生物质柴油产业现状与动态

1、产 2007年第 3期(总第 09期In d u s t ri e s O b s e rv e业观 察 曾国揆查国君 /云南师范大学省农村能源工程重点实验室,昆明, 650092随着社会的进步,人类对石油的 依赖越来越强烈,石油供应与消费的平 衡关系制约着各国乃至全世界的经济发 展,可以说,石油就是国家的命脉。由 于世界石油需求量的增加及国际地缘政 治格局变化的影响等因素,最近几年国 际石油价格飙升,一度突破 70美元 /桶 大关。油价飙升推动了世界生物柴油产 业的发展,包括生物柴油激励政策的制 订和施行,生物柴油产量不断增加、新 生物柴油厂的不断建设和新的酯交换工 艺的不断出现等。迄今,世

2、界上许多国家在发展生物柴油技术和产业方面投入摘要:介绍了近年来国内外生物柴 油产业的开发应用现状、生产技术进展 及各国发展生物柴油的相关激励政策 , 最后展望了生物柴油的发展前景,为我 国生物柴油产业的发展提出了一些建 议。关键词:生物柴油 生物燃料 生产 技术 政策重金,并已取得了不同程度的研究进展。 1996年世界生物 柴油的总生产能力为 126. 3万 t ,到 2003年世界生物柴油的 总产量已经突破 300万 t 。生物柴油产业主要集中在欧洲和 美国等发达国家,并被广泛应用于环保敏感部门和政府用 车。生物柴油快速发展的根本原因在于其兼具能源与环保 双重功能,而石油价格大幅度攀升使得生

3、物柴油在商业上 变得可行。1国内外生物柴油产业现状1. 1国外生物柴油产业现状最近几年,生物柴油产业在世界各国发展很快,在 欧洲、美洲、东南亚等地得到了大规模推广与应用,见 表 1。1. 1. 1欧盟欧洲是生物柴油的发源地,也是近年来增长最快的地 区。进入 21世纪后,欧洲生物柴油的产量迅速提高, 2001年为 78万 t , 2002年达到 106万 t , 2003年则上升为 142万 t , 2004年进一步提高 到 193. 3万 t ,年增长率 高达 35%40%,目 前已经超过 600万 t ,见图 1,并计划于 2010年达到 830万 t , 占 柴油市场份额的 5. 75%,

4、于 2020年达到 20%。目 前欧共体内 已有近 40套生产装置,最大 装置的产能达 25万 t /a 。欧盟部 分 国家生产装置 见表 2。53产2007年第 3期(总第 09期In d u s t ri e s O b s e r ve察 观 业1. 1. 2美国近十多年来,美国一直 致 力于使用大豆油为原料发展 生 物柴油产业。 2002年美国生物柴 油消费比 2001年的 5683万升增加 4%。目前美国生物柴油的产能在 2727636368万升 /年,计划 2011年生产 115万 t 生物柴油,见图 2。 目前美国正计划投资新建几套生 物柴油装置,由于联邦政府新制 定的政策鼓励使

5、用生物柴油和普 遍使用环境友好燃料,再加上原 油价格变化无常,预计生产生物 柴油能力将会增长。1. 1. 3其它国家 巴西 2002年启动了“生物 柴油计划”。该计划,以本土丰 富的蓖麻油为原料,建成了一家 2. 4万 t /a 的生物厂。 2005年生物 柴油在石油柴油中的掺和比例达 到 5%,计划到 2020年达到 20%。日 本的生物柴油产能已达 40万 t /a , 其生物柴油产品售价仅为 80日圆 /L ,与石油柴油略同。韩国引进 德国生物技术,以进口菜籽油为 原料,于 2002年建成 10万 t /a 的生产装置,目前在建一套 10万 t /a 的生产装置。马来西亚计划大力 发展棕

6、榈油为原料的生物柴油产 业,其产能已达到 50万 t /a 。菲律宾正在与美国合作开发生产椰子 油基生物柴油。泰国、印度、澳 大利亚等 30多个国家均在扩大植 物油料的种植,在发展这些产业 的同时为生物燃料厂提供原料。1. 2国内生物柴油产业现 状表 1国外生物柴油开发与应用概况国家 原料 生物柴油比例 (%现状 美国 大豆B 10-B 20推广使用中 德国 油籽油、豆油、动物脂肪 B 5-B 20, B 100广泛使用中 巴西 蓖麻油 -行车试验中 奥地利 油菜籽油、废油 B 100研究推广中 澳大利亚 动物脂肪 B 100广泛使用中 法国 各种植物油 B 5-B 30研究推广中 意大利 各

7、种植物油 B 20-B 100广泛使用中 瑞典 各种植物油 B 2-B 100广泛使用中 比利时 各种植物油 B 5-B 20广泛使用中 阿根延大豆B 20推广使用中保加利亚向日葵、大豆B 100推广使用中马来西亚 棕榈油-研究推广中 韩国 米糠、回收食物油、豆油 B 5-B 20推广使用中 加拿大桐油、动物脂肪B 2-B 100推广使用中图 1欧洲生物柴油产量 2003-2007年增长示意图 (百万加仑 (图片 来源:IF Q C s G l obal B i ofuel s Cen ter, 2007. 2表 2欧盟部分国家生产装置国家 生产装置 /套产能(104t/a 税率 德国 101

8、20不收税 法国 740税率为零比利时 224丹麦 33. 2税率为零 意大利 975. 2(其中八套的量 税率为零 奥地利 35. 5税率为石油柴油的 4. 6%爱尔兰 10. 5税率为零 西班牙15税率为零 54产 2007年第 3期(总第 09期In d u s t ri e s O b s e rv e业观 察 我国生物柴油的研究与开发虽起步较晚,但 发展速度很快。早在 20世纪 80年代,原机械工业部 和原中国石化总公司就拨出专款立项,专题研究 长达 10年之久。中国科学院、中国农业工程研究 设计院、辽宁省能源研究所、中国科技大学、河 南科学陆军化学所、长沙市新技术研究所与湖南 省林

9、业科学院等单位也都对生物柴油作了不同程 度的研究。近两年来,海南正和生物能源公司等 民营企业相继开发出拥有自主知识产权的生产技 术,并建成年产超过 1×104t 的试验生产厂。目前 国内的产业规模约为 50万吨左右,比起我国 1. 8亿 吨的成品油年消费量,生物柴油的规模显然还微 不足道。鉴于生物柴油作为替代燃料的重要意义和发 展潜力,我国相关行业和各地政府对此都给予了 高度重视。目前,湖南、广东、贵州、四川、福 建、海南等许多地区都把发展生物柴油作为近期 科技攻关项目和发展规划。2国内外生物柴油技术与原料生物柴油经过多年的研究和发展,其生产 技术和使用已比较成熟。其中生物柴油化学生

10、产 技术经过多年发展,已经形成比较完备的技术体 系和方法,涵盖了化学催化剂法、生物酶催化剂法、无催化剂法(在高温高压下进行、常压法图 2美国生物柴油产量 1999-2006年增长示意图 (百万加仑 (图 片来源 :IF Q C s G l obal Bi ofuel s C enter, 2007. 2和加压法等多个方面。化学法中的常压连续转酯 化和加压连续转酯化生产技术,已在欧美等发达 国家形成大规模工业化生产,代表了当今主流生 物柴油技术,而且技术仍在不断发展。2. 1国外生物柴油技术与原料生物柴油生产工艺路线技术发展趋势是连续 化和大型化。国外目前比较成熟的生物柴油生产 工艺有鲁奇(Lu

11、r gi 公司的两级连续醇解工艺、斯科特(S cot t 公司的连续脱甘油醇解工艺、汉 高(H enkel 公司的碱催化连续醇解工艺、美国生 物柴油工业公司的模块化生产装置(M PU 等。此 外,生物柴油生产过程可以采用酸性催化剂或碱 性催化剂,目前国外应用较多的催化剂是均相碱 性催化剂,如氢氧化钠、氢氧化钾和甲醇钠,其 中又以甲醇钠应用最广泛,所占份额约为 60%。生物柴油可以采用多种原料生产,包括植物 油、动物油脂和废弃食用油等。不同原料采用的 生产技术有所不同,经济性也有差别。世界不同 地区生产柴油所用的原料不同,美国主要采用大 豆油,欧洲主要使用菜籽油,亚太地区主要使用 棕榈油。在目前

12、已投入生产的生物柴油装置中, 大部分采用菜籽油为原料。表 5是世界生物柴油原 料来源构成情况。表 5世界生物柴油原料来源构成原料 构成 菜籽油 84%葵花籽油 13%大豆油 1%棕榈油 1%其它1%2. 2国内生物柴油技术现状目前中国比较大的生物柴油生产厂的工艺与 原料见表 7由表 7可以看出,中国的生产柴油基本 以质量较差的废弃油脂为主,利用酸碱催化剂, 生产生物柴油与燃料油,由于工艺路线短,因此55产2007年第 3期(总第 09期In d u s t ri e s O b s e r ve察 观 业没有进行甘油处理,只是将甘油作为燃料油出售,在工艺中由于采用减压蒸馏技术,保证了不同的原料

13、可以 生产同一质量的生物柴油,欧美工艺都没有这一步。表 7中国比较大的生物柴油生产厂的工艺与原料酯交换、分离、连续蒸馏 酸化油为主要原料 黄连木为部分原料 固体酸与有机 无机酸复配 脂交换、分离 、 间歇蒸馏 生 物 柴 油 、 轻 质 油、燃料油 有机 酸和无机 酸复配催化剂厂家 规模 原料 催化剂 工艺组成 产品 A 3万 t /a 固体酸碱 生物柴油、燃料油 B 1万2万 t /a 中性油与微酸性油脂 C1万2万 t /a菜籽油与酸化油酯交换、分离脂肪酸、生物柴油可见,生物柴油的生产技术并不是限制我 国发展生物柴油的主要问题,而如何获得充足量 的生物油脂是我国生物柴油产业的瓶颈。世界生

14、物柴油发达国家都是以植物油为主要生产原料。 我国是一个以种植业为支柱的发展中农业国家, 因此,废弃油脂生产生物柴油和野生树木种子为 原料生产生物柴油将是中国生物柴油的主导技术 路线。3国内外生物柴油的政策与标准3. 1国外生物柴油的政策与标准全球范围内液体生物燃料的快速发展,与各 国政府的政策推动密切相关。鉴于生物柴油作为 替代燃料在能源安全和环境保护方面的的重要意 义,世界各国相继出台一系列政策措施,鼓励和 促进液体生物燃料的快速发展。这些措施主要包 括以下几个方面:3. 1. 1成立行业中介组织,促进产学研和产 业链上下游合作 美国于 1992年成立了国家生物柴油委员会 (N at i o

15、nal B i odi es el B oar d, 简称 N B B ,这是 一个代表生物柴油工业的国家行业协会组织,是 协调美国生物柴油研发的重要实体,它作为一个 综合性的行业组织协调产业界、政府和学术机构 之间的关系,它的会员包括了美国各州以及国际 上的生物燃料的原料、原料加工设备、生物燃料供应商、分销商和经销商以及技术提供商等。欧 盟为了推动生物柴油产业的发展于 1997年 1月成 立了欧洲生物柴油委员会(European B i odi es el B oard ,简称 EB B ,联合主要的生物柴油生产者, 推动生物柴油在欧盟的使用,它会代表其会员与 欧盟议会以及其它国际组织交涉,

16、推动生物柴油 的科学技术以及经济、法律等研究活动,搜集、 分析和传播信息,研究生物柴油产业所面临的困 难,在技术、制度、法律、政策和经济等层面上 提出解决这些困难的建议。3. 1. 2制定相关标准和法案,推动生物燃料 的市场准入液体生物燃料产业的发展,必须通过进入最 终消费市场来收回研发和生产投资。而进入最终 流通市场,除了有竞争力的价格以外,必须有相 应的国家标准作为基础。世界主要发达国家,为 了推动液体生物燃料的产业化,相继出台各种液 体生物燃料标准及相应法案,见表 8。56产 2007年第 3期(总第 09期In d u s t ri e s O b s e rv e业观 察美国于 19

17、92年制定能源政策措施法案(E ner gy Pol i cy A ct , E PA C T ,以确保其国家能源安全。 该法案于 1998年通过,予以允许使用 B 20(即 20%生物柴油与 80%石化柴油的混合柴油为燃料及 燃料添加剂。 2003年,欧盟的生物燃料指令 (B i of uel s D i rect i ve 开始实施。该指令要求欧 盟成员国为 2005年和 2010年确定各自的生物燃料销 售量指令性目标,并要求它们在确定其指令性目 标时考虑到以下两项参考值:(1在 2005年 12月 31日前,按照能量含量计算,生物燃料应占投入 运输市场的汽油和柴油总量的 2%;(2在 2

18、010年 12月 31日前,按照能量含量计算,生物燃料应占投 入运输市场的汽油和柴油总量的 5. 75%。3. 1. 3实行项目资助和税收优惠,增强液体 生物燃料竞争力液体生物燃料要和石化燃料进行市场竞争, 得到消费者认同,价格是非常关键的因素。世界 各国纷纷采取了项目资助和税收优惠等措施,降 低生物燃料的成本,提高其市场竞争力。 英国 2001年财政预算案决定,采取每升生物 柴油低于超低硫柴油(U L SD 20便士的降低关税措 施,并于 2002年 7月开始实施。这项政策出台后, 英国的生物柴油销售量快速增加,从 2002年 8月的 15万升提高到 2005年下半年的每月 200多万升。英

19、 国 2005年预算案宣布,上述有着生物燃料的差别 关税政策将沿用到 2008年。美国 2004年 10月通过 生物柴油课税优惠措施法案(2005年 1月生效, 促使大幅奖励使用生物柴油供为车辆柴油(公共 汽车、卡车、垃圾车等及其它柴油引擎设施所 用。德国依据德国矿物质石油课税法案(G erm an M i ner al O i l D ut y A ct ,对纯生物燃料的部分予以免税的优惠措施,以利生物燃料的部分予以免 税的优惠措施,以利生物燃料的推广。法国订有 减税优惠措施,以抑制 C O 2排放。在西班牙生物燃 料则均为免税。3. 2国内生物柴油的政策与标准中国政府对生物燃料非常重视,并

20、制定了 相关政策促进其发展,如 2004年科技部高新技术 和产业化司启动了“十.五”国家科技攻关计划 “生物燃料油技术开发”项目,包括生物柴油的 内容。 2005年,由石元春院士主持的国家专项农林 生物质工程开始启动,对未来生物柴油的发展作 出了规划。但是与欧盟和美国等国家对生物油采 取财政支持政策相比,我国尚没有此类具体的政 策出台。 2007年 5月 1号,由国家标准化委员会发布 的 B 100生物柴油国家标准将正式实施。这是我国生 物柴油的第一个国家标准,虽然只是推荐使用而 非强制,但作为生物柴油产业正规化的第一个标 准,意味着这种替代能源将在官方认可下正式登 场。同时国家目前还正在组织

21、制定 B 5和 B 10生物柴57表 8世界一些国家的生物柴油标准项目 澳地利 捷克 法国 德国 意大利 瑞典 美国 标准 /规范 O N C 1191C SN 656507Jour nal O f f i ci alD I N E 51606U N I 10635SS 15436A STM PS 121-99生效日期 1997-071998-091997-091997-091997-041996-111999-07产品名称FA M E1R M E2V O M E3FA M EV O M EV O M EFA M A E 4注:1脂肪酸甲脂; 2菜籽油甲脂; 3植物油甲脂In d u s t

22、ri e s O b s e r ve 2 007年第3 期（总第09期） 察 观 业 产 58 油的国家标准，这是具体指导成品油零售系统的 标准，预计将于今年底或明年初发布。生物柴油 未来发展规划也正在制定中，国家鼓励生物柴油 的发展和使用的大方向是明确的。 用是国家战略行为，需要政府在技术开发、工业 示范、产业发展和推广应用等各阶段予以经费和 政策方面的支持，大力扶持生物柴油产业，需要 技术开发机构与产业界的密切合作，迅速将科学 技术转化为生产力，需要生产商与石油供应商积 我国发展生物柴油前景展望与建议 几年来，生物柴油的生产、销售和应用在全 球范围内取得了很大的进展，已呈现出产业化发 展

23、的趋势。但世界各国的实践同时表明，在近期 内，由于原料限制，世界的生物柴油产业发展速 度不可能更快，目前欧美等资源大国以优质植物 油为原料的生产方式过于单一化。中国与欧美等 国的情况有很大不同，在原料生产方面，应根据 我国具体的粮油供应形势采取不同的策略，即利 用我国丰富的植物种植资源，发展用于原料油生 产的能源农林业。 各国的成功经验表明，生物柴油的发展和应 极配合，利用石油产品供应网络保证生物柴油的 顺利推广应用。这些经验对我国发展生物柴油产 业极具借鉴价值。 加快替代能源与清洁能源的发展，打破石油 珠垄断，走能源多元化之路，是中国政府和企业 必须考虑的问题。与世界能源发展趋势一样，生 物柴油等可再生、清洁能源应是今后中国能源发 展的重要补充，是解决能源问题可供考虑的措施 之一。在石油价格一直居高不下和经济全球化的 今天，欧美大型生物柴油生产商、设备制造商和 投资商都希望进入中国市场，中国企业必须把握 机遇，争取占领先机。 参考文献 1 闵恩泽发展我国生物柴油产业的探讨J. 当代石油石化, 13(11，