第一情报 ---生物与医药

生物柴油各国产业标准规范现状

供稿人:唐鹃  供稿时间:2006-10-26   关键字:生物柴油  标准  规范  现状  
一、生物柴油
所谓生物质产业,是指利用可再生或可循环的有机物质,以包括农作物、树木和其他植物及其残体、畜禽粪便、有机废弃物等为原料,通过工业性加工转化生产生物基产品、生物燃料和生物能源的一种新兴产业。
 
在生物质产业中,生物柴油(Biodiesel)应该算是一个已经比较成熟的产品。生物柴油由德国聂尔公司于1988年发明。生物柴油是清洁的可再生能源,可以选择的原料包括:亚麻、大豆、菜籽、橡胶籽、膏桐籽、蓖麻、花生、棕榈、棉花籽等油料水生植物,以及动物油脂、废餐饮油、地沟油等;还可以工程微藻等为媒介进行生产。生物柴油是优质的石油柴油代用品。
 
与普通柴油相比,生物柴油以下优异性能:1、优良的环保特性:硫含量低,二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大减轻意外泄漏时对环境的污染;2、较好的低温发动机启动性能;3、较好的润滑性能;4、较好的安全性能:闪点高,运输、储存、使用方面安全;5、良好的燃料性能:燃烧性能好于柴油;6、可再生性;7、无须改动柴油机,可直接添加使用;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。
 
此外,生产生物柴油的能耗仅为石油柴油的1/4,可显著减少燃烧污染排放。;生物柴油生产使用的植物还可将二氧化碳转化为有机物固化在土壤中,可减少温室气体排放;利用废食用油生产生物柴油,可以减少含有毒物质的废油排入环境或重新进入食用油系统;在适宜的地区种植油料作物,可保护生态,减少水土流失。
 
按照京都议定书,欧盟2008~2012年间要减少排放8%。而生物柴油与普通柴油相比,使柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为1/10,颗粒物为20%,C02和CO排放量仅为10%。就燃料对整个大气C02影响的生命循环分析看,生物柴油排放的C02比矿物柴油要少约50%。生物柴油可以在一定程度上完成欧盟的减排目标。
二、生物柴油已有的欧洲、美国产品标准
国际上技术先进国家在发展一个新兴产品、推进一个新兴产业的时候,往往首先制定相关的政策、产品标准、技术规范以及推进的相关配套政策等。而越来越多的新兴产业由于往往为国际上技术先进国家首先研发、推出,从而形成越来越明显的“知识寡头垄断”。
 
生物柴油的发展也是如此,由于生物柴油突出的环保性和可再生性,引起了世界发达国家,尤其是资源贫乏国家的高度重视。西方国家为发展生物柴油,在行业规范和政策鼓励下采取了一系列积极措施。
 
由于生产生物柴油被选的原料种类很多,导致采用的生产技术不同,经济性也有差别。在目前已投入生产的生物柴油装置中,大部分采用菜籽油为原料。
 
世界不同地区生产生物柴油所用的原料不同,美国主要采用大豆油、欧洲主要使用菜籽油、亚太地区主要使用棕榈油。
 
生物柴油标准的出台可以为产业的健康发展提供依据,完善生物柴油的产业化条件。由于生产原料的不同,导致了欧洲、美国生产的生物柴油的产品标准也不同。
 
德国首先制定了生物柴油的相关标准DIN14214“柴油发动机用机动车燃油中脂肪酸甲基酯的规范及其测试方法”,并于2003年在欧洲推广,上升为欧洲标准EN14214,实施统一标准。目前,奥地利、捷克、法国、德国、意大利、瑞典、欧洲等国家都使用欧洲标准EN14214-2003“生物柴油标准”。EN14214分别对生物柴油的25个技术指标:产品的脂含量、密度、黏度、闪点、硫含量、残碳、十六烷值、硫化灰分、水份、总杂质、铜片腐蚀、氧化稳定性、酸值、碘值、亚麻酸甲基酯、多不饱和甲基酯(≥4个双键)、甲醇含量、甘油一酸酯含量、甘油二酸酯含量、甘油三酸酯含量、游离甘油、总甘油、碱金属含量、碱土金属含量、磷含量等,对这25项指标全部或部分做出了界定。
 
美国权威机构美国材料协会早在1996年即出台了美国材料协会标准ASTM-D-6751“柴油机中馏程燃料调和用生物柴的技术规范”,并分别在2000年、2006年颁布了修订版。2006年的第三版修订稿ASTM-D-6751-03a。ASTM-D-6751-03a分别规定了两个规格的生物柴油:S15级和S500级;规定了16个技术指标,分别是:闪点(闭杯法)、水份和沉淀物、黏度、硫酸化灰分、硫含量、铜片腐蚀、残碳、酸值、游离甘油、总甘油、碘值、磷含量、90%回收温度。
 
表1:生物柴油的欧洲标准、美国ASTM标准和中国拟定标准
指标及衡量单位描述
欧盟
美国
中国
EN 14214
ASTM 6751-03a
申报过程中
适用于
脂肪酸甲酯(FAME)
FAAE
S15
S500
15°C时的密度
g/cm³
0.86-0.90
0.875-0.90
0.82~0.90
40°C 时的运动粘度
mm²/s
3.5-5.0
1.9~6.0
有规定
闪点
120 min
130 min (闭杯法)
130 min (闭杯法)
硫含量
mg/kg
10 max
0.0015 max
0.05 max
500 max
50 max
残炭
%质量分数
0.3 max (10%蒸馏残余)
0.050 max (100%)
有规定
冷滤点(CFPP)
°C
不同国家不同标准
春天: 0
夏秋: -10
冬天: -20
报告形式
硫酸灰分
%质量分数
0.02 max
0.020 max
0.02 max
水分
mg/kg
500 max
0.050 max 体积百分比
500 max
总杂质
mg/kg
24 max
20 max
有规定
铜带腐蚀(50℃,3小时)
级别
1
3
不大于1级
氧化稳定性,诱导期110℃
hrs
6 min
6.0 min
十六烷值
 
51 min
47 min
49 min
酸度值
mgKOH /g
0.5 max
0.80 max
0.80 max
甲醇含量(质量分数)
%质量分数
0.20 max
0.3 max
酯含量
%质量分数
96.5 min
甘油一酯
%质量分数
0.8 max
甘油二酯
%质量分数
0.2 max
甘油三酯
%质量分数
0.2 max
游离甘油
%质量分数
0.02 max
0.020 max
0.02 max
总甘油
%质量分数
0.25 max
0.240 max
0.24 max
碘值
g/100g
120 max
115 max
亚麻酸甲酯
%质量分数
12 max
多不饱和甲基酯(≥4个双键)
%质量分数
1 max
磷含量
mg/kg
10 max
1 max
碱金属含量(Na,K)
mg/kg
5 max
碱土金属含量(Ca,Mg)
mg/kg
5 max
浊点
0.050 max
90%回收温度
360 max
 
 
由于生物柴油的生产成本高于普通柴油,导致生物柴油价格比普通柴油贵一倍以上,除了出台产品标准外,欧洲和美国政府也分别出台了积极鼓励的政策,例如:欧盟各国降低生物柴油税率;对生物柴油在欧洲汽车燃料中的销售比例作出规定;德国农民种植为生物柴油作原料的油菜籽可获得1000马克/公顷补贴,并对制造生物柴油予以免税。
 
三、西方国家生物柴油生产规模
西方国家生物柴油产业发展迅速。近年来,西方国家加大生物柴油商业化投资力度,使生物柴油的投资规模增大,开工项目增多。美国、加拿大、巴西、日本、澳大利亚、印度等国都在积极发展这项产业。目前,美国有4家生物柴油生产厂,总能力为30万吨/年。欧盟国家主要以油菜为原料,2001年生物柴油产量已超过100万吨。2000年德国的生物柴油已达45万吨,德国还于2001年月11日在海德地区投资5000万马克,兴建年产10万吨的生物柴油装置。法国有7家生物柴油生产厂,总能力为40万吨/年,使用标准是在普通柴油中掺加5%生物柴油,对生物柴油的税率为零。意大利有9个生物柴油生产厂,总能力33万吨/年,对生物柴油的税率为零。奥地利有3个生物柴油生产厂,总能力5.5万吨/年,税率为石油柴油的4.6%。比利时有2个生物柴油生产厂,总能力24万吨/年。日本生物柴油生产能力也达到40万吨/年。
 
四、我国首个生物柴油国家标准已进入报批程序
生物柴油标准可以为产业的健康发展提供依据,但我国尚未颁布正式的国家标准。在中国科技部等单位的支持下,我国首个生物柴油国家标准《柴油机燃料调和用生物柴油》日前进入报批程序。该标准由中国石油化工股份有限公司提出、石油化工科学研究院起草。标准中具体涉及16项技术指标,作者收集到表1中所列指标的具体数值。该中国生物柴油标准目前正在等待批准。
 
生物柴油国家标准将是一项相对比较高的标准,对目前我国大部分生物柴油生产企业来说需要踮起脚尖才能达到。
 
中国除了缺乏生物柴油产品标准外,也缺乏相关产业规范,特别是在企业投产方面没有设计、施工、安装、调试、生产操作等方面的没有具体规定。
 

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