作為一種生物柴油生產(chǎn)工藝，生物酶法具有反應(yīng)條件溫和、甲醇定量投放、副反應(yīng)少、轉(zhuǎn)化率高、甘油不含鹽、生物重油粘度小等優(yōu)勢；但是同時也有反應(yīng)時間長、催化劑成本高、產(chǎn)品尚未完全達(dá)標(biāo)等不足；為了更好的引領(lǐng)我國生物柴油行業(yè)技術(shù)向低污染、無污染方向進(jìn)步，本文將生物酶法與傳統(tǒng)化學(xué)法（酸堿法及酸催化法）做一對比，供大家參考。

01、原料適應(yīng)性

 這一點(diǎn)是所有生物柴油工藝都必須首先考慮的問題，所謂原料適應(yīng)性是指工藝技術(shù)對于原料品種的覆蓋程度。

1. 酸堿法：對于地溝油、潲水油適應(yīng)，也適用于進(jìn)口工業(yè)棕櫚油及其副產(chǎn)品，不適用于酸化油。

2. 酸催化法：適用于所有廢棄油脂原料，對于酸化油效果明顯，這一點(diǎn)是酸催化法至今還有生命力的.大依托，該法也適用于進(jìn)口工業(yè)棕櫚油。

3. 生物酶法：原則上適應(yīng)不含硫酸根的廢棄油脂，因此對于酸化油以及硫酸處理過的地溝油不適應(yīng)，另外對于工業(yè)棕櫚油（凝固點(diǎn)大于44℃）及其副產(chǎn)品脂肪酸不適應(yīng)（原料熔化溫度超過生物酶耐受溫度）。

小結(jié)：由此可見，與化學(xué)法相比，生物酶法的原料適應(yīng)性還是略遜一籌，原料適應(yīng)性.好的是酸催化法，其次是酸堿法，再次是生物酶法；不過，隨著原料預(yù)處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信這個差距會逐漸縮小，也就是說預(yù)處理技術(shù)進(jìn)步會彌補(bǔ)生物酶法原料適應(yīng)性差的一些不足。

02、反應(yīng)時間

亦稱反應(yīng)周期，嚴(yán)格的說是從原料進(jìn)入反應(yīng)器到合格粗甲酯全部離開反應(yīng)器結(jié)的時間；

1. 酸堿法：關(guān)于這個工藝的反應(yīng)時間各有說辭，由于酯化反應(yīng)、酯交換反應(yīng)以及甘油沉降分離分為三個單元，因此很多人僅僅把酯化時間作為酸堿法的反應(yīng)時間，而實(shí)際上后續(xù)的甘油沉降分離要占用很多時間；因此這個工藝的反應(yīng)時間有反應(yīng)時間不大于8小時和反應(yīng)時間約20小時兩種意見。

2. 酸催化法：甘油酯在酸性催化劑存在下發(fā)生酯交換比較慢，但是酸催化酯交換反應(yīng)沒有皂化風(fēng)險且沉降迅速，這就是酸催化法的立足點(diǎn)；由于酸催化下酯交換反應(yīng)速度比較慢，所以酸催化法反應(yīng)時間比較長，一般在20—24小時，不過整個反應(yīng)是在同一反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，結(jié)束時既是得到粗甲酯，因此個人覺得酸催化法的反應(yīng)時間僅僅是略高于酸堿法而已。

3. 生物酶法：注意，以上反應(yīng)時間都是以得到合格粗甲酯為目標(biāo)（經(jīng)過真空精餾可以得到符合標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油）；相比之下，生物酶法.大的不足就是反應(yīng)時間長，一般在36—48小時，且得到的只是基本不含甘油酯的高酸值（5—10）的粗甲酯，還需要進(jìn)一步降低酸值才行。因此整體來說，生物酶法的反應(yīng)時間大于化學(xué)法（需延長12小時以上），這是生物酶法.大的不足之一。

小結(jié)：總的來說，生物酶法的反應(yīng)機(jī)理和溫度決定了其反應(yīng)時間較長，不過由于對反應(yīng)器材質(zhì)要求較低，因此在一定意義上抵消了這一點(diǎn)不足；另外，酸催化、堿催化如果采用連續(xù)反應(yīng)器則可以進(jìn)一步縮短反應(yīng)時間，可以說在反應(yīng)時間這個環(huán)節(jié)上，生物酶法是望塵莫及了。 

03、甲醇使用量

這項指標(biāo)是生物柴油生產(chǎn)成本的重要分項，因為甲醇使用量決定了甲醇回收量，而甲醇回收量則決定了能耗高低；相比之下，生物酶法甲醇使用量低于酸堿法及酸催化法。

1. 酸堿法：酸堿法需要經(jīng)過獨(dú)立的兩個反應(yīng)器、兩步化學(xué)反應(yīng)（酸催化酯化和堿催化酯交換），因此其甲醇使用量一般都在50—60%（按照原料質(zhì)量比），應(yīng)該是甲醇使用量.大的方法，因此很多企業(yè)研究了很多甲醇及其熱量套用的辦法來抵消這一成本的升高。

2. 酸催化法：酸催化法由于只在一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，甲醇可以連續(xù)加入，因此其使用量略低，一般在40—50%之間，低壓泄壓甲醇或者高溫通入的甲醇都可以直接進(jìn)入甲醇精餾塔回收甲醇。

3. 生物酶法：生物酶法不同于化學(xué)法的特色之一就是反應(yīng)物無需過量來推動化學(xué)平衡移動（至少不是主要因素），因此其甲醇投放量比較低，基本可以是按照略高于反應(yīng)摩爾比定量投放即可（13—15%）；不過這是針對前段液酶反應(yīng)段而言的，對于目前正在開發(fā)的固酶催化降低酸值技術(shù)，甲醇的使用量無疑是增加了，不過總體來說，生物酶法的甲醇使用量應(yīng)該是低于化學(xué)法。

小結(jié)：甲醇使用量低是生物酶法.大的優(yōu)勢，其直接結(jié)果就是降低了酯化段的能耗（回收甲醇量大大降低），不過也正是因為使用量（過量）很少，因此殘余微量甲醇回收效果差，其甲醇消耗量沒有優(yōu)勢甚至可能略高于化學(xué)法。 

04、副反應(yīng)及轉(zhuǎn)化率

之所以把這兩個因素合并在一起，是因為副反應(yīng)少則意味著轉(zhuǎn)化率高，這是互為因果的兩個因素。

1. 酸堿法：其酯化段如果采用低溫法，則副反應(yīng)較少，主要的副反應(yīng)發(fā)生在堿催化酯交換段，即堿性催化劑與油脂（甲酯）發(fā)生皂化反應(yīng)形成皂并夾帶油脂（甲酯），也就是說皂化反應(yīng)是酸堿法主要的副反應(yīng)，其表象就是甘油層含油率可達(dá)30%以上。

2. 酸催化：由于酸催化是在較高溫度（100—120℃）下進(jìn)行，因此難免會發(fā)生聚合、焦化、碳化、磺化（硫酸催化劑時）等副反應(yīng)，與酸堿法不同的是，皂化副反應(yīng)具有很好的可逆性，酸化即可以回收油脂，而酸催化副反應(yīng)基本不具有可逆性，形成的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)等沒有回收價值，只能是進(jìn)入生物重油成。

3.生物酶法：相比之下，生物酶催化首先具有強(qiáng)烈的“定向性”，即只對于酯化、酯交換、水解這些“有用”的反應(yīng)起到催化左右，而對于其他反應(yīng)基本上“無動于衷”，因此很少副反應(yīng)；另外就是液體酶催化酯交換反應(yīng)比較徹底，不同于化學(xué)法的“先酯化、后酯交換”的次序。

小結(jié)：由于生物酶催化機(jī)理先天的優(yōu)勢，因此生物酶法的副反應(yīng)很少，另外由于其特有的“定向性”，其轉(zhuǎn)化率也比較高，尤其是對于酯交換反應(yīng)，生物酶法具有無皂化風(fēng)險且轉(zhuǎn)化率高并先于酯化反應(yīng)的特色和優(yōu)勢。

05、催化劑成本

價格昂貴是生物酶催化劑.大的不足之一，如何提高循環(huán)利用率是降低生物酶催化劑成本的關(guān)鍵，因為.終只有較低成本的催化劑才具有產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢，否則只能是實(shí)驗室成果；相比之下，化學(xué)法的優(yōu)勢之一就是催化劑價格低廉、生產(chǎn)成本低。

1.酸堿法：所使用的典型催化劑是0.5—2%的硫酸和0.5%的氫氧化鉀（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），硫酸核計約3—12元/噸生物柴油，氫氧化鉀核計約30—40元/噸生物柴油，總成本不高于50元/噸生物柴油。

2.酸催化：所使用的典型催化劑是0.8—1.2%硫酸（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)），成本不超過10元/噸生物柴油；如果使用有機(jī)酸，則成本較高（100元左右）。

3.生物酶法：目前據(jù)比較權(quán)威的說法有兩個，其一是諾維信中國分公司給出的數(shù)據(jù)是不大于200元/噸生物柴油，另一個是清華大學(xué)給出的不大于150元/噸生物柴油，二者共同的就是提高回收量和循環(huán)次數(shù)以降低成本；不過，由于目前生物酶法的催化劑是采用“一次加入、多次循環(huán)”的方式，因此在生產(chǎn)過程中存在萬一誤操作而造成“崩潰”致使催化劑全部失活的風(fēng)險，這是生物酶法的不足；還有一個風(fēng)險就是生物酶法反應(yīng)過程只適合于攪拌而不適合于循環(huán)，因為循環(huán)泵的葉輪處容易形成局部高溫，生物酶容易失活；還有就是雖然可以使用碳鋼設(shè)備，但是由于生物酶對重金屬離子敏感，因此還是以不銹鋼或者搪玻璃設(shè)備為好。

小結(jié)：從催化劑成本的角度來看，生物酶法催化劑成本高于化學(xué)法，而化學(xué)法又以酸催化法.低。

06、產(chǎn)品質(zhì)量

在此我們分別對比生物柴油、生物重油、甘油三種產(chǎn)品。

1.截止到2019年4月，實(shí)際產(chǎn)品情況顯示化學(xué)法生物柴油可以滿足歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN14214和國家標(biāo)準(zhǔn)GB 25199附錄C（BD100），而生物酶法得到的生物柴油在酸值、硫含量二項關(guān)鍵指標(biāo)還無法達(dá)到要求，需要進(jìn)一步改進(jìn)；至少是至今為止生物酶法生物柴油還沒有出口產(chǎn)品。

2.酸堿法得到的生物重油由于含皂，因此粘度較大；酸催化法由于聚合的原因，其生物重油粘度也較大；而生物酶法得到的生物重油粘度小，流動性好，是非常優(yōu)異的燃料油調(diào)合組分。

3.酸堿法得到的甘油由于反復(fù)中和而含有大量的鹽，難于精制且產(chǎn)生不好處理的鹽類；酸催化法甘油基本進(jìn)入污水處理成為沼氣；而生物酶法得到的甘油由于不含鹽，經(jīng)過技術(shù)處理應(yīng)該可以得到質(zhì)量優(yōu)異的精甘油（目前還沒有生物酶法精甘油的產(chǎn)品信息）。

小結(jié)：生物柴油、生物重油、甘油三種產(chǎn)品，按照本文發(fā)表時間為截止時間，生物柴油產(chǎn)品質(zhì)量是化學(xué)法優(yōu)于生物酶法，而相關(guān)副產(chǎn)品生物重油、甘油則是生物酶法優(yōu)于化學(xué)法；這一點(diǎn)需要等待生物酶法能夠得到合格的生物柴油產(chǎn)品后再統(tǒng)一對比。

結(jié)論：以上對酸堿法、酸催化法與生物酶法生物柴油技術(shù)從幾個方面進(jìn)行了簡單對比，由于作者水平所限，一些觀點(diǎn)難免有失偏頗，歡迎大家爭鳴。

全國生物柴油行業(yè)協(xié)作組..委員會常務(wù)副主任

寧守儉

2019年5月13日星期一

為適應(yīng)國內(nèi)外市場能源結(jié)構(gòu)的變化，以及油脂工業(yè)以規(guī)模效益為顯著特征的發(fā)展趨勢，河南恒天久大實(shí)業(yè)有限公司率先開發(fā)出了利用不適合人類食用的和廢棄的動、植物油脂制造燃料用生物柴油項目，并使工廠生產(chǎn)能力擴(kuò)展，成本降低，以綠色、健康概念引導(dǎo)企業(yè)品牌效益，順應(yīng)了市場發(fā)展的需求。截止目前，公司已經(jīng)成功完成多個大中型生物柴油項目的工程總承包，具有豐富的工藝設(shè)計和施工指導(dǎo)經(jīng)驗，竭誠歡迎新老客戶及技術(shù)大咖參與交流合作和參觀考察！咨詢熱線：0371-86561186   15617916515