4月7日?qǐng)?bào)道，隨著航運(yùn)降碳需求日益旺盛，全球船舶運(yùn)輸正掀起“生物熱”。 消耗的生物燃料總量從2021年的約30萬噸增長(zhǎng)至2024年的160萬噸以上，船用生物柴油獲得市場(chǎng)普遍關(guān)注。在航運(yùn)業(yè)燃料需求持續(xù)增長(zhǎng)的當(dāng)下，具有低碳屬性的生物燃料已經(jīng)成為市場(chǎng)的“潮流之選”。

Q

那么問題來了，什么是生物柴油？生物柴油又如何而來？

生物柴油是以動(dòng)植物油脂、餐飲業(yè)廢油等原料制成的高級(jí)脂肪酸甲酯，具有可再生、可生物降解、安全、污染少等優(yōu)點(diǎn)，是一種環(huán)保的綠色能源，可以作為化石柴油和煤油的優(yōu)良替代品。

生物柴油的各項(xiàng)理化性質(zhì)和化石柴油相近，燃燒熱值和功效都與化石柴油類似。同時(shí)，生物柴油具有高閃點(diǎn)、高十六烷值、低黏度和可生物降解的優(yōu)點(diǎn)，可直接替代化石柴油，或與化石柴油調(diào)和使用，從而有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣顆粒物、二氧化碳、硫化物等污染物的排放。

而船用領(lǐng)域最為常見的生物柴油是脂肪酸甲酯，其具競(jìng)爭(zhēng)力的特點(diǎn)是“即供即用”，使用傳統(tǒng)燃料油的船舶可直接添加生物燃料實(shí)現(xiàn)混合使用，進(jìn)而達(dá)成降碳目標(biāo)。

Q

那么，為什么脂肪酸甲酯可以作為生物柴油的主要組成？

脂肪酸甲酯在常溫下是一種具有較好穩(wěn)定性的化合物，具有一般酯類物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，來源廣泛，易于制備（高級(jí)脂肪酸甲酯的工業(yè)合成有酯化和酯交換兩種方法），同時(shí)是脂肪酸的衍生物，是脂肪酸工業(yè)的重要組成部分。和脂肪酸相比，具有穩(wěn)定性好、沸點(diǎn)低、精餾容易、腐蝕性小等特點(diǎn)。除直接以生物柴油用作柴油機(jī)燃料外，還被作為溶劑和化工中間體廣泛應(yīng)用于工業(yè)清洗、涂料、油漆、表面活性劑等眾多領(lǐng)域。

Q

脂肪酸甲酯的分離提純對(duì)于生物柴油有什么用處？

由動(dòng)植物油脂制備得到的天然脂肪酸甲酯是多種甲酯的混合物，是由C10到C22不等的直鏈脂肪酸甲酯組成，相對(duì)分子質(zhì)量在200到400之間。脂肪酸甲酯的黏度低于同等碳數(shù)的脂肪醇和烷烴，并隨著相對(duì)分子量的增加而逐漸升高。

將動(dòng)植物油混合甲酯分離成單個(gè)脂肪酸甲酯，研究單個(gè)脂肪酸甲酯的物理化學(xué)特性，從動(dòng)植物油脂本身或其加工過程中的副產(chǎn)品中大程度地去開發(fā)長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯在能源、化工中間體、表面活性劑等方面的用途，減少對(duì)石油化工產(chǎn)品的依賴，具有可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略意義[1]。

常見的脂肪酸甲酯有月桂酸甲酯（C12）、十四酸甲酯（C14）、棕櫚酸甲酯（C16）、硬脂酸甲酯（C18）、花生酸甲酯（C20）、油酸甲酯（C18）、亞油酸甲酯（C18）等。

TEGENT

如何對(duì)脂肪酸甲酯進(jìn)行分離提純？

脂肪酸甲酯因其碳鏈長(zhǎng)度的不同，其沸點(diǎn)和揮發(fā)度也不同，每增加一個(gè)碳原子，其沸點(diǎn)上升10℃左右，而飽和度對(duì)脂肪酸甲酯的沸點(diǎn)影響有限，同碳數(shù)不同飽和度的脂肪酸甲酯的沸點(diǎn)相差微小。在常壓下，C12以上脂肪酸甲酯的沸點(diǎn)都在250℃以上，常壓精餾很難實(shí)現(xiàn)。高溫下脂肪酸甲酯穩(wěn)定性減弱，塔釜物料的分解和聚合等副反應(yīng)增加，大大影響?zhàn)s出脂肪酸甲酯的純度和收率。因此，分離不同碳數(shù)的脂肪酸甲酯要進(jìn)行減壓精餾操作才能實(shí)現(xiàn)。

在減壓條件下，根據(jù)不同碳鏈長(zhǎng)度脂肪酸甲酯的沸點(diǎn)不同的特點(diǎn)，從低到高依次分離，并利用精餾柱的柱效，配合回流比控制，提純至較高純度，最終得到較高收率的單鏈脂肪酸甲酯。

表1：常見脂肪酸甲酯在不同壓力下的沸點(diǎn)[1]

圖1：生物柴油減壓精餾實(shí)驗(yàn)裝置[2]

1-電源 2-調(diào)壓器 3-塔釜加熱 4-加熱保溫 5-精餾填料柱 

6-塔頂取樣 7塔釜取樣 8,9,10-溫度計(jì) 11-回流比控制器 

12,13,14-真空系統(tǒng)

由以上得知，動(dòng)植物油脂制備得到的天然脂肪酸甲酯是多種甲酯的混合物，且多為熱敏性物質(zhì)。需通過較低的真空度下精制，配合較高理論塔板數(shù)的精餾柱才能將這些成分依次分離，從而達(dá)到可供生物柴油使用的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)替代化石能源的目的。

那么，德國Pilodist同心管精餾柱技術(shù)可以給脂肪酸甲酯分離提純帶來什么便利呢？

TEGENT

德國Pilodist同心管精餾柱技術(shù)

同心管精密分餾柱由兩根經(jīng)精巧設(shè)計(jì)和精密校準(zhǔn)的同心管玻璃柱融合而成，垂直上升的蒸氣與同心環(huán)形間隙中的液體薄膜之間高效傳質(zhì)，使得精密分餾柱具有很高的分離效率。

同心管的外圓內(nèi)壁和內(nèi)圓外壁均設(shè)計(jì)成為精密設(shè)計(jì)的螺旋刮痕形式，使得在冷凝器冷凝的液體通過刮痕可以順流而下，并形成液膜加大熱交換接觸面積，直至蒸餾釜。

同心管技術(shù)具有如下的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

● 壓力降小

● 滯留量小

● 適用于熱敏性物質(zhì)

● 高分離效率

● 極少量蒸餾（低至1mL）

● 極少工作流量

而且，Pilodist精餾線產(chǎn)品主要有精密分餾裝置PD104/PD105和微型精餾系統(tǒng)QD500等，都可以配備同心管精餾柱，特別適合熱敏性物質(zhì)在真空條件（低至1mbar）下的柔性蒸餾分離提純。其中，QD500理論塔板數(shù)高達(dá) 60 塊理論塔板，PD104和PD105的理論塔板數(shù)高達(dá)90塊理論塔板數(shù)。可針對(duì)客戶不同處理量、不同實(shí)驗(yàn)需求等選擇不同的儀器配置方案。

PD104精密分餾裝置

PD105精密分餾裝置

微型精餾系統(tǒng) QD500

如果您對(duì)上述產(chǎn)品或方案感興趣，歡迎咨詢。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余國艷.脂肪酸甲酯混合物的分離研究[D].20110422.浙江工業(yè)大學(xué).

[2] 劉玉花，張志恒，肖紅.脂肪酸甲酯精制分離裝置設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].煤炭與化工，2015，38（12）：134-136

[3] 孫永利，盧 偉，肖曉明，等. C16、C18 混合脂肪酸分離技術(shù)研究進(jìn)展[J ]. 化工進(jìn)展，2014，33（12）：3139-3143.

PILODIST

德國PILODIST是德祥集團(tuán)資深合作伙伴之一。德國PILODIST公司源自于全球優(yōu)質(zhì)蒸餾及精餾設(shè)備供應(yīng)商。公司傳承原Fischer公司專業(yè)的蒸餾及精餾設(shè)備制造技術(shù)，為全球石油化工、精細(xì)化工行業(yè)及科研院所客戶提供高品質(zhì)的原油蒸餾系統(tǒng)、精餾系統(tǒng)、溶劑回收系統(tǒng)、汽液相平衡和分子蒸餾等。

德祥科技

德祥科技有限公司成立于1992年，總部位于中國香港特別行政區(qū)，分別在越南、廣州、上海、北京設(shè)立分公司。主要服務(wù)于大中華區(qū)和亞太地區(qū)——在亞太地區(qū)有27個(gè)辦事處和銷售網(wǎng)點(diǎn)，5個(gè)維修中心和2個(gè)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)室。

30多年來，德祥一直深耕于科學(xué)儀器行業(yè)，主營(yíng)產(chǎn)品有實(shí)驗(yàn)室分析儀器、工業(yè)檢測(cè)儀器及過程控制設(shè)備，致力于為新老客戶提供更完善的解決方案。公司業(yè)務(wù)包含儀器代理，維修售后，實(shí)驗(yàn)室咨詢與規(guī)劃，CRO凍干工藝開發(fā)服務(wù)以及自主產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、售后。與高校、科研院所、政府機(jī)構(gòu)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)及企業(yè)保持密切合作，服務(wù)客戶覆蓋制藥、醫(yī)療、商業(yè)實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)、環(huán)保、石化、食品飲料和電子等各個(gè)行業(yè)及領(lǐng)域。

2009至2021年間，德祥先后榮獲了“影響力經(jīng)銷商”、“年度最佳代理商“、”年度最高銷售獎(jiǎng)“等殊榮。我們始終秉承誠信經(jīng)營(yíng)的理念，致力于成為優(yōu)秀的科學(xué)儀器供應(yīng)商，為此我們從未停止前進(jìn)的腳步。

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