生物柴油的現(xiàn)狀與發(fā)展前景

1、中國石油大學（北京）現(xiàn)代遠程教育畢業(yè)設計（論文）生物柴油的現(xiàn)狀與發(fā)展前景姓名:學號:性別:專業(yè):批次:電子郵箱：聯(lián)系方式：學習中心：指導教師：生物柴油的現(xiàn)狀與發(fā)展前景摘要隨著社會的不斷進步，世界范圍內(nèi)車輛柴油化趨勢的加快，未來柴油的需求量會愈來愈大，而石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識的提高，大大促進了世界各國加快柴油替代燃料的開發(fā)步伐，尤其是進入了20世紀90年代，保護環(huán)境、尋找新的能源已經(jīng)成為我們刻不容緩的研究課題。環(huán)境保護對汽車排放提出了越來越嚴格的要求，生物柴油以其優(yōu)越的環(huán)保性、安全性和可再生性得到了世界各國的認可。隨著生物柴油與石油柴油價格差的不斷縮小，生物柴油的競爭力在不斷提高；為鼓

2、勵進一步使用生物柴油，許多國家相繼出臺了稅收優(yōu)惠政策；世界范圍內(nèi)出現(xiàn)汽車車型柴油化和柴油供應嚴重不足的趨勢，為生物柴油的發(fā)展留下了廣闊的空間。就我國而言，柴汽比的矛盾日益突出，而開發(fā)生物柴油有一定的原料基礎，因此意義深遠。關鍵詞：生物柴油；環(huán)境保護；應用現(xiàn)狀；發(fā)展前景；政策建議目錄第一章引言11.1 生物柴油的現(xiàn)狀與發(fā)展前景21.2 生物柴油的主要特性2第二章生物柴油的發(fā)展刻不容緩32.1 環(huán)境保護推動柴油標準不斷提高32.2 生物柴油的應用現(xiàn)狀42.3 生物柴油的應用前景分析.42.3.1 生物柴油的競爭力不斷提高52.3.2 政府對生物柴油的扶持政策52.3.3 現(xiàn)代柴油機促使汽車車型柴油

3、化的趨勢加快6第三章生物柴油的廣闊前景83.1我國發(fā)展生物柴油的原料分析及發(fā)展建議8第四章結論11參考文獻12致謝13第一章引言1.1 生物柴油的現(xiàn)狀與發(fā)展前景柴油作為一種重要的石油煉制產(chǎn)品，在各國燃料結構中占有較高的份額，已成為重要的動力燃料。隨著世界范圍內(nèi)車輛柴油化趨勢的加快，未來柴油的需求量會愈來愈大。而石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識的提高，大大促進了世界各國加快柴油替代燃料的開發(fā)步伐，尤其是進入了20世紀90年代，生物柴油以其優(yōu)越的環(huán)保性能受到了各國的重視。西方國家生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。近年來，西方國家加大生物柴油商業(yè)化投資力度，使生物柴油的投資規(guī)模增大，開工項目增多。美國、加拿大、

4、巴西、日本、澳大利亞、印度等國都在積極發(fā)展這項產(chǎn)業(yè)。我國生物柴油的研究與開發(fā)起步較晚，但發(fā)展速度很快，一部分科研成果已達到國際先進水平。研究內(nèi)容涉及油脂植物的分布、選擇、培育、遺傳改良及其加工工藝和設備?，F(xiàn)階段各方面的研究都取得了階段性成果，這無疑將有助于我國生物柴油的進一步研究與開發(fā)。1.2 生物柴油的主要特性煉油企業(yè)為了向市場提供清潔油品使燃燒柴油尾氣排放達到標準要求，需要采取以下三種措施：一是要有性能優(yōu)異的深度加氫脫硫催化劑，以脫除難以加氫脫硫的4,6-二甲基苯并曦吩等芳香基硫化合物；二是要有抗硫的貴金屬芳炫飽和催化劑，能使芳炫加氫飽和在較低壓力下進行，以節(jié)省投資；三是要有提高十六烷值的

5、工藝。而生物柴油以其優(yōu)異的環(huán)保性能可很容易達到"世界燃油規(guī)范"的柴油H、m類標準要求。眾所周知，柴油分子是由15個左右的碳鏈組成的，研究發(fā)現(xiàn)植物油分子則一般又1418個碳鏈組成，與柴油分子中碳數(shù)相近。因此生物柴油就是一種用油彩籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。按化學成分分析，生物柴油燃料是一種高脂酸甲烷，它是通過以不飽和油酸C18為主要成分的甘油脂分解而獲得的。與常規(guī)柴油相比，生物柴油下述具有無法比擬的性能。（1）具有優(yōu)良的環(huán)保特性。生物柴油硫含量低，可使二氧化硫和硫化物的排放量減少約30%（有催化劑時為70%。生物柴油不含對環(huán)境造成污染的芳香族烷燒，其廢氣對人體的損害低

6、于石油柴油。檢測表明，與普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%勺空氣毒性。由于生物柴油含氧量高，燃燒時排煙少，一氧化碳的排放量可減少約10%（有催化劑時為95%。同時，生物柴油的生物降解性高。(2)具有較好的低溫發(fā)動機啟動性能，無添加劑冷濾點達-20Co(3)具有較好的潤滑性能，可降低噴油泵、發(fā)動機缸體和連桿的磨損率延長其使用壽命。(4)具有較好的安全性能。生物柴油由于閃點高，不屬于危險品，因此運輸、儲存和使用方面有顯而易見的優(yōu)點。(5)具有良好的燃料性能。生物柴油十六烷值高，燃燒性好于普通柴油燃燒殘留物呈微酸性，可延長催化劑和發(fā)動機機油的使用壽命。(6)具有可再生性。與石油資源不同，生物柴油

7、作為一種可再生能源，其資源不會枯竭。以生物柴油為燃料的發(fā)動機，其廢氣排放指標不僅可滿足歐洲2號標準，還可滿足即將在歐洲實施的歐洲3號排放標準由于生物柴油燃燒時排放的二氧化碳遠低于生產(chǎn)生物柴油的植物在生長過程中所吸收的二氧化碳，因此，理論上生物柴油用量的增加不僅不會增加反而會降低二氧化碳的排放量，對解決因二氧化碳增多而導致的全球變暖這一重大環(huán)境問題有積極義，因此生物柴油是一種真正的綠色柴油。5第二章生物柴油的發(fā)展刻不容緩2.1 環(huán)境保護推動柴油標準不斷提高目前世界每年新車產(chǎn)量約為5000萬輛，全世界汽車保有量約為7.5億輛（含摩托車）。汽車工業(yè)的快速發(fā)展，帶動了汽油和柴油用量的增加，同時也造成了

8、汽車尾氣污染等問題。近20年來，雖然在改善油品燃燒過程、尾氣凈化等方面都取得了很大進展，但仍然不能滿足環(huán)保要求。為了改善汽車的運行性能和降低汽車尾氣中有害物質(zhì)的排放量，美國、歐洲和日本汽車工業(yè)協(xié)會于1998年6月4日提出了汽車燃料質(zhì)量國際統(tǒng)一標準，即"世界燃油規(guī)范"II類標準。對柴油而言，II類標準提出了對芳炫含量加以限制，對硫含量、十六烷值等提出了更高標準，出類標準則在各項指標上比H類標準都有更嚴格的規(guī)定。為保護環(huán)境，改善大氣質(zhì)量，我國國家質(zhì)量技術監(jiān)督局最近頒布了柴油機排放控制新標準。新標準采用了聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會汽車排放法規(guī)體系，要求我國新柴油機車的排放達到歐洲90年

9、代初期的水平。為此，中國石化集團公司要求所屬煉油廠從2003年1月起向北京、上海和廣州3市提供的汽油和柴油產(chǎn)品要達到"世界燃油規(guī)范"II類標準，2006年要達到田類標準。為了使柴油達到上述標準，煉油企業(yè)采取了以下三種措施：一是加入性能優(yōu)異的深度加氫脫硫催化劑，以脫除難以加氫脫硫的4,6一二甲基二苯并曝吩等；二是加入抗硫的貴金屬芳炫飽和催化劑，使芳炫加氫飽和能在較低壓力下進行，以節(jié)省投資；三是要有提高十六烷值的工藝。相比之下，生物柴油以其優(yōu)異的環(huán)保性能可以較容易地達“世界燃油規(guī)范"H、m類標準的要求。6生物柴油的生產(chǎn)方法目前生物柴油主要是用化學法生產(chǎn)，即用動物和植物

10、油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者堿性催化劑和高溫（230250C）下進行轉酯化反應，生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯，在經(jīng)洗滌干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生產(chǎn)過程中可循環(huán)使用，生產(chǎn)設備與一般制油設備相同，生產(chǎn)過程中可產(chǎn)生10%fc右的副產(chǎn)品甘油。目前生物柴油的主要問題是成本高，據(jù)統(tǒng)計，生物柴油制備成本的75娓原料成本。因此采用廉價原料及提高轉化從而降低成本是生物柴油能否實用化的關鍵。美國已開始通過基因工程方法研究高油含量的植物。日本采用工業(yè)廢油和廢煎炸油。歐洲是在不適合種植糧食的土地上種植富油脂的農(nóng)作物。但化學法合成生物柴油有以下缺點：工藝復雜、醇必須過量，后續(xù)工藝必須有相應的醇回收裝置，能耗高；

11、色澤深，由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質(zhì)；酯化產(chǎn)物難于回收，成本高；生產(chǎn)過程有廢堿液排放。為解決上述問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即用動物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉酯化反應，制備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和，醇用量孝無污染排放的優(yōu)點。但目前主要問題有：對甲醇及乙醇的轉化率低，一般僅為40%-60%由于目前脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉酯化有效，而對短鏈脂肪醇如甲醇或乙醇等轉化率低。而且短鏈醇對酶有一定毒性，酶的使用壽命短。副產(chǎn)物甘油和水難于回收，不但對產(chǎn)物形成抑制，而且甘油讀固定化酶有毒性，使固定化酶使用壽命短。2.2 生物柴油的應用現(xiàn)狀用甲醇或乙醇等

12、短鏈醇和菜籽油進行酯化反應，再經(jīng)洗滌干燥即可得到生物柴油。甲醇或乙醇在生產(chǎn)過程中可循環(huán)使用，生產(chǎn)設備與一般制油設備相同，在生產(chǎn)過程中可產(chǎn)生10%左右的副產(chǎn)品甘油。目前在美國、歐洲、亞洲的一些國家和地區(qū)已開始建立商品化生物柴油生產(chǎn)基地，并把生物柴油作為代用燃料廣泛使用。7生物柴油使用最多的是歐洲，份額已占到成品油市場的5%。歐洲生產(chǎn)生物柴油的原料主要為菜籽油，目前的生物柴油標準也主要是參照菜籽油的品質(zhì)制定的，表4為現(xiàn)階段生物柴油的德國標準。1999年，歐盟共生產(chǎn)了3.9億升生物柴油。2000年初德國的生物柴油生產(chǎn)總量已達45萬噸，并有逐年上升的趨勢。德國凱姆瑞亞斯凱特公司自1991年起開發(fā)研制了

13、生產(chǎn)生物柴油的工藝和設備，目前已在德國和奧地利等歐洲國家建起了多個生物柴油生產(chǎn)工廠，最大產(chǎn)量達300噸/日。表5是德國凱姆瑞亞斯凱特公司開發(fā)生產(chǎn)的生物柴油與普通柴油的主要性能比較。可以看出，生物柴油在冷濾點、閃點、燃燒功效、含硫量、含氧量、燃燒耗氧量，對水源的危害以及生物可降解性方面優(yōu)于普通柴油，而其他指標與普通柴油相當。12.3 生物柴油的應用前景分析生產(chǎn)和推廣應用生物柴油的優(yōu)越性是顯而易見的：（1）原料易得且價廉。用油菜籽和甲醇為生產(chǎn)原料，可以從根本上擺脫對石油制取燃油的依賴。（2）有利于土壤優(yōu)化。種植油菜可與其他作物輪種，改善土壤狀況，調(diào)整平衡土壤養(yǎng)分，挖掘土壤增產(chǎn)潛力。（3）副產(chǎn)品具有

14、經(jīng)濟價值。生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的甘油、油酸、卵磷脂等一些副產(chǎn)品市場前景較好。（4）環(huán)保效益顯著。生物查燃燒時不排放二氧化硫，排出的有害氣體比石油柴油減少70溢右，且可獲得充分降解，有利于生態(tài)環(huán)境保護。此外生物柴油由于競爭力不斷提高、政府的扶持和世界范圍內(nèi)汽車車型柴油化的趨勢加快而前景更加廣闊。22.3.1 生物柴油的競爭力不斷提高從世界范圍來看，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）的產(chǎn)量已占世界原油總產(chǎn)量的75犯上，其中含硫量在1%Z上的原油占世界原油總產(chǎn)量的55%Z上，含硫量在2%Z上的原油也占30%Z上。目前全球煉油廠加工的原油平均相對密度是0.8514

15、,平均含硫量是0.9%;在2000年以后，平均相對密度將上升到0.8633,含硫量將上升到1.6%。煉油廠要在現(xiàn)有基礎上，使柴油含硫量低、有良好的安定性及潤滑性、較高的十六烷值和清凈性，必須在裝置調(diào)整上投入大量資金，并由此帶來油品生產(chǎn)成本的提高，在這方面，各發(fā)達國家的煉廠均投入了重金。從美國的情況看，美國從20世紀90年代初啟動油品清潔化，已累計投入了300多億美元。由此造成的油品成本提高使目前美國煉廠噸毛利僅在每桶1美元左右，維持微利狀態(tài)，有的企業(yè)甚至虧損；從歐洲的情況來說，歐洲煉油廠要達到2000年歐盟燃油規(guī)格，估計需要投資200億300億美元。歐洲石油工業(yè)協(xié)會估計的投資更高，該組織認為要

16、達到2000年和2005年的柴油規(guī)格，需要投資440億500億美元。網(wǎng)隨著生物柴油生產(chǎn)工藝的改進，使用生物柴油的發(fā)動機即可使用普通柴油的發(fā)動機（對有些機型僅需換密封圈和濾芯），無需作任何改動，生物柴油可與普通柴油在油箱中以任何比例相混，并對駕駛動無任何影響，駕駛者根本無法區(qū)分兩者的駕駛動力差別。加之柴油替代燃料所用原料隨著規(guī)模種植價格日趨低廉，使柴油替代燃料的生產(chǎn)成本逐步下降，與常規(guī)柴油的價格正在縮小，如美國生物柴油的價格已從每升1.06美元降到0.330.59美元，這個價格與普通柴油的價格差不多。2.3.2 政府對生物柴油的扶持政策目前許多國家如美國、德國、法國、丹麥、意大利、愛爾蘭和西班牙

17、等對生物柴油采取了相應的扶持政策。為了進一步鼓勵使用生物柴油，美國農(nóng)業(yè)部決定今后兩年每年拿出1.5億美元補貼生物柴油等生物燃料的使用，目前美國至少有5個州正在考慮制訂稅收鼓勵政策。目前在歐洲生產(chǎn)生物柴油可享受到政府的稅收政策優(yōu)惠，其零售價低于普通柴油（如在德國加油站生物柴油的零售價格目前為約1.45馬克/L,而柴油為1.60馬克/L）。據(jù)Frost&Sullivan企業(yè)咨詢公司最新發(fā)表的”歐盟生物柴油市場”報告，為實現(xiàn)“京都協(xié)議”規(guī)定的目標（在2008-2012年，歐盟將減少二氧化碳排放量8%,歐盟即將出臺鼓勵開發(fā)和使用生物柴油的新規(guī)定，如對生物柴油免征增值稅，規(guī)定機動車使用生物動力燃

18、料占動力燃料營業(yè)總額的最低份額。新規(guī)定的出臺不僅有助于歐盟生物柴油市場的穩(wěn)定，而且生物柴油營業(yè)額將從2000年的5.035億美元猛增至24億美元，平均年增25%102.3.3 現(xiàn)代柴油機促使汽車車型柴油化的趨勢加快在歐洲，1999年新購柴油轎車比例約為30%法國甚至達到48%2000年，歐洲市場上柴油轎車的銷售量達到440萬輛，比1995年翻了一倍。現(xiàn)在經(jīng)濟型轎車主要生產(chǎn)廠商如大眾、雷諾、歐寶和福特的顧客中，幾乎有一半需要柴油車。目前，在歐洲轎車市場上，新型柴油轎車購買率達30%專家預言：到2006年，歐洲每2輛新車中就有1輛是柴油車。在美國市場上，商用車（即我國所稱的卡車、客車）的90叫柴油

19、車；在日本，將近10%勺轎車是柴油轎車，38%勺商用車為柴油車。美國、日本及歐洲的重型汽車全部使用柴油機為動力。許多國家在稅收、燃料供應等方面予以政策上的傾斜，敦促柴油發(fā)動機的普及和發(fā)展。我國柴油汽車生產(chǎn)比例已由1990年的15%k升到1998年的26%1997年我國生產(chǎn)的重型載貨汽車和大型客車全部采用柴油發(fā)動機；65.9%中型載貨汽車采用柴油發(fā)動機，53.5%中型客車采用柴油發(fā)動機；55.4咐口29.4%的輕型載貨汽車、輕型客車也開始采用柴油發(fā)動機。我國1994年頒布的汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策明確提出，總重量超過5t的載客汽車載貨汽車在2000年后主要采用柴油為燃料。在未來的幾年，是中國汽車工業(yè)騰飛

20、的時代。因此，我國柴油車產(chǎn)量的增長趨勢還將繼續(xù)下去，汽車柴油化是中國汽車工業(yè)的一個發(fā)展方向。9汽車車型柴油化趨勢的加快主要是由于現(xiàn)代柴油機采用了電控發(fā)動機控制系統(tǒng)、高壓燃油直噴式燃燒系統(tǒng)以及廢氣排放控制裝置，已完全克服了傳統(tǒng)柴油機的缺點，能夠滿足現(xiàn)行的國際排放標準，而這些裝置和技術要求柴油含硫量低，有良好的安定性及潤滑性，較高的十六烷值和清凈性等。隨著現(xiàn)代柴油機使用生物柴油燃料技術的成熟，目前在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)的這種汽車車型柴油化趨勢會進一步加快。據(jù)專家預測，在2010年以前，是柴油需求年均增長3.3%,到2010年，世界柴油的需求量將從目前的38%曾加到45%而世界范圍內(nèi)柴油的供應量嚴重不足，

21、給生物柴油留下廣闊的發(fā)展空間。第三章生物柴油的廣闊前景3.1我國發(fā)展生物柴油的原料分析及發(fā)展建議柴油的供需平衡問題也將是我國未來較長時間石油市場發(fā)展的焦點問題。業(yè)內(nèi)人士指出，到2005年，隨著我國原由加工量的上升，汽油和煤油擁有一定數(shù)量的出口余地，而柴油的供應缺口仍然較大。我國柴油產(chǎn)量到2005年預計可達到80.5Mt,仍缺口6002400kt。預計到2010年柴喲的需求量將突破100Mt,與2005年相比，將增長24%至2015年市場需求量將會達到130Mt左右。近幾年來，盡管煉化企業(yè)通過持續(xù)的技術改造，生產(chǎn)柴汽比不斷提高，但仍不能滿足消費柴汽比的要求。目前，生產(chǎn)柴汽比約為1.8,而市場的消

22、費柴汽比均在2.0以上，云南、廣西、貴州等省區(qū)的消費柴汽比甚至在2.5以上。隨著西部開發(fā)進程的加快，隨著國民經(jīng)濟重大基礎項目的相繼啟動，柴汽比的矛盾比以往更為突出。因此，開發(fā)生物柴油不僅與目前石化行業(yè)調(diào)整油品結構提高柴汽比的方向相契合，而且意義深遠。4國內(nèi)也已研制成功利用菜籽油、大豆油、米糠油腳料、工業(yè)牛油及野生植物小桐籽油等作原料，經(jīng)預酯化、再酯化射干難產(chǎn)生物柴油的工藝。高品質(zhì)的原料是生產(chǎn)高品質(zhì)生物柴油和取得高收率的基本保證。由于雙低菜籽油生產(chǎn)的生物柴油含硫量低，從而使該菜籽油生物柴油具有好的排放標準，因此目前在歐洲普遍栽種雙低菜籽。就目前而言，每公頃土地可生產(chǎn)約30t菜籽（含油量約40%。

23、我國有很多地區(qū)油菜籽種植面積很大，在加工傳統(tǒng)的食用油的同時不失時機地開發(fā)生產(chǎn)生物柴油燃料是油菜籽利用的一個重要方向。另外，研究發(fā)現(xiàn)棉籽油與雙低菜籽油的脂肪酸組成相似，因此在我國采用棉籽油作為生物柴油的原料還是可行的。當然，此時的棉籽油生物柴油標準需要按照中國的實際作相應的調(diào)整。1t油菜籽可制取約160kg生物柴油，同時可副產(chǎn)16kg甘油。而名度高達99.7%的特級甘油價格為2000美元/t。因此，制取生物柴油與精致甘油工藝聯(lián)產(chǎn)，將能取得較為理想的經(jīng)濟效益。若能建年產(chǎn)100kt具有一定工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的生物柴油裝置，其經(jīng)濟效益更為可觀。近幾年來，生物柴油燃料已被越來越多的重視，在美國和歐洲已開始建立商品化生產(chǎn)，市場很有吸引力，原料也不會存在問題，因此，有很多大公司紛紛開拓這一業(yè)務，期望在開始時就能占領市場。網(wǎng)第四章結論鑒于化工能源資源的有限性和全球環(huán)境壓力的增加，世界上許多國家都認識到了新能源與可再生能源的重要性，并從政治、經(jīng)濟和技術上采取行動，出臺了一系列有利于加快新能源與可再生能源技術產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化的政策法規(guī)和措施。生物柴油作為一種可再生能源，目前在發(fā)達國家已受到高度重視。中國作為柴油消費大國，柴油消耗量每年約7000萬噸左右，其中三分之一靠進口來平衡市場的供需