本文由徐寅富工程师提供
一、背景
我国不仅是世界上餐饮业最发达的国家之一，而且中国料理也是用油最多的料理之一，餐饮业每天都会产生大量的含有动植物油脂的废水。为了使进入城市污水管道的油脂减量，各地环保部门对餐饮业的油脂排放做出了各种规定，这些规定的共同之处是所有的厨房排水口必须安装油脂截流装置，使用最为普遍的就是油水分离槽，大部分的油脂便被截留在该槽中，这种废油脂被称为“地沟油”。仅上海这样的废油脂年产量约1.5—3万吨。从这些油脂是一种可再利用的资源被人们认识以后，它便成了抢手货，一支捞油回收队伍便应运而生。仅在上海无证捞油人员达1000人之多，无固定场所、无营业执照、无管理的“三无”废油脂处理加工点上百个，这其中有相当一部分加工点把这些废油经简单处理后，作为精制食用油又重新回到了市场，对居民健康构成了潜在的严重威胁。这种现象已经发展成全国性的问题，中央电视台及各省市媒体对这种现象都作了跟踪报道，引起了各地政府的高度重视。近年来，我国部分城市相继出台了“禁止地沟油非法加工”等相关管理条例。 因此地沟油的再利用技术也成为一个新的研究项目，引起了科研工作者的极大关注。
目前国内对“地沟油”的处置再利用途径比较单一，主要是通过初加工或简单的深加工，制成的产品有： ⑴ 硬脂酸原料；
⑵ 饲料添加剂，替代进口三级牛油；
⑶ 肥皂原料；
⑷ 机械加工用油；
⑸ 脱模油；
所有的这些方法都存在着技术落后，设备简陋，污染严重，卫生状况恶劣等相同的问题。研究发现以植物油为主的“地沟油”一般由14-18个碳链组成，而柴油分子是由15个左右的碳链组成，因此将“地沟油”再生为生物柴油的研发便成了国内外专家的主攻方向。 二、生物柴油前景
与石油柴油相比，生物柴油具有可再生性、环保清洁性和安全性三大优势。
可再性：生物柴油可以经过多种途径再生制造，因此供应量永不枯竭；
环保性：生物柴油中不含有对环境造成污染的芳香族烷烃和含量极低的硫化物，因此
大大减少了有害物质的排放（见表一）
表一：生物柴油与石油柴油相比较的尾气排放量
有害物质 | 生物柴油 |
一氧化碳 | -43.2% |
碳氮化合物 | -56.3% |
浮游粒子 | -55.4% |
空气毒物 | -60% — -90% |
二氧化碳 | -78.3% |
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安全性：由于生物柴油的闪点明显高于石油柴油，它不属于危险品，因此，在运输、储存、使用等方面显得更为安全。
除上述三大优势之外，生物柴油的更好润滑性能和良好的燃料性能等优点也附于了它的实际使用价值。
为了便于推广使用，美、德、意等国家都制定了生物柴油的技术标准。如美国权威机构ASTM相继在1996年和2000年发布了标准，完善了生物柴油的产业化条件。
三、地沟油”制生物柴油工艺简介
将“地沟油”再生为生物柴油，在这个领域中日本大器株式会社的技术达到了世界领先水平。在日本松山已成功运行的平均日处量20吨废油的工厂。
1.工艺流程原理如下：
1）地沟油的前处理，将水和不纯固体分离掉。
2）地沟油预酯化反应，加入一定量的酸催化剂（浓硫酸）和甲醇，在25 -120℃下，将废油脂中游离脂肪酸转化成脂肪酸甲酯。
3）酯交换反应，预酯化反应后的地沟油在除去下层的废水后，加入一定量的碱催化剂（K
OH）和甲醇，在50-120℃下，将中性油脂即脂肪酸甘油酯转化成脂肪酸甲酯。
4）酯交换反应后得到一个粗产品：过量甲醇和副产物甘油的混合物，通过蒸馏分离将甲醇和甘油从产品中分离出去。
5）精制，在特殊的处理剂作用下，可将残留在产品中的催化剂、游离甘油、脂肪酸肥皂、有物质等杂质转化成不溶或难溶于产品的残渣，从而可非常容易地从产品中分离出去，中和碱催化剂分解脂肪酸肥皂，破坏乳化、脱、凝絮沉淀。
6）调和，上述工序得到的精制产品，其冰点通常在-3℃—-5℃左右，比石油柴油的高，为了保证在低温下不至于发生燃料系统的堵塞，而添加防寒剂以降低冰点。
7）精密过滤得到产品生物柴油。
2.在整个生产过程中有废水、废渣和过量原料及副产物产生，处理方法简述如下：
1）废水
废水→ 沉降 → 过滤 → 脱、絮凝、中和 → 过滤
↓ ↓
废渣 （另外处理）
排放 ← 生化处理 ← 爆气
2）废渣
废渣 → 发酵 → 混合 → 有机复合肥
3）副产品
反应混合物 → 分离 → 副产物 → 蒸馏、分离→甲醇（回收再利用）
↓
生物柴油
四、原材料及物料平衡
以地沟油为原料，采用酸、碱催化两段式反应工艺生产生物柴油时所涉及到的原材料为常用化工原料（表二）
表二：所需原材料表
原材料 | 规格 |
地沟油 | 国内收集 |
甲醇 | >99%（国产） |
氢氧化钾 | >95%（国产） |
硫酸 | 70%和95%（国产） |
处理剂 | 日本公司提供配方（国产） |
降温剂 | 日本公司指定（国产货） |
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以日处理40吨地沟油（含水及杂质率38.43%）为计算点，列出的进出物料平衡情况见表三:
表三：物料平衡表
进 料 | 出 料 |
名 称 | 重量（吨） | 名 称 | 重量（吨） |
路灯远程控制系统废油 | 40 | 产品塑料制品加工设备 | 24.1 |
甲醇 | 12.06 | 粗甘油 | 2.45 |
硫酸（70%） | 0.14 | 粗甲酯 贴片共模电感 | 3 |
硫酸（95%） | 0.24 | 过量甲醇 | 9.71 |
氢氧化钾 | 0.48 | 硫酸钾废液 | 0.28 |
防寒剂 | 0.022 | 废水 | 10.65 |
处理剂 | 0.52 | 废固体物 | 4.72 |
洗涤水 | 1.45 | | |
总 计 | 54.912 | 总 计 | 54.912 |
| 背景音乐播放系统 | | |
该物料衡算是以质量最差的地沟油（酸价100mg-KOH/g）为计算依据，质量越差生产原料成本就越高。
五、经济效益估算
以日处理地沟油40吨，产品得量24.1吨作为基准，生产成本测算如下表四（每吨生物柴油的生产成本）：
表四：生产成本预测值
费用科目 | 计算式 （单价×每天所需量） | 吨成本（元） | 备注 |
1.原材料费用 | | cowbone | |
地沟油 | 3500元×40吨=140000元 | 5809 | |
甲醇 | 3000元/吨×（12.06-9.71）吨=7050元 | 292.5 | |
氢氧化钾 | 9000元/吨×0.48吨=4328元 | 179.6 | |
95%硫酸 | 500元/吨×0.24吨=120元 | 4.9 | |
70%硫酸 | 400元/吨×0.14吨=56元 | 2.3 | |
处理剂 | 3000元/吨×0.52吨=1560元 | 64.7 | |
防寒剂 | 30000元/吨×0.022吨=660元 | 27.4 | |
2.水电煤费 | | | |
蒸汽产生用水 | 10元/吨×36吨=360元 | 14.9 | |
洗涤用水 | 2.38元/吨×1.45吨=3.451元 | 0.14 | |
电 | 0.59元/度×120度=70.8元 | 2.9 | |
锅炉重油燃料 | 6000元/吨×0.208吨=1248元 | 51.8 | |
3.人件费 | | | |
车间工人工资 | 30000元/年×7人÷300天=700元 | 29 | |
4.租金及设备 | | | |
工厂租金 | 0.4元/天M2×6000 M2=2400元 | 99.58 | 在线日程 |
设备折旧费 10年 | 2000万元÷10年÷300天=6666元 | 276.6 | |
固定资产税年率1.4% | 2000万元×1.4%÷300天=933元 | 38.71 | |
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