2009年11月12日 星期四

生物柴油化學特性及優於石化柴油之處

7月1日,符合歐III標準的燃油在北京各大加油站正式開始全面供應,這一舉措拉開了北京“到2008年正式實施歐洲III號汽車排放標準”的 序幕。儘管這與早先的“今年7月1日在北京實行歐洲III號排放標準”的計劃相比已經有所緩和,並且此前預定於7月1日實行的國III排放標準也推遲實 行。但是於此可見,在北京乃至全國逐步實施歐洲III號汽車排放標準已是大勢所趨,唯一的問題是或早或晚而已。
7月28日,由申能集團控股的上海申能新能源投資有限公司成立,新能源公司的經營範圍包括可再生能源、清潔能源、生物能源及降低能耗、提高能效 方面相關技術開發、資源利用、項目投資和產業經營成立伊始,公司就與上海太陽能科技有限公司簽署了合作意向,今後公司還將涉足風能、生物能等新型能源。
8月8日,紐約市場9份交貨的原油期貨價格再創新高,收市時達到每桶63.94美元。過去3年國際市場原油價格上漲了1倍以上。新華社8月11 日撰文“高油價推動各國大力發展生物燃料”的報導;8月13日,紐約原油期貨價格繼續走高,一度突破每桶67美元,更有預言稱年底可能衝破75美元每桶。
隨著環境污染問題的日益嚴重和全球性能源匱乏現象的咄咄而來,大力開發應用環保節能的新能源一直是近來的熱點話題,而汽車排放污染正成為肩負 “變耗能為節能、變污染為清潔”的雙重使命的焦點,而燃油質量更成為排放標準這一焦點的焦點。而國際原油價格的上漲直接導致了汽油價格的上漲,“油費太 高”已經成為汽車消費的一大負擔。汽油價格的連年飆升除了能源有限的原因之外,還與其“一家獨大”、沒有替代能源有關係。
因此,各國都在努力尋找有希望替代汽油的汽車動力能源,太陽能動力、生物柴油動力都在發展戰略之中,並且取得了一系列鼓舞人心的進展。本文將對生物柴油的開發情況加以簡析。
生物柴油(Biodiesel)的學名叫“FAME”,即脂肪酸甲基脂(Fatty Acid Ester),生物柴油是清潔的可再生能源,它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物,以及動物油脂、廢餐飲 油、工農業生產中有機廢物等為原料,經酯交換反應(Transesterification reaction)獲得製成的液體燃料。
柴油分子是由15個左右的碳鏈組成的,而植物油分子則一般由14~18個碳鏈組成,與柴油分子中碳數相近,所以,以植物油為原料加工生產生物柴 油從化學結構特性看是完全可行的。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。因此從化 學特性看,生物柴油完全有理由成為一種新型燃料。與常規柴油相比,生物柴油的優越性主要表現在以下幾方面:
(1)優良的環保特性。主要表現在由於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於柴油。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; 由於生物柴油含氧量高,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%)。
(2)較好的低溫發動機啟動性能。無添加劑冷濾點達-20℃。
(3)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)較好的安全性能。由於閃點高,生物柴油不屬於危險品。因此,在運輸、儲存、使用方面的有是顯而易見的。
(5)良好的燃料性能。十六烷值高,使其燃燒性好於柴油,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)可再生性能。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。而且生物柴油的生物降解性高於常規柴油,可在自然狀況下實現生物降解,減少對人類生存環境的污染。
(7)無須改動柴油機,也不必更換零件,可直接添加使用,同時無需另添設加油設備、儲存設備及人員的特殊技術訓練。
(8)生物柴油以一定比例與石化柴油調和使用,可以降低油耗、提高動力性,並降低尾氣污染。
生物柴油的原料來源廣泛,各種動植物油料都可以作為原料,如果利用餐飲業中的廢油、地溝油等作為原料,還可以一舉兩得;生物柴油的生產過程中可 以到經濟價值較高的副產品甘油可以供化工業和醫藥業使用;此外,相對於石化柴油,生物柴油不腐蝕溶器,也不易燃易爆,因此其貯存、運輸和使用都很安全。
表格1柴油和常規柴油的性能比較
特性
生物柴油
常規柴油
冷濾點(CFPP)/℃


夏季產品
-10
0
冬季產品
-20
-20
20℃的密度/g.mL-1
0.88
0.83
40℃動力粘度/mm2.s-1
4~6
2~4
閉口閃點/℃
>100
60
十六烷點
≥56
≥49
熱值/MJ.L-1
32
35
燃燒功效(柴油=100%),%
104
100
硫含量(質量分數),%
<0.001
<0.2
氧含量(體積分數),%
10
0
燃燒1 kg燃料按化學計算法的最小空氣耗量/kg
12.5
14.5
水危害等級
1
2
資料來源:韓德奇等《生物柴油的現狀與發展前景》

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