柴油是一種重要的石油煉制產(chǎn)品,是許多大型車輛如卡車及內(nèi)燃機車及發(fā)電機等的主要動力燃料,在各國燃荊結(jié)構(gòu)中占有較高的份額,現(xiàn)代柴油機技術(shù)的進步,促使世界范圍內(nèi)車輛柴油化趨勢的加快,未來柴油的需求量會愈來愈大。柴油具有動力大、價格便宜等優(yōu)點,但也存在燃燒魁率較低、對空氣污染嚴重等缺點。隨著世界石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識的提高,利用生物柴油代替普通柴油已日益受到了各國的重視。 所謂生物柴油就是利用含油植物或動物油脂作為原料,經(jīng)反應(yīng)改性成為可供內(nèi)燃機使用的一種燃料,是典型“綠色能源”,生物柴油的研究zui早始于1970年代,1988年德國的聶爾公司以菜籽油為原料,提煉出來并應(yīng)用。以其突出的環(huán)保性和可再生性,引起了世界發(fā)達國家,尤其是資源貧乏國家的高度重視,目前,有十幾個國家地區(qū)生產(chǎn)銷售。 是的石油柴油代用品。它和傳統(tǒng)的柴油相比,具有潤滑性能好,儲存、運輸、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。目前蛀界各國大多使用20%與80%石油柴油混配,可用于任何柴油發(fā)動機和直接利用現(xiàn)有的油品儲存、輸運和分銷設(shè)施。使用,可使柴油車尾氣中有毒有機物排放量減小90%,顆粒物減小80%,無SO2和有機鉛排放,CO2和CO排放量僅為使用傳統(tǒng)柴油的10%,以為燃料的發(fā)動機,其廢氣排放指標不僅可滿足歐洲II號標準,還可滿足即將在歐洲實施的更加嚴格的歐洲III號標準。就燃料對整個大氣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個碳鏈組成,與柴油分子的組成相近。按化學成分分析,燃料是一種高脂酸甲酯,它是通過以不飽和油酸C18為主要成分的甘油酯分解而獲得的。 目前主要用化學法生產(chǎn),主要原料為菜子油和豆油等植物油或動物油脂、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)過程中還可產(chǎn)生10%左右的副產(chǎn)品甘油。 化學法生產(chǎn)的主要問題是生產(chǎn)成本高,據(jù)統(tǒng)計,制備成本的75%是原料成本。因此采用廉價原料及提高轉(zhuǎn)化,從而降低成本是能否實用化的關(guān)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。 化學法合成有以下缺點:工藝復(fù)雜、醇必須過量,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)過程有廢堿液排放。 為解決上述問題,人們開始研究用生物酶法合成,即用動物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉(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、無污染排放的優(yōu)點。但目前主要問題有:對甲醇及乙醇的轉(zhuǎn)化率低,一般僅為40%~60%,由于目前脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效,而對短鏈脂肪醇如甲醇或乙醇等轉(zhuǎn)化率低。而且短鏈醇對酶有一定毒性,酶的使用壽命短。副產(chǎn)物甘油和水難于回收,不但對產(chǎn)物形成抑制,而且甘油對固定化酶有毒性,使固定化酶的使用壽命縮短。 我國自“八五”開始,就有一批科研和生產(chǎn)單位開展了技術(shù)的研究開發(fā)工作。在1990年代中期、江蘇理工大學的高宗英教授曾就發(fā)動機的適應(yīng)性和匹配性進行了研究,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*個生產(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t,經(jīng)檢測,產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于國家輕柴油質(zhì)量標準,并達到美國標準,產(chǎn)品不需要國家補貼就具有一定的市場競爭力。2002年,福建新能源發(fā)展公司利用廢動植物油脂為原料,采用具有自主知識產(chǎn)權(quán)的醇解與酯化同時進行的*生產(chǎn)工藝,建成年產(chǎn)2萬t的生產(chǎn)裝置。該理目利用研制出新型金屬鹽處理劑,解決了利用廢舊動植物油脂生產(chǎn)柴油殘留酸值高的關(guān)鍵問題,該工藝流程簡單,技術(shù)達到先進水平。 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,價格要貴一倍左右。采用廉價原料及提高轉(zhuǎn)化率是降低生產(chǎn)成本的主要方法,但從國家利益而言,政府的政策扶持也是非常重要的。在美國的稅率為零。歐盟國家主要使用菜籽油作為生產(chǎn)的原料,政府為保護農(nóng)產(chǎn)品價格,每公頃提供200歐元的補貼,并對生產(chǎn)給予稅收優(yōu)惠(稅率為零或很低),以至在歐盟國家銷售的的零售價格竟低于常規(guī)柴油。我國政府尚未針對提出一套扶植、優(yōu)惠和鼓勵的政策辦法,也沒有制定統(tǒng)一的標準和實施產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略,在我國石油儲備嚴重不足和環(huán)境保護的雙重壓力背景下,加快開發(fā)清沽的是解決問題的方法之一。 |