生物柴油的生产与应用
生物柴油的生产与应用
摘要: 随着能源危机的加深和环境污染的加剧，寻找新能源来替代石化能源已
经迫在眉睫。而生物柴油是一种优质清洁柴油，可从各种生物质提炼，具有环境友好，可再生等优点，可以说是化石能源的良好替代品。本文简述了生物柴油的化学反应原理、、生产方法、优缺点，应用以及发展前景。
关键词：生物柴油生产方法优缺点应用及前景
前言：随着化石燃料的枯竭以及环境污染的日益严重，全球范围内的能源危机
使得寻求新的代替型能源已经是必然趋势，因此生物柴油具有巨大的发展潜力，将对保证石油安全、保证生态环境等方面有十分重大的作用。通过利用可再生资源生产生物柴油替代石化柴油，不仅是我国经济发展和能源需求的战略选择，而且对保障国家能源安全，减少温室气体排放，改善生态环境，实现社会、经济、环境的可持续发展均具有重大的意义。可以预料，生物柴油作为石化柴油的替代能源，在未来几十年内必将呈现出有增无减的发展趋势。
1生物柴油的介绍
1.1生物柴油的定义
生物柴油是指以动植物油或水解的脂肪酸为原料,在催化剂的作用下与低碳醇发生酯交换反应而形成的一种脂肪酸烷基酯,是一种优质成品柴油的代用品。
1.2生物柴油的优点
生物柴油的优点可以概括为[1] a生产原料来源广泛且可再生，大豆油、花生油、菜籽油、玉米油、棉籽油、乌桕油等植物油、猪油、牛油等动物油脂，以及餐饮废油等均可以作为生产生物柴油的原料b具有优良的环保特性。生物柴油具有生物可降解性，低排放，尾气中多环芳香族碳氢化合物、亚硝酸盐、硫化物、硫酸盐、一氧化碳以及烟尘颗粒的含量远低于石化柴油。c可以任何比例与石化柴油混溶，直接添加使用，无需对发动机作任何改进。d闪点高，具有较好的安全性能。生物柴油不属于危险品，在运输、储存、使用方面的优势显而易见。
2生产生物柴油的原理及方法
近年来，实验室研究的生物柴油生产技术非常多，而且针对各种不同的原料进行的工艺试验很多。从反应来讲，涉及物理法、化学催化、生物催化、超临界无催化剂的酯化/酯交换反应
2.1直接混合法[2]
直接混合法是将植物油与矿物柴油按一定的比例混合后作为发动机燃料使用。国外研究人员曾用50%植物油和50%的矿物柴油混合作燃料，结果表明曲轴箱变稠，喷油嘴积炭较厚。美国阿拉巴马州罕次准尔大学约翰逊环境与能源中心用1：2 的混合燃料(1/3 的豆油和2/3 的矿物柴油)，结果表明：1/3 的脱胶豆油和2/3 的矿物柴油混合可代替柴油，他们对该混合燃料进行了900h的耐力试验，发现曲轴箱污染物不多，也未发生变硬和凝胶现象。但是植物油的黏度比柴油高11~13倍，加热到100℃才能接近柴油的黏度。因此柴油机发动时需燃用矿物柴油，正常行驶时候再切换为植物油，但这在运输时这是很难实现的。
2.2 微乳液法[3-4]
微乳液法是将动植物油与溶剂混合制成微乳状液。微乳液是由两种不相溶液体与其它两性分子混合形成胶体分散系统，透明热力学稳定，且各向同性，分散相粒径为1~150 nm 之间微乳化法生产生物柴油是利用乳化剂，使植物油分散到猫度较低溶剂中，例如1~5元醇类，从而将植物油稀释，降低猫度，以满足作为燃料使用要求，微乳液组分中含有低沸点成分，因此能改善雾化特性。微乳液法可以在一定程度上改善植物油的性能，但是易出现破乳现象，稳定性差。
2.3 酯交换法
酯交换反应是动植物油脂在催化剂存在或超临界条件下，与低链醇类发生醇解反应生成脂肪酸单酯的反应过程。酯交换反应过程很多因素影响到生物柴油的生产工艺和生物柴油的质量，如原料脂肪酸的组成、脂肪酸的含量、催化剂的种类和用量、低链醇的类别和用量、原料中水含量、反应温度、反应时间、搅拌等。酯交换反应由于催化剂选择的不同主要有酸碱催化法、酶催化法、超临界法。
2.3.1酸碱催化法
酸碱催化法是用动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸性或者碱性催化剂作用下进行酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油，生产过程中可产生约10%的副产品甘油。酸催化反应的催化剂可选用浓硫酸，苯磺酸和磷酸等，在酯交换过程中不会发生造化，但反应速率较慢；碱催化的反应时间短，工艺较成熟，目前生产厂家大都采用该法生产生物柴油。酸碱催化法合成生物柴油工艺中，醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，生产过程邮费酸碱液排放。[5-6]
2.3.2 酶催化法
酶催化法是指用脂肪酶为催化剂，将醇与植物油进行酯交换反应生成脂肪酸酯的过程。生物柴油可以通过脂肪酶催化的酯交换反应来制备。由于生物酶催化反应条件温和、专一性好和效率高，因而生物酶催化酯交换反应在生物柴油生产技术研发受到高度重视。脂肪酶来源广泛，底物与功能团专一性，在非水相中能发生催化水解、酯合成、酯交换等多种反应，且反应条件温和，无需辅助因子[7]。用脂肪酶为催化剂制备生物柴油，反应过程不受原料中水和游离脂肪酸影响，只需加入理论甲醇量就可使反应顺利进行，且催化剂也易与产物分离。根据使用脂肪酶的方法的不同，可以分为游离脂肪酶、固定化脂肪酶和全细胞脂肪酶催化。酶催化法具有油脂原料适用性较广、反应条件温和( 30 ~ 40℃) 、醇用量小、脂肪酸酯收率较高、产品易于收集和无污染等优点, 近年来越来越受到人们的关注。缺点：用有机溶剂就达不到高酯交换率；反应系统中如甲醇达到一定量，脂酶就会失活；酶价格偏高，反应时间较长.
2.3.3超临界法
生物柴油的制备方法中，物理法虽简单易行，能够降低动植物油的粘度，但其燃烧性能难以满足燃料标准；化学法又分酸碱催化法和酶催化法，这些方法工艺复杂，原料要求较高，反应时间较长，产品分离困难，且催化剂难以回收。尽管如此，但目前有工业应用的主要是酸碱催化法．显然，发展生物柴油制备新工艺或者对现有工艺过程进行强化是发展方向[8-10] 。超临界甲醇( supercritical methanol，SCMeOH) 酯交换法就是近年来提出的新方法[11-15]，其突出优势在于反应速度快，转化率高，产品单纯，原料要求不高，因此受到广泛关注，但高温、高压操作是它的缺点。超临界甲醇法制备生物柴油时，为了控制酯交换反应的操作参数，实验过程和实际生产中都需要知道甲醇－油脂混合体系的临界参
数。由于高温、高压条件下实验测定临界参数有很多困难，因此采用必要的方法对混合系统临界参数进行估算就非常必要[16-18] 。超临界反应是在超临界流体参与下的化学反应，在反应中，超临界流体既可作为反应介质，也可以直接参与反应，它不同于常规的气相或液相反应，是一种新型的化学反应过程。超临界流体在密度、黏度、对物质的溶解度及其它方面所具有的独特性质，使得超临界流体在化学反应中表现出很多气相或液相反应所不具有的优异性能，如溶质溶解度大，反应物质间接触容易，扩散速率快等，这些特点对于改善反应的产率、选择性及反应速率有积极的作用。用植物油与超临界甲醇反应制备生物柴油的原理和酯交换反应相同，其中包括一系列连续的、可逆的反应，如下所示：TG+ROH→DG+R1COOR
DG+ROH→MG+R2COOR
MG+ROH→GL+R3COOR
其中TG 为三脂肪酸甘油酯，GL 为二脂肪酸甘油脂。R1、R2、R3 为脂肪酸，MG 为单脂肪酸甘油酯，ROH 为短链醇。
2.4工程微藻生产工程
“工程微藻”生产柴油, 是从海藻中提炼生物燃料, 为柴油生产开辟了一条新的技术途径利用。“工程微藻”生产柴油, 其优越性在于:微藻生产能力高, 用海水作为天然培养基可节约农业资源;比陆生植物单产油脂高出几十倍;生产的生物柴油不含硫, 燃烧时不排放有毒有害气体, 排人环境中也可被微生物降解, 不污染环境[19-21]
2.5总结
生物柴油作为一种可再生燃料，其生产原料大多来自于生命周期短的植物油、动物油或工程微藻,这对缓解日益严峻的石油危机、能源枯竭等问题有十分重大的意义。目前工业制备生物柴油主要采用酯交换法，随着认识和研究的深入，固体酸碱及生物酶催化剂的开发，超声波及超临界等技术的运用是生物柴油合成研究的重要方向。能源危机和环境污染等已经严重影响到人类的生存，寻找合适的替代燃料已刻不容缓。生物柴油因为其环境友好且可再生作为替代燃料将是一个重要选择。生物柴油尽管已经用于商业化生产，但其与矿物柴油相比在生产成本上没有优势，缺乏市场竞争力。降低生物柴油的生产成本是目前研究的重点，生物柴油的成本主要来源于生产工艺成本和原料成本。生物柴油最主要的成本来源于原料，目前降低原料成本可以通过回收废弃油脂，或者可以建立像盐角草、麻枫树、光皮树以及海南岛油楠树等富油能源作物的产业林基地，长远的方法有高脂含量工程微藻、高脂含量微生物培养和植物纤维素转化。
3生物柴油的应用
目前有很多单位积极研究生物柴油在发动机上的应用情况。陆小明[22] 等利用B100(纯生物柴油)、B50( 50 %体积生物柴油和柴油混合)、B20( 20 %体积生物柴油和柴油混合)等燃料分别对2辆配置了增压中冷车用直喷式柴油机的大客车进行了发动机排放特性试验和整车道路试验。试验结果表明，B100、B50和B20燃料均可以有效降低HC、CO、PM和烟度排放，但动力性下降、油耗率上升、NOx排放有明显增加；燃用B20燃料可以保证在降低排放的同时动力性、耗油率变化不大，因此该种掺烧方式比较适宜。秦建宾[23] 等在一台小型直喷单缸柴油机上进行了黄连木生物柴油和麻风树生物柴油的性能和排放试验，探讨了传统柴油机燃用生物柴油的可行性以及生物燃料对柴油机性能和排放的影响。
试验结果表明，采用生物柴油后燃油消耗率略高于0#柴油，但CO，HC，NOx 排放均有一定程度的降低，并能有效降低碳烟排放，在大负荷时效果尤为显著。另外对于生物柴油在船舶上的应用也有人进行研究。XiangmeiMeng[24] 等对废弃食用油通过用碱催化剂生产出的生物柴油在发动机进行应用，用来检测其排放性能，并和单独使用0#柴油时的排放情况进行比较发现，在对发动机不做大的改动的情况下，应用生物柴油时发动机的动态特性都能表现正常，在应用未经过精致加工的生物柴油混合程度为B20，B50混合燃油的情况下，发动机的排放情况不是很理想。应用经过精加工的混合度为B20时，发动机的颗粒物、HC、CO 的排放量分别减少18.6%，26.7%，20.58%。Donghui Qi[25]等把以大豆为原料生产的生物柴油应用在Ford lion的V6断点喷射直喷柴油发动机上，实验性的研究了排放的结果和在燃烧时喷射时刻和废气再循（EGR）的结果。实验结果表明，随着EGR率的增加，制动燃油消耗率和碳烟的排放有轻微的增加，氮氧化合物的含量明显减少，在高的EGR率的条件下，峰值压力有轻微的降低，峰值温度释放率在低的发动机负载下和原先几乎同一个水平，在高的发动机负载下，峰值温度释放率有所增高。随着主喷射时刻的延迟，制动燃油消耗率有轻微的上升，氮氧化合物的含量有明显的减少，碳烟的排放几乎没有变化。Jie Zhang[26]等在EuroⅡ型发动机上对三种燃油油进行应用，即petroleum diesel (D), biodiesel made from soy bean oil (BS) and biodieselmade from waste cooking oil (BW)。测试了PM2.5的含量。结果表明，上面两种生物柴油的PM2.5的排放量在高的发动机负载下与柴油相比减少了19-37%，而在低的发动机负载下增加了23-133%。根据碳的分析结果，生物柴油的应用增加了12-190%的 2.5中有机碳的排放，减少了53–80%的PM2.5中的自然碳的排放。因此，随着生物柴油的应用，Organic carbon (OC)/ elemental (EC) carbon增加了3-8倍。来自生物柴油和柴油的颗粒几何平均直径在负载和速度转换的时候有一个共同的趋势。Pi-qiang Tan[27] 等人对混合度为5%，10%，20%，50%和100%的混合燃料做了常规和非常规的废弃排放的研究。实验表明，在低负荷和中等负荷的情况下，生物柴油的氮氧化物排放量和使用纯生物柴油时没有太明显的不同。在中等和大负载下生物柴油的混合比对一氧化氮与氮氧化物比排放几乎没有影响。在低发动机负载下，使用生物柴油时其CO的排放量有所增加。随着生物柴油混合比例的增加，HC排放量会持续减少。生物柴油的混合量增加也会导致甲醛排放的增多。与纯柴油相比，混合度为5%的混合燃料的乙醛的排放更高一些。在中低发动机负载下，使用纯生物柴油的乙醛的排放量比使用纯柴油的排放量低。混合度从5%--100%的生物柴油的丙酮的排放量与使用柴油时相比要高。混合燃油中生物柴油的比例越高，甲苯的排放越低。蒋更红[28]等探讨了生物柴油应用于船舶动力装置上所应解决的主要问题，包括制备适合于船舶动力装置使用且能大规模生产的船用生物柴油,船舶柴油机燃烧生物柴油的可靠性、经济性和排放性研究以及对燃油系统的功能要求，指出了生物柴油代替现有矿物柴油的前景和研究的迫切性。
4生物柴油的应用前景
生物柴油的应用前景非常广阔，现有的柴油机不经过任何改造就可以使用生物柴油，但由于生物柴油闪点好,抗爆性好,我们还可以生产高压缩比的柴油机,提高柴油机的动力性。现有的柴油机压缩比等参数是根据柴油的化学特性设计制造的,虽然不经过改造使用生物柴油，但和使用柴油相比，其动力性方面还是有一定的差距。所以，制造柴油机的企业可以制造出使用生物柴油的柴油机。当前，我国
大力提倡可持续发展,可持续发展这里面就包含节约、环保的理念。石油是不可再生资源，用一点少一点,总有用完的那一天，而生物柴油是可再生资源,可以说取之不尽，用之不竭，广阔的田野就是生物柴油的资源库，并且，生物柴油含硫量低,尾气产生的污染就少，如果厂家制造出以生物柴油为燃料的柴油机，不但可以得到国家扶持，还能打出环保这张牌，让生产厂家获得好的经济效益的同时，获得比较好的社会效益。
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生物柴油生产工艺
生物柴油的制备方法主要有 4 种: 直接混合法( 或稀释法) 、微乳化法、高温热裂解法和酯交换法。前两种方法属于物理方法, 虽简单易行, 能降低动植物油的黏度, 但十六烷值不高, 燃烧中积炭及润滑油污染等问题难以解决。高温裂解法过程简单,没有污染物产生, 缺点是在高温下进行, 需催化剂,裂解设备昂贵, 反应程度难控制, 且高温裂解法主要产品是生物汽油, 生物柴油产量不高。酯交换法又分为碱催化酯交换法、酸催化酯交换法、生物酶催化酯交换法和超临界酯交换法。酯交换法是目前研究最多并已工业化生产的方法但生物酶催化酯交换法目前存在着甲酯转化率不高, 仅有40%～60%, 短链醇( 甲醇、乙醇) 对脂肪酶毒性较大,酶寿命缩短; 生成的甘油对酯交换反应产生副作用,短期内要实现生物酶法生产生物柴油, 还是比较困难。超临界酯交换法由于设备成本较高, 反应压力、温度也高, 一程度上影响了该技术的工业化, 目前主要处于试验室研究阶段。 1 生物柴油生产工艺 目前, 国内采用的原料主要有地沟油、酸化油、混合脂肪酸、废弃的植物和动物油等, 根据不同的原料应采用不同的工艺组合来 生产生物柴油。因目前国内企业的日处理量不是很大( 大多为5～50t /d 不等) , 酯交换( 酯化) 工序一般采用反应釜间歇式的; 分离、水洗工序有采用罐组间歇式的, 也有采离心机进行连续分离、水洗的。 1 地沟油制取生物柴油 地沟油水分大、杂质含量多, 酸值较高, 酸值一般在20(KOH)
/(mg/g) 油左右。由地沟油制得的生物柴油颜色较深, 一般需经过脱色或蒸馏工序、添加剂调配工序处理。 碱法催化制备生物柴油工艺流程 氢氧化钠→甲醇粗甘油→脱溶→精制→甘油 ↓↑ 地沟油→过滤→干燥→酯交换→分离→脱溶→水洗→干燥→生物柴油 2酸化油制取生物柴油 酸化油的机械杂质含量较大( 如细白土颗粒) , 酸值一般在80～160(KOH) /(mg/g) 油间, 国内有一步酸催化法和先酸催化后碱催化两步法来制备生物柴油。因酸化油中含有一定量的悬浮细白土颗粒及胶杂, 在反应过程易被硫酸炭化, 在反应釜底部会有一定量的黑色废渣。在酯化反应过程国内有采用均相反应的, 也有采用非均相反应的, 各有利弊。均相反应( 反应体系温度60～65℃) 甲醇在体系内分布均匀, 接触面积大, 利于参与反应, 但生成的水没有带走, 阻碍反应进程; 非均相反应( 反应体系温度105～115℃) 甲醇以热蒸汽形式鼓入, 可以带走一部分生成的水, 有利于反应进程, 以及免去反应釜的搅拌装置, 但甲醇气体在油相的停留时间短、接触面积小, 不利于参与反应,需要更多的热能和甲醇循环量。由酸化油制得的生物柴油颜色也较深, 一般需经过脱色或蒸馏工序、添加剂调配工序处理。一步酸催化制备生物柴油工艺流程:
生物柴油生产工艺
学院：化学与环境保护学院专业：化学工程与工艺 姓名：朱慧芳 学号：201031204011
新型藻类制生物柴油生产工艺 摘要：我国石油资源紧缺,研究开发生物柴油是当务之急。结合我国情况介绍了几种可用于生产生物柴油的原料,并针对不同的原料,提出了几种可供使用的生产工艺。用泔水油、地沟油和油厂下脚料等原料生产生物柴油工艺成熟、经济合算, 值得推广。为适应我国生物柴油的研究与生产,建议加快制定我国生物柴油的相关标准。 关键词：生物柴油；酯化；醇解；酯交换；脂肪酸；脂肪酸甲酯 一生物柴油概述 生物柴油 (Biodiesel)，又称脂肪酸甲酯 (Fatty Acid Ester)是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类 (甲醇、乙醇) 经交酯化反应 (Transesterification reaction) 获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr. Rudolf Diesel (1858-1913) 于1895年提出，是指利用各类动植物油脂为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。在1900年巴黎博览会上Dr．Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油具有一些明显优势，其含硫量低，可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有较好的润滑性能，可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损，延长其使
用寿命；生物柴油具有良好的燃料性能，而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。此外生物柴油是一种可再生能源，也是一种降解性较高的能源。 二生产生物柴油背景技术市场分析 1生物柴油原料 由于各国的资源差异，生物柴油的原料差异较大，欧盟主要是菜籽油为主，美国主要是以大豆油为主。我国主要生物柴油主要以废弃油脂以及木本原料为主，并在价格合适的情况下考虑进口棕榈油。 2 生物柴油的优缺点 （1）生物柴油优势 与常规柴油相比，生物柴油下述具有无法比拟的性能。 1) 具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%（有催化剂时为70%）；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患碍率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%（有催化剂时为95%）；生物柴油的生物降解性高。 2) 具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。 3) 具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。 4) 具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因
生物柴油技术
生物柴油技术 随着我国工农业、交通运输业的飞速发展，市场对汽、柴油的需求日益增长。现在我国每年消耗的汽、柴油约为1.15亿吨,进口原油及成品油已成为我国财政的沉重负担，而且天然石油的储备有限，人类面临日益严重的能源危机。另外，燃油燃烧不当所排放出的浮碳、碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、硫化物已成为大中城市的主要污染物来源，严重影响生态环境和人类健康。中国是一个经济大国，也是一个能源消耗大国，节能减排与绿色环保已经成为中国能源战略的重要组成部分。 国家出台了多项节能减排的政策措施，抑制高耗能、高污染行业的过快增长。节约发展，清洁发展，安全发展，可持续发展日益受到重视。因此，本着节能和环保要求，研制燃油新配方、开发清洁柴油已经势在必行。 我公司最新研制的生物柴油是以植物油厂下脚料、动物脂肪、废餐饮油、工业废醇等为原料，再加入一定量的催化剂，经专用设备和特殊工艺合成。 目前，该技术已经通过科技部成果鉴定、质量技术监督局备案和全国唯一通过国家发改委及环保局批准立项且具有生产、销售资质（附：成果鉴定证书及备案、立项原件），现在已有多家合作单位规模化生产。 【技术咨询：186-3718 1635 张经理187-3817 2329 齐经理】 以下是汇绿生物柴油项目介绍： 1、生物柴油的技术特点 生物柴油是以动植物油厂下脚料、泔水油、地沟油、脂肪酸甲酯、重油、蜡油、轻油、洗油、常线油、减线油、重柴、催柴、废轮胎油、废塑料油、臭油、废机油、地炼油、土炼油、低温煤焦油、常柴、焦化柴油、燃料油、碳五、碳九、碳十四、碳十六、白柴、化工油、黑柴、乌油、减线油等的二种或三种为原料，经过处理后，再加入一定量的催化剂、乳化剂，经专用设备和特殊工艺合成。该产品外观清澈透亮,主要指标达到国家柴油相关标准。与国内同类产品相比，本产品具有以下特点： 1）生物柴油原材料广泛，化工厂、植物油厂、炼油厂、化工市场等均可提供。动植物油厂下脚料、泔水油、地沟油来源于饭店或者植物油厂；脂肪酸甲酯来源于生物柴油厂；轻油、洗油、焦化柴油来源于焦化厂；重油、蜡油、常线油、减线油、重柴、催柴、碳五、碳九、碳十四、碳十六、白柴、来源于各大小炼油厂；废轮胎油、废塑料油、臭油、废机油、地炼油、黑柴来源于各小炼油厂。 2）生物柴油生产工艺简单、上马快、投资周期短，设备安装仅需15-30天。
生物柴油发展前景看好_访石科院长远性课题研究室副主任杜泽学教授
〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉行业sinopec monthly 2月1日，《生物柴油调和燃料（B5）》标准开始实施。在此之前，财政部、国家税务总局联合下发《关于对利用废弃的动植物油生产纯生物柴油免征消费税的通知》，明确对利用废弃动植物油脂生产的BD100生物柴油免征消费税。一系列标准、办法的出台，为我国生物柴油的发展带来了哪些机遇？生物柴油应用前景又存在哪些困难和不确定性？为此，记者采访了中国石化石油化工科学研究院长远性课题研究室副主任杜泽学教授。 生产：形成林油一体化产业链 记者：“十一五”期间我国可再生能源发展迅速，作为可再生能源的生物柴油在我国发展现状如何？ 杜泽学：国家十分关注生物柴油的发展，在制定的“十一五”《可再生能源中长期发展规划》中指出，发展生物柴油应坚持不与粮油争地，采用绿色生产技术，不造成环境污染。早在2002年，我国就有民营企业进军生物柴油产业，使用地沟油、餐饮废油等作为生产原料。2007年前后是发展的高峰，当时已经投资建成的和计划投资的民营生物柴油企业近百家，产能超过300万吨/年。这些企业生产的产品按照自己制定的企业标准，销售给农用拖拉机、工程施工机械和渔船 等。由于采用的是常规的酸碱法技 术，三废排放多，污染环境。而产能扩 展过快导致原料供应吃紧，价格在1 年内从2000元/吨左右涨到超过6000 元/吨，再加上金融危机的影响，到 2009年，大部分企业倒闭或处于停产 状态。目前，国内生物柴油产量估计 30万吨/年左右，除中海油投产的装置 和生产的生物柴油进入车用领域外， 其他都是民营企业，产品质量满足国 标（BD100）要求的不多，而且没有得 到相关政策支持销售到车用领域。 记者：发展生物柴油是否会导致 “与民争粮”？ 杜泽学：国家一直支持大规模发 展生物柴油产业，但不提倡采用可 食用油脂发展生物柴油。目前，国 家鼓励采用“林油一体化”的模式发 展生物柴油产业，对生物柴油产业 化示范的要求是原料（非食用林木 油脂）和生物柴油生产并举。为了 落实国家中长期可再生能源发展规 划，国家发改委于2008年6月核准 了中国石化、中国石油和中海油申 报的生物柴油示范工程项目，装置 的建设规模分别为5万吨、6万吨和 6万吨/年生物柴油。本着“林油一体 化”的示范模式，三家单位分别在贵 州、四川和海南建立麻风树种植基 地，培育种植和加工得到麻风树油， 为生物柴油装置提供原料。2010年 完成产业化示范，产量达到20万吨/ 年，此后进行产业化推广，到2020年 产量发展到200万吨/年。 记者：作为示范工程项目技术支 持的主要负责人，您认为“林油一体 生物柴油发展前景看好 □本刊记者王旸曹军生 ——访石科院长远性课题研究室副主任杜泽学教授 中海油海南东方6万吨/年生物柴油示范装置。杜泽学摄20 中国石化2011/2
生物柴油的发展现状以及问题
生物柴油的出现 第一次石油危机（1973～1974 年）使人类对非石油类的能源及可再生能源的开发产生了兴趣.从1983 年生物柴油的出现至今,美国、欧洲国家（德国、法国、意大利、奥地利、比利时等）、巴西、日本等众多国家和地区开始了对生物柴油的深入研究和大范围的应用, 国外生物柴油的发展现状 美国是最早研究生物柴油的国家。在政府和企业的支持下,美国的生物柴油业发展较迅速。美国政府出台了一系列政策来促进生物柴油的发展，除了减免燃油税意外，美国农业部决定今后两年每年拿出1.5×108 美元补贴生物柴油等生物燃料的使用。美国能源部（DOC）要求联邦、州和公共部门的车队都必须有一定比例的车辆使用替代燃油。至2005 年4 月,包括筹建的工厂在内,美国共有60 家生物柴油生产厂.计划到2011 年生产生物柴油1.15×106 t,2016 年达到3.3×106 t.目前,生物柴油已成为美国替代燃料中增长最快的产品, 主要的产品形式是B20 混合油（生物柴油20%,普通柴油80%）. 德国是全世界最大的生物柴油生产国。至2003 年,德国已建成23 家工厂,其中每年生产1×105 t 的生物柴油工厂有7～8 家,全国总产量达到7.15×105 t（产能1.1×106 t）,占整个欧洲消费量的50%[5],生物柴油加油站已达1 500 个,占加油站总数的10%,年销售量达5.5×105 t；2005 年生物柴油的产量达1.2×106 t,预计2010 年达3.4×107 t.德国生物柴油的零售价格约为1.45 马克/L,石油柴油为1.60 马克/L,具有很强的竞争力.奔驰、宝马、大众和奥迪汽车生产厂家生产的汽车均允许使用生物柴油,而无需对发动机进行改造. 2002年，巴西重启了生物柴油计划。,采用其丰产的蓖麻油为原料,建立了生物柴油工厂；2004 年,巴西政府颁布了使用生物柴油的法令,允许柴油批发商在柴油中添加一定比例的生物柴油。2010 年巴西使生物柴油在石油柴油中的掺入比达到了5% 日本是亚洲最早开始研究和应用生物柴油的国家,1995 年开始研究生物柴油,但受植物油资源贫乏制约,日本主要以废弃食用油脂为原料生产生物柴油.1999 年建立了耗用259 L/d 废煎炸油的工业化实验装置,目前日本的生物柴油生产能力已达每年4×105 t,理化性质可以达到德国标准,其生物柴油产品售价与石油柴油相当.同时日本政府正在组织科研机构与能源公司合作开发超临界酯交换技术. 中国生物柴油的发展现状 国内对柴油的需求量不断攀升，对石油进口的依赖程度不加大。发展生物柴油可以有效缓解我国柴油供应紧张的状况,减少石油进口,节省外汇,确保能源安全,改善生态环境等.并且我国有丰富的动植物油脂资源。仅仅废弃食用油我国每年产生约2.5×106 t,此数字还在逐年增长。2003 年清华大学的“生物酶法转化可再生油脂原料制备生物柴油新工艺”突破了传统酶法工艺瓶颈,产率达到90%以上,可以有效消除甲醇及副产物甘油对酶反应活性及稳定性的负面影响,酶的使用寿命也随之大大延长。目前国内正在开发以适应不同原料油、产品方案和工厂规模,以及适应原料收集、储存和产品市场的物流状况等需要的新工艺.
国内外生物柴油技术进展
国内外生物柴油技术进展 王璇 冀星 摘 要:生物柴油是以动植物油脂为原料生产的柴油替代品,基本成分是脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯。生物柴油不含硫与芳烃,闪点高,具有良好的动力性能与排放性能,被国际可再生能源界誉为最具前景的替代油品。本文对生物柴油原料、生产工艺、行车实验、产品标准等方面进行了全面简要的介绍,希望对读者有所参考。 关键词:生物柴油;原料;生产工艺;专利;标准;行车实验 1 原料 生物柴油可以采用多种原料生产,包括植物油、动物油和废弃食用油等。不同原料采用的生产技术有所不同,经济性也有差别。在目前已投入生产的生物柴油装置中,大部分采用菜籽油为原料,表1是生物柴油原料来源构成情况。 表1 生物柴油原料来源构成%原 料构 成 菜籽油84 葵花籽油13 大豆油1 棕榈油1 其他1 数据来源:SR I咨询公司 世界不同地区生产生物柴油所用的原料不同,美国主要采用大豆油、欧洲主要使用菜籽油、亚太地区主要使用棕榈油。 据专家考察分析,中国生物柴油原料将主要来自两个方面,废弃油脂和野生油料树木种子。其中废弃油脂主要包括: (1)炒菜和煎炸食品过程产生的煎炸废油,如麦当劳、肯德基等快餐店产生的煎炸废油,以及我国传统煎炸食品如油条、方便面和饼干加工过程中产生的煎炸废油; (2)烤制食品过程中产生的动物性油脂,如烤鸭、烤羊肉过程中从动物体中烤出的油脂; (3)动物制品常温加工过程中产生的下脚料经处理得到的动物性油脂,如用废猪皮等下脚料熬制的油品; (4)餐饮废油,也称泔水油,主要指从剩余饭菜中经过油水分离得到的油脂; (5)地沟油,主要指在餐具洗涤过程中流入下水道中的油品; (6)厨房通风系统的凝析油,如家庭与餐馆抽油烟机冷凝的油脂; (7)酸化油脚。 野生油料树木主要包括黄连木、文冠果和麻风树等。我国含油植物种类丰富,共有151科1553种,其中种子含油量在40%以上的植物为154种,可用作建立规模化生物质燃料油原料基地乔灌木种约30种,并能利用荒山、沙地等宜林地进行造林,建立起规模化的良种供应基地的生物质燃料油植物在10种左右。科技部在 十五 攻关计划中,从种植 资源 能源一体化系统出发,选育适合不同地域生长的优良燃料油植物种植,建立燃料油植物种植资源发展基地和生物燃料油生产示范工程,采用基因工程等现代技术改良物种性状,培育高产燃料油植物新品种;开展优良种源及无性系速成丰产栽培示范,对有重要经济价值的国外油料植物种类和优良无性系进行引种、驯化和小面积栽培实验。 由于原料来源有明显的地域差别,各个国家都在开发适合自己的生物柴油工艺路线。尽管已经有很多成熟的生物柴油技术提供转让服务,但投资者在引进技术时,应首先考察该技术是否有良好的原 13
生物柴油文献综述
年产2万吨生物柴油生产技术简介 一、总论 生物柴油概念：生物柴油是清洁的可再生能源，它以生物质资源作为原料为基础加工而成的一种柴油（液体燃料），主要化学成分是脂肪酸甲酯。具体而言，动植物油，如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、米糠油、棉籽油；以及动植物油下脚料酸化油，脂肪酸；动物油：猪油、鸡油、鸭油、动物骨头油等经一系列化学转化，精制而成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型的“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重大的战略意义。 二、生物柴油的主要特性 与常规柴油相比，生物柴油具有下述无法比拟的性能。 1、优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%；生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，如苯等化合物，因而废气对人体损害低于石化柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的患癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%（有催化剂时为95%）；生物柴油的生物降解性高。 2、具有较好的低温发动机启动性能，无添加剂冷滤点达–20℃。 3、具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损
率低，使用寿命长。运动粘度稍高，在不影响燃油雾化的情况下，更容易生气缸内壁形成一层油膜，从而提高运动机件的润滑性，保护发动机，降低机件磨损。 4、具有较高的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因此，在运输、储存、使用方面的安全性更高。 5、具有良好的燃烧性能。十六烷值高，含氧量高，燃烧性优于石化柴油，燃烧残留物呈微酸性，发动机油的使用寿命加长。 6、具有可再生性能。作为可再生能源，与石油储量不同，其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭。 7、无需改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。 8、使用性广。可广泛用于各种载重汽车、火车、公交车、卡车、舰船、工程机械、地质矿业设备、农用机械、发电机组等柴油内燃机；更是非动力的工民用窑炉、锅炉及灶具上佳燃料。 三、生物柴油的发展前景及意义 （一）国家立法、政策支持 从2006年1月1日起正式生效的《中华人民共和国可再生能源法》明确规定“国家将再生能源的开发利用列为能源的优先领域，——依法保护可再生资源开发利用者的合法权益”。并指出“生物液体燃料，是指利用生物质资源生产的甲醇、乙醇和生物柴油”。 （二）资源十分广泛 一是可利用各种动、植物油脂的各种废料、副产物，例如加工植
生物柴油研究与应用现状_吴慧娟
生物柴油研究与应用现状 吴慧娟,许世海,张文田(后勤工程学院,重庆400016) 摘要:随着环境污染问题的日益严重和能源危机的日益紧迫,迫使人们急需寻找一种不仅清洁的、对环境友好的、而且可再生的能源。生物柴油的可再生性和清洁性引起了世界各国的重视。综述了生物柴油在国内外的生产应用现状、发展趋势以及发展生物柴油对我国的意义。并对生物柴油生产方法的研究进展进行详细的介绍,重点介绍了酯交换反应,对生物柴油目前还存在的问题进行了分析。 关键词:生物柴油;可再生能源;酯交换反应中图分类号:TE626.24 文献标识码:C 文章编号:0253-4320(2007)S1-0013-04 Research and application situation of biodiesel W U Hui -juan ,XU Shi -hai ,ZHA NG Wen -tian (College of Logistical Engineering ,Chongqing 400016,China ) Abstract :With the increasin g urgency of both energy crisis and environ mental pollution ,there is an urgent need to find a kind of alternative fuel source which is clean ,environmental -friendly and reproducible .Biodiesel attracts notice all around the world because of its cleanness and reproducibility .The research and application situation of biodiesel in China and other countries ,as well as its importance to China are reviewed in this paper .The production technology ,especially transesterification ,is introduced in detail .The shortcomings of biodiesel are also discussed . Key words :biodiesel ;reproducible energy source ;transesterification 收稿日期:2006-11-27 作者简介:吴慧娟(1982-),女,硕士研究生,主要研究方向为燃料与燃料化学,sing4757@s ina .com 。 石油是国家经济社会发展和国防建设极其重要的战略物资。但近年来,石油供应出现紧缺,石油价格居高不下,各国从环境保护和资源战略的角度出发,积极探索发展一些可以再生、清洁的对环境友好的能源。生物柴油作为优质的柴油代用品,对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重要的战略意义。我国是一个石油短缺的国家,石油资源数量较少,生产能力增长缓慢。但随着生活水平的提高,石油的需求急剧增长,供应缺口越来越大。2005年我国生产原油1.815亿t ,进口原油1.27亿t ,成品油净进口1742万t ,石油对外依存度已达42.9%。这种状况不仅给石油供应带来很大的压力,而且也危及到国家能源安全。另一方面我国环境状况也不容乐观,而能源使用过程中带来的污染是一个重要方面。因此,在我国发展生物柴油具有更大的意义。 1 国内外生物柴油应用情况 1.1 美国 美国是最早研究生物柴油的国家之一,原料是以大豆油为主。生物柴油在美国的商业应用始于 20世纪90年代初,但直到近几年才逐渐形成规模,并已成为该国发展最快的替代燃油[1],产量从1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。目前美国已有4家生产厂家,总生产能力达30万t /a [2] , 预计到2011年美国生物柴油的生产能力将达115万t /a 。美国在生产柴油的研制过程中,生产成本的合理化,适宜原料的选择及理化特性的改进方面都取得了突破性的进展。为促进生物燃料的发展,美国政府采取了有力的补贴措施。1.2 欧洲 生物柴油使用最多的是欧洲,份额已占到成品油的5%,2001年生物柴油产量已超过100万t ,主要以油菜为原料,目前在欧盟各国以前通常被用来做饲料用的废食用油脂,现在也正转向生产生物柴油[3]。据Frost &Sulivan 企业咨询公司最新发表的“欧盟生物柴油市场”报告,为实现“京都议定书”规定的目标(在2008—2012年期间,减少二氧化碳排放量8%),欧盟即将出台鼓励开发和使用生物柴油的新规定,如对生物柴油免征增值税,规定机动车使用生物动力燃料占动力燃料营业总额的最低份额。为了便于推广使用,德国、意大利等国也都制定了生 · 13·第27卷增刊(1)现代化工 June 20072007年6月Modern Chemical Industry
生物柴油工艺流程图CAD图
一、概述 1.1生物柴油概述生物柴油(Biodiesel) ，又称脂肪酸甲酯(Fatty Acid Ester) 是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类(甲醇、乙醇) 经交酯化反应(Transesterification reaction) 获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr．Rudolf Diesel (1858-1913) 于1895年提出，是指利用各类动植物油脂为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。在1900年巴黎博览会上，Dr．Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油具有一些明显优势，其含硫量低，可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有较好的润滑性能，可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损，延长其使用寿命；生物柴油具有良好的燃料性能，而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。此外，生物柴油是一种可再生能源，也是一种降解性较高的能源。1.2使用生物柴油可降低二氧化碳排放生物柴油的使用能减少温室气体二氧化碳的排放，可以这样来理解：燃烧生物柴油所产生的二氧化碳与其原料生长过程中吸收的二氧化碳基本平衡，所以不会增加大气中二氧化碳的含量．而燃烧矿物燃料所释放的二氧化碳需要几百万年才能再转变为石化能，故使用生物柴油能大大减少石化燃料的消耗，相当于降低了二氧化碳的排放。美国能源部研究得出的结论是：使用B20（生
物柴油和普通柴油按1：4混合）和B100（纯生物柴油）较之使用柴油，从燃料生命循环的角度考虑，能分别降低二氧化碳排放的15.6％和78.4％。 1.3生物柴油降低空气污染物的排放生物柴油由于本身含氧10％左右，十六烷值较高，且不含芳香烃和硫，所以它能够降低CO、HC、微粒、NOx和芳香烃等污染物的发动机排气管排放，尤其是微粒中PM10的排放，而它正是导致人类呼吸系统疾病根源的污染物。生物柴油具有许多优点：*原料来源广泛，可利用各种动、植物油作原料。*生物柴油作为柴油代用品使用时柴油机不需作任何改动或更换零件。*可得到经济价值较高的副产品甘油(Glycerine) 以供化工品、医药品等市场。*相对于石化柴油，生物柴油贮存、运输和使用都很安全(不腐蚀溶器，非易燃易爆) ；*可再生性(一年生的能源作物可连年种植收获，多年生的木本植物可一年种维持数十年的经济利用期，效益高；*可在自然状况下实现生物降解，减少对人类生存环境的污染。 生物柴油突出的环保性和可再生性，引起了世界发达国家尤其是资源贫乏国家的高度重视。德国已将生物柴油应用在奔驰、宝马、大众、奥迪等轿车上，全国现有900多家生物柴油加油站。美国、印度等其他发达国家和发展中国家也在积极发展生物柴油产业。目前，世界生物柴油年产量已超过350万吨，预计2010年可达3000万吨以上。1.4我国生物柴油发展的现状在生物柴油方面，我国的技术研究并不落后于欧美等发达国家，从各种公开的文献资料上，涉及生物柴油的文献80余篇，涉及技术研究的文献20余篇，内容包括了生物
最新替代石油新能源的技术发展及趋势研究
替代石油新能源的技术发展及趋势研究 1.世界石油资源形势及发展趋势 1.1世界石油资源形势 20世纪的工业革命利用广泛存在的化石资源推动了经济持续、高速地发展，但其引发的相关能源短缺、环境污染、生态恶化等问题也日益加深，同时化石资源的分布不均匀性导致世界范围内的能源竞争，引发了一系列的国际政治问题。 目前，全球可采石油储量的38%以上分布于中东，17.3%和16.5%分布于前苏联和北美，欧洲不足4%(见图1)。 我国化石能源资源在世界已探明储量中，石油仅占2.7%，天然气0.9%，煤炭15%，呈现“缺油、少气、多煤”的状况，但其产量占世界总产量的比例却分别高达4.2%、1.5%和33.5%。高速发展的经济导致石油大幅进口，自1993年起我国成为石油净进口国，对外依存度高达40%，严重威胁着我国的能源安全。 1.2近年世界石油供需状况 1985-2005年，世界石油需求的年均增长率约为1.7%，目前，全球十大石油消费国中有4个在亚太地区，其中中国为世界第二石油消费大国，日本第三，印度第六，韩国第七。未来20年内，世界石油消费将以近2%的速度增长，高于过去20年的平均增长水平。未来石油需求呈现稳定增长态势，亚太地区需求增长最快，供需矛盾突出。
进入20世纪90年代，中国对石油进口的依赖度越来越大，中国原油消费量以年均5.77%的速度增加，而同期国内原油供应增速仅为1.67%，供需缺口逐年拉大。由表1可知，我国石油消费增长迅速，对石油进口依赖度越来越大，这已成为我国的一个基本国性。 1.3替代石油能源产业的发展现状和政策导向 石油属于不可再生资源，同时以石油为代表的化石能源的生产和消费引发的环境问题越来越严重，已成为制约人类实现可持续发展的主要障碍之一，加上石油的高价位等因素，迫使世界各国寻求石油替代产品和新能源，大力推行能源多样化，石油替代产品和新能源的开发利用。 在推行能源多样化方面，日本、法国、德国、美国、巴西等国走在世界前列。日本天然气占能源消费量的比例达13.8%、核电14.1%；法国核发电占其总发电量的70%以上；巴西可再生能源占能源消费的比例高达41%。德国、丹麦、美国等国家还大力发展清洁能源来取代核能。生物柴油在发达国家受到高度重视，2004年总产量已达193.34万吨，欧盟计划于2010年生物柴油产量达800—1000万吨，使生物柴油在柴油市场中的份额达5.75%。美国生物柴油的发展也受到高度重视，2004年10月布
生物柴油工艺流程简述
本项目所采用的是吸收发展日本HAVE技术及与公司技术研发合作方上海华东理工大学共同研制的脂肪酸甲脂提纯的分子蒸馏技术和自有的精制技术相结合，自主开发创新，独具特色的生产工艺和设备。是在国内外同行业中具有先进性的生物柴油生产新工艺。 叙述如下： STEP-1前处理 原料油在,多数场合时是含有一定的水分和微生物的,在加热100℃以上的情况下.甘油三酯(三酸甘油酯)的一部分加水分解,变为游离脂肪酸。因此,一般的原料油尤其是废食用油里含有2～3%的游离脂肪酸,饱和溶解度的水以及残渣的固定成分。这些杂质,特别是在由碱性触媒法的酯化交换过程中,使触媒活性下降,产生副反应生成使燃料特性变坏的副生物,所以,在酯交换反应前,有去除的必要.D/OIL 制造过程中,配合高速分离,真空脱水,脱酸等,几乎可以全部除去废食用油中的杂质。饱和脂肪酸采用烙合法断链转换成不饱和脂肪酸。 STEP-2 甲醇触媒的溶解 水分等杂质含有量在所定值以下的甲醇和触媒混合后,用来调制甲醇溶液.此过程中,特别要注意的是,由于溶解热的突然沸腾,有必要控制溶解速度和溶液的温度。另有,KOH触媒由于吸水性较高,所以,在储藏和使用阶段尽量防止吸收水分、一旦,吸收了大量的水分时, KOH就会变得难于溶解,将会影响到下一个工序。
STEP-3 酯交换反应 将经过前处理的原料油和触媒,甲醇混合,在65度左右时进行酯交换反应(Ⅲ--4)。在此工序中,为了达到完全反应的目的(tri-di-mono-甘油酯的转化率在99%以上),有必要控制甲醇/原料油比,触媒/原料油比,搅拌速度,反应时间等的参数。。通常,甲醇/原料油比和触媒/原料比越大,反应速度越快,投入化学反应理论以上的过剩甲醇时,不只是D/OIL的制造原价升高, D/OIL中的残存甲醇浓度也升高,燃料特性反而恶化。还有,此工程,如果原料油中水分和游离脂肪酸有残留的情况下,会引起如下图所示的副反应。过量甲醇通过闪蒸分离后经精馏回用。 STEP-4 甘油的分离 反应结束后,从酯交换反应的生成物甘油和甲酯的混合物中分离出甘油. 甘油的分离,虽然可以利用甘油(1.20g/cm3) 和甲酯(0.88g/cm3)的比重差,使之自然沉降,不仅分离速度很慢,也不能使甘油完全分离.所以, .D/OIL的制造过程是通过高效率的高速离心分离机来进行分离的. STEP-5 甲酯的精制 甲酯的精制是通过蛋白页岩吸附剂，去除生物柴油中的碱性氮、和黄曲霉素。
新能源技术应用的现状及发展趋势
目录 摘要 (2) 第一章对能源的认识 (3) 1.1能源的定义 (3) 1.2能源的源头 (3) 1.3能源的种类 (4) 第二章新能源的发展趋势 (5) 2.1 多元化 (5) 2.2 清洁化 (5) 2.3 高效化 (5) 2.4 全球化 (6) 2.5 市场化 (6) 第三章启示与建议 (7)
摘要 我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：物质、能量和信息。组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。 能源发展的里程碑可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子部的能量。 未来对能源的要求有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。未来对能源的需求未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。 除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。 关键字：能源利用可持续发展环境污染
世界各国生物柴油生产厂
第三章 生物柴油的全球概况 生物柴油在近年来在全球得到了蓬勃的发展，本章节是介绍目前全球生物柴油发展的基本情况，为生物柴油的商业用途提供参考。 第一节全球生物柴油基本概况 近年来生物柴油发展迅速，其中以欧洲发展最快。欧盟主要以油菜籽为原料生产生物柴油，2001年产量超过100×lO4t，预计2003年达230×lO4 t，2010年达830×lO4t。德国2001年在海德地区投资5000万马克，兴建年产10×lO4t的生物柴油装臵，现有90多家生物柴油加油站，生物柴油在奔驰、宝马、大众、奥迪轿车上广泛应用。意大利实行生物柴油零税率政策，目前拥有8个生物柴油生产厂，总生产能力为75．2×lO4 t／年。法国亦实行生物柴油零税率政策，现有7家生物柴油生产厂。奥地利有3个生物柴油生产厂，总生产能力为5．5 ×lO4t／年，税率仅为石油柴油的4．6％。比利时有2家生物柴油生产厂，总生产能力为24×lO4t／年。美国主要以大豆为原料生产生物柴油，现有4家生物柴油生产厂，总生产能力为30×lO4 t／年，规划到2011年将生产115×lO4 t，根据美国能源部的统计，2001年美国生物柴油消费量8．5×lO4 t。亚洲一些国家也在积极发展生物柴油产业。日本是较早研究生物柴油的国家，1999年建立了用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验基地，目前日本生物柴油年产量已达40×lO4t。泰国第一套生物柴油装臵已经投入运行，泰国石油公司承诺每年收购7×lO4 t棕榈油和2×lO4t椰子油，实施税收减免政策。韩国等也在向全国推广使用生物柴油。 一、政策和法律 近年来很多国家的法律规范都已经制定出来并处于实施阶段，这些法律规范是根据不同的政策目标和激励措施而改变的，具体情况如下： 减少当地有害污染物的排放风险（如CO，HC，PM，NOX，PAH）： 典型的案例为“清洁空气法”（USA），“燃料质量标准”（EU），“Off-Road 发动机的EPA标准”（USA），在“燃油排放项目I和II”中定义的私家车及载重卡车的“EURO排放标准”（EU）。 减少温室气体排放产生的风险及由此造成的气候变化。
国内外生物柴油研究与应用现状及发展趋势
国内外生物柴油研究与应用现状及发展趋势 彭超 中国矿业大学化工学院生工10-1班 摘要：生物柴油来源于动植物油脂等可再生资源。作为矿物柴油的替代燃料，生物柴油具有空气污染物排放少、润滑性好、生物降解完全等优点，但生物柴油的成本高是制约其发展的瓶颈。本文综述了国内外生物柴油研究及生产的现状和发展趋势，指出了生物柴油的优势及生物柴油制备、应用中存在的问题，分析了发展生物柴油产业对我国石油安全、国民经济建设、农业产业结构调整和环境保护的作用，并展望了该产业的发展前景。 关键词：生物柴油油脂酯交换 1 引言 1.1生物柴油的定义 生物柴油(Biodiesel)提炼自石油，普遍用于拖拉机、卡车、船舶等。它是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等，野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、醛、酮、酚、有机酸、醇等。复合型生物柴油是以废弃的动植物油、废机油及炼油厂的副产品为原料，再加入催化剂，经专用设备和特殊工艺合成。 1.2生物柴油及其应用历史 生物柴油是植物柴油与动物柴油的总称。它基本不含硫和芳烃，十六烷值高达52．90，可被生物降解、无毒、对环境无害，可以达到美国“清洁空气法”所规定的健康影响检测要求，与使用石油柴油相比，可以降低90％的空气毒性，降低94％的致癌率，它的开口闪点高，储存、使用、运输都非常安全。在生产生物柴油的过程中，每消耗1个单位的矿物能量就能获得3．2个单位的能量，在所有的替代能源中它的单位热值最高。生物柴油的应用历史较长，1900年，鲁道夫·迪兹尔在巴黎世界博览会上首次展览其发明的柴油引擎时使用的就是花生油。 1.3生物柴油的特点 1）能达到欧洲2号排放（GB252-2000)标准； 2）密度比水小，相对密度在0.7424~0.8886之间； 3）稳定性好，长期保存不会变质； 4）优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染； 5）生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油；
生物法与化学法生产柴油的优缺点对比
生物法与化学法生产柴油的优缺点对比 随着世界范围未来对柴油需求量越来越大，与此同时，石油资源日益枯竭及石化柴油燃烧带来环境问题，也进一步加快世界各国对替代石化柴油燃料开发步伐。由于生物柴油各项性质与石化柴油极为相似，所以完全可作为其替代品。生物柴油，又称脂肪酸甲酯，是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类(甲醇、乙醇) 经交酯化反应获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr．Rudolf Diesel 于1895年提出，是指利用各类动植物油脂为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。在1900年巴黎博览会上，Dr．Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油具有一些明显优势，其含硫量低，可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有较好的润滑性能，可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损，延长其使用寿命；生物柴油具有良好的燃料性能，而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。此外，生物柴油是一种可再生能源，也是一种降解性较高的能源。目前生物柴油成本普遍较高，本文通过对比生物柴油化学方法和生物法的制备方法的优缺点来探索比较合理的生产方法和工艺。 生物柴油的化学法生产是采用生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇，并使用氢氧化钠(占油脂重量的1%) 或甲醇钠做为触媒，在酸性或者碱性催化剂和高温（230～250℃）下发生酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。化学法生产主要有酸催化剂酯交换法和碱催化剂酯交换法。酸催化酯交换过程一般使用布朗斯特酸进行催化。较常用的催化剂有浓硫酸、苯磺酸和磷酸等。浓硫酸价格便宜，资源丰富，是最常用的酯化催化剂。酸催化酯交换过程产率高，但反应速率慢，分离难且易产生三废。碱催化酯交换反应的速率比酸催化要快得多。常用无机碱催化剂有甲醇钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠和碳酸钾等。甲醇钠在用于制备生物柴油的碱催化剂中活性相当高，但易溶于脂肪酸酯。氢氧化钠和氢氧化钾相对于甲醇钠的价格要便宜些。但在反应过程中，氢氧化物与醇反应产生水，使部分酯类水解产生羧酸，羧酸与氢氧化物发生皂化反应，大大降低了生物柴油的产率且分离比较难。目前工业上常以天然油脂为原料生产生物柴油。由于天然油脂几乎都含有一定量的游离脂肪酸，脂肪酸的存在不利于酯交换的进行。单纯采用碱催化酯交换法生产脂肪酸甲酯损失大、产率低。一般先加入酸性催化剂，对原料进行预酯化，然后加入碱性催化剂进行酯交换。应该说化学法在甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设
生物柴油技术工艺及流程
生物柴油技术及工艺流程分析报告(上） 一、概述 1.1生物柴油概述 生物柴油(Biodiesel) ，又称脂肪酸甲酯(Fatty Acid Ester) 是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，及醇类(甲醇、乙醇) 经交酯化反应(Transesterification reaction) 获得。生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr．Rudolf Diesel (1858-1913) 于1895年提出，是指利用各类动植物油脂为原料，及甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料。在1900年巴黎博览会上，Dr．Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机。生物柴油具有一些明显优势，其含硫量低，可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有较好的润滑性能，可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损，延长其使用寿命；生物柴油具有良好的燃料性能，而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。此外，生物柴油是一种可再生能源，也是一种降解性较高的能源。 1.2使用生物柴油可降低二氧化碳排放 生物柴油的使用能减少温室气体二氧化碳的排放，可以这样来理解：燃烧生物柴油所产生的二氧化碳及其原料生长过程中吸收的二氧化碳基本平衡，所以不会增加大气中二氧化碳的含量．而燃烧矿物燃料所释放的二氧化碳需要几百万年才能再转变为石化能，故使用生物柴油能大大减少石化燃料的消耗，相当于降低了二氧化碳的排放。美
国能源部研究得出的结论是：使用B20（生物柴油和普通柴油按1：4混合）和B100（纯生物柴油）较之使用柴油，从燃料生命循环的角度考虑，能分别降低二氧化碳排放的15.6％和78.4％。 1.3生物柴油降低空气污染物的排放 生物柴油由于本身含氧10％左右，十六烷值较高，且不含芳香烃和硫，所以它能够降低CO、HC、微粒、NOx和芳香烃等污染物的发动机排气管排放，尤其是微粒中PM10的排放，而它正是导致人类呼吸系统疾病根源的污染物。 生物柴油具有许多优点：*原料来源广泛，可利用各种动、植物油作原料。*生物柴油作为柴油代用品使用时柴油机不需作任何改动或更换零件。*可得到经济价值较高的副产品甘油(Glycerine) 以供化工品、医药品等市场。*相对于石化柴油，生物柴油贮存、运输和使用都很安全(不腐蚀溶器，非易燃易爆) ；*可再生性(一年生的能源作物可连年种植收获，多年生的木本植物可一年种维持数十年的经济利用期，效益高；*可在自然状况下实现生物降解，减少对人类生存环境的污染。 生物柴油突出的环保性和可再生性，引起了世界发达国家尤其是资源贫乏国家的高度重视。德国已将生物柴油应用在奔驰、宝马、大众、奥迪等轿车上，全国现有900多家生物柴油加油站。美国、印度等其他发达国家和发展中国家也在积极发展生物柴油产业。目前，世界生物柴油年产量已超过350万吨，预计2010年可达3000万吨以上。 1.4我国生物柴油发展的现状