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生物柴油
时间:2010/5/7      阅读:1839

柴油是一种重要的石油炼制产品,是许多大型车辆如卡车及内燃机车及发电机等的主要动力燃料,在各国燃荆结构中占有较高的份额,现代柴油机技术的进步,促使世界范围内车辆柴油化趋势的加快,未来柴油的需求量会愈来愈大。柴油具有动力大、价格便宜等优点,但也存在燃烧魁率较低、对空气污染严重等缺点。随着世界石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高,利用生物柴油代替普通柴油已日益受到了各国的重视。

  所谓生物柴油就是利用含油植物或动物油脂作为原料,经反应改性成为可供内燃机使用的一种燃料,是典型“绿色能源”,生物柴油的研究zui早始于1970年代,1988年德国的聂尔公司以菜籽油为原料,提炼出来并应用。以其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,目前,有十几个国家地区生产销售。

  是的石油柴油代用品。它和传统的柴油相比,具有润滑性能好,储存、运输、使用安全,抗爆性好,燃烧充分,环保及可再生性等优良性能。目前蛀界各国大多使用20%与80%石油柴油混配,可用于任何柴油发动机和直接利用现有的油品储存、输运和分销设施。使用,可使柴油车尾气中有毒有机物排放量减小90%,颗粒物减小80%,无SO2和有机铅排放,CO2和CO排放量仅为使用传统柴油的10%,以为燃料的发动机,其废气排放指标不仅可满足欧洲II号标准,还可满足即将在欧洲实施的更加严格的欧洲III号标准。就燃料对整个大气CO2,影响的生命循环分析看,排放的CO2比矿物柴油要少约50%。

  柴油分子是由15个左右的碳链组成的,研究发现植物油分子则一般由14~18个碳链组成,与柴油分子的组成相近。按化学成分分析,燃料是一种高脂酸甲酯,它是通过以不饱和油酸C18为主要成分的甘油酯分解而获得的。

  目前主要用化学法生产,主要原料为菜子油和豆油等植物油或动物油脂、废餐饮油等,与甲醇或乙醇在酸或碱性催化剂和230~250℃下进行酯化反应,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯,再经洗涤干燥即得。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备相同,生产过程中还可产生10%左右的副产品甘油。

  化学法生产的主要问题是生产成本高,据统计,制备成本的75%是原料成本。因此采用廉价原料及提高转化,从而降低成本是能否实用化的关键。美国己开始通过基因工程方法研究高油含量的植物,日本采用工业废油和废煎炸油,欧洲是在不适合种植粮食的土地上种植富油腊的农作物。

  化学法合成有以下缺点:工艺复杂、醇必须过量,后续工艺必须有相应的醇回收装置,能耗高;色泽深,由于脂肪中不饱和腊肪酸在高温下容易变质;酯化产物难于回收,成本高;生产过程有废碱液排放。

  为解决上述问题,人们开始研究用生物酶法合成,即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应,制各相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成具有条件温和,醇用量小、无污染排放的优点。但目前主要问题有:对甲醇及乙醇的转化率低,一般仅为40%~60%,由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效,而对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低。而且短链醇对酶有一定毒性,酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于回收,不但对产物形成抑制,而且甘油对固定化酶有毒性,使固定化酶的使用寿命缩短。

  我国自“八五”开始,就有一批科研和生产单位开展了技术的研究开发工作。在1990年代中期、江苏理工大学的高宗英教授曾就发动机的适应性和匹配性进行了研究,并取得一定的成功。海南正和生物能源公司2001年9月在河北武安市建成了我国*个生产装置,以餐饮废油、榨油废渣和林木油果为原料,可年产l万t,经检测,产品质量优于国家轻柴油质量标准,并达到美国标准,产品不需要国家补贴就具有一定的市场竞争力。2002年,福建新能源发展公司利用废动植物油脂为原料,采用具有自主知识产权的醇解与酯化同时进行的*生产工艺,建成年产2万t的生产装置。该理目利用研制出新型金属盐处理剂,解决了利用废旧动植物油脂生产柴油残留酸值高的关键问题,该工艺流程简单,技术达到先进水平。

  目前制约应用的主要瓶颈仍然是生产成本,与普通柴油相比,价格要贵一倍左右。采用廉价原料及提高转化率是降低生产成本的主要方法,但从国家利益而言,政府的政策扶持也是非常重要的。在美国的税率为零。欧盟国家主要使用菜籽油作为生产的原料,政府为保护农产品价格,每公顷提供200欧元的补贴,并对生产给予税收优惠(税率为零或很低),以至在欧盟国家销售的的零售价格竟低于常规柴油。我国政府尚未针对提出一套扶植、优惠和鼓励的政策办法,也没有制定统一的标准和实施产业化发展战略,在我国石油储备严重不足和环境保护的双重压力背景下,加快开发清沽的是解决问题的方法之一。

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