生物质之一——植物油脂的研发与应用进展

６．植物油脂肪酸甲酯的应用和环保效应
脂肪酸甲酯是纯天然绿色产品，也是一种重要的化工中间体，符合国际社会越来越多的环保 概念，其主要应用在以下几个方面： （１）脂肪酸甲酯是一种性能优良的钙皂分散剂，它抗硬水性强，去污性好，对皮肤刺激小， 手感好，生物降解完全，安全无毒。可以作为香皂、透明皂的主要原料，可增强它的润滑性、清 洁性，可增强透明皂的透明度、柔软性、对皮肤起到保护作用。它除作为肥皂、皂粉、液体皂的 改性、改质、提高洗涤性能外，也可成为合成洗涤剂的主要活性物烷基苯磺酸钠的合理代用品。 该产品的主要原料是天然植物油脂，原料来源充足，且无污染。 （２）将脂肪酸甲酯用在皮革加工上，可替代其他鞣剂，增强皮革柔软性、手感好、强度高、 面层光亮、透气性和耐水性均有较大提高且成本低。也可以生产磺化琥珀酸脂肪酰胺酯二钠盐， 是一种很有前途的纺织洗涤剂。 （３）将脂肪酸甲酯作为生物柴油使用。具有优良的环保特性，发展生物柴油有益于保护生态 环境，生产生物柴油的能耗仅为石油柴油的１／４，可显著减少燃烧污染排放；生物柴油无毒，生物 降解率高达９８％，降解速率是石油柴油的两倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；生物柴 油和石油柴油相比，可减少燃烧时的所有主要污染物排放，尾气排放指标满足严格的欧洲３号标 准；生物柴油生产使用的植物还可将二氧化碳转化为有机物固化在土壤中，因此，可以减少温室 气体排放；利用废食用油生产生物柴油，可以减少肮脏的、含有毒物质的废油排入环境或重新进
５．２油脂产品下脚料的综合利用
油脂产品下脚料含粗蛋白３０－４０％，氨基酸含量丰富，是理想的饲料蛋白资源。现在专门用 于开发动物饲料产品和磷脂等。现在国内用豆粕开发大豆纤维，大豆蛋白纤维是从大豆榨油后的
下脚料一豆粕中提取蛋白制成的，是我国在应用纤维领域唯一的原创技术，提高了大豆产品的附
加值，有利于资源综合利用和农业结构调整，并且提取部分蛋白质后的豆粕仍可作饲料和肥料。
５．植物油脂的深加工和下脚料的综合利用
５．１油脂产品的深加工
动植物油是从生物质提取来的，其主要成分为甘油三脂肪酸酯，利用油类酯结构的化学反应 可以用来制备脂肪酸酯、脂肪酸、甘油、肥皂、醇酸树脂等。其反应原理如下： ａ．水解：在酸、碱等催化剂存在下，油脂分解为脂肪酸及甘油。用来做生产工业原料。 ｂ．皂化：油脂与碱类反应，生成脂肪酸金属盐（皂）与甘油。 ｃ．醇解：通常在碱性催化剂存在下，油脂与醇反应引起醇与脂肪酸重新组合的作用。用动２．生物质原料源自一——产油植物的开发２１２
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产油植物分布广泛，种类多达千种。产油植物主要包括大戟科、蔓摩科、夹竹桃科、桑科、
菊科、桃金娘科和豆科等植物。有的产油量大，所产油在燃料性能方面接近普通柴油，如油桐、 小桐子、光皮树、油楠树等；有的繁殖能力强，生长周期短，生长量大，对环境的适应性强，如 续随子、藿藿巴树、蒲公英、油莎草等。这些都是有前途的产油植物。 目前多数国家是以种植油料作物或食用油所产生的废油为原料开发生物柴油，而我国人均耕 地不到０．１公顷，要完全以农产品为原料生产生物质燃料油并不现实。但我国幅员辽阔，地域跨 度大，水热资源分布各异，产油植物有４００余种，主要有花生、油菜、芝麻、向日葵、芥籽、棉、 大豆、蓖麻等草木产油植物以及油茶、油桐、乌相、油棕、小桐子、黄连木、光皮树等木本产油 植物。我国有广大的山区、沙区可供栽种作为生物质燃料油原料的乔灌木油料植物，此举不仅可 以为我国的生物质燃料油工业提供丰富的可再生原料，但必需对可作为生物质燃料油的主要能源 植物进行调查和品种选育，建立生物质燃料油原料基地与良种繁育基地，在此基础上，对其油料 性能、生产工艺、技术、设备进行系统配套，对发展我国生物质燃料油产业，推动生物质能源的 开发利用有着重要意义。
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ｄ．利用植物油制造醇酸树脂，其主要的方法有脂肪酸法与醇解法。脂肪酸法可以直接将多 元醇和多元酸、脂肪酸进行酯化生产醇酸树脂；醇解法是将油（蓖麻油除外）、多元醇和多元酸 直接混合在一起反应，先经过醇解反应过程，然后再经过酯化反应阶段。醇解反应的目的是制成 多元醇的不完全脂肪酸酯，以利于反应的进行。醇解反应后加入多元酸就可以进行酯化反应，形 成醇酸树脂。
１．前言
生物质指的是利用可再生或循环的有机物质，包括农作物、树木和其它植物及其残体、畜禽 粪便、有机废弃物；或利用边际性土地和水面种植能源植物为原料，通过工业性加工转化，进行 生物基产品、生物燃料和生物能源生产的一种新兴产业。 生物技术产业发展继医药生物技术、农业生物技术之后，现已进入工业生物技术阶段，其核 心部分就是生物炼制，即用生物质来生产能源和各种化工产品与生物材料，各国对此技术领域发 展十分重视。
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植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温（２３０～２５０＂Ｃ）下进行醇解反应，生 成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得产品。生产过程中可产生１０％左右的副产品甘 油。利用油脂与甲醇进行醇解，生成脂肪酸甲酯可用来做为生物溶剂、生物柴油等。其化学反应 式如下：
４．利用植物油脂生产的生物柴油替代石油的优势
植物油脂的主要化学成分是甘油三脂肪酸酯（简称甘油三酸酯）以及少量非酯物质，其分子 中含有碳、氢、氧原子，脂肪酸有饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸。脂肪酸基是体现油类性质的主要 部分。不同的油类，分子中脂肪酸基不同。普通柴油由不同结构的烃分子构成，这些分子只含碳 原子和氢原子，分子呈长链状、枝状或环状。柴油分子是由１５个左右的碳链组成的，研究发现 植物油分子则一般由１４—１８个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。油分子的特性直接影响燃烧的 方式。在我国植物油及其各种深加工燃料作为代用燃料的研究试验也越来越深入，取得了一定成 果，但有些关键、难点问题还需进行试验研究。在石化能源日渐枯竭的形势下，植物油燃料是一 种有前途、有希望的代用燃料。 植物油除了可直接用作内燃机燃料或与柴油适量混合使用外，还可以进一步将植物油（脂肪 酸甘油酯）转化为甲酯或乙酯类物质，称为生物柴油。直接燃用植物油，柴油机不需做任何改进， 不需添加防爆剂等，动力性能良好，超负荷性能好，热效率高，但由于植物油具有粘度大、着火 点高、挥发性差、浊点和混浊度高、含磷等不利因素，冷起动难，柴油机会出现活塞环粘结、输 油管或滤清器雾化不良、燃烧不完全、耗油量大等现象，长期使用将造成积碳严重等问题。植物 油能用于现有的发动机，它比其它石油替代品更具优势，如天然气等的燃烧性能与柴油差距很大， 不能直接用于传统发动机。同石油产品比较，用植物油对环境的污染更少，燃烧时产生的悬浮粒 子、挥发性有机化合物、聚芳香烃和二氧化碳等污染物的数量比普通柴油少，但产生的氮氧化物 数量高于柴油。植物油不含硫，较少造成酸雨。同时，植物油是可再生能源，有利于缓解大气的 温室效应，一方面产油植物的生长固定了太阳能，吸收了大气中的二氧化碳，当植物生长总量与 植物油总消耗量相等时，大气中的二氧化碳量不会因燃用植物油而增加，当生长量大于消耗量时， 大气中的二氧化碳量会因此降低；另一方面各种产油植物的栽种与繁殖有利于水土保持。柴油是 目前城乡使用较为普遍的燃料，通过生物途径生产柴油是扩大生物资源利用的一条最经济的途 径，是生物能源的开发方向之一。这项能源生物技术必将得到发展，使这种“无污染生物柴油” 得到更广泛的应用。
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生物质之一一一植物油脂的研发与应用进展
黄宝铨刘敏毅林国良陈登龙 肖荔人陈庆华 （福建师大环境材料开发研究所福建省改性塑料技术开发基地，福州３５０００７）
摘要：本文简介生物质之一植物油脂的种植、提取、酯交换的生产技术要点和面临的环保问题；强调了综合利 用植物油开发生产的生物柴油和绿色化工助剂可以提高其综合经济效应：初步介绍了本单位在植物油脂 方面所开展的科研和产业化工作。 关键词：生物质植物油生物柴油绿色化工助剂
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３．植物油脂的提取、面临的环保问题和发展方向
植物油脂的制备方法有压榨油和浸出油二种。其中压榨油的加工方法属“物理压榨法”，浸出 油的加工方法属“化学浸出法”。 物理压榨法的生产工艺要求原料要精选，油料经去杂、去石后进行破碎、蒸炒、挤压，让油 脂从油料中分离出来，机榨过程中添加炒籽，经榨机榨制后，采用高科技天然过滤提纯技术而制 成的。保持了油脂的原汁原味，香味醇厚，富含维生素Ｅ，保质期长，且无任何添加剂，不含溶 剂残留和皂量，是一种现代工艺与传统工艺相结合的方法。 化学浸出法是应用化学萃取的原理，选用某种能够溶解油脂的有机溶剂，通过与油料的接触 （浸泡或喷淋），使油料中的油脂被萃取出来的一种制油方法。浸出法制油具有出油率高、劳动 强度低的优点，但浸出的毛油要经过脱腊、脱胶、脱水、脱臭、脱酸、脱色等化学处理后才能食 用。浸出油厂规模正向大型化发展。以大豆浸出加工为主，在建及已建成的１０００—２５００ｔ／ｄ大型 油厂近８０个，最大的达５０００ｔ／ｄ。浸出制油占整个制油能力的优势明显上升。全国油料加工能力 达５０００万ｔ。膨化浸出、混合溶剂浸出、液态烃浸出、超临界流体浸出等技术都有不同规模的应 用。 植物油脂加工业己从传统的初级农产品加工，发展成为真正有规模的资本密集型的一项重要 产业。新的环境保护政策迫使厂家必须重视减少废弃物的排放，不论是液体脱酸工艺中的废水和 皂脚，还是固体脱色工艺中的废白土与氢化工艺中的废催化剂，以及现行的浸出工艺中溶剂气体 的排放等等，所有这些无一不对油脂产业提出新的越来越高的要求。积极应对这些新的问题，增 强环保观念，己成为油脂工业技术持续发展的一个重要的内容。 油脂加工过程中产生的废水、废气、废物及噪音造成的污染是目前油脂加工业面临的问题。 因为在浸出工段，每处理１吨油料就会产生６０吨的废水；在碱炼脱酸中，每处理１吨油会产生 １００吨的含油和碱的污水；在脱臭工艺中每处理１吨油产生约１００吨的轻度污水；油脂工厂使用 的生产锅炉大多属于燃煤型，在生产供汽过程中产生大量烟尘和Ｓ０２，这是油厂控制大气污染的 一个重点：精炼工段产生的废白土一般都作为垃圾扔掉，所以，油脂加工技术发展到现在也不是 尽善尽美的。