生物柴油的研究与使用

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1、生物柴油的研究与使用摘　要：生物柴油是由动植物油脂与短链醇经酯交换反应得到的液体燃料，可在内燃机中直接使用，是一种可再生的替代能源。该文综述了生物柴油在国内外的研究及使用现状，分析了生物柴油各种制备方法的优势及不足，展望了生物柴油的发展前景。关键词：生物柴油；替代能源；燃烧特性；排放性能0　引言　　1973年石油危机的爆发，使很多专家相信，世界主要产油国的石油资源将在2050年左右渐趋枯竭。世界上一些耗油大国和缺油国家开始重新制定能源政策，加大石油代用燃料的研究力度。生物柴油作为石化柴油的替代品，以可再生的动植物油为原料

2、，对环境有好处，在国际上已经引起了广泛的关注[1]。1　生物柴油介绍　　1.1生物柴油　　生物柴油是由动、植物油脂与短链醇经酯交换反应得到的各种脂肪酸单酯的混合物，如图1所示，1mol的油脂通过反应得到1mol的甘油和1mol的生物柴油。通过酯交换反应得到的生物柴油，黏度与石化柴油相近，燃烧、排放性能大大优于石化柴油。　　1.2生物柴油燃烧排放性能研究者们对生物柴油在柴油发动机上的燃烧排放性能进行了大量的研究，发现其具有优越的燃烧、排放性能[2～8]，对环境友好：　　（1）使用方法简单，不仅可以单独使用亦可与石油柴油以任

3、何比例掺混使用，如B20，其中生物柴油20%，石化柴油80%。生物柴油不仅可作为燃料，也可作为润滑剂或柴油添加剂来使用。　　（2）无毒，可生物降解，3周内可降解98%，而石化柴油只能降解70%。　　（3）分子量、黏度、密度与轻柴油基本接近，十六烷值含量接近甚至超过轻柴油，着火性能比植物油大为改善，可与轻柴油相媲美。燃烧残留物呈弱酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。　　（4）各种原料制造的生物柴油低热值十分接近，柴油机在使用时能发出大致相同的功率，能满足柴油机配套机具对功率的需求，无需改造柴油机。　　（5）残炭和灰分

4、很低，分别在10～5和10～6级。　　（6）与石化柴油相比，生物柴油燃烧后可减少78%的CO2排放、90%的颗粒排放物及碳氢化合物；燃烧更充分，噪声更小，排放的气体无异味；基本不含硫，可减少99%硫化物、70%铅等有毒物质的排放，从而大大改善环境质量。　　（7）具有较好的安全性，生物柴油的闭口闪点在130℃以上，运输、储存、使用比柴油和汽油的安全度高。　　不足之处：热值比石油柴油低约7%；氮氧化物排放微量增加；低温启动性能略低于石化柴油，只能使用到－8℃。　　生物柴油优良的燃烧性能使发动机的燃烧排放物满足欧洲Ⅱ号标准，甚

5、至能满足即将在欧洲颁布实施的更为严格的欧洲Ⅲ号标准。2　生物柴油的生产和使用现状　　2.1生物柴油的生产标准　　1983年，美国开始了生物柴油的研究，随后在奥地利、德国、新西兰相继展开了生物柴油的研究工作，从此，生物柴油引起了全世界的关注。1991年，奥地利颁布了第一个生物柴油燃油标准ONC1190；1993年法国、意大利，1994年捷克共和国，1996年瑞士、美国都相继颁布了生物柴油的生产标准，德国也于1999年颁布了生物柴油燃油标准DINE51.606，中国于2006年制订了生物柴油标准。中国及德国、欧盟和美国生物柴

6、油标准如表1所示。表1　国内外生物柴油标准项　目欧盟EN14214美国ASTM6751-02中国（试用）德　国密度(15℃)/g·cm-30.86-0.900.87-0.890.82-0.900.875-0.900运动黏度(40℃)/mm2·s-13.5-5.00.9-6.00.9-6.03.5-5.0十六烷值>51>454949闪点/℃﹥120﹥100130110灰分含量/%<0.3<0.020.02冷滤点(CFPP)/℃不同国家不同标准---10馏程(95%)℃-90%，360℃360℃-酸值/mgKOH·g-1<0

7、.5<0.80.80.5硫含量/%<10<0.00150.050.01水分含量/mg·kg-1<500<500500300　　2.2生物柴油的生产、使用[9～15]　　美国是生物柴油研究最早的国家，1983年美国科学家GrahamQuick首先将亚麻子油脂用于发动机，燃烧了1000h，并将可再生的脂肪酸甲酯定义为生物柴油。2002年，美国提出在2020年要实现生物燃油取代全国燃油消费量的10%，减少相当于7000万辆汽车的碳排放量约1亿t，每年使农民增加200亿美元的收入。　　巴西是生产生物质液体替代燃料最先进的国家之一

8、。巴西的生物柴油主要以向日葵、大豆和蓖麻的种子油为原料，每年约产出1200万升的生物柴油。巴西科技部2002年10月制定的目标是，到2005年生物柴油的掺和比为5%，至2020年达到20%。      加拿大DynaMotive技术公司已在其948L/d的生物柴油装置中用蔗渣生产出优质的生物柴油。该装置是鼓泡流化床，