遇，開拓更廣闊的市場(chǎng)，為國(guó)家食品安全、能源安全、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)繼續(xù)作出新的貢獻(xiàn)。

鏈接

我國(guó)生物柴油生產(chǎn)起步較晚，最近幾年開始向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，目前尚未形成一定規(guī)模，市場(chǎng)也不成熟。我國(guó)《生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》明確鼓勵(lì)京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等大氣污染防治重點(diǎn)區(qū)域推廣使用生物柴油；鼓勵(lì)公交、環(huán)衛(wèi)等政府管理的車輛優(yōu)先使用生物柴油調(diào)和燃料；鼓勵(lì)汽車、船舶生產(chǎn)企業(yè)和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)，優(yōu)化柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，發(fā)揮生物柴油在調(diào)合燃料動(dòng)力、節(jié)能、環(huán)保等方面的特性優(yōu)勢(shì)。2016年，新的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》第32條規(guī)定：國(guó)務(wù)院有關(guān)部門和地方各級(jí)人民政府應(yīng)當(dāng)采取措施，調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，推廣清潔能源的生產(chǎn)和使用。

目前，世界范圍內(nèi)柴油供應(yīng)普遍不足，為生物柴油的發(fā)展帶來了廣闊的空間。按照國(guó)際上普遍采用的（B10-B20）標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，生物柴油的需求將不斷增大。為鼓勵(lì)使用生物柴油，近年來，許多國(guó)家出臺(tái)了稅收優(yōu)惠政策，我國(guó)也相繼出臺(tái)了優(yōu)惠政策。按照世界范圍內(nèi)節(jié)能減排的目標(biāo)和要求，生物柴油將成為世界范圍內(nèi)石化能源的替代首選。

（攝影：王然）

（責(zé)任編輯：李靜敏）