新型生物柴油管式反应系统，以新型ZrO2多晶泡沫陶瓷作为催化剂，具有反应时间短、转化效率高、原料来源广泛，催化剂可重复利用，反应过程中不需要水洗、中和操作，减少原料预处理且没有工业三废产生等特点。十分适合催化加氢、酯交换、脱羧、裂化以及异构化等反应。 该系统以废弃油脂为原料对其工艺特性等指标进行了验证，成功实现了废弃油脂向生物柴油的转化。目前，已经连续运行1年，各项指标均达到了设计要求。高技术申请专利14项。

成果描述：生物柴油以其可再生性及环境友好等优点倍受人们瞩目。目前生物柴油工业生产主要采用均相碱催化酯交换反应。该法虽催化效率高，但生产过程中为降低生物柴油产品含碱量，通常采用稀酸及水洗涤，造成大量含碱含盐废水排放，带来环境问题，且洗涤后产品需脱水干燥，后续工艺复杂，能耗高。本成果提出了一条在甲醇亚临界条件下，采用微量碱催化制备生物柴油的新工艺。选择以精制菜籽油为原料，选择以酯交换反应转化率为指标，在优化条件下，菜籽油一段转化率可达85.5%，两段转化率可达98%；生物柴油成本单价为6372.5元/吨，相较于传统工艺减少了486.1元/吨。市场前景分析：化工市场与同类成果相比的优势分析：1： 产品碱残留量小于10 mg/kg； 2：原料油转化率不低于95%； 3：生物柴油产品符合国标BD-100； 4：原料油价低于5000时，生产成本不高于6400 元/吨

油脂是天然可再生的资源，用其作原料所开发与生产的化工产品具有低毒性、易生物降解、人体亲和性和环境适应性好等特点。生物柴油（脂肪酸甲酯）研究始于20世纪50年代末60年代初，20世纪80年代飞速发展。早期研究目的替代化石柴油作燃料，目前已形成广泛的应用。脂肪酸甲酯既是生物柴油的基础组分，又在化工领域有广泛的用途。本技术采用动植物油脂、废弃餐饮油、酸化油脂或棕榈油等为原料，通过与甲醇酯交换工艺生产脂肪酸甲酯产品，可进一步通过环氧化生产环氧化脂肪酸甲酯。产品闪点180℃以上，酸值0.6～0.8，转化率95%以上。

石油资源的日益枯竭和日益严格的环保要求，使得清洁替代燃料的开发和应用步伐大大加快。其中可再生能源，生物柴油更是得到了各国的广泛重视。目前工业化生产的生物柴油当中，对于富含水或FFA的价廉的低品质原料油，则需要复杂的前处理工艺。因此开发一种方便、高效的可采用低品质油合成生物柴油的技术意义重大。 蓖麻为世界十大油料作物之一，在我国具有丰富资源,其产量位居世界第三，是优良的替代石油的可再生性“绿色能源”资源。油桐是我国特有的木本油料树种,因其种子含油量高,被列为我国四大木本油料之一。以上述两种非食用油制备生物柴油不仅可以缓解对食用油的需求压力，还可以大力推动此类油品植物的种植业的发展。

1 成果简介原料油脂费用占生物柴油生产成本的 80％以上，目前原料油脂价格高居不下并不断上涨，制约了生物柴油产业化和商业化。国内外生产生物柴油的主要原料是大豆油、菜籽油、花生油、棕榈油、地沟油等。它们与农业争地，与食品及饲料争原料，单位生物量的产油率低，生产周期长，消耗大量的水资源、化肥和能源。 清华大学发明了微藻异养发酵生产生物柴油的新技术，其技术特征在于：通过对一种特别藻株特殊品系的筛选和代谢途径的改变， Chlorella protothecoides 0710 strain 由光合自养转变为化能异养，细胞由绿变黄，生长繁殖更快，油脂含量提高 3~4 倍，达细胞干重的 61％以上。又将工业界成熟的发酵技术应用于高油脂异养微藻的生产，进一步提高发酵规模和细胞密度，现细胞发酵密度超过了 100 g/L，获取了大量异养干藻粉后提取油脂，经转酯化反应生成了高质量的生物柴油。 该技术的创新点： （ 1）发明了微藻异养发酵生产生物柴油新技术，打通了以糖、淀粉、有机废水、二氧化碳等为原料、工业自动化条件下高效生产生物柴油的新途径； （ 2）异养藻细胞发酵产量和油脂含量不断创造新高（ 细胞干重 100 g/L，含油量 60％），提高了该技术工业化生产的经济性； （ 3）在发酵前引入利用 CO2和光合作用来减少糖或淀粉的消耗，降低成本同时减少温室气体的排放。 该技术获 3 项国家发明专利和 2007 年全国发明大会奖。2 应用说明与有实力的企业界合作，在工业化规模上进一步降低微藻发酵过程的成本，实现该技术的商业化运作。 主要生产原料为二氧化碳及以下 3 类之一：（ 1） 甜高粱、甘蔗等糖质原料；（ 2） 木薯、玉米等淀粉质原料；（ 3） 含糖有机废水。 生产设备：微藻培养池、光生物反应器、工业发酵设备及厂房为主。 生产消耗：电能、蒸汽等（无污染等环境问题）。 产品应用：微藻生物柴油质量好，应用范围与目前市场上销售的柴油完全相同。 投资风险：本技术创新性强，没有前人的实践、范例和经验；通过工业化和规模化来实现进一步降低成本的目标；高技术、高投入、预期高回报的同时也存在投资风险。3 应用范围中国境内的生物柴油能源市场等。4 效益分析全世界油脂价格和液体燃料价格疯狂上涨，对世界经济、政治和国家安全等产生重大影响。5 合作方式（ 1） 合作研究开发：清华大学方投入前期的专利技术、成果、仪器、实验室和研究人员，政府或企业方投入研发资金（至少若干百万元起步）、设备和工程技术人员，双方共同合作，在工业化规模上进一步降低微藻发酵过程的成本，实现该技术的商业化运作。双方风险共担，成果共享。 （ 2） 技术转让：清华大学方将前期的专利、技术、成果独家转让给企业方，同时协助企业方完成进一步的研发、生产和商业化运作。企业方首先投入技术转让费用，享有对该技术的垄断权。

我国的能源和优质蛋白质都越来越依赖于进口，另一方面，大量的转基因棉籽没有得到充分利用。我校拥有自主知识产权的新技术可以联产生物柴油和无毒棉籽蛋白等产品。棉花是我国最重要的经

采用本技术，以煅蛋壳/贝壳基专用催化剂脂肪酸甲酯(或乙酯)，即生物柴 油的生成，同时将反应生成的甘油部分或全部的与催化剂进行二次反应，得到塑217 料热稳定剂甘油钙，从而可避免碱性甘油的产生，实现生物柴油的绿色、无污染 化生产。投资 800 万元建设一套年产 30000 吨生物柴油，联产 1800 吨甘油钙的 装置，可将副产甘油的产量减少为 1000 吨左右，同时获得 1800 吨甘油钙，按 1.6 万元/吨计，年增产值 2500 万元以上，利润 1500 万元以上。 

项目研究内容及用途 ：本项目以地沟油、其他餐饮废油、下脚料油为 原料，先对其进行精炼，再采用多相催化剂在双效有机溶剂的协同下，直 接将精炼动植物废油快速转化为生物柴油， 同时副产品经简单的步骤纯化 即可得到纯度较高的甘油。 技术特点 ：该技术采用常压设备，在温和的条件下，既可以得到高于 97%的酯化率和纯度 95%的甘油。经有关用酯工艺把植物油转变为甲酯或 乙酯类物质，其理化性质与燃烧性能大为改善，黏度

成果描述：生物柴油是一种极具应用前景的生物质洁净能源，世界各国都极其重视其发展，并在政策和税收等方面给予了极大的扶持。由于需以精制后的动植物油为原料，其生产成本过高而导致生物柴油的推广应用受阻。若以煎炸费油、地沟油等为原料制备生物柴油，则可以大大降低生产成本。但由于煎炸废油、地沟油等原料的酸值很高，必须经过硫酸催化预酯化降低酸值后，才能采用传统的碱催化酯交换方法制备生物柴油。这个工艺同时存在着硫酸对反应器的腐蚀、大量含酸废水排放污染水环境、催化剂与产物分离困难、催化剂不可重复使用等弊端。采用非均相固体酸催化剂则可以克服这些问题，并且是一种绿色环保的工艺。 采用酸改性的固体酸催化剂，对高酸值棕榈油酯化反应制备生物柴油表现出很好的催化活性。固体酸在醇油比9:1、催化剂用量7 wt%、65 oC条件下，催化棕榈油的甲酯化反应时间2 h，产物的甲酯含量和甲酯收率分别可达96.3%和93.2%。制备了有添加剂的SZMN型固体酸，对脂肪酸的酯化反应表现出高活性和高稳定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化剂用量10 wt.%、反应时间4h，油酸转化率可达98.5%。最优反应条件下，SZMN固体酸在重复使用6次后认可保持约96%的油酸转化率。市场前景分析：该项技术可应用于生物柴油生产企业，尤其适用于从低成本高酸值油脂原料（如煎炸废油、地沟油、棕榈油等）生产生物柴油。使用该项技术，可以降低用于处理含酸、碱废水的成本，使生产过程更容易达到环评要求。与同类成果相比的优势分析：催化剂活性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，脂肪酸转化率 > 90 %。 催化剂稳定性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，重复使用6次，仍可保持 > 90 %的脂肪酸转化率。 生物柴油产品评价： 产品酸值 < 1 mgKOH/g。

成果描述：生物柴油是一种极具应用前景的生物质洁净能源，世界各国都极其重视其发展，并在政策和税收等方面给予了极大的扶持。由于需以精制后的动植物油为原料，其生产成本过高而导致生物柴油的推广应用受阻。若以煎炸费油、地沟油等为原料制备生物柴油，则可以大大降低生产成本。但由于煎炸废油、地沟油等原料的酸值很高，必须经过硫酸催化预酯化降低酸值后，才能采用传统的碱催化酯交换方法制备生物柴油。这个工艺同时存在着硫酸对反应器的腐蚀、大量含酸废水排放污染水环境、催化剂与产物分离困难、催化剂不可重复使用等弊端。采用非均相固体酸催化剂则可以克服这些问题，并且是一种绿色环保的工艺。 采用酸改性的固体酸催化剂，对高酸值棕榈油酯化反应制备生物柴油表现出很好的催化活性。固体酸在醇油比9:1、催化剂用量7 wt%、65 oC条件下，催化棕榈油的甲酯化反应时间2 h，产物的甲酯含量和甲酯收率分别可达96.3%和93.2%。制备了有添加剂的SZMN型固体酸，对脂肪酸的酯化反应表现出高活性和高稳定性。在65 °C、醇酸比9/1、催化剂用量10 wt.%、反应时间4h，油酸转化率可达98.5%。最优反应条件下，SZMN固体酸在重复使用6次后认可保持约96%的油酸转化率。市场前景分析：该项技术可应用于生物柴油生产企业，尤其适用于从低成本高酸值油脂原料（如煎炸废油、地沟油、棕榈油等）生产生物柴油。使用该项技术，可以降低用于处理含酸、碱废水的成本，使生产过程更容易达到环评要求。与同类成果相比的优势分析：催化剂活性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，脂肪酸转化率 > 90 %。 催化剂稳定性评价： 65 °C、醇酸比9:1、催化剂用量7~10 wt.%、反应时间2~4h，重复使用6次，仍可保持 > 90 %的脂肪酸转化率。 国内先进。