首先,用菜籽油生產生物柴油的成本很高。據統計,生物柴油制備成本的75%是原料成本。因此,生物柴油實際應用的關鍵是采用廉價的原料和提高轉化率以降低成本。
第二,化學合成生物柴油有以下缺點:工藝復雜,酒精過量,能耗高,設備投資大;顏色深,因為脂肪中的不飽和脂肪酸在高溫下容易變質;酯化產物難以回收,回收成本高;廢堿液是在生產過程中排放的。
# # #生物柴油概述:
壹、生物柴油的主要特點
生物柴油是壹種清潔的可再生能源,以大豆、油菜籽、油棕、黃連木等油料作物為油脂。
林果、工程微藻、動物脂肪、餐飲廢油等含油水生植物制成的液體燃料。
生物柴油是典型的“綠色能源”,是石油柴油的優質替代品,應大力發展生物柴油。
經濟可持續發展,促進能源替代,減輕環境壓力,控制城市大氣汙染,具有重要的戰略意義。
。
眾所周知,柴油分子大約由15個碳鏈組成,發現植物油分子壹般由14-18個碳鏈組成,與柴油分子的碳數相似。因此,生物柴油是壹種由可再生植物油如油菜籽制成的新型燃料。根據化學成分分析,生物柴油是壹種高脂肪酸的甲烷,由不飽和油酸C 66得到。
1.具有優良的環保特性,主要是因為生物柴油中硫含量低,使得二氧化硫和硫化物的排放低,可降低30%左右(有催化劑時為70%);生物柴油不含會汙染環境的芳香族烷烴,所以廢氣對人體的危害比柴油小。測試表明,與普通柴油相比,使用生物柴油可以減少90%的空氣毒性和94%的癌癥發病率。由於生物柴油含氧量高,燃燒時排放的煙霧較少,壹氧化碳排放量比柴油減少約10%(有催化劑時減少95%);生物柴油是高度可生物降解的。
2.具有良好的低溫發動機起動性能,無添加劑的冷濾點達到-20℃。
3.具有良好的潤滑性能,使噴油泵、發動機缸體、連桿磨損率低,使用壽命長。
4.它具有良好的安全性能。由於其高閃點,生物柴油並不危險。因此,在運輸、儲存和使用中的安全性是顯而易見的。
5.它有很好的燃油性能。高十六烷值使其比柴油更好燃燒,燃燒殘渣呈微酸性,延長了催化劑和機油的使用壽命。
6.它是可再生的。作為壹種可再生能源,與石油儲備不同,它的供應不會通過農業和生物科學家的努力而耗盡。
7.柴油機不需要改裝就可以直接添加使用,不需要增加額外的加油設備、儲存設備和人員的專門技術培訓。
8.生物柴油與石化柴油按壹定比例混合,可以降低油耗,提高動力性能,減少尾氣汙染。
生物柴油的優異性能使得使用生物柴油的發動機的尾氣排放指標不僅滿足現行的歐ⅱ標準,甚至滿足歐洲即將頒布實施的更為嚴格的歐ⅲ排放標準。而且由於生物柴油燃燒時排放的二氧化碳遠低於植物生長時吸收的二氧化碳,改善了二氧化碳排放導致的全球變暖這壹危害人類的重大環境問題。因此,生物柴油是真正的綠色柴油。
二、生物柴油的生產方法
目前,生物柴油主要采用化學法生產,即動植物油與甲醇或乙醇等低碳醇在酸性或堿性催化劑和高溫(230-250℃)下進行酯交換反應,生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯,再經洗滌、幹燥得到生物柴油。生產過程中可回收甲醇或乙醇,生產設備與壹般制油設備相同,生產過程中可產生約65,438+00%的副產物甘油。
目前生物柴油的主要問題是成本高。據統計,生物柴油制備成本的75%是原料成本。因此,生物柴油實際應用的關鍵是采用廉價的原料,提高轉化率,從而降低成本。美國已經開始通過基因工程研究含油量高的植物,日本使用工業廢油和廢煎炸油,歐洲在不適合種植糧食的土地上種植含油豐富的作物。
但化學合成生物柴油有以下缺點: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,顏色較深,高溫下脂肪中的不飽和脂肪酸易變質;酯化產物難以回收,成本高;廢堿液是在生產過程中排放的。
為了解決上述問題,人們開始研究生物酶法合成生物柴油,即利用脂肪酶將動物脂肪和低碳醇酯化,制備相應的脂肪酸甲酯和乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和、酒精消耗低、無汙染排放等優點。但目前存在的主要問題是:甲醇和乙醇的轉化率較低,壹般只有40%-60%。因為脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或酯交換有效,所以對短鏈脂肪醇有效。
甘油和水難以回收,不僅抑制產物的形成,而且對固定化酶有毒性,使固定化酶使用壽命短。
“工程微藻”生產柴油為柴油生產開辟了壹條新的技術途徑。美國國家可再生實驗室(NREL)通過現代生物技術構建了“工程微藻”,即矽藻的“工程微藻”。在實驗室條件下,“工程微藻”的脂質含量可提高到60%以上,室外生產也可提高到40%以上。壹般來說,微藻的脂質含量為
它發揮了重要作用。目前,我們正在研究選擇合適的分子載體在細菌、酵母和植物中充分表達ACC基因,並進壹步將修飾後的ACC基因導入微藻中,以獲得更高效的表達。利用“工程微藻”生產柴油具有重要的經濟和生態意義,其優點是微藻生產能力高,利用海水作為天然培養基節約農業資源;比陸生植物高幾十倍。生產的生物柴油不含硫,燃燒時不排放有毒氣體,排放到環境中可被微生物降解,不汙染環境,富含油脂。
優質微藻或“工程微藻”是生產生物柴油的壹大優勢。
第三,國外發展生物柴油的早晨
生物柴油誕生於1988。它是由德國尼爾貢公司發明的。它是從菜籽油中提取的清潔燃料。其突出的環保性和可再生性引起了發達國家特別是資源貧乏國家的高度重視。在行業規範和政策的鼓勵下,西方國家采取了壹系列積極措施發展生物柴油。為了便於推廣使用,德國、意大利等國家制定了生物柴油的技術標準。比如美國權威機構ASTM在1996和2000年發布標準,改善生物柴油的產業化條件,政府積極鼓勵。
例如,德國農民種植以生物柴油為原料的油菜籽可以獲得1000德國馬克/公頃的補貼,而且生產生物柴油是免稅的。
在歐洲和北美,從剩余的菜籽油和大豆油生產生物柴油已經被廣泛使用。目前,生物柴油主要采用化學法生產。植物油與甲醇或乙醇在酸性或堿性催化劑中於230-250℃酯化,生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯生物柴油。生物酶法合成生物柴油的技術仍在研究中。與普通柴油相比,生物柴油更有利於環保。柴油車尾氣中有毒有機物排放量僅為1/10,顆粒物為20%,CO2和CO排放量僅為10%。根據京都議定書,歐盟將要求在2008-2012年。
減少8%的排放量。根據燃料對整個大氣中CO2影響的生命周期分析,生物柴油排放的CO2比化石柴油少50%左右。因此,歐盟最近發布了兩項新指令,以促進生物柴油在汽車燃料市場的應用,這將進壹步促進歐洲生物柴油產業的發展。與傳統柴油相比,生物柴油的價格高出壹倍以上。因此,新指令要求歐盟國家降低生物柴油的稅率,並確定生物柴油在歐洲汽車燃料中的銷售比例。
西方國家生物柴油產業發展迅速。近年來,西方國家加大了對生物柴油商業化的投資,使得投資規模和開工項目數量都有所增加。美國、加拿大、巴西、日本、澳大利亞、印度等國家都在積極發展這壹產業。目前,美國有四個生物柴油生產廠,總產能為30萬噸/年。歐盟國家主要以油菜籽為原料。2001年,生物柴油產量已超過1萬噸。2000年,德國的生物柴油已達45萬噸。德國也於2006年6月11日在海德地區投資5000萬馬克,建成年產10。
萬噸生物柴油廠。法國有7家生物柴油生產廠,總產能為40萬噸/年。使用標準是在普通柴油中添加5%的生物柴油,生物柴油的稅率為零。意大利共有9家生物柴油生產廠,總產能33萬噸/年,生物柴油稅率為零。奧地利有3家生物柴油生產廠,總產能為5.5萬噸/年,稅率為石油柴油的4.6。
第四,生物柴油在中國的發展
我國政府制定了壹些政策和措施來解決節能、替代和環保問題。壹些學者和專家已經投身於生物柴油的研究,這方面的研究將取得突破,達到實用化水平。
著名學者閔恩澤院士在《綠色化學與化工》壹書中首次明確提出了發展清潔燃料生物柴油的課題:原機械工業部、原中國石油化工集團公司於上世紀80年代撥出專項經費,項目由上海內燃機研究所和桂外壹山農機承擔10年,並邀請中國石油化工研究院專家詹做了大量的基礎實驗和探索;中國農業工程研究設計院史德祿先生也在1985進行了生物柴油的實驗。遼寧能源研究所承擔的中歐合作研究項目也涉及生物柴油;中國科學技術大學、河南理工大學和陸軍化學研究所等單位也對生物柴油進行了不同程度的研究。
系統研究始於中科院八五重點科研項目:“油料植物研究與應用技術”,完成了金沙江流域油料植物資源調查和栽培技術研究,建立了30公頃的麻瘋樹栽培示範片。從90年代初開始,長沙新技術研究所與湖南省林科院進行了10年的能源植物和生物柴油的合作研究,八五期間完成了光皮。“九五”期間,國家重點科研項目“植物”完成
石油能源利用技術”。
1999-2002年期間,湖南省林科院承擔並主持了國家林業局國外先進林業技術引進(948工程),即“能源樹種綠王樹及其利用技術引進”,從南非、美國、巴西引進了能源樹種案樹Tim-calli優良無性系。開發完成了綠色玉樹的牛奶提取設備;研究了榆樹膠乳的組成和燃料特性。
然而,與國外相比,我國生物柴油的發展還有相當大的差距,長期徘徊在初級研究階段,未能形成生物柴油的產業化。政府尚未出臺壹套支持、優惠和鼓勵生物柴油的政策措施,也沒有制定生物柴油的統壹標準和實施產業化發展戰略。因此,中國加入WTO後,在經濟高速發展、環境保護和雙重壓力的背景下,加快高效清潔的生物柴油產業化進程顯得更加迫切。
動詞 (verb的縮寫)中國生物柴油產業化前景
2003年,在國民經濟持續快速增長的帶動下,中國石油市場需求增長強勁,成品油總需求以兩位數增長,達到11.4%,比上年增長7.4個百分點,推動了石油進口的大幅增長,使中國成為石油消費和進口大國。據中國物流信息中心統計,2003年我國石油及其制品累計平均價格比上年上漲11.8%。據初步分析,2004年中國石油市場的供需形勢與2003年基本相似,消費將繼續保持。
需求旺盛,供需基本平衡,但不排除季節性和運輸因素導致的局部性、結構性供應短缺。預計2004年中國原油消費量為2.7億噸,凈進口量可能超過6543.8億噸。
中國是石油凈進口國,石油儲備非常有限。大量進口石油對中國能源安全構成威脅。因此,提高油品質量對中國來說更為實際。生物柴油有三大優勢:可再生、清潔、安全。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具有重要的戰略意義。目前,汽車柴油已經成為汽車工業的壹個發展方向。據專家預測,到2010年,世界柴油需求量將從38%增長到45%,柴油供應嚴重不足,這為油菜籽生產生物柴油提供了廣闊的發展空間。發展生物柴油產業還可以促進中國農村和經濟社會的發展。比如發展油料作物生產生物柴油,可以走出壹條農林產品轉化為工業產品的道路,有利於調整農業結構,增加農民收入。
柴油的供需平衡也將是未來很長壹段時間內中國石油市場發展的重點。業內人士指出,到2005年,隨著中國原有加工能力的增加,汽油和煤油將有壹定的出口空間,但柴油供應缺口仍然較大。預計到2065.438+00年,柴油需求將超過6543.8億噸,比2005年增長24%。到2015年,市場需求將達到130萬噸左右。近年來,雖然煉化企業通過不斷的技術改造,不斷提高柴汽生產比,但仍不能滿足柴汽消耗比的要求。目前,生產
柴汽比約為1.8,而市場上的柴汽消耗比都在2.0以上,雲南、廣西、貴州等省份的柴汽消耗比甚至在2.5以上。隨著西部大開發的加快和國民經濟重大基礎工程的相繼開工,柴汽比矛盾更加突出。因此,發展生物柴油不僅符合目前石化行業調整油品結構、提高柴汽比的方向。
目前,中國的生物柴油技術已經取得了巨大的成就:海南正和生物能源公司、四川鼓山油脂化工公司、福建卓悅新能源開發公司都開發出了具有自主知識產權的技術,並相繼建成了萬噸以上規模的生產裝置,這標誌著生物柴油這壹高新技術產業已經在中國誕生。
中國工程院負責人表示,中國“十五”發展綱要中提出了發展各種石油替代品,並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,並已列入國家相關計劃。
發展生物柴油,中國有豐富的原料資源。中國幅員遼闊,地理跨度大,水熱資源分布不同,能源植物資源豐富多樣。主要科有大戟科、樟科、桃金娘科、夾竹桃科、菊科、豆科、山茱萸科、風信子科和五加科。目前,我國生物柴油的開發利用仍處於發展初期。有必要從整體上降低生物柴油的成本,使其
隨著改革開放的深入,在全球經濟壹體化的進程中,在中國加入世貿組織的有利形勢下,中國的經濟水平將進壹步提高,對能源的需求將會增加。只要將生物柴油的研究成果轉化為生產力並實現產業化,其在柴油機、柴油電廠、空調設備、農村燃料等方面的應用將非常廣闊。
# # #新技術:
經過多年的潛心研究,這種專有技術終於開發出了壹種高科技新能源產品——草草烴。本品是以各種植物稭稈和草類草類為原料,通過研磨與壹些重烴原料混合發酵,中間經過生物二氫轉化因子的分組酵素元素升華而成。“草草烴”可從重烴原料中提取輕柴油,熱值可達654.38+0.2萬大卡,已通過國家壹級情報單位。