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生物柴油付连花（材料院 林化08-1班 080524133）摘要 石油危机、环境污染加速了可再生、环境友好替代能源的发展，生物柴油作为可再生的生物质液体燃料，对改善生态环境、提高能源安全、实现可持续发展等具有重要意义。本文介绍了生物柴油的特点、优点、原理、合成方法、应用、存在的问题和生物柴油在国内外的研究现状及其发展前景。关键词 生物柴油、研究现状、发展前景。biodieselfu lianhuamaterial science and technology institute of chemical process engineering, forest, 08-1 class, student id 080524133abstract the oil crisis， environmental pollution， accelerate the renewable and alternative energy development environment friendly， biodiesel renewable btl-fuel， to improve ecological environment， improve the energy security and to realize the sustainable development. the paper introduces the characteristics and advantages of biodiesel， principle， synthesis， application and existing problems and research situation and development prospect.keywords biodiesel, research situation and development prospect.前言生物柴油是以生物质为原料，经过物理、化学和生物技术方法，制备成具有与化石柴油具有相似性质，并且可以替代化石柴油应用于交通运输等行业的液体燃料油，是清洁的可再生能源。生物柴油是典型的“绿色能源” ，生物柴油为传统矿物柴油以外的可行替代燃料，它主要用于柴油机动力燃料，如各种柴油动力车辆、船舶柴油机、燃油发电厂等等。尽管生物柴油目前仅占全球燃料使用量的一小部分，但预测生物柴油占未来全球燃料使用量的比例将大幅上升。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。主要内容：1. 生物柴油的特点生物柴油具有以下特点：1) 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；2) ph值低，故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料；3) 密度比水小，相对密度在0.87240.8886之间；4) 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；5) 润滑性能好；6) 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；7) 较好的低温发动机启动性能；8) 较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全；9) 十六烷值高，燃烧性能好于柴油；10) 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。2. 生物柴油的优点与传统矿物柴油相比，生物柴油具有以下优点：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。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，可供应量不会枯竭。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比传统柴油低，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，从而有利于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. 生物柴油的生产原理生物柴油主要成分是混合脂肪酸甲酯，生物柴油的原料一般是植物油脂和动物油脂，植物油脂和动物油脂只要成分是脂肪酸甘油酯，同时由于油脂的腐败会将脂肪酸甘油酯分解出来部分脂肪酸，简单的来说，生物柴油的生产过程就是把脂肪酸甘油酯和脂肪酸转化成脂肪酸甲酯，脂肪酸甘油酯和甲醇反应生成脂肪酸甲酯和甘油，脂肪酸和甲醇反应生成脂肪酸甲酯和水，这些都是生物柴油主要反应的基本原理，属于有机化学反应中的置换反应，也是油脂化工中基本化学反应，我个人估计早在100年前，这些反应就被人类发现和利用，所以生物柴油的生产基本原理因该是一个比较简单的化学原理，没有什么创新之处，更不能象某些宣传材料中写的那样不实际。4. 生物柴油的合成方法生物柴油的制备方法可分为两大类:物理法和化学法。41物理方法物理法是通过物理机械的方法，改变原料油脂或脂肪的黏度和流动性等得到生物柴油。物理法包括直接混合法和微乳液。4.1.1直接混合法:将植物油与矿物柴油按一定的比例混合后作为发动机燃料使用。目前各国通常采用5% 20%的混合比，其性能与石化柴油的性能接近。4.1.2微乳液法:将动植物油与溶剂混合制成微乳状液也是解决动植物油高黏度的办法之一。物理法虽简单易行，能降低动植物油的黏度，但其十六烷值不高，是一种分散的多相体系，一直存在稳定性问题，而且其物化性能指标难以控制和达到所要求的数值，因此物理法生产的生物柴油在生物柴油产业中所占比重很小。4.2化学方法化学法是通过原料油脂或脂肪，与低碳醇在催化剂存在的情况下，进行化学反应生成相应酯的过程。化学法分为高温裂解法和酯交换法。目前，酯交换法是生产生物柴油的主要研究方向，包括酶促合成法、固体酸碱法、离子液体法、离子交换树脂法和超临界甲醇法。4.2.1高温裂解法高温裂解法是在空气或氮气流中由热能引起化学键断裂而产生小分子的过程。1993年， pioch等 3 将椰油和棕桐油以sio2 /al2o3 为催化剂， 450裂解，得到的产物分为气液固三相，其中液相的成分为生物汽油和生物柴油。分析表明，该生物柴油与普通柴油的性质非常相近。高温热裂解法过程简单，没有污染物产生。缺点是裂解过程必须在高温下进行、需催化剂、设备昂贵、反应难以控制，且主要产品是生物汽油，产量不高。4.2.2酯交换法目前工业生产生物柴油的主要方法是酯交换法，即用动物、植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱催化剂或其他新型催化剂的作用下，进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。5. 生物柴油的应用生物柴油为传统矿物柴油以外的可行替代燃料，它主要用于柴油机动力燃料，如各种柴油动力车辆、船舶柴油机、燃油发电厂等等。目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术。欧洲已成为全球生化柴油的主要生产地。5.1美国对生物柴油的应用情况美国是最早研究生物柴油的国家。总生产能力1300，000t。对生物柴油的税率为0。美国在黄石公园进行的60万公里的行车实验，没有任何结焦现象，空气污染物排放降低了80以上。美国b20是采用20生物柴油的柴油，尾气污染物排放可降低50以上。1992年美国能源署及环保署都提出生物柴油作为清洁燃料，美国总统克林顿1999年专门签署了开发生物质能的法令，其中生物柴油被列为重点发展的清洁能源之一，国家对生物柴油不收税。 5.2其他国家的情况德国目前已拥有8个生物柴油的工厂，德国拥有300多个生物柴油加油站，并且制定了生物柴油的标准，对生物柴油不收税，2006年生物柴油产量达100万t。 法国、意大利等欧洲国家都建立生物柴油的企业。法国雪铁龙集团进行了生物柴油的试验，通过10万公里的燃烧试验，证明生物柴油是可以用于普通柴油发动机的。其使用的标准是在普通石油柴油中添加5的生物柴油。 根据以上情况可知，生物柴油作为一种重要的清洁燃料，在能源日益枯竭的今天，将发挥越来越重要的作用。6. 生物柴油存在的问题生物柴油的优势是释放二氧化碳比矿物燃料柴油少得多，是一种环保型产品。目前生物柴油在国外生产很多，它的原料是食品植物，如玉米和油菜籽。还有巴西等国家的乙醇产品，作为燃料的替代品。生物燃料因为环保的缘故在许多国家是提倡的，但是这些年生物柴油的大量发展造成与食品竞争的局面也让人担忧。用粮食制造生物柴油而导致的粮食价格引起许多国家，尤其是贫穷国家的抱怨。目前这个问题已经引起很多国家的高度重视。科学家和一些大公司合作试图从其他植物，比如非食品植物中提取柴油。这样既满足了人们对生物燃料的需求，也不让贫穷国家吃亏。据了解，生物柴油可由油料作物、野生油料植物、油料树种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工艺制成。因此，我希望各国能够大力发展油料植物制造生物柴油，以缓解能源危机问题。7. 生物柴油的发展现状7.1国外生物柴油的发展现状7.1.1欧盟生物柴油现状欧盟是全世界生物柴油发展最快的地区， 生物柴油的产量每年都在递增，发展势头良好。据欧洲生物柴油委员会公布的数据，2002 年欧盟生物柴油生产总量为106.5万t，2006 年欧盟生物柴油产量达到607万t，较2005年的315万t 增加292 万t，增幅达93。欧洲生物柴油局当前预计2010年欧盟生物柴油产量将达到1700万t，较2006年增加1100万t。7.1.2美国生物柴油应用现状美国自20 世纪90 年代初开始生产生物柴油，主要用户是汽车运输公司和政府车辆。2006年生物柴油产量约为85万t，较2005年增加59万t，增幅达2.33倍。随着2007年底在建工厂的投产，美国生物柴油总产能约合853万t /年，相当于2006 年实际产量的10倍。7.1.3亚洲生物柴油应用现状日本1995年开始研究生物柴油，2005年，非食用油生产的生物柴油的使用量占柴油总消耗量的1，目前日本生物柴油年生产能力达60万t。韩国从德国引进了生产技术，2002年生物柴油的生产能力为10万t年， 目前有年生产能力20万t 的生物柴油厂家。7.2我国生物柴油的发展现状与国外相比，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产业化，但是我国政府对发展石油替代燃料非常重视。“十五纲要”将发展生物液体燃料确定为国家产业发展的方向，“十一五”国家科技攻关计划中，更将包括生物柴油在内的生物质能源的开发列在首位。我国政府为解决能源节约、替代和绿色环保问题制定了一些政策和措施。我国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。目前各方面的研究都取得了阶段性成果，这无疑将有助于我国生物柴油的进一步研究与开发。可以预计，在不久的将来，我国在该领域的研究将会有突破性进展并达到实用水平。8. 我国生物柴油的发展趋势我国是一个石油净进口国，石油储量又很有限，大量进口石油对我国的能源安全造成威胁。因此，提高油品质量对中国来说就更有现实意义。专家认为，生物柴油对我国农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理有十分重大的战略意义。发展生物柴油产业还可促进中国农村和经济社会发展。如发展油料植物生产生物柴油，可以走出一条农林产品向工业品转化的富农强农之路，有利于调整农业结构，增加农民收入。目前我国生物柴油的开发利用还处于发展初期，但政府对发展石油替代燃料资源非常重视，且现在我国对能源的需求有增无减，而我国幅员辽阔，地域跨度大，水热资源分布各异，能源植物资源种类丰富多样，有十分丰富的生物柴油的原料资源。因此生物柴油在我国有相当大的发展空间。结论：在石油资源和石化资源日益枯竭和由石化柴油燃烧带来严重环境问题的今天，生物柴油以其来源丰富、可再生和污染小等特点，必将成为理想的柴油替代燃料。生物柴油的使用不仅能够大大减少人们对石油资源的依赖程度，减小对环境的污染，而且还能够带动相应产业的发展，并实现社会经济的良性循环。随着人们对生物柴油认识不断加深、环保意识不断加强以及政府对生物柴油产业扶持力度加大、政策和法规的不断完善，生物柴油产业在不久的将来将得到快速发展。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，生物柴油将在能源利用中扮演越来越重要的角色。参考文献：吴谋成，生物柴油，化学工业出版社，2008年；李昌珠、蒋丽娟、程树琪，生物柴油，化学工业出版社，2005年；付玉杰、祖元刚，生物柴油，科学出版社，2006年；江清阳、孙平，生物柴油对能源和环境影响的研究，江苏大学学报(自然科学版)，2002；袁振宏、吴创之、马隆龙等.，生物质能利用原理与技术，化学工业出版社，2005；丁丽芹、何力、郝平，国外生物燃料的发展及现状，现代化工， 2002；周善元，21世纪的新能源，江西能源，2001；王庆