2020-08-03 14:01:50

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生物柴油(Biodiesel)提炼自动植物油,普遍用于拖拉机卡车、船舶等。它是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等,野生油料植物和工程微藻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或热化学工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种,其在物理性质上与石化柴油接近,但化学组成不同。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物,这些混合物主要是一些分子量大的有机物,几乎包括所有种类的含氧有机物,如:酯、有机酸、醇等。 复合型生物柴油是以废弃的动植物油、废机油及炼油厂的副产品为原料,再加入催化剂,经专用设备和特殊工艺合成。

基本信息

  • 中文名

    生物柴油

  • 外文名

    biodiesel

  • 类型

    生物液体燃料

  • 优点

    有良好的润滑性

折叠 编辑本段 基本简介

生物柴油(Biodiesel),是用未加工过的或者使用过的植物油以及动物脂肪通过酯化酯交换反应制备出来的一种被认为是环保的生物液体燃料。这种生物燃料可以像柴油一样使用。生物柴油最普遍的制备方法是酯交换反应。由植物油和脂肪中占主要成分的甘油三酯与醇(一般是甲醇)在催化剂存在下反应,生成脂肪酸酯。脂肪酸酯的物理和化学性质与柴油非常相近甚至更好。

生物柴油生物柴油

折叠 编辑本段 反应原理

酯化法:  

R1 COO CH2生物柴油生物柴油

R2 COO CH + 3MeOH( EtOH)——R1 (R2,R3 ) COOMe[ R1 (R2,R3 ) COOEt ] +2CH2 (OH) CH(OH)

R3 COO CH2

裂解法:

R1 COO CH2

R2 COO CH + 催化剂 —— CH3(CH2)14CH3 + C3H4O + H2O

R3 COO CH2

折叠 编辑本段 基本特点

折叠 特点

1)能达到欧洲2号排放(GB252-2000)标准;

2)密度比水小,相对密度在0.7424~0.8886之间;

3)稳定性好,长期保存不会变质;

4)优良的环保特性:硫含量低,二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大减轻意外泄漏时对环境的污染;

5)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;

6)较好的低温发动机启动性能,无需添加剂冷滤点媃中达到-13℃;

7) 十六烷值高,燃烧性能好于柴油,燃烧残留物呈中性使发动机机油的使用寿命加长;

8) 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。

9)含水率较高,最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性,但降低

了油的热值;

10)pH值低,故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料;

11)具有“老化”倾向,加热不宜超过80℃,宜避光、避免与空气接触保存;

12)较好的安全性能:闪点高,运输、储存、使用方面安全;

折叠 生物柴油的主要优点

(1)具有优良的环保特性:生物柴油和石化柴油相比含硫量低,使用后可使二氧化硫和硫化物排放大大减少。权威数据显示,二氧化硫和硫化物的排放量可降低约30%。生物柴油不含对环境造成污染的芳香族化合物,燃烧尾气对人体的损害低于石化柴油,同时具有良好的生物降解特性。和石化柴油相比,柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为10%,颗粒物为20%,二氧化碳一氧化碳的排放量仅为10%,排放尾气指标可达到欧洲Ⅱ号和Ⅲ号排放标准。

(2)低温启动性能:和石化柴油相比,生物柴油具有良好的发动机低温启动性能,冷滤点达到-20℃。

(3)生物柴油的润滑性能比柴油好:可以降低发动机供油系统和缸套的摩擦损失,增加发动机的使用寿命,从而间接降低发动机的成本。

(4)具有良好的安全性能:生物柴油的闪点高于石化柴油,它不属于危险燃料,在运输、储存、使用等方面的优点明显。

(5)具有优良的燃烧性能:生物柴油的十六烷值比柴油高,因此燃料在使用时具有更好的燃烧抗暴性能,因此可以采用更高压缩比的发动机以提高其热效率。虽然生物柴油的热值比柴油低,但由于生物柴油中所含的氧元素能促进燃料的燃烧,可以提高发动机的热效率,这对功率的损失会有一定的弥补作用。

(6)具有可再生性:生物柴油是一种可再生能源,其资源不会像石油、煤炭那样会枯竭。

(7)具有经济性:使用生物柴油的系统投资少,原用柴油的引擎、加油设备、储存设备和保养设备无需改动。

(8)可调和性:生物柴油可按一定的比例与石化柴油配合使用,可降低油耗,提高动力,降低尾气污染。

(9)可降解性:生物柴油具有良好的生物降解性,在环境中容易被微生物分解利用。

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。

折叠 生物柴油的缺点

生物柴油做为石化柴油的替代品,只是在生产过程中有一些缺点:

一、在国家“不能与粮争地”、“不能与人争粮”、“不能与人争油”、“不能污染环境”的“四不”政策下,提炼生物柴油的原料只能用油料作物或者地沟油,而地沟油的收集是一个难题。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。

二、用酯交换方法合成生物柴油有以下缺点:

(1)工艺复杂、必须过量,后续工艺必须有相应的醇回收装置,能耗高,设备投入大;

(2)色泽深,由于脂肪不饱和脂肪酸在高温下容易变质;

(3)酯化产物难于回收,回收成本高;生产过程有废碱液排放。

在这个问题上,直接裂解法不存在上述问题,可参考“动植物油料生产生物柴油的催化裂化方法”。

折叠 编辑本段 制备方法

利用油脂原料合成生物柴油的方法;用动物油制取的生物柴油及制取方法;生物柴油和生物燃料油的添加剂;废动植物油脂生产的轻柴油乳化剂及其应用;低成本无污染的生物质液化工艺及装置;低能耗生物质热裂解的工艺及装置;利用微藻快速热解制备生物柴油的方法;用废塑料、废油、废植物油脚提取汽、柴油用的解聚釜,生物质气化制备燃料气的方法及气化反应装置;以植物油脚中提取石油制品的工艺方法;用等离子体热解气化生物质制取合成气的方法,用淀粉酶解培养异养藻制备生物柴油的方法;用生物质生产液体燃料的方法;用植物油下脚料生产燃油的工艺方法,由生物质水解残渣制备生物油的方法,植物油脚提取汽油柴油的生产方法;废油再生燃料油的装置和方法;脱除催化裂化柴油中胶质的方法;废橡胶(废塑料、废机油)提炼燃料油的环保型新工艺,脱除柴油中氧化总不溶物及胶质的化学精制方法;阻止柴油、汽油变色和胶凝的助剂;废润滑油的絮凝分离处理方法。

折叠 编辑本段 应用领域

生物柴油可用作锅炉、涡轮机、柴油机等的燃料,工业上应用的主要是脂肪酸甲酯。

生物柴油是一种优质清洁柴油,可从各种生物质提炼,因此可以说是取之不尽,用之不竭的能源,在资源日益枯竭的今天,有望取代石油成为替代燃料。

柴油是许多大型车辆如卡车及内燃机车发电机等的主要动力燃料,其具有动力大,价格便宜的优点,中国柴油需求量很大,柴油应用的主要问题是“冒黑烟”,我们经常在马路上看到冒黑烟的卡车。冒黑烟的主要原因是燃烧不完全,对空气污染严重,如产生大量的颗粒粉尘,CO2排放量高等。

发动机燃料燃烧产生的空气污染已成为空气污染的主要问题,如氮氧化物为其他工业部门排放的一半,一氧化碳为其他工业排放量的三分之二,有毒碳氢化合物为其他工业排放的一半。尾气中排出的氮氧化物和硫化物和空气中的水可以结合形成酸雨, 尾气中的二氧化碳和一氧化碳太多会使大气温度升高, 也就是人们常说的“温室效应”。为解决燃油的尾气污染问题及日益恶化的环境压力,人们开始研究采用其他燃料如燃料酒精代替汽油,目前燃料酒精在北美洲如美国及加拿大等和南美国家如巴西、阿根廷等已占有相当比例,装备有燃料酒精发动机的汽车已投放市场。对大多数需要柴油为燃料的大动力车辆如公共汽车、内燃机车及农用汽车如拖拉机等主要以柴油为燃料的发动机而言,燃料酒精并不适合。而且柴油造成的尾气污染比汽油大的多,因此人们开发了柴油的代用品生物柴油。

折叠 编辑本段 行业现状

生物柴油是清洁的可再生能源,它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料,是优质的石油柴油代用品。生物柴油是典型“绿色能源”,大力发展生物柴油对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重要的战略意义。

综观国际上的发达国家如美国、德国、日本;到次发达的南非、巴西韩国;再到发展中的印度、泰国等,均在发展石油替代产业的国际政策制度、技术完善、装置建设和车辆制造等方面提供了良好的借鉴,为我国走中国特色石油替代之路铺平了道路。特别是巴西经验更具实际意义。

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