生物柴油

柴油是一種重要的石油煉制產(chǎn)品，是許多大型車(chē)輛如卡車(chē)及內(nèi)燃機(jī)車(chē)及發(fā)電機(jī)等的主要?jiǎng)恿θ剂?，在各?guó)燃荊結(jié)構(gòu)中占有較高的份額，現(xiàn)代柴油機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，促使世界范圍內(nèi)車(chē)輛柴油化趨勢(shì)的加快，未來(lái)柴油的需求量會(huì)愈來(lái)愈大。柴油具有動(dòng)力大、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，但也存在燃燒魁率較低、對(duì)空氣污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。隨著世界石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識(shí)的提高，利用生物柴油代替普通柴油已日益受到了各國(guó)的重視。

　　所謂生物柴油就是利用含油植物或動(dòng)物油脂作為原料，經(jīng)反應(yīng)改性成為可供內(nèi)燃機(jī)使用的一種燃料，是典型“綠色能源”，生物柴油的研究zui早始于1970年代，1988年德國(guó)的聶爾公司以菜籽油為原料，提煉出來(lái)并應(yīng)用。以其突出的環(huán)保性和可再生性，引起了世界發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是資源貧乏國(guó)家的高度重視，目前，有十幾個(gè)國(guó)家地區(qū)生產(chǎn)銷(xiāo)售。

　　是的石油柴油代用品。它和傳統(tǒng)的柴油相比，具有潤(rùn)滑性能好，儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用安全，抗爆性好，燃燒充分，環(huán)保及可再生性等優(yōu)良性能。目前蛀界各國(guó)大多使用20％與80％石油柴油混配，可用于任何柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和直接利用現(xiàn)有的油品儲(chǔ)存、輸運(yùn)和分銷(xiāo)設(shè)施。使用，可使柴油車(chē)尾氣中有毒有機(jī)物排放量減小90％，顆粒物減小80％，無(wú)SO₂和有機(jī)鉛排放，CO₂和CO排放量?jī)H為使用傳統(tǒng)柴油的10％，以為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，其廢氣排放指標(biāo)不僅可滿(mǎn)足歐洲II號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，還可滿(mǎn)足即將在歐洲實(shí)施的更加嚴(yán)格的歐洲III號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。就燃料對(duì)整個(gè)大氣CO₂，影響的生命循環(huán)分析看，排放的CO₂比礦物柴油要少約50％。

　　柴油分子是由15個(gè)左右的碳鏈組成的，研究發(fā)現(xiàn)植物油分子則一般由14～18個(gè)碳鏈組成，與柴油分子的組成相近。按化學(xué)成分分析，燃料是一種高脂酸甲酯，它是通過(guò)以不飽和油酸C₁₈為主要成分的甘油酯分解而獲得的。

　　目前主要用化學(xué)法生產(chǎn)，主要原料為菜子油和豆油等植物油或動(dòng)物油脂、廢餐飲油等，與甲醇或乙醇在酸或堿性催化劑和230～250℃下進(jìn)行酯化反應(yīng)，生成相應(yīng)的脂肪酸甲酯或乙酯，再經(jīng)洗滌干燥即得。甲醇或乙醇在生產(chǎn)過(guò)程中可循環(huán)使用，生產(chǎn)設(shè)備與一般制油設(shè)備相同，生產(chǎn)過(guò)程中還可產(chǎn)生10％左右的副產(chǎn)品甘油。

　　化學(xué)法生產(chǎn)的主要問(wèn)題是生產(chǎn)成本高，據(jù)統(tǒng)計(jì)，制備成本的75％是原料成本。因此采用廉價(jià)原料及提高轉(zhuǎn)化，從而降低成本是能否實(shí)用化的關(guān)鍵。美國(guó)己開(kāi)始通過(guò)基因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上種植富油臘的農(nóng)作物。

　　化學(xué)法合成有以下缺點(diǎn)：工藝復(fù)雜、醇必須過(guò)量，后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的醇回收裝置，能耗高；色澤深，由于脂肪中不飽和臘肪酸在高溫下容易變質(zhì)；酯化產(chǎn)物難于回收，成本高；生產(chǎn)過(guò)程有廢堿液排放。

　　為解決上述問(wèn)題，人們開(kāi)始研究用生物酶法合成，即用動(dòng)物油脂和低碳醇通過(guò)脂肪酶進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)，制各相應(yīng)的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成具有條件溫和，醇用量小、無(wú)污染排放的優(yōu)點(diǎn)。但目前主要問(wèn)題有：對(duì)甲醇及乙醇的轉(zhuǎn)化率低，一般僅為40％～60％，由于目前脂肪酶對(duì)長(zhǎng)鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效，而對(duì)短鏈脂肪醇如甲醇或乙醇等轉(zhuǎn)化率低。而且短鏈醇對(duì)酶有一定毒性，酶的使用壽命短。副產(chǎn)物甘油和水難于回收，不但對(duì)產(chǎn)物形成抑制，而且甘油對(duì)固定化酶有毒性，使固定化酶的使用壽命縮短。

　　我國(guó)自“八五”開(kāi)始，就有一批科研和生產(chǎn)單位開(kāi)展了技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)工作。在1990年代中期、江蘇理工大學(xué)的高宗英教授曾就發(fā)動(dòng)機(jī)的適應(yīng)性和匹配性進(jìn)行了研究，并取得一定的成功。海南正和生物能源公司2001年9月在河北武安市建成了我國(guó)*個(gè)生產(chǎn)裝置，以餐飲廢油、榨油廢渣和林木油果為原料，可年產(chǎn)l萬(wàn)t，經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)于國(guó)家輕柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品不需要國(guó)家補(bǔ)貼就具有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2002年，福建新能源發(fā)展公司利用廢動(dòng)植物油脂為原料，采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的醇解與酯化同時(shí)進(jìn)行的*生產(chǎn)工藝，建成年產(chǎn)2萬(wàn)t的生產(chǎn)裝置。該理目利用研制出新型金屬鹽處理劑，解決了利用廢舊動(dòng)植物油脂生產(chǎn)柴油殘留酸值高的關(guān)鍵問(wèn)題，該工藝流程簡(jiǎn)單，技術(shù)達(dá)到先進(jìn)水平。

　　目前制約應(yīng)用的主要瓶頸仍然是生產(chǎn)成本，與普通柴油相比，價(jià)格要貴一倍左右。采用廉價(jià)原料及提高轉(zhuǎn)化率是降低生產(chǎn)成本的主要方法，但從國(guó)家利益而言，政府的政策扶持也是非常重要的。在美國(guó)的稅率為零。歐盟國(guó)家主要使用菜籽油作為生產(chǎn)的原料，政府為保護(hù)農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格，每公頃提供200歐元的補(bǔ)貼，并對(duì)生產(chǎn)給予稅收優(yōu)惠（稅率為零或很低），以至在歐盟國(guó)家銷(xiāo)售的的零售價(jià)格竟低于常規(guī)柴油。我國(guó)政府尚未針對(duì)提出一套扶植、優(yōu)惠和鼓勵(lì)的政策辦法，也沒(méi)有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略，在我國(guó)石油儲(chǔ)備嚴(yán)重不足和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力背景下，加快開(kāi)發(fā)清沽的是解決問(wèn)題的方法之一。