废弃油脂转换生物柴油三步曲

青岛福瑞斯生物能源科技开发有限公司成立于2006年，是经国家发改委批准，利用废弃油脂生产生物柴油（Biodiesel）项目的高新技术企业。

为加强餐厨废弃物管理，维护城市市容环境整洁，保障食品安全，根据有关法律法规规定，2012年，青岛市制定了《青岛市餐厨废弃物管理办法》，青岛福瑞斯公司是《办法》制定的参与单位。《办法》规定：从事餐厨废弃物收运、处置的单位，应当依法向青岛市环境卫生行政主管部门申请取得特许经营权。福瑞斯公司率先取得服务许可《青餐油运许字2015第001号》、处置特许经营证书《青餐油处许字2012第001号》，成为青岛市唯一一家生物柴油特许经营处置企业。

福瑞斯公司生产的生物柴油廣泛用于车辆、船舶运输业柴油发动机，荣获科技部、环保部、商务部、质检总局颁发的“国家重点新产品”证书。2010年，福瑞斯公司生产的生物柴油被国家环保部评为“绿色之星”，公司被授予“绿色之星”产品生产标杆单位，在国内生物柴油行业享有极高的知名度。

一、项目概况

（一）原料来源广泛

生物柴油的原料来源一是提炼于动植物油，即油料作物如大豆、油菜、棕榈等；二是野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂，以及动物油脂，此外还有餐饮垃圾油等，通过酯交换或热化学工艺流程，加工成可替代石化柴油的再生性柴油燃料。

生物柴油是生物质能的一种，其在物理性质上与石化柴油接近。研究实践表明，生物柴油的生产和推广应用具有显著优势：一是原料，不再以石油制取燃油为唯一途径；二是副产品具有较高的经济价值和社会价值，生产过程中产生的甘油、油酸、卵磷脂等副产品市场前景良好；三是环保效益明显。权威数据显示，与石化柴油相比，生物柴油在燃烧的过程中，二氧化硫和硫化物的排放量可降低30%；四是随着生产工艺的不断进步，使用普通柴油的发动机无需进行任何改进，即可与生物柴油以任何比例相混；五是由于原料来源广泛，生产成本逐渐降低，与石化柴油的价格正在逐渐缩小。

（二）生产工艺介绍

福瑞斯公司着眼于发达国家和地区生物质能源的发展趋势，立项之初即以节能、减排、新能源为发展主线，规划建设了国内目前生产规模领先的福瑞斯生物质能源产业园，以车辆、船舶运输业柴油发动机为主导，建成设计能力为年产20万吨的生物柴油生产线。

目前，国内生物柴油的生产工艺主要有以下几种方法。现做一简要介绍。

碱催化法

碱催化法的工艺流程为：以氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂，将植物油脂与甲醇进行酯交换（交酯化）进行反应，使用氢氧化钠（油脂重量的1%）或甲醇钠（sodium methoxide）作为催化剂，大约混合搅拌反应2小时，即可制取生物柴油。

酸催化法

废弃油脂含有大量游离脂肪酸，故不能使用碱性催化剂转化为生物柴油，需要先用浓硫酸或磷酸作为酸性催化剂进行预处理。高游离脂肪酸原料可使FFA转化为酯，然后通过碱性催化剂，将甘三酯转酯化进行反应。酸催化法工艺的不足之处是FFA与同醇进行反应会产生水，抑制FFA酯化和甘油的转酯化反应，解决方法即在酯化反应后对物料进行脱醇脱水处理。（说明：结合国情和油价，使用食品级油脂作为原料生产生物柴油目前还不太现实，以餐饮废油和部分工业用油脂作为原料相对来说成本较低。但是，废弃的油脂含有较高的游离脂肪酸，需要先采用酸催化法，然后再通过碱性催化剂，进行酯交换反应。碱催化法和酸催化法通常被称为“化学法”）。

脂肪酶或生物酶法

需要注意的是：使用化学法合成生物柴油有以下缺点：一是工艺复杂，醇必须过量，后续工艺需要配备相应的醇回收装置；二是能耗高，产品色泽深，脂肪中的不饱和脂肪酸在高温下容易变质；三是酯化产物难以回收且成本较高，生产过程中会排放废碱液。为有效解决这一问题，研究人员已开始研究采用生物酶法合成生物柴油，即采用动物油脂和低碳醇，通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。生物酶法合成生物柴油具有条件温和，醇用量小，无污染排放等优点，存在的问题主要有：对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%-60%。脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率较低。此外，短链脂肪醇对酶有一定毒性，会缩短酶的使用寿命，且副产物甘油和水难以回收，不但对产物形成抑制，而且甘油对固定化酶有毒性，会缩短固定化酶的使用寿命。研究表明，目前，生物酶技术还无法达到工业化的实用水平。

超临界萃取法

超临界萃取法采用高甲醇原料，油比（42：1），是在超临界状态下（350-400℃和1200psi压力）的脂交换反应。其特点是反应快，一般在4分钟内即可完成反应化学。超临界萃取法的运行成本和能耗比较高，优点是无需使用催化剂，减少了催化剂溶解和分离的程序。

此外，接近商业化生产的技术还有非催化剂的共溶剂法，主要利用共溶剂四氢呋喃增溶甲醇。该工艺反应较快，一般5-10分钟即可完成，且反应条件温和，无需催化剂。但四氢呋喃成本较高，而且有毒性，因此为防止四氢呋喃泄漏，对设备要求较高。

值得一提的是，今年4月，美国科学家发表的一篇生物柴油的论文提出了一种全新的方法：采用仅半个信用卡大小的微型处理器，甲醇和原料油通过比头发丝还细的管道进入微型处理器后即可将原料转化为生物柴油，相比现有的生产工艺，效率提高100倍，而且无需使用任何化学催化剂，不仅反应条件温和，而且能耗大为降低。美科学家宣称：这将是“一种革命化的创新，并有可能颠覆现有的所有生产工艺”。但是，该方法对设备、投资要求高，对油品的质量要求也很高，否则会造成设备损坏。

通过以上简要介绍，生产生物柴油采用哪种方法更有市场价值？目前来看，化学法使用最为广泛。从发达国家的情况看，法国、德国、美国、澳大利亚等国大都采用化学法，并且形成了相当规模。

（三）福瑞斯公司产品优势

福瑞斯公司生物柴油采用化学法生产。公司拥有专利技术《一种用地沟油和废机油制备生物柴油的装置及方法》（专利号ZL201210550049.5）、《一种生物柴油脱胶方法》（专利号ZL201110030521.8）等先进技术。工艺流程为：在催化剂的作用下，植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇进行酯化反应，生成脂肪酸酯生物柴油。生产工艺大致分为三步进行：预处理、酯化、生物柴油精馏。该工艺的最大特点是在生产过程中实现了生物柴油的经济、高效、清洁，在多项生产技术领域取得了突破。主要体现在：

1.常温常压（75-80℃，1Mp）下生产，有效解决了生产过程中需要高温高壓（250℃）的问题，不仅能耗和生产成本明显降低，转化率高达95%，而且生产过程安全无危险。

2.采用公司研发的固体催化剂技术（固体超强酸为负载硫酸锆的活性炭），生产过程绿色环保，污染物产生量大大降低，解决了生产过程不连续的难题。

3.工艺原料适用性广（地沟油、酸化油、油料作物油脂等），不受原料种类和品质限制，产品达到国家GB/T20828《柴油机燃料调和用生物柴油》BD100标准。

二、“三步走”战略

按照国家《生物柴油产业发展政策》规划，福瑞斯公司不断完善生物柴油产、供、销链条，完善企业发展规划。

第一步，初期：完善原料、销售体系。与重庆粮食集团进行战略合作，重点推进巴西年产5万吨大豆废油原料供应基地建设，寻求2 3家棕榈油和牛油供应商，签署长期进口合作协议，确保年产10万吨进口原料供应；推进与青岛市固体废弃物处置有限责任公司（国企）城市环卫车辆生物柴油应用工程（该工程已列入“青岛市民生项目”），在车辆、船舶运输业柴油发动机用生物柴油领域推广形成产业示范；成立生物柴油调和燃料配送中心，按照国家《生物柴油调合燃料（B5）》标准，在青岛福瑞斯第一加油站加大推广、销售力度，预计2016年完成销售生物柴油20万吨。

第二步，中期：产业布局。继续扩大、完善国内外市场营销网络，在京津冀、长三角、珠三角、沿长江流域等市场复制“青岛模式”；加快原料种植基地建设，通过租、购和“公司+农户”多种形式，实现种植基地规模化；扩大国外原料基地建设规模，通过企业联合、兼并等形式，加快推进大公司、大基地、大集团战略；扩大国外市场销售渠道，计划到2020年复制“青岛模式”3家，年产生物柴油30万吨；建成并投入使用原料基地2处，确保年供应原料20万吨。

第三步，长期：持续加大研发力度。重点研究、开发生物柴油的延伸产品和新产品；建立技术服务体系，对合作公司的生产工艺流程、设备制造、安装调试、原料种植，以及种子培育等，进行设计、指导、技术援助和人员培训，确立公司自有技术的先进性和独特性；尝试在原料采购和产品销售上采取大众参与、统一管理的模式，发挥“小、快、灵”特点，调动大众创业热情，形成一个中心：星星燎原的收（收购原料）、销（销售产品）模式。

2016年，福瑞斯公司紧抓契机，一是完善企业原料体系，推进国外年产5万吨大豆废油原料供应基地建设；与澳大利亚浩鑫资源有限公司签订棕榈油、牛油长期进口合作协议，有效保障了进口原料供应。二是贯彻落实新的国家《大气污染防治法》，推动《加快成品油质量升级工作方案》；按照国家《生物柴油产业发展政策》，完善销售体系，建成50万吨成品油调和中心，服务范围覆盖胶东半岛。三是与中海油新能源有限公司等单位紧密合作，扩大和完善国内外市场营销网络，在京津冀、珠三角、沿长江流域等市场复制“青岛模式”。四是加大研发力度，紧密联手中科院青岛生物能源研究所、中国海洋大学、中国石油大学、青岛理工大学、青岛科技大学，以及青岛市市政环卫所等单位和部门，构建产业技术创新联盟平台，走“产、学、研”一体化发展之路。五是成立山东省生物燃油工程技术中心，有效整合全省生物柴油方面的各种资源，增强成套生物柴油技术输出能力，提高工艺设计、工程设计、工程咨询能力，以及生物柴油专业技术人才培养能力。

国家《生物柴油产业发展政策》的实施为福瑞斯公司发展提供了强有力的政策支持。近3年来，福瑞斯公司积极以科技创新、关键技术突破和系统集成为基础，引进、消化、吸收国外同行业先进技术，创新研发2项新产品，其中1项填补国内空白；申报相关领域国家发明专利23项，公司制订企业标准1项，为我国生物柴油行业发展起到了先导性作用。

目前，福瑞斯公司正处于高速成长期。公司通过多年来的技术积累和优秀人才引进，将不断进取，抓住机遇，开拓更广阔的市场，为国家食品安全、能源安全、节能环保产业继续作出新的贡献。

链接

我国生物柴油生产起步较晚，最近几年开始向产业化发展，目前尚未形成一定规模，市场也不成熟。我国《生物柴油产业发展政策》明确鼓励京津冀、长三角、珠三角等大气污染防治重点区域推广使用生物柴油；鼓励公交、环卫等政府管理的车辆优先使用生物柴油调和燃料；鼓励汽车、船舶生产企业和相关研究机构，优化柴油发动机系统设计，发挥生物柴油在调合燃料动力、节能、环保等方面的特性优势。2016年，新的《中华人民共和国大气污染防治法》第32条规定：国务院有关部门和地方各级人民政府应当采取措施，调整能源结构，推广清洁能源的生产和使用。

目前，世界范围内柴油供应普遍不足，为生物柴油的发展带来了广阔的空间。按照国际上普遍采用的（B10-B20）标准计算，生物柴油的需求将不断增大。为鼓励使用生物柴油，近年来，许多国家出台了税收优惠政策，我国也相继出台了优惠政策。按照世界范围内节能减排的目标和要求，生物柴油将成为世界范围内石化能源的替代首选。

（摄影：王然）

（责任编辑：李静敏）