生物柴油的特性分析及应用研究
摘要：介绍了生物柴油的组成和优点，叙述了四种生物柴油制备方法。分析了脂肪酸甲酯的结构对生物柴油十六烷值、低温流动性和氧化安定性的影响，并对第一、二代生物柴油的制备和工艺、第三代生物柴油的研究现状以及生物柴油在应用上存在的问题进行了综述。
关键词：生物柴油；结构；制备；应用
Abstract: It briefly introduces the composition and advantage of biodiesel. Four preparation methods of biodiesel are presented. The effect of structures of fatty acid methyl esters (FAME) on cetane number(CN), cold flow properties and oxidationstability are
Keywords: Biodiesel ;Structure ;Preparation ;Application
1 概述
生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程藻类等水生植物油脂、以及动物油脂、餐饮废油等为原料, 通过酯交换工艺制成的可用于压燃式发动机的甲酯或乙酯燃料，是生物质能的一种形式，其主要成分为通过动植物油脂转化而来的高级脂肪酸的低碳烷基酯混合物。在ASTM标准中，生物柴油被定义为“用于压燃式发动机的，来自于可再生的脂类如植物油和动物脂肪的长链脂肪酸单酯。”Kaltschmitt等人的研究表明,生物柴油在减少石化能源消耗和降低温室效应方面优于石化柴油。生物柴油不仅具有丰富的原料来源、良好的可再生性以及环保方面的优势,其物化性能与石化柴油相近，并可以直接代替石化柴油或与石化柴油以任意比例互溶供内燃机使用，因此生物柴油是一种理想的替代能源。作为可再生能源的一种,随着未来柴油需求量的增大,将促进世界各国加快柴油替代燃料的开发。
1.1生物柴油的脂肪酸甲酯组成
一般将理想的柴油替代品的分子式表示为：C19H36O2，并且具有如下的分子结构：CH2=CH(CH2)15COOCH3。
饱和脂肪酸甲酯：棕榈酸甲酯、硬脂酸甲酯
脂肪酸甲酯（SFAME）CH3(CH2)14 COOCH3 CH3(CH2)16 COOCH3
（FAME）单不饱和：油酸甲酯
（SUFAME）CH3(CH2)7 CH=CH(CH2)7COOCH3
不饱和脂肪酸甲酯二不饱和：亚油酸甲酯
(UFAME) 多不饱和CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH (CH2)7COOCH3
(PUFAME) 三不饱和：亚麻酸甲酯
CH3CH2(CH=CHCH2)2CH=CH (CH2)7COOCH3将以上分子式比较，可以看出生物柴油的分子结构基本上与理想的柴油代替品的分子结构类似。因此，理论上讲，生物柴油具有代替石化柴油使用的可能性。
1.2生物柴油的优点
生物柴油是一种高级脂肪酸低碳烷基酯。与石化柴油相比，生物柴油具有以下无法比拟的优越性能。
（1）生物柴油的十六烷值一般高于 49 ，石化柴油的十六烷值一般为 45，因而生物柴油比石化柴油具有更好的发火性，具有更短的着火滞后期，有利于降低柴油机的燃烧过程中的压力升高率，可以减少柴油机的振动和噪声。
（2）生物柴油含氧量可达 10 % ,高于石化柴油。所以,因为生物柴油的着火滞后期较石化柴油的短，所以生物柴油在发动机气缸内燃烧时裂解聚合为碳粒的概率比石化柴油小，因此，,发动机燃用生物柴油的碳烟排放要比燃用石化柴油时低。另外，由于生物柴油分子本身含氧，因而在燃烧过程中对外部氧需求量比石化柴油少，因此，在发动机进气量不变的前提下，可以向气缸内喷入更多的生物柴油，以抵消因生物柴油热值略低于石化柴油而导
致的功率降低，使柴油机的动力性能基本保持燃用石化柴油时的水平。
（3）无毒性，生物分解性好，环保性能良好。由于生物柴油具有较高的含氧量,因而有利于完全燃烧,所以柴油机燃用生物柴油时的CO和HC排放要比燃用纯石化柴油时低。又由于生物柴油中的芳香族烃类、硫、铅、卤素等有害成分比石化柴油要低得多，因而, 柴油机排气中具有致癌性的碳氢化合物、SO2、硫酸盐、铅化物等有害物质极少，柴油机燃用生物柴油还能消除或减轻柴油机排气的不良气味和对人眼的刺激。柴油机燃用生物柴油时排气中的NO x随发动机负荷和测试方法不同略有增加或减少。生物柴油与催化转化器、微粒捕集器、废气再循环等改善排放技术不存在矛盾。生物柴油是第一种完全通过美国清净空气法案规定的健康影响试验的代用燃料。
（4）与其他代用燃料相比, 柴油机不需要进行改造,可直接燃用生物柴油，也无需另外增设专用的储存和加油设备，使用维修人员也不需要进行特殊的培训。
（5）生物柴油的闪点较石化柴油高。有利于安全运输、储存和使用。
（6）生物柴油以一定的比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力特性，降低排放污染等。
（7）既可作添加剂促进燃烧效果，又是燃料，具有双重效果。
2 生物柴油的制备方法
生物柴油的制备方法有直接混合法、微乳液法、高温裂解法和酯交换法。其中，直接混合法和微乳液法是在生物柴油研究初期所采用的方法，由于得到的产品黏度高、不易挥发，容易导致发动机喷嘴不同程度的结焦、活塞环卡死和炭沉积等问题，目前已不被采用。高温裂解法是将植物油和动物脂肪在高温下进行裂解，其缺点是反应条件苛刻、反应控制难、设备昂贵。
（1）直接混合法
直接混合法是将天然油脂与石油柴油、溶剂或醇类按不同的比例直接混合后在发动机上使用,以降低天然油脂的粘度,提高其挥发性。1983年Amans C将大豆油与2#柴油以一定比例直接混合,并在增压直喷式柴动机上燃烧了600h,试验结果显示当大豆油和柴油的混合比例为1:2时，发动机系统工作状态良好,而且没有出现润滑油变质现象,这种混合燃料可以作为农用机械的替代燃料。但是,采用直接混合法制取的生物柴油雾化性能差,燃烧不充分,燃烧室和喷油器积碳严重；不饱和脂肪酸和游离脂肪酸使发动机润滑油稀释、变质、聚合,从而导致发动机润滑不良。
（2）微乳化法
微乳化法是利用表面活性剂将动植物油分散到粘度更低的溶剂中,形成微乳化液来降低动植物油粘度的一种方法,使其能够满足柴油机的使用要求。微乳化液是一种透明且热力学相对稳定的胶状分散体系,它是由两种彼此不相溶的液体与离子或非离子的两性分子混合而成的直径在1um至150um之间的胶质平衡体系。1982年Georing用乙醇与大豆油配制成微乳化液,这种微乳化液除了十六烷值较低之外,其它性质与2#柴油非常接近。2002年Neuma 等人使用表面活性剂、助表面活性剂、水、柴油和大豆油配制成了一种新的微乳化液,这种微乳化液的性质与柴油相似,可以作为柴油的替代燃料在发动机上使用。但微乳化法易受到环境条件的限制,环境条件的变化会引起破乳现象的发生,从而使微乳化燃料的性质不稳定,不能达到普遍使用的目的。
（3）高温裂解法
高温裂解是在高温条件下利用热能使物质的化学键断裂,生成小分子物质的过程。Schwab等人对大豆油脂的裂解产物进行分析,发现其中烷烃和烯烃含量较高,占到总质量的60%以上；他们还发现高温裂解产物的运动粘度仅为大豆油粘度的三分之一；而且裂解产物的十六烷值和热值与石油柴油非常接近。Pioch等人也对植物油的催化裂解产物进行了研究,他们将椰子
油和棕搁油在450o C条件下,在催化剂作用下使其发生裂解反应,得到的裂解产物为气液固三相,液相成分即为生物柴油和生物汽油,经实验分析显示,这种生物柴油的性质与石油柴油非常相似。虽然高温裂解法能够有效地保证燃料的质量,并且适合长期普遍使用,但是,裂解工艺复杂,设备庞大,使生产成本很高,难以达到商业化目的。
（4）酯交换法
酯交换法是目前生产生物柴油的主要方法。主要是以各种油脂和短链醇为原料，以酸、碱、酶等为催化剂，或者在超临界条件下不使用催化剂进行酯交换反应合成生物柴油的方法。Warabi等研究发现，在同一反应时间和温度条件下，醇类的碳链越短，甘油三酯的转化率越高。甲醇因其碳链短、极性强和价格便宜而最为常用。酸性催化剂包括硫酸、磷酸或盐酸；碱性催化剂包括NaOH、KOH、各种碳酸盐以及钠和钾的醇盐；酶催化剂一般是脂肪酶，常用的超临界流体是甲醇和二氧化碳等。这类方法具有催化剂成本低、反应速度快、产品质量高、能耗低等优点,但生产过程有一定量的废液排放。为了改进这种方法的不足,国内外开展了一些研究,主要集中在改进催化剂方面, 如采用固体碱、有机碱、固体酸作催化剂等,但是大部分环保性较好的催化剂存在反应速率慢、催化剂成本高、催化剂容易中毒等问题。由美国爱荷华州立大学的化学教授VictorLin开发的混合氧化物的硅纳米颗粒是一种新型纳米催化剂,它含有酸性催化中心和碱性催化中心,同时具有酸性催化剂和碱性催化剂的特点: 酸性催化中心通过酯化可使游离脂肪酸转化为生物柴油,碱性催化中心通过酯交换使油类转化为生物柴油。该催化剂具有效率高、工艺简单、容易回收、环保等优点,有望大规模推广应用。生物酶法和超临界法的实用性很差,难以大规模推广应用,今后的研究重点依然是新型催化剂的选择以及酯化反应工艺条件的优化。
3脂肪酸甲酯的结构对生物柴油燃料特性的影响
与石化柴油相比，生物柴油的 CO、CH和PM 的排放均有较明显地降低，但 NOx的排放有所增加。低温流动性上较石化柴油差很多，有的生物柴油 CFPP高达 10 ℃,很容易结晶,且抗氧化安定性也较差，这些严重制约了生物柴油的使用。其根本原因是两者在组成与组分结构上的差异，由于分子结构的不同，造成十六烷值、低温流动性、氧化安定性等差异，从而导致燃烧和排放特性的不同。
3.1 脂肪酸甲酯结构对十六烷值的影响
GB/T 20828—2007规定生物柴油的 CN≥49，不宜超过 65，否则对燃烧和排放控制
不利。
正十六烷的分子结构硬脂酸甲酯的分子结构
2—甲基萘分子结构
油酸甲酯亚油酸甲酯亚麻酸甲酯正十六烷的分子结构如图所示，1 6个碳原子按一定的角度呈折线排列，形成直线“之”字形结构。SFAME中烷烃基的碳采用的也是等性sp3杂化，因此长链烷烃基也呈直线“之”字形结构排列，随着SFAME碳链长度的增加，长链烷烃基的结构越来越接近正十六烷。
硬脂酸甲酯的分子结构与正十六烷非常接近，其C N高达 86.9。因此C N随着 SFAME的碳链长度的增加而增加。
UFAME中 C-C的碳采用的是等性sp3杂化，C=C的碳采用的是等性sp2杂化，因此单键的碳链呈直线“之”字形结构排列，顺式双键使碳链发生弯曲。随FAME中顺式双键个数的增加，FAME碳链弯曲程度增加，使UFAME的结构越来越偏离正十六烷的直线“之”字形结构，向2一甲基萘稠合环结构靠近。因此CN随着FAME不饱和度的增加而迅速减少。但是，由于生物柴油的组成复杂，其与CN的定量关系有待进一步研究。
3.2 脂肪酸甲酯结构对生物柴油低温流动性的影响
GB/T 20828—2007中规定 ,我国柴油机燃料调和用生物柴油的低温流动性用 CFPP来衡量。CFPP越低，生物柴油越难结晶，低温流动性越好。
生物柴油是由 FAME组成的多元组分溶液，结晶过程十分复杂,给低温流动性的研究带来很大的困难。根据生物柴油中主要组分的熔点，可以将生物柴油近似地认为一个伪二元组分溶液，溶质为高熔点组分的饱和脂肪酸甲酯（SFAME），溶剂为低熔点组分的不饱和脂肪酸甲酯（UFAME）。根据结晶理论，对溶液结晶而言，浓度越高，越容易结晶。 SFAME的质量分数越高，生物柴油越容易结晶，因此 CFPP随着 SFAME质量分数的增加而增高。又由相似相溶原理，溶质与溶剂在分子结构上越相似，溶解度越高，溶质越不容易结晶。随着SFAME 碳链长度的增加，直线“之”字形结构越长，SFAME与 UFAME的分子结构差异越大，
SFAME(≥C20: 0 )较 SFAME (≤C18: 0 )容易结晶。生物柴油中SFAME (≥C20: 0 )对CFPP的影响比 SFAME (≤C18:0)显著。所以单就低温流动性而言，生物柴油中应尽量少含 SFAME，最好不含 SFAME (≥C20: 0 )。
3.3 脂肪酸甲酯结构对生物柴油氧化安定性的影响
生物柴油的氧化安定性随着 FAME不饱和度的增加而变差。多不饱和脂肪酸甲酯（PUFAME）质量分数越高 ,尤其是三不饱和脂肪酸甲酯 (TUFAME) ,生物柴油越易氧化 ,对发动机引擎及其他相关设备的金属、橡胶和塑料部件产生腐蚀和溶胀作用越强。
综上所述，综上所述，生物柴油的 FAME结构对其性能起决定性的作用，可通过调整生物柴油的组成(如减压蒸馏、调合、结晶分馏) 改变 C N、低温流动性和氧化安定性等性能指标，从而有效改善生物柴油的燃烧性能，降低 NO x排放。
4生物柴油的最新研究进展
近年来，生物柴油受到了人们的广泛关注。尤其是进入20世纪90年代，开发生物柴油替代石化柴油已成为新能源开发的重要途径之一，成为重要的柴油替代品。生物柴油的发展经历了以脂肪酸甲酯为代表组分的第一代生物柴油、动植物油脂深度加氢工艺制备的第二
代生物柴油，以及目前正在积极研究开发的以微藻油脂作为原料的第三代生物柴油。
4.1第一代生物柴油及其制备技术
1983年美国科学家Graham Quick首次将酯交换反应制备的亚麻油酸甲酯成功用于发动机，并将可再生油脂经酯交换反应得到的脂肪酸单酯定义为生物柴油，并逐渐形成了以脂肪酸甲酯为代表组分的第一代生物柴油产品。上文中的四种方法即为第一代生物柴油的制备方法。
4.2第二代生物柴油及生产工艺
目前，国内外生物柴油厂家大多采用酸-碱催化两步法间隙反应工艺生产第一代生物柴油，生产过程会产生大量的含酸、碱、油工业废水，产品是混合脂肪酸甲酯，含氧量高，热值相对比较低，其组分化学结构与柴油存在明显的不同。而第二代生物柴油的制备是基于催化加氢的基础上发展起来的，动植物油脂的主要成分为脂肪酸三甘酯，脂肪酸链长度一般为C12～C24，其中以C16和C18居多。油脂中典型的脂肪酸包括饱和酸（硬脂酸）、一元不饱和酸（油酸）及多元不饱和酸（亚油酸、亚麻酸），其不饱和程度随油脂种类不同而有很大差别。动植物油脂先在催化加氢条件下，甘油三酯发生不饱和酸的加氢饱和反应，并进一步裂化生成二甘酯、单甘酯及羧酸在内的中间产物，经加氢脱羧基、加氢脱羰基及加氢脱氧反应后，生成饱和的正构烷烃；第二步，由于正构烷烃的熔点较高，低温流动性差，所制备的生物柴油的浊点偏高，随着当前加氢异构技术的成熟发展和广泛应用，可以通过临氢异构化反应将上述的部分或全部正构烷烃转化为异构烷烃，从而提高其低温使用性能。
4.2.1 油脂直接加氢脱氧工艺
油脂直接加氢脱氧工艺是在高温高压下油脂的深度加氢过程，羧基中的氧原子和氢结合成水分子，而自身还原成烃，使用的催化剂是经过硫化处理的负载型Co-Mo和Ni-Mo加氢催化剂。Pavel等对不同植物油加氢过程的操作条件进行了研究，提出了植物油加氢脱氧制备生物柴油的工艺，使用经硫化处理的负载型Ni -Mo加氢催化剂，通过改变反应温度、压力和液时空速等主要工艺参数，对反应产物的组成及分布、柴油馏分的性质等进行了分析。不同原料加氢制备第二代生物柴油的适宜操作条件也不尽相同，一般反应温度范围在240～320℃、压力4～15MPa、液时空速0.5～5.0 h－1，反应同时产生少量的水和气体组分。此项工艺简单，同时产物具有很高的十六烷值，但是得到的柴油组分中主要是长链的正构烷烃，使得产品的浊点较高，低温流动性差，在高纬度地区受到抑制，从而成为此项工艺的制约因素。
4.2.2 加氢脱氧异构工艺
加氢脱氧异构工艺是以动植物油脂为原料，经过加氢脱氧和临氢异构化两步法制备生物柴油，第一步加氢脱氧过程与上述油脂直接加氢脱氧的条件相近，由于加氢脱氧、加氢脱硫和加氢脱氮的催化机理相似，该过程除加氢脱除原料中所含的氧外，还可以脱除原料中的氮、磷和硫等，同时将不饱和双键加氢饱和。这个反应过程结束后，原料中的脂肪酸等被加氢生成C16～C24的烃类，其中大多为C12～C24的正构烷烃产品。脂肪酸之间形成大分子产物的可能。第二步为异构化过程，即在贵金属 Pt 等异构化催化剂的作用下，将上述过程得到的正构烷烃进行异构化制得异构烷烃，从而提高产品的低温使用性能。
4.2.3柴油掺炼工艺
柴油掺炼工艺就是利用现有的加氢装置，通过部分掺炼动植物油脂来提高柴油产品的收率和质量，可以改善产品的十六烷值，又可以节省油脂加氢装置的投资，是一种简单而又经济的选择。美国环球油品（UOP）、巴西石油（Petrobra）等公司对第二代生物柴油掺炼技术和工艺流程进行了研究。在国内，清华大学提出集成加氢精制或加氢裂化过程制备生物柴油的工艺，将原料直馏柴油等石油基柴油与大豆油等植物油混合，在温度 250～400℃、氢气分压为3.0～8.0MPa 及催化剂存在的条件下进行加氢精制反应，或在温度 300～450℃、
氢气分压为 4.5～20.0MPa 及催化剂存在的条件下进行加氢裂化反应，所生产的生物柴油在结构与组成上与柴油类似，并具有更高的十六烷值和极低的硫含量，提高了柴油产品的质量。
4.3第三代生物柴油研究现状
与第二代生物柴油相比，第三代生物柴油主要是拓展了原料的选择范围，使可选择的原料从棕榈油、豆油和菜籽油等油脂拓展到高纤维素含量的非油脂类生物质和微生物油脂。目前，主要有两种技术：一种是以微生物油脂生产柴油，该技术的核心步骤是培养和萃取微生物油脂；另一种是以生物质原料通过气化合成生产柴油，重点是开发生物质气化技术。
4.3.1 微生物油脂技术
许多微生物，如酵母、霉菌和藻类等，在一定条件下能将碳水化合物转化为油脂贮存在菌体内，称为微生物油脂。过去曾由于技术经济原因，微生物油脂很少有规模化生产的报道。随着工业生物技术的发展，微生物油脂发酵从原料到过程都不断取得新进展，美国国家可再生能源实验室指出，微生物油脂发酵可能是生物柴油产业的重要研究方向。大部分微生物油脂的脂肪酸组成和一般植物油相近，以C16和C18系脂肪酸，如油酸、棕榈酸、亚油酸和硬脂酸为主。
一些产油酵母菌能高效利用木质纤维素水解得到的各种碳水化合物，包括五碳糖，六碳糖，生产油脂并贮存在菌体内，油脂含量达70％以上。和当前乙醇发酵主要利用淀粉类和纤维素水解的六碳糖相比，微生物油脂发酵具有较明显的原材料资源优势，微生物利用碳水化合物生产油脂，理论转化率为32％。近年来生物技术的飞速发展使木质纤维素降解技术不断取得突破，为合理利用微生物资源奠定了良好的基础，加速了微生物油脂规模化生产进程。
油藻类也是潜在的油脂生产者，其储存的化学能以油类如中性脂质或甘油三酸酯形式存在，制油的原理是利用微藻光合作用，将化工生产过程中产生的二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外，提取出的微生物油脂再经过水化脱胶、碱炼、活性白土脱色和蒸汽脱臭等工序进行精炼，可得到品质较高的微生物油脂，再进行提炼加工，从而生产出生物柴油。
目前，国内外有许多科学家在探索研制新的藻种，希望实现微藻制油的工业化生产。2010 年9月，绿色之星产品公司宣布，已签署在美国西部海岸建设微藻制生物柴油厂合同，该微藻制生物柴油装置初期将为每年200 万加仑，是迄今建设的同类装置中最大的一座，国内中石化-中科院于2008 年联合开发微藻制油技术，2012 年建成中试示范装置，预计到2015 年完成万吨级工业生产装置。
4.3.2 生物质气化技术
生物质气化技术是一种热化学处理技术，通过气化炉将固态生物质转换为使用方便而且清洁的可燃气体，用作燃料或生产动力。其基本原理是将生物质原料加热，生物质原料进入气化炉后被干燥，伴随着温度的升高，析出挥发物，并在高温下裂解；热解后的气体和炭在气化炉的氧化区与供入的气化介质（空气、氧气、水蒸汽等）发生氧化反应并燃烧；燃烧放出的热量用于维持干燥、热解和还原反应，最终生成了含有一定量CO，H2，CH4，C n H m 的混合气体。
生物质原料通常含70％～90％挥发分，这就意味着生物质受热后，在相对较低的温度下就有相当量的固态燃料转化为挥发分物质析出。由于生物质这种独特的性质，气化技术非常适用于生物质原料的转化。生物质气化过程包括进料、气化反应、气体净化和气体利用四大系统，气化工艺的不同会导致燃气组成和热值的不同。生物柴油就是生物质气化技术的产品，通过生物质气化系统把生物质原料转化为合成气，然后利用合成技术和催化剂把合成油转化为超清洁的合成油，最后用加氢处理技术把合成油转化为超清洁的生物柴油。
5 生物柴油在应用中存在的问题
（1）燃油过滤器堵塞。在柴油中掺入一定比例的生物柴油的混合燃料，对于原柴油机各零件使用的材料是相容的如果使用高比例生物柴油的混合燃料及100%生物柴油时，则要严格控制质量标准，如果其中所含残留醇或其他杂质较多时，则天然橡胶及丁基橡胶长期与生物柴油接触会软化或裂化也可能因生物柴油具有一定溶剂的性质，长期使用后使燃油过滤器堵塞。
（2）喷油器积碳。喷油嘴端部与喷孔中积碳相关实验表明喷油器朝向进气阀一侧积碳较少，而相对的一侧则较多喷孔中也有积碳，喷孔积炭使喷孔的内径变小，喷油量减少，影响发动机的正常工作，燃油喷射压力机剩余压力上升。
（3）燃烧室表面积碳。生物柴油使用一定的时间之后，检查发动机的燃烧室，发现有积炭，燃烧室表面积碳产生的主要原因：一是植物油中含有非饱和成分，并且不稳定，在高温下易聚合，变成难燃烧的聚合物；二是植物油的H/C 比低，大分子难完全燃烧尽；三是某些废烹饪油制成的生物柴油，成分比较复杂，燃烧后残留碳渣多。
（4）进气道积碳。柴油机工作一定时间后，进气道上积碳较多，其原因：一是喷孔局部堵塞，雾化质量变坏，后燃现象严重；二是发动机负荷增加时，进排气门重叠开启期间，排气压力大于进气压力，排气进入进气道。
（5）活塞、缸套及轴承。活塞首道环中积碳较多，间隙增大，有些曲轴的主轴承有擦伤现象。生物柴油氧化产生的有机酸对金属部件有较强的腐蚀性，用废油生产的生物柴油水分大，酸值高，腐蚀性更强，此外，生物柴油会软化和降解某些合成橡胶和天然橡胶，生物柴油中残留的微量甲醇和甘油会对燃料系统燃油管等橡胶制件产生腐蚀作用，降低橡胶制件的使用寿命。
（6）润滑油变质。虽然生物柴油较高的运动粘度使其对发动机燃料系统具有较好的润滑作用，可在一定程度上补偿因降低常规柴油中的硫含量而引起的润滑不良问题，但生物柴油在燃用过程中会进入发动机曲轴箱，从而稀释、污染发动机油。此外，进入曲轴箱的生物柴油由于高温氧化，会诱导和加速发动机油氧化变质，导致发动机油胶质增多、腐蚀性增大、换油期缩短等问题。
6 结语
我国石油储量有限，是一个石油净进口国，大量进口石油对我国的能源安全造成威胁。生物柴油作为一种清洁、可再生的生物质替代燃料，具有深远的经济效益和社会效益。目前，生物柴油的生产制备都相对成熟，但是生物柴油的广泛应用尚面临着诸多的技术问题，尤其是在生物柴油的氧化安定性、低温流动性、腐蚀性及对发动机油品质影响等方面的问题更为突出，是生物柴油在不断发展和推广应用的进程中亟待研究、认识和解决的重要技术问题。研究和解决这些问题对认识和促进生物柴油产业发展具有十分重要的理论意义和工程应用价值。
用动植物油制备的生物柴油不论是作燃料还是用作其它用途，都有很多优点： ① 生物柴油与石油柴油性能相近，作为柴油机燃料时不需改造发动机，储存也与石油柴油一样; ② 生物柴油用作汽车燃料可降低尾气中 CO2 排放80%，SO x排放100%，可降低未燃烧的烃>90%，降低芳烃75-90%，降低致癌物达90%; ③ 生物柴油燃烧所产生的 CO2 远低于植物整个生长过程中所吸收的CO2，有利于缓解温室效应; ④ 生物柴油中含氧 11w%，基本不含硫，且具有非常好的润滑性，对燃料消耗、燃料点燃性、输出功率、引擎的力矩都不带来影响; ⑤ 由于原料为动植物油脂，因此生物柴油也具有可再生性; ⑥ 生物柴油具有环境友好性，不含苯或其它致癌的多环芳烃，挥发性有机物(VOCs)含量低; ⑦ 生物柴油具有高的安全性，它的闪点很高，比石油柴油高出70℃左右，不必考虑为易燃物; ⑧ 生物柴油易于生物降解，其生物降解性比石油柴油快 4 倍，经过28 天生物柴油在水中可降解85-88%，与葡萄糖降解率相同，发生事故跑到土地上或水中不带来危害; ⑨ 生物柴油的毒性很低，急性口服毒性致死量>17.4g/kg 体重，是食盐毒性的十分之一; ⑩ 对皮肤的刺激性低，未稀释的生物柴油对人体皮肤的刺激性比 4%肥皂水的刺激性还小。
除了具有上述优点外，生物柴油也具有一些缺点： ① 生物柴油的热值比石油柴油略低; ② 生物柴油具有较高的溶解性，作燃料时易于溶胀发动机的橡塑部分，需要定期更换; ③ 生物柴油作汽车燃料时 NOx 的排放量比石油柴油略有增加; ④ 原料对生物柴油的性质有很大影响，若原料中饱和脂肪酸，如棕榈酸或硬脂酸含量高，则生物柴油的低温流动性可能较差;若多元不饱和脂肪酸，如亚油酸或亚麻酸含量高，则生物柴油的氧化安定性可能较差，这需要加入相应的添加剂来解决。 当然，如果生物柴油与石油柴油调配使用，则可以有效克服上述缺点。 1、生物柴油的原料短缺的解决方法，生物柴油的发展不起来的原因与可以从燃料乙醇身上的借鉴之处。 答：（1）我国应重点发展木本油料植物规模化种植和推广,加快微生物油脂发 酵技术创新和产业化进程;同时,利用植物遗传育种技术提高油料作物产量以及选择性发展不与粮争地的油料作物。依靠各方面的进步,发展创新的油脂生产技术,保障我国生物柴油产业和油脂化工行业健康发展。 （2）国家政策的支持，没有政府的支持这个行业坑会夭折。 原因：原料短缺、原料价格高、出售价格高、销售困难、技术情况简单、宣传力度不够等。 借鉴之处：第二代生物乙醇以生物质为原料,包括纤维素乙醇和纤维素生物汽油两种产品。目前已建有示范装置和/或工业装置的纤维素乙醇生产技术包括硫酸/酶水解-发酵技术、硫酸水解-发酵技术、酸水解-发酵-酯化-加氢技术、酶水解-发酵技术。业内专家认为,用酶替代硫酸水解是纤维素乙醇生产的发展方向。目前已经和准备进行示范装置试验的纤维素生物汽油生产技术包括快速热解-加氢
生物柴油的重要性 生物柴油与人类健康 当生物柴油取代石油制品时，可以减少全球温室气体的排放，如二氧化碳。比如在大豆生长过程中，它从空气中吸收二氧化碳，用于制造茎、根、叶和种子。当油从大豆中提炼出来，转化成生物柴油，燃烧时释放出二氧化碳和其他物质到大气中。这个循环并没有增加空气中的二氧化碳的含量，因为下一批大豆将利用这些二氧化碳来生长。 当化石燃料燃烧时，100%释放的二氧化碳增加了大气中的二氧化碳的含量。如果化石燃料制造生物柴油，虽生物柴油循环的二氧化碳不是100%，被生物柴油替代的石化柴油减少78%二氧化碳排放量。B20则减少15.66%。 生物柴油减少了绝大多数的现代四冲程压燃发动机汽车尾气中的微粒物质排放、碳氢化合物排放和一氧化碳排放。这是由于B100自身含有11%（重量比）的氧。存在于燃料中的氧使燃料燃烧的更完全，残留的排放未燃燃料的排放更少。同样理由，有毒气体的排放也更少，因为有害气体与未燃尽的碳氢化合物和微粒物质排放有关。研究显示，微粒物质、碳氢化合物、一氧化碳排放的减少是不受原料影响的。美国环境保护署查阅了80份压燃发动机的排放测试报告，确认排放减少的益处是真实的，并预计排放的减少可以发生在更广泛混合比例的生物柴油化合物中。 对于老式的两冲程发动机，如果不消耗过多的润滑油，B20可以减少一氧化碳、碳氢化合物和微粒物质。如果加大润滑油消耗，那么B20中微粒物质排放可能比表1显示的还要低。 另外，一般人首先感受到生物柴油或生物柴油混合燃料的好处是从
它们的气味。使用生物柴油可以使排放气味变得好一些，有点象烹饪的气味。 柴油燃烧后排放的有些微粒物质和碳氢化合物是有毒的或是有可能导致癌症和其他危及生命疾病。使用B100可以去除90%气体毒素。B20可以将气体毒素减少20%到40%。许多研究证实了生物柴油对于气体毒素的效应，这些研究始于原来的明尼苏达大学的矿物局的柴油研究中心。能源部也进行过类似研究，这项研究是通过爱达荷大学、西南研究所和蒙大拿环境质量部完成的。国家生物柴油协会也组织了I级和II级卫生效应研究，其结果支持了上述结论。 美国劳工部的矿业安全卫生署进行了测试，并批准在矿井下使用生物柴油设备，在那里工作的工人暴露在高浓度柴油排放气体中。使用生物柴油混合燃料可以降低危及生命的疾病危害。 生物柴油与国家能源安全 从植物油中生产生物柴油所需要的化石燃料的能量只占其所含能量的一小部分（31%）。你可以用1个单位的化石燃料的能量生产出3.2个单位能量的生物柴油。上述估计也包括在其他能量的使用领域，如农场的使用柴油设备、运输工具（卡车和机车头）、化石燃料用于化肥和杀冲剂的生产、化石燃料用于生产蒸汽和电力、甲醇。由于生物柴油是高能效的燃料，它可以替代石化柴油，从而改变对进口石油的依赖。·生物柴油是可再生能源，不必担心能源会被耗尽 生物柴油的生产、加工、消费是碳的一个有机的闭合循环过程。生物柴油的原材料植物通过光合作用能把太阳能转化为能储存的生物能，通过加工制成生物柴油，生物柴油经过人的消费，其中的碳以二氧化碳的形式回到大气中，作为下次光合作用的原料。因此，生物柴油的生产、加工和消费是一个可持续发展的过程。生物柴油的可再生性可以解
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:
全球生物柴油现状分析与思考 在传统能源日益枯竭的今天，可再生能源的研究和发展无疑成为维持人类生存必由之路。来自动植物油脂的生物柴油，就是这样一种可再生能源。现在生物柴油已经在一些发达国家成为了传统柴油的有效补充，通过与传统柴油混合，发挥着节约资源、降低污染物等积极作用。 1983年，美国科学家将亚麻子油的甲酯用于发动机，并将可以再生的脂肪酸甲酯定义为生物柴油。其后，随着技术的不断发展，生物柴油的概念有所拓宽。生物柴油是动植物油脂通过酯化或者酯交换生成的脂肪酸甲酯或者乙酯，其碳链集中在C14-C18.(石油柴油的碳链集中在C11-C22，石油柴油是烃类，不含氧；生物柴油是酯类，含氧)。由于不含硫和芳烃，所以混有生物柴油的柴油产品可以大大降低污染物的排放。生物柴油还具有润滑性能好，十六烷值高(国家标准要求常规柴油的十六烷值不低于45，一般在45-50之间，超过52的很少，但是生物柴油的十六烷值高达56-62)，所以重车半坡停车后再起步性能很好。当然，生物柴油也有不及石油柴油的地方，例如热值低。生物柴油的热值只有传统柴油的90%，所以单独使用生物柴油的油耗要高于石油柴油，混合使用油耗没有明显变化。另外生物柴油的低温启动性差。但是，生物柴油因其自身的特点，成为了石油柴油的最好的替代品。生物柴油和石油柴油的相互配合使用，是未来柴油应用的方向。 原料篇 根据凝点和酸值可以把生物柴油的原料——各种动植物油脂分为四大类：低凝点中性油(例如菜子油、豆油、芥末籽油、煎炸废油、泔水油、厨房通风系统的凝析油、从多种野生树木的种子得到的油品等)、高凝点中性油(例如棕榈油、
牛羊鱼等动物油)；高凝点酸性油(如地沟油、棕榈油下脚料等)、低凝点酸性油(如酸化油脚、腐败的植物油)。比较好用的是低凝点低酸值的原料，即豆油、菜子油等。国外用的多是是菜子油、豆油等酸值低、成分简单，容易转换为生物柴油的原料， 美国主要以大豆油、芥末籽油、欧盟等主要以菜籽油为原料生产生物柴油。但是种植油菜、大豆需要大量土地，而且因为所生产的生物柴油价格较高，欧美都对生物柴油的生产有政策性的补贴。 我国地少人多，不可能大面积种植油料作物，而且实行政府财政直接补贴也不太现实，所以不能效仿欧美利用可耕地大量种植油料作物。我国生物柴油原料的特色是一方面利用野生含油树木种子，一方面利用大量的废弃油脂(包括地沟油、泔水油、煎炸废油、烤制食品过程中产生的动物性油脂、动物制品下脚料经处理得到的动物性油脂、厨房凝析油、酸化油脚)，为废弃油脂特别是地沟油找到出路，使地沟油重新得到利用。 在野生树木种子方面，我们国家应该分三个阶段进行。首先我国应该广泛利用野生油料树木种子，充分利用现有的资源；第二阶段，在充分考虑到生物多样性、不破坏自然生态平衡的前提下，适当种植野生油料树木；第三阶段是发展工程藻类和基因改良的油料树种。 不过遗憾的是在管理混乱和非理性发展的情况下，我国的生物柴油产业在第一阶段没有打好基础的情况下，大规模扩大设计产能，一些地区盲目发展种植油料树木，一些地方采用的树种过于单一。专家虽然强调有至少1500多种植物的含油种子适合用来作为生物柴油的原料来源，但是我国不能形成在生物柴油的油
〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉〉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.
生物柴油的特点 1)含水率较高，最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低了油的热值；2)pH值低，故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料（制备方法不同的酸价不一样）；3)密度比水小，相对密度在0.8724~0.8886之间；4)具有“老化”倾向，加热不宜超过80℃，宜避光、避免与空气接触保存；5)润滑性能好。6）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；7）较好的低温发动机启动性能；8）较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全；9) 十六烷值高，燃烧性能好于柴油。10) 无须改动柴油机，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。 生物柴油的优点 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。 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。因此，在运输、储存、使用方面的安全性又是显而易见的。 5.具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机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.无须改动柴油机，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.生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲II号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。
生物柴油项目 投资建议书 规划设计/投资分析/实施方案
生物柴油项目投资建议书 2017年全球生物柴油的产量增长4%，整体规模达到3223.2万吨。其中，阿根廷、巴西和西班牙是全球柴油产量增长的主要贡献力量。2018年全球生物柴油的产量或在3466万吨左右。 该生物柴油项目计划总投资5312.09万元，其中：固定资产投资3776.62万元，占项目总投资的71.09%；流动资金1535.47万元，占项目总投资的28.91%。 达产年营业收入12134.00万元，总成本费用9630.49万元，税金及附加93.65万元，利润总额2503.51万元，利税总额2942.47万元，税后净利润1877.63万元，达产年纳税总额1064.84万元；达产年投资利润率47.13%，投资利税率55.39%，投资回报率35.35%，全部投资回收期4.33年，提供就业职位194个。 严格遵守国家产业发展政策和地方产业发展规划的原则。项目一定要遵循国家有关相关产业政策，深入进行市场调查，紧密跟踪项目产品市场走势，确保项目具有良好的经济效益和发展前景。项目建设必须依法遵循国家的各项政策、法规和法令，必须完全符合国家产业发展政策、相关行业投资方向及发展规划的具体要求。 ......
生物柴油项目投资建议书目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案
生物柴油制备方法及国内外发展现状 摘要：通过查找文献，简要介绍了生物柴油的定义和优点，重点介绍它的制备方法，同时也对它在国内外的发展现状作了些介绍。 关键词：生物柴油；制备；现状； Abstract:This article gives a brief introduction to the definiton , advantages and development at home and abroad of the biodiesel,it also gives an emphasis introduction on prepation method . Keywords: biodiesel；prepation；actuality； 随着城市对能源需求的不断增加，石油资源的日益枯竭，全世界都将面临能源短缺的危机，而且石油燃烧对环境造成严重的污染，在很大程度上影响着人们的健康水平，于是对生物柴油的研究应用成为缓解日益恶化的能源和环境问题的焦点。 1生物柴油的定义及优点 1.1 定义 生物柴油是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料，通过酯交换工艺制成的有机脂肪酸酯类燃料[1]。产业化生产中所说的生物柴油是指脂肪酸甲酯，是脂肪酸与甲醇发生酯化反应后的生成物。 基于美国生物柴油协会定义，生物柴油是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃料。天然油脂由长链脂肪酸的甘油三酯组成，分子量大，接近700～1000，虽本身可以燃烧，但不能和普通柴油充分混合，直接用作柴油有很多缺陷，需要设计专门的柴油机。酯交换后得到脂肪酸甲酯，分子量降低至200-300，与柴油的分子量相近，性能也接近于柴油，可以按任意比例混合，也无需设计专门的柴油机。且具有接近于柴油的性能，是一种可以替代柴油使用的环境友好的环保燃料。 1.2 优点 生物柴油与石化柴油具有相近的性能，并具有显著的优越性[2,3]：(1)具有优良的环保特性。生物柴油中硫含量低，不含芳香烃，不含芳烃和硫(<10μg/g)，燃烧尾气
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
生物柴油的现状与发展前景 柴油作为一种重要的石油连炼制产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，以成为重要的动力燃料。随着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，而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大促进了世界各国加快柴油替代燃料的开发步伐，尤其是进入了20世纪90年代，生物柴油以其优越的环保性能受到了各国的重视。 目前世界每年新车产量大约5 000万辆，全世界汽车保有量大约7.5亿辆（含摩托车）。随着汽车工业的快速发展，汽油和柴油的用量随汽车保有量的增加而增加，同时也带来了汽车尾气污染等问题。近20年来，虽然在改善油品燃烧过程、尾气净化等方面都取得了很大进展，但仍然不能满足要求。为了改善汽车的运行性能和降低汽车尾气中害物质的排放量，美国、欧洲和日本汽车工业协会1998年6月4日提出了汽车燃料质量国际统一标准即”世界燃油规范”Ⅲ类标准。柴油”世界燃油规范”Ⅱ类、Ⅲ类标准（见表1、表2）。由表1、表2可以看出，Ⅱ类标准在目前基础上，提出了芳烃含量的限制，对硫含量、十六烷值等提出了更高的标准，Ⅲ类标准则在各项指标上比Ⅱ类标准都有更严格的规定。 随着我国汽车拥有量的急剧上升，大量的燃油被消耗，汽车尾气中污染物的排放量越来越大，汽车尾气已成为我国大气污染重要的原因。为保护环境，改善大气质量，我国国家质量技术监督局最近颁布了柴油机排放控制新标准（见表3）。新标准采用了联合国欧洲经济委员会汽车排放法规体系，使我国对新柴油机车的排放要求达到欧洲20世纪90年代初期的水平。 我国目前的车用无铅汽油和柴油标准介于世界燃油规范Ⅰ类油和Ⅱ类油水平之间，要满足汽车达到欧洲Ⅰ类排放标准都困难，更无法满足入世及举办奥运会的要求。为此，中国石化集团公司要求在清洁油品生产方面作出更大努力，以满足国家标准的要求。 炼油企业为了向市场提供清洁油品使燃烧柴油尾气排放达到标准要求，需要采取
生物柴油标准中的各项指标分析 生物柴油标准中要考虑很多指标，有些指标是与石油柴油共有的，包括密度、运动粘度、闪点、硫含量、10％蒸余物残碳、十六烷值、灰分、水含量、机械杂质、铜片腐蚀、燃料安定性、低温性等；还有一些指标是生物柴油所特有的，包括总酯含量、游离甘油含量、甘油单酯、二酯及三酯含量、甲醇含量、碘价及多元不饱和脂肪酸甲酯的含量、酸值、磷含量、碱及碱土金属含量等；另外，还有一些额外的指标包括馏程、燃烧热值、润滑性、不皂化物含量等，是可以选择的。 闪点：为了储存和运输的安全，燃料都要最低闪点的要求。生物柴油的闪点一般高于110℃，远超过石油柴油的70℃，所以生物柴油储运比石油柴油安全。甲醇的含量是影响生物柴油闪点高低的重要因素。即使在生物柴油中含有少量的甲醇，其闪点也会降低。除此之外，较多的甲醇也会对燃料泵、橡塑配件等有影响，并且会降低生物柴油的燃烧性能。美国生物柴油标准要求闭口闪点不低于130℃，欧洲标准要求不低于120℃。 水分：游离水会导致生物柴油氧化并与游离脂肪酸生成酸性水溶液，水本身对金属就有腐蚀。美国生物柴油标准要求生物柴油水分和沉渣不超过0.05％，欧洲标准要求水含量不超过500mg/kg。 机械杂质：指存在于油品中所有不溶于规定溶剂的杂质。机械杂质对发动机零部件的磨损以及运转是否正常都有严重影响。生物柴油中不允许有机械杂质。欧洲生物柴油标准要求总杂质含量不超过24mg/kg。 运动粘度：运动粘度表示生物柴油在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其值为相同温度下生物柴油的动力粘度与密度之比。对于一些发动机而言，为了防止喷射泵和喷射器泄漏而造成功率损失，可设定一个粘度最小值；另一方面，通过对发动机的设计尺寸、喷油系统特性的考虑，限定了允许粘度的最大值。生物柴油的粘度高于石油柴油，调入2～20％的生物柴油到石油柴油中后，柴油的粘度会增加，但也能满足标准对柴油运动粘度的要求。美国标准要求生物柴油40℃运动粘度为1.9～6.0mm2/s，欧洲标准要求40℃运动粘度为3.5～5.0mm2/s。 硫酸盐灰分：在生物柴油中灰分以三种形式存在：固体磨料、可溶性金属皂及未除去的催化
1用地沟油制备生物柴油的方法 前言：本发明涉及一种用地沟油制备生物柴油的方法，按重量百分比，A.将97～99.8％的地沟油和0.2～3％的多孔载体的固体酸催化剂加入反应釜内，反应温度控制在＞95℃至130℃，常压下通入气相甲醇，搅拌1～4小时进行酯化反应，反应结束后，分离出固体酸催化剂；B.将酯化反应后70～80％的液体、15～25％的甲醇以及1～5％的固体碱催化剂放入反应釜内，反应温度控制在50℃～65℃，常压下搅拌0.5～2小时进行酯交换反应； C.酯交换反应完成后，将液体静置或进行离心分离，上层即为制备的生物柴油，下层为甘油、固体碱催化剂以及甲醇。本发明具有酯化反应充分，能耗低，工艺简单，收率高的特点，能满足工业化规模生产。 制造生物柴油的反应釜 前言：本发明涉及一种制造生物柴油的反应釜，包括釜体和安装在釜体上的搅拌装置，所述的釜体为具有夹层的夹套式结构，釜体上的蒸汽进口和冷凝水出口与夹层相通，釜体上分别设有的原料进料口、出料口、催化剂进口以及溶剂进口与釜体反应腔相通，所述原料进料口和催化剂进口分别设置在釜体的上部，出料口设置在釜体的底部，而溶剂进口设置在釜体的底部或/和下部。本发明的反应釜结构简单，设备投资少，酯化反应充分，生产效率高，能满足工业化规模生产。 反应釜：又称反应器或反应锅。是化工生产中用于进行化学反应的一种容器。常配备必要的传热装置和搅拌装置以达到强化生产的目的。反应釜分为间歇式、半连续式和连续式三种。搅拌器主要用于染料和制药工业，也用于其他工业，如烧碱生产中的苛化桶等。使两种或多种物料进行混合的操作。有机械搅拌和空气搅拌等方法。可以促进物理变化和化学反应。通常在搅拌器中进行。 温度控制以温度作为被控变量的开环或闭环控制系统。其控制方法诸如温度闭环控制，具有流量前馈的温度闭环控制，温度为主参数、流量为副参数的串级控制等。在分布参数系统中，温度控制是以控制温度场中温度分布为目标的。 脂肪酸温控容器结晶分离法利用油脂化学品固化点的差别进行分离的最早方法。主要用在油脂的分离操作，如脱蜡、冬化、棕榈油分为棕油硬脂精和棕油油精等。油脂水解得到的混合脂肪酸也可用此法将其中熔点较高的硬脂酸和棕榈酸等与较低的油酸等分开。本法的特点是温度控制要均匀，但不能强烈搅拌以免结晶被破坏。因此冷却只能缓慢地进行，导致结晶罐体积庞大，而这又与温度控制的均匀有矛盾。 2用地沟油及废弃动植物油制备环氧增塑剂的方法 前言：本发明涉及一种用地沟油及废弃动植物油制备环氧增塑剂的方法，按重量百分比将97～99.8％的废油和0.2～3％的多孔载体的固体酸加入反应釜内，温度在＞95℃至130℃，通入气相甲醇搅拌1～4小时，反应结束后分离出固体酸；将酯化反应后70～80％的液体、15～25％的甲醇以及1～5％的固体碱催化剂放入反应釜内，温度在50～65℃，常压下搅拌0.5～2小时；分离制得脂肪酸甲酯；将25～35％的双氧水、2.5～10％的甲酸及0～1％的三聚磷酸纳加入55～70％的脂肪酸甲酯内，温度控制在60±5℃，搅拌8～10小时，反应完成后分出酸水，中和、洗涤常温下脱水得到制品，具有能耗低，工艺简单、成本低的特点。 3用废油制备生物柴油的酯化反应工艺 本发明涉及一种用废油制备生物柴油的酯化反应工艺，按重量百分比将97～99.8％的废油和0.2～3％的多孔载体的固体酸催化剂加入反应釜内，反应温度控制在＞95℃至130℃，常压下通入气相甲醇，搅拌1～4小时进行酯化反应，反应结束后，分离出固体酸催化剂。
生物柴油项目可行性分析报告 规划设计/投资方案/产业运营
报告说明— 该生物柴油项目计划总投资2454.46万元，其中：固定资产投资 2053.43万元，占项目总投资的83.66%；流动资金401.03万元，占项目总 投资的16.34%。 达产年营业收入2957.00万元，总成本费用2294.59万元，税金及附 加43.67万元，利润总额662.41万元，利税总额797.45万元，税后净利 润496.81万元，达产年纳税总额300.64万元；达产年投资利润率26.99%，投资利税率32.49%，投资回报率20.24%，全部投资回收期6.44年，提供 就业职位56个。 《生物柴油产业发展政策》提出“鼓励京津冀、长三角、珠三角等大 气污染防治重点区域推广使用生物柴油；推广区域内，成品油批发经营企 业应及时与符合准入条件的生物柴油生产企业签订购销合同并严格履行， 原则上其购销总量占区域推广目标的比例不低于其市场份额”。这将解决 生物柴油行业面临的销售渠道受限问题，为生物柴油进入成品油调合市场 提供了政策依据和可行的方法。该政策同时还提出“国家制定出台清晰明 确的价格、税收、财政、投资等长期扶持政策。有关地区原则上应出台相 关地方配套扶持政策”。相应扶持政策是出台及细化，也将为生物柴油企 业带来发展动力。
第一章项目总论 一、项目概况 （一）项目名称及背景 生物柴油项目 （二）项目选址 xx高新技术产业示范基地 对各种设施用地进行统筹安排，提高土地综合利用效率，同时，采用先进的工艺技术和设备，达到“节约能源、节约土地资源”的目的。 （三）项目用地规模 项目总用地面积8177.42平方米（折合约12.26亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数68.35%，建筑容积率1.35，建设区域绿化覆盖率5.49%，固定资产投资强度167.49万元/亩。 （五）土建工程指标 项目净用地面积8177.42平方米，建筑物基底占地面积5589.27平方米，总建筑面积11039.52平方米，其中：规划建设主体工程7697.32平方米，项目规划绿化面积606.36平方米。
（生物科技行业）生物柴油产业发展状态与展望
生物柴油产业现状和展望 张良波1李昌珠欧日明肖志红李培旺李党训 (湖南省林业科学院，湖南长沙，410004；湖南省林业厅，湖南长沙，410007) 摘要：生物柴油是壹种新的生物质可再生能源，是壹种“安全、清洁、高效”的能源。本文就国内外生物柴油产业发展状况进行了概述，指出我国生物柴油产业发展中存在原料资源不足，规模不大，科研和产业化结合不够紧密，政策支持力度不够等问题，且就今后我国生物油柴产业的发展进行了展望。 关键词：生物柴油；产业化；原料CurrentSituationandDevelopmentProspectofBiodieselIndus try ZhangLiangbo1,LiChangzhu1,OuRiming2,XiaoZhihong1,LiPeiwang1,LiDangxun1（1.HunanAcademyofForestry,Changsha,410004,PRC;2.ForestryDepartmentofHuna n,Changsha,410007,PRC） Abstract:Biodieselisakindofnewbiomassrenewableenergy,anditisonekind of"safe,clean,highlyeffective"energy.Thisarticlesummarizedthedomestica ndforeigndevelopmentstatusofbiodieselindustry,pointedoutthattheshort ageofstockresources,thesmallscale,theundertightenedunionbetweenscie ntificresearchandindustry,theinsufficientsupportonpolicyandsoonarethe mattersourcountrybiodieselindustryfacedforfartherdevelopment.Andthea rticlealsoforecastedtheprospectofourcountrybiodieselindustrydevelopme nt. Keyword:Biodiesel;Industry;stock; 生物柴油是清洁的可再生能源，它以植物油脂、工程微藻油脂、动物油脂以及废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。生物柴油具有以下特性[1]：①和普通柴油相比生物柴油具有优良的环保特性，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，壹氧化碳的排放和柴油相比减少约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，在运输、储存、使用方面的十分安全。⑤具有良好的燃料性能，十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。⑥具有可再生性能，作为可再生能源，和石油储量不同，其通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭。⑦无须改动柴油机，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生物柴油以壹定比例和石化柴油调和使用，能够降低油耗、提高动力性，且降低尾气污染。 基金项目：国家863计划项目（2001AA514090）；国家林业局“948”项目（2005-4-78） 作者：张良波，30岁，男，硕士，主要从事生物能源研究与利用方面的工作。Eail: zhangliangbo2001@https://www.doczj.com/doc/ef1308325.html,