范文一：生物柴油

生物柴油

农业废弃物是第二代生物燃料原料中最具代表性的物质。 与使用粮食作物为原料的第一 代生物燃料不同,第二代生物燃料以秸秆、草和碎木等农业废弃物或非粮作物为主要原料, 又被称为纤维素乙醇,或非粮生物燃料。

第二代生物燃料已成为许多国家开发生物燃料时的新宠。 把植物油用作柴油发动机燃料 这一想法早在一百多年前就产生了。

洁柴油标准的演变, 介绍了生物柴油的主要特性、 开发和应用情况, 从生物颤悠的竞争力不断 提高、政府对生物柴油的扶持政策和汽车车型柴油化趋势三个方面分析了生物柴油的发展前景, 并对我国生产生物柴油的原料及发展进行了讨论。 柴油作为一种重要的石油连炼制产品, 在各国 燃料结构中占有较高的份额,以成为重要的动力燃料。随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快, 未来柴油的需求量会愈来愈大, 而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高, 大大促进了世界 各国加快柴油替代燃料的开发步伐, 尤其是进入了 20世纪 90年代, 生物柴油以其优越的环保性 能受到了各国的重视。

表 1 柴油

项目 质量指标

十六烷值 ≥53

硫含量(质量分数), % ≤0.03

总芳烃含量(质量分数), % ≤25

多环芳烃含量(体积分数), % ≤5

95%馏车温度/℃ ≤355

表 2 柴油

项目 质量指标

十六烷值 ≥55

硫含量(质量分数), % ≤0.003

总芳烃含量(质量分数), % ≤15

多环芳烃含量(体积分数), % ≤2

95%馏车温度/℃ ≤340

随着我国汽车拥有量的急剧上升, 大量的燃油被消耗, 汽车尾气中污染 物的排放量越来越大,汽车尾气已成为我国大气污染重要的原因。为保护环境, 改善大气质量, 我国国家质量技术监督局最近颁布了柴油机排放控制新标准 (见 表 3)。新标准采用了联合国欧洲经济委员会汽车排放法规体系,使我国对新柴 油机车的排放要求达到欧洲 20世纪 90年代初期的水平。

表 3 我国柴油机排放新控制标准 g/kW.h

我国目前的车用无铅汽油和柴油标准介于世界燃油规范Ⅰ类油和Ⅱ类 油水平之间, 要满足汽车达到欧洲Ⅰ类排放标准都困难, 更无法满足入世及举办 奥运会的要求。 为此, 中国石化集团公司要求在清洁油品生产方面作出更大努力, 以满足国家标准的要求。

2 生物柴油的主要特性

炼油企业为了向市场提供清洁油品使燃烧柴油尾气排放达到标准要求, 需要采取以下三种措施:一是要有性能优异的深度加氢脱硫催化剂, 以脱除难以 加氢脱硫的 4, 6-二甲基苯并噻吩等芳香基硫化合物;二是要有抗硫的贵金属芳 烃饱和催化剂, 能使芳烃加氢饱和在较低压力下进行, 以节省投资; 三是要有提 高十六烷值的工艺。而生物柴油以其优异的环保性能可很容易达到

众所周知,柴油分子是由 15个左右的碳链组成的,研究发现植物油分 子则一般又 14~18个碳链组成,与柴油分子中碳数相近。因此生物柴油就是一 种用油彩籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。 按化学成分分析, 生物柴油燃 料是一种高脂酸甲烷,它是通过以不饱和油酸 C18 为主要成分的甘油脂分解而 获得的 [1]。与常规柴油相比,生物柴油下述具有无法比拟的性能。

(1)具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低,使 得二氧化硫和硫化物的排放低,可减少约 30%(有催化剂时为 70%);生物柴油 中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃, 因而废气对人体损害低于柴油。 检测表 明, 与普通柴油相比, 使用生物柴油可降低 90%的空气毒性, 降低 94%的患碍率; 由于生物柴油含氧量高, 使其燃烧时排烟少, 一氧化碳的排放与柴油相比减少约 10%(有催化剂时为 95%);生物柴油的生物降解性高。

(2)具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达 -20℃。

(3)具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低, 使用寿命长。

(4)具有较好的安全性能。由于闪点高,生物柴油不属于危险品。因 此,在运输、储存、使用方面的有是显而易见的。

(5)具有良好的燃料性能。十六烷值高,使其燃烧性好于柴油,燃烧 残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。

(6)具有可再声性能。作为可再生能源,与石油储量不同其通过农业 和生物科学家的努力,可供应量不会枯竭。

生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满 足目前的欧洲Ⅱ号标准, 甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ 号排放标准。 而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中 所吸收的二氧化碳, 从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于 人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。

3 生物柴油的应用现状

在国际市场上,生物柴油根据等级和纯度的不同,价格在 250美元 /t以上。 目前在美国、 欧洲、 亚洲的一些国家和地区已开始建立商品化生物柴油生 产基地,并把生物柴油作为代用燃料广泛使用。

生物柴油使用最多的是欧洲,份额已占到成品油市场的 5%。目前在欧 洲用于生产生物柴油的原料主要为菜籽油, 目前的生物柴油标准也主要是参照菜 籽油的生物柴油标准品质作出的,表 4为现阶段生物的德国标准。 1999年,欧 盟共生产出 3.90*105m3生物柴油。 2000年初德国的总生物柴油生产量已达 450 kt , 并有逐年上升的趋势。 德国凯姆瑞亚 . 斯凯特公司自 1991年起开发研制了用 植物油如菜籽油生产生物柴油的工艺和设备。 目前利用该公司的工艺和设备已在 德国和奥地利等欧洲国家建起了多个生物柴油生产工厂,最大产量达 300 t/d。 表 5是德国凯姆瑞亚 . 斯凯特公司开发生产的生物柴油与普通柴油主要性能比 较,可以看出,生物柴油在冷滤点、闪点、燃烧功效、含硫量、含氧量、燃烧耗 氧量、对水源的危害方面优于普通柴油,而其他指标与普通柴油相当。

表 4 现阶段生物柴油的德国标准(DINV51606) 名称 标准值 检验方法

15℃时的密度 /g. Ml-1 0.875~0.900 DIN EN ISO3675

40℃时的动力粘度 /mm2.s-1 3.5~5.0

DIN EN ISO3104

按 Pensky-Martens 法 ≥110 DIN EN ISO22719

在密闭杯中的闪点/℃

冷滤点(CFPP )/℃ DIN EN 116 4月 15日 -9月 30

日

≤0

10月 1日 -11月 15

日

≤ -10

11月 16日 -2月 28

日

≤ -20

3月 1日 -4月 14

日

≤ -10

硫含量 (质量分数) , % ≤ 0.01 DIN EN ISO14596

残炭(质量分数), % ≤0.05 DIN EN ISO10370

十六烷值 ≥49DIN51773 灰分(质量分数), % ≤0.03DIN51575 水分 /mg.kg-1 ≤300DIN51777-1 总杂质 / mg.kg-1 ≤20DIN51419

对铜的腐蚀效能 1 DIN EN ISO2160

(在 50℃时 3 h 腐蚀程

度)

氧化稳定性,诱导期 /h 未给出 IP306 中和值 (KOH ) /mg.kg-1 ≤ 0.5DIN51558-1 甲醇含量 (质量分数) , % ≤ 0.3

碘值 /g.(100g ) -1 ≤115DIN53241-1 磷含量 /mg.kg-1 ≤10DIN51440-1

碱含量 (Na+K) /mg.kg-1 ≤ 5 依据 DIN51797-3, 增加钾

表 5 生物柴油和常规柴油的性能比较

特性 生物柴油 常规柴 油

冷滤点(CFPP )/℃

夏季产品 -10 0 冬季产品 -20 -20 20℃的密度 /g.mL-1 0.88 0.83 40℃动力粘度

/mm2.s-1

4~6 2~4 闭口闪点/℃ >100 60 十六烷点 ≥56≥49

热值 /MJ.L-1 32 35

燃烧功效(柴油

=100%), %

104 100

硫含量 (质量分数) , % <0.001><>

氧含量 (体积分数) , % 10 0

燃烧 1 kg燃料按化学

计算法的最小空气耗

量 /kg

12.5 14.5

水危害等级 1 2

在美国,生物柴油的产量由 1999年的 1 892.5m3猛增到 2000年的 18 925m3。目前已有纯态形式的生物柴油燃料和混合生物柴油燃料,在汽车上实际 使用超过 1.6*107km的实验基础。 纯态形式的生物柴油又称为净生物柴油, 已经 被美国能源政策法正式列为一种汽车替代燃料。 依据原料和生产商的不同, 目前 美国净生物柴油的价格不及 0.515~0.793美元 /L;含 80%生物柴油成分的混合 生物柴油的市场价格,每升比传统柴油要贵 7.93~10.57美分。

日本 1995年开始研究生物柴油,在 1999年建立了 259L/d用煎炸油为 原料生产生物柴油的工业化实验装置, 该装置可降低原料成本。 目前日本生物柴 油年产量可达 400 kt。

4 生物柴油的生产方法

目前生物柴油主要是用化学法生产, 即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇 等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温 (230~250℃) 下进行转酯化反应, 生成相 应的脂肪酸甲酯或乙酯, 在经洗涤干燥即得生物柴油。 甲醇或乙醇在生产过程中 可循环使用,生产设备与一般制油设备相同,生产过程中可产生 10%左右的副产 品甘油。

目前生物柴油的主要问题是成本高,据统计,生物柴油制备成本的 75%是原料成本。 因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化 的关键。 美国已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。 日本采用工业废油 和废煎炸油。欧洲是在不适合种植粮食的土地上种植富油脂的农作物。

但化学法合成生物柴油有以下缺点:工艺复杂、 醇必须过量, 后续工艺 必须有相应的醇回收装置, 能耗高; 色泽深, 由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下 容易变质;酯化产物难于回收,成本高;生产过程有废碱液排放。

为解决上述问题, 人们开始研究用生物酶法合成生物柴油, 即用动物油 脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应, 制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。 酶法合 成生物柴油具有条件温和,醇用量小、无污染排放的优点。但目前主要问题有:对甲醇及乙醇的转化率低,一般仅为 40%~60%,由于目前脂肪酶对长链脂肪醇 的酯化或转酯化有效, 而对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低。 而且短链醇对 酶有一定毒性, 酶的使用寿命短。 副产物甘油和水难于回收, 不但对产物形成抑 制,而且甘油读固定化酶有毒性,使固定化酶使用寿命短。

5 生物柴油的应用前景分析

生产和推广应用生物柴油的优越性是显而易见的:(1)原料易得且价 廉。 用油菜籽和甲醇为生产原料, 可以从根本上摆脱对石油制取燃油的依赖。 (2) 有利于土壤优化。 种植油菜可与其他作物轮种, 改善土壤状况, 调整平衡土壤养 分,挖掘土壤增产潜力。(3)副产品具有经济价值。生产过程中产生的甘油、 油酸、卵磷脂等一些副产品市场前景较好。(4)环保效益显著。生物查燃烧时 不排放二氧化硫, 排出的有害气体比石油柴油减少 70%左右, 且可获得充分降解, 有利于生态环境保护。 此外生物柴油由于竞争力不断提高、 政府的扶持和世界范 围内汽车车型柴油化的趋势加快而前景更加广阔。

5.1 生物柴油的竞争力不断提高

从世界范围来看,目前世界上含硫原油(含硫量 0.5%~2.0%)和高硫 原油 (含硫量在 2.0%以上) 的产量已占世界原油总产量的 75%以上, 其中含硫量

在 1%以上的原油占世界原油总产量的 55%以上, 含硫量在 2%以上的原油也占 30%以上。 目前全球炼油厂加工的原油平均相对密度是 0.851 4, 平均含硫量是 0.9%; 在 2000年以后,平均相对密度将上升到 0.863 3,含硫量将上升到 1.6%。炼油 厂要在现有基础上, 使柴油含硫量低、 有良好的安定性及润滑性、 较高的十六烷 值和清净性, 必须在装置调整上投入大量资金, 并由此带来油品生产成本的提高, 在这方面,各发达国家的炼厂均投入了重金。从美国的情况看,美国从 20世纪 90年代初启动油品清洁化,已累计投入了 300多亿美元。由此造成的油品成本 提高使目前美国炼厂吨毛利仅在每桶 1美元左右, 维持微利状态, 有的企业甚至 亏损;从欧洲的情况来说,欧洲炼油厂要达到 2000年欧盟燃油规格,估计需要 投资 200亿~300亿美元。欧洲石油工业协会估计的投资更高,该组织认为要达 到 2000年和 2005年的柴油规格,需要投资 440亿~500亿美元。

随着生物柴油生产工艺的改进, 使用生物柴油的发动机即可使用普通柴 油的发动机(对有些机型仅需换密封圈和滤芯),无需作任何改动,生物柴油可 与普通柴油在油箱中以任何比例相混, 并对驾驶动无任何影响, 驾驶者根本无法 区分两者的驾驶动力差别。 加之柴油替代燃料所用原料随着规模种植价格日趋低 廉, 使柴油替代燃料的生产成本逐步下降, 与常规柴油的价格正在缩小, 如美国 生物柴油的价格已从每升 1.06美元降到 0.33~0.59美元, 这个价格与普通柴油 的价格差不多。

5.2 政府对生物柴油的扶持政策

目前许多国家如美国、德国、法国、丹麦、意大利、爱尔兰和西班牙等 对生物柴油采取了相应的扶持政策。 为了进一步鼓励使用生物柴油, 美国农业部 决定今后两年每年拿出 1.5亿美元补贴生物柴油等生物燃料的使用, 目前美国至 少有 5个州正在考虑制订税收鼓励政策。 目前在欧洲生产生物柴油可享受到政府 的税收政策优惠, 其零售价低于普通柴油 (如在德国加油站生物柴油的零售价格 目前为约 1.45马克 /L,而柴油为 1.60马克 /L)。据 Frost & Sullivan企业咨 询公司最新发表的

动力燃料营业总额的最低份额。 新规定的出台不仅有助于欧盟生物柴油市场的稳 定, 而且生物柴油营业额将从 2000年的 5.035亿美元猛增至 24亿美元, 平均年 增 25%。

5.3 现代柴油机促使汽车车型柴油化的趋势加快

在欧洲, 1999年新购柴油轿车比例约为 30%,法国甚至达到 48%。 2000年,欧洲市场上柴油轿车的销售量达到 440万辆,比 1995年翻了一倍。现在经 济型轿车主要生产厂商如大众、 雷诺、 欧宝和福特的顾客中, 几乎有一半需要柴 油车。 目前, 在欧洲轿车市场上, 新型柴油轿车购买率达 30%, 专家预言:到 2006年,欧洲每 2辆新车中就有 1辆是柴油车。在美国市场上,商用车(即我国所称 的卡车、客车)的 90%为柴油车;在日本,将近 10%的轿车是柴油轿车, 38%的商 用车为柴油车。 美国、 日本及欧洲的重型汽车全部使用柴油机为动力。 许多国家 在税收、 燃料供应等方面予以政策上的倾斜, 敦促柴油发动机的普及和发展。 我 国柴油汽车生产比例已由 1990年的 15%上升到 1998年的 26%。 1997年我国生产 的重型载货汽车和大型客车全部采用柴油发动机; 65.9%中型载货汽车采用柴油 发动机, 53.5%中型客车采用柴油发动机; 55.4%和 29.4%的轻型载货汽车、轻型 客车也开始采用柴油发动机。我国 1994年颁布的《汽车工业产业政策》明确提 出,总重量超过 5 t的载客汽车载货汽车在 2000年后主要采用柴油为燃料。在 未来的几年, 是中国汽车工业腾飞的时代。 因此, 我国柴油车产量的增长趋势还 将继续下去,汽车柴油化是中国汽车工业的一个发展方向。

汽车车型柴油化趋势的加快主要是由于现代柴油机采用了电控发动机 控制系统、 高压燃油直喷式燃烧系统以及废气排放控制装置, 已完全克服了传统 柴油机的缺点, 能够满足现行的国际排放标准, 而这些装置和技术要求柴油含硫 量低, 有良好的安定性及润滑性, 较高的十六烷值和清净性等。 随着现代柴油机 使用生物柴油燃料技术的成熟, 目前在世界范围内出现的这种汽车车型柴油化趋 势会进一步加快。据专家预测,在 2010年以前,是柴油需求年均增长 3.3%,到 2010年,世界柴油的需求量将从目前的 38%增加到 45%。而世界范围内柴油的供 应量严重不足,给生物柴油留下广阔的发展空间。

6 我国发展生物柴油的原料分析及发展建议

柴油的供需平衡问题也将是我国未来较长时间石油市场发展的焦点问 题。业内人士指出,到 2005年,随着我国原由加工量的上升,汽油和煤油拥有 一定数量的出口余地,而柴油的供应缺口仍然较大。我国柴油产量到 2005年预 计可达到 80.5 Mt ,仍缺口 600~2 400 kt 。预计到 2010年柴哟的需求量将突破 100 Mt,与 2005年相比,将增长 24%;至 2015年市场需求量将会达到 130 Mt左右。近几年来,尽管炼化企业通过持续的技术改造,生产柴汽比不断提高,但 仍不能满足消费柴汽比的要求。目前,生产柴汽比约为 1.8,而市场的消费柴汽 比均在 2.0以上,云南、广西、贵州等省区的消费柴汽比甚至在 2.5以上。随着 西部开发进程的加快, 随着国民经济重大基础项目的相继启动, 柴汽比的矛盾比 以往更为突出。 因此, 开发生物柴油不仅与目前石化行业调整油品结构提高柴汽 比的方向相契合,而且意义深远。

国内也已研制成功利用菜籽油、大豆油、米糠油脚料、工业猪油、牛油 及野生植物小桐籽油等作原料, 经预酯化、 再酯化射干难产生物柴油的工艺。 高 品质的原料是生产高品质生物柴油和取得高收率的基本保证。 由于双低菜籽油生 产的生物柴油含硫量低, 从而使该菜籽油生物柴油具有好的排放标准, 因此目前 在欧洲普遍栽种双低菜籽。就目前而言,每公顷土地可生产约 30 t菜籽(含油 量约 40%)。我国有很多地区油菜籽种植面积很大,在加工传统的食用油的同时 不失时机地开发生产生物柴油燃料是油菜籽利用的一个重要方向。 另外, 研究发 现棉籽油与双低菜籽油的脂肪酸组成相似, 因此在我国采用棉籽油作为生物柴油 的原料还是可行的。 当然, 此时的棉籽油生物柴油标准需要按照中国的实际作相 应的调整。

1t 油菜籽可制取约 160 kg生物柴油,同时可副产 16 kg甘油。而纯度 高达 99.7%的特级甘油价格为 2 000美元 /t。因此,制取生物柴油与精致甘油工 艺联产,将能取得较为理想的经济效益。若能建年产 100 kt具有一定工业化生 产规模的生物柴油装置, 其经济效益更为可观。 近几年来, 生物柴油燃料已被越 来越多的重视, 在美国和欧洲已开始建立商品化生产, 市场很有吸引力, 原料也 不会存在问题, 因此, 有很多大公司纷纷开拓这一业务, 期望在开始时就能占领

市场。 南斯拉夫在五、 六年前已研制成功这项技术且已生产, 后因经济困难而停 产,测试数据表明,南斯拉夫的技术水平同德国、意大利等国的相同,可探讨与 南斯拉夫合作帮助我国发展这一技术。

范文二：生物柴油

地沟油制造生物柴油的技术可行性报告

一、 项目背景随着中国能源危机警钟的敲响, 以能源集约化利用为前提, 充分开发利用生物 能、太阳能等清洁能源, 越来越成为一种共识。据专家预测:新能源与可再生能源将成为全 世界和企业发展的新领域。 中国作为一个发展中的国家, 面临着经济增长和环境增长保护的 双重任务, 为了保护环境并实现经济的持续增长, 改变能源发展和消费方式, 开发利用可再 生能源是必要的选择, 因此, 可再生能源具有广阔的潜力和发展前景。 生物能源是我国第三 大能源, 仅次于煤和石油, 在全部能源消耗中约占 15%, 是唯一可运输和储存的可再生能源, 既可作为燃料用于发电,又能转化为“柴油”等。生物能源转化为生物柴油,其主要原料来 自植物油脂、动物油脂、植物油精练后的下脚料:酸化油、消水油(地沟油)及各种油炸食 品后的废弃动植物油脂。 柴油是国家战略物质, 广泛用于工程机械、 锅炉、 工业窑炉、 船舶、 军舰、 农用机械、 交通、 动力等设备的柴油机燃料。 目前国内对柴油的年需求量超过 1亿吨, 为此, 国家每年要花大量的资金进口柴油和原油以满足日益增长的需求。 生物柴油是可再生 能源, 具有开发利用的广阔前景, 具有开发的战略性意义。 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。 为了使进入城市污水管道的油脂减量, 各地环保部门对餐饮业的油脂排放做 出了各种规定, 这些规定的共同之处是所有的厨房排水口必须安装油脂截流装置, 使用最为 普遍的就是油水分离槽,大部分的油脂便被截留在该槽中,这种废油脂被称为“地沟油” 。 自从这些油脂是一种可再利用的资源被人们认识以后, 它便成了抢手货, 一支捞油回收队伍 便应运而生。出现了许多无固定场所、无营业执照、无管理的“三无”废油脂处理加工点, 这其中有相当一部分加工点把这些废油经简单处理后,作为精制食用油又重新回到了市场, 对居民健康构成了潜在的严重威胁。 这种现象已经发展成全国性的问题, 中央电视台及各省 市媒体对这种现象都作了跟踪报道, 引起了各地政府的高度重视。 近年来, 我国部分城市相 继出台了 “禁止地沟油非法加工” 等相关管理条例。 因此地沟油的再利用技术也成为一个新 的研究项目,引起了科研工作者的极大关注。 目前国内对 “地沟油”的处置再利用途径比较 单一,主要是通过初加工或简单的深加工,制成的产品有:硬脂酸原料、饲料添加剂(替代 进口三级牛油) 、 肥皂原料、 机械加工用油、 脱模油等。 所有的这些方法都存在着技术落后, 设备简陋,污染严重,卫生状况恶劣等相同的问题。而研究发现以植物油为主的“

地沟油”一般由 14-18个碳链组成,而柴油分子是由 15个左右的碳链组成,因此将“地沟 油” 再生为生物柴油的研发便成了国内外专家的主攻方向。 二、 生物柴油研发状况生物柴油 最早于 1988年诞生于德国,经几十年的发展已取得了较大成就。由于原料的成本和充足供 应问题已成为目前生物柴油发展的瓶颈。所以,世界各国纷纷根据本国国情选择

2 合适的原料生产生物柴油。美国主要利用高产转基因大豆,发展以大豆油为原料的生 物柴油产业;欧洲各国,尤其是德国,大规模种植油菜,采用菜籽油生产生物柴油;东南亚 地区适合种植油棕, 当地各国利用棕榈油作为生物柴油生产原料。 我国生物柴油的研究与开 发虽起步较晚, 但发展速度很快。但是, 与国外相比,我国在发展生物柴油方面还有相当大 的差距, 长期徘徊在初级研究阶段, 未能形成生物柴油的实用化产业化。 也正因为没有完善 的产业技术, 政府也尚未针对生物柴油提出一套扶植、 优惠和鼓励的政策办法, 更没有制定 生物柴油统一的标准和实施产业化发展战略。 我国餐饮及工业废油来源广, 用废油生产生物 柴油已成为生物柴油研究的一大趋势。 而且用这种方法生产生物柴油可起到双重环保的作用。 目前生物柴油主要是用化学法生产, 即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱 性催化剂和高温下进行转酯化反应, 生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯. 经洗涤干燥即得生物柴 油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用,生产过程中可产生 10%左右的副产品甘油。 三、项目的必要性和意义 1、有利于地沟油的合理甚至合法化的处理地沟油是人们在生活

中对于各类劣质油的统称, 可分为三类:一是狭义的地沟油, 即将下水道中的油腻漂浮物或 者将宾馆、酒楼的剩饭、剩菜(通称泔水)经过简单加工、提炼出的油;二是劣质猪肉、猪 内脏、 猪皮加工以及提炼后产出的油; 三是用于油炸食品的油使用次数超过一定次数后, 再 被重复使用或往其中添加一些新油后重新使用的油。 地沟油质量极差、 极不卫生, 过氧化值、 酸价、 水分严重超标。首先,由于混合后的地沟油与一般的散装食用油从色泽、味道上都没 有明显的区别, 给人们的鉴别带了困难。 最主要的是它含有毒素, 流向江河会造成水体营养 化,一旦食用,则会破坏白血球和消化道黏膜,引起食物中毒,长期摄入,人们将出现体重 减轻和发育障碍, 易患腹泻和肠炎, 并有肝、 心和肾肿大以及脂肪肝等病变, 甚至致癌。 “过 菜油”之一的炸货油在高温状态下长期反复使用,与空气中的氧接触,发生水解、氧化、聚 合等复杂反应,致使油黏度增加,色泽加深,过氧化值升高,并产生一些挥发物及醛、酮、 内酯等有刺激性气味的物质,这些物质具有致癌作用。特别需要指出的是 , 黄曲霉素是地沟 油中主要的危害物质之一 , 这种强烈致癌物质的毒性是砒霜的 100倍, 不仅易使人发生肝癌, 在其他部位也可以发生肿瘤,如胃腺癌、肾癌、直肠癌及乳癌、卵巢、小肠等部位癌变。一 直以来, 我国每年都有将经过简单加工的地沟油流回餐桌的恶性事件。 正因为这个行业一本 万利,所以这些年来吸引着不少人“前赴后继”地从事地沟油的非法“提炼工作” 。地沟油 再利用是遏制 “毒油” 的一种有效途径。 以地沟油为原料通过化工加工成高效低成本地生产 生物柴油, 可使地沟油变成一种有利的工业资源, 打开了其回收再利用的瓶颈, 从而切断其 重新流入使用领域的途径, 有效保障人们身体健康, 改善城市环境, 同时也能创造一定的经 济效益。 2、有利于解决我国的能源危机能源危机是人类本世纪中叶即将面临的巨大挑战。 石油是应用最为广泛的能源。中国是石油资源相对贫乏的国家,人均储量仅为世界的 12%。 随着国民经济的高速增长,我国的石油资源日趋紧缺 , 预估到 2020年,进口石油将占总石油 消耗量 (4亿吨) 的 63-70%, 而国内生产能力仅为 1.6亿吨~2.0亿吨, 我国原油资源不足, 加上国际油价一路飙升的问题严重制约我国的石化工业的发展,为此,我国积极采取措施, 加大替代能源基础研究的技术开发的投入, 实现能源多元化战略, 减少对石油资源的过分依 赖。近年来,生物燃料被认为是很有潜力的替代能源,其中生物柴油在技术先进性,技术成 熟度, 经济性, 配套设施建设等方面具有极强的竞争力, 是一种很有发展潜力的新能源,因 此,对该项目的建设是十分必要的。

3 3、 有利于缓解我国环境危机石油在人类社会现代化发展中发挥巨大作用的同时, 也带 来了严重的生态环境污染问题。资料显示,大气中 70%的二氧化碳、 80%的硫化物和 70%的氮氧化物来自于化石燃料燃烧后的产物。 出于国家经济利益、 战略安全和可持续发展的迫 切需要, 新型、 清洁能源的开发与利用, 一直是我国政府和世界各国都极为关注的重大战略 问题。 而生物柴油有优良的环保特性,具体表现为:生物柴油含硫量低,可使二氧化硫和硫 化物的排放减少约 30%;生物柴油不含对环境造成污染的芳香烃;与普通柴油相比,生物 柴油具有环境友好特点, 其柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为普通柴油 1/10,颗粒物为 20%, CO2和 CO 排放量仅为 10%; 其废气排放指标可满足欧洲Ⅱ号和Ⅲ号排放标准。 另外, 生物柴油可以由废餐饮油等原料制成, 这对于保障人民的身体健康以及缓解我国的能源危机 和环境危机都具有重要的意义,对建设资源节约型、环境友好型社会起到积极的促进作用。 4、 生物柴油其他方面的优点(1) 有较好的发动机低温启动性能, 无添加剂冷凝点达零号柴 油标准。 (2 有较好的润滑性能,可降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率,延长其使用 寿命。 (3) 具有较好的安全性能。 由于闪点高, 生物柴油不属于危险品。 因此在运输、 储存、 使用方面的安全性又是显而易见的。 (4)具有良好的燃料性能。十六烷值高,使其燃烧性好 于柴油,燃烧残留物呈微酸性, 使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。 (5)具有可再生性 能。 作为可再生能源, 与石油储量不同, 其通过农业和生物科学家的努力, 供应量不会枯竭。

(6)无须改动柴油机,可直接添加使用,同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特 殊技术训练。 (7)生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用,可以降低油耗、提高动力性, 并降低尾气污染。 生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目 前的欧洲 Il 号标准,甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲 III 号排放标准。 而且由于生物柴油燃烧时排放的 CO2远低于该植物生长过程中所吸收的 CO2,从而改善由 于 CO2的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真 正的绿色柴油。

四、 “地沟油” 制生物柴油工艺简介 1、 反应原理利用甲醇或乙醇等醇类物质与地沟油中的 主要成分甘油三酸酯发生酯交换反应,利用甲 (乙 ) 氧基取代长链脂肪酸上的甘油基,将甘 油三酸酯断裂为三个长链脂肪酸甲 (乙 ) 酯,酸化油中脂肪酸的分子式可表示为 ROOH ,其中 R 的含义为含 16、 18或 20个碳的直链烷烃,通常 R 还含有 1到 2个双键,酸化油加工生物 柴油的反应方程式为:由脂肪酸到生物柴油的反应式为:RCOOH + CH3OH = RCOOCH3 + H2O 由甘油三酯到生物柴油的反应式为:C3H5(RCOO)3 + 3CH3OH = RCOOCH3 + C3H5(OH)3 2、工艺过程生产生物柴油的普遍方法——化学法生产:植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低 碳醇在催化剂的作用下, 进行酯化反应生成脂肪酸酯生物柴油。 该项目以废油脂 (或地沟油) 和甲醇为原料, 利用自主研发的一次性复合催化剂生产生物柴油。 工艺转化率高, 产品质量 好,并且污染物产生较少,达到同类研究国际领先的水平。

范文三：生物柴油

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预习实验报告

fengwei 2011/3/18

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生物柴油的化学法合成研究

化学法生产生物柴油就是利用酸碱催化剂催化酯交换反应生产脂肪酸单甘油 酯的过程, 这是较早使用的也是目前工业化生产中主要的生产生物柴油的方法。 我们以食用豆油为原料，研究了碱催化生产生物柴油的工艺路线。根据酯交换 的原理，实验中通过改变反应的条件，来考察反应中对生物柴油产率有较显著影响 的因素：反应温度、甲醇浓度、催化剂浓度、搅拌强度和反应的时间等。并对反应 产物生物柴油的性质进行了分析，奠定了进一步研究的基础。

4.1材料和方法

4.1.1主要仪器

HHS-4S 型电热恒温水浴锅上海天平仪器厂 YHH-I 型液体快速混合器江西医疗器械厂 DT-200型电子天平上海医用激光仪器厂常熟分厂 320-S 数字pH 计METTLER TOLEDO 搅拌器

分液漏斗：1000 ml 秒表 触点温度计 4.1.2主要试剂

金龙鱼大豆色拉油食用级深圳南海油脂工业有限公司 无水乙醇分析纯上海振兴化工一厂

石油醚（40－60℃）分析纯北京益利精细化学品有限公司

无水硫酸钠分析纯河南省焦作市化工三厂无水碳酸钠分析纯河南省焦作市化工三厂 95%乙醇分析纯上海振兴化工一厂

4.1.3实验装置

本实验所采用的实验装置如下图所示：

图4.1生物柴油试验装置图

整个实验装置分为两部分：恒温单元和反应单元组成，保持系统温度在所需要的范围。反应单元由反器采用的是一个500ml 的三口烧瓶，其中间一口接搅防止在温度较高时甲醇因蒸发而损失，另外一个口插搅拌器的搅拌速率由转速控制器调整，控制范围为50－600 r/min

4.1.4实验原理及方法

4.1.4.1实验原理

本实验采用酯交换方法来降低豆油的碳链长度，即利用甲醇等醇类物质，将甘油三油酸酯中的甘油基为长链脂肪酸的甲酯，从而减短碳链长度，物提高植物油的燃料性能。其反应方程式为：

该反应可分为三步：

（1）甲醇中的甲氧基与甘油三酸酯中的一个脂肪酸结合，形成长链脂肪酸 从甘油三酸酯上脱落，同时形成甘油二酸酯。

（2）甲醇中的甲氧基继续与甘油二酸酯中的一个脂肪酸结合，形成长链脂 酯，从甘油三酸酯上脱落，同时形成甘油单酸酯。

（3）甲醇中的甲氧基继续与甘油单酸酯中的脂肪酸结合，形成长链脂肪酸 从甘油三酸酯上脱落，同时形成甘油。

从以上可以看出，经过转酯化反应之后，甘油三酸酯分裂形成三个单独的脂 酯，从而减短碳链的长度，同时形成有用的副产物－甘油。 4.1.4.2工艺流程本实验采用的工艺流程如下图所示：

图4.2生物柴油合成工艺流程图

(1)反应阶段：

a. 称取反应所需的一定量的催化药剂，溶解于一定量的无水甲醇中，配制成催 化剂甲醇溶液。

b. 在反应器中加入一定量的食用豆油，在恒温槽中加热，并都进行慢速搅拌，

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保证加热均匀。

c. 待加热到所需温度后，将步骤1配制的催化剂－无水甲醇溶液迅速加入反应 器中，盖紧塞子，并加以搅拌。

d. 待反应结束后，取反应混合物置于冰水混合物中，使温度迅速降低而停止反 应。

由于制备的粗生物柴油中含有过剩的甲醇、未反应的甘油三酸酯、反应中形 成的甘油、脂肪酸盐、游离脂肪酸以及催化剂等杂质，它们会造成生物柴油的燃 料性质下降，因此必须将这些杂质去除，才能作为燃料使用，精制阶段就是去除 生物柴油中的杂质，提高生物柴油的燃料性能。 (2)精制阶段：

a. 将反应混合物置于分液漏斗中，静置分层，上层为生物柴油与甲醇的混合物， 下层为甘油与未反应的甘油三酸酯的混合物。

b. 取上层酯相，在常压下进行甲醇蒸馏，控制蒸馏温度在70℃，将甲醇与甲酯 分离，蒸馏出的甲醇可以回收再利用。

c. 取步骤b 中的蒸馏残余物，加入等体积的石油醚(40-60℃) 进行萃取。 d. 取步骤c 中的甲酯相于石油醚的混合物，加入1.5倍体积的热蒸馏水洗涤， 静置分层后除去下层的水相，以除去少量的催化剂、脂肪酸盐、甘油及混合 物中的水溶性物质和少量游离脂肪酸。 e. 重复步骤d 三次。

f. 在步骤e 中洗涤好的甲酯与石油醚的混合物中加入100%(wt%)热的无水硫酸 钠，充分振荡后经置5分钟，然后过滤除去无水硫酸钠。

g. 将步骤f 中过滤好的混合物在常压下进行蒸馏，控制蒸馏温度在60℃以下，

并注意不要使温度上升过快，使石油醚蒸汽冲出。待蒸馏结束后，冷却即得 产物－生物柴油。

h. 程量体积并测定密度，计算产率。 4.1.4.3催化剂的选择

用于酯交换的催化剂主要有酸性催化剂和碱性催化剂。但酸性催化剂在油脂47 的酯交换反应中要么活性很小，要么强烈地破坏油脂（无机酸）。因此本实验主 要对碱性催化剂的性能进行研究。碱性催化剂主要有碱金属、醇钠等。其中醇钠 能与水、CO 2

、无机酸、有机酸、过氧化物及其它许多物质发生强烈反应，吸附

水蒸气后，能在空气中着火，因此在工业中应用是很困难的。而碱金属不仅化学 活性强，不易保存，且价格高，不适于工业应用。因此，本实验采用了NaOH 溶 液做为碱性催化剂。 4.1.4.4生物柴油性质的分析

作为柴油的替代燃料或添加剂，生物柴油应当满足柴油的使用要求，才能保 证作为燃料的使用性能。因此，本实验主要从以下几个方面考察生物柴油的燃料 性能，分别选取粘度、闪点、酸度及酸值、密度作为检测指标。其对应的分析方 法分别如下： (1).粘度

运动粘度是指在相同温度下，液体的流动粘度与它的粘度之比。粘度分析方 法采用GB265-64。 (2).酸度及酸值

中和100 ml试油所需要的KOH 的毫克数即为酸度：中和1g 试油所需的KOH 的毫克数称为酸值。酸度及酸值是衡量油品腐蚀性的重要依据。本实验采用 GB164－64来测定生物柴油的酸值。 (3).闪点及燃点

试油产品在规定条件下加热到它的蒸汽与火焰接触发生闪火时的最低温度， 称为开口杯法闪点。试油产品在规定条件下加热到能够被接触到的火焰点着并燃 烧不少于5秒钟时的最低温度，称为开口杯法燃点。本实验采用GB267-64开口 杯法测定样品的闪点及燃点。 (4).密度

密度是单位体积内所含有物质的质量。油品密度的大小对燃料喷嘴喷出的射 程和油品雾化质量影响比较大。其测量方法是：准确称取一定体积的试油，放在 已知准确质量（精确到0.01g ）的烧杯中，然后准确称重（精确到0.01g ）。试油的48 密度由下式计算：

4.1.4.5生物柴油产率计算

从生物柴油制备的化学反应方程式可知，参加反应的甘油三酸酯的分子量与 反应后制取的生物柴油的分子量基本上一样，所不同的只是生物柴油较甘油三酸 酯多出三个氢原子，而二者的分子量都非常大，即可以认为反应制取的生物柴油 的质量等于参加反应的甘油三酸酯的质量。其产率计算公式

4.2结果和讨论

4.2.1生物柴油制备工艺条件的初步研究

根据化学反应动力学及Peterson 等的初步研究，影响酯交换反应转化率的主 要因素有反应温度、甲醇浓度、催化剂类型及浓度、流体力学等条件和反应的时 间。因此，本实验研究了甲醇浓度、催化剂浓度、反应时间、温度和搅拌转速对 生物柴油产率的影响。

4.2.1.1甲醇浓度比对产率的影响

酯交换反应为可逆反应，一般采用过量的甲醇以推动反应平衡向正反应方向 移动，从而提高酯交换反应的转化率。但是，其中涉及到一个度的问题，甲醇浓 度的增加会对正反应起到促进作用，但是过量的甲醇不仅对正反应的促进作用有 限，而且会导致成本的增加。因此，需要确定最佳的甲醇起始浓度。90 本实验在温度为60℃、催化剂浓度为0.1%（wt%）、反应时间为30 min、搅 拌强度为600转/分钟的情况下，研究了甲醇与豆油的摩尔比对生物柴油产率的 影响。结果如下：

图4.3甲醇浓度对产率的影响 结果分析：

4.2.1.2催化剂浓度对产率的影响

本研究在反应温度为60℃，甲醇与豆油摩尔比为6：1，反应时间为30 min， 搅拌强度为600转/分钟，采用碱性催化剂，在不同的催化剂浓度下对于产率的影 响进行了研究，所得结果如图4.4所示

图4.4催化剂浓度对产率的影响

4.2.1.3反应时间对生物柴油产率的影响

在甲醇/豆油的摩尔比为6：1，反应温度为60℃，以碱性催化剂浓度为1.0%， 搅拌强度为600转/分钟的情况下，通过实验，研究了反应时间对产率的影响，如 图4.5所示：

图4.5反应时间对产率的影响 结果分析：

4.2.1.4温度对反应产率的影响

在甲醇/豆油的摩尔比为6：1，反应时间为30 min，以碱性催化剂浓度为1.0%， 搅拌强度为600转/分钟的情况下，通过实验，研究了温度对产率的影响。结果如 图4.6所示：

图4.6反应温度对产率的影响 结果分析：

4.2.1.5搅拌转速对反应产率的影响

在甲醇/豆油的摩尔比为6：1，反应时间为30 min，以碱性催化剂浓度为1.0%， 反应温度为60℃时，变化搅拌强度后，得出图4.7所示的结果：

图4.7搅拌强度对反应产率的影响

结果分析：

4.2.2生物柴油的性质分析

为了保证实验中所制取的产品具有良好的燃烧性能，分别对部分产品的物理性 质进行了测定。由于生物柴油主要用做柴油的替代燃料，因此本实验根据柴油性质 的分析方法，对制取的部分样品的粘度、闪点、燃点、热值、酸值进行了分析，并 与2＃柴油及一些国家的生物柴油标准进行了分析比较。见表4.1：

表4.1生物柴油性质分析及比较

参数本实验产品2#柴油德国标准澳大利亚标准

密度（g/cm3）0.89 0.83~0.86 0.875~0.900 0.875~0.900 闪点（℃）112≥55 110≥100

粘度（cst ）6.7 3.0~8.0 3.5~5.0 6.5~8.0 热值（kj/g）34.6 35.3～36.3－－

酸值（mgKOH/g）0.14 0.2<><>

从表4.1中可以看出，本实验中所制取的生物柴油基本可以满足德国国家标准 和澳大利亚国家标准，而且与2＃柴油的差距不是太大，完全可以取代2＃柴油。本 实验所制取的生物柴油的闪点较低。主要是由于本实验中甲醇蒸馏和石油醚蒸馏效 果不是很好，没有将甲醇和石油醚完全蒸馏出来，导致产品中低沸点物质存在，从 而使闪点降低。总体上，本实验所制取的生物柴油是可以用做柴油的替代燃料的。

4.3小结：

范文四：生物柴油

最近一段时期, 我国生物燃料的发展得到政府和企业各方面的高度关注, 新的一轮投资热正 在形成。应美国能源部和巴西石油公司的邀请, 2006年底笔者有幸参加中国生物燃料考察 组前往美国和巴西进行为期 12天的生物燃料技术和市场应用方面的考察。期间参观了位于 纽约市的 Sprague 生物柴油混配中心和位于里约的巴西石油公司生物燃料研发中心, 与各方 面的技术专家和管理人员进行了交流; 并拜访了美国能源部和巴西石油公司总部, 就生物能 源的现状和发展前景以及生物能源替代条件分析等方面进行了讨论。 本文介绍考察到的两国 生物燃料发展情况,并对我国发展生物燃料提出几条建议。

1美国生物能源利用状况和发展趋势

1.1美国生物能源的生产状况

近几年美国国内成品油产量逐年下降,对进口依赖度增加, 2000— 20旧 5年,美国成 品油产量从 85.7万 t /d 降为 71万 -74万 t /d ,而原油进口量则从 122.8万 t /d 增至 142万 t /d , 2005年美国石油缺口金额约 2300亿美元。为了促进美国国内能源结构多元化,降低 由于依赖单一资源而发生的风险, 以及为了降低由于自然灾害和石油价格波动所带来的风险, 1994年美国政府开始在国内推行使用生物燃料。当时燃料油使用成本增加了 50美分/ gal(13.2美分/L) 。几年后,随着国际油价的不断上涨,以及生物燃料油的规模不断扩大, 使其成本下降,生物燃料的竞争力有明显提高。

目前,美国乙醇汽油产能约为 58亿 gal /a(约 1580万 t /a) ,在建 20亿 galYa(544.8万 t /a) , 2007年预计达到 75亿 -80亿 gal /a(约 2000万 — 2200万 t /a) 。美国乙醇汽油中乙醇 掺烧比例大部分为 10%,乙醇汽油占全美汽油消费的 5%左右。美国生产乙醇的主要原料为 玉米,用于生产乙醇的玉米占美国玉米总产量的 20%。到 2010年左右,美国乙醇汽油使用 量约为 2200万 t /a 。到 2030年乙醇汽油将占美国汽油消费总量的 30%。

2006年美国生物柴油能力为 5亿 gaL /a(约为 161万 t /a) ,年产量为 2.5亿 — 3亿 gal /a(约为 80万 -96万 t) 。 2006年是美国生物柴油快速发展的一年, 2006年比 2005年增加销 售量约 2亿 gal(64万 t) ,增幅为 250%。目前,全美正在规划和建设的生物柴油的装置能力 约为 10亿 gal /a(320万 t /a) , 今后 5-10年, 美国生物柴油将呈现快速发展态势。 预计 2011年美国生物柴油产量为 115万 t , 2016年增加到 330万 t 。

目前美国生物柴油掺烧比例为 15%-20%,其质量规格要求符合美国材料试验学会 (ASTM)的标准,该标准 2006年在全美开始执行。

1.2美国推动生物燃料的主要原因

(1)基于国际环境和政治方面的原因,实施能源多元化战略的推进和满足国家能源安全 保障的要求。

(2)生物燃料属于可再生资源的利用,产品无毒无害,可以促进农业经济的发展。美国 科学家提出采用化石能源比 (FER)的概念测算生物燃料的可再生性:FER 为可利用的有效能 /消耗的化石能之比。

石油柴油的 FER=0.83(即 1.2MJ 的化石能耗生产有效能为 1MJ) 。 生物柴油的 FER=3.2(即 0.31MJ 的化石能耗生产有效能为 1MJ) 。

(3)经济和社会效益日益显著。发展生物燃料可以减少原油进口,降低石油贸易逆差; 在 2004年增加了 14.7万就业岗位;全美增加家庭收入 44亿美元,全美联邦增加税收 13亿 美元, 地方税收增加 12亿美元, 2005年生物柴油税收贡献率均为 0.5-1美元/gal(0.135-0.264美元/L) ; 由于生物燃料的生产和应用不断提升, 农作物的市场需求增加; 可再生能源的技 术市场日趋活跃。

(4)环境效益显著。生物燃料应用量的不断增加,对改善环境有极其重要意义,据美国 有关部门测定,由于生产 1t 乙醇所消耗矿物质比生产 1t 汽油低 40%,因此乙醇汽油 (E85)排放的尾气中温室气体比普通汽油减排比例为 16%-58%, C02减排比例为 30%-77%,其中 以纤维类生物质为原料 (如秸杆等 ) 生产的 E85乙醇汽油减排有害气体效果更优于以玉米为原 料的 E85乙醇汽油。

与石油柴油相比,生物柴油 (B20)的尾气排放中, NO x 的减排比例为 20%;二氧化硫减 排比例达到 83%;尾气中基本无二氧化碳排放,环境效果非常明显。

(5)资源有保证。美国政府认为,目前国内有充足的生物质资源保证生物燃料的生产, 其中对乙醇汽油的原料保证程度可以实现使其生产总量达到目前汽油消费量的 30%。

1.3美国推动生物燃料的措施

(1)政府推出激励政策

美国总统在对全美 2006年国情分析和 “ 先进能源行动 (AEI)” 中提出 “ 美国应克制对石油 的依赖度 ” , “ 美国需要改变汽车能源结构 ” 等措施,同时对环境事务部增加 22%的预算,用 于清洁能源的研究。 在 2006年后的 5年内, 美国还将为可再生能源项目提供超过 30亿美元 的资助。

(2)积极推进生物燃料的研发活动,规范生物燃料进入市场的模式和质量认证体系。

通过采用建设油品混配中心的方式, 在中心将生物燃料和石油燃料油品混合在一起, 统 一分销供应给各加油站, 根据不同车型需求, 混配比例也不同,用户使用方便。分销混配中 心作用十分重要, 要保证混合的油品性能不变, 保证运输设备和贮存设备的清洁, 如果混配 不好, 对汽车发动机和机械性能都有影响。 目前, 美国国内生物燃料的混配中心已形成体系, 在市场营销活动中发挥重要作用。

美国生物燃料质量管理委员会出台了 BQ — 9000生物柴油质量认证体系, 供应商必须得 到认证; 2002年美国材料试验学会 (ASTM)通过了生物柴油的产品标准 (ASTMD6751), 目前 又提出在今后的 1— 2年内所有生物柴油的产品将达到石油柴油的标准 (ASTMD975)的要求。 随着生物柴油在美国市场进一步扩大,产品标准将愈来愈规范。

(3)政府采取滚动财政补贴。

在生物燃料推广初期,各州政府实施财政补贴政策,生物柴油补贴大约 50美分/ gal(13.2美分/L) ,乙醇汽油为 51美分/gal(13.5美分 /L),近几年随着市场规模的增大,以 及国际油价的上涨, 生物燃料竞争力有所提高, 补贴减少。 另外对于种植生物燃料所需原料 农作物如大豆、玉米等,各州政府也给予一定补贴政策。

(4)发挥全社会的宣传作用,使国民有意愿使用生物燃料,各种团体和阶层组织也强烈 要求使用生物燃料。

1.4今后美国推动生物燃料的目标和任务

根据美国 “ 生物燃料行动计划 (Bn)” 安排, 美国将设立基金支持各种生物质为原料的乙醇 汽油生产技术的开发,不仅仅采用玉米为原料,更多的关注其它生物质原料,如碎木块、秸 杆和草本的植物等,以扩大资源,降低成本,预计 2012年将实现上述目标,届时建设第一 套经纤维质为原料的乙醇生产装置, 乙醇成本可降到 1.07美元/gal(0.28美元/L) 。 到 2030年,美国汽油总消费中的 30%将由乙醇汽油替代。

目前, 美国生产生物柴油的原料为大豆和菜子油、餐饮废油等,主要原料是大豆。 目前 正在休斯顿建设以棕桐油为原料的生物柴油大型装置, 棕榈油虽然属于木本植物油, 但生产 工艺与大豆油类似,在原有工艺基础上稍做调整即可用于棕桐油原料的生产。美国已有 3家公司正在从事研究以其它木本植物为原料生产生物柴油的技术,预计 2015年左右全面进 入产业化生产,届时将极大地增加了生物柴油的资源供应,资源增加范围主要是木本植物。 据估算,资源增幅价值从 2004年的 17亿美元增加到 2015年的 36亿美元,预计到 2030年 资源量价值可达 100亿美元。

针对生物燃料的发展, 美国政府提出下阶段需要解决的问题:(1)进一步扩大生产规模; (2)通过采用纤维素生物质原料,降低乙醇成本; (3)加快多种生物质为原料的工艺开发,拓 宽生物柴油的原料渠道; (4)加大基础设施的建设力度,保证大规模生物燃料装置的建设和 进入市场; (5)加大市场推进的力度; (6)各州政府应给予更高度的重视和更多方面的努力。

美国对以纤维素生物质 (杂草、秸杆、木块等 ) 为原料生产乙醇的工艺开发,今后的关注 重点主要是集中在酶转化工艺方面。 该工艺可以提高转化率, 降低乙醇生产成本。 此外,美 国提出可以采用羰基合成工艺生产混合醇, 从中可分离出乙醇用于汽油, 也可以将混合醇直 接掺到汽油中,美国环保部门认为混合醇掺烧汽油环保效果比单独掺乙醇更好。

随着美国生物柴油规模的不断扩大,其副产甘油的综合利用也逐步得到各方面的重视, 现有装置的副产甘油基本用于燃料烧掉, 今后随着规模的增加, 甘油的综合利用方案也逐渐 开始实施,目前比较关注的是将副产甘油经转化为 1, 3— 丙二醇再用于新型纤维 PIT(对苯 二甲酸丙二醇酯 ) 的生产,这一工艺极具好的开发前景。

2巴西生物能源的利用状况和发展趋势

据巴西石油公司介绍,目前全世界可再生能源占总能源消费的 14%,而巴西的比例可 达到 45%(其中包含 15%的水力发电 ) 。 2004年和 2005年巴西汽车用燃料的消费比例见表 1。

目前,巴西消耗的所有汽油均掺烧 20%及以上的乙醇,同时还出口部分无水乙醇。巴 西乙醇产量已位居全世界第二位。 1980— 1998年, 由于乙醇规模不断增加, 使其成本从 105美元/bbl 下降到 30美元/bbl(bbl=158.987L),市场销量全面打开。近 30年来,由于大量 使用乙醇汽油,使巴西原油消耗下降,累计节省了 520亿美元,减排 C026.44亿 t 。

目前, 巴西的乙醇生产基本都是以甘蔗为原料, 甘蔗的种植和贮存的能力是保证乙醇生 产的重要环节。 巴西政府除在财政上给予一定补贴鼓励农民种植甘蔗以外, 在技术方面也提 供帮助。例如:采用新型排灌系统, 应用机械化手段收获甘蔗并进行贮存处理等。 巴西乙醇 生产的另一个特色是蔗渣得到较好的利用。 据巴西石油公司介绍, 目前巴西的乙醇装置基本 都配套利用蔗渣发电的热电装置, 例如 15万 t /a 乙醇装置, 其蔗渣可配套建 8-12MW 的热 电装置,不仅能满足乙醇生产所需动力, 尚有一定余量外供; 此外,乙醇生产排出的母液还 可以用于生产肥料;乙醇生产整体工艺具有典型的循环经济的特色。

今后一段时期, 巴西将致力于对纤维素生物质为原料生产乙醇的工艺开发, 但从目前开 发状况分析,由于采用酶转化工艺,导致乙醇成本较高,短时期内不会有太大进展。

巴西生物柴油的生产和应用刚刚起步,全国有六七家生产企业,规模较小,总能力约 100万 m 3/a 。巴西石油公司目前正在建设 3套 5万 t /a 的装置,预计 14个月后建成,原 料采用大豆油、棉子油、棕桐油、蓖麻子油以及城市废油,可混合进料,也可单独进料。到 2010年, 巴西石油公司规划生物柴油总能力达到 85.5万 m3/a , 届时占全国柴油消费的 40%。

巴西政府提出掺烧目标:2005— 2007年,生物柴油掺烧比例为 2%,国内市场的年需求 量为 520万 bbl ; 2008— 2012年政府将强制要求掺烧 2%, 鼓励达到 5%, 市场年需求达 1570万 bbl ; 2012年后,政府强制掺烧 5%,国内市场年需求量超出 1570万 bbl 。

据巴西石油公司介绍,当掺烧比低于 5%时,对柴油的成本影响不明显。生物柴油的掺 烧比例可高达 30%, 但由于生物柴油成本高于普通柴油, 而且目前政府尚未出台补贴政策, 掺烧比例太高, 消费者无法接受。如果今后随着生物柴油的规模增大, 成本有所降低, 掺烧 比例还可适当提高。

目前,

巴西生物柴油副产甘油数量较少。 副产甘油经提纯后被用于医药和化妆品的生产。 随着下一步生物柴油规模的扩大, 拟对增产的甘油开发新的应用领域, 例如用于海上采油的 添加剂和润滑剂等。

与美国类似, 巴西乙醇汽油和生物柴油的销售都是通过混配中心按比例混配后再进入各 加油站, 营销渠道很规范。 政府对乙醇汽油的补贴, 是通过税收手段调整乙醇和普通汽油的 利益, 以鼓励使用乙醇汽油。 据巴西石油公司的专家分析, 对生物柴油也会采取类似的鼓励 政策。

巴西石油公司所属生物燃料研发中心是巴西最大的油品研发中心,该中心占地 12.2万 m 2,拥有 137个实验室, 30个中试装置,已申请 950个国际专利。近几年来,该中心对十 几种植物进行生物柴油的生产研究, 取得了一定成果, 目前在巴西广泛应用的是大豆油、 棉 花籽油、棕榈油、蓖麻油和葵花子油等 (见表 2) 。

据巴西石油公司生物燃料研发中心的专家介绍, 尽管现在已经有许多油料作物用于生物 柴油的生产, 但资源供应仍是要关注的问题。 目前, 巴西的科学家正积极研究更多的木本植 物用于生产生物柴油,如麻疯树等,对于巴西这样一个国土面积的 96%都可以种植经济作 物的国家,这方面的研究成果将具有更特殊的意义和良好的资源前景。

3对我国发展生物燃料的几点体会和建议

(1)如何客观地分析和评价生物资源状况是实施生物燃料战略的十分重要的基础。美国 乙醇汽油以玉米为主要原料, 生物柴油以转基因大豆为主要原料, 都是比较符合美国国情实 际, 美国农作物的产量和供应条件都能够保证目前生物燃料的需求; 巴西乙醇汽油以甘蔗为 原料, 生物柴油的原料品种更多, 这也符合巴西所拥有的气候条件和其他自然种植条件。 尽 管如此, 两国的专家都认为在下一步的发展中, 乙醇汽油应更多地转向纤维素类生物质原料, 而生物柴油则更多地依赖木本油料作物。目前,我国已有的 100多万 t /a 燃料乙醇的生产 全部是以玉米为原料, 正在规划建设的若干装置拟以木薯为原料。 从我国国情分析, 燃料乙 醇的生产不宜再扩大以玉米为原料的建设规模, 应更多地研究以其它纤维素类的生物质为原 料的生产工艺, 同时还要关注生产过程中的污水处理问题和原料集输和贮存问题。 其中哪一

个环节出现问题都会影响这项技术的应用, 应当把这项技术的开发当作一个系统工程来研究, 要对全过程进行资源综合利用的研究, 贯彻循环经济原则。 只有这样, 技术成果才能最终具 有可实施性并实现较好的效益。

我国生物柴油产业基本处于空白, 目前仅有几家以餐饮废油为原料的小型装置, 产品并 未正式进入汽车行业, 尚无行业标准和产品规格标准以及尾气排放标准。 从我国自然条件分 析, 与巴西的情况相比差异较大, 我国发展生物柴油的资源条件是有限的, 不能依赖进口大 豆生产生物燃料, 我国除少数地区有棉花籽、 蓖麻或其它少量油料作物外, 大规模的生产基 地尚未形成。 近几年, 一些外资企业进口东南亚地区的棕榈油, 在我国沿海地区建设生物柴 油装置,产品销往海外, 这种建设模式不宜大范围推广。 我国生物柴油的发展前提:一是要 建立油料作物的资源基地; 二是要开发国内自主产权的生产技术; 三是要建立规范的营销网 络;四是制定产品标准和尾气排放的测定标准。

(2)可再生资源的利用是一项全社会共同关注和努力的系统工程,政府部门的政策支持 和引导是非常重要的,除此之外,农业、交通、工业、科研以及环保等行业都有自身应该承 担的责任和义务。 这项工程的实施不是靠某一个企业或工业部门能够独立完成的, 需要各方 面的支持和协调。美国推进新能源工作,是由能源部牵头,环保、交通和农业部参加,并由 能源协会组织相关企业参与共同实现这项战略。

(3)美国和巴西都采取建立生物燃料混配中心的体系,生物燃料与石油燃料混配工序在 混配中心进行, 而不是在加油站完成。 建立混配中心的优点是可以集中管理, 严格把握混配 油的质量, 出厂产品严格做到标准化的服务。 该类中心由美国生物燃料质量管理委员会出台 的质量认证体系进行认证,产品标准必须达到美国材料试验学会 (ASTM)的产品标准后才能 进入社会加油站。 美国各大城市均有若干这类混配中心, 纽约共有 14个生物燃料混配中心, 其中有 4家是生物柴油混配中心, 平均贮存量为 2000万 -2500万 gal(6.4万 — 8万 t) 。 政府对 生物燃料的补贴也体现在混配中心的环节上, 认为补贴进入流通环节终端比直接补贴到生产 企业更有利加快生物燃料进入市场的进程。

二

与其他国家相比,巴西拥有着诸如国土辽阔、人口数量适中、气候宜人、资源丰富、 种族融合等多方面的优势,在能源方面,巴西更是将此前的 “ 短板 ” 转变为当前的 “ 长项 ” ,并 且已形成具有巴西特色的能源发展道路。

能源多元化 可替代能源占半壁江山

长期以来, 巴西一直被定性为 “ 贫油国 ” 和 “ 贫气国 ” , 为了摆脱经济受限于油气的状况, 巴西自 20世纪 70年代开始加大了对本国可替代能源行业的扶持力度。 由于巴西具备充足的 水力资源和适于农作物生长的自然气候, 巴西从 20世纪 70年代开始, 能源结构逐步实现了 多元化,其中可替代能源在本国能源消费结构中一直占据着半壁江山。

1970年,巴西可替代能源约占本国能源总产量的 58.4%,自 1974

年开始,非替代能源

所占比例达到了 50.8%,超过了可替代能源所占比重。 1983~1989年,可替代能源所占比 重再次超过 50%, 1984年一度达到了 52.8%。从 1990年以来,可替代能源占比有所回落, 但基本保持在 45%左右,保持了在全国能源结构中半壁江山的地位。

资料来源:巴西矿产能源部(Ministério de Minas e Energia)

另外值得关注的是,在不可再生和可再生两大类能源中也呈现多元化趋势。在不可再 生能源方面, 1984年以前,石油基本占到不可再生能源总量的 90%以上,随着天然气和核 能的发展,石油在不可再生能源中所占比例降至 68%,天然气、煤炭和核能三者在不可再 生能源中所占比例达到了 32%。另外,在可替代能源方面, 20世纪 80年代以来,随着水电 和甘蔗酒精发展迅速,木炭在可替代能源中 “ 一枝独秀 ” 的局面发生了改变,如今水电、木炭 和甘蔗酒精三种可替代能源所占比重基本相当, 因此, 可替代能源内部也实现了多元化的结 构。

根据巴西矿产能源部公布的 2008年度报告, 巴西能源消费结构为:石油及其衍生品占 37.3%,天然气占 10.2%,煤炭占 5.7%,核能占 1.5%,水电占 13.9%,生物能源占 31.5%。 在可替代能源(水电和生物能源)占比方面,巴西高达 45.4%,远远超出 OECD 当年 6.7%的平均水平,也高出全世界 12.9%的平均水平。经过 30多年的发展,巴西已形成具有本国 特色的能源多元化之路,并成为当今世界各国学习的范例。

巴西石油:未来的 “ 新中东 ”

1939年, 巴西在东北部的萨尔瓦多市附近打出第一口油井, 但直到 1953年巴西石油公 司成立, 巴西石油工业才真正步入正轨, 并获得政府的重视。 虽然巴西拥有充足的自然和矿 产资源,但却一直没有勘探到大型的陆上油田。 20世纪 70年代的两次石油危机给曾给巴西

经济带来了巨大打击。 石油危机过后, 巴西政府加大了对海上石油勘探开发的资金投入, 随 后发现了一些大型海上油田。即便如此, 到 1985年,巴西的石油储量依旧只有 20亿桶,远 远落后于本地区的委内瑞拉和墨西哥。

随着海上石油(巴西 95%以上的石油储量为海上石油)开采技术的飞速进步,巴西曾 被英国石油公司(BP )评为 “ 近 20多年来石油储量增长最快的国家 ” 。截至 2008年,巴西 已证实的石油储量约为 126亿桶,其储量排名世界第 17位。与其他石油大国不同的是,巴 西 90%以上的石油储量位于海上油田,且基本集中在东南沿海的里约热内卢和圣埃斯皮里 图两州海域。

2007年 11月以来,巴西进入一个海上油田的 “ 大发现 ” 阶段:2007年 11月,巴西在东 南部深海区盐上层发现 “ 图皮油田(Tupi ) ” ,预计储量达 50亿~80亿桶,约为巴西现有石 油储量的 50%,并且巴西石油公司表示,图皮所在的整个盐上层储油带的储量预计将超过 700亿桶; 2008年 4月,巴西石油公司宣布在东南部的桑托斯海湾发现储量有望达到 330亿桶的 “ 里约人油田(Carioca ) ” ,如果勘探储量属实,这将是近 30年来世界上新发现的最 大油田; 2008年 9月,巴西发现预计储量达 30亿~40亿桶的 “ 伊阿拉(Iara ) ” 油田。如果 算上这些未被证实的石油储量,巴西的储量有望增至 700亿~1000亿桶,世界排名则将跃 居第五位,仅次于沙特、伊朗、伊拉克和科威特等四国,成为名副其实的南美洲的 “ 中东 ” 。

2009年 2月,巴西日均石油产量达到了 225万桶,完全满足本国的石油消费需求。巴 西政府计划到 2017年,日均石油产量达到 350万桶,届时巴西将成为世界上重要的石油出 口国。

生物能源世界领先 巴西模式成追捧热点

巴西在能源领域的重要地位一方面在于它是潜在的石油大国,另一方面则在于它在生 物能源方面形成了颇具特色的 “ 巴西模式 ” , 它不仅使巴西摆脱了对石油的过度依赖, 实现可 持续性的发展道路, 更重要的是, 巴西模式有可能引领未来低碳经济的发展潮流, 成为新能 源领域的重要一极。

巴西生物能源可以分为乙醇燃料和生物柴油两大类型。 巴西乙醇燃料生产始于 20世纪 70~80年代,为改变当时依赖石油进口的局面,政府决定从盛产的甘蔗中提取酒精燃料以 替代石油进口。 1975年,巴西政府颁布 “ 全国酒精计划 ” ,授权巴西石油公司在汽油中添加 一定比例的无水酒精,生产乙醇燃料。 1993年巴西政府再次颁布法令,规定在所有加油站 的汽油中必须添加 20%~25%的乙醇燃料。 通过法律的强制性扶持, 巴西的乙醇燃料发展迅 速。

除降低对石油的依赖之外,推动巴西大力发展乙醇燃料的原因还包括:

1、巴西具备适于甘蔗生产的自然和物理条件。巴西有着非产辽阔的可耕地,目前甘蔗 种植面积约占其国土总面积的 0.8%,占全国可耕地面积也仅为 2.8%,因此乙醇燃料的生产 并不危及巴西的粮食安全。 加之, 适宜甘蔗生产的自然气候条件, 巴西乙醇燃料发展迅速且 具备广阔的前景。

2、巴西在乙醇生产方面具备较大的成本优势。目前,巴西乙醇生产成本为 0.19美元 /升,低于美国以玉米为原料的 0.33美元 /升的成本和欧盟以小麦为原料的 0.55美元 /升的成 本。

3、乙醇燃料有助于降低温室气体排放。综合各种环境污染指数,如果汽车使用乙醇燃 料, 可降低 20%~30%的一氧化碳排放和 25%左右的二氧化碳排放, 同时还可减少汽车尾气 中铅化合物、碳氢化合物、氮氧化合物等有害物质的排放量。

2008年, 巴西的乙醇产量为 250亿升, 乙醇出口产量约为 50亿升, 其产量和出口量的 世界排名分别居于第二位和第一位。 另外, 乙醇燃料在巴西能源总量的比重从 1975年的 4.6%增至 2007年的 15.9%,并且占到巴西可替代能源总量的 35%。 2009年初,巴西政府提出到 2017年将乙醇产量提高 150%(增至 640亿升) 的长远规划, 争取在产量上超过美国。 另外, 巴西计划将乙醇的出口量从目前 50亿升提高到 80亿升,继续保持乙醇出口第一大国地位。

在生物柴油方面, 巴西早在 1980年便取得了技术研究上的成功, 成为世界上最早掌握 该技术的国家。自此开始,巴西启动了 “ 生物柴油计划 ” ,但由于生产成本过高,该计划并没 有得到很好的推广。 2003年,卢拉总统上台后颁布了大力发展生物柴油的法令,在政府的 能源政策中,生物柴油上升到了与酒精能源同等重要的地位。 2004年 12月 6日,巴西政府 再次公布 “ 国家生物柴油生产和使用计划 (Programa Nacional de Produ??o e Uso de Biodiesel -PNPB)” ,宣布巴西将从 2008年 1月开始,要求柴油中生物柴油和常规柴油的组成比例分 别为 2%和 98%,到 2013年 1月,生物柴油的混合比例将提高至 5%。

除了技术上的领先和法律上的扶持外,巴西具备发展生物柴油所需的蓖麻、大豆、棕 榈油、 棉籽油、 向日葵和玉米等原料。以蓖麻为例,仅巴西东北部地区就有适合种植蓖麻子 的土地 200万公顷,在几年之内,蓖麻子的年产量就可达到 200万吨,生物柴油产量达到 1.12亿公升,并创造 10万个新的就业机会。大豆则更是巴西主要农作物之一,其产量和出 口量均居世界前列, 另外几大生物柴油原料在巴西也有着较大产量。 因此, 巴西具备成为世 界上生物柴油生产大国的一切条件。

巴西的生物柴油尚属于起步阶段, 2005年 3月,巴西第一个生物柴油厂在米纳斯吉拉 斯州诞生,该厂是以大豆作为主要原料,目前 80%的生物柴油都是以大豆为原料。另外, 生物柴油的推广利用与技术开发在巴西同步发展, 目前, 巴西的三家铁路公司正在试用生物 燃料。 巴西生产生物燃料的目标不仅是满足本国的需求, 并把着眼点对准了国际市场。 据巴 西矿产和能源部公布的数据, 2007年的生物柴油产量约为 3.7亿升,到 2008年便增至 11亿升,增幅高达 200%。生物柴油的产量迅速跃居世界第三位,仅次于德国和美国,超过了

意大利和法国。另外,巴西生产生物柴油的厂家也迅速增加到 46家,年生产能力已接近 30亿升。由于生物柴油计划进展顺利,巴西政府已于 2009年初将生物柴油的比例从 2%提高 至 3%, 2009年 7月再次将该比例从 3%提高到 4%,并决定提前到 2010年将生物柴油比例 提高到 5%。巴西在生物柴油上的势头迅猛,巴西农业部长更是信心十足地表示,在绿色燃 料油开发生产上,世界上任何国家都不具备巴西的生产潜力。

大规模投资与大力度能源外交

2007年 1月 22日,巴西总统卢拉宣布,巴西将实施 “ 加速增长计划(PAC ) ” ,鼓励公 共和私人部门的投资,从而实现其第二任期内年均 5%的经济发展目标。根据该计划,未来 4年,巴西将在基础设施领域投资 5039亿雷亚尔,实施 300个重点工程项目。在这个规模 宏大的基础设施投资计划中,能源项目(如发电、输变线路的架设、石油、天然气和新能源 开发利用等)的预计投资约为 2748亿雷亚尔,占总投资的 54.5%。

2008年, 巴西政府再次为能源部门的发展制定了 《十年能源扩展规划》 , 计划在 2008~ 2017年向石油领域投资 3520亿美元,在天然气领域投资 1460亿美元,在电力能源领域投 资 830亿美元,在生物燃料领域投资 230亿美元。

事实上,这些旨在将巴西打造成 “ 未来能源强国 ” 的大型投资计划面临国内资金短缺的 难题。在 “ 加速增长计划 ” 中,联邦政府的公共投资仅占总投资额的 13.5%,其余部分主要靠 私人部门和国外的投资。 为了实现各项规划目标, 巴西政府在近几年中加大了能源外交力度, 寄希望通过扩大国际能源合作, 一方面弥补本国的资金短缺, 另一方面扩大巴西在能源领域 的影响力,进而提升巴西的国际影响力。

概括而言,巴西近年所推行的能源外交具备以下几个特点:(1)维护巴西生物能源发 展模式。 针对有关 “ 生物能源危及粮食安全 ” 的提法, 卢拉政府坚决反对将粮食短缺与生物能 源直接挂钩, 并表示巴西生物能源的模式 “ 对粮食生产不构成威胁 ” , 但美欧利用粮食生产能 源的做法的确加剧了粮食危机,巴西政府的这一立场得到联合国粮农组织的肯定;(2)迫 使发达国家降低乙醇进口税。 近几年来, 巴西与发达国家就乙醇进口税、 农产品补贴等问题 进行了持久的谈判,而削减乙醇进口税更是巴美首脑多次会晤的重要议题。 2007年 3月, 巴美签署 《巴美乙醇燃料合作备忘录》 , 决定共同推动乙醇燃料在国际市场上的销售和使用, 这也是巴美关系多年以来难得的转机。(3)向亚非拉发展中国家推广乙醇技术。卢拉上台 后加大了对发展中国家的外交力度, 而 “ 乙醇外交 ” 成为卢拉高密度出访中的重要内容, 通过 与发展中国家之间的乙醇技术合作, 巴西在发展中国家塑造了新的国际形象, 提升了它的国 际影响力。(4)积极吸收外资,加快本国能源发展。要实现对盐上层储油带的充分开采, 巴西将吸引外资作为其外交的重要目标, 这一点在中巴贷款换油协议上体现得尤为明显, 巴 西政府明确表示进一步加深中巴在能源领域的合作, 使中国成为巴西开发深海油田方面的重 要伙伴。

颇具特色的巴西能源发展模式,逐渐显形的 “ 石油大国 ” ,世界领先的生物能源、规模 宏大的能源投资,以及活跃的能源外交,所有这些都使巴西迅速蹿升为世界能源领域的 “ 新 兴力量 ” 。巴西的成功经验在于其充分利用和挖掘本国的自然优势,并且较早地启动了可再 生能源发展战略。 毫无疑问, 随着能源问题的重要性不断提升, 巴西在世界能源版图中将占 据更加重要的地位, 并且在全球气候问题上, 巴西的作用将会日益凸显, 而这将为巴西实现 其 “ 大国战略 ” 提供强劲的推动力。

三

生物柴油, 又称燃料甲酯, 是由甲醇或乙醇等醇类物质与天然植物油或动物脂肪中主要成分 甘油三酸酯发生酯交换反应, 利用甲氧基取代长链脂肪酸上的甘油基, 将甘油基断裂为三个 长链脂肪酸甲酯,从而减短碳链长度,降低油料的粘度, 改善油料的流动性和汽化性能,达 到作为燃料使用的要求。 生物柴油的主要成分是软脂酸、 硬脂酸、 油酸、 亚油酸等长链饱和 与不饱和脂及酸同甲醇或乙醇所形成的酯类化合物。 由于可再生, 无污染, 因此生物柴油是 典型“绿色能源”。其性能与 0#柴油相近,可以替代 0#柴油,用于各种型号的拖拉机、内 河船及车用柴油机。其热值约 1万大卡 /Kg,能以任意比例与 0#柴油混合,且无需对现有柴 油机进行改动。

目前, 生物柴油的主要加工方法为化学法,即采用植物油 (或动物油) 与甲醇或乙醇在 酸、 碱性催化剂作用下酯交换, 生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯燃料油。 但化学法合成生物柴 油有以下缺点:

(1)工艺复杂,醇必须过量 8倍以上,后续必须有相应的醇回收装置,能耗高;

(2) 色泽深, 由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下, 容易变质; 酯化产物难于回收, 成本高;

(3)生成过程有废碱液排放;

(4) 不能处理废油脂 , 因为废油脂含有大量的游离脂肪酸, 容易和催化剂碱形成皂角, 很难 分离皂角。

为解决上述问题, 人们开始研究用生物酶法合成生物柴油, 即动植物油脂和低碳醇通过 脂肪酶进行转酯化反应,制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、 醇用量小,无污染物排放等优点。目前酶法主要问题:

(1)脂肪酶成本较高,酶使用寿命短;

(2)副产物甘油和水难于回收,不但形成产物抑制,而且甘油对固定化酶有毒性,使固定 化酶使用寿命短。

生物柴油生产主要技术性能及指标:

(1)化学法

预酯化反应过程:

油脂温度: 60℃

反应温度:80℃

甲醇对原料的重量比:5%

A. 酯交换反应过程的主要参数:

甲醇对原料的摩尔比:6:1

反应温度:60℃

B. 净化后生物柴油主要参数:

脂肪酸甲酯:>96%

酸值:<0.50mg>

水分含量:<>

闪点:>120

总的转化率 : 98%

(2)酶法

A. 反应条件:

原料:植物油或地沟油、煎炸油,下脚料等

醇油摩尔比:3:1

反应温度:40-60℃

催化剂:固定化酶

固定化酶使用寿命:20-30天

B. 净化后生物柴油主要参数:

密度:0.8886 g/cm3

粘度:4.641 mm2/s

闪点:>170℃

冷滤点:1℃

十六烷值:73.6

总酸值:0.05 mg KOH/g

甲酯含量:99.98%

总转化率:>92%

产品收率:>85%

四

巴西政府重视替代能源的开发利用,积极实施可再生能源多元化的发展战略,在推 广使用乙醇作为机动车燃料的同时,还利用本国特有的自然条件和资源优势大力研 发生物柴油技术。

目前,巴西使用的乙醇、生物柴油及其他可替代能源已占其能源消耗总量的4 4%,远高于世界13.6%的平均水平。

为满足能源消费高速增长的需求,应对石油资源日益减少的挑战,巴西近几年 加快了研发生物柴油的步伐, 逐步在全国20多个州建立了生物柴油技术开发网络。 根据巴西政府临时法令的规定,从2008年起,在巴西销售的所有柴油都必须添 加2%的生物柴油,到2010年添加比例将增加到5%。

巴西有多家科研单位和高等学府都在从事生物柴油技术的开发,作为国家能源 领域骨干企业的巴西石油公司也在积极参与。巴西石油公司研究发展中心的研究员 维达尔·维埃拉在接受新华社记者采访时介绍说,生物柴油是植物经过高温处理后

形成的生物液体,是一种清洁和高效的新型燃料。在普通柴油中掺加一定比例的生 物柴油不但可降低普通柴油的消费量而且还可减少二氧化碳、硫化物和其他有害物 质的排放。

巴西在推广使用生物能源方面有多种有利条件,其中包括丰富的土地资源和自 主开发的技术等。 维埃拉介绍说, 巴西的生物柴油主要以蓖麻、 棕榈、 棉花、 大豆、 向日葵、玉米等本国大量生产的油料植物及动物脂肪等可再生资源为原料。巴西地 域辽阔,土地肥沃,尚未使用的可耕地面积达9000万公顷。巴西就地取材,就 近生产,用于生产生物柴油的原料按各地种植作物的不同而变化。

目前,巴西每年消费柴油400亿升,进口柴油约20亿升。使用生物柴油不 仅有助于环保,而且还可取得良好的经济和社会效应。从经济角度看,生物柴油的 应用可减少巴西对石化柴油的依赖,有助于其逐步减少普通柴油进口,提高对不适 合种植食用类产品的土地的利用率,同时还可减少农村人口向城市流动。据统计, 巴西油料作物种植可在农村创造200万个就业机会,从而推动地区经济的发展。

巴西研发生物柴油技术的努力已初见成效,随着该技术的推广,生物柴油将在 巴西能源消费结构中占据越来越重要的地位。

范文五：生物柴油(MSDS)

生物柴油技术说明书(MSDS)

第一部分:化学品名称

化学品中文名称:生物柴油

化学品英文名称:biodiesel

中文别名:燃料甲酯，脂肪酸甲酯

英文别名:

技术说明书编码:

第二部分:合成物/成分信息

主要成分:以不饱和油酸C18为主要成分的甘油脂分解而获得，该产品不含有害物质。

第三部分:危险性概述

吸入: 可以忽略，除非产品被加热到蒸发。蒸汽和薄雾刺激粘膜，导致发炎、头晕和恶心，用新鲜空气去除。

眼睛接触: 可能导致发炎。发炎的眼睛需要水洗15~20分钟， 如果症状持续，需要看医生。

皮肤接触: 持续和重复接触不会导致明显的皮肤发炎。 摄取: 从偶然摄取到工业暴露均没有有害预测

第四部分:紧急帮助措施

眼睛: 发炎的眼睛要用大水流洗15~20分钟。

皮肤: 用肥皂和水洗涤身体暴露部位。

吸入: 喝一、两杯水。如果肠胃症状持续，要看医生。 第五部分:消防措施

危险特性:易燃

闪点:130.0 ? 最低(ASTM93)

易燃性限制:

灭火介质: 化学干粉、泡沫、Halon、二氧化碳、喷水(雾状)，水流需要覆盖燃烧液体和火焰。

特别灭火程序: 用水喷洒，冷却暴露在火焰里的储存罐 不寻常火灾和爆炸危害: 油浸泡的抹布如果处理不当会导致自燃。在丢掉抹布之前，要用水和肥皂清洗抹布然后要在通风处晾干。消防人员要配备自带呼吸设备，以避免爆炸产生的烟和蒸汽。

第六部分:事故避免措施，溢出清理步骤

如果可能制止泄漏，移开燃烧源，将溢出区域尽量缩小;如果是小溢出，用吸水材料清理，如卫生纸、“Oil Dry”，沙子和泥土;如果大规模溢出，用安全的溶剂或清洁剂清洗表面，去除油膜层。 第七部分:处理和储存

储存注意事项:封闭储存于20~60 ? ，隔绝氧化剂、过热和燃烧源 ，在通风的地方储存和使用;不要刺穿、拖拽或滑动储存罐; 储存筒不是压力容器，不要用压力清空。

第八部分:爆炸控制/个人防护

呼吸防护 :如果蒸汽和雾已经产生，马上戴上NIOSH认证的有机蒸汽/雾呼吸器。

身体防护:穿防静电工作服。

眼睛防护:安全的玻璃、护目镜、脸罩可以保护眼睛免受滴溅。 手防护:PVC手套可以保护皮肤。

其他防护措施 :雇员需要有好的卫生习惯，每天要清洗几遍暴露的皮肤，衣服要清洗后再穿。

第九部分:理化特性

沸点(760mmHg): > 200?, %体积:< 2="">

比重(H2O=1):0.88 水溶性，%体积:不溶解 蒸汽压，mmHg: < 2="" 蒸发率，乙酰乙酸=""><1 蒸汽密度:空气="1:">1

外观和气味: 暗黄色液体, 气味轻微.

第十部分:稳定性和化学反应

稳定性和化学反应 概况: 这种产品是稳定的, 没有有害聚合物产生。

不兼容材料和避免的条件 :

强氧化剂

分解产物:有害分解物

燃烧时产生一氧化碳和二氧化碳，并伴随浓烟。

第十一部分:毒理学资料

第十二部分:生态学资料

生态毒理毒性:

生物降解性:

非生物降解性:

生物富集或生物积累性:

其它有害作用: 该物质对环境可能有危害，对水体应给予特别注意。 第十三部分:废弃处置

废弃物处置: 可以找有序可证的废弃物处置公司处置废物。污染吸收材料可以在批准的地方进行垃圾掩埋。

第十四部分:运输信息

本品铁路运输时限使用钢制企业自备罐车装运，装运前需报有关部门批准。运输时运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。运输时所用的槽(罐)车应有接地链，槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电。严禁与氧化剂、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。中途停留时应远离火种、热源、高温区。装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置，禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸。公路运输时要按规定路线行驶，勿在居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。严禁用木船、水泥船散装运输。

第十五部分:法规信息

国内化学品安全管理法规:化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布)，化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号)，工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规，针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定。

第十六部分 其他信息

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