生物柴油簡介

1、生物柴油生物柴油報告人：許軒培養(yǎng)單位：重慶綠色智能技術研究院2012年12月l生物柴油簡介l國內(nèi)外研究應用現(xiàn)狀l制備方法l主要原料l展望Biodiesel at Work中國：世界第二大石油消費國，對外依存度接近50。2010年柴油需求量約1 億t ，2015年將達到1.3 億t 。另一方面，我國大氣污染趨于惡化，2005年二氧化硫排放量達2 549 萬t ，居世界首位，較2000年增加27。節(jié)能減排、保障能源和環(huán)境安全是我國長期面對的難題，發(fā)展環(huán)保、可再生的生物燃料成為國家的戰(zhàn)略需求。l概念概念: :生物柴油是清潔的可再生能源，它以生物柴油是清潔的可再生能源，它以大豆油、蓖麻油等植物油或動物

2、脂肪等油大豆油、蓖麻油等植物油或動物脂肪等油脂類物質(zhì)，經(jīng)過脂類物質(zhì)，經(jīng)過酯基酯基轉(zhuǎn)移作用而得到的有轉(zhuǎn)移作用而得到的有機脂肪酸酯類物質(zhì)。機脂肪酸酯類物質(zhì)。l不含硫和芳香烴等物質(zhì)，燃燒后可使尾氣不含硫和芳香烴等物質(zhì)，燃燒后可使尾氣中有害物質(zhì)降低中有害物質(zhì)降低50%l是是0# 柴油的代替品柴油的代替品l柴油是在柴油是在270-350270-350的溫度范圍內(nèi)從石油提煉出來的，由的溫度范圍內(nèi)從石油提煉出來的，由87%87%的碳、的碳、12.6%12.6%的氫和的氫和0.4%0.4%的氧組成。的氧組成。 l5 5、0 0、1010、2020、3535、5050（劃分依據(jù)：（劃分依據(jù)：凝固點）。凝固點）。

3、l選用不同標號的柴油應主要根據(jù)使用時的氣溫決定。選用不同標號的柴油應主要根據(jù)使用時的氣溫決定。 型號型號 5 5 柴油柴油0 0 柴油柴油 1010柴油柴油 2020柴油柴油 3535柴油柴油 5050柴油柴油使用溫度使用溫度88以上以上88至至4444至至5555至至14141414至至2929 2929以下以下運輸、儲存、使運輸、儲存、使用方面的安全性用方面的安全性 燃燒性好，燃燒性好，殘留物微殘留物微酸對發(fā)動酸對發(fā)動機有利機有利PS：閃點閃點：燃料的蒸汽和周圍空氣的混合氣，一旦與：燃料的蒸汽和周圍空氣的混合氣，一旦與火焰接觸，即發(fā)生閃燃現(xiàn)象，發(fā)生閃燃時試樣火焰接觸，即發(fā)生閃燃現(xiàn)象，發(fā)生閃

4、燃時試樣的最低溫度，稱為閃點。的最低溫度，稱為閃點。十六烷值十六烷值：表示柴油在柴油機中燃燒時的自燃性：表示柴油在柴油機中燃燒時的自燃性指標。常以純正十六烷的十六烷值定為指標。常以純正十六烷的十六烷值定為100，純純1-甲基萘的十六烷值定為零，以不同的比例甲基萘的十六烷值定為零，以不同的比例混合起來，可以得到十六烷值混合起來，可以得到十六烷值0至至100的不同抗的不同抗爆性等級的標準燃料爆性等級的標準燃料 lFrom: Greg P. Biodiesel, Growing New Energy Economy. 2nded. Vermont, USAlFrom: Greg P. Biodies

5、el, Growing New Energy Economy. 2nded. Vermont, USAl國外生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟。國外生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為成熟。l國外相關配套政策：提供專項資金補貼；鼓勵農(nóng)民種植能國外相關配套政策：提供專項資金補貼；鼓勵農(nóng)民種植能源植物；征收化石能源生態(tài)稅；采取減稅優(yōu)惠鼓勵使用生源植物；征收化石能源生態(tài)稅；采取減稅優(yōu)惠鼓勵使用生物質(zhì)產(chǎn)品。物質(zhì)產(chǎn)品。l我國生物柴油工業(yè)生產(chǎn)比國外晚幾年，在我國生物柴油工業(yè)生產(chǎn)比國外晚幾年，在20012001年年之后才陸續(xù)有工業(yè)裝置投產(chǎn)，這主要包括海南正之后才陸續(xù)有工業(yè)裝置投產(chǎn)，這主要包括海南正和、福建卓越、四川古衫等，都建立和、

6、福建卓越、四川古衫等，都建立1 12 2萬噸萬噸/ /年年左右的生物柴油廠，原料基本都是采用地溝油、左右的生物柴油廠，原料基本都是采用地溝油、酸化油等。酸化油等。l隨著隨著20052005年原油價格的進一步上漲，生物柴油在年原油價格的進一步上漲，生物柴油在國內(nèi)越來越熱，各種大中小型工廠紛紛涌現(xiàn)，但國內(nèi)越來越熱，各種大中小型工廠紛紛涌現(xiàn)，但這種好景并不長。由于國家對生物柴油沒有具體這種好景并不長。由于國家對生物柴油沒有具體的激勵政策，再加上原料問題、市場問題等，的激勵政策，再加上原料問題、市場問題等，20062006年下半年，一些企業(yè)開始停產(chǎn)年下半年，一些企業(yè)開始停產(chǎn)/ /停建或轉(zhuǎn)型，停建或轉(zhuǎn)型

7、，業(yè)界人士也以更冷靜的眼光來看待國內(nèi)新興的這業(yè)界人士也以更冷靜的眼光來看待國內(nèi)新興的這個生物柴油產(chǎn)業(yè)個生物柴油產(chǎn)業(yè) 我國在“九五”期間就制定了可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃，2005 年又出臺了可再生能源法。2005年生物柴油的產(chǎn)量為10萬t 左右，2007年產(chǎn)量達100 萬t 左右。國家規(guī)劃2010年生物燃料 ( 包括生物柴油) 將替代石油200 萬t ，2020年生物燃料年替代石油1 000 萬t ，占交通燃料的15左右。l在在20062006年之前，石油三巨頭（中石油、中石化、中海油），年之前，石油三巨頭（中石油、中石化、中海油），只有中石化在低調(diào)的研究生物柴油生產(chǎn)技術，調(diào)研生物柴只有中石化在

8、低調(diào)的研究生物柴油生產(chǎn)技術，調(diào)研生物柴油原料，從各種媒體上很難看到中石油和中海油的動靜。油原料，從各種媒體上很難看到中石油和中海油的動靜。也許大家認為石油巨頭不會對生物柴油有多大關注，但也許大家認為石油巨頭不會對生物柴油有多大關注，但20062006年底、年底、20072007年初，當民營企業(yè)開始覺得這塊骨頭難啃，年初，當民營企業(yè)開始覺得這塊骨頭難啃，準備撤離時，國企巨頭們紛紛開始行動起來，大張旗鼓的準備撤離時，國企巨頭們紛紛開始行動起來，大張旗鼓的插足生物柴油行業(yè)。除了石油巨頭外，看起來與能源不沾插足生物柴油行業(yè)。除了石油巨頭外，看起來與能源不沾邊的中糧油也開始進入生物能源行業(yè)，成立了生化能

9、源事邊的中糧油也開始進入生物能源行業(yè)，成立了生化能源事業(yè)部，推動燃料乙醇和生物柴油等的發(fā)展。業(yè)部，推動燃料乙醇和生物柴油等的發(fā)展。l技術上技術上，中石化開發(fā)的生物柴油生產(chǎn)技術在石家莊完成中，中石化開發(fā)的生物柴油生產(chǎn)技術在石家莊完成中試，并即將工業(yè)應用；中石油在南充建立研發(fā)基地，大力試，并即將工業(yè)應用；中石油在南充建立研發(fā)基地，大力研究生物柴油，并將建立中試裝置；中海油也在積極運作，研究生物柴油，并將建立中試裝置；中海油也在積極運作，與各方聯(lián)系、合作。與各方聯(lián)系、合作。1、5 萬噸生物柴油基地落戶永州，湖南中鑫生物柴油科技有限公司，萬噸生物柴油基地落戶永州，湖南中鑫生物柴油科技有限公司，以光皮樹

10、和蓖麻為原料。（以光皮樹和蓖麻為原料。（2012年年9月月22日，中國經(jīng)濟導報）日，中國經(jīng)濟導報）2、福建福清源華能源公司的生物柴油福建福清源華能源公司的生物柴油期工程預計期工程預計2013年年3月投產(chǎn)，月投產(chǎn)，以地溝油為原料，將現(xiàn)有的年產(chǎn)以地溝油為原料，將現(xiàn)有的年產(chǎn)3萬萬t擴增至年產(chǎn)擴增至年產(chǎn)18萬萬t。（。（2012年年5月，能源與環(huán)境）月，能源與環(huán)境）3、融鑫集團在武漢啟動、融鑫集團在武漢啟動200kt/a 生物柴油項目，利用棉籽油轉(zhuǎn)化成生物柴油項目，利用棉籽油轉(zhuǎn)化成生物柴油，年利潤可達生物柴油，年利潤可達4億元。（億元。（2012 齊魯石油化工）齊魯石油化工）4、新奧油藻生物柴油項目、

11、新奧油藻生物柴油項目2015年將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，年產(chǎn)生物柴油可達年將實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，年產(chǎn)生物柴油可達5000噸，新奧科技發(fā)展有限公司承擔的國家噸，新奧科技發(fā)展有限公司承擔的國家 863 計劃項目計劃項目“CO2-油藻油藻-生物柴油關鍵技術研究生物柴油關鍵技術研究”通過科技部組織的專家驗收，并與通過科技部組織的專家驗收，并與國家開發(fā)銀行簽署國家開發(fā)銀行簽署 3億元的貸款合作協(xié)議，億元的貸款合作協(xié)議，2015 年將實現(xiàn)油藻生年將實現(xiàn)油藻生物柴油產(chǎn)業(yè)化物柴油產(chǎn)業(yè)化。（2012年年10月月18日，河北日報）日，河北日報）From：李 攀， 王賢華， 李允超，生物柴油研究現(xiàn)狀及其進展l生物柴油的化學法生產(chǎn)是采用

12、生物油脂與甲醇或乙醇等低生物柴油的化學法生產(chǎn)是采用生物油脂與甲醇或乙醇等低碳醇，并使用氫氧化鈉碳醇，并使用氫氧化鈉 ( (占油脂重量的占油脂重量的1%) 1%) 或甲醇鈉或甲醇鈉 (Sodium methoxide) (Sodium methoxide) 做為觸媒，在酸性或者堿性催化劑做為觸媒，在酸性或者堿性催化劑和高溫（和高溫（230230250250）下發(fā)生）下發(fā)生酯交換酯交換反應反應（transesterificationtransesterification），生成相應的脂肪酸甲酯或乙），生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯，再經(jīng)洗滌干燥即得生物柴油。酯，再經(jīng)洗滌干燥即得生物柴油。l油脂（脂肪酸

13、甘油酯）甲醇油脂（脂肪酸甘油酯）甲醇脂肪酸甲酯（生物柴油）脂肪酸甲酯（生物柴油）甘油甘油l甲醇或乙醇在生產(chǎn)過程中可循環(huán)使用，生產(chǎn)設備與一般制甲醇或乙醇在生產(chǎn)過程中可循環(huán)使用，生產(chǎn)設備與一般制油設備相同，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生油設備相同，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生10%10%左右的副產(chǎn)品甘油。左右的副產(chǎn)品甘油。l 反應溫度較高、工藝復雜；反應溫度較高、工藝復雜；l 反應過程中使用過量的甲醇，后續(xù)工藝必須有反應過程中使用過量的甲醇，后續(xù)工藝必須有相應的醇回收裝置，處理過程繁復、能耗高；相應的醇回收裝置，處理過程繁復、能耗高；l 油脂原料中的水和游離脂肪酸會嚴重影響生物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

14、品質(zhì)；柴油得率及品質(zhì)；l 產(chǎn)品純化復雜，酯化產(chǎn)物難于回收；產(chǎn)品純化復雜，酯化產(chǎn)物難于回收；l 反應生成的副產(chǎn)物難于去除，而且使用酸堿催反應生成的副產(chǎn)物難于去除，而且使用酸堿催化劑產(chǎn)生大量的廢水，廢堿（酸）液排放容易對化劑產(chǎn)生大量的廢水，廢堿（酸）液排放容易對環(huán)境造成二次污染等。環(huán)境造成二次污染等。l此外化學法生產(chǎn)還有一個不容忽視的此外化學法生產(chǎn)還有一個不容忽視的成本問題成本問題：生產(chǎn)過程中使用堿性催化劑要求原料必須是毛油，生產(chǎn)過程中使用堿性催化劑要求原料必須是毛油，比如未經(jīng)提煉的菜籽油和豆油，原料成本就占總比如未經(jīng)提煉的菜籽油和豆油，原料成本就占總成本的成本的75%75%。l因此采用廉價原料及

15、提高轉(zhuǎn)化從而降低成本是生因此采用廉價原料及提高轉(zhuǎn)化從而降低成本是生物柴油能否實用化的關鍵，美國己開始通過基因物柴油能否實用化的關鍵，美國己開始通過基因工程方法研究高油含量的植物，日本采用工業(yè)廢工程方法研究高油含量的植物，日本采用工業(yè)廢油和廢煎炸油，歐洲是在不適合種植糧食的土地油和廢煎炸油，歐洲是在不適合種植糧食的土地上種植富油脂的農(nóng)作物。上種植富油脂的農(nóng)作物。 l為解決上述問題，人們開始研究用生物酶法合成為解決上述問題，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生物柴油，即用動物油脂和低碳醇通過脂肪酶脂肪酶進進行轉(zhuǎn)酯化反應，制備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。行轉(zhuǎn)酯化反應，制備相應的

16、脂肪酸甲酯及乙酯。l酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小、無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(yōu)點。污染排放的優(yōu)點。l20012001年日本采用年日本采用固定化固定化Rhizopus oryzaeRhizopus oryzae細胞細胞生生產(chǎn)生物柴油，轉(zhuǎn)化率在產(chǎn)生物柴油，轉(zhuǎn)化率在8080左右，微生物細胞可左右，微生物細胞可連續(xù)使用連續(xù)使用430430小時。小時。l由于利用生物酶法合成生物柴油具有反應條件溫和、醇用由于利用生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(yōu)點，具有環(huán)境友好性，因而日益量小、無污染物排放等優(yōu)點，具有環(huán)境友好性，因而日益受到人們的重視。

17、但利用生物酶法制備生物柴油目前存在受到人們的重視。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：著一些亟待解決的問題：l 脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效，而對短鏈脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效，而對短鏈脂肪醇脂肪醇( (如甲醇或乙醇等如甲醇或乙醇等) )轉(zhuǎn)化率低，一般僅為轉(zhuǎn)化率低，一般僅為40%-60%40%-60%；l 甲醇和乙醇對酶有一定的毒性，容易使酶失活；甲醇和乙醇對酶有一定的毒性，容易使酶失活；l 副產(chǎn)物甘油和水難以回收，不但對產(chǎn)物形成一致，而副產(chǎn)物甘油和水難以回收，不但對產(chǎn)物形成一致，而且甘油也對酶有毒性；且甘油也對酶有毒性；l 短鏈脂肪醇和甘油的存在都影響酶

18、的反應活性及穩(wěn)定短鏈脂肪醇和甘油的存在都影響酶的反應活性及穩(wěn)定性，使固化酶的使用壽命大大縮短。這些問題是生物酶法性，使固化酶的使用壽命大大縮短。這些問題是生物酶法工業(yè)化生產(chǎn)生物柴油的主要瓶頸。工業(yè)化生產(chǎn)生物柴油的主要瓶頸。 l據(jù)統(tǒng)計，中國共有1554 種油料植物，其中木本油料樹種有 400 多種，含油量為15% 60% 的有200 多種，含油量為50% 60%的有50多種 而且木本油料植物一般具有多年生營養(yǎng)枝葉生長發(fā)育好適應性能力強等特點，可以種在自然條件差的邊緣土地上據(jù)統(tǒng)計，中國尚有不適宜農(nóng)耕的宜林荒山荒地沙荒地0.55108hm2，如果利用其中的20% 來種植高產(chǎn)木本能源植物，每年可生產(chǎn)生

19、物質(zhì)原料2108t，為大力發(fā)展生物柴油展示了廣闊的前景。l大豆、油菜籽、向日葵、棉籽l麻瘋樹、文冠果、光皮樹、棕櫚樹l地溝油、動植物廢棄油脂及其邊角料l微藻目前國內(nèi)市場主要以進口轉(zhuǎn)基因大豆為主。目前國內(nèi)市場主要以進口轉(zhuǎn)基因大豆為主。長江流域長江流域 ，種植面積最廣，油菜籽平均產(chǎn)量，種植面積最廣，油菜籽平均產(chǎn)量110kg/畝，含油量畝，含油量40% ，有大規(guī)模增產(chǎn)潛力。，有大規(guī)模增產(chǎn)潛力。西北、黃河流域，轉(zhuǎn)基因作物西北、黃河流域，轉(zhuǎn)基因作物麻瘋樹：四川、云南麻瘋樹：四川、云南、廣東、廣西、海南、貴州、廣東、廣西、海南、貴州文冠果：文冠果：分布于東北和華北及陜西、分布于東北和華北及陜西、甘肅、寧夏

20、、安徽、河南等地。是甘肅、寧夏、安徽、河南等地。是我國特有的一種優(yōu)良木本食用油料我國特有的一種優(yōu)良木本食用油料樹種樹種 光皮樹：光皮樹：光皮樹廣泛分光皮樹廣泛分布于黃河以南地區(qū)，集中布于黃河以南地區(qū)，集中分布于分布于長江流域長江流域至西南各至西南各地的石灰?guī)r區(qū)，以江西、地的石灰?guī)r區(qū)，以江西、湖北等省最多，垂直分布湖北等省最多，垂直分布在海拔在海拔1000米以下。米以下。 棕櫚樹：主產(chǎn)于東南亞及非棕櫚樹：主產(chǎn)于東南亞及非洲洲臺灣、云南、廣西、福建、廣東、海南臺灣、云南、廣西、福建、廣東、海南等省、區(qū)均有種植，但產(chǎn)量不多等省、區(qū)均有種植，但產(chǎn)量不多 區(qū)域區(qū)域EUEUUSAUSA南亞南亞巴西巴西主要

21、原主要原料料油菜籽油菜籽大豆油大豆油棕櫚油棕櫚油 蓖麻油、蓖麻油、大豆油大豆油 區(qū)域區(qū)域西班牙西班牙希臘希臘意大利意大利法國法國主要原主要原料料 亞麻籽油、亞麻籽油、橄欖油橄欖油棉籽油棉籽油葵花籽葵花籽油油葵花籽葵花籽油油油料作物油料作物產(chǎn)量產(chǎn)量tons/ha.含油率含油率wt%生物柴油生物柴油 tons/ha.油菜籽油菜籽1.6400.64花生油花生油3.0260.78向日葵向日葵1.7400.68麻瘋樹麻瘋樹 4.0502.0光皮樹光皮樹20336.6l地溝油并非有百害而無一益的魔鬼，人們地溝油并非有百害而無一益的魔鬼，人們深惡痛絕的潲水油如果不倒流向餐桌，其深惡痛絕的潲水油如果不倒流向餐

22、桌，其實是制造生物柴油的好原料。實是制造生物柴油的好原料。l以動植物油脂為主的潲水油經(jīng)反應改性可以動植物油脂為主的潲水油經(jīng)反應改性可以成為供內(nèi)燃機使用的生物燃料，是清潔以成為供內(nèi)燃機使用的生物燃料，是清潔的可再生能源，是典型的的可再生能源，是典型的“綠色能源綠色能源”，大力發(fā)展生物柴油對經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，推大力發(fā)展生物柴油對經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展，推進能源替代，減輕環(huán)境壓力，控制城市大進能源替代，減輕環(huán)境壓力，控制城市大氣污染具有重要的戰(zhàn)略意義。氣污染具有重要的戰(zhàn)略意義。1 1、深圳市金能科技有限公司，運行的第一條生產(chǎn)線日處、深圳市金能科技有限公司，運行的第一條生產(chǎn)線日處理潲水油理潲水油1010噸以上。

23、產(chǎn)品可直接供汽車使用。噸以上。產(chǎn)品可直接供汽車使用。2 2、20082008年，武漢艾瑞生物柴油有限公司與意大利年，武漢艾瑞生物柴油有限公司與意大利TOLOTOLO能能源公司合作的生物柴油項目啟動，年消化源公司合作的生物柴油項目啟動，年消化3.23.2萬噸潲水萬噸潲水油的生物柴油轉(zhuǎn)化首期項目。油的生物柴油轉(zhuǎn)化首期項目。3 3、20102010年，年，長沙萬噸級生物柴油企業(yè)投產(chǎn)長沙萬噸級生物柴油企業(yè)投產(chǎn) 年消化潲水油年消化潲水油3.3萬噸。萬噸。4、福建福清源華能源公司的生物柴油、福建福清源華能源公司的生物柴油期工程預計期工程預計2013年年3月投產(chǎn)，以地溝油為原料，將現(xiàn)有的年產(chǎn)月投產(chǎn)，以地溝油為原料，將現(xiàn)有的年產(chǎn)3萬萬t擴增擴增至年產(chǎn)至年產(chǎn)18萬萬t。l一般大豆的含油量在20%左右，花生油、芝麻等在40%左右，而微藻的含油量最高能達到60%，至少是大豆的3倍。l微藻不爭地、爭糧食；微藻煉油還能固廢減排，例如可以用廢水、廢氣養(yǎng)殖等From：梁利華，微藻制備生物柴油研究現(xiàn)狀與前景：梁利華，微藻制備生物柴油研究現(xiàn)狀與前景微藻工業(yè)化生產(chǎn)微藻工業(yè)化生產(chǎn)1、富油高產(chǎn)微藻藻種較少2、技術尚未成熟，成本