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生物柴油工业进展介绍

时间: 2024-05-19 01:20:50 | 作者: 清洁类

由于石化燃料大量应用所致的环境污染已成为全世界所面临的重大挑战。在这种背景下各国纷纷加快石化燃料替代能源开发的步伐，其中生物柴油以其优越的环保性能受到了各国的重视。生物柴油是可再生的油脂资源(如动植物油脂、微生物油脂以及餐饮废油等)经过酯化或酯交换工艺制得的主要成分为长链脂肪酸甲酯的液体燃料，素有“绿色柴油”之称，其性能与普通柴油非常相似，是优质的石化燃料替代品。据德国汉堡的行业刊物油世界称，2016年全球生物柴油产量将创下历史上最新的记录，达到3280万吨。

对于我国而言，近年随着经济快速的提升石油需求量急剧增长，供应缺口慢慢的变大。据有关报道，到2020年我国石油的需求量将达到4.1亿～5.5亿吨，对外依存度将达60%。这种状况已经严重危及到国家能源安全。国内石油供需矛盾一天比一天突出，发展新的可替代能源成为当务之急。

生物柴油及其生产技术的研究始于20世纪50年代末60年代初。20世纪80年代中后期，美国、德国、法国、意大利等国相继成立了专门的生物柴油研究机构，投入大量的人力、物力进行生物柴油的研究；政府也通过种种优惠政策鼓励生物柴油的研究、生产和应用，使得生物柴油迅速成为石化柴油替代燃料的亮点。

欧洲是全球最大的生物柴油生产地，总产量约占世界的80%，且产量以年均33%的幅度增长。2004年生物柴油产量德国为108.8万吨，法国为50.2万吨，意大利为41.9万吨，欧洲总产量约为220万吨;2006年生物柴油总产量约为400万吨;2010年总产量约为830万吨；2011、2012年总产量稳定在900万吨左右。由于一系列促进市场营销的措施(如要求成员国降低生物柴油税率、制定并完善了相关品质衡量准则等)，欧洲生物柴油产业从始至终保持着较好的发展势头。在应用方面，2006年德国已拥有生物柴油加油站300多个。法国已经在雷诺汽车中进行了生物柴油实验，10万公里的燃烧证明生物柴油可用于普通发动机。意大利是目前欧洲使用生物柴油最为广泛的国家，其生物柴油已用于城市公交车及学校、医院等公共场所的供热燃料。欧共体计划到2020年使生物柴油市场占有率达到12%。

20世纪80年代初美国开始对利用油脂转化为脂肪酸甲酯生产生物柴油进行研究。从20世纪90年代开始，美国可再次生产的能源国家实验室对生物柴油的生产、燃烧特性、行车实验、产业化情况及经济与外因进行了深入调查。生物柴油在美国的商业应用始于20世纪90年代，1999年只有3个主要的汽车运输公司使用，到2000年3月就已超过40个；但是直到2005年左右才形成规模，成为该国产量增长最快的石化柴油替代燃料，大多数都用在拥有集中加油站的大巴和卡车运输公司。2012年10月起，除应用于交通运输业之外，美国一些城市如纽约市规定取暖用油必须包含至少2%的生物柴油，以改善空气质量。2015年美国生物柴油达到了3006.3万桶，消费量则达到了3514.8万桶，生物柴油在生物能源使用的占比逐渐升高。美国环境保护署2015年5月29日发布了市场期待已久的可再生燃料用量目标，将2014年美国生物柴油用量目标定为16.3亿加仑，2015年的目标为17亿加仑，2016年和2017年分别为18亿和19亿加仑。这要高于市场预期，豆油作为美国生产生物柴油的主要原材料，因此受到价格提振。

由于原料充足，巴西和阿根廷生物柴油产业在世界上占有举足轻重的地位。巴西生物柴油产量分别约为141万吨和211万吨，2011年和2012年均约为240万吨。与巴西相比，阿根廷的生物柴油产量略低，2009年和2010年分别约为118万吨和181万吨，2011年均约为230万吨。但是到2012年，阿根廷生物柴油产量已超越巴西，达到了300万吨。2005年，巴西生物柴油的掺用比例为5%，预计2020年可达到20%。韩国、菲律宾、泰国等30多个国家也都在进行生物柴油的推广工作。

与欧美相比，我国生物柴油的起步较晚但发展速度较快，一部分科研成果已达到国际领先水平。进入21世纪之后我国政府对发展石油替代燃料很看重，并制定了多项促进其全力发展的政策，“十五纲要”将发展生物液体燃料确定为国家产业高质量发展的方向，“十一五”国家科技攻关计划中，更将包括生物柴油在内的生物质能源的开发列在首位。近年来国内涌现出一批年生产规模超过万吨、拥有自主技术产权的生物柴油生产企业，如海南正和生物能源公司、福建卓越新能源发展公司等，产品已达到国外同种类型的产品的品质衡量准则，各项性能与0#轻柴油相当。预计2020年我国生物柴油产能将达到900万吨左右。

我国餐饮及工业废油来源广，用废油生产生物柴油已成为生物柴油研究的一大趋势。而且用这种方法生产生物柴油可起到双重环保的作用。目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯．经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产的全部过程中可循环使用，生产的全部过程中可产生10%左右的副产品甘油。

我国每年产生的地沟油的总量在300万吨左右，用地沟油制生物柴油既能够大大减少废弃物的排放，又可以有明显效果地地替代石化燃料，缓解能源危机。另外，地沟油制生物柴油还比石化柴油便宜不少，每吨地沟油制生物柴油比石化柴油便宜近1000元。更重要的是，在变废为宝的同时，还能够有很大成效避免地沟油重返餐桌。

原本这是一个能够一举多得的好事情，但现实与期望往往是背道而驰。在经过了将近10年的发展，行业仍处于技术水平参差不齐，产业升级困难阶段；在生物柴油发展的黄金期，石油等不可再次生产的能源日趋紧张的情况下，生物柴油的优势不言而喻。其巨大的利润空间，也曾在全国各地掀起了投资生物柴油的热潮。国内涉足公司数一度达到了300多家，然而，自2006年开始，生物柴油的原料之一地沟油价格迅速攀升，使得生物柴油企业的利润空间被一步步压缩，许多企业已经走到了破产的边缘，或者部分停产或者完全停产。特别是众多规模较小的生物柴油非公有制企业的生存状况更是令人堪忧。据不完全统计，现产能超过10万吨的生物柴油企业有16家，规模最大为30万吨，山东省为生产公司数最多的省份，其次为江苏、河北和广东。除了现有产能外，中国还有多项生物柴油项目正在建设，累计约为180万吨，但从产量上看，产能利用率仅在20%-25%。“稳产”成为生物柴油公司最头痛的问题之一，产出后卖不出去更是让这一些企业有苦说不出。由于生物柴油业务连年亏损，中国最大生物柴油企业的古杉环保能源有限公司，在短短6年间从辉煌走向停工、变卖工厂的困境，这被外界称为“生物柴油领域的滑铁卢”。2014年6月，由于连年亏损，在控股6年之后，中海油公开转让海油碧路（南通）生物能源蛋白饲料有限公司74%的股权。这在某种程度上预示着，中海油退出生物柴油业务。

目前，使用地沟油生产生物柴油每吨获取利润较低，而如果不法商贩将地沟油处理后销往食用油市场，则每吨利润空间远高于制成生物柴油，生物柴油不如地沟油赚钱的窘境，造成了原料供应的不稳定。

原料瓶颈，没办法进入“两桶油”销售体系等因素均成了生物柴业发展的“拦路虎”。

2017年4月24日，国务院办公厅印发《关于逐步加强“地沟油”治理工作的意见》，坚持疏堵结合、标本兼治，就构建“地沟油”综合治理长效机制作出安排部署。《意见》指出，各地区、各有关部门要把加强“地沟油”综合治理作为当前食品安全重点工作任务，着力在强化源头防范和监管执法、推进无害化处理和资源化利用、落实企业主体责任和严厉打击违法犯罪等方面下功夫，从根本上铲除滋生“地沟油”违法犯罪的土壤，切实保障人民群众饮食无安全之忧。相信《意见》的出台，对于生物柴油原料瓶颈的疏通会有所成效。

总之，与欧美相比，我国的生物柴油研究还处于初级阶段，要使其在我国能源结构转变中发挥更大的作用，只有向规模化、产业化方向发展，同时国家也需要出台一系列的扶持和优惠政策，以提高生物柴油在价格上的竞争优势，提高社会对生物柴油的有效需求，以此来实现生物柴业在我国的飞速发展。

①物理精炼：首先将油脂水化或磷酸处理，除去其中的磷脂，胶质等物质。再将油脂预热、脱水、脱气进入脱酸塔，维持残压，通入过量蒸汽，在蒸汽温度下，游离酸与蒸汽共同蒸出，经冷凝析出，除去游离脂肪酸以外的净损失，油脂中的游离酸可降到极低量，色素也能被分解，使颜色变浅。各种废动植物油催化剂作用下，采用酯化、醇解同时反应工艺生成粗脂肪酸甲酯。

②甲醇预酯化：首先将油脂水化脱胶，用离心机除去磷脂和胶等水化时形成的絮状物，然后将油脂脱水。原料油脂加入过量甲醇，在酸性催化剂存在下，进行预酯化，使游离酸转变成甲酯。蒸出甲醇水，经分馏后，无游离酸的分出C12-16棕榈酸甲酯和C18油酸甲酯。

③酯交换反应：经预处理的油脂与甲醇一起，加入少量NaOH做催化剂，在一定温度与常压下进行酯交换反应，即能生成甲酯，采用二步反应，通过一个特殊设计的分离器连续地除去初反应中生成的甘油，使酯交换反应接着来进行。

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