生物柴油是典型的“綠色能源”，具有環(huán)保性能好、發(fā)動機(jī)啟動性能好、燃料性能好，原料來源廣泛、可再生等特性。近年來許多研究證實(shí)，無論是小型、輕型柴油機(jī)還是大型、重型柴油機(jī)或是拖拉機(jī)，燃燒生物柴油后碳?xì)浠衔锒紲p少55%~60%，顆粒物減少20%~50%，CO減少45%以上，多環(huán)芳烴減少75%~85%。生物柴油是指植物油（如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等）、動物油（如魚油、豬油、牛油、羊油等）、廢棄油脂或微生物油脂與甲醇或乙醇經(jīng)酯轉(zhuǎn)化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。具有某種結(jié)構(gòu)符號的脂肪酸甘油酯（即甘油三酸酯）的植物油和動物脂肪通常被作為生物柴油的原料。 [1]
生物柴油的燃料性能與石油基柴油較為接近，且具有無法比擬的性能。
優(yōu)點(diǎn) | 性能 |
|---|
點(diǎn)火性能佳 | 十六烷值是衡量燃料在壓燃式發(fā)動機(jī)中燃料性能好壞的質(zhì)量指標(biāo)，生物柴油十六烷值較高，大于45（石化柴油為45），點(diǎn)火性能優(yōu)于石化柴油。 [1] |
燃燒更充分 | 生物柴油含氧量高于石化柴油，可達(dá)11%，在燃燒過程中所需的氧氣量較石化柴油少，燃燒比石化柴油更充分。 [1] |
適用性廣 | 除了做公交車、卡車等柴油機(jī)的替代燃料外，生物柴油又可以做海洋運(yùn)輸、水域動力設(shè)備、地質(zhì)礦業(yè)設(shè)備、燃料發(fā)電廠等非道路用柴油機(jī)之替代燃料。 [1] |
保護(hù)動力設(shè)備 | 生物柴油較柴油的運(yùn)動黏度稍高，在不影響燃油霧化的情況下，更容易在氣缸內(nèi)壁形成一層油膜，從而提高運(yùn)動機(jī)件的潤滑性，降低機(jī)件磨損。 [1] |
通用性好 | 無需改動柴油機(jī)，可直接添加使用，同時(shí)無需另添設(shè)加油設(shè)備、儲運(yùn)設(shè)備及人員的特殊技術(shù)訓(xùn)練（通常其他替代燃料有可能需修改引擎才能使用）。 [1] |
安全可靠 | 生物柴油的閃點(diǎn)較石化柴油高，有利于安全儲運(yùn)和使用。 [1] |
節(jié)能降耗 | 生物柴油本身即為燃料，以一定比例與石化柴油混合使用可以降低油耗，提高動力性能。 [1] |
氣候適應(yīng)性強(qiáng) | 生物柴油由于不含石蠟，低溫流動性佳，適用區(qū)域廣泛。 [1] |
功用多 | 生物柴油不僅可作燃油又可作為添加劑促進(jìn)燃燒效果，從而具有雙重功能。 [1] |
具有優(yōu)良的環(huán)保特性 | 生物柴油中硫含量低，使得SO2和硫化物的排放低，可減少約30%（有催化劑時(shí)可減少70%）；生物柴油中不含對環(huán)境會造成污染的芳香烴，因而產(chǎn)生的廢氣對人體損害低。 [1] |
為了解決酯交換反應(yīng)中遇到的成本高、反應(yīng)時(shí)間長、反應(yīng)產(chǎn)物與催化劑難以分離等問題，開發(fā)了不使用催化劑的新工藝。M.Diasakou等人研究了在加熱條件下大豆油與甲醇的酯交換反應(yīng)，進(jìn)行了動力學(xué)的研究，得到了無催化劑條件下反應(yīng)的特點(diǎn)。醇油比21：1，在235℃下反應(yīng)10h，甲酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過了85%；醇油比27:1,220℃下反應(yīng)8h，甲酯含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到67%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)甘油二酸酯和甘油三酸酯的轉(zhuǎn)化率明顯高于甘油一酸酯，即在無催化劑條件下三步反應(yīng)中前兩步反應(yīng)進(jìn)行得快，而最后一步反應(yīng)則進(jìn)行得很慢。 [1]
2001年，Sake和Susiana提出了超臨界一步法制備生物柴油的工藝（見圖1）。反應(yīng)在一預(yù)加熱的間歇反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)溫度350~400℃、壓力45~65MPa，菜籽油與甲醇的原料比為1：42。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過超臨界處理的甲醇能夠在無催化劑存在的條件下與菜籽油發(fā)生酯交換反應(yīng)，其產(chǎn)率高于普通的催化過程，且反應(yīng)溫度較低，同時(shí)還避免了使用催化劑所必需的分離純化過程，使酯交換過程更加簡單、安全和高效。 [1]
圖1