科技論文刊發生物柴油的現狀與發展前景

　　這篇論文概述了柴油標準的演變，介紹了生物柴油的主要特性、開發和應用情況，通過對生物柴油的競爭力以及政府下達的扶持政策和柴油花趨勢幾個方面分析了柴油的發展前景，同時討論了生物柴油的原料和發展。

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　　柴油作為一種重要的石油連煉制產品，在各國燃料結構中占有較高的份額，以成為重要的動力燃料。隨著世界范圍內車輛柴油化趨勢的加快，未來柴油的需求量會愈來愈大，而石油資源的日益枯竭和人們環保意識的提高，大大促進了世界各國加快柴油替代燃料的開發步伐，尤其是進入了20世紀90年代，生物柴油以其優越的環保性能受到了各國的重視。

　　1 環境保護推動柴油標準的不斷提高

　　目前世界每年新車產量大約5 000萬輛，全世界汽車保有量大約7.5億輛(含摩托車)。隨著汽車工業的快速發展，汽油和柴油的用量隨汽車保有量的增加而增加，同時也帶來了汽車尾氣污染等問題。近20年來，雖然在改善油品燃燒過程、尾氣凈化等方面都取得了很大進展，但仍然不能滿足要求。為了改善汽車的運行性能和降低汽車尾氣中害物質的排放量，美國、歐洲和日本汽車工業協會1998年6月4日提出了汽車燃料質量國際統一標準即"世界燃油規范"Ⅲ類標準。柴油"世界燃油規范"Ⅱ類、Ⅲ類標準(見表1、表2)。由表1、表2可以看出，Ⅱ類標準在目前基礎上，提出了芳烴含量的限制，對硫含量、十六烷值等提出了更高的標準，Ⅲ類標準則在各項指標上比Ⅱ類標準都有更嚴格的規定。

　　表1 柴油"世界燃油規范"Ⅱ類標準

　　項目 質量指標

　　十六烷值 ≥53 硫含量(質量分數)，% ≤0.03 總芳烴含量(質量分數)，% ≤25 多環芳烴含量(體積分數)，% ≤5 95%餾車溫度/℃ ≤355

　　表2 柴油"世界燃油規范"Ⅲ類標準face=宋體 size=3>項目 質量指標

　　十六烷值 ≥55 硫含量(質量分數)，% ≤0.003 總芳烴含量(質量分數)，% ≤15 多環芳烴含量(體積分數)，% ≤2 95%餾車溫度/℃ ≤340

　　隨著我國汽車擁有量的急劇上升，大量的燃油被消耗，汽車尾氣中污染物的排放量越來越大，汽車尾氣已成為我國大氣污染重要的原因， 為保護環境，改善大氣質量，我國國家質量技術監督局最近頒布了柴油機排放控制新標準(見表3)。新標準采用了聯合國歐洲經濟委員會汽車排放法規體系，使我國對新柴油機車的排放要求達到歐洲20世紀90年代初期的水平。

　　表3 我國柴油機排放新控制標準 g/kW.h

　　實施階段 實施日期 CO HC NOX PA ≤85 kW >85 kW 01 1997-10-01 11.2 2.4 14.4 1.10 0.92 02 2000-10-01 4.5 1.1 8.0 0.61 0.36 03 2005-10-01 ONT face=宋體 size=3>4.0 1.1 7.0 0.15 0.15

　　我國目前的車用無鉛汽油和柴油標準介于世界燃油規范Ⅰ類油和Ⅱ類油水平之間，要滿足汽車達到歐洲Ⅰ類排放標準都困難，更無法滿足入世及舉辦奧運會的要求， 為此，中國石化集團公司要求在清潔油品生產方面作出更大努力，以滿足國家標準的要求。

　　2 生物柴油的主要特性

　　煉油企業為了向市場提供清潔油品使燃燒柴油尾氣排放達到標準要求，需要采取以下三種措施：一是要有性能優異的深度加氫脫硫催化劑，以脫除難以加氫脫硫的4，6-二甲基苯并噻吩等芳香基硫化合物;二是要有抗硫的貴金屬芳烴飽和催化劑，能使芳烴加氫飽和在較低壓力下進行，以節省投資;三是要有提高十六烷值的工藝。而生物柴油以其優異的環保性能可很容易達到"世界燃油規范"的柴油Ⅱ、Ⅲ類標準要求。

　　眾所周知，柴油分子是由15個左右的碳鏈組成的，研究發現植物油分子則一般又14～18個碳鏈組成，與柴油分子中碳數相近。因此生物柴油就是一種用油彩籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。按化學成分分析，生物柴油燃料是一種高脂酸甲烷，它是通過以不飽和油酸C18 為主要成分的甘油脂分解而獲得的[1]。與常規柴油相比，生物柴油下述具有無法比擬的性能。

　　(1) 具有優良的環保特性。主要表現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，可減少約30%(有催化劑時為70%);生物柴油中不含對環境會造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對人體損害低于柴油。檢測表明，與普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空氣毒性，降低94%的患礙率;由于生物柴油含氧量高，使其燃燒時排煙少，一氧化碳的排放與柴油相比減少約10%(有催化劑時為95%);生物柴油的生物降解性高。

　　(2) 具有較好的低溫發動機啟動性能。無添加劑冷濾點達-20℃。

　　(3) 具有較好的潤滑性能。使噴油泵、發動機缸體和連桿的磨損率低，使用壽命長。

　　(4) 具有較好的安全性能。由于閃點高，生物柴油不屬于危險品。因此，在運輸、儲存、使用方面的有是顯而易見的。

　　(5) 具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃燒性好于柴油，燃燒殘留物呈微酸性使催化劑和發動機機油的使用壽命加長。(6) 具有可再聲性能， 作為可再生能源，與石油儲量不同其通過農業和生物科學家的努力，可供應量不會枯竭。

　　生物柴油的優良性能使得采用生物柴油的發動機廢氣排放指標不僅滿足目前的歐洲Ⅱ號標準，甚至滿足隨后即將在歐洲頒布實施的更加嚴格的歐洲Ⅲ號排放標準。而且由于生物柴油燃燒時排放的二氧化碳遠低于該植物生長過程中所吸收的二氧化碳，從而改善由于二氧化碳的排放而導致的全球變暖這一有害于人類的重大環境問題。因而生物柴油是一種真正的綠色柴油。

　　3 生物柴油的應用現狀

　　在國際市場上，生物柴油根據等級和純度的不同，價格在250美元/t以上。目前在美國、歐洲、亞洲的一些國家和地區已開始建立商品化生物柴油生產基地，并把生物柴油作為代用燃料廣泛使用。

　　生物柴油使用最多的是歐洲，份額已占到成品油市場的5%。目前在歐洲用于生產生物柴油的原料主要為菜籽油，目前的生物柴油標準也主要是參照菜籽油的生物柴油標準品質作出的，表4為現階段生物的德國標準。1999年，歐盟共生產出3.90*105m3生物柴油。2000年初德國的總生物柴油生產量已達450 kt，并有逐年上升的趨勢。德國凱姆瑞亞.斯凱特公司自1991年起開發研制了用植物油如菜籽油生產生物柴油的工藝和設備。目前利用該公司的工藝和設備已在德國和奧地利等歐洲國家建起了多個生物柴油生產工廠，最大產量達300 t/d。表5是德國凱姆瑞亞.斯凱特公司開發生產的生物柴油與普通柴油主要性能比較，可以看出，生物柴油在冷濾點、閃點、燃燒功效、含硫量、含氧量、燃燒耗氧量、對水源的危害方面優于普通柴油，而其他指標與普通柴油相當。