生物柴油

生物柴油的概述
• 定义： 生物柴油(Biodiesel)又称生质柴油，指以油料作物、 野生油料植物和工程等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮 垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油 的再生性柴油燃料。 美国材料实验学会(ASTM)将生物柴油定义为:来源于 可再生液体原料的长链脂肪酸甲酯。 目前在中国来说，对于可以用于柴油机燃烧生物质制 取的燃料来说，都称为生物柴油。但是从确切的欧盟或者 美国的定义来说，这些都只能是生物质燃料，而非符合标 准的生物柴油。
生物柴油的生产
• 原料： 大豆、玉米、动物脂肪、油菜籽、棕榈油、地沟油、 棉花子、桐油树、蓖麻籽、痳疯树、黄连木、夹竹桃的果 实等。
麻风树 油 菜
油棕
• 不同国家和地区选用材料不同
美油
生物柴油的制备过程
生物柴油的制备方法
• 物理法：直接使用法、混当时用法（稀释）、微乳液法 • 化学法：酯交换法 、高温热裂解法、超临界法 藻法、生物酶合成法
2009年，世界生物柴油的总产量近1 400万t，主要生产 国包括德国、法国、美国、巴西和阿根廷等，其产量分别达 250万t、200万t、180万t、140万t和130万t
全球生物柴油产能和需求年均增速将分别达到11%5 和 101% 甚至更高。2010年，美国占全球消费量的18%，新的大 型消费市场将出现在中国和印度，其他国家的消费总和将占到 全球消费量的44 %。 2011年世界生物柴 油总产量约为2050万吨， 其中欧盟占51%，南美 占24%，亚洲占13%， 中北美占11%，其他地 区1%.
中国原油消费量及产量供需不平衡（百万吨） 350
120
中国柴油总销售量（百万吨）
110.2 101.1
300 250 200 150
60 100
85.0
80
70.2 62.2 72.7
77.4
100
40
38.4
42.9
46.1
48.7
50 0
1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005
工艺流程
1、物理精炼 2、甲醇预酯化 3、酯交换反应 4、重力沉淀、水洗与分层 5、甘油的分离与粗制甲酯的获得 6、水份的脱出、甲醇的释出、催化剂的脱出与精制生物柴 油的获得
工程微藻法
利用“工程微藻”生产柴油。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”。 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 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。
夹竹桃
樟树
我国不仅是世界上餐饮业最发达的国家之一，而且中国料理 也是用油最多的料理之一，餐饮业每天都会产生大量的含有动 植物油脂的废水，打捞废弃油脂制成地沟油，废弃食用油我国 每年产生约二百五十万t，此数字还在逐年增长，食品制造与 加工企业 、饭店 以及饮食摊贩等产生大量的煎炸油并且大量 流回餐桌，为人体健康造成巨大隐患。如加以集中充分利用 即可生产 生物柴油以替代柴油，减少环境污染，因此有极大 的发展空间．但是对废弃动植物油生产生物柴油的政策朝令夕 改，直至2011年6月，国家财政部与税务总局再次发布通知对 以利用废弃的动植物油生产纯生物柴油免征消费税。
美国 于 1998年制订了相应的生物柴油标准 ,严格规范生物柴 油 的 使 用 和 生 产。 2002 年 美 国 材 料 试 验 学 会 (AST M )通过了生物柴油标准 ,同时制定了更加严格的石化 柴油标准 , 已于 2006 年开始执行。美国计划于2012 年使 美国的生物柴油消费量增加到 4 . 62 亿升。 欧洲 生物柴油使用最多的是欧洲 , 份额已占成品油市场的 5 %以上 。2006 年中期 , 欧盟生物柴油产量超过400 万吨 。 德国是生物柴油利用最广泛的国家 , 生产和消费生物柴油占 世界总生产量的 1 / 3。 2004 年德国已有 1 800 个加油站供 应生物油 ,并已颁布了德国工业标准 ( E D I N51606 )，德国 的DIN生物柴油系列标准，是迄今为止最为详细系统的生物 柴油标准，目前已拥有8个生物柴油工厂。
到2020年，中国将力争培育专用能源林1300多万公顷， 可提供年产近600万吨生物柴油原料和总装机容量达1200万 千瓦发电的年耗木质原料，林业生物质能源份额将占国家生 物质能源发展目标的50%以上
有关生物柴油的最近报道
1、5 万吨生物柴油基地落户永州，湖南中鑫生物柴油科 技有限公司，以光皮树和蓖麻为原料。（2012年9月22日， 中国经济导报） 2、福建福清源华能源公司的生物柴油Ⅲ期工程预计2013 年3月投产，以地沟油为原料，将现有的年产3万t扩增至 年产18万t。（2012年5月，能源与环境） 3、融鑫集团在武汉启动200kt/a 生物柴油项目，利用棉籽 油转化成生物柴油，年利润可达4亿元。（2012 齐鲁石油 化工） 4、新奥油藻生物柴油项目2015年将实现产业化，年产生 物柴油可达5000吨，新奥科技发展有限公司承担的国家 863 计划项目“CO2-油藻-生物柴油关键技术研究”通过 科技部组织的专家验收，并与国家开发银行签署 3亿元的 贷款合作协议，2015 年将实现油藻生物柴油产业化。 （2012年10月18日，河北日报）
我国在“九五”期间就制定了可再生能源中长期发展规划， 2005 年又出台了《可再生能源法》。2005年生物柴油的产量为 10万t 左右，2007年产量达100 万t 左右。国家规划2010年生 物燃料 (包括生物柴油) 将替代石油200 万t ，2020年生物燃 料年替代石油1 000 万t ，占交通燃料的15％左右。 中国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，将 发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。生物柴油产业得 到了国务院领导和国家计委、国家经贸委、科技部等政府部门 的支持，并已列入有关国家计划。 2010年国家质检总 局、国家标准委公布了 《生物柴油调和燃料（B5） 》标准。该标准于2011年 2月1日开始实施。
中国对生物柴油的开发利用
原因 中国是世界第二大石油消费国，对外依存度接近50％。 2010年柴油需求量约1 亿t ，2015年将达到1.3 亿t 。另一方面， 我国大气污染趋于恶化，2005年二氧化硫排放量达2 549 万t ， 居世界首位，较2000年增加27％，节能减排、保障能源和环 境安全是我国长期面对的难题，发展环保、可再生的生物燃料 成为国家的战略需求。
“十一五”期间，中国将建设能源林示范基地1200多万 亩，以满足600万吨生物柴油和装机容量1500万千瓦年发电 原料供应的林业生物质能源发展目标。中国将重点在云南、 四川、贵州、重庆等省市发展小桐子600万亩；在河北、陕西、 安徽、河南等省发展黄连木375万亩，在湖南、湖北、江西等 省发展观皮树75万亩，在内蒙古、辽宁、新疆等省区发展文 冠果200万亩，并推动这些地区合理布局生物柴油产业化项目， 最终使林业生物质能源达到从原料培育、加工生产到销售的 “林油一体化”格局。
、工程微
酯交换反应
酯交换反应是指在催化剂存在或超临界条件下，利用醇类物质 与植物油或动物脂肪中主要成分甘油三酯发生酯交换反应, 利用 甲氧基取代长链脂肪酸上的甘油基, 将甘油三酯断裂为3个长链 脂肪酸甲酯, 从而减短碳链长度, 降低油脂黏度, 改善油脂性能, 达到燃料的使用要求。
R1COOCH 2 R2 COOCH 2 3M e OH 催化剂 .......... ..........↓ .......... .......... .......... .......... ......... R 1 ( R2 , R3 )COOM e [ R1 ( R 2 , R3 )COOEt ] .......... .......... . .......... .......... .......... ... 2CH 2 (OH )CH (OH ) R3 COOCH 2
中国生物柴油的发展情况
我国生物柴油起步较晚，但发展迅速 我国发展生物柴油的课题首先由闵恩泽院士明确提出 。 1981年已有用菜籽油、棉籽油等植物油生产生物柴油的试验 研究。 1985 年 ,中国农业工程研究设计院的施德路先生进行了生物柴 油的试验探索 。 2001年海南正和生物能源公司在河北邯郸建成以回收废油、 野生油料为原料的年产1万t生物柴油试验厂。 2002年8月四川古杉油脂化学公司以植物油下脚料为原料生产 生物柴油，年生产能力1.5万t。 2002年9月福建龙岩卓越新能源发展有限公司建成年产2万t生 物柴油装置，并在2003年建成年生产能力10万t的生产装置。 2004年科技部启动了“十五”国家科技攻关计划“生物燃料 油技术开发”项目。
生物柴油的应用现状
20 世纪 90 年代以来 , 生物柴油研究发展非常迅速 ,美 国 、欧洲各国 、加拿大 、巴西 、日本等都在积极发展这项 产业 。欧洲已成为全球生化柴油的主要生产地，美国、意大 利、法国已相继建成生物柴油生产装置数十座。在美国和欧 洲各国 , 生物柴油已被核准为可替代型燃料 , 并有了较大范 围的应用实践 , 使生物柴油迅速成为新经济产业。
生物柴油的优缺点
• 优点：
(1)具有优良的环保特性 (6)具有优良的燃烧性能 (2)低温启动性能 (7)具有经济性 (3)生物柴油的润滑性能比柴油好 (8)可调和性 (4)具有良好的安全性能 (9)可降解性 (5)具有可再生性
缺点：
（1）以菜籽、大豆等为原料的成本高、回收成本也很高，在一些少耕地 国家种植油料作物会造成粮食危机。 （2）工艺复杂、能耗高，设备投入大 （3）不饱和脂肪酸在高温下容易变质 （4）生产过程有污染物排放
发展中的问题
生物柴油的发展存在着争议，但权衡生物柴油的利与弊， 其发展仍然不容忽视。生物柴油的开发作为一种替代能源被业 界看好，但是却鲜有生产商业化的例子。这主要来自植物油的 成本。植物油的采购、运输、储存以及提取占了生物柴油生产 的大部分成本，生物柴油也存在一些技术限制。生物柴油发展 导致对有限耕地资源的挤占，推动农产品的价格上涨并对一些 国家的粮食安全构成威胁,而开垦新的农地则会破坏生态，而一 些研究显示，开垦新农地所制造的二氧化碳可以提供这块农地 上的作物吸收数十年，换句话说就是在环保上不值得。 就单位土地面积生物柴油产出效率来说，油棕榈和麻疯树 等木本油料植物比传统的油菜籽和大豆等传统油料作物要高， 更具发展前景，且能更充分利用土地资源（可以利用无法种植 作物的土地）。研究报道，美国可再生资源国家实验室通过现 代生物技术制成“工程海藻”，在实验室条件下可以使其油脂 含量达到40％～60％，单位面积物柴油产量可达16000～ 40000 L／hm2，可以为未来生物柴油发展开辟一条新途径。