習用之生質柴油製程 Facebook Plurk Twitter

        Pryde(1983)指出:蔬菜油之熱值雖然可達石化柴油之88%,但實際使用於田間機械時,運轉性能並不理想,其主要原因在於蔬菜油之油脂黏度太高、揮發性低,以至於霧化效果不好、燃燒不完全,甚至容易造成引擎積碳,加上油質中含有未飽和脂肪酸,容易因高熱造成聚合,阻塞噴油嘴。

        Schwab等人(1987)也指出:蔬菜油所含熱值約為石化柴油之90%左右,應該是非常理想之替代燃料,但要把蔬菜油用在直接噴射柴油引擎(Direct-injection diesel engine),最大之障礙來自於蔬菜油之黏度過高(約為石化柴油之10倍),因此如何降低油脂之黏度,將是油脂能否作為石化柴油之替代燃料之關鍵之一。用來降低油脂黏度,或稱之為產製生質柴油之方法包括:

  • 混合稀釋(Blending/Diluting)。
  • 微細乳化(Microemulsion)。
  • 熱解(Pyrolysis)。
  • 轉酯化反應(Transesterification)。

        其中,混合稀釋係直接將植物性油脂與柴油混合使用(Zubik et al.,1984;Goodrum, 1984;Varde, 1984;Pestes and Stanislao 1984),是最簡單,也是最方便之方法,但長時間使用下來還是會產生引擎積碳、噴嘴阻塞等問題(Pestes and Stanislao 1984)。

        微細乳化是利用添加低燃點之揮發性液體來改善噴霧效果之方法(Goering et al, 1982 ; Goering and Fry,1983a;Goering et al, 1983b;Ziejewski et al.,1983),其缺點是會降低十六烷值,並影響燃燒效率(Naegeli and Moses, 1983)。

        熱解是將植物油中巨大分子結構分解成較小之分子結構(Niehaus et al.,1986;Schwab et al.,1987),可以提升熱值與十六烷值,並降低黏度,由於其程序複雜,成本過高,並不是一種很好之方法。

        轉酯化則是將油脂與醇類在某一比例與條件下進行反應,並生成生質柴油之過程。

         綜合考量系統操作性、安全性、經濟性等因素,上述四種方法中以轉酯化方法最佳,具有轉化率較高與反應時間較短等優點,是已商業運轉之生質柴油生產工廠中最常見之方法,其中又以使用酸性或鹼性化學物質作為催化劑最為普遍。

         以轉酯化反應為基礎,並使用酸性或鹼性催化劑之生質柴油製程可以分成:油脂原料之前處理(Pretreatment - Refining)、醇與催化劑之混合(Mixing of alcohol and catalyst)、轉酯化反應(Transesterification)、靜置分離(Separation)、醇移除與回收(Alcohol Removal and Recovery)、甘油純化(Glycerin Purification)與生質柴油水洗取得(Methyl Ester Wash)等步驟(National Biodiesel Board,2002),如圖5-1所示。

生質柴油製程

圖5-1  生質柴油之製程

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