生物柴油的制备技术篇1
动植物油脂的主要成分是甘油三酸酯，通过酯交换法制备的脂肪酸单烷基酯，工业上应用主要是脂肪酸甲酯，俗称为第一代生物柴油。生物柴油是指天然油脂制备的柴油，也可以是其他柴油，若以动植物油脂为原料通过加氢裂解工艺生产非脂肪酸甲酯生物柴油，称为第二代生物柴油。若以脂肪酸甲酯为代表的生物柴油需达到“GB/t20828-2007柴油机燃料调合用生物柴油（BD100）”标准指标；若是非脂肪酸甲酯生物柴油需达到石化柴油相应的《轻柴油》（GB252-2000）技术要求指标。
一、第一代生物柴油发展现状及酯交换法工艺存在的问题
各种动植物油、草本植物油、木本植物油、动物油、废弃油脂（如地沟油、泔水油）、藻油等都可用来加工生物柴油。
生产生物柴油主要采用动植物脂类的可再生资源，能够通过各种催化和化学方法转化为适宜碳链长度的可再生液体燃料。目前利用油脂制备液体燃料的主要方法是酯交换法，经过多年的发展，酯交换法已形成比较完备的技术体系，在欧美国家主要以大豆油、菜籽油生产生物柴油，生产工艺相对成熟，产品质量稳定，已部分进入石油市场弥补石化柴油的不足。
我国不同于欧美国家，我国人多地少的国情，决定了生物柴油原料的发展应遵循“不与人争粮，不与粮争地”的原则，利用非粮作物和林木质物质生产生物质液体燃料。近期主要利用回收的废油脂生产生物柴油，目前已经形成产业，我国每年产废油脂的数量是巨大的，利用大中城市回收的废油及餐饮废油制备生物柴油，以此废油作原料可以降低生物柴油生产成本；又是综合利用工业废油及其他废油，使废物资源达到经济与环保的目的。
发展生物柴油产业可以增加一条由可再生资源生产清洁柴油的渠道，但是其瓶颈问题是产品的质量和价格，不能参与石油市场竞争，与石化柴油缺乏竞争力。所以积极开发降低生产成本，提高油品品质的研究，采用廉价的原料，通过技术创新、生产工艺进一步优化、改进、提高产物综合利用值，以获取低成本、高质量的生物柴油，是我国生物柴油生产技术的发展趋势。生物柴油生产工艺及采用原料可导致生物柴油生产成本有较大差异，在一定程度上限制了生物柴油技术的推广及应用，因此在制备工艺及配套装置上，着重研究适合各种不同的原料，特别是对于游离脂肪酸含量较高的油脂，如各种餐饮废油、地沟油、酸化油等，不能直接通过酯交换反应制备生物柴油而开发出比较适宜的技术先进适用和经济有利合理的工艺路线，不但能够增加新建生物柴油企业的经济效益，还能够推动生物柴油产业的大力发展，普及应用。
目前动植物油脂通过酯交换法制备的脂肪酸甲酯，即第一代生物柴油存有原料利用品种单一、工艺复杂、设备繁多、反应过程使用过量甲醇，后续工艺必须有相应的甲醇回收装置；能耗高、色泽深；油脂原料中的游离脂肪酸及水严重影响生物柴油的收率及品质；油脂中的不饱和脂肪酸在高温下容易变质，酯化产物难以回收；成本高，生产过程有废碱液、废酸液排放造成环境二次污染等问题。常规工艺制备的脂肪酸甲酯，由于自身性质决定的缺陷在实际应用中还存在一定的问题：如①低温流动性差，冷凝、冷滤点较高，不能在气候寒冷地区及冬季使用；②分子结构中含有氧官能团造成热值较低，通常比石化柴油低9%13%；③黏度较高，为5-10mm/s-1，在柴油中输送困难，使其供油不充分；④密度较高，为0.87-0.90cm3/g，易造成不完全燃烧；⑤储存稳定性差，容易发生氧化变质等问题。又因动植物油脂资源少、价格高，制约了生物柴油的实际应用及产业化的大力发展。
天津市迪创生物能源科技有限公司研发的“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改质装置”是具有自主知识产权的生产第二代生物柴油的技术装置，解决了上述的这些问题。
二、第二代生物柴油转化机理
从总体来看，通过第一代酯交换工艺生产的脂肪酸甲酯，其对原料油品的要求较高，同时副产甘油，加大了产品分离的提纯难度，增加了生产成本，又由于第一代生物柴油在使用过程中的弊端，研究者们通过第一代生物柴油进行加氢脱氧，异构化反应，得到类似柴油的烷烃，形成了第二代生物柴油。与第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有优异的调和性质和低温流动性等特点，适用范围更广泛。国外已开始逐渐进入工业应用阶段，为生产超清洁柴油奠定了基础。在我国只停留在试验研究阶段，迄今为止还尚未有进入工业化生产的企业，第二代生物柴油是未来生物柴油的主要发展方向。
动植物油脂作为可再生资源，由于其结构特点中含有与柴油相似的脂肪酸长碳链，使其作为石油资源的替代品成为可能。
废油脂的主要成分还是动植物油的成分，动植物油中所含的脂肪酸（无论是饱和或不饱和）绝大部分为偶碳直链的，主要脂肪酸有C12、C14、C16、C18、C20和C22等几种，其他的脂肪酸含量很少，这些脂肪酸链长度与柴油碳数非常接近，这也是作为生物柴油的重要依据，而长碳链在高温条件下会发生分解、断链、产生小分子烃类。动植物油脂通过热裂解、催化裂解和催化加氢可得到烃类产物，能有效地利用油脂结构的特点，作为石化原料的补充，生产小分子的烃类等有机化工原料，或转化为新型燃料——生物柴油。这为废弃油脂的资源化利用又开拓了新的途径。
催化加氢裂解的过程是石油化工行业常用的工艺过程，对提高原料的加工深度，合理利用石油资源、改善油品质量，提高轻油收率等具有重要意义。第二代生物柴油利用催化裂解技术进行加氢处理，从而得到与柴油相似的烷烃。
动植物油脂的主要成分是脂肪酸甘油酯，在催化加氢条件下，甘油三酯、单甘酯及羧酸在内的中间产物，经加氢脱羧基、加氢脱羰基、加氢脱氧反应生成正构烷烃的最终产物是C12-C24正构烷烃，副产包括丙烷、水和Co、Co2。由于正构烷烃的熔点较高，使得所制备的生物柴油的浊点偏高，低温流动性差，再通过加氢异构化反应，将部分或全部正构烷烃转化为异构烷烃，从而提高其低温使用性能。
催化加氢裂解是指在高温、高压、有氢气存在的条件下进行加氢裂化，催化加氢裂解能够得到高品质的燃料油，其燃油性能甚至超过常规的石化柴油，但是加氢过程使用高热值氢气，自身就是高热值燃料，将其转化不可燃烧的水，不仅操作成本高，也是一种资源的浪费。目前在我国经济上可行制备生物柴油的主要原料是高酸价油脂、废弃动植物油脂，分布相对分散，原材料集中相对困难，而且设备投资大，比较适宜石化炼油企业大规模生产。因此该法在我国近期还不太适用，高温、高压、催化剂昂贵，不适宜中小型规模的企业采用。
三、供氢催化裂解改质工艺生产第二代生物柴油技术的先进性
催化加氢裂解是一种有应用前景的油脂转化燃料油技术，即生产第二代生物柴油的技术。是将生物油脂通过供氢催化裂解改质制备生物液体清洁燃料，是开发生物柴油替代燃料的又一条途径，是一种新能源的生产方式，与目前第一代生物柴油的酯交换法制备工艺相比较有其独有的优势。
根据中华人民共和国第200920151218.8专利，名称“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改质装置”的实用新型专利技术，授权公告日：2010年1月27日，生产第二代生物柴油。该项专利技术被国家知识产权局评为“2011年度10项优秀专利”。
该装置是应用第二代生物柴油的转化技术提高油品质量的装置，克服了第一代生物柴油现有技术存在的生产成本高、工艺过程复杂，对环境造成二次污染的缺点；又因动植物油资源少、价格高，制约生物柴油的实际应用及产业化的大力发展。而第二代生物柴油研究的重点是扩大油脂资源和其他可利用资源的应用范围，根据原料的性质，提炼清洁液体燃料真空催化改质的转化方法和提高生物柴油油品品质的技术。
该装置是采用先进的催化裂解技术，将裂解釜中液相悬浮床流态化与精馏塔固定床催化改质提炼燃油耦合同一装置体系，将二步联产法工艺改为一步分流法，简化工艺流程，减少中间环节，有利于节能和节省设备投资；采用催化裂解、改性提质、技术先进适用，经济有利合理，从而获得符合国标的高品质清洁液体燃料。催化加氢脱氧，降低生物柴油的氧含量，提高其能量密度；加氢异构化，提高油品低温性能，同时保持高十六烷值、辛烷值，避免了传统工艺酯交换法的缺点。
采用供氢催化裂解改质是运用本装置的核心技术，是第二代生物柴油新的一种转化方式。本项目的供氢催化裂解技术不同于高温热裂解、催化裂解和催化加氢，有自己独有的优势。其特点是：在废油脂中加入一定量的具有供氢效果的化合物，也能起到氢气存在的同样效果，这些化合物能在热反应过程中提供活性氢自由基，有目的地抑制自由基缩合，从而提高裂化反应的苛刻度，增加中间馏分油产量。供氢催化裂解是在常规裂化工艺基础上加入具有供氢效果的溶剂，使反应过程中液体供氢剂释放出的活性氢与生物油脂热解过程中产生的自由基结合生成稳定具有协同效应的低分子，从而抑制自由基的缩合，可提高热裂解反应的速率，防止结焦，增加轻馏分汽油和中间柴油馏分的收率。
塑料是碳氢化合物，塑料裂解油中含有大量氢原子，H/C原子比相对较高，加热时挥发分也比较高，为了获得廉价的氢气，废塑油、橡胶油与废油脂加热共熔裂解，富有优势互补的协同效应，富含氢的塑胶中含氢基团在反应过程中会向动植物油裂解产物进行加氢转移，塑胶裂解油在油脂裂解中起着供氢作用，是主要的供氢者，油脂中的含氧化合物最容易加氢脱氧，很快反应生成烃和水，同时伴随脱羧基、脱羰基、异构化反应实现加氢裂解，使动植物油裂解为柴油，少量汽油馏分，具有很高的十六烷值、辛烷值和较低的硫含量和芳烃，可单独使用或与柴油任一比例掺合使用，是一种优质的石化燃料的替代品。该技术已在天津中试装置进行中试，其产品能达到国标要求指标，技术成熟。由于利用垃圾中的废料为原料，原料易得且价廉，既减少对环境的污染，又能获得可利用的丰富资源，生产成本较低，有巨大的经济效益和环境效益，目前在石油燃料市场竞争中有很强的竞争力。
供氢催化裂解工艺与酯交换工艺技术对比其先进性是：
1用于制备生物柴油的原料：酯交换工艺对其原料中游离脂肪酸的质量分数要求最为苛刻，无论任何油脂都要进行脱酸、脱胶处理；供氢催化裂解工艺对原料中的游离脂肪酸要求最低，大部分油脂不需要脱酸、脱胶就可作原料使用，从而减少了脱酸、脱胶质对油的损耗，扩大了对原料的使用范围，更加适合我国生物柴油原料来源广、适用性强、性质不稳定和游离脂肪酸质量分数高的现状。该法具有很好的工业前景。
2酯交换工艺合成的脂肪酸甲酯中含有氧和各种杂质，同时由于脂肪酸甲酯在化学组成方面不同于石化柴油，不能长期储存，在其与油接触时会使油污染，酯交换工艺合成的脂肪酸甲酯虽然低硫、低芳烃，符合其清洁柴油发展方向，但其比重大、热值低、稳定性差，不能扩大柴油产量和清洁油品升级换代，只能低比例与石化柴油混合使用，从而限制在石化柴油中的大量应用；而供氢催化裂解工艺制备的生物柴油低硫、低芳烃，符合清洁柴油发展方向，同时产品的比重小、热值高、稳定性好、低温性能好，可适应多种环境条件，全年都可使用，即使在-20摄氏度以下气温极低地区也能够使用。因此，供氢催化裂解工艺不仅成为生物柴油发展的主要方向，而且也是为将来石化柴油提供升级换代的途径。
3供氢催化裂解法与酯交换法制备生物柴油相比，催化裂解的产物组成发生了根本变化，通常得到的是烷烃、烯烃、羰基化合物、脂肪酸的混合物，由于这些化合物的物化性质与柴油十分接近，发热值、黏度、密度、闪点、馏程等主要指标都能达到国标无铅汽油和轻柴油相应的指标要求。
4供氢催化裂解工艺不需要对原料进行脱酸、脱胶质等预处理步骤，没有副产物甘油和甲醇回收的问题，只存在裂化一道工序，工艺设备简单，生产用工、设备投入、原材料成本大为减少，在生产成本和燃油性能上占有优势，在现有技术及目前石油市场竞争中，在没有国家政府现行政策资金补贴的情况下仍具有很强的竞争力。
5采用悬浮床流态化反应器、固定床塔式反应器、隔板节能精馏塔、管式加热炉及自动排渣装置系统连续化生产，副产品回收利用，无“三废”污染物排放，是一种清洁生产工艺。
四、第二代生物柴油发展前景
生物柴油作为一种可再生与环境友好的清洁燃料，将成为石油燃料油的理想替代能源。目前使用的生物柴油是常规酯交换法制备的第一代生物柴油，即以油料作物、油料植物和工程微藻等水生植物油脂、动物油脂及餐饮地沟油等为原料通过酯交换工艺生产脂肪酸甲酯（Fame），生产过程中同时副产甘油。这一技术比较成熟，已部分进入市场弥补石化柴油的不足。在第一代生物柴油的基础上，第二代生物柴油是以动植物油脂为原料通过催化加氢裂解工艺生产的非脂肪酸甲酯生物柴油。与第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有优异的调和性质和低温流动性能等优点，明显优于第一代脂肪酸甲酯，适用范围更加广泛，是未来生物柴油的主要发展方向。目前国外第二代生物柴油已经进入工业生产和应用阶段，为生产超低硫清洁柴油奠定基础。从目前来看，植物油作为石油替代资源的成本较高，因此植物油的开发利用受到制约。但是从长远来看，由于石油资源不断减少以及日益严格的环保要求，开发可再生的绿色替代能源是必然趋势。我国每年的废食用油和其他碳氢废油的资源十分丰富，这也比大豆油、菜籽油便宜很多，利用废弃动植物油脂和碳氢废油生产第二代生物柴油，清洁汽油，认真提高废油资源的综合利用，符合循环经济发展思路，不仅对于缓解燃油的紧缺局面起到了一定的补充作用，而且对于新增企业经济效益和环境效益将是巨大的。
据测算，该项目投资500万元即可投产。按全年生产生物柴油产品10000吨，所需原料为12500吨，料油市场价格按其平均价格4800元/吨计算，年净利润总额可达1211.90万元，投资利税率可达21.78%，投资回收期为半年。另外，本项目有较强的抗风险能力。正常生产年份以生产能力利用率表示的盈亏平衡点为12.86%。计算表明，当项目正常生产年份的生产能力利用率达12.86%时，可不亏不盈，即当年生产第二代生物柴油1286吨，即可保本。发明人冯善茂表示，他本人以及他所在单位愿意向广大企业和个人提供技术合作与咨询。
五、联手共创，打造生物柴油低碳时代
第二代生物柴油的发明人冯善茂及他的研发单位天津市迪创生物能源科技有限公司是拥有可再生生物质能源自主知识产权的科技型企业，从20世纪90年代初就从事可再生能源生物液体燃料的研究，不用国家一分钱，将自己的经济收入全部投入到科学研究工作中，在坚持不懈的努力下，取得多项发明成果，在生物液体燃料中相继发明了①“环保型生产生物柴油的酯化装置”（ZL200620149130.2）、②“节能环保型生物柴油粗酯精制装置”（ZL200820136768.1）、③“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改酯装置”（ZL200920151215.8）等，其中①、②两项专利技术在2009年第9届香港国际专利发明博览会上均荣获发明金奖；“节能环保型生物柴油粗酯精制装置”的学术论文（成果）在2010年国际交流评选活动中被评为“世界重大学术思想特等奖”；“环保型提炼清洁液体燃料真空催化改酯装置”（ZL200920151215.8），该项专利技术被国家知识产权局评为“2011年度10项优秀专利”。上述3项专利是针对现有技术存在的不足，并根据国内、国外比较成熟的工艺，经过多年的科学研究与实验而研制开发出具有节能环保、产业延伸、生产链接的生物柴油配套技术与装置。根据当前我国能源的紧缺状况，燃料油品的市场需求及用户生产者的要求，生物柴油升级换代的第二代生物柴油应运而生，为了使生物柴油新兴产业持续发展，实施产、学、研结合，天津市迪创生物能源科技有限公司与山东潍坊春泉环保设备有限公司已签订长期合作合同，建立“资源综合利用科研实验基地”，加快生物质燃料的研发与设备开发，加快适用技术的专利转化，使生物柴油新兴产业健康稳步发展。充分发挥山东潍坊春泉环保设备有限公司制造压力容器与设备的专有技术与优势，专业生产生物柴油与生物质炼化的专用设备。中国首套第二代生物柴油的全整套的中试炼化设备，在山东潍坊春泉环保设备有限公司投资、加工落成，已于今年5月试车投产，这标志我国第二代生物柴油生产技术开发成功，首套装置在山东落成投产。
该装置，采用供氢催化、裂解改质生产低凝生物柴油的工艺，装置适用范围广泛，既可用植物油、动物油又可用废弃油脂、废机油、废塑料油及石化炼厂的废料，经过裂解改质后都可转化为替代石油的燃料油品。
生物柴油的制备技术篇2
一、国内生物燃料产业发展现状及存在的主要制约因素
（一）国内生物燃料产业发展现状
1、燃料乙醇开始规模化应用
“十五”期间，我国在黑龙江、吉林、河南、安徽4省，分别依托吉林燃料乙醇有限责任公司、河南天冠集团、安徽丰原生化股份有限公司和黑龙江华润酒精有限公司四家企业建成了四个燃料乙醇生产试点项目进行定点生产，初步形成了现有国内燃料乙醇市场格局。到2007年，我国燃料乙醇产能达160万吨，四家定点企业产能达144万吨。值得注意的是，为不影响粮食安全并改善能源环境效益，我国已确定不扩大现有陈化粮玉米乙醇生产能力的政策，转向以木薯和甜高粱等非粮作物为原料生产燃料乙醇，并开始商业化生产。目前，广西木薯乙醇项目的生产能力超过20万吨，2008年全国燃料乙醇总产量达172万吨。此外，生物液体燃料也已开始在道路交通部门中初步得到规模化应用，我国燃料乙醇的消费量已占汽油消费量的20%左右，在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5省及湖北、河北、山东、江苏部分地区已基本实现车用乙醇汽油替代普通无铅汽油。
2、生物柴油步入快速发展轨道
自2002年经国务院批示，国家发改委开始推进生物柴油产业发展以来，生物柴油年产量由最初的1万吨发展到现在的近20万吨，总设计产能约200万吨/年，生物柴油被纳入《中华人民共和国可再生能源法》的管理范畴。2008年，为鼓励和规范生物柴油产业发展，防止重复建设和投资浪费，根据生物燃料产业发展总体思路和基本原则，结合国家有关政策要求及产业化工作部署与安排，国家发改委批准了中石油南充炼油化工总厂6万吨/年、中石化贵州分公司5万吨/年和中海油海南6万吨/年3个小油桐生物柴油产业化示范项目。截止目前，我国生物柴油产业已初步形成以海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司等民营公司、外资公司以及中粮集团、航天科工集团和三大石油集团共同参与的格局。
（二）生物燃料产业发展需突破的主要制约因素
目前，我国生物燃料产业的快速发展还面临许到原料资源供应、产业发展的技术瓶颈、商业化应用市场和政策、市场环境不完善等制约因素。
1、原料资源供应严重不足
无论是燃料乙醇还是生物柴油都面临着“无米下锅”。
从燃料乙醇看，如果完全用玉米来生产，按照1∶3.3比例计算，2020年将达4950万吨，加上其他工业消费对玉米需求的增长，未来我国玉米生产将难以满足燃料乙醇生产的工业化需求，而且随着陈化粮食逐步消耗殆尽和玉米价格的不断上涨，玉米燃料乙醇的发展可能威胁到我国粮食安全，因此完全使用玉米生产燃料乙醇在我国并不现实。
从生物柴油看，国内仅有的几个项目都是以地沟油、植物油脚等废弃油脂做原料，而全国一年的废弃油脂也只有600―700万吨，其中相当比例还要用于化工生产，每年可供生物柴油企业利用的废弃油脂不足50万吨。按照1.2吨废弃油脂生产1吨生物柴油计算，40多万吨废弃油脂能满足的产能只有30多万吨。目前，我国很多企业处于部分停产或完全停产状态，行业发展陷入了困境。
2、产业发展中的技术、标准瓶颈制约
目前，我国生物质能产业发展尚处于起步阶段，产业发展中的生产技术、产品标准、生产设备等问题已成为阻碍生物燃料产业快速健康发展的重要问题之一。
从燃料乙醇的发展看，一方面，我国的自主研发能力还比较弱，缺乏具有自主知识产权的核心技术。目前国内以玉米、木薯等淀粉类为原料的生产技术已经进入商业化初期阶段，以甜高粱、甘蔗等糖质类为原料基础的燃料乙醇生产技术大多处于试验示范阶段，还需在优良品种选育、适应性种植、发酵菌种培育、关键工艺和配套设备优化、废渣废水回收利用等方面作进一步研究。而国外以淀粉、糖质类为原料的燃料乙醇生产技术已经十分成熟，并进入大规模商业化生产阶段。此外，我国的纤维素乙醇还处在试验阶段，技术还有待完善，尤其是如何降低纤维预处理和纤维酶的成本，高效率的发酵技术等方面，总体而言与国外发达国家相比差距较大。另一方面，国内还缺乏以不同生物质为原料的燃料乙醇相关产品和技术标准。尽管我国于2001年颁布了变性生物燃料乙醇（GB18350－2001）和车用乙醇汽油（GB18351－2001）两项强制性国家标准，在技术内容上等效采用了美国试验与材料协会标准（aStm）；但上述标准主要是基于淀粉类原料而制定的，而制备燃料乙醇的原料种类较多且生产工艺也大不相同，在某些技术指标上也会有所差异，单一基于淀粉类原料制定的标准在一定程度上制约了我国燃料乙醇产业的快速发展。
从生物柴油的发展看，我国主要采用化学酯化法生产生物柴油，已形成较完备的技术体系和方法，但由于酯化过程要进行水洗、除渣、酯化、分离、蒸馏、洗涤、干燥、脱色等一系列过程，因此，转化率低，成本较高，而且产品质量难以保障。此外，虽然我国在2007年颁布了《柴油机燃料调和用生物柴油（BD100）国家标准》（GB/t20828－2007），但由于生物柴油的酸度、灰分、残炭均高于石油类柴油，常会以B5或B20等BX类生物柴油与石化柴油混用。而我国至今没有B5或B20标准，更没有对生物柴油企业的生产设计和运行进行技术规范，生物柴油质量难以保证，导致难以进入中石油、中石化的销售终端，大量生物柴油卖给企业用作烧锅炉等用途，极大地制约了我国生物柴油产业的快速健康发展。
3、生产成本过高，商业化应用缺乏市场前景
从燃料乙醇看，目前，除巴西以甘蔗为原料生产的燃料乙醇成本可以与汽油相竞争外，其他国家燃料乙醇的成本都比较高，而我国燃料乙醇由于受原料成本高、耗能大、转化率低等因素影响，燃料乙醇的生产成本更高；从生物柴油看，在原料价格高峰时，生物柴油的生产成本是每吨接近7000元，而售价是6000元左右。因此，不依靠政府补贴，大规模的商业化应用缺乏市场前景。
4、政策法规和市场环境尚需改进
虽然我国在2005年2月28日通过了《可再生能源法》，并于2007年8月出台了《可再生能源中长期发展规划》，但主要是以利用再生能源发电作为目标和重点的，缺乏对包括燃料乙醇、生物柴油等生物燃料开发利用的明确性规定。另外，在生物燃料产业发展方面缺乏利用税收减免、投资补贴、价格补贴、政府收购等市场经济杠杆和行政手段促进发展的政策性法规；而且，部分出台的优惠政策行业内企业很难享受。此外，我国生物燃料产业的市场化竞争和运作环境也有待进一步完善。
二、我国生物燃料产业发展的路线图
（一）发展目标
按照因地制宜、综合利用、清洁高效的原则，合理开发生物质资源，以产业发展带动技术创新，通过加强生物质的资源评价和规划，健全生物燃料产业的服务体系，包括完善科技支撑体系，加强标准化和人才培养体系建设，完善信息管理体系等途径促进生物燃料产业的发展，实现生物燃料产业发展从追赶型到领先型的转变。到2020年，燃料乙醇年利用量达1000万吨，生物柴油年利用量达200万吨，年替代化石燃料1亿吨标准煤。
（二）发展路线
近期（2011―2015年）：在燃料乙醇方面，应维持玉米乙醇、小麦乙醇的现有发展规模，继续提高玉米乙醇、小麦乙醇项目的生产效率；重点发展木薯乙醇、马铃薯乙醇等非粮淀粉类燃料乙醇；努力完善木薯乙醇、马铃薯乙醇等非粮燃料乙醇的生产工艺，提高生产经济性；进行甜高粱乙醇、甘蔗乙醇等糖类原料的直接发酵技术的示范；同时，加大纤维素遗传技术研发力度，争取在纤维素酶水解技术上有所突破；开展抗逆性能源植物的种植示范。在生物柴油方面，仍将维持以废弃油脂为主，以林木油果等为辅的原料供给结构；开展高产木本油料种植技术研究；开展先进酯化技术示范；制定生物柴油技术规范和B5或B20等BX类生物柴油与石化柴油混用的产品标准，并建立部级的质量监测系统。
中期（2016―2020年）：在燃料乙醇方面，加大以甜高粱等糖类作物为原料的燃料乙醇的产业化利用，应用耐高温、高乙醇浓度、高渗透性微生物发酵技术，采用非相变分离乙醇技术；戊糖、己糖共发酵生产乙醇技术实现突破，纤维素乙醇进入生产领域；耐贫瘠能源作物在盐碱地、沙荒地大面积种植，提高淀粉作物中淀粉含量、糖作物中的糖含量技术成功，燃料乙醇在运输燃料中起到重要作用。在生物柴油方面，大力开发以黄连木、麻风树等木本油料植物果实作为生物柴油主要原料的生物柴油，高产、耐风沙、干旱的灌木与草类规模化种植技术取得突破；高压醇解、酶催化、固体催化等生物柴油技术广泛应用。
远期（2020年以后）：在燃料乙醇方面，燃料乙醇逐步替代汽油并探索利用更高热值产品（如丁醇等）；植物代谢技术取得突破，减少木质素含量提高纤维素含量，大规模生产木质纤维类生物质燃料乙醇的工业技术开发成功并实现产业化。在生物柴油方面，以黄连木、麻风树等木本油料植物果实作为生物柴油主要原料的生物柴油的生产工艺不断成熟且生产经济性不断提高，规模不断扩张；工程微藻法技术逐步完善并走向成熟且实现产业化。
三、促进我国生物燃料产业发展的保障措施
（一）统一思想，合理规划，有序推进
向全社会广泛宣传发展生物燃料产业的重要意义，切实提高对发展生物燃料产业重要性的认识，把生物燃料产业的发展提高到国家经济和社会发展的战略高度予以考虑。同时，要借鉴先发国家在生物燃料产业发展过程中的经验和教训，仔细分析生物燃料产业发展过程中可能会出现的问题。此外，各地区也要按照因地制宜、统筹兼顾、突出重点的原则，做好生物燃料产业发展的规划工作，根据生物质资源状况、技术特点、市场需求等条件，研究制定本地区生物燃料产业发展规划，提出切实可行的发展目标和要求，充分发挥好资源优势，实现生物质能的合理有序开发，走出一条具有中国特色的生物燃料产业发展路径。
（二）开展资源评价，发展能源作物
必须通过生物质资源的调查和评价工作，搞清各种生物质资源总量、用途及其分布，为发展生物燃料产业奠定良好基础。一是开展调查研究，做好资源评价。二是在生物质资源普查与科学评价基础上，制定切实可行的能源作物发展规划，以确定在什么地方具有大规模种植何类能源作物的条件。在不毁坏林地、植被和湿地，不与粮争地，不与民争粮的原则下，调整种植业比例，优化种植结构，根据主要能源作物品种的性能、适宜的边际性土地等资源数量、区域分布现状，科学制订能源作物的种植规划。在种植基础好、资源潜力大的地区，规划建设一批能源作物种植基地，为生物燃料示范建设和规模化发展提供可靠的原料供应基础。
（三）加大生物燃料产业前沿技术研究和产业化示范工作
必须要坚持点面结合、整体推进的原则，将近、中远期目标相结合，并结合我国生物质资源特点，加大对生物燃料产业前沿技术和技术产业化研究的支持力度。一是制定生物燃料产业发展的技术路线图，通过政府、企业和研究机构的共同工作，提出中长期需要的技术发展战略，有利于帮助企业或研发机构识别、选择和开发正确的技术，并帮助引导投资和配置资源。二是加强生物燃料产业技术的试点和产业化示范工作，设立生物燃料产业研究发展专项资金，增加研究开发投入，加大生物燃料产业技术的研发力度，加快推进生物燃料产业技术的科技进步与产业化发展。三是重视生物燃料产业技术和产品的标准体系建设，制定生物燃料产业技术和产品标准，发挥标准的技术基础、技术准则、技术指南和技术保障作用，并建立部级的质量监测系统加强市场监督工作，促进生物燃料产业的健康发展。
（四）加强财政、税收和金融政策的引导和扶持
一是可以给予适当的财政投资或补贴，包括建立风险基金制度实施弹性亏损补贴、对原料基地给予补助、具有重大意义的技术产业化示范补助和加大面对生产生物燃料产品企业的政府采购等措施，以保证投资主体合理的经济利益，使投资主体具有发展生物燃料项目的动力。二是加大对投资生物燃料项目的税收优惠，包括对投资生物燃料项目的企业实行投资抵免和再投资退税政策，对生产生物燃料产品的企业固定资产允许加速折旧，对科研单位和企业研制开发出的生物燃料新技术、新成果及新产品的转让销售在一定时期可以给予减免营业税和所得税等措施，以鼓励和引导更多的企业重视、参与生物燃料产业发展。三是积极引导金融资本投向生物燃料产业，包括对生物燃料龙头企业实施贷款贴息，支持有条件的生物燃料企业发行企业债券和可转换债券，支持符合条件的生物燃料企业以现有资产做抵押到境外融资以获得国际商业贷款和银团贷款，鼓励和引导创业投资增加对生物燃料企业的投资等措施，鼓励以社会资本为主体按市场化运作方式建立面向生物燃料产业的融资担保机构，以降低生物燃料企业的融资成本，扩充和疏通生物燃料企业的融资渠道。
（五）加强部门间合作，建立产业服务配套体系，完善市场体系建设
一是建设和完善服务保障体系。整合资源，建立和完善产业服务配套体系，针对生物质资源分布广、收集运输难等问题，建立生物质资源收集配送等产业服务体系；积极引导农民发展能源作物种植、农作物秸秆收集与预处理等专业合作组织，建立生物质原料生产与物流体系；尽快建立完善生物燃料产业技术的推广服务体系、行业质量标准和产品检测中心等配套服务体系，加强生物燃料产业技术、管理人才队伍的建设。二是必须尽快开发具有自主知识产权的生物燃料产业的国产设备，重点开发有利于生物燃料产业发展的装备设计与制造技术，包括大型专用成套设备和成熟的生产工艺路线。三是完善市场体系建设。要通过市场带动，积极发展上下游企业和相关配套产业，整合资源，优化结构，建立完善的市场体系。
生物柴油的制备技术篇3
关键词：微藻 污水净化 生物柴油
引言
在化石燃料日益枯竭、环境污染逐渐威胁人类生存的今天，清洁的可再生能源开发成为各国研究的重点。生物质能是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量，它是世界各国都在重点研究开发的可再生能源之一。生物柴油作为较成功的替代型燃油，目前在世界各国得到了大力发展，已成为国际上发展最快、应用最广的环保型可再生能源。然而，制约生物柴油产业化生产的主要问题是成本高，据统计生物质柴油制备成本中75％是原料成本。因此，寻求充足而廉价的原料供应及提高转化率从而降低生产成本是生物质柴油能否实用化的关键。微藻作为最低等的、自养的放氧植物，种类繁多、分布广泛。研究发现，部分微藻中含有相当可观的油脂类物质，可以直接提取微藻油，可用来生产生物柴油。与其他油料作物相比，利用微藻培养生产生物柴油占地面积最小，还可利用滩涂地、荒废地等非耕地，不会对粮食作物的生产造成威胁。因此，利用污水培养能源微藻，在净化水质的同时实现清洁能源生产，缓解人类面临的水资源短缺和环境污染问题具有重要的现实意义。
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微藻生物柴油研究现状
1.1 国外微藻生物柴油研究现状
世界上以发展生物柴油产业为目的进行大规模利用微藻制取生物柴油的研究始于20世纪70年代末。1978年，美国能源部国家可再生能源实验室(nReL)启动了利用微藻生产生物柴油的水生生物种计划项目(aquaticSpicesprogram，简称aSp项目)，进行从微藻筛选、微藻生化机理分析、工程微藻制备到中试研究。该项目持续到1996年，研究人员经过多年的研究，从美国西部地区和夏威夷采集、分离到了3000株微藻，并从中筛选出300余株具备潜力的产油藻种，对其中生长速度快、油含量高的微藻，进行了中试放大，获得工程微藻，含油量达到40％～60％。从1990年～2000年，日本国际贸易和工业部启动了“地球研究更新技术计划”的项目，利用微藻进行二氧化碳生物固定，并着力开发密闭光合生物反应器技术，通过微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源，筛选出多株耐受高二氧化碳浓度、生长速度快、能形成高细胞密度的藻种，建立了光合生物反应器的技术平台以及微藻生物质能源开发的技术方案，提出了利用绿藻将二氧化碳转化为石油的设想。
进入21世纪，石油价格的大幅上扬极大的刺激了微藻生物柴油技术的研究。2006年，美国绿色能源科技公司在亚利桑那州建立了可与1040兆瓦电厂烟道气相联接的商业化系统，成功地利用烟道气的二氧化碳，大规模利用光合成培养微藻，并将微藻转化为生物柴油，其产率达到5000～10000加仑／年・英亩。2007年，由美国能源部圣地亚国家实验室联合美国国内多家实验室宣布了由国家能源局支持的“微型曼哈顿计划”，计划在2010年实现微藻制备生物柴油的工业化。同年，Shell公司与美国从事生物燃料业务的HRBiopetroleum公司组建Cellena合资公司，投资70亿美元开展微藻生物柴油技术的研究。美国第二大石油公司Chevron与美国能源部可再生能源实验室协作研究微藻生物柴油技术。美国petroSunDrilling公司不断完善其开放池系统，计划到2010年达到年产生物柴油500万吨。美国能源局计划在各项技术全面进展的前提下，将微藻产油的成本于2015年降至2～3美元／加仑。2007年，荷兰algaeLink公司成功开发出了新型微藻光生物反应器系统。
1.2 国内微藻生物柴油研究现状
随着生物柴油开发的兴起，我国一些科研机构及企业也开始关注产油微藻的研究和开发，在利用微藻制备生物燃料的研究上也取得了很大进展。2004年，清华大学生物技术研究所缪晓玲教授利用异养生长(利用外加的葡萄糖生长)的产油小球藻进行了密闭培养、提油和生物柴油加工研究，在技术上证明是可行的。通过异养转化细胞工程技术获得了高脂含量的异养小球藻细胞，其脂含量高达细胞干重的55％(质量分数)，是自养藻细胞的4倍，并利用酸催化醋交换技术一步得到符合aStm的相关标准的生物柴油。清华大学还开发了微藻异养发酵生产生物柴油技术。通过细胞控制技术获得异养小球藻，其细胞中油脂类化合物大量增加，蛋白质含量下降。实验室研究结果表明与常规制备技术相比，成本下降5～8倍，油脂质量分数达99％以上。
中国科学院所属相关单位承担过多项国家及省部级微藻育种和生产的研究，培养了一支经验丰富的微藻生物技术研发队伍。在产油微藻的研究方面，目前已有水生生物所、武汉植物园、过程工程研究所、南海海洋所、青岛海洋所等单位开展了选种、育种、大量培养、收集和提油等研究，并积极开展与我国大型石油化工企业的合作，试图开辟适合我国国情的微藻生物柴油产业化道路。目前微藻生物柴油生产正由实验室转向小规模工厂化生产。中国水产科学研究院、中科院海洋研究所等单位于2005年以来，经过2年来的努力，建立了化学法和脂肪酶法生产生物柴油关键技术与工艺路线，生物柴油的纯度达到98％以上，并对海藻油脂的制备进行了研究。此外，山东海洋工程研究院、抚顺石化研究院均已开展微藻利用的探索，在微藻筛选和培育方面进行了深入研究，目前都已取得一定的成果。闵恩泽院士近年来进人绿色化学领域，积极倡导开展微藻生物质燃料的研究，2009年，中石化与中科院的合作项目“微藻生物柴油成套技术”正式启动。阂恩泽院士指出：从微藻转化为生物柴油的过程中，微藻是基础，光反应器是转化关键，要自始至终加强战略研究。中国科学院与中国石化合作开发的微藻生物柴油技术，近期内将要完成小试研究，预计到2015年前后将要实现户外中试装置研发，远期计划将要建设万吨级工业示范装置。
2 利用污水大规模培养微藻生产生物柴油关键技术和方法
2.1 关键技术环节及流程
利用污水大规模培养微藻生产生物柴油技术是一个复杂的系统工程，主要包括能源微藻的筛选与培养技术、藻细胞富集分离与采收技术、藻细胞破碎与油脂提取技术和微藻油脂生物柴油转化技术等四个关键技术环节。
其技术流程如下图所示：
2.2藻株分离与纯化
培养微藻，首先要从天然水体中分离出所需要的“单种”或“克隆”，研究人员根据各自的经验和习惯，创造了各式各样的藻种分离、筛选的方法，最常用的方法有微吸管分离法、水滴分离法、微细吸管法、固体培养基分离法、样品系列稀释法等。
2.2.1微细吸管法
原理：在无菌操作条件下，用极细的微吸管，在显微镜下把目标藻样从一个玻片移到另一个玻片，采用同样的方法反复操作，直到镜检水滴中只有目标单种为止。微吸管分离法容易找到特定的藻种，设备比较简单，但操作技术难度较大，适于分离个体较大或丝状的藻类，如螺旋藻、骨条藻等。
操作过程：在微吸管的顶端套一条长约8cm的医用乳胶管，分离操作时，用手指压紧乳胶管以控制吸取动作。将分离的水样置于载玻片上，在显微镜下把微吸管口对准要分离的藻细胞，放松手指，藻细胞被吸入微吸管；接着把吸出的水滴放在另一载玻片上，显微镜检查水滴中是否只吸到藻细胞，经过如此再反复操作，直至达到单种分离的目的。然后把分离出的藻细胞冲入预先装有培养液的试管内，放在适宜的光照下培养，试管有藻色后镜检，培养为单种的试管，其他不合格的弃掉。
2.2.2水滴分离法
原理：在无菌操作的条件下，把要分离的藻样用微吸管在玻片上滴成大小合适的小水滴，镜检水滴中只有一个要分离的单种，即可冲入试管培养。该分离法的关键是藻样稀释要适宜(稀释至每个水滴约有1―2藻细胞)，水滴大小适宜，以在低倍镜下能看到水滴全部或大部分为宜，并且观察要准确、迅速。
操作过程：用小烧杯装稀释的藻样，将微吸管插入藻样中，提取微吸管，让多余的藻液滴出，然后把管口与消毒过的载玻片接触，即有一个小水滴留在载玻片上。一个载玻片滴3―4滴，间隔一定距离，然后在显微镜下观察。若一个水滴中只有一个需要分离的藻细胞(无其他生物混杂)，即用移液管吸取培养液把该水滴冲入试管中，试管口塞上棉塞，放在适宜的条件下培养。
2.2.3平板分离法
平板分离法也就是固体培养基分离法，作为微藻分离用的固体培养基，是在常规的液体培养基中加入一定量的琼脂(1.0％-2.0％)，并且使其溶解和高温高压灭菌后，通过适当的方法，把要分离的藻样接种在培养基上，通过一定时间的培养，在培养基上长出单个的藻落而达到分离的目的。用琼脂做的固体培养基的分离方法并不适合所有的微藻，大多数的绿藻都可以在这种培养基上生长，从而达到单种分离的目的，但有的微藻在琼脂培养基上生长较差，甚至不能生长。固体培养基分离法工作较繁琐，工作量大，但分离单种成功的几率较高。
根据接种方法的不同又可分成划线法、喷雾法。划线法是把接种环在酒精灯上灭菌后，蘸取藻样轻轻在培养基平面上做第一次划线3-4条，把培养皿转动约70°角，并把接种环在酒精灯上灭菌，通过第一次划线区做第二次划线。用同样的方法做第三、第四次划线。由于第一次划线接种环上的藻细胞比较多，在第一划区藻细胞可能密集不能分离开，但通过后面的划线可能分离出单独的藻类群落。喷雾法是首先用把要分离的藻样进行适当的稀释，然后装入消毒过的医用喉头喷雾器中，打开培养皿盖，把藻样喷射到培养基平面上，使藻样在培养基表面上形成分散均匀的一层薄水珠。培养基上接种好之后，放在适宜的光照、温度下进行培养，经过一段时间的培养，在培养基上长出藻类群落，通过显微镜检查后，用纤细的解剖针把单个的目标藻落连同一小块培养基取出，移入装有培养液的试管中培养，待试管中有藻色后镜检，如无其他生物混杂，达到了单种分离的目的。
2.2微藻的规模化培养
2.2.1影响因素
微藻能源利用是以大量的微藻原料的获得为前提的。高密度、高效率、低成本、易放大的培养系统是微藻能源领域的研究重点之一。微藻生长受到非生物因素(包括营养、o2浓度、Co2浓度、光照、温度、pH、盐分、培养液中的有毒成分等)、生物因素(包括真菌、细菌、病毒、及其他生物等的污染)以及操作因素(包括搅拌产生的剪切力、收获方式等)的影响。因此，微藻培养系统的设计，需要充分考虑微藻的生长条件、气候条件(光照、温度、湿度等)、资源情况(土地、水等)、投资成本、运行成本等各种因素。
2.2.2培养方式
目前藻类培养主要包括自养和异养两种方式。微藻的自养培养系统大致可分为两种：即利用开放式户外池塘或封闭式光生物反应器。这两种培养方式的比较如表1所示。开放式户外池塘可以分为跑道式、圆池式和斜坡式等。封闭式光生物反应器包括柱式、管式、板式及一些其它特殊类型。循环跑道式户外池塘是当前微藻商业化养殖最主要的培养系统。
微藻异养培养，可采用传统的发酵装置进行培养，不需要光照，生长速度快，可缩短培养周期。但异养培养微藻不仅不能固定Co2，反而会排放出Co2，还需要外加有机碳源，培养成本高，失去了自养培养的优点，难以在实际生产中获得竞争优势。
2.3微藻的分离采收
微藻采收是微藻规模化培养和工业化应用的重要环节，然而，由于微藻及其培养液的特殊性，传统的固液分离技术都无法直接用于微藻采收。因此，国内外针对微藻的采收一般都先对藻液进行预处理，而后再进行富集分离。
2.3.1藻液预处理
生物柴油的制备技术篇4
摘要：进入21世纪以来，能源危机逐步加重和新能源的开发等问题倍受世界各国所关注。随着石油能源的日益减少和环境的不断恶化，寻求对环境友好的新能源，走可持续发展道路已引起各国的普遍重视。能源危机加剧的趋势迅速将生物能源推向前台。开始扮演“后石油时代”的新角色～～过渡型配合能源。生物能源发展前景无限，世界各国纷纷加快产业步伐。因此，从生物中获取能源的技术成为各国研究的重点。本文把生物燃料分为燃料乙醇和生物柴油两部分来叙述，对其应用前景作简要分析。
关键词：生物燃料燃料乙醇生物柴油
一、燃料乙醇的应用前景
将乙醇进一步脱水再经过不同形式的变性处理后，成为变性燃料乙醇。它不是一般的酒精，而是其加工产品，是可加入汽油中的品质改善剂。车用乙醇汽油是在汽油中混合一定比例的变性燃料乙醇而形成的一种新型混合燃料，又称汽油醇。乙醇的混合量为10.0%（体积分数）。例如，在北美可使用5%―10%乙醇汽油，而交通工具的发动机和燃油系统略加调整即可。另外，乙醇既可以与汽油混合使用，又可以作为特殊燃料用于专用发动机。
燃料乙醇在20世纪初产生，因为石油的大规模应用而遭到淘汰。但是，由于农作物生产过剩和石油危机爆发，促使人类重新应用该技术。在人们近十几年的研究、发展过程中，生物质酶水解和发酵制取燃料乙醇的技术已经取得了很大的进步，工艺路线基本成熟，具备了大规模生产的条件，且生产成本也已经降低50%以上。
例如，在20世纪80年代初，美国开始推广车用乙醇汽油，美国的乙醇需求量估计为13亿加仑（1美加仑=3.785L），约占全美汽油燃料消耗量的1%。巴西是世界上最大的甘蔗生产国，于1975年开始推行“国家乙醇生产计划”，是世界上唯一不以纯汽油作为汽车燃料的国家，到20世纪末使用纯乙醇的汽车销售量达450万辆。此外，德国、加拿大、新西兰、瑞典、澳大利亚、印度尼西亚、菲律宾等也都对用谷物生产乙醇燃料十分重视，展开了各种各样的开发研究工作。
1997年，世界范围内的低油价及乙醇汽油补贴的逐渐减少，减小了乙醇产品的盈利性，纯乙醇车的销售量几乎降至为零。
总体来说，生物燃料乙醇是绿色的可再生能源，负面效应可通过技术措施得到控制，发展生物燃料乙醇有益于保护环境和实施可持续发展战略。美国政府有文件显示，通过年产450万吨生物乙醇，可创造20多万个就业机会，每年为GDp增加农村居民生活水平，带动农村及周边区域的经济发展，为振兴日益萧条的美国农村经济发挥了重要作用。在我国，通过发展生物燃料乙醇产业，千千万万的农民将能增加收入，生活福利将得到提高，他们是最大的直接受益群体；产业发展将提供几万到几十万个新的就业机会，带动农村及周边区域经济发展，增加国家及地方税收，还将有助于建立有效的存粮调控体系并减轻国家解决存粮的巨大财政负担。总之，发展以粮食为原料的生物燃料乙醇产业具有很好的经济效益，利国利民。
二、生物柴油应用前景
生物柴油作为生物质能源最重要的、可再生液体燃料之一，具有能量密度高、性能好、储存安全、抗爆性好、燃烧充分等优点，是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料。特别是我国作为油料，尤其是柴油消耗大户，各种类型的民用、军用舰船及地面用油装备广泛使用各种牌号的柴油。因此，在我国推广应用生物柴油，对于我国石油行业的发展建设和综合实力的增强也具有十分重大的现实意义，必将产生深远的影响。
通过对生物柴油结构组成的分析及与普通石化柴油的比较不难发现生物柴油具有以下优点：
（1）较好的低温启动性能
十六烷值高的柴油，发火性能好，启动时在气缸内温度较低的情况下也能发生自燃。所以十六烷值高的柴油，启动性能较好。在试验过程中发现，在无添加剂的情况下，其自身的冷滤点可以达到一20℃。
（2）较好的性
生物柴油具有较高的运动粘度，在不影响燃油雾化的情况下，更容易在气缸内壁形成一层油膜，从而提高运动机件的性能，降低喷油泵、发动机泵和连杆的磨损率，延长使用寿命。
（3）较好的安全性
生物柴油的闪点在110℃以上，而石化柴油的闪点一般不超过60℃。所以，生物柴油在运输、储存和使用过程中比石化柴油具有更高的安全性。
（4）良好的燃烧性
由于生物柴油分子本身含氧，所以在燃烧过程中对外部氧的需求量比石化柴油少，因此，在发动机进气量不变的前提下，可以向气缸内喷入更多的生物柴油，以抵消因生物柴油热值低于石化柴油而导致的功率下降，使柴油机的动力性能基本保持与使用石化柴油时的水平相同。根据对生物柴油和石化柴油的对照性试验研究，发现在不同的发动机转速条件下，生物柴油的热效率比石化柴油的热效率高5%～8%，两者在发动机功率上并没有太大的差异。
（5）具有可再生性
作为可再生能源，与石油不同，生物柴油可以通过农业生产和生物科学家的努力，使其供应量不会枯竭。
（6）具有良好的环保性能
主要表现在生物柴油中含硫量比较低，使得二氧化硫和硫化物的排放量低，可以减少约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石化柴油。检测表明，与普通石化柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，降低94%的致癌率；由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与石化柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%)；生物柴油的生物降解性也比较高。
1993年我国成为石油净进口国以来，石油进口量以每年4%的速度增长，我国石油对外依存度从1995年的7.6%增长到2000年的33.8%。2003年我国进口9100万吨原油，比2002年增长31%。我国对柴油的需求量相当大，是目前国内应用最广泛的油料，但是随着用量的进一步扩大和石化柴油本身的不可再生性，使得人们不可能无限制的使用。因此，发展生物柴油这种可替代能源是解决问题的有效办法。就我国的情况来看，国内的能源市场还没有很好地与世界市场融合，还受着政府有关政策的约束。我国消费者所受到的保护比现代工业国家的消费者要多，因此对于世界石油市场价格突变的防御能力较强，但是作为一个国家整体受进口石油成本的影响并不比别的国家少。以当前的进口水平计，国际市场每单位石油上涨1美元会导致我国每年的石油进口成本新增10亿美元。因石油价格上涨，我国2005年比2004年多花了150亿美元用于石油进口。严峻的形势要求我们大力推广生物柴油技术，以满足市场需求，同时为环保事业做出贡献。
在本文中，我们可以了解到，目前世界各国都在努力发展生物柴油和燃料乙醇，并取得了很大的成绩，但是仍然面临生产成本过高、原料来源不稳定、市场风险大、关键技术瓶颈等难题。而且我国纤维素原料的催化技术及生物柴油的生产标准都还不完善。生物质能源开发利用还有很长的路要走。
参考文献：
[1]孟凡清等.生物柴油的制备研究[J].化学世界，2004，(7)：359.
[2]梁斌.生物柴油的生产技术[J].化工进展，205，24(6)：577.
生物柴油的制备技术篇5
关键词：汽油柴油；质量检测；技术研究
中图分类号：tG115文献标识码：a文章编号：1671-2064（2017）08-0054-01
石油燃料最重要的衍生物质就是汽油和柴油，汽柴油产品对机械设备与车辆能够起到巨大的作用，保证工程机械设备与车辆性能的关键因素就是汽油柴油的质量。因此，对汽柴油产品的质量要求非常高。通过两个方面可以可以有效的实施汽柴油的质量检测，首先就是检测汽柴油的性能，对其实际应用效果加以检测。如对汽柴油产品的十六烷值与辛烷值的质量检验，可以作为衡量车辆动力性能的首要物质；其次就是对汽柴油中的成分加以检测，如在汽柴油产品中的苯、硫、甲苯等有害物质的检测，这些有害物质的存在都会降低燃油的质量，对大气环境和人们的身体也会造成不同程度的伤害。
1汽柴油质量检测技术的探讨
1.1质量检测设备的选取
汽柴油的质量检测技术主要是利用相应的检测方法与检测设备完成的。选取合理的检测设备与先进的质量检测技术相结合，对汽柴油产品进行一系列的质量检测。在我国用来检测汽柴油质量的设备比较多，如冷凝点测定仪、运动粘度测定仪、馏程测定仪、测定汽油辛烷值设备等，利用不同的检测设备来与各种燃油产品进行搭配，使质量检测结果更加精准。如在使用运功粘度设备时，它主要的检测项目就是汽柴油中的运动粘度，通常会选择设备的pt725的型号，从而确保符合产品质量检测的要求和检测的标准，这一型号的检测设备能够全方位的获取产品的信息和数据，为汽柴油的质量检测提供可靠的参考资料与依据。
1.2质量检测流程的规范化
汽柴油质量检测的过程中，确保质量检测结果的准确性，必须对质量检测的每个环节进行监督和控制，合理规划检验流程。质量检测技术的好与坏直接体现在检验流程中。汽柴油的质量检测技术可以分为三个方面，其一就是对apCi进行压力调节，这一环节是要通过非极性色谱柱，选取适合的分离方式；其二就是给汽柴油需要检测的样本加入内标物，通常会选取丁酮作为内标物，利用热导检测与色谱分析法，保证汽柴油的质量检测结果的精准度；其三就是在进行检测时，对apC2进行压力的调节，这主要就是分离产品的辛烷，使其可以更好的分离出色谱中的组分。
2检测汽柴油含硫量的技术分析
由于汽柴油有着相对复杂的内部组分，导致它的质量检测也相对繁琐，除了对汽柴油中的甲苯与苯的有害物的检测之外，其中燃料含硫量的检测也相当重要，相对含硫量的检测，可以使用的方法比较多，如微库仑分析的方法、燃灯方法、紫外荧光分析法等。目前，我国大多选用紫外荧光分析的方法来检测硫的含量。这一检验方法的第一步就是要将汽柴油的检测样本放入裂解管或是样器中，利用氧气将样本中的硫分解成二氧化硫，利用紫外光的作用生成气体，当生成的二氧化硫吸收了紫外光的能量分解成激发状态，当二氧化硫在激发状态转变到稳定状态时，它会发出荧光，汽柴油中的硫会与它成正比。与微库仑分析的方法相对比，这一方法更加高效、简单，具有较好的重复性。在与燃灯的方法相比较，燃灯方法的效率低，时间长、具有较差的重复性。因此，燃灯方法也随着可以的方法逐渐的被取替。
3汽柴油质量检测的方法
3.1柴油的质量检测方法
柴油的检测方法有很多种，如十六烷值、闪点等检测方法。首先检测柴油中十六烷值的设备是运用可以使压缩比进行改变的单杠的发动机来完成的，在检测的过程中，柴油的检测样本的可燃性与它的两个燃料加以对比，根据这一检测可以得出两个燃亮的样本与十六烷值；其次是柴油的闪点检测方法，根据国家的标准规定，闪点检测方法可以检测多种燃料，如油与石油等的闭口杯闪点。在进行质量检测时，取定量样本放入油杯中，按照相关的规定对样本进行均衡的搅拌，利用恒定速率产生的热点进行加热。当温度达到规定时，在终止搅拌的前提下，放在实验杯口下，在样本散发热量所产生蒸汽的同时发生闪点。对大气压的标准进行调整，使其液体表面的温度降到最低。
3.2汽油的质量检测方法
在我国汽油的质量检测技术得到快速发展，质量检测技术不断更新和进步，如自动密度方法、微量蒸汽压法等，使汽油质量检测更加高效率、质量分析更加自动化、有效的强化了汽油质量检测劫夺的精准度。
近几年来，人们对汽柴油的需求量在日益增加，同时对其质量检测技术的要求日益严格。随着国家开始发展绿色经，但依然有许多不符合国家规定的燃油产品，加强汽柴油的质量检测，对含有害物质过多的产品进行淘汰处理。并以质量检测的含量、指标、结果为依据，为汽柴油检测技术的发展提供可靠的数据支持。
参考文献
生物柴油的制备技术篇6
随着社会的发展，科学的进步汽车柴油发动机进入了我们的生活柴油发动机与汽油发动机相比有着经济，环保，节能，耐用的特点。但随之带来的是柴油发动机维修和保养的问题。柴油发动机一定要注意使用方法以及日常的维护和保养的问题，只有这样才能充分体现出柴油发动机的优势，延长柴油发动机的寿命。
【关键词】
柴油；发动机；维修
1国内汽车柴油发动机的发展
伴随我国汽车行业的飞速发展，我国蓬勃发展车用柴油机的新产品不断更新，不断推陈出新的技术在柴油发动机上大量使用，同时我国不断出台的新的汽车油耗标准也对柴油机的不断的发展助力。
1.1我国柴油机现状
经历多年的市场实践，我国柴油机方面的企业已不满于通过引进技术取得行业内的短暂领先，而意识到技术的核心是问题的关键，因此沿着引进、吸收、消化的方式，拥有了技术核心，柴油机企业将获得发展动力和保持领先的的先决条件。
1.2迅猛发展的商用车是柴油发动机获得较大发展的基础
近几年随着国民经济的发展，我国物流业迅猛发展，，目前轻型商用车的重要市场有农村和城乡结合部市场、公商务用车市场、城市物流市场。
各个城市建设规模的不断发展，国民网上购物等对物流业越来越依赖，同时食品、海鲜、水果等产品对物流用车的安全、环保的提出了更高的要求，为了缓解我国物流瓶颈问题，并能维护都市形象和保护都市环境，货运市场越来越多的使用改装的轻型商用车。而公用的商务用车较其他市场较稳定，其发展相对均衡，上午用车对舒适性和车型有较高的要求，我国大多数柴油发动机都不能能满足这一要求，因而，我国柴油机生产商需要在技术上持续的提高才能获得市场的认可。国内农村柴油车市场广阔，我国城镇化的步伐不断加快和广大农村的经济持续发展，经济贸易也呈现出日益活跃的局面，不断增加的个体运输者和农民的购买力不断增加，因此城乡结合部和广大的农村市场是未来轻型商用车的主战场，该市场达到了65%以上的份额，而且目前还是处于上升的趋势。
在柴油机将要得到一个长足发展的情况下，本土柴油机生产厂商想要在市场份额中取得有利的发展趋势，这需要各个企业需要更大的努力。要增加技术研发投入的力度，及时了解市场，依据客户的需求开发新产品，玉柴在技术研发方面走在了国内柴油机企业的前面，许多的企业产品的路程是设计、生产、销售，玉柴没有这样做，而是创造性地将最后一道工序销售结合在第一道工序产品的配套开发职能中，使得优秀的设计人员走到了市场的最前沿，直接接触客户、进一步了解客户的需求，从而敏锐的捕捉到市场需求，这样就能够作出最迅速的反应。玉柴专门设有顾客反馈调研部门，并及时、准确的将顾客的需求汇总到技术部门从而进行有针对性的设计。通过积极引进先进技术，进一步消化吸收，迅速吸收和掌握柴油机的关键技术，因此，生产企业才能得到长足的发展，在与国外企业的竞争中立于不败之地。
2柴油发动机的性能特点和技术发展
2.1柴油机的主要特点
（1）燃油消耗率较低，能量密度高高，因此能源节约和经济效益的提高都很重要。
（2）较好的燃油经济性；
（3）在环境保护和尾气排放方面已引起足够的重视，二氧化碳气体排量少，比汽油发动机的污染排放物低大约30-35%，但噪声较大，有害成分（颗粒物，no化合物等）尾气排放中较多。
（4）柴油机功率和转速有较大的范围，故其应用范围较广。
（5）与汽油机相比较质量大，结构复杂，工艺和材料要求高，成本较高，。
（6）新技术、新材料不断的推陈出新，特别是计算机技术和电子技术飞迅猛发展。新产品开发及生产装备的投入较大，属于资金密集型与技术密集型的企业。
2.2柴油发动机新技术
（1）电子控制的高压共轨燃油喷射技术
传统的柴油发动机由于结构的缺陷造成提供燃油不够准确，使用的方式是安装了eFi来取代以前的系统。与汽油发动机相比，柴油机的eFi有异曲同工之处，在整体的电控系统的管理方面有相似的地方，但是柴油发动机的喷射系统采用的方式多样，电子控制系统的硬件设施也是多种多样，因为柴油发动机对喷油量、喷油定时、喷射压力、喷油油路等实行综合参数控制，和汽油发动机比较柴油发动机的软件控制的要求更高。
柴油发动机经过的几代的变迁，最终形成的现在的技术特点，当然随着技术的发展柴油机会不断的出现新的控制系统。
首先是位置控制系统，被称为第一代，其主要特点是供油量的控制是通过电子伺服机构进行控制的，这一技术的使用也使得调速器-滑套控制退出历史的舞台，同时这一技术对定时和预喷射控制进行了平衡，尽量达到最优化。
其次是时间控制系统，被称为第二代，其供油系统最大的特点是依然沿用了柱塞泵油，，定时和油量的变化则由电控单元所控制。
再次是直接数控系统，这一系统也是现在最常用的系统，被称为第三代，这一系统是通过时间、共轨和喷油压力的综合控制燃油供给，解决了各种工况下准确的供油的特性。
柴油机的电子控制燃油喷射系统复杂多变，国外柴油发动机的电控系统也是采用各种不同的方式，比如有喷嘴形式的，有预行程形式的，有共轨形式的，共轨又分和高压共轨。不同的形式都是在原有的技术上，但未来柴油机发展的方向是高压共轨。
（2）柴油机共轨式电子控制燃油喷射技术系统
柴油发动机共轨式喷射技术，采用高压产生燃油，通过管道输送到每个缸的喷油器，每个喷油器都是通过电磁阀来控制，定时、定量地把燃油喷入燃烧室，使得柴油发动机达到良好的雾化和最佳的空燃比，以及最佳的燃烧时间和最佳的排放污染。
柴油机高压共轨的组成有高压油泵、eCU、共轨管、喷油器及相关的执行器和传感器等。柴油从邮箱通过低压油泵泵入高压泵，然后进入高压共轨，高压共轨产生通过压力传感器和油轨压力的信号根据系统的需要进行分配和调节，eCU根据脉谱图中的喷油时刻、喷油时间与柴油机运行的状况进行比较后由喷油器将燃油喷入燃烧室。
柴油机电控燃油喷射系统的特点主要有如下三个方面：
（1）燃油量与喷油时刻独立控制，eCU控制喷油过程和喷油压力。
（2）最佳喷油点eCU根据柴油发动机运行状况进行修正喷油时间、喷油时刻、喷油压力，使得发动机处于最佳状态运行。
生物柴油的制备技术篇7
论文摘要:系统介绍了复合柴油的作用机理、研究配制及应用发展。
1
概述
复合柴油是将水和柴油通过复合剂和复合设备复合形成的油包水(w/o)型乳液。早在100多年前，就已有人掺水使用柴油，但是因为那时的柴油掺水技术水平较低，收益不够明显以及石油危机尚未突出等原因，而使柴油掺水技术处于缓慢发展的状态。50年代末，由于环境保护需要以及石油危机等原因，柴油掺水应用技术才获得重视。到了70年代，柴油掺水技术进入到实用性的发展阶段。美国、前苏联、日本等工业发达国家竞相把柴油掺水技术列为国家重点开发研究项目，对掺水复合柴油的复合手段、复合工艺、复合装置、表面活性剂、复合机理及其燃烧动力学和对内燃机的磨损腐蚀以及规格化、商品化等多方面都进行了大量的实验和深入研究。大量的研究表明:油水混合燃料能极大地改善排放污染，节省燃油。同时，柴油掺水复合燃料对内燃机不但没有腐蚀和增加磨损的问题，反而能起到清洗剂的作用，可以降低内燃机维修费用。目前，世界各国研究燃油掺水技术的专业机构空前增加，专利文献和学术论文如雨后春笋般地涌现。在日本、美国、德国等，柴油复合剂早已作为商品销售，现已开发出第三代或第四代产品。日本专营复合油的萨米特公司推出的h一106 , h一107复合剂产品，销往东南亚各国。纵观柴油掺水技术的过去和现在，它已显示出了强大的生命力。
2复合柴油的节能、降污原理及复合机理
2.1复合柴油节能、降污原理
2.1.1“微爆”效应(二次雾化)
目前，国内外大多数专家认为复合柴油的节能是由于乳液内部的微小水珠的“微爆”效应引起的或称二次雾化。微爆是在高温环境下，由两种或多种有不同挥发性的液体的汽化引起的。由于液体的扩散速度是有限的，稳定性差的液体就会覆盖在表面，从而导致液滴迅速升温。一旦温度达到某个组分的过热极限，微爆就会伴随连续产生并变大的泡核而发生。微爆的作用是提高油滴的表面活化能。复合柴油为油包水(w/0 )型乳液，外相为柴油，内相为水。由于油的沸点比水高，所以受热时水总是先达到沸点而沸腾或蒸发。当油滴内部的压力超过油的表面张力和环境压力之和时，水汽将冲破油膜的阻力而使油滴爆炸，形成更细小的油滴。爆炸后的油滴更细小，因此燃烧更完全，从而达到节能效果。
2.1.2化学效应
有文献对复合油的燃烧化学进行了研究，提出了水煤气反应的重要性，燃料中由于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应生成co和h2，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧效率，降低了排烟中的烟尘含量。复合柴油在柴油机燃烧室高温高压条件下发生化学反应，由于复合油中水的存在，促使产生了许多oh"基团，使得消除积炭的反应()速度加快，从而达到降污的目的。有文献提出了其他一些用于解释复合油节能降污的观点，例如掺混效应、汽提效应、改善燃料与空气的混合比例减少过剩空气系数以大幅度降低氮氧化物()的产生等。
2.2柴油复合机理
复合柴油是由普通柴油、水、表面活性剂、助表面活性剂组成。柴油和水是两相互不相溶的体系，作为油包水的乳液，水是分散相，为使水的微小液滴在两相交流中足够稳定，须使用表面活性剂。柴油复合剂能使乳液稳定的因素有二:其一，降低了油一水界面张力，即降低了吉布斯函数，有利于乳液的稳定存在;其二，柴油复合剂的分子在界面处作定向吸附，生成具有一定机械强度的薄膜，阻止分散相液滴的合并聚集。由于乳液中液滴分子作不停顿的布朗运动，频繁地相互碰撞，如果界面膜的强度较小，在碰撞中界面膜容易破裂成液滴合并。因此，柴油复合剂需要二种或二种以上的表面活性剂复配而成，这种复配的柴油复合剂所形成的界面膜有较高的膜弹性，所形成的乳液也比较稳定。目前柴油复合剂的配方根据其结构大致分为五种类型:①阴离子型有烷基磺酸盐类、烷基苯磺酸盐类、烷基蔡磺酸盐类、脂肪酸皂类、烷基醋墟泊酸磺酸盐类等;②阳离子型有简单胺盐类、季胺盐类等;③非离子型有脂类，如脂肪酸聚氧乙烯醋、脂肪酸山梨醇醋;醚类，如脂肪醇聚氧乙烯醚，烷基苯酚聚氧乙烯醚，脂肪醇山梨醇脂聚氧乙烯醚;酞胺类，如烷基醇酞胺等;$两型离子型有梭酸类、硫酸类、磺酸类等;④高分子型有天然水溶性胶类、淀粉衍生物类、纤维素类、合成水溶性高分子类等。
3复合柴油的配制及性能
3.1复合剂配方成分的筛选依据
(1)亲油基团与油相具有相似结构的复合剂复合效果好。根据相似相溶原理，要求复合剂的憎水基团的结构和油的结构越相似越好。结构与柴油越相似，界面上的吸附作用也就越强，这样就能既可使油水界面张力降低得多，又能使界面膜的强度大，因而稳定性就好。根据多种活性剂的性能试验筛选最终选择了与柴油的主要成分有相似分子结构的有机酸和复合剂且。
(2)混合复合剂的效果往往比单一复合剂效果好。为了形成稳定的复合液，要求复合剂不仅能大量降低水的表面张力，而且能在油水界面形成坚固的保护膜。有些物质的表面活性大，能大量降低水的表面张力;有些物质表面活性虽然较差，但能在水微粒周围形成坚固的保护膜。选择具有相似分子结构的这两类表面活性剂，把它们组合起来，就可以取长补短，达到更好的复合效果。因此，使用一种以上的表面活性剂加助剂制备的微乳液，比用单一表面活性剂加助剂制备的微乳液更稳定。因此采用了使用混合表面活性剂加助剂进行复合配方设计。
(3)辅助表面活性剂是微乳液形成的一个不可缺少的组分。一般乳状液的形成主要是由于复合剂在油/水界面的吸附，形成坚韧的保护膜，同时降低界面张力，使油(或水)较易分散。但无论如何仍有界面，从而有界面张力的存在，故此种体系是不稳定的。若再加人一定量的极性有机物，可将界面张力降至不可测量的程度;此后即形成稳定的微乳液。辅助表面活性剂是微乳液形成一个不可缺少的组分，它除了能降低界面张力外，还能增强界面膜的流动性，使界面膜的弯曲更加容易，有利于微乳液的形成。
3.2复合剂配方的筛选
虽然有以上这些理论依据，但关于复合剂中各种组分的具体确定，目前还没有成熟完整的理论模式来测算指导，必须靠经验积累和试验实践来确定每种组分的实际复合效果。因此，进行深人细致的实验选择尤为必要。
3.2.1实验试剂
①主复合剂工:由有机酸(酸值为123.3kohmg/g)和碱溶液反应制成。
②复合剂n:非离子表面活性剂，上海大众药业有限公司，粘度:1 000一1 400mm2/s;
③助表面活性剂:醇类，济南化工二厂，纯度98 %。
3.2.2实验步骤
通过大量的配制试验，考察了各种组分的复合效果，从而最终找到了合适的复合剂配方。所找到的复合剂配方中阴离子型表面活性剂的比例占绝大多数，而非离子型表面活性剂仅占8%左右，这就使所配制的复合柴油成本大大降低。
①配制复合剂的小样。向锥形瓶中加人5lg有机酸，再加人8.5g碱溶液，振荡15 min，待反应完毕后，加人6g复合剂ii ,3g助剂，盖上塞子，然后采用手摇振荡的方法使锥形瓶内各种物质完全混合均匀。在室温下静置，待泡沫消失，即得到复合剂。
②配制该复合剂的扩大样。向锥形瓶中依次加人510g有机酸，85g碱溶液及60g复合剂ii , 30g助剂，然后按上述方法配制，得到复合剂的扩大样。将锥形瓶内的复合剂静置一段时间，待液面上的泡沫完全消失后，且再用手振荡锥形瓶也无泡沫产生为止飞这大概需要3h左右。此时用手触摸锥形瓶壁已冷却至室温，待用。
3.2.3实验现象
①在加人碱溶液的过程中，发现溶液液面上会产生泡沫。
②在振荡锥形瓶的过程中，感觉到瓶壁是热的。
③在振荡过程中，液面上有白色泡沫产生，并随复合剂量增加，泡沫层变厚。
3.2.4实验结果
由上述实验步骤得到含有机酸74 %(质量分数)，含碱溶液12%(质量分数)，含复合剂11为9%(质量分数)，含助剂5%(质量分数)的复合剂。该剂为完全透明的棕色油状液体，无特殊不良气味，稳定性好，自配制起至今(半年多)无任何变化。
3.3复合柴油的配制
本此使用上面的复合剂配方来配制微复合柴油，在相同的实验室条件下，分别进行了复合柴油配制的小样试验和扩大试验。
3.3.1试验
配制方式用天平分别称取一定量的水、剂、油(0#柴油)按一定顺序加人到烧杯中，搅拌一段时间后，静置，观察到体系为透明的均相液体后，继续加人一滴剂，重复上述操作，直至体系出现浑浊为止。然后取体系出现浑浊的前一滴加剂量作为该微乳油的最终加剂量，重新按上述步骤配制乳油。从刚刚配制的乳油样中取出一部分，倒人250m1带磨口塞的锥形瓶中，保存起来，观察其稳定性如何。
2配制结果
3结果分析
①从表2可以看出:在水占6%一20 %、复合剂占10%一21%时，均可形成乳油。特别是其中的油样1、油样2、油样3及油样4和油样6不但形成乳油的速度快，而且形成的乳油透明度高、稳定性好。
②试验证明:在小样试验中所配制的复合剂，进行扩大试验后，仍能实现对柴油的复合，这表明该剂的复合能力没有改变。而且在小样试验中可以配成复合柴油的水、油、剂之配比，在扩大试验中同样可以配成乳油。
3.3.4复合哭油指标(以4号样为例)
4我国复合柴油的发展现状及研究方向
我国柴油复合技术研究起步较晚，最近几年发展迅速，已开发出许多较好的复合剂配方并研究了复合复合剂的亲水一亲油值(h lb值)等性质，和国外技术相比，没有合成反应，均采用多种表面活性剂复配而成，只是在复合剂的配方组成上略有差别。这些柴油复合剂配方组成的共同特点是:
1)以非离子表面活性剂为主体的高效复合剂达80%左右。此非离子表面活性剂的亲水基团为聚氧乙烯()。即一般所说的eo链。其醚氧可与金属催化剂络合，提高催化剂活性。
2)低沸点易燃有机物，如丙酮、甲苯、硝酸乙酷、正己烷等。其目的在于降低点火温度，便于内燃机起动。
生物柴油的制备技术篇8
这无疑将再一次促进人类对环境保护的认识，有利于人类对资源的使用和全球可持续发展战略的实施。同时，如何满足2008修正案，如何实施主管机构的检查，如何跟踪研究该修正案的认证，如何应对减排要求是相关部门、行业迫切需要解决的重要问题！
附则Vi2008修正案规定
附则Vi2008修正案主要虑及Sox、nox和pm其中一种或全部三种排放物排放控制区域的确定原则。2008修正案以Sox、nox和pm技术规则为基础，包括直接测量、监控方法，现有柴油机发证程序和ii级、iii级柴油机测试程序。
1、硫化物限制
在逐步降低船上硫化物排放方面，maRpoL附则Vi修正案的主要变化如下图所示：
2.氮氧化物限制
maRpoL附则Vi修正案提出了船用柴油机nox排放物的逐步降低标准，该标准对iii级柴油机的控制要求最为严格。
i级柴油机指的是，2000年1月1日及其以后至2011年1月1日建造装船的柴油机，ii级柴油机指的是，2011年1月1日及其以后建造装船的柴油机，iii级柴油机指的是2016年1月1日及其以后建造装船的柴油机，在排放控制区域，需遵守附加限制。nox排放控制区域虽未确定，但是北海和波罗的海有望于2016年1月1日之前获得指定。
需注意的是，对于1990年1月1日及其以后至2000年1月1日建造装船的，输出功率大于5000kw、单缸排量大于等于90L的现有柴油机，nox排放限制为17.0g/kwh。此外，对于至2000年1月1日建造装船的柴油机要达到iii级限制要求，需要装设专门的SCR和水喷射等辅助装置，如图表二所示。
对柴油机进行必要的改进或安装降低nox排放装置，必须于第一次换新检验12个月后或改进方法经认可后的日期之前完成。然而，如果供应商于换新检验时不能交付，可于下一年度检验时进行。修订的nox技术规则包含了获得降低nox排放方法认可的具体规定。
附则Vi2008修正案实施
1.检验认证
为确保柴油机制造商、船东和主管机关遵守修订的maRpoL附则Vi第13条标准要求，规则规定了船用柴油机试验、检验和发证的强制程序。
maRpoL附则Vi2008修正案第13条中，特别包括ii级柴油机nox排放要求，该要求对2011年及其以后建造的船舶有效。自本修正案2010年7月1日生效起，主管机关只有6个月时间验证柴油机并签发柴油机国际防止空气污染证书，以遵守13.4条之规定。
该规则适用于所有安装或设计安装于受附则Vi第13条约束、输出功率大于130kw的船用柴油机。对于第5条中检验和发证要求，本规则仅限于适用的柴油机nox排放限制要求。为使本规则适用，主管机关可依据本规则授权其他主管机关或组织行使其所有必要职责。在任何情况下，主管机关对检验和发证负有全部责任。
在maRpoL附则Vi修正案生效后，受其13.4条条款约束的每台柴油机，应按nox技术规则2008的要求进行发证。
2.港口国监督检查
为指导实施港口国监督检查，imo于2009年7月17日通过mepC.181（59）决议《经修正的maRpoL73/78防污公约附则Vi的2009港口国监督指南》。
按照港口国监督检查程序，对需持有iapp证书船舶的检查有三个步骤：①初步检查。依据附则条款，港口国监督检查官须先确定适用于附则规定的船舶的建造日期和船上装备的安装日期，以确认所适用的附则条款。作为初步检查，须确认iapp证书的有效性，查验证书已经得到正确完成和签署，并且所需的检验已经得到执行，通过检查iapp的补充证书，港口国监督检查官可以获知船舶为防止空气污染是如何配备的。港口国检查官同时还应该检验相应的技术文件，或等效方式的批准文件、燃料装舱单及相应的样品或记录、2000年1月1日或之后安装的船上焚烧炉的型式认可证书的副本、臭氧消耗物质记录簿、挥发性有机化合物(VoC)管理计划。②更为详细的检查。如果港口国监督检查官对船舶的总体的印象或观察有基于明显的理由，使其相信船舶的状况或其设备与证书或文件的内容有实质性的不符，应进行更为详细的检查。港口国监督检察官应该核实：对含有臭氧消耗物质的设备，船舶有经有效执行的维护程序、不存在对臭氧消耗物质的有意排放。同时，港口国监督检察官应查明船上焚烧炉，证实焚烧炉得到了正确维护，检查船上的焚烧炉是否与船上的焚烧炉证书相符、是否有操作手册，是否按照规定（Ⅵ/16.9条）对燃烧室气体出口温度进行监测。③可滞留的缺陷。港口国监督检察官应该基于以下原则为指导：附则中所包含的关于船舶建造、设备和操作的要求是保护海洋环境所不可或缺的，并且背离这些要求将造成对海洋环境的重大损害威胁。其表现在：缺少有效的iapp证书、eiapp证书或技术文件；按照附则的要求不符合氮氧化物技术规则或者不符合相关氮氧化物排放限制的船用柴油发动机；或者不符合由本组织制定的关于船上焚烧炉的标准规定；船长或者船员不熟悉有关防止空气污染设备操作的重要程序等。
对非附则成员国船舶和不要求持有iapp证书船舶的检查。未持有iapp证书船舶，港口国监督检查官应该判断船舶的状况和设备是否能够满足修正案的要求并考虑不给予非成员的船舶更优惠的待遇。
在其他方面，港口国监督检查官应该以检查程序为指导，以不会对船舶和船上人员形成危险或不会对海洋环境造成重大的损害威胁感到满意。如果船舶持有一份iapp证书以外的其他形式的证书，在进行船舶评估时，可以对此证书予以考虑。
应对措施
对照2008修正案的要求，在船舶技术条件上，不涉及重大改造和设备更新，仅在发动机排放上进行改良和认证，生效时间和修正案少，相对其他公约要求追溯性不强，我国国际航行船舶通过努力均可达到设备的技术要求，取得主管机关认可的检验机构签发的相关证书。应对措施主要有：对现有设备进行改良、发展减排技术，装备适合2008修正案的内燃机。
1.现有设备改良
“现有设备改良”是指通过设备、技术对现有的发动机改良，并通过测试达到imo氮氧化物排放级别i要求的或者能确保发动机已经达到要求的任何装置、设备、调整装置、文件资料。
“改良方法”的认证必须包括设计师对基本型船用柴油机的验证，经过认证的改良方法应通过imo组织mepC以通函的方式进行通报。改良方法必须包括“改良方法文档”，发动机在船上使用的整个寿命期间必须具备该文档：说明船上发动机的验证程序安装改良方法后，必须进行检验检验确认了合规性，政府机构应给船舶补发iapp证书。
2.发展废气减排技术
我国作为航运大国和船舶制造大国，相关设备厂家应将此公约当作发展契机，跟踪公约动态，发展废气减排技术，努力提高产品质量以满足国际航行船舶的行业需求，占领国际市场。其它影响因素还有：空气与燃料比、紊流、柴油机喷射压力等。通过柴油机颗粒物质过滤器，过滤、再生、循环系统可减少90%的颗粒物质排放。
结语
maRpoL附则Vi2008修正案更进一步地对减少船上空气污染物排放做出规定，为保护海洋环境和保护全球环境起到了建设性的作用。
生物柴油的制备技术篇9
另一方面，随着环保意识的增强，人们逐渐认识到石油作为燃料所造成的空气污染的严重性，餐饮废油以其良好的环境特性和可生物降解性逐渐引起人们的注意，因此餐饮废油的有效利用成为一个值得研究的问题。
关键字：能源;生物柴油;餐饮废油;脂肪酸甲酯
一前言
随着全球人口的增加和人民生活水平的不断提高，对能源的需求日趋强劲．但是传统的石油、天然气资源日渐匮乏，石油短缺已影响到国家的能源安全战略．另一方面，随着环保意识的增强，人们逐渐认识到石油作为燃料所造成的空气污染的严重性，特别是光化学烟雾、Co2产生的温室效应等严重破坏了生态平衡．所以寻求清洁替代能源将成为未来世界经济发展的关键．生物柴油以其无毒、可生物降解、尾气中几乎不含Sox等优点成为当今最重要的清洁燃料之一．生物柴油中最主要的成分是脂肪酸甲酯(Fame)。目前，以动、植物油脂为原料制造生物柴油的成本偏高，将餐饮废油脂回收利用，制造生物柴油是一个很好的方案。在日本已建立了利用废油脂制备生物柴油的工厂，欧盟各国及中国香港也竞相研究和开发利用餐饮废油脂制备生物柴油。据不完全统计，我国餐饮业每年产生废油脂达200万吨以上，餐饮废油中含有大量对人体有害的物质，已不能再食用。目前，在我国部分餐饮废油脂被回收加工成脂肪酸等工业原料，而大部分被不法分子再利用重新流人市场，严重危害消费者的人身健康，或餐饮业主直接将其排人下水道，不仅造成资源的浪费，而且严重污染环境。对餐饮废油进行预处理后用于制备高附加值的生物柴油，为餐饮废油的再利用开辟一条新的途径，有利于防止餐饮废油对生态环境造成的不利影响，可降低生物柴油的生产成本，为生物柴油的工业化提供有效的依据。
二国内外研究现状
目前，欧洲和北美主要以植物油为原料制备生物柴油，而日本则通过回收废餐饮油来制备生物柴油。对于利用废餐饮油制备生物柴油的研究，处于世界领先地位的是日本的染谷商店集团有限公司和LonFoRD有限公司，拥有专利“以废食用油为原料生产柴油、甘油和锅炉用燃料的精制方法”，“用废食用油生产柴油燃料的制造装置”，和“用废食用油制造柴油燃料的制造方法”等。染谷商店集团有限公司于1998年成功研制了世界上第1台全自动连续式废食用油燃料化装置VDF该装置能将100L废食用油转化为82L生物柴油，每天（8h）生产生物柴油约340L[1]。目前,生物柴油运用最多的是欧洲。而废食用油脂在欧盟各国通常供为饲料用油,现在也正转向发展生物柴油。在奥地利,每年135个餐馆收集的废食用油脂可生产生物柴油1000多吨,其生物柴油的主要市场在于农业及林业设施以及湖泊与河川的休闲游艇之用,以利于清洁空气。美国的废油脂产生量大约为100万t/a,有人做了调查,美国华盛顿州每人每年产生的废弃油有2kg。现在已经有大型的油脂公司,例如作为北美洲最大的提炼公司之一的格里芬工业公司,已经能把废食用油或动物脂肪转变为质量很好的生物柴油。加拿大学者设计了非常完整的工业生产方案：在连续化碱式催化过程中，以废弃食用油为原料生产生物柴油，需要在每一个原工艺基础上加入预处理工段，包括自由脂肪酸的酯化、甘油的洗涤和甲醇的再生[2]。总之,国外竞相发展利用废油脂制造生物柴油。
我国对于利用废餐饮油制备生物柴油的研究起步不久。据文献[1]报道，2001年台湾清华大学化工系吴文腾教授研发了“利用废食用油以碱催化法生产出生物柴油”的技术。文献[3]报道，在广州仲恺农业技术学院，记者亲眼目睹了“潲水油”变身“柴油”的过程。黄晓琳和他的中山大学同学们摸索到一种特殊的固态碱催化法，用这种方法从废餐饮油中提炼的生物柴油，不仅设备成本低，原料转化率达96%，而且能耗低，不产生工业污水；最重要的突破是新方法可以实现流水式连续生产，比以往的方法有本质性突破[4]。在我国香港,九龙巴士公司在1999年与香港大学等合作,由香港大学教授研究从餐饮业收集烧猪时滴出的废油脂,提炼成生物柴油作燃料添加剂供九龙巴士公司测试。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司等都建成了10～20kt/a的生产装置，目前餐饮业废油是价格最低的生物柴油原料，主要以餐饮业废油和皂化油下脚料为原料，还生产一些高附加值的产品来增加利润[5]。据中国食用油信息网介绍,我国2000年食用油的消费总量约为1200万吨,如果按消费总量10%计算,则产生120万t的废油脂。在我国目前各个城市里,主要的是餐饮业废油脂。餐饮业废油脂是现代餐饮业的副产品。我国规定[6],污水排入城市排污管网的饮食服务企业,应安装隔油池或采取其它处理措施。人工清理隔油池,收集废油脂,产生了百姓关注的废油脂问题,这一度成为我国许多城市的热点问题。据资料统计,北京市内的饭馆一天就以产生废油脂20吨(年产7000多吨);南京市现饮食、食品加工和屠宰企业1万多家,每天排放百吨污水,其中一年产生近5000吨废油脂;上海区1998年的食用油消费量为20万吨,其中行业用8万吨,估计餐饮业用油达4万吨,按20%算,则全餐饮业产生的废油量8000吨左右;深圳经济特区按目前餐饮业营业状况、隔油池使用情况以及收集能力,估算每年的废油脂收集量为3000多吨。
三研究方法
国内外目前生产生物柴油有四种成熟工艺方法：碱催化法、酸催化法、脂肪酶或生物酶法、超临界萃取法。
1、碱催化法
用氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂，这是目前最常用的制取方法，将植物油脂与甲醇予以酯交换（交酯化）反应，并使用氢氧化钠(油脂重量的1%)或甲醇钠(Sodiummethoxide)作为催化剂，大约混合搅拌反应2小时，即可制得生物柴油。
2、酸催化法
因废油脂通常含有大量的游离脂肪酸，而不能用碱性催化剂转化为生物柴油，因而先用浓硫酸或磷酸作为酸性催化剂预处理这些高游离脂肪酸原料，使FFa转化为酯。然后通过碱性催化剂将甘三酯转酯化反应。酸催化工艺的不利之处是FFa同醇反应产生水，这抑制了FFa的酯化和甘油的转酯化反应。可以在酯化反应后对物料进行脱醇、脱水处理。碱催化法和酸催化法又被称为化学法。
3、脂肪酶或生物酶法
化学法合成生物柴油有以下缺点：工艺复杂、醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，能耗高；色泽深，由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质；酯化产物难于回收，成本高;生产过程有废碱液排放。
为解决上述问题，人们开始研究用生物酶法合成生物柴油，即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和，醇用量小、无污染排放的优点。但目前主要问题有:对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%～60%，由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低。而且短链醇对酶有一定毒性，酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于回收，不但对产物形成抑制，而且甘油对固定化酶有毒性，使固定化酶使用寿命短。生物酶技术还无法达到工业化实用水平。
4、超临界萃取法
超临界萃取法是采用高甲醇原料油比（42:1）在超临界状态下（350～400℃和1200psi压力）的脂交换反应。它的反应时间迅速，在4分钟即可反应完成。但运行成本高，能耗高。超临界萃取法的优点还在于不使用催化剂，免除了催化剂溶解及分离的程序。另外接近商业化生产的技术还有非催化剂的共溶剂法，利用共溶剂四氢呋喃增溶甲醇，此法反应快速，只需5～10分钟，反应条件温和，因不需催化剂，在成品和副产品甘油中都无需除去催化剂。但四氢呋喃成本高，而且是有。为防止四氢呋喃的泄漏，对设备的要求较高。
值得一提的是，今年4月美国科学家发表的生产生物柴油的新方法，它是一个仅半张信用卡大小的微处理器，甲醇和原料油通过比头发丝还细的管道进入微处理器，马上即将原料转化为生物柴油，它比传统的生产方法快10～100倍，而且不使用任何化学催化剂。反应条件温和，能耗大大降低。据有关科学家宣称，它将是一种革命化的创新，并有可能颠覆现存的所有生产工艺。
四展望
生物柴油在中国是一个新兴的行业，表现出新兴行业在产业化初期所共有的许多市场特征。许多企业被绿色能源和支农产业双重“概念”凸现的商机所吸引，纷纷进入该行业，有人以“雨后春笋”形容生物柴油目前的状态。截止2007年，中国有大小生物柴油生产厂2000多家，而且，各地相同项目的立项、审批还在继续。从未来的发展看，生物柴油的购买商主要有石油的炼油厂、发电厂、轮船航运公司以及流通领域的中间商。生物柴油的需求量在不断增加，预计到2010年，中国生物柴油的需求量将达到2000万吨/年，按国家再生能源中长期规划，那时的产能是20万吨/年。需求与产量的反差，将会是形成产品供不应求的局面。当人们更多地了解生物柴油优良的性能，接受的程度会更大，市场需求也会不断提高[1]。强大的市场需求与有限的生产能力，使购买者的议价能力降低。同时，也对生物柴油生产企业提出了更高的要求。
参考文献
[1]王庭耀,李里特.废食用油再利用的研究现状与发展趋势[J]粮油加工与食品机械,2003(11):47-49
[2]ZhangY,Duma,mcLeanaDD,etal.biodieselproductionfromwastecookingoil:1,processdesignandtechnologicalassessment[J].bioresouretechnology,2003,89(1):1-6.
[3]金叶.废弃潲水油可变“生物柴油”[n]广州日报,2005-8-31
[4]杨明,区君君,本科生冒出金点子潲水油变柴油[n].广州日报,2006-07-18
生物柴油的制备技术篇10
甲醇转换是以普通的化工原料甲醇或氨水为主要原料复合制成纳米复合生物柴油的一种新型技术。本项目利用专利技术，使用特定工艺，利用化学反应复合成清洁廉价的柴油车用燃料。经国家石油产品质量监督检验中心检测，产品质量指标完全达到有关国家标准，是普通甲醇汽油的升级产品。基础原料氨水或甲醇成本低廉、来源广泛、全国各地易购，可就地生产就地销售。
产品优势
1.性能稳定，技术领先。
项目通过纳米催化工艺复合而成，制成的纳米复合生物柴油使用效果及主要质量指标完全达到同标号石化柴油国家标准。油品清亮透明，外观、颜色、油耗及动力性能等与石化柴油类似，性能稳定，兼容性好，可替代石化柴油单独使用。
2.工艺简单，清洁环保。
纳米复合生物柴油生产项目不用加热或分离设备，不用高温裂解，只需普通反应釜等即可在常温常压下进行化学合成。生产过程中没有任何废渣、废液、废气等“三废”产生，各项环保指标均优于石化柴油。
市场分析
因纳米复合生物柴油的外观、颜色、气味及动力性能与石化汽油十分接近，具有不用加装电子转换器或其它附加装置即可完全替代石化汽油使用的特性，因此，产品在市场具有较高的易接受度。产品品质良好，生产及经销商当然不愁销路。
经营条件
投资开展纳米复合生物柴油生产项目不需使用加热或分离设备，不用高温裂解，只需普通反应釜、油罐（储罐）、油泵等在常温常压下进行化学合成即可配制生产。若小规模经营（日产销5—10吨油品），投资5—10万元即可启动运营。
效益估算
纳米复合生物柴油成品具有极高利润空间，每吨产品生产成本约在6000元左右，可替代市场售价约9000元/吨的石化柴油使用。以纳米醇基汽油m85型为例，生产成本只有3.1元/升，且生产过程中无副产品，无损耗，1吨原料出1吨产品，从基础上保证了项目的高收益。