時(shí)間：2023-11-10 10:14:24
序論：在您撰寫(xiě)生物油燃料優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
調(diào)查顯示,每百萬(wàn)人口的縣市每年消耗柴油為8000噸、液化氣6000噸,為了緩解柴油供應(yīng)緊張和環(huán)境污染等問(wèn)題,2007年10月由能源部、環(huán)境總局聯(lián)合下發(fā)文件,未來(lái)幾年將全面禁止柴油進(jìn)入廚房,目前已有部分城市實(shí)現(xiàn)。同時(shí)還禁止許多城市中小餐館燒煤。國(guó)家環(huán)保政策的大力支持,燃油供應(yīng)的緊張局勢(shì)加上龐大的市場(chǎng)需求,為投資清潔燃料項(xiàng)目提供了一個(gè)千載難逢的商機(jī)。
生物醇油是一種無(wú)毒、無(wú)殘液、無(wú)積碳,安全又經(jīng)濟(jì)的新型燃料。國(guó)家農(nóng)業(yè)部環(huán)保能源司、國(guó)家計(jì)委交通能源司、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委資源節(jié)約綜合利用司聯(lián)合發(fā)文(環(huán)保管[1997]30號(hào)文)要求各地推廣使用。
由西安老科協(xié)自主開(kāi)發(fā)的生物醇油現(xiàn)已大量投放市場(chǎng),建立了大型生產(chǎn)基地,具備批量生產(chǎn)能力;并在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。生物醇油可替代柴油、液化氣用于賓館、酒店、大排檔、學(xué)校、工廠等企事業(yè)單位的食堂,還可用于其他工業(yè)用途,如部分工業(yè)窯爐或鍋爐等。
西安老科協(xié)還成功開(kāi)發(fā)出生物醇油酒店大灶、中小餐廳猛火灶、家用氣化灶、火鍋灶等系列產(chǎn)品。最新開(kāi)發(fā)的醇煤氣化爐,可以適用于燒煤的小餐館及廣泛使用蜂窩煤的家庭,其火力強(qiáng)勁,節(jié)能效果顯著,無(wú)需風(fēng)機(jī),使用方便,可以替代石油液化氣用于千家萬(wàn)戶(hù)。
生物醇油燃燒值與液化氣相當(dāng),是石油液化氣及燃料柴油的首要替代燃料,屬?lài)?guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的生物質(zhì)清潔能源。成本目前僅為石油液化氣或柴油批發(fā)價(jià)格的三分之一左右,利潤(rùn)空間巨大,具備極高的投資價(jià)值。
西安老科協(xié)開(kāi)發(fā)的生物醇油具備其它同類(lèi)產(chǎn)品所不具備的優(yōu)勢(shì):①技術(shù)系列化,可以適應(yīng)不同市場(chǎng)條件的需求;②獨(dú)創(chuàng)核心乳化劑配方解決了傳統(tǒng)醇基燃料熱值低,耗量大易揮發(fā)、不安全的問(wèn)題;③工藝簡(jiǎn)單,投資更省。
西安老科協(xié)開(kāi)發(fā)的生物醇油、甲醇柴油、車(chē)用甲醇汽油,現(xiàn)已全面上市,開(kāi)創(chuàng)了可再生能源的新紀(jì)元!
最新開(kāi)發(fā)的柴草氣化爐系列專(zhuān)利產(chǎn)品,技術(shù)全面升級(jí),無(wú)焦油無(wú)風(fēng)機(jī)準(zhǔn)氣化可燒大料濕料?？朔嗽瓪饣癄t對(duì)燃料要求苛刻、焦油含量大、煙氣排放超標(biāo)、需使用風(fēng)機(jī)等缺點(diǎn)。操作簡(jiǎn)單,熱效率高達(dá)50%以上,火力超強(qiáng)相當(dāng)于3000瓦電爐,可適用于炊事沐浴和取暖。
西安老科協(xié)專(zhuān)利技術(shù)開(kāi)發(fā)中心
網(wǎng)址:西安市雁塔路99號(hào)北四樓(省科技大院)
電話:029-85525023 85538190
動(dòng)植物油脂的主要成分是甘油三酸酯，通過(guò)酯交換法制備的脂肪酸單烷基酯，工業(yè)上應(yīng)用主要是脂肪酸甲酯，俗稱(chēng)為第一代生物柴油。生物柴油是指天然油脂制備的柴油，也可以是其他柴油，若以動(dòng)植物油脂為原料通過(guò)加氫裂解工藝生產(chǎn)非脂肪酸甲酯生物柴油，稱(chēng)為第二代生物柴油。若以脂肪酸甲酯為代表的生物柴油需達(dá)到“GB/T20828-2007柴油機(jī)燃料調(diào)合用生物柴油（BD100）”標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)；若是非脂肪酸甲酯生物柴油需達(dá)到石化柴油相應(yīng)的《輕柴油》（GB252-2000）技術(shù)要求指標(biāo)。
一、第一代生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀及酯交換法工藝存在的問(wèn)題
各種動(dòng)植物油、草本植物油、木本植物油、動(dòng)物油、廢棄油脂（如地溝油、泔水油）、藻油等都可用來(lái)加工生物柴油。
生產(chǎn)生物柴油主要采用動(dòng)植物脂類(lèi)的可再生資源，能夠通過(guò)各種催化和化學(xué)方法轉(zhuǎn)化為適宜碳鏈長(zhǎng)度的可再生液體燃料。目前利用油脂制備液體燃料的主要方法是酯交換法，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，酯交換法已形成比較完備的技術(shù)體系，在歐美國(guó)家主要以大豆油、菜籽油生產(chǎn)生物柴油，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，已部分進(jìn)入石油市場(chǎng)彌補(bǔ)石化柴油的不足。
我國(guó)不同于歐美國(guó)家，我國(guó)人多地少的國(guó)情，決定了生物柴油原料的發(fā)展應(yīng)遵循“不與人爭(zhēng)糧，不與糧爭(zhēng)地”的原則，利用非糧作物和林木質(zhì)物質(zhì)生產(chǎn)生物質(zhì)液體燃料。近期主要利用回收的廢油脂生產(chǎn)生物柴油，目前已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)，我國(guó)每年產(chǎn)廢油脂的數(shù)量是巨大的，利用大中城市回收的廢油及餐飲廢油制備生物柴油，以此廢油作原料可以降低生物柴油生產(chǎn)成本；又是綜合利用工業(yè)廢油及其他廢油，使廢物資源達(dá)到經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的目的。
發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)可以增加一條由可再生資源生產(chǎn)清潔柴油的渠道，但是其瓶頸問(wèn)題是產(chǎn)品的質(zhì)量和價(jià)格，不能參與石油市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，與石化柴油缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。所以積極開(kāi)發(fā)降低生產(chǎn)成本，提高油品品質(zhì)的研究，采用廉價(jià)的原料，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化、改進(jìn)、提高產(chǎn)物綜合利用值，以獲取低成本、高質(zhì)量的生物柴油，是我國(guó)生物柴油生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。生物柴油生產(chǎn)工藝及采用原料可導(dǎo)致生物柴油生產(chǎn)成本有較大差異，在一定程度上限制了生物柴油技術(shù)的推廣及應(yīng)用，因此在制備工藝及配套裝置上，著重研究適合各種不同的原料，特別是對(duì)于游離脂肪酸含量較高的油脂，如各種餐飲廢油、地溝油、酸化油等，不能直接通過(guò)酯交換反應(yīng)制備生物柴油而開(kāi)發(fā)出比較適宜的技術(shù)先進(jìn)適用和經(jīng)濟(jì)有利合理的工藝路線，不但能夠增加新建生物柴油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還能夠推動(dòng)生物柴油產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，普及應(yīng)用。
目前動(dòng)植物油脂通過(guò)酯交換法制備的脂肪酸甲酯，即第一代生物柴油存有原料利用品種單一、工藝復(fù)雜、設(shè)備繁多、反應(yīng)過(guò)程使用過(guò)量甲醇，后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的甲醇回收裝置；能耗高、色澤深；油脂原料中的游離脂肪酸及水嚴(yán)重影響生物柴油的收率及品質(zhì)；油脂中的不飽和脂肪酸在高溫下容易變質(zhì)，酯化產(chǎn)物難以回收；成本高，生產(chǎn)過(guò)程有廢堿液、廢酸液排放造成環(huán)境二次污染等問(wèn)題。常規(guī)工藝制備的脂肪酸甲酯，由于自身性質(zhì)決定的缺陷在實(shí)際應(yīng)用中還存在一定的問(wèn)題：如①低溫流動(dòng)性差，冷凝、冷濾點(diǎn)較高，不能在氣候寒冷地區(qū)及冬季使用；②分子結(jié)構(gòu)中含有氧官能團(tuán)造成熱值較低，通常比石化柴油低9%13%；③黏度較高，為5-10mm/s-1，在柴油中輸送困難，使其供油不充分；④密度較高，為0.87-0.90cm3/g，易造成不完全燃燒；⑤儲(chǔ)存穩(wěn)定性差，容易發(fā)生氧化變質(zhì)等問(wèn)題。又因動(dòng)植物油脂資源少、價(jià)格高，制約了生物柴油的實(shí)際應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的大力發(fā)展。
天津市迪創(chuàng)生物能源科技有限公司研發(fā)的“環(huán)保型提煉清潔液體燃料真空催化改質(zhì)裝置”是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)第二代生物柴油的技術(shù)裝置，解決了上述的這些問(wèn)題。
二、第二代生物柴油轉(zhuǎn)化機(jī)理
從總體來(lái)看，通過(guò)第一代酯交換工藝生產(chǎn)的脂肪酸甲酯，其對(duì)原料油品的要求較高，同時(shí)副產(chǎn)甘油，加大了產(chǎn)品分離的提純難度，增加了生產(chǎn)成本，又由于第一代生物柴油在使用過(guò)程中的弊端，研究者們通過(guò)第一代生物柴油進(jìn)行加氫脫氧，異構(gòu)化反應(yīng)，得到類(lèi)似柴油的烷烴，形成了第二代生物柴油。與第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有優(yōu)異的調(diào)和性質(zhì)和低溫流動(dòng)性等特點(diǎn)，適用范圍更廣泛。國(guó)外已開(kāi)始逐漸進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段，為生產(chǎn)超清潔柴油奠定了基礎(chǔ)。在我國(guó)只停留在試驗(yàn)研究階段，迄今為止還尚未有進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)的企業(yè)，第二代生物柴油是未來(lái)生物柴油的主要發(fā)展方向。
動(dòng)植物油脂作為可再生資源，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)中含有與柴油相似的脂肪酸長(zhǎng)碳鏈，使其作為石油資源的替代品成為可能。
廢油脂的主要成分還是動(dòng)植物油的成分，動(dòng)植物油中所含的脂肪酸（無(wú)論是飽和或不飽和）絕大部分為偶碳直鏈的，主要脂肪酸有C12、C14、C16、C18、C20和C22等幾種，其他的脂肪酸含量很少，這些脂肪酸鏈長(zhǎng)度與柴油碳數(shù)非常接近，這也是作為生物柴油的重要依據(jù)，而長(zhǎng)碳鏈在高溫條件下會(huì)發(fā)生分解、斷鏈、產(chǎn)生小分子烴類(lèi)。動(dòng)植物油脂通過(guò)熱裂解、催化裂解和催化加氫可得到烴類(lèi)產(chǎn)物，能有效地利用油脂結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，作為石化原料的補(bǔ)充，生產(chǎn)小分子的烴類(lèi)等有機(jī)化工原料，或轉(zhuǎn)化為新型燃料——生物柴油。這為廢棄油脂的資源化利用又開(kāi)拓了新的途徑。
催化加氫裂解的過(guò)程是石油化工行業(yè)常用的工藝過(guò)程，對(duì)提高原料的加工深度，合理利用石油資源、改善油品質(zhì)量，提高輕油收率等具有重要意義。第二代生物柴油利用催化裂解技術(shù)進(jìn)行加氫處理，從而得到與柴油相似的烷烴。
動(dòng)植物油脂的主要成分是脂肪酸甘油酯，在催化加氫條件下，甘油三酯、單甘酯及羧酸在內(nèi)的中間產(chǎn)物，經(jīng)加氫脫羧基、加氫脫羰基、加氫脫氧反應(yīng)生成正構(gòu)烷烴的最終產(chǎn)物是C12-C24正構(gòu)烷烴，副產(chǎn)包括丙烷、水和CO、CO2。由于正構(gòu)烷烴的熔點(diǎn)較高，使得所制備的生物柴油的濁點(diǎn)偏高，低溫流動(dòng)性差，再通過(guò)加氫異構(gòu)化反應(yīng)，將部分或全部正構(gòu)烷烴轉(zhuǎn)化為異構(gòu)烷烴，從而提高其低溫使用性能。
催化加氫裂解是指在高溫、高壓、有氫氣存在的條件下進(jìn)行加氫裂化，催化加氫裂解能夠得到高品質(zhì)的燃料油，其燃油性能甚至超過(guò)常規(guī)的石化柴油，但是加氫過(guò)程使用高熱值氫氣，自身就是高熱值燃料，將其轉(zhuǎn)化不可燃燒的水，不僅操作成本高，也是一種資源的浪費(fèi)。目前在我國(guó)經(jīng)濟(jì)上可行制備生物柴油的主要原料是高酸價(jià)油脂、廢棄動(dòng)植物油脂，分布相對(duì)分散，原材料集中相對(duì)困難，而且設(shè)備投資大，比較適宜石化煉油企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)。因此該法在我國(guó)近期還不太適用，高溫、高壓、催化劑昂貴，不適宜中小型規(guī)模的企業(yè)采用。
三、供氫催化裂解改質(zhì)工藝生產(chǎn)第二代生物柴油技術(shù)的先進(jìn)性
催化加氫裂解是一種有應(yīng)用前景的油脂轉(zhuǎn)化燃料油技術(shù)，即生產(chǎn)第二代生物柴油的技術(shù)。是將生物油脂通過(guò)供氫催化裂解改質(zhì)制備生物液體清潔燃料，是開(kāi)發(fā)生物柴油替代燃料的又一條途徑，是一種新能源的生產(chǎn)方式，與目前第一代生物柴油的酯交換法制備工藝相比較有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)。
根據(jù)中華人民共和國(guó)第200920151218.8專(zhuān)利，名稱(chēng)“環(huán)保型提煉清潔液體燃料真空催化改質(zhì)裝置”的實(shí)用新型專(zhuān)利技術(shù)，授權(quán)公告日：2010年1月27日，生產(chǎn)第二代生物柴油。該項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局評(píng)為“2011年度10項(xiàng)優(yōu)秀專(zhuān)利”。
該裝置是應(yīng)用第二代生物柴油的轉(zhuǎn)化技術(shù)提高油品質(zhì)量的裝置，克服了第一代生物柴油現(xiàn)有技術(shù)存在的生產(chǎn)成本高、工藝過(guò)程復(fù)雜，對(duì)環(huán)境造成二次污染的缺點(diǎn)；又因動(dòng)植物油資源少、價(jià)格高，制約生物柴油的實(shí)際應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的大力發(fā)展。而第二代生物柴油研究的重點(diǎn)是擴(kuò)大油脂資源和其他可利用資源的應(yīng)用范圍，根據(jù)原料的性質(zhì)，提煉清潔液體燃料真空催化改質(zhì)的轉(zhuǎn)化方法和提高生物柴油油品品質(zhì)的技術(shù)。
該裝置是采用先進(jìn)的催化裂解技術(shù)，將裂解釜中液相懸浮床流態(tài)化與精餾塔固定床催化改質(zhì)提煉燃油耦合同一裝置體系，將二步聯(lián)產(chǎn)法工藝改為一步分流法，簡(jiǎn)化工藝流程，減少中間環(huán)節(jié)，有利于節(jié)能和節(jié)省設(shè)備投資；采用催化裂解、改性提質(zhì)、技術(shù)先進(jìn)適用，經(jīng)濟(jì)有利合理，從而獲得符合國(guó)標(biāo)的高品質(zhì)清潔液體燃料。催化加氫脫氧，降低生物柴油的氧含量，提高其能量密度；加氫異構(gòu)化，提高油品低溫性能，同時(shí)保持高十六烷值、辛烷值，避免了傳統(tǒng)工藝酯交換法的缺點(diǎn)。
采用供氫催化裂解改質(zhì)是運(yùn)用本裝置的核心技術(shù)，是第二代生物柴油新的一種轉(zhuǎn)化方式。本項(xiàng)目的供氫催化裂解技術(shù)不同于高溫?zé)崃呀狻⒋呋呀夂痛呋託?，有自己?dú)有的優(yōu)勢(shì)。其特點(diǎn)是：在廢油脂中加入一定量的具有供氫效果的化合物，也能起到氫氣存在的同樣效果，這些化合物能在熱反應(yīng)過(guò)程中提供活性氫自由基，有目的地抑制自由基縮合，從而提高裂化反應(yīng)的苛刻度，增加中間餾分油產(chǎn)量。供氫催化裂解是在常規(guī)裂化工藝基礎(chǔ)上加入具有供氫效果的溶劑，使反應(yīng)過(guò)程中液體供氫劑釋放出的活性氫與生物油脂熱解過(guò)程中產(chǎn)生的自由基結(jié)合生成穩(wěn)定具有協(xié)同效應(yīng)的低分子，從而抑制自由基的縮合，可提高熱裂解反應(yīng)的速率，防止結(jié)焦，增加輕餾分汽油和中間柴油餾分的收率。
塑料是碳?xì)浠衔铮芰狭呀庥椭泻写罅繗湓?，H/C原子比相對(duì)較高，加熱時(shí)揮發(fā)分也比較高，為了獲得廉價(jià)的氫氣，廢塑油、橡膠油與廢油脂加熱共熔裂解，富有優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的協(xié)同效應(yīng)，富含氫的塑膠中含氫基團(tuán)在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)向動(dòng)植物油裂解產(chǎn)物進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)移，塑膠裂解油在油脂裂解中起著供氫作用，是主要的供氫者，油脂中的含氧化合物最容易加氫脫氧，很快反應(yīng)生成烴和水，同時(shí)伴隨脫羧基、脫羰基、異構(gòu)化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)加氫裂解，使動(dòng)植物油裂解為柴油，少量汽油餾分，具有很高的十六烷值、辛烷值和較低的硫含量和芳烴，可單獨(dú)使用或與柴油任一比例摻合使用，是一種優(yōu)質(zhì)的石化燃料的替代品。該技術(shù)已在天津中試裝置進(jìn)行中試，其產(chǎn)品能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求指標(biāo)，技術(shù)成熟。由于利用垃圾中的廢料為原料，原料易得且價(jià)廉，既減少對(duì)環(huán)境的污染，又能獲得可利用的豐富資源，生產(chǎn)成本較低，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，目前在石油燃料市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
供氫催化裂解工藝與酯交換工藝技術(shù)對(duì)比其先進(jìn)性是：
1 用于制備生物柴油的原料：酯交換工藝對(duì)其原料中游離脂肪酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求最為苛刻，無(wú)論任何油脂都要進(jìn)行脫酸、脫膠處理；供氫催化裂解工藝對(duì)原料中的游離脂肪酸要求最低，大部分油脂不需要脫酸、脫膠就可作原料使用，從而減少了脫酸、脫膠質(zhì)對(duì)油的損耗，擴(kuò)大了對(duì)原料的使用范圍，更加適合我國(guó)生物柴油原料來(lái)源廣、適用性強(qiáng)、性質(zhì)不穩(wěn)定和游離脂肪酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的現(xiàn)狀。該法具有很好的工業(yè)前景。
2 酯交換工藝合成的脂肪酸甲酯中含有氧和各種雜質(zhì)，同時(shí)由于脂肪酸甲酯在化學(xué)組成方面不同于石化柴油，不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，在其與油接觸時(shí)會(huì)使油污染，酯交換工藝合成的脂肪酸甲酯雖然低硫、低芳烴，符合其清潔柴油發(fā)展方向，但其比重大、熱值低、穩(wěn)定性差，不能擴(kuò)大柴油產(chǎn)量和清潔油品升級(jí)換代，只能低比例與石化柴油混合使用，從而限制在石化柴油中的大量應(yīng)用；而供氫催化裂解工藝制備的生物柴油低硫、低芳烴，符合清潔柴油發(fā)展方向，同時(shí)產(chǎn)品的比重小、熱值高、穩(wěn)定性好、低溫性能好，可適應(yīng)多種環(huán)境條件，全年都可使用，即使在-20攝氏度以下氣溫極低地區(qū)也能夠使用。因此，供氫催化裂解工藝不僅成為生物柴油發(fā)展的主要方向，而且也是為將來(lái)石化柴油提供升級(jí)換代的途徑。
3 供氫催化裂解法與酯交換法制備生物柴油相比，催化裂解的產(chǎn)物組成發(fā)生了根本變化，通常得到的是烷烴、烯烴、羰基化合物、脂肪酸的混合物，由于這些化合物的物化性質(zhì)與柴油十分接近，發(fā)熱值、黏度、密度、閃點(diǎn)、餾程等主要指標(biāo)都能達(dá)到國(guó)標(biāo)無(wú)鉛汽油和輕柴油相應(yīng)的指標(biāo)要求。
4 供氫催化裂解工藝不需要對(duì)原料進(jìn)行脫酸、脫膠質(zhì)等預(yù)處理步驟，沒(méi)有副產(chǎn)物甘油和甲醇回收的問(wèn)題，只存在裂化一道工序，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)用工、設(shè)備投入、原材料成本大為減少，在生產(chǎn)成本和燃油性能上占有優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)有技術(shù)及目前石油市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，在沒(méi)有國(guó)家政府現(xiàn)行政策資金補(bǔ)貼的情況下仍具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
5 采用懸浮床流態(tài)化反應(yīng)器、固定床塔式反應(yīng)器、隔板節(jié)能精餾塔、管式加熱爐及自動(dòng)排渣裝置系統(tǒng)連續(xù)化生產(chǎn)，副產(chǎn)品回收利用，無(wú)“三廢”污染物排放，是一種清潔生產(chǎn)工藝。
四、第二代生物柴油發(fā)展前景
生物柴油作為一種可再生與環(huán)境友好的清潔燃料，將成為石油燃料油的理想替代能源。目前使用的生物柴油是常規(guī)酯交換法制備的第一代生物柴油，即以油料作物、油料植物和工程微藻等水生植物油脂、動(dòng)物油脂及餐飲地溝油等為原料通過(guò)酯交換工藝生產(chǎn)脂肪酸甲酯（FAME），生產(chǎn)過(guò)程中同時(shí)副產(chǎn)甘油。這一技術(shù)比較成熟，已部分進(jìn)入市場(chǎng)彌補(bǔ)石化柴油的不足。在第一代生物柴油的基礎(chǔ)上，第二代生物柴油是以動(dòng)植物油脂為原料通過(guò)催化加氫裂解工藝生產(chǎn)的非脂肪酸甲酯生物柴油。與第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有優(yōu)異的調(diào)和性質(zhì)和低溫流動(dòng)性能等優(yōu)點(diǎn)，明顯優(yōu)于第一代脂肪酸甲酯，適用范圍更加廣泛，是未來(lái)生物柴油的主要發(fā)展方向。目前國(guó)外第二代生物柴油已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)和應(yīng)用階段，為生產(chǎn)超低硫清潔柴油奠定基礎(chǔ)。從目前來(lái)看，植物油作為石油替代資源的成本較高，因此植物油的開(kāi)發(fā)利用受到制約。但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于石油資源不斷減少以及日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，開(kāi)發(fā)可再生的綠色替代能源是必然趨勢(shì)。我國(guó)每年的廢食用油和其他碳?xì)鋸U油的資源十分豐富，這也比大豆油、菜籽油便宜很多，利用廢棄動(dòng)植物油脂和碳?xì)鋸U油生產(chǎn)第二代生物柴油，清潔汽油，認(rèn)真提高廢油資源的綜合利用，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展思路，不僅對(duì)于緩解燃油的緊缺局面起到了一定的補(bǔ)充作用，而且對(duì)于新增企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益將是巨大的。
據(jù)測(cè)算，該項(xiàng)目投資500萬(wàn)元即可投產(chǎn)。按全年生產(chǎn)生物柴油產(chǎn)品10000噸，所需原料為12500噸，料油市場(chǎng)價(jià)格按其平均價(jià)格4800元/噸計(jì)算，年凈利潤(rùn)總額可達(dá)1211.90萬(wàn)元，投資利稅率可達(dá)21.78%，投資回收期為半年。另外，本項(xiàng)目有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。正常生產(chǎn)年份以生產(chǎn)能力利用率表示的盈虧平衡點(diǎn)為12.86%。計(jì)算表明，當(dāng)項(xiàng)目正常生產(chǎn)年份的生產(chǎn)能力利用率達(dá)12.86%時(shí)，可不虧不盈，即當(dāng)年生產(chǎn)第二代生物柴油1286噸，即可保本。發(fā)明人馮善茂表示，他本人以及他所在單位愿意向廣大企業(yè)和個(gè)人提供技術(shù)合作與咨詢(xún)。
五、聯(lián)手共創(chuàng)，打造生物柴油低碳時(shí)代
第二代生物柴油的發(fā)明人馮善茂及他的研發(fā)單位天津市迪創(chuàng)生物能源科技有限公司是擁有可再生生物質(zhì)能源自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科技型企業(yè)，從20世紀(jì)90年代初就從事可再生能源生物液體燃料的研究，不用國(guó)家一分錢(qián)，將自己的經(jīng)濟(jì)收入全部投入到科學(xué)研究工作中，在堅(jiān)持不懈的努力下，取得多項(xiàng)發(fā)明成果，在生物液體燃料中相繼發(fā)明了①“環(huán)保型生產(chǎn)生物柴油的酯化裝置”（ZL200620149130.2）、②“節(jié)能環(huán)保型生物柴油粗酯精制裝置”（ZL200820136768.1）、③“環(huán)保型提煉清潔液體燃料真空催化改酯裝置”（ZL200920151215.8）等，其中①、②兩項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)在2009年第9屆香港國(guó)際專(zhuān)利發(fā)明博覽會(huì)上均榮獲發(fā)明金獎(jiǎng)；“節(jié)能環(huán)保型生物柴油粗酯精制裝置”的學(xué)術(shù)論文（成果）在2010年國(guó)際交流評(píng)選活動(dòng)中被評(píng)為“世界重大學(xué)術(shù)思想特等獎(jiǎng)”；“環(huán)保型提煉清潔液體燃料真空催化改酯裝置”（ZL200920151215.8），該項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局評(píng)為“2011年度10項(xiàng)優(yōu)秀專(zhuān)利”。上述3項(xiàng)專(zhuān)利是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，并根據(jù)國(guó)內(nèi)、國(guó)外比較成熟的工藝，經(jīng)過(guò)多年的科學(xué)研究與實(shí)驗(yàn)而研制開(kāi)發(fā)出具有節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)業(yè)延伸、生產(chǎn)鏈接的生物柴油配套技術(shù)與裝置。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)能源的緊缺狀況，燃料油品的市場(chǎng)需求及用戶(hù)生產(chǎn)者的要求，生物柴油升級(jí)換代的第二代生物柴油應(yīng)運(yùn)而生，為了使生物柴油新興產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展，實(shí)施產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，天津市迪創(chuàng)生物能源科技有限公司與山東濰坊春泉環(huán)保設(shè)備有限公司已簽訂長(zhǎng)期合作合同，建立“資源綜合利用科研實(shí)驗(yàn)基地”，加快生物質(zhì)燃料的研發(fā)與設(shè)備開(kāi)發(fā)，加快適用技術(shù)的專(zhuān)利轉(zhuǎn)化，使生物柴油新興產(chǎn)業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展。充分發(fā)揮山東濰坊春泉環(huán)保設(shè)備有限公司制造壓力容器與設(shè)備的專(zhuān)有技術(shù)與優(yōu)勢(shì)，專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)生物柴油與生物質(zhì)煉化的專(zhuān)用設(shè)備。中國(guó)首套第二代生物柴油的全整套的中試煉化設(shè)備，在山東濰坊春泉環(huán)保設(shè)備有限公司投資、加工落成，已于今年5月試車(chē)投產(chǎn)，這標(biāo)志我國(guó)第二代生物柴油生產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)成功，首套裝置在山東落成投產(chǎn)。
該裝置，采用供氫催化、裂解改質(zhì)生產(chǎn)低凝生物柴油的工藝，裝置適用范圍廣泛，既可用植物油、動(dòng)物油又可用廢棄油脂、廢機(jī)油、廢塑料油及石化煉廠的廢料，經(jīng)過(guò)裂解改質(zhì)后都可轉(zhuǎn)化為替代石油的燃料油品。
能源是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)?？v觀人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的歷史，人類(lèi)文明的每一次重大進(jìn)步都伴隨著能源的改進(jìn)和更替。在過(guò)去100多年里，發(fā)達(dá)國(guó)家先后完成了工業(yè)化，消耗了地球上大量的自然資源，特別是能源資源。當(dāng)前，一些發(fā)展中國(guó)家正在步入工業(yè)化階段，能源消費(fèi)增加是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的客觀必然。可以說(shuō)能源的開(kāi)發(fā)利用極大地推進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)和人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展。中國(guó)是當(dāng)今世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，擺脫貧困，是中國(guó)政府和人民在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)的主要任務(wù)。改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)成為世界上發(fā)展最快的發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展取得了舉世矚目的輝煌成就，為世界的發(fā)展和繁榮作出重大貢獻(xiàn)的同時(shí)，也消耗了大量的能源。資源的節(jié)約、集約、循環(huán)利用，仍是今后乃至更長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期在能源利用方面一個(gè)重要的方向。21世紀(jì)能源發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)是多類(lèi)能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的集成，將是物理能、化學(xué)能、生物能以及物理、化學(xué)、生物的優(yōu)化梯級(jí)利用。
地溝油，這個(gè)長(zhǎng)期伴隨著人們生產(chǎn)、生活而存在的產(chǎn)物，卻因?yàn)槭茉倮眉夹g(shù)條件的限制被“忽略”了很多年，甚至回流到餐桌，侵害著我們的健康。在西方及個(gè)別發(fā)達(dá)國(guó)家，地溝油的安全利用早已超越“流向餐桌”的價(jià)值，在美國(guó)、加拿大、德國(guó)、英國(guó)、新西蘭、日本等國(guó)，地溝油被制作為生物柴油、肥料等工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的原料已屢見(jiàn)不鮮；而在我國(guó)，地溝油“利用”尚未大規(guī)模展開(kāi)，以至于給了一些不法分子可乘之機(jī)。
隨著科技的不斷發(fā)展和相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业某掷m(xù)探索，地溝油高效利用的諸多技術(shù)難點(diǎn)已在實(shí)驗(yàn)室攻破。2013年8月1日，上海市食品安全委員會(huì)辦公室、市綠化和市容管理局、同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院、市食品安全工作聯(lián)合會(huì)、上海市華誼集團(tuán)技術(shù)研究院和上海中器環(huán)?？萍加邢薰驹谕瑵?jì)大學(xué)新能源汽車(chē)工程中心舉行了“上海市餐廚廢棄油脂循環(huán)利用合作協(xié)議簽署儀式”，“協(xié)議”中地溝油將成為滬上公交車(chē)的輔助能源，到2014年，上海將有1000輛公交車(chē)開(kāi)始應(yīng)用含有餐廚廢棄油的生物柴油。而在此之前，昆明紅火科技公司法人代表劉一江（發(fā)明人）與昆明理工大學(xué)退休教授董天敏經(jīng)過(guò)多年的潛心研究，已經(jīng)通過(guò)專(zhuān)利技術(shù)將地溝油開(kāi)發(fā)制造成不同用途的生物醇油并由昆明紅火科技有限公司進(jìn)行推廣。目前，紅火科技公司利用高科技、微生物技術(shù)將地溝油開(kāi)發(fā)成4個(gè)系列產(chǎn)品：1號(hào)產(chǎn)品用于家庭、飯店的取暖、照明等（400—1200度），2號(hào)產(chǎn)品用于柴油機(jī)發(fā)電、抽水等，3號(hào)產(chǎn)品用于中小形工業(yè)鍋爐的燃燒（800—1300度），4號(hào)產(chǎn)品用于各種柴油機(jī)車(chē)輛，比如小汽車(chē)、大客車(chē)、貨車(chē)、農(nóng)用車(chē)、工程機(jī)械等。
昆明紅火科技公司負(fù)責(zé)人劉一江介紹說(shuō)，以甲醇、地溝油為原料研發(fā)的生物醇油系列產(chǎn)品全部通過(guò)了國(guó)家檢測(cè)，而且利用目前國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，還解決了其它燃料的諸多缺點(diǎn)，比如煤炭的煙塵、柴油的異味、液化氣的易爆和毒性、天然氣及管道煤氣的管道設(shè)施和毒性、汽油的烷烴、烯烴、硫化物的污染。最引人注目的是，除了沒(méi)有以上這些傳統(tǒng)燃料的各種缺點(diǎn)外，用地溝油制造的生物醇油較傳統(tǒng)燃料還可節(jié)約30%—50%的燃料資金。發(fā)明人劉一江說(shuō)，用地溝油生產(chǎn)的生物醇油具有性能穩(wěn)定、不易揮發(fā)、無(wú)壓力、不爆炸、無(wú)毒性、無(wú)煙塵、不腐蝕、不氧化、不放射、成本低、應(yīng)用廣泛、使用便捷、不受管道限制等等優(yōu)點(diǎn)，不僅對(duì)人畜、農(nóng)作物及柴油機(jī)零部件無(wú)腐蝕和影響，而且在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)“三廢”排放，不會(huì)形成二次污染。該生產(chǎn)技術(shù)整合了物理、化學(xué)、生物、納米等技術(shù)，是多領(lǐng)域的高新技術(shù)的科學(xué)組合，并非單一的物理勾兌或化學(xué)合成。
我國(guó)地溝油資源豐富，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年我國(guó)消費(fèi)的動(dòng)、植物油總量大約3000萬(wàn)噸左右，而地溝油產(chǎn)量約為動(dòng)、植物油消費(fèi)總量的30%，由此推算，可利用的地溝油將不低于1000萬(wàn)噸，總量相當(dāng)驚人?？茖W(xué)的利用地溝油，不但可以防止廢棄食用油脂返回餐桌，還可緩解能源危機(jī)、解決環(huán)境污染等社會(huì)問(wèn)題。所以，開(kāi)拓地溝油回收再利用渠道，使地溝油變成有價(jià)值的工業(yè)資源是百利而無(wú)害的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。目前雖然從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了地溝油的工業(yè)利用，但因各種原因，這一產(chǎn)業(yè)也受到諸多因素的困擾：一是隨著各地地溝油再加工項(xiàng)目建設(shè)的興起，對(duì)地溝油的需求也不斷增大，地溝油收購(gòu)價(jià)不斷上漲，導(dǎo)致相關(guān)企業(yè)利潤(rùn)微薄，從事該行業(yè)的企業(yè)積極性銳減。二是國(guó)家對(duì)生物柴油生產(chǎn)企業(yè)的稅費(fèi)扶持政策和力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，相關(guān)企業(yè)僅靠生產(chǎn)生物柴油難以為繼。三是目前我國(guó)還沒(méi)有建立規(guī)范的廢棄油脂收集、流通、管理體系，不少餐飲企業(yè)為了牟利，把泔水賣(mài)給非法加工商，而正規(guī)油化企業(yè)收不到地溝油的現(xiàn)象依然存在。要解決好這些問(wèn)題，則需要國(guó)家進(jìn)一步明確配套政策，在規(guī)范地溝油流通環(huán)節(jié)管理的同時(shí)，加大對(duì)違法使用地溝油的懲處力度，另外，輔以對(duì)合法企業(yè)的財(cái)政補(bǔ)貼和鼓勵(lì)市場(chǎng)使用地溝油工業(yè)產(chǎn)品，從多方面入手，徹底解決好地溝油的再利用問(wèn)題。
由于石油能源資源有限，隨著世界工業(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問(wèn)題。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)，人們逐漸認(rèn)識(shí)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)許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)亟待解決的重大問(wèn)題。
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)，前者如天然氣、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，雖然天然氣、液化石油氣、氫均早已投入使用，但由于使用機(jī)械的內(nèi)部構(gòu)造以及燃料的補(bǔ)給及貯存等方面的問(wèn)題，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代品，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代品種而使用，但成本較高；生物燃料主要用作柴油的替代品。
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)短于石油的生成期，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。
但植物油單獨(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，容易形成結(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容易流入曲軸箱，引起油變質(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。
比較常見(jiàn)的改性方法有下列4種：①直接混合法：將天然油脂與石油柴油、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。
這4種方法中，混合法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、油污染等問(wèn)題，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?；D(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，使得天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)提高了燃料的揮發(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。
2 生物柴油的概念
生物柴油這一概念最早由德國(guó)Rudolf Desel博士于1985年提出，并在1990年巴黎博覽會(huì)上展示了使用花生油作燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。生物柴油較系統(tǒng)的研究工作始于20世紀(jì)50年代末60年代初，在70年代的石油危機(jī)后得到了大力發(fā)展。
生物柴油的主要成分是高級(jí)脂肪酸的低級(jí)醇酯，即軟脂酸、硬脂酸、油酸、亞油酸等長(zhǎng)鏈飽和或不飽及脂肪酸同甲醇或乙醇等醇類(lèi)物質(zhì)所形成的酯類(lèi)化合物。
生物柴油基本不含硫和芳烴。生物柴油的十六烷值高達(dá)52.9，氧含量達(dá)10%-11%。與普通柴油相比，富氧燃燒對(duì)燃油完全燃燒有利，特別是在高負(fù)荷下、高燃料濃度區(qū)，可減少CO、SO2、碳?xì)浠衔铩⒍喹h(huán)苯類(lèi)致癌物質(zhì)和“黑煙”等污染物排放；而高十六烷值，使得燃油著火性能好，滯燃期短，故未燃碳?xì)浜土呀馓細(xì)渚?，CO排放量降低；生物柴油有較好的發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能，無(wú)添加劑時(shí)冷凝點(diǎn)達(dá)-20℃；有較好的性能，可降低噴油泵、發(fā)動(dòng)機(jī)缸和連桿的磨損率，延長(zhǎng)其使用壽命。同時(shí)，生物柴油的開(kāi)口閃點(diǎn)高，儲(chǔ)存、使用、運(yùn)輸都很安全，不在危險(xiǎn)品之列。生物柴油和常規(guī)柴油的性能比較見(jiàn)表1所示。
目前，國(guó)外對(duì)生物柴油的燃燒特性和排放特性已進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。結(jié)果表明，生物柴油和柴油按一定比例混合后，未損壞柴油機(jī)性能，未增加燃料成本，使用安全性高，排放性能優(yōu)于純柴油，完全可以替代柴油。采用生物柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放指標(biāo)不僅滿足目前的歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)，甚至滿足在歐洲頒布實(shí)施的更加嚴(yán)格的歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。如使用菜籽油甲酯的柴油機(jī)，按FFP75規(guī)程試驗(yàn)時(shí)碳?xì)浠衔锱欧艤p少20%，CO排放下降15%，煙度約減少40%，多環(huán)芳香烴的排放也減小，而NOx排放約增加了10%，醛和酮的排放增加了40%。國(guó)內(nèi)對(duì)此較為系統(tǒng)的研究報(bào)道目前還較少。
實(shí)際使用時(shí)，生物柴油可以與柴油以任意混合比混合使用，也可以單獨(dú)使用。使用普通柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)(對(duì)有些機(jī)型僅需換密封圈和濾芯)，無(wú)需作任何改動(dòng)，并對(duì)駕駛無(wú)任何影響。駕駛者根本無(wú)法區(qū)分兩者的駕駛動(dòng)力差別。實(shí)際上如果將生物柴油作為礦物柴油的調(diào)合組分，可以起到提高十六烷值，降低硫含量，特別是改善性能的作用。如在煉油廠深度加氫生產(chǎn)的低硫、低芳烴柴油中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%—5%生物柴油，即可改進(jìn)性能，比采用添加劑經(jīng)濟(jì)合理，排放性能也可大幅度提高。
生物柴油的主要缺點(diǎn)是甲酯易于氧化和聚合，當(dāng)它滲入油時(shí)會(huì)形成堵塞機(jī)油泵的油泥；其次生物柴油中通常含有微量的醇與甘油，這會(huì)使與之接觸的橡膠零件如橡膠膜、密封圈、燃油管(即燃油接觸的橡膠配件)等逐漸降解；另外，甘油容易堵塞輸油管道和噴油嘴。盡管如此，由于生物柴油本身無(wú)毒，生物降解率達(dá)98%，其降解速率是石油柴油的兩倍，對(duì)土壤和水的污染較少，可以降低90%的空氣毒性，降低94%的致癌率；沒(méi)有硫散發(fā)，可減少酸雨發(fā)生，有益于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。特別是生物柴油具有可再生性，作為一種可再生能源，資源不會(huì)枯竭。因此，作為優(yōu)質(zhì)的柴油代用晶，目前世界上許多國(guó)家正大力開(kāi)發(fā)這種技術(shù)并推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
3 生物柴油的生產(chǎn)
3.1 酯交換法合成生物柴油
目前，工業(yè)生產(chǎn)生物柴油主要是應(yīng)用酯交換法。在油類(lèi)酯交換反應(yīng)中，甘油三酸酯與醇在催化劑作用下酯交換得到脂肪酸甲酯和甘油。
各種天然的植物油和動(dòng)物脂肪以及食品工業(yè)的廢油，都可以作為酯交換生產(chǎn)生物柴油的原料。可用于酯交換的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。其中最為常用的是甲醇，這是由于甲醇的價(jià)格較低，同時(shí)其碳鏈短、極性強(qiáng)，能很快地與脂肪酸甘油酯發(fā)生反應(yīng)，且堿性催化劑易溶于甲醇。該反應(yīng)可用酸、堿或酶作為催化劑。其中堿性催化劑包括NaOH，KOH、各種碳酸鹽以及鈉和鉀的醇鹽，還包括有機(jī)堿，酸性催化劑常用的是硫酸、磷酸或鹽酸。
酸催化酯交換過(guò)程產(chǎn)率高，但反應(yīng)速率慢，分離難且易產(chǎn)生“三廢”。堿性催化反應(yīng)速度快，工業(yè)生產(chǎn)中主要采用堿性催化的生產(chǎn)工藝。盡管酸催化轉(zhuǎn)酯反應(yīng)比堿催化慢得多，但當(dāng)甘油酯中游離脂肪酸和水含量較高時(shí)，酸催化更合適。而影響酯交換反應(yīng)的主要因素有：催化劑、游離脂肪酸和水分、醇／油摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間。
3.2 原料的選擇及其預(yù)處理
理論上分子量與柴油相近的動(dòng)植物油脂均可以用作生物柴油的原料，但實(shí)際上由于動(dòng)物油脂一般飽和脂肪酸含量高，熔點(diǎn)和粘度較高，與甲醇的互溶性較差，且成本相對(duì)較高，所以生產(chǎn)上更多以植物源油脂為原料。世界上能提煉油脂的植物約有80種以上，可以用作內(nèi)燃機(jī)代用燃料的植物油有菜籽油、棉籽油、大豆油等40多種。不同來(lái)源的油脂中油類(lèi)的成分又各不相同。植物油中不同的脂肪酸含量見(jiàn)表2。
油脂的選擇主要決定于成本以及來(lái)源的廣泛性。在歐洲，生產(chǎn)生物柴油主要以雙低菜籽油(即芥酸、硫甙含量低)為原料，而在美國(guó)主要以轉(zhuǎn)基因大豆油為原料。
轉(zhuǎn)貼于
油脂的預(yù)處理主要是先去除油脂中大部分的游離脂肪酸。水分的去除可以通過(guò)簡(jiǎn)單加熱的方法進(jìn)行。即將油加熱并控制在105℃左右，攪拌，持續(xù)一段時(shí)間，直到?jīng)]有水蒸氣泡冒出為止，測(cè)定水分含量至符合要求，然后停止加熱，再進(jìn)行后續(xù)處理。油脂中高含量脂肪酸的脫除可以使用液—液萃取的方法。即利用熱甲(乙)醇能溶解油脂和脂肪酸，溫度降低后，油脂在甲(乙)醇中的溶解度大大降低，而脂肪酸在其中的溶解度仍較大的原理進(jìn)行脫酸處理。如果使用經(jīng)過(guò)精煉過(guò)的植物油制備生物柴油時(shí)則不需要預(yù)處理過(guò)程。除此以外，作為生物柴油原料的油脂還有其他品質(zhì)指標(biāo)的要求。一般來(lái)說(shuō)，如果使用植物油，經(jīng)過(guò)除水和脫酸的預(yù)處理后即能基本滿足生產(chǎn)要求。
3.3 生物柴油生產(chǎn)技術(shù)路線
以化學(xué)法生產(chǎn)生物柴油為例，常見(jiàn)的生產(chǎn)技術(shù)路線見(jiàn)圖1。
據(jù)此可以設(shè)計(jì)連續(xù)化生產(chǎn)工藝和間歇式生產(chǎn)工藝。間歇式生產(chǎn)工藝較符合精細(xì)化工生產(chǎn)的特點(diǎn)，但生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力有限，成本也相對(duì)較高；連續(xù)式生產(chǎn)工藝則可以使生產(chǎn)效率和生產(chǎn)能力達(dá)到很高的水平，從而顯著降低生產(chǎn)成本。
4 目前生物柴油的生產(chǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀
4.1 國(guó)外的生產(chǎn)應(yīng)用情況
生物柴油使用最多的是歐洲，份額已占到成品油市場(chǎng)的5%。歐洲主要以菜籽油為原料。目前歐洲已建立了數(shù)家生物柴油工廠，2005—2006年德國(guó)于Piesteritz投資6400萬(wàn)歐元建成了20萬(wàn)噸／年生物柴油裝置，而規(guī)模最大的生物柴油工廠在意大利，生產(chǎn)能力達(dá)25萬(wàn)噸／年。德國(guó)擁有8家生產(chǎn)生物柴油的工廠，擁有300多個(gè)生物柴油加油站，并有逐漸上升的趨勢(shì)。德國(guó)對(duì)生物柴油實(shí)行免稅政策，石油柴油為1.60馬克／升，生物柴油的零售價(jià)格約為
1.45馬克／升，在價(jià)格上頗具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前德國(guó)的奔馳、寶馬、大眾和奧迪等汽車(chē)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的汽車(chē)均允許使用凈生物柴油，而無(wú)需改裝發(fā)動(dòng)機(jī)。
2003年歐洲生物柴油產(chǎn)量已達(dá)270萬(wàn)噸。歐盟各國(guó)生物柴油需求量在增長(zhǎng)，計(jì)劃到2010年生物燃料產(chǎn)量提高5.75%，到2020年達(dá)到20%。歐盟之所以大力發(fā)展生物柴油技術(shù)是由于歐盟為了履行“京都議定書(shū)”中減輕地球溫室效應(yīng)的承諾。事實(shí)上，植物生長(zhǎng)過(guò)程吸收的C02大于生物柴油燃燒排放的CO2，大力發(fā)展生物柴油產(chǎn)業(yè)既可以拉動(dòng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，又可以緩解石油工業(yè)面臨的壓力，同時(shí)可以直接有效地降低溫室氣體的排放，可謂一舉多得。
美國(guó)從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始小規(guī)模地使用大豆油生產(chǎn)生物柴油。1992年美國(guó)能源部及環(huán)保局提出以生物柴油作為燃料，以減少對(duì)石油資源的消耗。1999年克林頓總統(tǒng)簽署了開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能的法令，其中生物柴油被列為重點(diǎn)發(fā)展的清潔能源之一，并對(duì)生物柴油的生產(chǎn)實(shí)施了免稅優(yōu)惠政策。截至2005年4月，包括籌建的工廠在內(nèi)，美國(guó)共有60家生物柴油生產(chǎn)廠，并計(jì)劃到2011年生產(chǎn)生物柴油115萬(wàn)噸，2016年330萬(wàn)噸。迄今為止已有純態(tài)形式的生物柴油燃料和混合生物柴油燃料，純態(tài)形式的生物柴油又稱(chēng)為凈生物柴油，已經(jīng)被美國(guó)能源政策法正式列為一種汽車(chē)替代燃料。
日本于1995年開(kāi)始研究生物柴油，并在1999年建立了用煎炸油為原料生產(chǎn)生物柴油的工業(yè)化實(shí)驗(yàn)裝置?，F(xiàn)在日本的生物柴油產(chǎn)能已達(dá)40萬(wàn)噸／年，其生物柴油產(chǎn)品售價(jià)僅為80日元／升，與石油柴油略同。2004年5月，日本三井公司宣布在南非建設(shè)10萬(wàn)噸／年生物柴油裝置。同時(shí)日本政府正在組織科研機(jī)構(gòu)與能源公司合作開(kāi)發(fā)超臨界酯交換技術(shù)。日本以廢棄食用油脂為原料制得生物柴油，其理化性質(zhì)可以達(dá)到德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)力和排放性能與以?xún)?yōu)質(zhì)植物油為原料生產(chǎn)的生物柴油相當(dāng)，可以達(dá)到歐Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)。
韓國(guó)則引進(jìn)了德國(guó)技術(shù)，以進(jìn)口菜籽油為原料，于2002年建成10萬(wàn)噸／年的生物柴油生產(chǎn)裝置。
其他國(guó)家如捷克、巴西、馬來(lái)西亞、印度、菲律賓等都根據(jù)本國(guó)國(guó)情相應(yīng)建成了生物柴油的生產(chǎn)裝置或制定了生物柴油的發(fā)展計(jì)劃。
4.2 生物柴油在我國(guó)的生產(chǎn)應(yīng)用情況
我國(guó)對(duì)生物柴油的開(kāi)發(fā)和研究尚處于起步階段。目前存在著生產(chǎn)規(guī)模小、技術(shù)落后、后續(xù)發(fā)展不好等缺點(diǎn)。主要利用菜籽油、大豆油、米糠油腳料等作為原料制備出生物柴油。由于我國(guó)在稅收上對(duì)生物柴油還未實(shí)行免稅政策，使得生產(chǎn)生物柴油的生產(chǎn)成本居高不下(其中75%的成本為原料成本)，約為礦物柴油的3倍，因而很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。目前，各科研院所及企業(yè)主要以開(kāi)發(fā)廉價(jià)原料的生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)為主攻方向。海南正和生物能源有限公司、四川古杉油脂公司和福建卓越新能源發(fā)展公司等都已開(kāi)發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)，都建成了1—2萬(wàn)噸／年生產(chǎn)裝置。另外，海南正和生物能源公司還以黃連木樹(shù)果油為原料，并建有約66.67平方千米原料種植基地。北京市科委可持續(xù)發(fā)展科技促進(jìn)中心正與石油大學(xué)合作，利用北京市餐飲業(yè)廢油為原料來(lái)制造生物柴油。江西巨邦化學(xué)公司進(jìn)口美國(guó)轉(zhuǎn)基因大豆油和國(guó)產(chǎn)菜籽油生產(chǎn)生物柴油，正在建設(shè)10萬(wàn)噸／年生產(chǎn)裝置。四川大學(xué)生命科學(xué)院正籌備以麻瘋樹(shù)果油為原料，計(jì)劃建2萬(wàn)噸／年的生產(chǎn)裝置。
5 關(guān)于生物柴油的標(biāo)準(zhǔn)
生物柴油的生產(chǎn)應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)作指導(dǎo)，保證其品質(zhì)，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化也是市場(chǎng)準(zhǔn)人的一個(gè)重要條件，生物柴油的發(fā)展刺激著生物柴油標(biāo)準(zhǔn)的建立。1992年奧地利制定了世界上第一個(gè)以菜籽油甲酯為基準(zhǔn)的生物柴油標(biāo)準(zhǔn)，很快德國(guó)、法國(guó)、捷克和美國(guó)也分別建立了各自的生物柴油標(biāo)準(zhǔn)。生物柴油可以由不同的植物油制成，這些植物油種類(lèi)不同，產(chǎn)地氣候各異，甘油三酯組成有較大差別，因而各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)存在著一些差異。除去經(jīng)濟(jì)、健康和環(huán)境方面的好處外，標(biāo)準(zhǔn)的建立增強(qiáng)了生物柴油使用者、發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商和其他團(tuán)體的信心，成為其商業(yè)化應(yīng)用的一個(gè)里程碑。
就國(guó)內(nèi)生物柴油而言，其規(guī)?；a(chǎn)剛剛起步，生產(chǎn)量較小，目前以生物柴油作為純態(tài)燃料使用的條件尚未成熟。我國(guó)已把發(fā)展生物柴油列入國(guó)家能源發(fā)展計(jì)劃中，著眼于生物柴油的長(zhǎng)期使用，為了加強(qiáng)生物柴油的生產(chǎn)和管理，及時(shí)制訂生物柴油的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)無(wú)疑是十分必要的。
6 展望
隨著石油資源的短缺，生物柴油生產(chǎn)技術(shù)的研究與應(yīng)用已成為世界各國(guó)政府優(yōu)先考慮發(fā)展的方向。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，目前采用柴油為燃料的動(dòng)力設(shè)備很多，而柴油每年需要進(jìn)口一部分，柴油的供需平衡是我國(guó)未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)間石油市場(chǎng)的一個(gè)焦點(diǎn)問(wèn)題。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)重大基礎(chǔ)項(xiàng)目的相繼啟動(dòng)，柴汽比的矛盾比以往更為突出。以城市公交系統(tǒng)車(chē)用柴油為例，2002年我國(guó)車(chē)用柴油消費(fèi)量約1800萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2020年車(chē)用柴油消費(fèi)量將達(dá)6100萬(wàn)噸。若按2%(重)比例加入到低硫、低芳清潔柴油中以改善其性，屆時(shí)生物柴油需求量就達(dá)122萬(wàn)噸／年。因此，開(kāi)發(fā)生物柴油對(duì)調(diào)整油品產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高柴汽比，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與農(nóng)產(chǎn)品的加工轉(zhuǎn)型，加強(qiáng)國(guó)防安全，保護(hù)環(huán)境等都具有重要意義。
為解決目前我國(guó)生物柴油生產(chǎn)成本高的問(wèn)題，可從以下方面著手研究。
一是要解決原料數(shù)量、質(zhì)量、渠道問(wèn)題。制約生物柴油生產(chǎn)的最主要問(wèn)題是廉價(jià)、來(lái)源穩(wěn)定的原料問(wèn)題。我國(guó)地域廣泛，擁有豐富的生物柴油資源(大豆油、玉米油、葵花籽油、菜籽油、棕櫚油、椰子油、棉籽油、動(dòng)物油脂等)，同時(shí)飯店產(chǎn)生大量的煎炸油，如果很好加以利用，有很大市場(chǎng)潛力。在技術(shù)資源儲(chǔ)備上，可結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)培育高油植物或工程藻類(lèi)。
關(guān)鍵詞 新能源汽車(chē)；鋰離子電池；燃料電池；生物燃料
中圖分類(lèi)號(hào) F4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）172-0194-02
當(dāng)下，我國(guó)汽車(chē)保有量增長(zhǎng)快速，一方面導(dǎo)致對(duì)石油的需求量大幅增長(zhǎng)，自上世紀(jì)以來(lái)我國(guó)石油進(jìn)口依存度迅速上升，1993年尚處于原油凈出口國(guó)，1995年石油進(jìn)口依存度則變?yōu)?.3%，2007年達(dá)到49%[ 1 ]，2015年我國(guó)石油進(jìn)口量超越美國(guó)，達(dá)到740萬(wàn)桶/日，成為世界上最大的石油進(jìn)口國(guó)[ 2 ]。另一方面汽車(chē)在生產(chǎn)和使用的過(guò)程中加重了環(huán)境污染，危及了人類(lèi)的日常生活。2013年我國(guó)只有約1%的城市空氣質(zhì)量符合世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)，2014年國(guó)家減災(zāi)辦、民政部于正式將霧霾天氣列為自然災(zāi)情，2015年我國(guó)東北部、華北中南部、黃淮及陜西北部等地陸續(xù)出現(xiàn)重度污染天氣。因此迫于資源、環(huán)境的雙重壓力，開(kāi)發(fā)節(jié)能環(huán)保的新能源汽車(chē)已成為我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的必然選擇。按照動(dòng)力提供方式的不同，新能源汽車(chē)主要可分為充電式電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)、燃?xì)馄?chē)、生物燃料汽車(chē)等類(lèi)別分述如下。
1 新能源汽車(chē)的分類(lèi)
1.1 充電式電動(dòng)汽車(chē)
充電式電動(dòng)汽車(chē)以蓄電池為動(dòng)力源，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，提供動(dòng)力。這種汽車(chē)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、噪聲小、排放少、能量轉(zhuǎn)換效率高、適用范圍廣等等優(yōu)點(diǎn)。但其缺點(diǎn)也較多，比如過(guò)分依賴(lài)充電設(shè)施，充電時(shí)間長(zhǎng)，續(xù)駛里程短，電池壽命短、制造成本較高等，因而在商業(yè)化的過(guò)程中困難重重。目前，研制經(jīng)濟(jì)的、持久的、高效的電池是充電式電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵性問(wèn)題，經(jīng)過(guò)20多年的研究發(fā)展，目前已開(kāi)發(fā)出多種適用性較強(qiáng)的蓄電池，如早期的鉛酸電池、在混動(dòng)汽車(chē)中采用的鎳氫電池以及在當(dāng)前及以后有著極大發(fā)展空間的鋰離子電池等等。鋰的原子序數(shù)為3，是最輕的堿金屬元素，其化學(xué)特性十分活潑，易形成電荷密度很大的氦型離子結(jié)構(gòu)。鋰離子電池的儲(chǔ)能能力是在電動(dòng)自行車(chē)上廣為應(yīng)用的鉛酸電池的3倍，其在地殼中的蘊(yùn)藏量第27位，可利用資源較豐富，因此有很大的發(fā)展前景。
以目前應(yīng)用最為廣泛的磷酸鐵鋰電池為例，鋰離子電池的工作原理如下：整個(gè)電池以含鋰的磷酸鐵鋰作為正極材料，負(fù)極為碳素材料（常用石墨）。兩極之間為聚合物隔膜，一方面可分隔正負(fù)極，另一方面也是鋰離子在正負(fù)極往返的通道所在。當(dāng)對(duì)電池充電時(shí)，正極發(fā)生脫嵌，形成的鋰離子在電解液的幫助下，通過(guò)隔膜，進(jìn)入負(fù)極碳層的微孔中，同時(shí)正極產(chǎn)生的電子也會(huì)通過(guò)外電路向負(fù)極遷移。放電時(shí)，鋰離子從負(fù)極碳層中脫嵌，又嵌回正極。
目前，歐洲、美國(guó)、日本等主要發(fā)達(dá)國(guó)家均斥巨資進(jìn)行鋰電池技術(shù)的研發(fā)，在中國(guó)由于國(guó)家新能源產(chǎn)業(yè)政策的推動(dòng)鋰離子電池制造業(yè)也得到了篷勃發(fā)展，各種鋰離子電池技術(shù)不斷涌現(xiàn)，生產(chǎn)商業(yè)化電動(dòng)汽車(chē)用鋰離子電池的企業(yè)更是達(dá)到300家之多，但是鋰離子電池的核心材料比如正負(fù)極材料、電池隔膜以及電解液卻“技不如人”，過(guò)度依賴(lài)進(jìn)口，因而生產(chǎn)成本難以下降，目前其價(jià)格3倍于鉛酸電池，因此，產(chǎn)品難以規(guī)?；a(chǎn)。近幾年來(lái)，我國(guó)鋰離子電池核心技術(shù)取得巨大突破，所有關(guān)鍵性材料均初步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)生產(chǎn)，生產(chǎn)成本降幅較大，不少產(chǎn)品價(jià)格僅為剛面市的1/3左右，這與鉛酸電池相比，已形成明顯的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)。鋰離子電池成本的下降，使得充電式電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化規(guī)?；a(chǎn)不再是一句空話。
1.2 燃料電池汽車(chē)
在諸多的新能源汽車(chē)中，燃料電池汽車(chē)目前被公認(rèn)為是21世紀(jì)最核心的技術(shù)之一，可以說(shuō)它對(duì)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的重要性，不亞于微處理器之于計(jì)算機(jī)業(yè)。燃料電池汽車(chē)直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，中間不經(jīng)過(guò)燃燒過(guò)程，不受卡諾循環(huán)的限制，能量利用率高達(dá)45%～70%，而火力發(fā)電和核電的效率大約在30%～40%；燃料電池汽車(chē)最終排放物為H2O，幾乎不排放氮氧化物和硫化物，CO2排放量遠(yuǎn)低于汽油的排放量（約其1/6）。
整車(chē)的核心部件燃料電池并不需要充放電的操作，在一定程度上它很類(lèi)似于汽油汽車(chē)，直接將燃料（常用H2、甲醇等等小分子燃料）注入貯存箱，即可獲得動(dòng)力。根據(jù)所用電解質(zhì)類(lèi)型的不同分為五個(gè)大類(lèi)，分別為熔融碳酸鹽燃料電池、聚合物電解質(zhì)燃料電池、堿性燃料電池、磷酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。目前在汽車(chē)工業(yè)中應(yīng)用的多為聚合物電解質(zhì)燃料電池，它以荷電的薄膜狀高分子聚合物作為電解質(zhì)，以離子交換的形式選擇性地傳導(dǎo)離子（H+，OH-），達(dá)到導(dǎo)電的目的[3]。工作時(shí)與直流電源相當(dāng)，陽(yáng)極作為電池負(fù)極，燃料在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)；陰極作為電池正極，氧化劑在陰極發(fā)生還原反應(yīng)；反應(yīng)生成的離子通過(guò)隔膜在電池內(nèi)遷移，而電子則通過(guò)外電路對(duì)外做功輸出電能，整個(gè)體系形成回路。
燃料電池但其在商業(yè)化的過(guò)程中仍存在著一些困難與瓶頸急需解決，比如由于采用貴金屬催化劑鉑及造價(jià)高昂的全氟磺酸膜，因此生產(chǎn)成本極高；再如由于工作環(huán)境多為酸堿性較強(qiáng)的溶液，對(duì)部分元件具有一定的腐蝕性，因而耐久性較差。目前隨著非鉑催化劑及無(wú)氟耐久性膜材料研發(fā)的成功，生產(chǎn)成本呈下降趨勢(shì)，燃料電池汽車(chē)的市場(chǎng)普及率逐年上升。雖然以家用小汽車(chē)的形式進(jìn)入普通家庭尚有一段時(shí)間，但燃料電池大巴已經(jīng)完全可以產(chǎn)業(yè)化。目前，國(guó)外生產(chǎn)一輛燃料電池大巴造價(jià)約在400萬(wàn)元左右，若引入其核心部件及技術(shù)，采用國(guó)內(nèi)人工生產(chǎn)，采用國(guó)內(nèi)輔件及包裝，可將其成本降至100萬(wàn)元左右，這一價(jià)格已與傳統(tǒng)大巴接近，如果我國(guó)能搶占先機(jī)，與行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的外企緊密合作，加快研發(fā)核心技術(shù)，假以時(shí)日，燃料電池大巴完全可能成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)綠色增長(zhǎng)的支柱產(chǎn)業(yè)。
1.3 燃?xì)馄?chē)
燃?xì)馄?chē)是以液化石油氣、壓縮天然氣及氫氣為燃料的氣體燃料汽車(chē)。目前市場(chǎng)供應(yīng)以天然氣為主要燃料。與常規(guī)燃油汽車(chē)相比，燃?xì)馄?chē)的排放污染很小，鉛，CO排放量減少90%左右，碳?xì)浠衔锱欧艤p少60%以上，氮氧化合物排放減少35%以上，且尾氣中無(wú)硫化物和鉛，因此它是一種較為實(shí)用的低排放汽車(chē)。此外這種汽車(chē)能大幅度降低使用成本，一方面由于目前天然氣的價(jià)格低于汽油及柴油，營(yíng)運(yùn)過(guò)程中能使燃料費(fèi)用下降50%左右；另一方面由于發(fā)動(dòng)機(jī)采用天然氣做功，運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)積碳，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)、也無(wú)需頻繁更換火花塞及機(jī)油，維修費(fèi)用亦可下降50%以上。但它也有不少缺點(diǎn)，比如由于存有大量高壓系統(tǒng)使用的零部件，安全系數(shù)及密封性要求高；天然氣汽車(chē)動(dòng)力性比常規(guī)燃油下降約5%～15%；受到能源不可再生的約束限制；燃?xì)飧渍嫉孛娣e大等。
天然氣汽車(chē)工作時(shí)，高壓天然氣經(jīng)過(guò)減壓調(diào)節(jié)器減壓后送到混合器中，與凈化后的空氣混合后，利用傳感器、動(dòng)力閥和計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)混合氣的空燃比，以使燃燒更加充分，再經(jīng)化油器通道進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸燃燒做功。我國(guó)于1988年正式推行燃?xì)馄?chē)，多采用氣/油混動(dòng)改裝的形式，并于同年建造了第一座加氣站。發(fā)展迄今，我國(guó)已經(jīng)加氣站近千座，改造汽車(chē)數(shù)十萬(wàn)輛。中國(guó)從對(duì)燃?xì)馄?chē)的推廣力度仍逐年上升，各大城市均有部署，可見(jiàn)目前以氣代油，是最切實(shí)可行的一條新能源汽車(chē)之路。
1.4 生物燃料汽車(chē)
生物燃料汽車(chē)的創(chuàng)新之處在于從農(nóng)林產(chǎn)品、工業(yè)廢棄物和生活垃圾中提取燃料，比如從玉米出發(fā)制備的汽車(chē)用乙醇燃料，利用回收食用油為源料獲得的生物柴油等等。生物燃料與傳統(tǒng)的石油燃料不同，它是一種可再生能源。近年來(lái)，生物燃料汽車(chē)得到了迅速發(fā)展，美國(guó)認(rèn)為生物燃替代汽油切實(shí)可行并將其列為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，目前使用生物柴油燃料的汽車(chē)己經(jīng)累計(jì)運(yùn)行1 600萬(wàn)km；歐盟于2005年也推行法規(guī)，要求成員國(guó)2010年生物柴油消費(fèi)量從占交通運(yùn)輸油料總消費(fèi)量的2%提高到5.75%，2020年進(jìn)一步提高到占20%。生物燃料汽車(chē)降低了對(duì)石油的需求，且其運(yùn)行中的排放污染也大大降低，以常規(guī)燃油汽車(chē)相關(guān)數(shù)據(jù)為分母，生物燃料汽車(chē)尾氣中有毒物含量?jī)H為10%，顆粒物約20%以下，CO和CO2排放量?jī)H為10%，硫化物和鉛含量為0，同時(shí)，燃料燃燒較為徹底，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)要求低[4]。
盡管生物燃料有較多的優(yōu)點(diǎn)，但其發(fā)展遇到難以克服的瓶頸。第一，產(chǎn)能有限。在生物燃料汽車(chē)推行力度最大的美國(guó)，據(jù)有關(guān)資料顯示，即便將所有玉米和大豆都拿來(lái)制造生物燃料，也僅能滿足國(guó)家柴油需求量的6%和汽油需求量的12%。而玉米和大豆首先是糧食產(chǎn)品，只能將其少量產(chǎn)品用于生產(chǎn)生物燃料。在我國(guó)，若能將農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品秸桿加以利用，則將對(duì)生物燃料汽車(chē)的推廣有很大的促進(jìn)。第二，耗水量太大。生物燃料主要來(lái)源于農(nóng)業(yè)，每年農(nóng)業(yè)消耗掉的水資源高達(dá)70%，若將其產(chǎn)品大量用于制造燃料，往往是得不償失的。而我國(guó)是人均水資源擁有量位于世界后列，用大量的水換回少量燃料，只能說(shuō)看上去很美，實(shí)際操作性較低。第三，存在與糧爭(zhēng)地的問(wèn)題，生物燃料的推廣已經(jīng)造成美國(guó)和墨西哥玉米價(jià)格上漲，并可能導(dǎo)致發(fā)展中國(guó)家糧食短缺，因此有業(yè)內(nèi)人士指出使用糧食生產(chǎn)生物燃料是“反人類(lèi)的罪行”。
2 結(jié)論
當(dāng)下，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了篷勃發(fā)展的大好機(jī)遇。但由于多數(shù)新能源汽車(chē)造價(jià)過(guò)高，許多關(guān)鍵技術(shù)還未完全攻克，而且配套基建設(shè)施遠(yuǎn)不足以支撐行業(yè)的發(fā)展，這些因素嚴(yán)重阻碣了新能源汽車(chē)行業(yè)的良性發(fā)展。從我國(guó)新能源汽車(chē)近幾年發(fā)展的態(tài)勢(shì)來(lái)看，目前還難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)。從價(jià)格方面來(lái)看，新能源汽車(chē)的造價(jià)普遍高于傳統(tǒng)汽車(chē)，如果國(guó)家不提高購(gòu)車(chē)補(bǔ)助，很難提高民眾對(duì)新能源汽車(chē)的購(gòu)買(mǎi)熱情。從技術(shù)角度來(lái)看，我國(guó)的電池、燃料等相關(guān)技術(shù)的研發(fā)才剛剛起步，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家。從配套設(shè)施角度來(lái)看，我國(guó)目前的配套設(shè)施基本處于空白狀態(tài)，比如很多城市未建設(shè)電動(dòng)車(chē)充電站，如果不能及時(shí)充電，電動(dòng)車(chē)無(wú)法前行，這給使用帶來(lái)不便。雖然在當(dāng)今中國(guó)新能源汽車(chē)的推廣困難重重，但從國(guó)家對(duì)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展部署來(lái)看，發(fā)展新能源汽車(chē)己經(jīng)被確定為汽車(chē)工業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。因此，我國(guó)汽車(chē)企業(yè)和相關(guān)科研機(jī)構(gòu)必須抓住機(jī)遇，在提高自身實(shí)力的同時(shí)，推動(dòng)我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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2006年5月份，一列特殊的火車(chē)在瑞典開(kāi)始正式運(yùn)營(yíng)。該火車(chē)共有10節(jié)車(chē)廂，最高速度可達(dá)每小時(shí)130公里――這是世界上第一列使用生物燃料的火車(chē)，使用的燃料是由屠宰場(chǎng)里扔掉的牛油、內(nèi)臟等經(jīng)過(guò)高溫發(fā)酵而產(chǎn)生的沼氣。據(jù)報(bào)道，瑞典打算用10年的時(shí)間，對(duì)所有辦公用車(chē)、公共汽車(chē)、旅游車(chē)和校車(chē)進(jìn)行改造，最終使它們能夠使用生物燃料。
生物燃料是指從植物，特別是農(nóng)作物中提取適用于汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，包括燃料乙醇、生物柴油、生物氣體、生物甲醇、生物二甲醚等，目前以燃料乙醇和生物柴油最為常見(jiàn)。國(guó)際市場(chǎng)原油價(jià)格持續(xù)處于高位，由于生物燃料能有效替代汽油和柴油，并且更具環(huán)保優(yōu)勢(shì)，所以近年來(lái)，生物燃料成為世界范圍內(nèi)可再生能源研究的熱點(diǎn)。
在生物燃料的規(guī)?；a(chǎn)方面，巴西、美國(guó)、德國(guó)和中國(guó)處于世界領(lǐng)先位置。2005年全世界燃料乙醇的總產(chǎn)量約為3000萬(wàn)噸，其中巴西和美國(guó)的產(chǎn)量都為1200萬(wàn)噸。我國(guó)每年生產(chǎn)燃料乙醇102萬(wàn)噸，可以混配超過(guò)1020萬(wàn)噸生物乙醇汽油，乙醇汽油的消費(fèi)量已占全國(guó)汽油消費(fèi)量的20％，成為世界上第三大生物燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)。
在生物柴油方面，2005年世界生物柴油總產(chǎn)量約220萬(wàn)噸，其中德國(guó)約為150萬(wàn)噸。據(jù)《南德意志報(bào)》報(bào)道，2006年，德國(guó)生物柴油銷(xiāo)售量已經(jīng)超過(guò)300萬(wàn)噸，占德國(guó)汽車(chē)柴油總消費(fèi)量的10％。
短命的第一代生物燃料
美國(guó)的乙醇燃料已占運(yùn)輸用燃料的3％。2006年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)的《能源政策法》規(guī)定，到2010年，汽油中必須摻入的生物燃料應(yīng)是目前的3倍。歐盟在2006年春天公布的《歐盟生物燃料實(shí)施計(jì)劃》稱(chēng)，到2030年歐洲將有27%至48%的汽車(chē)使用生物燃油，這將大大減輕歐盟各成員國(guó)對(duì)于石油能源的依賴(lài)。日本的一項(xiàng)環(huán)保計(jì)劃透露，日本要在4年內(nèi)讓國(guó)內(nèi)40%的汽車(chē)改用生物燃料。
中國(guó)也在積極推廣生物燃料，特別是燃料乙醇。除2004年2月已批準(zhǔn)的黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽5省以外，湖北、山東、河北、江蘇等也將進(jìn)行乙醇汽油使用試點(diǎn)。東北三省已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全境全面封閉推廣使用車(chē)用乙醇汽油。國(guó)家發(fā)改委報(bào)告稱(chēng)，2005年我國(guó)生物乙醇汽油的消費(fèi)量已占全國(guó)汽油消費(fèi)量的20％。同時(shí)，國(guó)家有關(guān)部門(mén)正在研究制定推進(jìn)生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃以及相應(yīng)的激勵(lì)政策，提出了“到2020生物柴油生產(chǎn)能力達(dá)到200萬(wàn)噸”的產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)。
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)燃料乙醇，主要原料是陳化糧。中國(guó)發(fā)展生物燃料的初衷，除了能源替代之外，還有消化陳化糧、提升糧食價(jià)格、提高農(nóng)民收入方面的考慮。目前全球各地生產(chǎn)生物燃料，也是大多以糧食作物為原料，如玉米、大豆、油菜子、甘蔗等。
使用糧食作物作為生產(chǎn)原料的生物燃料被稱(chēng)為第一代生物燃料。盡管第一代生物燃料到現(xiàn)在為止也只不過(guò)經(jīng)歷了區(qū)區(qū)幾年的發(fā)展，并且只是在很少的幾個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)，但是它的局限性很快就顯示出來(lái)。目前世界各國(guó)都在著力研發(fā)第二代生物燃料。
第一代生物燃料的最大缺點(diǎn)是占用耕地太多以及威脅糧食供應(yīng)。紐約理工大學(xué)教授詹姆斯?喬丹和詹姆斯?鮑威爾前不久在《華盛頓郵報(bào)》上撰文指出：生物燃料不是滿足我們對(duì)交通燃料需求的一個(gè)長(zhǎng)期而實(shí)用的解決方案、即便目前美國(guó)三億公頃耕地都用來(lái)生產(chǎn)乙醇，也只能供應(yīng)2025年需求量的一半。可是這對(duì)土地和農(nóng)業(yè)的影響將是毀滅性的。
美國(guó)明尼蘇達(dá)大學(xué)一個(gè)研究小組2006年7月10日在美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上指出，未來(lái)的生物燃料應(yīng)該在產(chǎn)出效率上有明顯提高，其生產(chǎn)用地也不能和主要農(nóng)作物用地沖突。文章指出，能在低產(chǎn)農(nóng)田和較惡劣環(huán)境種植的作物如柳枝稷、莎草和木本植物等，可能更有前途。
2006年10月份在北京舉行的“2006中國(guó)油氣投資論壇”上，國(guó)家能源辦副主任徐錠明指出，發(fā)展生物能源不可一哄而上，要以戰(zhàn)略眼光，結(jié)合各地的資源情況，從實(shí)際出發(fā)。此前，國(guó)家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部的官員，也分別對(duì)地方政府在發(fā)展生物能源方面的沖動(dòng)提出忠告，要求一定不能與人爭(zhēng)地、爭(zhēng)糧、爭(zhēng)水。
第二代生物燃料漸成氣候
鑒于此，生物燃料業(yè)加快了新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并將目光投向非糧作物。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)大力支持推進(jìn)第二代技術(shù)的研發(fā)，二代生物燃料不僅有更加豐富的原料來(lái)源，而且使用成本很低，草、麥秸、木屑及生長(zhǎng)期短的木材都能成為原料。加拿大已建成使用麥秸生產(chǎn)乙醇的工廠，德國(guó)開(kāi)發(fā)了使用木材和麥秸等生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)，哥倫比亞已成功地從棕櫚油中提煉出乙醇。烏拉圭畜牧業(yè)非常發(fā)達(dá)，開(kāi)始以牛羊脂肪為原料提煉生物柴油。日本已經(jīng)在大阪建成一座年產(chǎn)1400噸實(shí)驗(yàn)性生物燃料的工廠，可以利用住宅建筑工程中廢棄的木材等原料生產(chǎn)能添加到汽油中的生物燃料。
中國(guó)在第二代生物燃料技術(shù)方面的研發(fā)也不落后于其他國(guó)家。中國(guó)科學(xué)院一個(gè)實(shí)驗(yàn)室研制出一項(xiàng)最新科技成果，可以將木屑、稻殼、玉米稈和棉花稈等多種原料進(jìn)行熱解液化和再加工，將它們轉(zhuǎn)化為生物燃料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)目前能夠規(guī)?；玫纳锶剂嫌湍颈局参镉?0種，這10種植物都蘊(yùn)藏著盛大潛力。豐富的植物資源，使中國(guó)生物燃油的前景非常光明。
中國(guó)除了進(jìn)行以木本植物為原料的實(shí)驗(yàn)外，還擴(kuò)大了糧食原料的實(shí)驗(yàn)范圍，探索以低產(chǎn)農(nóng)田和較惡劣環(huán)境種植的作物為原料，并在一些技術(shù)上取得了突破。2006年8月，河南天冠燃料乙醇有限公司投產(chǎn)的年產(chǎn)3000噸纖維乙醇項(xiàng)目，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)利用秸稈類(lèi)纖維質(zhì)原料生產(chǎn)乙醇的項(xiàng)目。2006年10月19日，中糧集團(tuán)在廣西開(kāi)工建設(shè)的40萬(wàn)噸燃料乙醇項(xiàng)目，所用原料為木薯，也屬于非糧作物。加工1噸燃料乙醇，用木薯的成本比用玉米和甘蔗分別低500元和300元左右。而且由于木薯適于在土層淺、雨水不宜保持的喀斯特地區(qū)種植，更有助于幫助農(nóng)民增加收入。
種種跡象表明，生物燃料的發(fā)展方向正在悄然轉(zhuǎn)變，生產(chǎn)生物燃料的原料將由“以糧為主”向“非糧替代”轉(zhuǎn)變。
隨著全球石油、煤炭的大量開(kāi)采，能源日益枯竭庫(kù)，存量不斷減少，能源短缺和隨之而來(lái)的環(huán)境污染日漸引起人們的關(guān)注，并已成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)又快又好發(fā)展的瓶頸。改善能源結(jié)構(gòu)，利用現(xiàn)代科技開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能源來(lái)緩解能源動(dòng)力，減少污染物排放等問(wèn)題刻不容緩。我國(guó)政府及有關(guān)部門(mén)對(duì)生物質(zhì)能源利用也極為重視，已將“大力發(fā)展生物質(zhì)能”列入國(guó)家“十二五”規(guī)劃。
2、我國(guó)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景
現(xiàn)階段我國(guó)的生物質(zhì)能應(yīng)用主要集中在沼氣利用，生物質(zhì)直燃發(fā)電，工業(yè)替代燃料和交通運(yùn)輸燃料這四方面。
2.1 沼氣利用
近年來(lái)沼氣利用在中國(guó)發(fā)展迅速，在中央投資的帶動(dòng)下，各地也加大投入，形成了戶(hù)用沼氣、小型沼氣、大中型沼氣共同發(fā)展的新格局。沼氣開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)在不僅能解決農(nóng)民的燒柴問(wèn)題，更重要的是我國(guó)的沼氣發(fā)展正從分散式農(nóng)戶(hù)經(jīng)營(yíng)向產(chǎn)業(yè)化方向轉(zhuǎn)變。2008年山東民和牧業(yè)建成了一個(gè)利用雞糞為原料的3MW熱電聯(lián)產(chǎn)沼氣工程；2009年安陽(yáng)貞元集團(tuán)通過(guò)與丹麥技術(shù)資金伙伴合作，以養(yǎng)殖場(chǎng)，公共污糞和秸稈為原料在安陽(yáng)建立了一個(gè)年產(chǎn)400萬(wàn)m3的車(chē)用氣的沼氣項(xiàng)目。從目前情況看，通過(guò)生物發(fā)酵產(chǎn)沼氣的技術(shù)相當(dāng)成熟，但是現(xiàn)階段還存在沼氣工程總體規(guī)模較小效益不高，產(chǎn)氣不是很穩(wěn)定，特別是在北方冬季產(chǎn)氣明顯不足，和沼氣副產(chǎn)品市場(chǎng)需求不足等因素約束。
2.2 生物質(zhì)直燃發(fā)電
生物質(zhì)直燃發(fā)電是最早采用的一種生物質(zhì)開(kāi)發(fā)利用方式，也是消耗量最大、最直接、最容易規(guī)模化和工業(yè)化的能源利用方式。早在2004年，山東單縣、河北晉州和江蘇如東這三個(gè)地方就開(kāi)始了生物質(zhì)直燃發(fā)電的試點(diǎn)示范，而2006年《可再生能源法》的施行更極大促進(jìn)了生物質(zhì)直燃發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，年投資額增長(zhǎng)率都在30％以上，到2010年我國(guó)生物質(zhì)直燃發(fā)電量已達(dá)到550萬(wàn)千瓦。其中，我國(guó)生物質(zhì)最大的企業(yè)國(guó)能生物發(fā)電集團(tuán)有限公司在2010年投入運(yùn)營(yíng)和在建生物質(zhì)發(fā)電項(xiàng)目近40個(gè)，總裝機(jī)容量100萬(wàn)千瓦。到2013年，該公司規(guī)劃生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)數(shù)量達(dá)到100臺(tái)，裝機(jī)容量達(dá)到300萬(wàn)千瓦。屆時(shí)每年可為社會(huì)提供綠色清潔電力210億千瓦時(shí)，年消耗農(nóng)林剩余物可達(dá)3000萬(wàn)噸，每年可為農(nóng)民增收約80億元，每年可減排二氧化碳1500萬(wàn)噸以上。
生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)比較成熟，而且它是增加農(nóng)民收入、促進(jìn)農(nóng)民增收的直接載體，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)、加快農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑。需要注意的是生物質(zhì)直燃發(fā)電還存在項(xiàng)目投資和運(yùn)營(yíng)成本較高，原料供應(yīng)季節(jié)性強(qiáng)，需要政府補(bǔ)貼，受?chē)?guó)家政策影響風(fēng)險(xiǎn)大等問(wèn)題。
2.3 工業(yè)替代燃料
生物質(zhì)作為工業(yè)替代燃料主要包括生物質(zhì)成型燃料、生物質(zhì)可燃?xì)夂蜕镔|(zhì)裂解油。
生物質(zhì)成型燃料一般以木塊、木粉、木屑和秸稈等農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物為原料，用作工業(yè)鍋爐的燃料。生物質(zhì)成型燃料的技術(shù)研究開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)80年代，早期主要集中在螺旋擠壓成型機(jī)上，但存在成型筒及螺旋軸磨損嚴(yán)重，壽命較短，電耗大等缺點(diǎn)，導(dǎo)致綜合成本較高，發(fā)展停滯不前。進(jìn)入2000年以來(lái)，生物質(zhì)成型技術(shù)得到明顯的進(jìn)展，成型設(shè)備的生產(chǎn)與應(yīng)用已初步形成了一定規(guī)模。國(guó)家發(fā)改委規(guī)劃到2010年，生物質(zhì)成型燃料生產(chǎn)量可達(dá)100萬(wàn)t。生物質(zhì)成型燃料多用在一些中小型的工業(yè)蒸汽鍋爐、有機(jī)熱載體鍋爐和商業(yè)蒸汽鍋爐方面。其中，珠海紅塔仁恒紙業(yè)有限公司的“生物質(zhì)固體成型燃料替代重油節(jié)能減排項(xiàng)目”項(xiàng)目是目前全國(guó)最大的生物質(zhì)成型燃料節(jié)能減排項(xiàng)目，該項(xiàng)目2011年投入運(yùn)行，以?xún)膳_(tái)40t／h生物質(zhì)成型燃料專(zhuān)用低壓蒸汽鍋爐，代替現(xiàn)有的六臺(tái)燃油鍋爐。
生物質(zhì)可燃?xì)廨^早使用在氣化發(fā)電方面，一般是生物質(zhì)氣化凈化后的燃?xì)馑徒o燃?xì)廨啓C(jī)燃燒發(fā)電或者將凈化后的燃?xì)馑腿雰?nèi)燃機(jī)直接發(fā)電。生物質(zhì)氣化發(fā)電廠的規(guī)模一般為幾十千瓦到十幾兆瓦，與生物質(zhì)直燃發(fā)電相比，它的規(guī)模較小，但它發(fā)電效率較高，投資成本較少，對(duì)原料的來(lái)源限制也較少。除了氣化發(fā)電，生物質(zhì)可燃?xì)庖苍絹?lái)越多地應(yīng)用在工業(yè)替代燃料方面。深圳華美鋼鐵廠就是國(guó)內(nèi)首家使用生物質(zhì)能源的鋼鐵企業(yè)，它將原燃燒重油的兩段式連續(xù)推鋼加熱爐改燒生物燃?xì)?，該?xiàng)目在2009年初立項(xiàng)，并2010年5月正式投產(chǎn)至今運(yùn)行正常，這是目前世界范圍內(nèi)建成運(yùn)行的最大的工業(yè)生物燃?xì)忭?xiàng)目。
生物質(zhì)裂解油是指將秸稈、木屑、甘蔗渣等農(nóng)業(yè)廢棄物通過(guò)高溫快速加熱分解為揮發(fā)性氣體，再經(jīng)冷卻后提煉出的一種液體。生物質(zhì)裂解油的熱值一般為16～18MJ／kg，產(chǎn)油率可達(dá)70％，它可直接用作鍋爐和窯爐的燃料，也可進(jìn)一步加工轉(zhuǎn)換成化工產(chǎn)品。我國(guó)在生物質(zhì)裂解油這方面的研究起步較晚，但近年來(lái)發(fā)展較快。浙江大學(xué)，中國(guó)科技大學(xué)，山東理工大學(xué)等高校在生物質(zhì)熱解液化裝置優(yōu)化和油品的應(yīng)用、分析和提純方面都做了大量的研究工作，也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。在生物質(zhì)裂解油的工業(yè)化應(yīng)用過(guò)程中，2007年廣州迪森公司在廣州蘿崗開(kāi)發(fā)區(qū)成功建設(shè)了一套年產(chǎn)3000噸的生物油工業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置并一直連續(xù)運(yùn)行。易能生物公司則使生物油邁入了工業(yè)應(yīng)用的新階段，從2007年在安徽合肥建立起第一套年產(chǎn)萬(wàn)噸的生物油裝置以來(lái)，其2009年在山東濱洲和2011年在陜西銅川宜君科技工業(yè)園分別投產(chǎn)了第兩套和第三套的年產(chǎn)萬(wàn)噸的生物油裝置，這也標(biāo)志著生物質(zhì)裂解油的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段。生物質(zhì)裂解油與生物柴油、燃料乙醇相比生產(chǎn)成本較低，但是它熱值較低，又具有一定的酸性，需要對(duì)燃燒設(shè)備進(jìn)行少量改造。生物質(zhì)裂解油除能直接用于中低端燃料市場(chǎng)外，還可以進(jìn)一步通過(guò)精煉工藝生產(chǎn)多種化學(xué)品，開(kāi)發(fā)利用的市場(chǎng)潛力巨大，具有十分廣闊的發(fā)展前景。
2.4 交通運(yùn)輸燃料
生物能源作為交通運(yùn)輸燃料主要包括生物燃料乙醇和生物柴油。上世紀(jì)末，利用糧食相對(duì)過(guò)剩的條件，我國(guó)開(kāi)始發(fā)展生物燃料乙醇。從目前的情況看，玉米、小麥等糧食類(lèi)作物和甘蔗、木薯等經(jīng)濟(jì)類(lèi)作物加工燃料乙醇的技術(shù)比較成熟，但基于對(duì)國(guó)家糧食安全的擔(dān)心，和發(fā)展經(jīng)濟(jì)類(lèi)作物會(huì)發(fā)生品種單一，種性退化較嚴(yán)重等問(wèn)題，國(guó)家一直有意保持國(guó)內(nèi)燃料乙醇的產(chǎn)量在一定的限制水平。
玉米和木薯加工燃料乙醇目前已處在比較尷尬的境地情況下，我國(guó)的企業(yè)和科研院校正加大力度地投入研發(fā)纖維素等新的燃料乙醇的生產(chǎn)。據(jù)了解，中國(guó)擁有發(fā)展纖維素乙醇的原料優(yōu)勢(shì)。纖維素廣泛分布于農(nóng)作物秸稈、皮殼當(dāng)中，資源豐富且價(jià)格低廉。2008年吉林燃料乙醇有限公司和2009年安徽豐原生化公司都以玉米秸稈為原料分別建立了一套年產(chǎn)3000t和一套年產(chǎn)5000t燃料乙醇工業(yè)化示范裝置。中糧集團(tuán)與中石化、丹麥諾維信公司聯(lián)手建造的中國(guó)規(guī)模最大的年產(chǎn)萬(wàn)噸的纖維素TU將于2011年正式投建。纖維素乙醇的生產(chǎn)代表了中國(guó)未來(lái)燃料乙醇的主流方向，目前需要做的是加快研發(fā)力度，突破技術(shù)瓶徑，降低生產(chǎn)成本，加快商業(yè)化生產(chǎn)的速度。
生物柴油主要應(yīng)用于運(yùn)輸業(yè)和海運(yùn)業(yè)，是一種重要的交通運(yùn)輸燃料。生物柴油在國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r與燃料乙醇相似，用油類(lèi)植物生產(chǎn)生物柴油的技術(shù)比較成熟，但是它受原料的制約嚴(yán)重。要發(fā)展大力生物柴油產(chǎn)業(yè)，必須要有穩(wěn)定的原料來(lái)源。據(jù)了解，歐美國(guó)家主要以菜籽油、大豆油為原料生產(chǎn)生物柴油，但我國(guó)人多地少的國(guó)情決定了我國(guó)生物柴油產(chǎn)業(yè)不宜以食用油為原料，只能大力發(fā)展丘陵鹽堿等非糧用地發(fā)展麻風(fēng)樹(shù)、黃連木等喬灌木油料作物。2010年底中海油在海南中海油東方化工城內(nèi)的6萬(wàn)t生物柴油項(xiàng)目正式投產(chǎn)運(yùn)行，其采用的是高壓酯交換(SRCA)生物柴油生產(chǎn)工藝的裝置，產(chǎn)品已在海南島內(nèi)的柴油零售批發(fā)網(wǎng)點(diǎn)推廣使用，這是我國(guó)首個(gè)麻風(fēng)樹(shù)生物柴油產(chǎn)業(yè)化的示范項(xiàng)目。
近年來(lái)，利用微藻制備生物柴油受到了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，因?yàn)槲⒃宸毖苣芰Ω撸L(zhǎng)周期短，可大量培養(yǎng)而不占用耕地，能有效解決原料來(lái)源不穩(wěn)定的問(wèn)題。美國(guó)在2007年推出“微型曼哈頓計(jì)劃”，其宗旨就是向藻類(lèi)要能源，目標(biāo)是到2010年每天產(chǎn)出百萬(wàn)桶生物燃油，實(shí)現(xiàn)藻類(lèi)產(chǎn)油的工業(yè)化。2008年10月英國(guó)碳基金公司也啟動(dòng)了目前世界上最大的藻類(lèi)生物燃料項(xiàng)目，投入的2600~-英鎊將用于發(fā)展相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)到2020年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。我國(guó)的科研人員也在政府和企業(yè)的大力支持下加緊研發(fā)這項(xiàng)新技術(shù)，希望能早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。雖然現(xiàn)在較高的生產(chǎn)成本制約著微藻生物柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但通過(guò)今后技術(shù)的不斷改進(jìn)，相信微藻生物柴油產(chǎn)業(yè)的前景是十分廣闊的。
