生物柴油发展情况

生物柴油发展情况

柴油作为一种重要的石油炼制产品, 在各国燃料结构中占有较高的份额, 已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20 世纪90 年代, 生物柴油以其优越的环保性能受到各国的重视。

生产技术 物理法

用物理法生产生物柴油, 主要是利用了动植物油脂具有高能量密度和可燃烧的特性用于柴油代燃料。由于动植物油脂具有粘度较高的特点, 为了使其能够用于内燃机燃烧, 一方法是将植物油与石化柴油直接混合用于柴油代用燃料。

化学法合成

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%) 或醇甲钠 (Sodium methoxide) 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（transesterification），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。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，生产过程中产生10%左右的副产品甘油。 但化学法合成生物柴油有以下缺点：反应温度较高、工艺复杂；反应过程中使用过量的甲醇，后续工艺必须有相应的醇回收装置，处理过程繁复、能耗高；油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油得率及质量；产品纯化复杂，酯化产物难于回收；反应生成的副产物难于去除，而且使用酸碱催化剂产生大量的废水，废碱（酸）液排放容易对环境造成二次污染等。 生物酶合成 为解决上述问题，人们开始研究用生物酶法合成生物柴油，即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点。2001年日本采用固定化Rhizopus oryzae细胞生产生物柴油，转化率在80%左右，微生物细胞可连续使用430小时。 “工程微藻”法 “工程微藻”生产柴油，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻类的一种“工程小环藻”。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上，而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。“工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。目前，正在研究选择合适的分子载体，使ACC基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC基因引入微藻中以获得更高效表达。利用“工程微藻”生产柴油具有重要经济意义和生态意义，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，燃烧时不排放有毒害气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境，发展富含油质的微藻或者“工程微藻”是生产生物柴油的一大趋势。 环保与安全 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。

具有良好的安全性能：生物柴油的闪点高于化石柴油，它不属于危险燃料，在运输、储存、使用等方面的优点明显。

在国际市场上, 生物柴油根据等级和纯度的不同, 价格在250 美元/ t 以上。目前在美国、欧洲、亚洲的一些国家和地区已开始建立商品化生物柴油生产基地, 并把生物柴油作为代用燃料广泛使用。

生物柴油使用最多的是欧洲, 份额已占到成品油市场的5% 。目前在欧洲用于生产生物柴油的原料主要为菜籽油, 目前的生物柴油标准也主要是参照菜籽油的生物柴油标准品质作出的, 表4 为现阶段生物柴油的德国标准。1999 年, 欧盟共生产出3190@105 m3 生物柴油。2000 年初德国的总生物柴油生产量已达450 kt, 并有逐年上升的趋势。德国凯姆瑞亚#斯凯特公司自1991 年起开发研制了用植物油如菜籽油生产生物柴油的工艺和设备。目前利用该公司的工艺和设备已在德国和奥地利等欧洲国家建起了多个生物柴油生产工厂, 最大产量达300 t/ d。

在美国, 生物柴油的产量由1999 年的1 89215 m3猛增到2000 年的18 925 m3。目前已有纯态形式的生物柴油燃料和混合生物柴油燃料,在汽车上实际使用超过116@107 km的试验基础。纯态形式的生物柴油又称为净生物柴油, 已经被美国能源政策法正式列为一种汽车替代燃料。依据原料和生产商的不同, 目前美国净生物柴油的价格不及01515~ 01793 美元/ L; 含80% 生物柴油成分的混合生物柴油的市场价格, 每升比传统柴油要贵7193~ 10157 美分。

日本1995 年开始研究生物柴油, 在1999 年建立了259 L/ d 用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验装置, 该装置可降低原料成本。目前日本生物柴油年产量可达400 kt。

2006 年以来, 国际和国内植物油价飙升。如24度棕榈油进口价格已从3 600 ) 4 000 元P吨涨至5 700 ) 6 000元P吨, 进口豆油已涨至7 150 ) 7 380元P吨; 国内菜籽油价格也从5 500 ) 6 000 元P吨涨至7 650 ) 8 250元P吨, 棉籽油从3 600 ) 4 000元P吨涨至5 900 ) 6 400元P吨。目前国内生物柴油售价在5 000元P吨左右, 可以看出: 原料油的价格比生物柴油的价格还高, 这就是目前生物柴油产业的困境。

目前许多国家如美国、德国、法国、丹麦、意大利、爱尔兰和西班牙等对生物柴油采取了相应的扶持政策。目前美国至少有5个州正在考虑制订税收鼓励政策。目前在欧洲生产生物油可享受到政府的税收政策优惠, 其零售价低于普通柴油。欧盟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。

目前我国发展替代能源的指导方针是: 以新能源替代传统能源, 以优势能源替代稀缺能源, 以可再生能源替代化石能源; 替代重点是车用燃料和化工产品。因此, 发展燃料乙醇、生物柴油以及生物化工产品是符合国家替代能源战略的。国家对生物柴油的发展规划是: 十一五工业示范, 十二五工业推广, 十三五大力发展。

生物柴油生产技术发展的两个方向是: ( 1) 对于以棕榈油、麻疯果油等量大植物油为原料, 应采用连续化、大型化生产技术, 并配套开发相应的生物柴油化工技术, 形成生物柴油化工炼油厂; ( 2) 对于采用廉价、量小的垃圾油等为原料, 应采用小型、多样化( 固定或可移动) 并与周边设施( 如水、电、蒸气、污水排放等) 相适应的技术。

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