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【原创】【前沿】新能源的研究、开发与利用-生物柴油
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生物柴油作为生物质能源家族的成员之一，我将自己掌握的相关背景简单介绍一下： 第一部分：生物柴油的科学意义： 石油资源的过度开采导致了愈演愈烈的石油危机，不仅困扰着汽车工业的发展，也成为上个世纪局部战争的导火索。并且，随着全球环境状况的不断恶化以及人类环境保护意识的增强，开发可再生、环保、替代性的燃料己经成为21世纪人类最重要的课题之一。 生物柴油是一种可以替代石化柴油使用的环保燃油，是典型的“绿色能源”，是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实以及动物油脂、餐饮废油等为原料制成的液体燃料，具有可再生性、可生物降解、无毒性，低排污量等优点。 近几年，生物柴油作为新经济产业的亮点已得到世界各国的重视，美国、欧洲、日韩等相继成立了专门的生物柴油研究机构，投入了大量的人力物力。我国生物柴油的研究与开发起步较晚，始于中国科学院的“八五”重点科研项目-“燃料油植物的研究与应用技术”，这几年各方面的研究都取得了阶段性的成果。中国工程院院长徐匡迪指出，立足于本国原料大规模生产替代液体燃料-生物柴油，对增强中国石油安全具有重要的战略意义。 第二部分：生物柴油的优点 1. 生物柴油与石油柴油性能相近，作为柴油机燃料时不需改造发动机，储存也与石油柴油一样； 2. 具有较好的低温发动机启动性能； 3. 生物柴油以一定的比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性； 4. 生物柴油用作汽车燃料可降低尾气中CO2排放80％，SOx排放100％，可降低未燃烧的烃>90%，降低芳烃75-90％，降低致癌物达90％； 5. 生物柴油中含氧11w％，基本不含硫，且具有非常好的润滑性，对燃料消耗、燃料点燃性、输出功率、引擎的力矩都不带来影响； 6. 由于原料为动植物油脂，因此生物柴油也具有可再生性； 7. 生物柴油具有环境友好性，不含苯或其它致癌的多环芳烃，挥发性有机物(VOCs)含量低； 8. 生物柴油具有高的安全性，它的闪点很高，比石油柴油高出70℃左右，不必考虑为易燃物； 9. 生物柴油易于生物降解，其生物降解性比石油柴油快4倍，经过28天生物柴油在水中可降解85-88％，与葡萄糖降解率相同，发生事故跑到土地上或水中不带来危害； 10. 生物柴油的毒性很低，急性口服毒性致死量>17.4g/kg体重，是食盐毒性的十分之一； 11. 对皮肤的刺激性低，未稀释的生物柴油对人体皮肤的刺激性比4％肥皂水的刺激性还小。 第三部分：生物柴油的国内外研究进展情况 生物柴油生产和环境治理是经济可持续性发展的重大需求，以催化材料为核心的酯化和酯交换催化技术是解决这一难题的基础。目前主要采用酯化反应和酯交换反应的方法生产生物柴油，其基本原理是通过将脂肪酸和脂肪酸甘油酯分别与甲醇等短碳链醇进行酯化和酯交换反应来制备脂肪酸单酯。其工艺简单，操作方便，易控制，受到国内外研究人员的广泛关注。根据反应中使用催化剂的不同又可以分为碱催化、酸催化、生物酶催化、无催化剂的超临界催化和离子液体工艺过程的开发等。 1、生物柴油在美国 美国为世界的大豆王国，是利用大豆油生产生物柴油的。美国是最早研究生物柴油的国家之一。1999年美国总统克林顿专门签署了开发生物质能的法令，其中生物柴油B20被列为重点发展的清洁能源之一，生物柴油的税率为零。2001年4月10日美空军Scott基地，宣布开始在所有柴油车上使用生物柴油，这是第一个使用生物柴油的空军基地。美国B20是采用20%生物柴油加入普通柴油里，尾气污染物排放可降低50%以上。检测表明，使用生物柴油可降低90%空气毒性，美国加利福尼亚一个大学研究表明，与使用石油系柴油相比，生物柴油可降低94%患癌率。 2、生物柴油在欧洲 生物柴油使用最多的是欧洲，欧洲生产生物柴油的原料主要为菜籽油，与普通柴油混合使用于柴油机。（1）德国目前已拥有8个生产生物柴油的工厂；对生物柴油不收税。（2）法国目前已拥有7个生产生物柴油的企业；对生物柴油的税率为零。（3）意大利是目前欧洲生物柴油使用最广的国家，拥有9个生物柴油的生产厂；对生物柴油的税率为零。（4）奥地利目前已拥有3个工业化生物柴油企业；对生物柴油的税率为零。 3、生物柴油在其他国家的研究与应用 （1）日本1995年开始研究生物柴油，用煎炸油、复循环烹饪油、废弃食用油为原料生产生物柴油。（2）巴西建了一个日处理10吨油料的生物柴油的生产线，巴西科技部制订的目标是，2005年的加入比为5%，至2020年达到20%。（3）加拿大是用蔗渣为原料制取生物柴油。（4）西班牙在巴塞罗那拥有一个年产5万吨的生物柴油工厂。（5）新西兰利用肉联厂的副产品油脂为原料制取生物柴油。 （6）马来西亚、印度尼西亚利用棕榈油生产生物柴油。 4、我国生物柴油的研究进展 中国是全球最大的发展中国家，能源资源问题是关系到国家安全和发展的全局性问题。与发达国家一样，我国也同样面临着能源短缺和环境污染的巨大挑战。生物柴油是清洁的可再生能源，我国对生物柴油的开发和研究尚处于起步阶段，截止到2009年，我国已经建成了50-60家生物柴油企业，生产能力将会超过400万吨。我国生物柴油产业化有以下一些特点：生物柴油生产装置主要分布在河北、福建、四川等地；油脂原料主要是餐饮废油和不可使用木本油料；厂家大多采用间歇式生产工艺为主。近两年，三大石油巨头（中石化、中石油、中海油）也相继投身到生物柴油生产技术的开发，并开始争抢国内外木本油脂原料。 [ Last edited by 三个小石子 on 2010-8-24 at 21:36 ] |
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生物柴油制备方法概括： 目前主要采用酯化反应和酯交换反应的方法生产生物柴油，其基本原理是通过将脂肪酸和脂肪酸甘油酯分别与甲醇等短碳链醇进行酯化和酯交换反应来制备脂肪酸单酯。 其中美国主要以大豆为原料（这涉及到转基因大豆的问题，为什么美国自己不利用大豆做食物油，缘由即此），欧洲主要以菜籽油为原料，日本用煎炸油、复循环烹饪油、废弃食用油为原料生产生物柴油，加拿大利用蔗渣，新西兰利用肉联厂的副产品油脂为原料，马来西亚、印度尼西亚利用棕榈油生产生物柴油。 我国生物柴油方面油脂原料主要是餐饮废油和不可使用木本油料！ |
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