生物柴油及生產(chǎn)概述

1　生物柴油提出的背景 　　由于石油能源資源有限，隨著世界產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，能源消耗急劇增長(zhǎng)，導(dǎo)致石油價(jià)格不斷上漲、全世界都面臨著能源安全的題目。石油能源按目前的使用和開(kāi)采速度，50年內(nèi)世界石油資源將有可能耗盡。同時(shí)，隨著現(xiàn)代社會(huì)人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們逐漸熟悉到汽車(chē)尾氣排放所造成的空氣污染是造成城市“光化學(xué)煙霧”污染頻繁出現(xiàn)以及現(xiàn)代人類(lèi)很多重大疾病的主要原因。因此，尋求資源豐富、環(huán)境友好和經(jīng)濟(jì)可行的大宗代用燃料已成為人類(lèi)亟待解決的重大題目。　　目前，已經(jīng)開(kāi)發(fā)的代用燃料可分為非含氧代用燃料和含氧代用燃料兩大類(lèi)，前者如自然氣、液化石油氣及氫能源等，后者包括二甲醚、醇類(lèi)燃料及生物燃料等。這些燃料中，固然自然氣、液化石油氣、氫均早已投進(jìn)使用，但由于使用機(jī)械的內(nèi)部構(gòu)造以及燃料的補(bǔ)給及貯存等方面的題目，使得它們的應(yīng)用范圍受到很大的限制；二甲醚作為汽油的替換品，可以由一碳原料(如甲醇)直接合成，是一種很有發(fā)展前途的產(chǎn)品；醇類(lèi)燃料如乙醇等也主要用作汽油的替換品種而使用，但本錢(qián)較高；生物燃料主要用作柴油的替換品。　　生物燃料主要是指由植物中獲取的燃料，還包括從其他可再生資源如動(dòng)物脂肪和已經(jīng)使用過(guò)的油和脂肪中提煉獲取的燃料。其中植物油分子一般由14—18個(gè)碳的鏈組成，與柴油分子的組成相似。植物油的性質(zhì)與普通柴油相當(dāng)接近，尤其是植物油的有些性質(zhì)如冷濾點(diǎn)、閃點(diǎn)、十六烷值、硫含量、氧含量及生物可降解性等都優(yōu)于普通柴油。植物油的含氧為10%—11%，尾氣排放低，具有優(yōu)異的環(huán)保特性。另外，植物的生長(zhǎng)期遠(yuǎn)短于石油的天生期，植物可人工種植，且生長(zhǎng)過(guò)程中吸收CO₂，對(duì)減少大氣中的CO₂有深遠(yuǎn)意義�！　〉�植物油單獨(dú)用作柴油機(jī)燃料時(shí)，因粘度較大、有些植物油的凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)較高，如棕桐油的凝點(diǎn)達(dá)40℃以上，故冷啟動(dòng)較困難；植物油的熱值較低，因此發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能有所下降。另外，植物油中不飽和脂肪酸非常多，輕易形成結(jié)膠，堵塞油路；不完全燃燒的殘余物沉積在燃燒室，并使活塞環(huán)粘結(jié)、噴油器結(jié)焦，影響柴油機(jī)的使用壽命。此外，從噴油器噴出的植物油油滴比噴出的柴油滴徑大得多，導(dǎo)致氣缸內(nèi)混合氣的形成質(zhì)量較差，未燃燒的燃料噴到氣缸壁后輕易流進(jìn)曲軸箱，引起潤(rùn)滑油變質(zhì)。植物油的排氣煙度與柴油差別不大，在高負(fù)荷時(shí)比柴油低，排氣中氣態(tài)污染物隨著植物油及機(jī)型不同會(huì)有所變化。因此植物油一般不能直接應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)，必須經(jīng)過(guò)改性處理�！　”容^常見(jiàn)的改性方法有下列4種：①直接混正當(dāng)：將自然油脂與石油柴油、溶劑或醇類(lèi)按不同比例直接混合后作發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。②微乳液法：將動(dòng)植物油與甲醇、乙醇和1—丁醇等混合制成微乳液直接應(yīng)用。③高溫裂解法：在惰性氣流中將甘油三酯裂解成一系列混合物，包括烷烴、烯烴、二烯烴、芳烴和羧酸等。④酯交換法：利用甘油三酯與低級(jí)醇在催化劑作用下得到脂肪酸低級(jí)醇酯，即生物柴油，這是目前油脂改性的主要方法�！　∵@4種方法中，混正當(dāng)和微乳液法屬于物理法，高溫裂解法和酯交換法屬于化學(xué)法。使用物理法可以降低動(dòng)植物油脂的粘度，而且簡(jiǎn)單易行，但十六烷值不高，易變質(zhì)，油的高粘度和不揮發(fā)性可導(dǎo)致噴嘴不同程度的結(jié)焦、活塞環(huán)卡死和結(jié)炭、潤(rùn)滑油污染等題目，不能長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用。高溫裂解法過(guò)程簡(jiǎn)單，沒(méi)有任何污染物產(chǎn)生，缺點(diǎn)是在高溫下進(jìn)行，需要催化劑，裂解設(shè)備昂貴，反應(yīng)很難控制，且當(dāng)裂解混合物中硫、水、沉淀物及銅片腐蝕值在規(guī)定范圍內(nèi)時(shí)，其灰分、炭渣和濁點(diǎn)就超出規(guī)定值。另外，高溫裂解法的產(chǎn)品中生物柴油的含量不高，大部分是生物汽油。酯交換法主要利用酰基轉(zhuǎn)移作用將高粘度的動(dòng)植物油脂轉(zhuǎn)化成低粘度的脂肪酸酯，使得自然油脂的分子量降低至原來(lái)的1／3，粘度降低8倍，與柴油接近，同時(shí)進(jìn)步了燃料的揮發(fā)度，十六烷值達(dá)50�？梢宰鳛榈V物柴油的代用品直接使用。

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