一、简介 生物柴油是近年来引人关注的一种绿色可再生油品，它是利用动植物油脂作为原料经酯化和脂交换反应后制成，产品可供内燃机和燃油锅炉使用，排放物中有害气体少，是一种优质矿物柴油代用品。大力发展生物柴油，对推进能源替代、摆脱对矿物能源的依赖、减少CO2排放，控制因汽车尾气引起的城市大气污染和实现经济可持续发展都具有极其重要的意义。 生物柴油的主要原料是各类植物油脂，但由于成本高现被廉价的植物油精炼后的下脚料、酸化油、、动物油脂、地沟油和各种油炸食品后的废弃油所替代。生物柴油主要指标与石油提炼的矿物柴油基本一致，含碳原子16-22，颜色与柴油一样清澈透明，与柴油相容性极佳，可与柴油以任何比例混合使用，广泛用于各种载重汽车、火车、机车、舰船工程机械、农用机械、发电机组等柴油内燃机，同时还可作为工业窑炉、锅炉、发电厂及酒店、宾馆、单位食堂餐饮炉具等非动力燃料。生物柴油是安全的能源，不易发生爆炸，生物柴油是绿色能源，它可再生，对人类健康无害。 因生物柴油不含硫、铅、卤素等有害物，无毒性，燃烧时排出的有害气体比普通柴油大大减少，环保指标优于柴油，成本比普通柴油低1500元以上。另外《中华人民共和国能源法》明确提出，国家鼓励发展可再生、高清洁生物质能源。目前市场上各种生物柴油品种繁多，质量参差不齐，随着生物柴油国标和地方标准的制定，国家对生物柴油的市场准入制度也会建立，对产品质量、生产工艺和环保排放会提出新的要求，同时在税收等政策上会适当倾斜，因此，高技术含量、先进生产工艺，优质的产品质量和低的生产污染是生物柴油的发展方向。 二、生物柴油的优点 生物柴油作为石化柴油的替代品，具有以下优势： 1. 点火性能佳，燃烧更充分。由于生物柴油的十六烷值高，抗爆燃烧性能好，因此点火和燃烧性能优于普通柴油。 2. 相容性好，适用性广。无需改动柴油机，可直接添加使用或与柴油混合使用，同时可直接利用普通柴油加油、储运设备。 3. 保护发动机，减少磨损。生物柴油比普通柴油粘度稍高，在不影响燃油雾化的情况下，更容易在气缸内壁形成一层油膜，从而提高运动部件的润滑性，降低发动机和燃油泵的磨损。 4. 清洁环保。生物柴油不含硫，燃烧后污染物排放少，环保指标优于普通柴油。 5. 原料资源丰富并可再生，成本低廉，适于大面积推广。利润空间大，极具市场竞争优势。 三、生物柴油在国外的发展 国外在20世纪70年代就着手进行生物柴油的研究和生产，德国、美国、法国、意大利等国相继成立了专门的生物柴油研究机构，投入了大量的人力物力。生物柴油已成为新能源研制和开发的热点。 1. 生物柴油在美国 美国为世界的大豆王国，是最早利用大豆油研制生产生物柴油的国家之一，1999年美国总统克林顿专门签署了开发生物质能的法令，其中生物柴油B20被列为重点发展的清洁能源之一，生物柴油的税率为零。2001年4月10日美空军Scott基地，宣布开始在所有柴油车上使用生物柴油，这是第一个使用生物柴油的空军基地。美国B20是采用20%生物柴油加入普通柴油里，尾气污染物排放可降低50%以上。检测表明，使用生物柴油可降低90%空气毒性，加利福尼亚一个大学研究表明，与使用普通柴油相比，生物柴油可降低94%患癌率。 2. 生物柴油在欧洲 生物柴油使用最多的是欧洲，欧洲生产生物柴油的原料主要为菜籽油，与普通柴油混合使用于柴油机。 （1）德国目前已拥有8个生产生物柴油的工厂，对生物柴油不收税。 （2）法国目前已拥有7个生产生物柴油的企业，对生物柴油的税 率为零。 （3）意大利是目前欧洲生物柴油使用最广的国家，拥有9个生物柴油的生产厂，对生物柴油的税率为零。 （4）奥地利目前已拥有3个工业化生物柴油企业，对生物柴油的税率为零。 3．生物柴油在其他国家的研究与应用 （1）日本1995年开始研究生物柴油，用煎炸油、复循环烹调油、废弃食用油为原料生产生物柴油。 （2）巴西建了一个日处理10吨油料的生物柴油生产线，巴西科技部制定的目标是，2006年加入比为7%，至2020年达到20%。 （3）加拿大是用蔗渣为原料制取生物柴油。 （4）西班牙在巴塞罗那拥有一个年产5万吨的生物柴油工厂。 （5）新西兰利用肉联厂的油脂为原料制取生物柴油。 （6）马来西亚、印度尼西亚利用棕榈油生产生物柴油。 四、我国生物柴油的研究进展 能源资源问题是关系到我国国家安全和发展的全局性问题，与发达国家一样，我国也同样面临着能源短缺和环境污染的巨大挑战。生物柴油是清洁的可再生能源，我国对生物柴油的开发和研究尚处于起步阶段，目前国内投产的厂一般多用优质植物油料为原料，生产成本较高，无市场前景。我们在油脂酯化反应、甲醇回收、油品脱色及设备制造方面积累了丰富的实践经验，特别在废油脂生产利用方面可数国内一绝。2005年3月，年产3000吨的生物柴油加工厂投入生产，产品供不应求，今年9月年产2万吨的二期生物柴油厂将投产，我们在生物柴油生产方面技术上取得了重大突破，生产技术生产工艺国内领先。 五、生物柴油的原料 目前，生物柴油主要通过酯化反应和酯交换反应法生产，其原料包括：植物油脂、动物油脂废弃食用油等。应植物油脂成本过高，我们主要利用回收的脂肪酸、酸化油、动物油脂和废弃的地沟油作为原料生产生物柴油。以废弃食用油生产生物柴油，可使废弃食用油变成一种有用的工业资源，切断其重新流入食用领域的途径，打开了其回收再利用的“瓶颈”，也使城市环境大为改善。 六、生物柴油的质量指标 生物柴油理化指标与0#柴油、德国标准比较 | 指标 | 方法 | 生物柴油 | 0#柴油 | 德国DIN51606 | | 密度(20℃)g/ml | GB5526 | 0.871 | 0.83 | 0.87-0.90 | | 粘度(40℃)mm²/s | GB/T265 | 3.6 | 3.0-8.0 | 3.5-5.0 | | 闪点，℃ | GB/T267 | 128 | 60 | | | 中和值mgKOH/g | GB5530 | 0.3 | 0 | <0.5 | | 皂化值mgKOH/g | GB5534 | 168 | | | | 十六烷值 | GB/T386 | >55 | >45 | | | 水分及挥发物% | GB5528 | 9 | 痕量 | <30 | | 总甘油含量% | GB/T18932.6 | 0.22 | | <0.25 | | 杂质% | GB5529 | 无 | 无 | <20 | | 硫% | GB/T380 | <0.01 | <0.2 | <0.01 | | 灰分% | GB/T508 | 无 | 0.025 | <0.03 | 七、原材料的基本性质 1.地沟油 2005年我国食用油的消费总量约为1700万吨，如果按占消费总量10%计算，则每年可产生170万吨的废油脂。据报道，上海市的餐馆一天就可以产生30吨（年产10000多吨），南京市一年产生近6000吨废油脂，地沟油的组成及理化指标如下： | 动物油脂含量，% | 30-50 | | 植物油含量，% | 50-70 | | 熔点，℃ | 15-50 | | 酸价，mgKOH/g | 5-120 | | 皂化值，mgKOH/g | 170-210 | | 40℃粘度，mm²/s | 20-50 | 目前，大城市的地沟油大部分由各地油脂化工厂生产钙基脂和提炼油酸甘油，也有部分通过不法分子的加工再流入老百姓的饭桌上，严重危害了人们的身体健康，而将地沟油等废弃油制成生物柴油，则可变废为宝，利国利民。 2.牛羊油脂 我国东北、西北省区每年产各种牛羊油脂600万吨，除部分用于食品加工和工业使用外，大部分廉价处理，如用于生产生物柴油，是一条节能增效的途径，牛羊油脂的组成如下： | C14:0酯，% | >12 | | C16:0酯，% | >30 | | C18:0酯，% | >25 | | C16:1酯，% | <10 | | C18:1酯，% | <40 | | C18:2酯,% | <5 | | 碘值 | 30-50 | | 皂化值，mgKOH/g | 190-230 | | 熔点，℃ | 40-50 | 3.棕榈油 棕榈油是一种盛产于东南亚的大众植物油料，目前主要用于食用油和工业用油，由于其富含饱和脂肪酸甘油酯，熔化点较高，但其价格低廉（上海市场3600-3800元/吨），有一定的优势用于生物柴油的原料，棕榈油的基本组成如下： | C16:0酯，% | 41-47 | | C18:0酯，% | 4-5 | | C18:1酯，% | 37-41 | | C18:2酯,% | 9-11 | | 碘值 | 25-35 | | 皂化值，mgKOH/g | 170-200 | | 熔点，℃ | 15-25 | 4.米糠油（大米油） 米糠油盛产于江苏、山东和河南，其油酸和亚油酸含量大于80%以上，因此生产的生物柴油凝点可达-5℃以下，具有良好的低温性能，但储存过久的米糠油酸值上升快，因此只适合于酯化反应，生产成本较高，但生物柴油的得率高。米糠油的组成如下： | C16:0酯，% | 12-18 | | C18:0酯，% | 1-3 | | C18:1酯，% | 40-50 | | C18:2酯,% | 29-42 | | 碘值 | 120-150 | | 皂化值，mgKOH/g | 170-190 | | 熔点，℃ | 5-0 | 从以上原材料的组成和性能分析来看，牛、羊、猪油和棕榈油的酸价低，脂肪酸酯的含量高，适合于直接酯交换反应制取生物柴油，生物柴油的得率在85-90%左右，还产10%左右的粗甘油。而地沟油和米糠油由于酸价高，需经过酯化和酯交换二步反应制取生物柴油，因此生产工艺较复杂，但生物柴油的得率较高，可达95%以上。必须依市场原材料的情况和组成来确定生产工艺及投资规模。 八、生产工艺 1.酯化和酯交换反应 65-75℃，常压反应，1-6小时。 2.沉降分离（生物柴油与丙三醇、水及催化剂的分离） 常温自然沉降。 3.脱色反应（专用脱色剂对生物柴油的脱色精制） 70-90℃，低压反应，1-2小时 4.白土精制（水分及杂质的去除） 5.甲醇精馏回收（常压精馏塔） 九、设备投资费用（以年产1万吨生物柴油为例） 大约人民币：25万元 (责任编辑：wsgood)
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