第一節(jié) 生物柴油概述

一、生物柴油定義

生物柴油（Biodiesel）是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料油通過酯交換工藝制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。

生物柴油是生物質(zhì)能的一種，它是生物質(zhì)利用熱裂解等技術(shù)得到的一種長鏈脂肪酸的單烷基酯。生物柴油是含氧量極高的復(fù)雜有機成分的混合物，這些混合物主要是一些分子量大的有機物，幾乎包括所有種類的含氧有機物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有機酸、醇等。

特點：1）含水率較高，最大可達(dá)30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高穩(wěn)定性，但降低了油的熱值；

2）pH值低，故貯存裝置最好是抗酸腐蝕的材料；

3）密度比水大，與水的比值約為1.2；

4）具有“老化”傾向，加熱不宜超過80℃，宜避光、避免與空氣接觸保存；

5）潤滑性能好。

應(yīng)用：生物柴油可用作鍋爐、渦輪機、柴油機等的燃料，工業(yè)上應(yīng)用的主要是脂肪酸甲酯。

生物柴油是一種優(yōu)質(zhì)清潔柴油，可從各種生物質(zhì)提煉，因此可以說是取之不盡，用之不竭的能源，在資源日益枯竭的今天，有望取代石油成為替代燃料。

二、生物柴油生產(chǎn)

生物柴油是生物質(zhì)能的一種形式，其主要成份為通過動植物油脂轉(zhuǎn)化而來的高級脂肪酸的低碳烷基酯混合物，以其物化性能與石化柴油相近，并可以直接代替石化柴油或與普通石化柴油以任意比例互溶代替石化柴油使用而得名。由于得自于動植物油脂的生物柴油與得自于石油的石化柴油相比，生物柴油具有環(huán)境友好、在使用過程中降低有害廢棄物排放等多方面環(huán)保優(yōu)點，加之占世界能源消耗量40%的石油因資源量極為有限，造成原油和燃料油市場價格巨幅波動，生物柴油作為一種優(yōu)質(zhì)生物質(zhì)可再生能源，自二十世紀(jì)九十年代以來在世界范圍內(nèi)形成了 研究 開發(fā)熱潮，并已經(jīng)形成快速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。

我國是世界上經(jīng)濟(jì)發(fā)展最為迅速的國家之一，對能源的需求量長期持續(xù)高速增長，在現(xiàn)在的能源消耗構(gòu)成中，除煤炭能夠滿足自給外，石油和天然氣供給遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，特別是石油，我國2003年消耗石油2.5億噸，從國際市場上進(jìn)口高達(dá)9，100萬噸，國際依存度高達(dá)36.4%，從各種渠道得到的數(shù)據(jù)表明，2004年我國石油進(jìn)口量將突破億噸大關(guān)，達(dá)到1.2億噸，石油的國際依存度也將突破40%。國際石油價格的高企，不僅增加了購買石油的外匯消耗，而且給我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展造成不容忽視的負(fù)面影響。

在這樣的背景情況下，開展可再生清潔能源 研究 對我國不僅具有非常重要的現(xiàn)實意義，同時還具有非常重要的戰(zhàn)略意義。為此我國有相當(dāng)一些科研人員和 研究 機構(gòu)開展了這方面的 研究 工作，國家多年來也在各類政府資助的科研項目中予以立項和經(jīng)費支持，取得了一大批具有價值的科研成果。本文對生物柴油技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行介紹和 分析 。

生物柴油技術(shù)現(xiàn)狀

生物柴油經(jīng)過多年的 研究 和發(fā)展，其生產(chǎn)技術(shù)和使用技術(shù)已經(jīng)進(jìn)展到相當(dāng)?shù)纳疃?。早期利用油脂高溫裂解生產(chǎn)汽油、柴油的技術(shù)，因轉(zhuǎn)化率低、能耗高、經(jīng)濟(jì)性差而淘汰，現(xiàn)在生物柴油生產(chǎn)技術(shù)主要可以歸結(jié)為兩個方面：一是物理法生物柴油生產(chǎn)技術(shù)；一是化學(xué)法生物柴油生產(chǎn)技術(shù)。

物理法生物柴油生產(chǎn)技術(shù)

在物理法生物柴油生產(chǎn)技術(shù)方面，主要是利用了動植物油脂具有高能量密度和可燃燒的特性用于柴油代用燃料。由于動植物油脂具有粘度較高的特點，為了使其能夠用于內(nèi)燃機燃燒，一種方法是將植物油與石化柴油直接混合用于柴油代用燃料。Amans等在1983年將大豆油與2號柴油進(jìn)行混合，然后在直接噴射的渦輪發(fā)動機上試驗，結(jié)果表明，大豆油與2號柴油以l：2的比例可以得到很好地混合，降低了燃料油的黏度，并可直接用于農(nóng)用機械的替代燃料。通常采用植物油與石化柴油5～30%的混合比，其性能與2號石油柴油的性能很接近。另一種方法是將動植物油制成微乳液，來解決動植物油的黏度高的問題。Georing等用乙醇水溶液與大豆油制成微乳液，Ziejewski等用冬化葵花籽油、甲醇、l一丁醇制成乳狀液，Neuma等用表面活性劑（主要成分為豆油皂質(zhì)、十二烷基磺酸鈉及脂肪酸乙醇胺）、助表面活性劑（主要成分為乙基、丙基、異戊基醇）、水、石化柴油和大豆油制成可替代柴油的微乳液。我國江蘇理工大學(xué)與德國ELSBETT公司合作，成功地開發(fā)了燃燒植物油的小缸徑高速直噴內(nèi)燃機，并在開發(fā)的車用內(nèi)燃機上開展了用植物油做燃料的應(yīng)用 研究 ，成功地燃燒多種植物油。

化學(xué)法生物柴油生產(chǎn)技術(shù)

與物理方法不改變油脂組成和性質(zhì)不同，化學(xué)法生物柴油技術(shù)就是將動植物油脂進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化，改變其分子結(jié)構(gòu)，使主要組成為脂肪酸甘油酯的油脂轉(zhuǎn)化成為分子量僅為其三分之一的脂肪酸低碳烷基酯，使其從根本上改善流動性和粘度，適合用作柴油內(nèi)燃機的燃料。酯化和酯交換是生物柴油的主要生產(chǎn)方法，即用（含或不含游離脂肪酸）的動植物油脂和甲醇等低碳一元醇（通常為C1-4醇）進(jìn)行酯化或轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸低碳烷基酯，再經(jīng)分離甘油、水洗、干燥等適當(dāng)后處理即得生物柴油。通過化學(xué)轉(zhuǎn)化得到的脂肪酸低碳烷基酯完全具有石化柴油幾乎相同的流動性和粘度范圍，同時具有與石化柴油的完全互溶性，是一種良好的柴油內(nèi)燃機動力燃料。生物柴油化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)形成比較完備的技術(shù)體系和方法，其技術(shù)根本點就在于采用不同的酯化或轉(zhuǎn)酯化催化劑、工藝技術(shù)條件等將動植物油脂轉(zhuǎn)化成生物柴油，在這些方面已有大面積的專利技術(shù)覆蓋和公開發(fā)表的大量 研究 報告，涵蓋了化學(xué)催化劑法、生物酶催化劑法、無催化劑法（在高溫高壓下進(jìn)行）、常壓法、加壓法等生物柴油生產(chǎn)技術(shù)的各個方面，其生產(chǎn)原料包括動植物油脂和廢棄食用油脂。在這些技術(shù)中化學(xué)方法的常壓連續(xù)轉(zhuǎn)酯化和加壓連續(xù)轉(zhuǎn)酯化等生物柴油生產(chǎn)技術(shù)，已在歐美等發(fā)達(dá)國家形成大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，代表了當(dāng)今主流生物柴油技術(shù)，而且技術(shù)仍在不斷發(fā)展。

第二節(jié) 生物柴油現(xiàn)狀及前景 分析

一、國內(nèi)外生物柴油生產(chǎn)狀況比較

能源和環(huán)境問題是全球性問題，日益緊缺的石油資源和不斷惡化的地球環(huán)境使得各國政府都在積極尋求適合的替代能源。

生物柴油作為一種全新的、可再生的綠色能源，其原料資源不受限制、來源豐富，在替代普通石化柴油時表現(xiàn)良好，具有生物可分解、毒性小、閃點高、燃燒性、潤滑性、互溶性好等優(yōu)點，日益受到廣泛關(guān)注。

目前，世界上許多國家都在大力開發(fā)生物柴油技術(shù)并積極推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。特別是歐美等發(fā)達(dá)國家，近年來由政府大力推進(jìn)生物柴油產(chǎn)業(yè)，在稅收政策和財政補貼上給予大力支持，使生物柴油價格與石油相差無幾。歐盟是全世界生物柴油發(fā)展最快的地區(qū)，2004年生產(chǎn)能力達(dá)225萬噸， 規(guī)劃 2010年產(chǎn)量達(dá)到800～1000萬噸，占柴油市場份額的5.75%，2020年這一比例將達(dá)到20%。美國、加拿大、日本、韓國等國家也紛紛加大生物柴油的發(fā)展力度。

與國外相比，我國在發(fā)展生物柴油方面還有相當(dāng)大的差距，處于初級 研究 階段，主要以民營企業(yè)為主，裝置規(guī)模小，技術(shù)水平低，原料供應(yīng)不足，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不一，市場流通不規(guī)范，綜合利用和深加工水平有待提高。

目前，國內(nèi)年產(chǎn)萬噸級的生產(chǎn)企業(yè)有海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源發(fā)展公司、西安蘭天生物工程公司等。另外中石化石油化工科學(xué) 研究 院和石家莊煉化股份公司正在籌建采用多種原料的一套5萬噸/年生物柴油生產(chǎn)裝置，中國石油天然氣股份有限公司也擬在四川建設(shè)10萬噸/年生物柴油項目。

近年來，在生物柴油開發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域，我國企業(yè)和地方政府充分利用自身優(yōu)勢以及國外的技術(shù)力量，積極開展國際合作，取得了初步成果。如四川大學(xué)完成了對生產(chǎn)生物柴油的優(yōu)質(zhì)木本油料作物麻瘋樹的基因技術(shù)控制油含量、碳鏈長度等 研究 ，建立了基因庫、種植標(biāo)準(zhǔn)和育苗基地。另外，四川、貴州等西南地區(qū)積極與歐美、東南亞相關(guān) 研究 機構(gòu)開展交流，在種植基地、技術(shù)研討等領(lǐng)域進(jìn)行 研究 開發(fā)合作。
在全球生物能源蓬勃發(fā)展的形勢下，利用我國各地豐富的原料資源發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)，緩解日益緊缺的燃料問題，對我國經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)保都將起到重要的作用。為正確引導(dǎo)和規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我委正在積極會同有關(guān)部門開展生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展前期 研究 工作。目前，生物柴油國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T20828-2007柴油機燃料調(diào)合用生物柴油（BD-100））已經(jīng)于今年初頒布實施。

近日，由天津市汽車技術(shù) 研究 中心承擔(dān)的“生物柴油車輛性能試驗 研究 ”通過專家論證，取得了理想的試驗結(jié)果。另外，國家有關(guān)部門正在制定生物能源原料基地補助資金、加工示范補助資金的管理辦法。

二、生物柴油前景看好

2003年，受國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長的拉動，中國石油市場需求增勢強勁，石油產(chǎn)品需求總量增長幅度達(dá)到兩位數(shù)，為11.4%，比上年提高了7.4個百分點，這促進(jìn)了石油進(jìn)口量的大幅攀升，使我國成為石油消費和進(jìn)口大國。石油市場資源供應(yīng)出現(xiàn)緊缺，價格全面上漲。據(jù)中國物流信息中心統(tǒng)計，2003年我國石油及制品累計平均價格比上年提高11.8%。初步 分析 2004年中國石油市場供需形勢與2003年情況基本相似，將繼續(xù)保持消費需求旺盛，供需基本平衡的格局，但不排除受季節(jié)、運輸?shù)纫蛩赜绊懚霈F(xiàn)局部性和結(jié)構(gòu)性的供應(yīng)緊張。預(yù)計2004年中國原油消費量為2.7億噸，凈進(jìn)口量有可能超過1億噸。

我國是一個石油凈進(jìn)口國，石油儲量又很有限，大量進(jìn)口石油對我國的能源安全造成威脅。因此，提高油品質(zhì)量對中國來說就更有現(xiàn)實意義。而生物柴油具有可再生、清潔和安全三大優(yōu)勢。專家認(rèn)為，生物柴油對我國農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源安全和生態(tài)環(huán)境綜合治理有十分重大的戰(zhàn)略意義。目前，汽車柴油化已成為汽車工業(yè)的一個發(fā)展方向，據(jù)專家預(yù)測，到2010年，世界柴油需求量將從38%增加到45%，而柴油的供應(yīng)量嚴(yán)重不足，這都為油菜制造生物柴油提供了廣闊的發(fā)展空間。發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)還可促進(jìn)中國農(nóng)村和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。如發(fā)展油料植物生產(chǎn)生物柴油，可以走出一條農(nóng)林產(chǎn)品向工業(yè)品轉(zhuǎn)化的富農(nóng)強農(nóng)之路，有利于調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)民收入。
 

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