第一情报 ---能源与环境

生物柴油——化学特性及优于石化柴油之处

供稿人:王静波  供稿时间:2005-8-19   关键字:生物柴油  汽油价格  再生能源  新能源    
7月1日,符合欧III标准的燃油在北京各大加油站正式开始全面供应,这一举措拉开了北京“到2008年正式实施欧洲III号汽车排放标准”的序幕。尽管这与早先的“今年7月1日在北京实行欧洲III号排放标准”的计划相比已经有所缓和,并且此前预定于7月1日实行的国III排放标准也推迟实行。但是于此可见,在北京乃至全国逐步实施欧洲III号汽车排放标准已是大势所趋,唯一的问题是或早或晚而已。
 
7月28日,由申能集团控股的上海申能新能源投资有限公司成立,新能源公司的经营范围包括可再生能源、清洁能源、生物能源及降低能耗、提高能效方面相关技术开发、资源利用、项目投资和产业经营成立伊始,公司就与上海太阳能科技有限公司签署了合作意向,今后公司还将涉足风能、生物能等新型能源。
 
8月8日,纽约市场9份交货的原油期货价格再创新高,收市时达到每桶63.94美元。过去3年国际市场原油价格上涨了1倍以上。新华社8月11日撰文“高油价推动各国大力发展生物燃料”的报道;8月13日,纽约原油期货价格继续走高,一度突破每桶67美元,更有预言称年底可能冲破75美元每桶。
 
随着环境污染问题的日益严重和全球性能源匮乏现象的咄咄而来,大力开发应用环保节能的新能源一直是近来的热点话题,而汽车排放污染正成为肩负“变耗能为节能、变污染为清洁”的双重使命的焦点,而燃油质量更成为排放标准这一焦点的焦点。而国际原油价格的上涨直接导致了汽油价格的上涨,“油费太高”已经成为汽车消费的一大负担。汽油价格的连年飙升除了能源有限的原因之外,还与其“一家独大”、没有替代能源有关系。
 
因此,各国都在努力寻找有希望替代汽油的汽车动力能源,太阳能动力、生物柴油动力都在发展战略之中,并且取得了一系列鼓舞人心的进展。本文将对生物柴油的开发情况加以简析。
 
 
生物柴油(Biodiesel)的学名叫“FAME”,即脂肪酸甲基脂(Fatty Acid Ester),生物柴油是清洁的可再生能源,它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、工程微藻等油料水生植物,以及动物油脂、废餐饮油、工农业生产中有机废物等为原料,经酯交换反应(Transesterification reaction)获得制成的液体燃料。
 
柴油分子是由15个左右的碳链组成的,而植物油分子则一般由14~18个碳链组成,与柴油分子中碳数相近,所以,以植物油为原料加工生产生物柴油从化学结构特性看是完全可行的。按化学成分分析,生物柴油燃料是一种高脂酸甲烷,它是通过以不饱和油酸C18 为主要成分的甘油脂分解而获得的。因此从化学特性看,生物柴油完全有理由成为一种新型燃料。与常规柴油相比,生物柴油的优越性主要表现在以下几方面:
 
(1)优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低,使得二氧化硫和硫化物的排放低,可减少约30%(有催化剂时为70%);生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃,因而废气对人体损害低于柴油。检测表明,与普通柴油相比,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,降低94%的患碍率;由于生物柴油含氧量高,使其燃烧时排烟少,一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)。
 
(2)较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。
 
(3)较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低,使用寿命长。
 
(4)较好的安全性能。由于闪点高,生物柴油不属于危险品。因此,在运输、储存、使用方面的有是显而易见的。
 
(5)良好的燃料性能。十六烷值高,使其燃烧性好于柴油,燃烧残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。
 
(6)可再生性能。作为可再生能源,与石油储量不同其通过农业和生物科学家的努力,可供应量不会枯竭。而且生物柴油的生物降解性高于常规柴油,可在自然状况下实现生物降解,减少对人类生存环境的污染。
 
(7)无须改动柴油机,也不必更换零件,可直接添加使用,同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。
 
(8)生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用,可以降低油耗、提高动力性,并降低尾气污染。
生物柴油的原料来源广泛,各种动植物油料都可以作为原料,如果利用餐饮业中的废油、地沟油等作为原料,还可以一举两得;生物柴油的生产过程中可以到经济价值较高的副产品甘油可以供化工业和医药业使用;此外,相对于石化柴油,生物柴油不腐蚀溶器,也不易燃易爆,因此其贮存、运输和使用都很安全。
 
表格 1   柴油和常规柴油的性能比较
特性
生物柴油
常规柴油
冷滤点(CFPP)/℃
 
 
  夏季产品
-10
0
  冬季产品
-20
-20
20℃的密度/g.mL-1
0.88
0.83
40℃动力粘度/mm2.s-1
4~6
2~4
闭口闪点/℃
>100
60
十六烷点
≥56
≥49
热值/MJ.L-1
32
35
燃烧功效(柴油=100%),%
104
100
硫含量(质量分数),%
<0.001
<0.2
氧含量(体积分数),%
10
0
燃烧1 kg燃料按化学计算法的最小空气耗量/kg
12.5
14.5
水危害等级
1
2

  资料来源: 韩德奇等《生物柴油的现状与发展前景》


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