A. 生物柴油的發展前景
從銷售額的角度看,2012年精細化工產品佔到行業總體銷售額的70%以上,能源產品不足30%,造成兩種產品比例懸殊的主要原因在於生物柴油原材料價格高漲且銷售渠道不暢,生產企業很難從能源產品上獲得利潤,而精細化工產品因為其附加值較高、環保等特點明顯以及銷售渠道成熟等原因,獲得生產企業和市場的青睞,逐漸成為生物柴油行業的主要細分產品。
與同屬清潔車用替代燃料的生物燃料乙醇相比,我國生物柴油生產相對發展緩慢。從我國成品油需求來看,柴油相對汽油更加短缺,在我國發展生物柴油不僅有助於降低車輛尾氣污染物排放,也具有緩解柴油資源短缺的現實意義。考慮到廢棄油脂是生物柴油的主要原料之一,其產業化發展還能解決廢棄油脂再次進入食品領域從而危害大眾健康的問題。但目前,我國生物柴油產業化受到生產成本較高、政策扶持不足、相關管理不規范等因素的制約。針對這些問題展開分析討論,有助於明確產業定位、理清發展思路,從而為決策者提供參考。
我國生物柴油生產與示範我國2010年生物柴油產能約300萬t/a,產量約20萬t,主要原料為餐飲廢油、榨油廢渣等,產品主要用於農用動力機械及公路、水路和鐵路運輸動力機械方面。與發達國家相比,我國生物柴油產業起步較晚,發展進程也比較緩慢。自「十五」開始,政府加大對生物柴油研發的投入,但由於後期相關產業政策扶持力度不大,盡管在建和規劃的產能已有一定規模,但產能利用率不高。目前,我國生物柴油生產主體為民營企業,國企和外企也有涉足。2008年7月,國家發改委正式批准了中國石油、中國石化、中國海油三大公司以麻風樹為原料的示範裝置建設。其中,中國海油在海南的6萬t/a裝置於2010年底建成投產,是目前已建成的我國最大的生物柴油示範項目。
國內相關政策「十五」期間,生物柴油相關研究課題進入國家科技攻關計劃。2006年《可再生能源法》的生效在一定程度上促進了生物柴油的發展。2007年9月國家發改委發布的《可再生能源中長期發展規劃》提出要「重點發展以小桐子、黃連木、油桐、棉籽等油料作物為原料的生物柴油生產技術,逐步建立餐飲等行業的廢油回收體系」,並提出生物柴油發展目標為:生物柴油年利用量到2010年達到20萬t,2020年達到200萬t。
國家發改委和財政部等部門對國家批準的工業示範裝置已制訂一系列政策,包括工業裝置建設的貸款,增值稅、所得稅減免,建成運轉後達到合同指標的獎勵等。但從總體上看,相關政策對產業化發展的推動作用尚不顯著,政策連續性不強,甚至出現反復。例如,2006年國家稅務總局發文規定:「以動植物油為原料,經提純、精煉、合成等工藝生產的生物柴油,不屬於消費稅征稅范圍」,但在2008年《國務院關於實施成品油價格和稅費改革的通知》又將生物柴油納入消費稅徵收范圍。直至2011年6月,國家財政部與稅務總局再次發布通知對以利用廢棄的動植物油生產純生物柴油免徵消費稅。
總部設在德國漢堡的行業期刊《油世界》發布的最新報告顯示,全球生物柴油產量在經過數年的持續增加之後,目前已經開始下滑。
中國政府為解決能源節約、替代和綠色環保問題制定了一些政策和措施,早有一些學者和專家己致力於生物柴油的研究、倡導工作。中國生物柴油的研究與開發雖起步較晚,但發展速度很快,一部分科研成果已達到國際先進水平。研究內容涉及到油脂植物的分布、選擇、培育、遺傳改良及其加工工藝和設備。目前各方面的研究都取得了階段性成果,這無疑將有助於中國生物柴油的進一步研究與開發。可以預計,在2-3年內,中國在該領域的研究將會有突破性進展並達到實用水平。
著名學者閔恩澤院士在《綠色化學與化工》一書中首先明確提出發展清潔燃料生物柴油的課題:原機械工業部和原中國石化總公司在上世紀80年代就撥出專款立項,由上海內燃機研究所和貴外I山地農機所承擔課題,聯合研究長達10 年之久,並邀請中國石化科學院的專家詹永厚做了大量基礎試驗探索;中國農業工程研究設計院的施德路先生也曾於1985 年進行了生物柴油的試驗工作;遼寧省能源研究所承擔的中國——歐共體合作研究項目也涉及到生物柴油;中國科技大學、河南科學陸軍化學所等單位也都對生物柴油作了不同程度的研究。
系統研究始於中國科學院的「八五」重點科研項目:「燃料油植物的研究與應用技術」,完成了金沙江流域燃料油植物資源的調查及栽培技術研究,建立了30公頃的小桐子栽培示範片。自20世紀90年代初開始,長沙市新技術研究所與湖南省林業科學院對能源植物和生物柴油進行了長達10年的合作研究,「八五」期間完成了光皮樹油製取甲脂燃料油的工藝及其燃燒特性的研究;「九五」期間完成了國家重點科研攻關項目「植物油能源利用技術」。
1999-2002年,湖南省林業科學院承擔並主持了國家林業局引進國外先進林業技術(948項目)—— 《能源樹種綠王樹及其利用技術的引進》,從南非、美國和巴西引進了能源樹種綠玉樹(Euphorbiatim-cal li)優良無性系;研製完成了綠玉樹乳汁榨取設備;進行了綠玉樹乳汁成份和燃料特性的研究:綠玉樹乳汁催化裂解研究有階段性成果。
但是與國外相比,中國在發展生物柴油方面還有相當大的差距,長期徘徊在初級研究階段,未能形成生物柴油的產業化:政府尚未針對生物柴油提出一套扶植、優惠和鼓勵的政策辦法,更沒有制定生物柴油統一的標准和實施產業化發展戰略。因此,中國進入了WTO之後,在如何面對經濟高速發展和環境保護和雙重壓力這種背景下,加快高效清潔的生物柴油產業化進程就顯得更為迫切了。 發展生物柴油,中國有十分豐富的原料資源。中國幅員遼闊,地域跨度大,水熱資源分布各異,能源植物資源種類豐富多樣,主要的科有大戟科、樟科、桃金娘科、夾竹桃科、菊科、豆科、山茱萸科、大風子科和蘿摩科等。目前中國生物柴油的開發利用還處於發展初期,要從總體上降低生物柴油成本,使其在中國能源結構轉變中發揮更大的作用,只有向基地化和規模化方向發展,實行集約經營,形成產業化,才能走符合中國國情的生物柴油發展之路。隨著改革開放的不斷深入,在全球經濟一體化的進程中,在中國加入WTO的大好形勢下,中國的經濟水平將進一步提高,對能源的需求會有增無減,只要把關於生物柴油的研究成果轉化為生產力,形成產業化,則其在柴油引擎、柴油發電廠、空調設備和農村燃料等方面的應用是非常廣闊的。
中國是一個石油凈進口國,石油儲量又很有限,大量進口石油對中國的能源安全造成威脅。因此,提高油品質量對中國來說就更有現實意義。而生物柴油具有可再生、清潔和安全三大優勢。專家認為,生物柴油對中國農業結構調整、能源安全和生態環境綜合治理有十分重大的戰略意義。目前,汽車柴油化已成為汽車工業的一個發展方向,據專家預測,到201 0年,世界柴油需求量將從38%增加到45%,而柴油的供應量嚴重不足,這都為油菜製造生物柴油提供了廣闊的發展空間。發展生物柴油產業還可促進中國農村和經濟社會發展。如發展油料植物生產生物柴油,可以走出一條農林產品向工業品轉化的富農強農之路,有利於調整農業結構,增加農民收入。
柴油的供需平衡問題也將是中國未來較長時間石油市場發展的焦點問題。業內人士指出,到2005年,隨著中國原由加工量的上升,汽油和煤油擁有一定數量的出口餘地,而柴油的供應缺口仍然較大。預計到2010年柴油的需求量將突破1億噸,與2005年相比,將增長24%;至2015年市場需求量將會達到1.3億噸左右。近幾年來,盡管煉化企業通過持續的技術改造,生產柴汽比不斷提高,但仍不能滿足消費柴汽比的要求。目前,生產柴汽比約為1.8,而市場的消費柴汽比均在2.0以上,雲南、廣西、貴州等省區的消費柴汽比甚至在2.5以上。隨著西部開發進程的加快,隨著國民經濟重大基礎項目的相繼啟動,柴汽比的矛盾比以往更為突出。因此,開發生物柴油不僅與目前石化行業調整油品結構、提高柴汽比的方向相契合,而且意義深遠。
目前中國生物柴油技術已取得重大成果:海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源發展公司都已開發出擁有自主知識產權的技術,相繼建成了規模超過萬噸的生產廠,這標志著生物柴油這一高新技術產業已在中國大地上誕生。
中國工程院有關負責人介紹,中國「十五」計劃發展綱要提出發展各種石油替代品,將發展生物液體燃料確定為國家產業發展方向。生物柴油產業得到了國務院領導和國家計委、國家經貿委、科技部等政府部門的支持,並已列入有關國家計劃。
▲《財稅[2010]118號》經國務院批准,對利用廢棄的動物油和植物油為原料生產的純生物柴油免徵消費稅。現將有關政策通知如下:從2009年1月1日起,對同時符合下列條件的純生物柴油免徵消費稅:(一)生產原料中廢棄的動物油和植物油用量所佔比重不低於70%。(二)生產的純生物柴油符合國家《柴油機燃料調合生物柴油(BD100)》標准。從2009年1月1日至本通知下發前,生物柴油生產企業已經繳納的消費稅,符合本通知第一條免稅規定的予以退還。 我國在生物柴油的標准制定方面取得了一定的進展。2007年首個柴油機燃料調和用生物柴油的國家標准B100開始正式實施。2010年國家質檢總局、國家標准委公布了《生物柴油調和燃料(B5)》標准。該標准於2011年2月1日開始實施。
由上述發展趨勢可看出,出於成品油來源多樣化、杜絕「地溝油」進入餐飲行業等多方面因素的考慮,政府對生物柴油領域的重視度在日趨增加。
我國生物柴油技術路線評價生物柴油的原料來源十分廣泛,包括菜籽、大豆、工業和餐飲廢油脂等,而一些木本油料作物例如麻風樹、黃連木、文冠果和光皮樹等也表現出較大的應用開發潛力。這些技術路線在經濟、環境和能效方面表現不一,因此如何根據區域特點發展合適的技術,成為生物柴油相關研究中的一個熱點。經濟性評價生產成本比較高是我國生物柴油產業化的最大障礙。
《油世界》稱,歐盟地區今年的生物柴油產量料自上年的913萬噸下滑至900萬噸,從而終結很長一段時間的增長趨勢。
報告還稱,美國今年的生物柴油產量料自上年的329萬噸增加至348萬噸,但今年7月至12月期間的生物柴油產出料減少36萬噸,但美國明年的生物燃料產出前景依然光明。
「鑒於美國2012/13年度豆油供應緊俏,令該國的生物柴油產出達到規定的水平還是具有一定困難的。」
報告指出,預計今年,阿根廷的生物柴油產出料自上年的243萬噸小幅增加至245萬噸,而2011年,該國的生物柴油產出增加了60萬噸。
報告稱,「阿根廷的生物柴油產商目前正面臨出口銷售大幅下滑和國內消費大幅縮減的困擾。」
低迷的大豆產出導致豆油價格走高,這也令巴西今年的生物柴油產量料自上年的235萬噸下滑至229萬噸。
但巴西上調了明年生物柴油混合比率方面的要求,這會令該國明年的生物柴油產出前景光明。
B. 生物柴油在中國無法推廣是因為與中石油中石化的利益沖突了嗎為什麼在美國和歐盟就不存在這樣的情況
1、當然有沖突,生物柴油產業起來了,對他的石化柴油必然是沖擊的,除非生物柴油生產全部給兩桶油壟斷,但現實是生物柴油目前都是民營企業在做。
2、歐美生物柴油能大力發展是由於政府強制要求在石化柴油里添加一定比例的生物柴油,而我國這方面的政策遲遲不出台,你懂得
C. 生物柴油的發展空間有多大
生物柴油的發展優勢有:1、油價不斷飆升
2、國家支持,只要你想卜鄭搞,國家肯定有尺弊逗補貼
3、可持續的發展,非枯竭能陵賣源
劣勢:1、成本問題,生物柴油成本目前還比較高
2、技術問題,現在的出油率達不到理想狀態,但是可以和高校合作,分離高產菌株
3、需要高技術人才,這種人才現在難找
D. 生物柴油與傳統柴油價格對比到底是如何呢`生物柴油是否能快速的推廣
生物柴油
目前,依據原料和生產商的不同,美國凈生物柴油的價格不及0.515~0.793美元/L;含80%生物柴油成分的畝改梁混合生物柴油的市場價格,每升比傳統柴油要貴7.93~10.57美分。
中國的生物柴油生產基本上還沒有進入成熟的商業運行。關於中國生物柴油的評價是「價格低廉」。相信這是根據生物柴油發展趨迅運勢作出的定性的判斷,而非定量的殲余數據。就目前技術而言,生物柴油的成本估計比傳統柴油貴。
這里指的生物柴油的來源主要指:大豆,麻瘋樹等等。
乙醇汽油
2005年中國乙醇汽油的售價為3.91元~4.38元。
E. 我想知道生物柴油的發展史及現狀
生物柴油是典型的「綠色能源」,在我國,由於生物柴油的生產原料是廢油脂,因此生物柴油生產企業主要涉及廢油脂收運、廢油脂處置業務。2020年,在歐盟需求的推動下,國內生物柴油行業的產能、產量均有增長;同時,「十三五」期間,我國生物柴油行業的產能利用率有所提升,其中,頭部企業-卓越新能升豎的產能率維持在89%以上。
1、生物柴油的製造主要涉及兩大業務
生物柴油是指植物油(如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等)、動物油(如魚油、豬油、牛油、羊油等)、廢棄油脂或微生物油脂與甲醇或乙醇經酯轉化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。
生物柴油是典型的「綠色能源」,具有環保性能好、發動機啟動性能好、燃料性能好,原料來源廣泛、可再生等特性。
在我國,由於生物柴油的生產原料是廢油脂,因此生物柴油生產企業主要涉及廢油脂收運、廢油脂處置業務:
—— 更多行業相關數據請參考前瞻產業研究院《中國生物柴油行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》
F. 生物柴油市場容量與趨勢 專業的!!哪位大神解一下
生物柴油
中文名稱:
生物柴油
英文名稱:
biodiesel fuel
定義:
以動植物油脂為原料,用甲醇或乙醇在催化劑作用下經脂交換製成的柴油。
生物柴油
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製成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物質能的一種,它是生物質利用熱裂解等技術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)能世世臘達到國家0號柴油(GB252-2000)標准;
2)密度比水小,相對密度在0.7424~0.8886之間;
3)穩定性好,長期保存不會變質;
4)優良的環保特性: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達98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大減輕意外泄漏時對環境的污染;
5)生物柴油中不含返頌對環境會造成污染的芳香族烷烴,因而廢氣對人體損害低於柴油;
6)較好的低溫發動機啟動性能,無需添加劑冷濾點媃中達到-13℃;
7) 十六烷值高,燃燒性能好於柴油,燃燒殘留物呈中性使發動機機油的使用壽命加長;
8) 無須改動柴油機,可直接添加使用,同時無需另添設加油設備、儲存設備及人員的特殊技術訓練。
優點
(1)具有優良的環保特性:生物柴油和化石柴油相比含硫量低,使用後可使二氧化硫和硫化物排放大大減少。權威數據顯示,二氧化硫和硫化物的排放量可降低約30%。生物柴油不含對環境造成污染的芳香族化合物,燃燒尾氣對人體的損害低於化石柴油,同時具有良好的生物降解特性。和化石柴油相比,柴油車尾氣中有毒有機物排放量僅為1 /1 0,顆粒物為20%,二氧化碳和一氧化碳的排放量僅為10%,排放尾氣指標可達到歐洲Ⅱ號和Ⅲ號排放標准。
(2)低溫啟動性能:和化石柴油相比,生物柴油具有良好的發動機低溫啟動性能,冷濾點達到-20℃。
(3)生物柴油的潤滑性能比柴油好:可以降低發動機供油系統和缸套的摩擦損失,增加發動機的使用壽命,從而間接降低發動機的成本。
(4)具有良好的安全性能:生物柴油的閃點高於化石柴油,它不屬於危險燃料,在運輸、儲存、使用等方面的優點明顯。
(5)具有優良的燃燒性能:生物柴油的十六烷值比柴油高,因此燃料在使用時具有更好的燃燒抗暴性能,因此可以採用更高壓縮比的發動機以提高其熱效率。雖然生物柴油的熱值比柴油低,但由於生物柴油中所含的氧元素能促進燃料的燃燒,可以提高發動機的熱效率,這對功率的損失會有一定的彌補作用。
(6)具有可再生性:生物柴油是一種可再生能源,其資源不會像石油、煤炭那樣會枯竭。
(7)具有經濟性:使用生物柴油的系統投資少,原用柴油的引擎、加油設備、儲存設備和保養設備無需改動。
(8)可調和性:生物柴油可按一定的比例與化石柴油配合使用,可降低油耗,提高動力,降低尾氣污染。
(9)可降解性:生物柴油具有良好的生物降解性,在環境中容易被微生物分解利用。
生物柴油的優良性能使得採用生物柴油的發動機廢氣排放指標不僅滿足目前的歐洲II號標准,甚至滿足隨後即將在歐洲頒布實搜滑施的更加嚴格的歐洲Ⅲ號排放標准。而且由於生物柴油燃燒時排放的二氧化碳遠低於該植物生長過程中所吸收的二氧化碳,從而改善由於二氧化碳的排放而導致的全球變暖這一有害於人類的重大環境問題。因而生物柴油是一種真正的綠色柴油。
缺點
生物柴油做為石化柴油的替代品,本身沒有什麼缺點,只是在生產過程中有一些缺點:
一、在國家「不能與糧爭地」、「不能與人爭糧」、「不能與人爭油」、「不能污染環境」的「四不」政策下,提煉生物柴油的原料只能用油料作物或者地溝油,而地溝油的收集是一個難題。據統計,生物柴油制備成本的75%是原料成本。因此採用廉價原料及提高轉化從而降低成本是生物柴油能否實用化的關鍵。
二、用酯交換方法合成生物柴油有以下缺點:
(1)工藝復雜、醇必須過量,後續工藝必須有相應的醇回收裝置,能耗高,設備投入大;
(2)色澤深,由於脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質;
(3)酯化產物難於回收,回收成本高;生產過程有廢鹼液排放。
在這個問題上,直接裂解法不存在上述問題,可參考「動植物油料生產生物柴油的催化裂化方法」(專利號:CN2006 1 0054327.2)。
驗證方法
由於全球多國均制定有生物柴油等生物燃料的鼓勵政策。如稅收減免政策等。如美國的各州政府和聯邦政府制定了許多關於使用生物燃料的鼓勵措施和法律。僅華盛頓州就有4個激勵方案和13個法律。根據1992年能源政策法案,B100以及B20或B10、B5等生物混合柴油是合格的可替代燃料。大多數州都為生物燃料的使用提供免稅和扣稅政策。其他國家,特別是歐洲,也提供類似的獎勵措施,以鼓勵生物燃料等生物基產品的使用。
ASTM D6866採用放射性碳測年技術。生物質含有碳14,而化石材料不再留有這種弱放射性碳同位素。測量柴油樣品中的碳14的濃度會顯示該樣品是否產自可再生材料或化石材料。並通過碳14的濃度,可精確的驗證該柴油樣品具體添加的生物柴油和化石柴油的百份比例。
生物柴油行業現狀
生物柴油是清潔的可再生能源,它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等為原料製成的液體燃料,是優質的石油柴油代用品。生物柴油是典型「綠色能源」,大力發展生物柴油對經濟可持續發展,推進能源替代,減輕環境壓力,控制城市大氣污染具有重要的戰略意義。
綜觀國際上的發達國家如美國、德國、日本;到次發達的南非、巴西、韓國;再到發展中的印度、泰國等,均在發展石油替代產業的國際政策制度、技術完善、裝置建設和車輛製造等方面提供了良好的借鑒,為我國走中國特色石油替代之路鋪平了道路。特別是巴西經驗更具實際意義。
生物柴油在中國是一個新興的行業,表現出新興行業在產業化初期所共有的許多市場特徵。許多企業被綠色能源和支農產業雙重「概念」凸現的商機所吸引,紛紛進入該行業,有人以「雨後春筍」形容生物柴油目前的狀態。截止2007年,中國有大小生物柴油生產廠2000多家,而且,各地相同項目的立項、審批還在繼續。還有更大的威脅來自於國外。一些外國公司資金實力雄厚,生產技術成熟,產業化程度高,可以借規模經濟效應獲取成本優勢,搶占原料基地和市場份額的綜合能力更強
從未來的發展看,生物柴油的購買商主要有石油的煉油廠、發電廠、輪船航運公司以及流通領域的中間商。生物柴油的需求量在不斷增加,預計到2010年,中國生物柴油的需求量將達到2000萬噸/年,按國家再生能源中長期規劃,那時的產能是20萬噸/年。需求與產量的反差,將會是形成產品供不應求的局面。當人們更多地了解生物柴油優良的性能,接受的程度會更大,市場需求也會不斷提高。強大的市場需求與有限的生產能力,使購買者的議價能力降低。同時,也對生物柴油生產企業提出了更高的要求,應加大對技術創新的投入,不斷提高油品的質量,以保持生物柴油良好的品質形象。
隨著改革開放的不斷深入,在全球經濟一體化的進程中,中國的經濟水平將進一步提高,對能源的需求會有增無減,只要把關於生物柴油的研究成果轉化為生產力,形成產業化,則其在柴油引擎、柴油發電廠、空調設備和農村燃料等方面的應用前景是非常廣闊的。
生產方法
利用油脂原料合成生物柴油的方法;用動物油製取的生物柴油及製取方法;生物柴油和生物燃料油的添加劑;廢動植物油脂生產的輕柴油乳化劑及其應用;低成本無污染的生物質液化工藝及裝置;低能耗生物質熱裂解的工藝及裝置;利用微藻快速熱解制備生物柴油的方法;用廢塑料、廢油、廢植物油腳提取汽、柴油用的解聚釜,生物質氣化制備燃料氣的方法及氣化反應裝置;以植物油腳中提取石油製品的工藝方法;用等離子體熱解氣化生物質製取合成氣的方法,用澱粉酶解培養異養藻制備生物柴油的方法;用生物質生產液體燃料的方法;用植物油下腳料生產燃油的工藝方法,由生物質水解殘渣制備生物油的方法,植物油腳提取汽油柴油的生產方法;廢油再生燃料油的裝置和方法;脫除催化裂化柴油中膠質的方法;廢橡膠(廢塑料、廢機油)提煉燃料油的環保型新工藝,脫除柴油中氧化總不溶物及膠質的化學精製方法;阻止柴油、汽油變色和膠凝的助劑;廢潤滑油的絮凝分離處理方法。
簡單工藝流程
生物柴油是由從植物油或動物脂的脂肪酸烷基單酯組成的一種可替代柴油燃料。目前,大多數生物柴油是由大豆油、甲醇和一種鹼性催化劑生產而成的。然而還有大多數的不易被人體消化的廉價油脂能夠轉化為生物柴油。
工藝流程簡介
(1)物理精煉:首先將油脂水化或磷酸處理,除去其中的磷脂,膠質等物質)。再將油脂預熱、脫水、脫氣進入脫酸塔,維持殘壓,通入過量蒸汽,在蒸汽溫度下,游離酸與蒸汽共同蒸出,經冷凝析出,除去游離脂肪酸以外的凈損失,油脂中的游離酸可降到極低量,色素也能被分解,使顏色變淺。各種廢動植物油在自主研發的DYD催化劑作用下,採用酯化、醇解同時反應工藝生成粗脂肪酸甲酯。
(2)甲醇預酯化:首先將油脂水化脫膠,用離心機除去磷脂和膠等水化時形成的絮狀物,然後將油脂脫水。原料油脂加入過量甲醇,在酸性催化劑存在下,進行預酯化,使游離酸轉變成甲酯。蒸出甲醇水,經分餾後,無游離酸的分出C12-16棕櫚酸甲酯和C18油酸甲酯。
(3)酯交換反應:經預處理的油脂與甲醇一起,加入少量NaOH做催化劑,在一定溫度與常壓下進行酯交換反應,即能生成甲酯,採用二步反應,通過一個特殊設計的分離器連續地除去初反應中生成的甘油,使酯交換反應繼續進行。
(4)重力沉澱、水洗與分層。
(5)甘油的分離與粗製甲酯的獲得。
(6)水份的脫出、甲醇的釋出、催化劑的脫出與精製生物柴油的獲得。
整個工藝流程實現閉路循環,原料全部綜合利用,實現清潔生產。大致描述如下:原料預處理(脫水、脫臭、凈化)------反應釜(加醇+催化劑+70℃)------攪拌反應1小時-------沉澱分離排雜-------回收醇------過濾--------成品
化學法生產
生物柴油的化學法生產是採用生物油脂與甲醇或乙醇等低碳醇,並使用氫氧化鈉(占油脂重量的1%) 或醇甲鈉 (Sodium methoxide) 做為觸媒,在酸性或者鹼性催化劑和高溫(230~250℃)下發生酯交換反應(transesterification),生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯,再經洗滌乾燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生產過程中可循環使用,生產設備與一般制油設備相同,生產過程中產生10%左右的副產品甘油。
但化學法合成生物柴油有以下缺點:反應溫度較高、工藝復雜;反應過程中使用過量的甲醇,後續工藝必須有相應的醇回收裝置,處理過程繁復、能耗高;油脂原料中的水和游離脂肪酸會嚴重影響生物柴油得率及質量;產品純化復雜,酯化產物難於回收;反應生成的副產物難於去除,而且使用酸鹼催化劑產生大量的廢水,廢鹼(酸)液排放容易對環境造成二次污染等。
化學法生產還有一個不容忽視的成本問題:生產過程中使用鹼性催化劑要求原料必須是毛油,比如未經提煉的菜籽油和豆油,原料成本就占總成本的75%。因此採用廉價原料及提高轉化從而降低成本是生物柴油能否實用化的關鍵,因此美國己開始通過基因工程方法研究高油含量的植物(見下文「工程微藻」法),日本採用工業廢油和廢煎炸油,歐洲是在不適合種植糧食的土地上種植富油脂的農作物。
生物酶合成法
為解決上述問題,人們開始研究用生物酶法合成生物柴油,即用動物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉酯化反應,制備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小、無污染排放的優點。2001年日本採用固定化Rhizopus oryzae細胞生產生物柴油,轉化率在80%左右,微生物細胞可連續使用430小時。
2005年6月4日,《中國環境報》報道:清華大學生物酶法制生物柴油中試成功,採用新工藝在中試裝置上生物柴油產率達90%以上。中試產品技術指標符合美國及德國的生物柴油標准,並滿足中國0號優等柴油標准。中試產品經發動機台架對比試驗表明,與市售石化柴油相比,採用含20%生物柴油的混配柴油作燃料,發動機排放尾氣中一氧化碳、碳氫化合物、煙度等主要有毒成分的濃度顯著下降,發動機動力特性等基本不變。
由於利用物酶法合成生物柴油具有反應條件溫和、醇用量小、無污染物排放等優點,具有環境友好性,因而日益受到人們的重視。但利用生物酶法制備生物柴油目前存在著一些亟待解決的問題:脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉酯化有效,而對短鏈脂肪醇(如甲醇或乙醇等)轉化率低,一般僅為40%-60%;甲醇和乙醇對酶有一定的毒性,容易使酶失活;副產物甘油和水難以回收,不但對產物形成一致,而且甘油也對酶有毒性;短鏈脂肪醇和甘油的存在都影響酶的反應活性及穩定性,使固化酶的使用壽命大大縮短。這些問題是生物酶法工業化生產生物柴油的主要瓶頸。
酶法生產生物柴油主要技術經濟指標有
1.採用固定床式酶反應器,以植物油及廢油等為原料生產生物柴油,轉化率均可達到95%以上,最高轉化率可以達到96%。
2.建立了生物柴油精餾裝置,分離精製收率高於86%,分離後產品中甲酯含量大於97%,分離後產品各項指標完全符合德國生物柴油生產標准(DIN5160697)。
3.建立了年產500t的生物柴油中試生產裝置。反應器內固定化酶使用壽命超過20天。
4.以地溝油為原料生產生物柴油,成本約為3058元/t,以普通菜籽油為原料生產生物燒油,成本約為4300元/t。
5.燃燒性能明顯優於0號柴油。在0號柴油中添加20%生物柴油的燃燒試驗表明,燃燒尾氣中有毒物質的排放降低35%以上。
「工程微藻」法
「工程微藻」生產柴油,為柴油生產開辟了一條新的技術途徑。美國國家可更新實驗室(NREL)通過現代生物技術建成「工程微藻」,即硅藻類的一種「工程小環藻」。在實驗室條件下可使「工程微藻」中脂質含量增加到60%以上,戶外生產也可增加到40%以上,而一般自然狀態下微藻的脂質含量為5%-20%。「工程微藻」中脂質含量的提高主要由於乙醯輔酶A羧化酶(ACC)基因在微藻細胞中的高效表達,在控制脂質積累水平方面起到了重要作用。目前,正在研究選擇合適的分子載體,使ACC基因在細菌、酵母和植物中充分表達,還進一步將修飾的ACC基因引入微藻中以獲得更高效表達。利用「工程微藻」生產柴油具有重要經濟意義和生態意義,其優越性在於:微藻生產能力高、用海水作為天然培養基可節約農業資源;比陸生植物單產油脂高出幾十倍;生產的生物柴油不含硫,燃燒時不排放有毒害氣體,排入環境中也可被微生物降解,不污染環境,發展富含油質的微藻或者「工程微藻」是生產生物柴油的一大趨勢。
中國生物柴油發展狀況及產業化前景分析
中國生物柴油的發展狀況:
中國政府為解決能源節約、替代和綠色環保問題制定了一些政策和措施,早有一些學者和專家己致力於生物柴油的研究、倡導工作。中國生物柴油的研究與開發雖起步較晚,但發展速度很快,一部分科研成果已達到國際先進水平。研究內容涉及到油脂植物的分布、選擇、培育、遺傳改良及其加工工藝和設備。目前各方面的研究都取得了階段性成果,這無疑將有助於中國生物柴油的進一步研究與開發。可以預計,在2-3年內,中國在該領域的研究將會有突破性進展並達到實用水平。
著名學者閔恩澤院士在《綠色化學與化工》一書中首先明確提出發展清潔燃料生物柴油的課題:原機械工業部和原中國石化總公司在上世紀80年代就撥出專款立項,由上海內燃機研究所和貴外I山地農機所承擔課題,聯合研究長達10 年之久,並邀請中國石化科學院的專家詹永厚做了大量基礎試驗探索;中國農業工程研究設計院的施德路先生也曾於1985 年進行了生物柴油的試驗工作;遼寧省能源研究所承擔的中國——歐共體合作研究項目也涉及到生物柴油;中國科技大學、河南科學陸軍化學所等單位也都對生物柴油作了不同程度的研究。
系統研究始於中國科學院的「八五」重點科研項目:「燃料油植物的研究與應用技術」,完成了金沙江流域燃料油植物資源的調查及栽培技術研究,建立了30公頃的小桐子栽培示範片。自20世紀90年代初開始,長沙市新技術研究所與湖南省林業科學院對能源植物和生物柴油進行了長達10年的合作研究,「八五」期間完成了光皮樹油製取甲脂燃料油的工藝及其燃燒特性的研究;「九五」期間完成了國家重點科研攻關項目「植物油能源利用技術」。
1999-2002年,湖南省林業科學院承擔並主持了國家林業局引進國外先進林業技術(948項目)—— 《能源樹種綠王樹及其利用技術的引進》,從南非、美國和巴西引進了能源樹種綠玉樹(Euphorbiatim-cal li)優良無性系;研製完成了綠玉樹乳汁榨取設備;進行了綠玉樹乳汁成份和燃料特性的研究:綠玉樹乳汁催化裂解研究有階段性成果。
但是與國外相比,中國在發展生物柴油方面還有相當大的差距,長期徘徊在初級研究階段,未能形成生物柴油的產業化:政府尚未針對生物柴油提出一套扶植、優惠和鼓勵的政策辦法,更沒有制定生物柴油統一的標准和實施產業化發展戰略。因此,中國進入了WTO之後,在如何面對經濟高速發展和環境保護和雙重壓力這種背景下,加快高效清潔的生物柴油產業化進程就顯得更為迫切了。
中國生物柴油的產業化前景:
2003年,受國民經濟持續快速增長的拉動,中國石油市場需求增勢強勁,石油產品需求總量增長幅度達到兩位數,為11.4%,比上年提高了7.4個百分點,這促進了石油進口量的大幅攀升,使中國成為石油消費和進口大國。石油市場資源供應出現緊缺,價格全面上漲。據中國物流信息中心統計,2003年中國石油及製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,將繼續保持消費需求旺盛,供需基本平衡的格局,但不排除受季節、運輸等因素影響而出現局部性和結構性的供應緊張。預計2004年中國原油消費量為2.7 億噸,凈進口量有可能超過1億噸。
中國是一個石油凈進口國,石油儲量又很有限,大量進口石油對中國的能源安全造成威脅。因此,提高油品質量對中國來說就更有現實意義。而生物柴油具有可再生、清潔和安全三大優勢。專家認為,生物柴油對中國農業結構調整、能源安全和生態環境綜合治理有十分重大的戰略意義。目前,汽車柴油化已成為汽車工業的一個發展方向,據專家預測,到201 0年,世界柴油需求量將從38%增加到45%,而柴油的供應量嚴重不足,這都為油菜製造生物柴油提供了廣闊的發展空間。發展生物柴油產業還可促進中國農村和經濟社會發展。如發展油料植物生產生物柴油,可以走出一條農林產品向工業品轉化的富農強農之路,有利於調整農業結構,增加農民收入。
柴油的供需平衡問題也將是中國未來較長時間石油市場發展的焦點問題。業內人士指出,到2005年,隨著中國原由加工量的上升,汽油和煤油擁有一定數量的出口餘地,而柴油的供應缺口仍然較大。預計到2010年柴油的需求量將突破1億噸,與2005年相比,將增長24%;至2015年市場需求量將會達到1.3億噸左右。近幾年來,盡管煉化企業通過持續的技術改造,生產柴汽比不斷提高,但仍不能滿足消費柴汽比的要求。目前,生產柴汽比約為1.8,而市場的消費柴汽比均在2.0以上,雲南、廣西、貴州1等省區的消費柴汽比甚至在2.5以上。隨著西部開發進程的加快,隨著國民經濟重大基礎項目的相繼啟動,柴汽比的矛盾比以往更為突出。因此,開發生物柴油不僅與目前石化行業調整油品結構、提高柴汽比的方向相契合,而且意義深遠。
目前中國生物柴油技術已取得重大成果:海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源發展公司都已開發出擁有自主知識產權的技術,相繼建成了規模超過萬噸的生產廠,這標志著生物柴油這一高新技術產業已在中國大地上誕生。
中國工程院有關負責人介紹,中國「十五」計劃發展綱要提出發展各種石油替代品,將發展生物液體燃料確定為國家產業發展方向。生物柴油產業得到了國務院領導和國家計委、國家經貿委、科技部等政府部門的支持,並已列入有關國家計劃。
發展前景
發展生物柴油,中國有十分豐富的原料資源。中國幅員遼闊,地域跨度大,水熱資源分布各異,能源植物資源種類豐富多樣,主要的科有大戟科、樟科、桃金娘科、夾竹桃科、菊科、豆科、山茱萸科、大風子科和蘿摩科等。目前中國生物柴油的開發利用還處於發展初期,要從總體上降低生物柴油成本,使其在中國能源結構轉變中發揮更大的作用,只有向基地化和規模化方向發展,實行集約經營,形成產業化,才能走符合中國國情的生物柴油發展之路。隨著改革開放的不斷深入,在全球經濟一體化的進程中,在中國加入WTO的大好形勢下,中國的經濟水平將進一步提高,對能源的需求會有增無減,只要把關於生物柴油的研究成果轉化為生產力,形成產業化,則其在柴油引擎、柴油發電廠、空調設備和農村燃料等方面的應用是非常廣闊的。
生物柴油檢測技術標准
生物柴油(BD100)技術要求和試驗方法
項目 質量指標 試驗方法 S500 S50
密度(20℃) /(kg/m ) 820~900 GB/T 2540
運動粘度(40℃)/(mm /s) 19~6.0 GB/T265
閃點(閉口)/ ℃ 不低於 130 GB/T 261
冷濾點 / ℃ 報告 SH/T 0248
硫含量(質量分數) / % 不大於 0.05 0.005 SH/T 0689
10%蒸余物殘炭(質量分數) / % 不大於 0.3 GB/T 17144
硫酸鹽灰分(質量分數) / % 不大於 0.020 GB/T 2433
水含量(質量分數)/ % 不大於 0.05 SH/T 0246
機械雜質 無 GB/T 511
銅片腐蝕(50℃,3h)/ 級 不大於 1 GB/T 5096
十六烷值 不小於 49 GB/T 386
氧化安定性(110℃)/小時 不小於 6.0 EN14112
酸值/(mgKOH/g) 不大於 0.80 GB/T 264 GB/T 5530
游離甘油含量(質量分數)/ % 不大於 0.020 ASTM D 6584
總甘油含量(質量分數) / % 不大於 0.240 ASTM D 6584
90%回收溫度/℃ 不高於 360 GB/T 6536
也可用GB/T 5526、GB/T1884、1885方法測定。
可用GB/T 380、GB/T 11131、GB/T 11140、GB/T 12700和GB/T 17040 方法測定,結果有爭議時,以SH/T
0689方法為准。
可用GB/T 268方法測定,結果有爭議時,以GB/T 17144仲裁。
可用目測法,即將試樣注入 100mL 玻璃量筒中,在室溫(20℃±5℃)下觀察,應當透明,沒有懸浮和沉
降的機械雜質。結果有爭議時,按GB/T 511測定。 可加抗氧劑。
G. 生物柴油的發展前景大嗎
前景廣闊。因為我國石油已經依賴進口了,國家政策一定會支持新能源的開發明帆。而且原料豐富,價格低廉。只要石油價格穩定,不會跌落,科技力量達到嫌槐蔽要求,一定會蓬勃發展。
生物燃料是沒有難聞的氣味。 該燃料以農作物秸稈為主要原料,加入少量添加劑而製成。其 SO2 排放量近似於「零」,是目前少有的潔凈能源之一。該燃料在燃燒過程中整體不變形、不散架,具有火力旺、易於點火、無污染、適宜於各種燃燒器等特點,達到了國際芹州標准。它可以代替煤、燃油、燃氣,是今後開發新型可再生能源的主要對象。
用戶報告說,以大豆作原料的生物柴油燃燒以後排出的廢氣有點像炸薯條的味道。專家們說,即使糧食的價格回升,如果美國為了遏制全球變暖而優先發展生物燃料,生物燃料可能具有光明的前景
H. 生物柴油為什麼會制備失敗
原料不足和政策乏力制約了生物柴油產業發展。
生物酶法日趨成熟
目前國內生物柴油技術各有特點,清華大學應用化學所所長劉德華介紹了其中三種主要生產工藝,分別是化學法、超臨界法和生物酶法。「化學法工藝已經很成熟,但需要用到酸和鹼,存在一定程度的污染;超臨界法工藝需要高溫高壓,反應速率快、轉化率高、無污染,但投資及運行成本高。相比之下,生物法工藝的反應條件溫和,原料適應性廣,無污染物排放且無需水洗,但催化過程成本偏高。」他評價道。
在國家大力推行節能減排的背景下,生物法制備生物柴油日益成為主流趨勢。針對其制備所用脂肪酶的壽命通常較短,導致生產過程成本偏高的現實,清華大學已開發一種新技術,通過完全解除甲醇和甘油對脂肪酶的抑制效應,可以近百倍地延長酶的使用壽命,從而有效降低制備成本。目前,該技術已在十幾個國家申請了國際專利,並逐步將成果轉讓到多家國外企業。
此外,北京化工大學開發的固定化酶催化制備生物柴油新技術,也具有轉化率高、酶使用壽命長、通用性良好等優點。該校生命科學與技術學院副院長鄧利表示,他們同時還開發了游離酶添加劑體系,使反應所需的催化劑用量進一步降低。由於省略了脂肪酶的固定化過程,生產成本也大幅度降低。目前,該校已同上海綠銘科技環保公司合作,建設了年產1萬噸的酶法裝置,以上海城市廢油為原料生產生物柴油,取得了良好效果。
規模化需原料保障
在技術水平穩步提升的同時,我國陸續頒布實施的《柴油機燃料調合用生物柴油(BD100)國家標准》和《生物柴油調合燃料(B5)國家標准》,也為產業發展搭建了基礎性平台。然而原料來源不足及供應不穩定,成為眼下制約生物柴油規模化生產的重要因素之一。
針對這種狀況,國家林業局林業生物質能源辦公室王曉華處長指出,我國將大力發展油料能源林基地,為生物柴油產業提供原料。有消息稱,截至2010年,僅有雲南神宇公司為中石油提供40噸左右的小桐子毛油。按照最新政策,企業建設油料能源林基地達到30萬畝規模,可以享受每畝200元的國家財政補貼。同時,國家鼓勵企業大力開展原料林綜合利用的研究和實踐,提高企業的經濟效益。
鄧利介紹,北京化工大學開發了酵母發酵生產油脂工藝,通過微生物發酵轉化過程,能夠以澱粉廢水、味精廢水、酒精廢水、檸檬酸廢水、製糖廢水等含糖澱粉工業廢水生產油脂。劉德華領銜的課題組開發的酶法新工藝在顯著提高酶使用壽命的同時,還可利用廉價的油來生產生物柴油,副產的甘油則可以生產1,3-丙二醇,獲得多項專利授權。
此外,中科院大連化物所也開發了菊芋制備生物柴油技術,嘗試建立以生物質為原料、以微生物油脂發酵為核心技術,不依賴油料植物的生物柴油技術體系;華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室開發的微藻生物柴油技術,實現了小球藻的高密度高品質培養,從而大幅度降低成本;湖南省林業科學院開發的光皮樹果實油制備生物柴油的關鍵技術,在節能降耗等方面優勢明顯,並有利於降低加工成本。
I. 我國為什麼不強制添加二代生物柴油
在我國,二代生物柴油的使用目前並未被強制實施,這主要有以下原因:
1. 生產成本高:相比於石化柴油,生產二代生物柴油的成本較高,包括植物油原料、生產設備、技術水平等慶州各方面的費用都相對較高。
2. 市場需求有限:目前我國市場上對生物柴油的需求並不高。一方面,由於油價低廉,許多用戶偏愛使用石化柴油,另巧賣一方面,二代生物柴油的生產技術還沒有得譽寬蔽到普及,市場上供給的二代生物柴油比較有限,還未形成大規模應用。
3. 技術難度大:二代生物柴油的生產工藝比較復雜,需要涉及微生物培養、酶的提取和純化、油脂的轉化等多個環節。目前生產二代生物柴油的企業數量較少,整個產業鏈尚處於發展初期,技術上仍存在許多難點需要解決。
總體來說,當前我國尚未對生物柴油的使用作出強制規定,但隨著環保意識的增強以及技術進步的推動,未來我國或將逐步鼓勵和推廣使用二代生物柴油。