炼油与石化工程
生物柴油产业迎接测试标准挑战
2009/3/5
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来源：中国石油石化工程信息网
[中国石化新闻网2009年3月3日] 柴油作为一种重要的石油炼制产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，已成为重要的动力燃料。随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快，未来柴油的需求量会愈来愈大，而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大促进了世界各国加快柴油替代燃料的开发步伐，尤其是20世纪90年代以后，生物柴油或生物燃料油以其优越的环保性能受到了各国的重视。生物柴油和乙醇是当前生物燃料的两大类。
众所周知，柴油分子是由15个左右的碳链组成的，研究发现生物柴油的植物油分子则一般又14～18个碳链组成，与柴油分子中碳数相近。因此生物柴油就是一种用油彩籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。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为主要成分的甘油酯分解而获得的。
与常规柴油相比，生物柴油下述具有无法比拟的性能：
（1）具有优良的环保特性。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%）；生物柴油的生物降解性高。
（2）具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。
（3）具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。
（4）具有较好的安全性能。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）具有良好的燃料性能。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）具有可再声性能。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。等等生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲Ⅱ号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。
被人们认为目前最理想能源的生物柴油要想成为人类社会主要能源之前还得克服形形色色的障碍，其范围包括成本、作为燃料的生物柴油的质量等级及其测试标准。不幸的是，即使在科学技术如此发达的今天，上述障碍不是一夜天就能解决的。仍然需要可持续产业创新和系统改革的生物柴油能够像今天的石油或者液化天然气那样作为主要燃料供应市场还有很长的路要走。
有关生物柴油定义也是公说公有理，婆说婆有理，其中主要是专业性解释，但是对于普通社会公众来讲，所谓生物柴油也常常被人称为生物循环燃料，就是指用玉米、甘蔗、甜菜，甚至粮食提炼的酒精(乙醇)或者油料。在使用中，通过将这种酒精或油料添加到汽油中，形成混合燃料，有的干脆直接作为燃料提供给发动机。生物柴油之所以被称为“生物循环燃料”，主要原因是，以往的汽油是从石油中提炼的，属于“化石燃料”，而这种酒精或植物油料则是从玉米等作物中提取的，故一般被称为“生物燃料”或者生物柴油，另一方面，玉米等农作物是可再生的，且在生长过程中，通过光合作用，可吸收汽车排放的二氧化碳，因此又称为“可循环的燃料”。长期来专注于投资开发生物柴油产业的美国认为开发以生物柴油为主的可再生燃料具有深远的战略意义，随着燃料油价格飞涨，科学技术设备跟上，美国联邦政府和各地州政府相关鼓励政策的出台，自然环境保护法规越来越严峻，污染案件处罚层层加码，酒精和植物油料等可再生燃料产业利润不断提升，用玉米等谷物制造的乙醇工厂和油料首先在美国中西部地区大批出现；在乙醇产品市场利润不断上涨的利益驱动下，本来十分看重飞机，汽车，电子，火箭和导弹等高科技工业的美国人突然发现酒精和油料等生物柴油竟然有如此巨大商业利润潜力，立即拨出巨款，开发可再生能源产业，一向并不被美国人看得上的乙醇和油料制造厂犹如雨后春笋般地涌现在美国各地。据美国全国谷物种植主协会提供的最新数据，美国谷物产量连年达到超纪录水平，连续第四年丰收的2006年谷物产量达到100亿蒲式耳，由于美国不断扩大谷物种植面积，例如2007年美国谷物种植面积比2006年增加15%，超过90000000英亩，再加上坚持科学发展观实施激励种植主的农业政策，预计2007年可以达到127亿蒲式耳，2015年美国谷物产量将达到150亿蒲式耳。在不断增加谷物产量的同时，美国正在广泛开展纤维乙醇和油料的研究和开发，从草叶和桔梗等农作物废料中提炼乙醇和油料，尽可能替代通常被用来作为人类粮食和牲畜饲料的谷物。为了降低乙醇和油料等生物燃料成本，乙醇制造工艺从原来的微生物酿制酒精工艺变成把糖经过化学反应改变组织结构而直接变成酒精，即采取所谓纤维素类离子技术，把每公升酒精制造成本从平均大约1.80美元降低到大约0.60美元，其他油料生产工艺也在不断优化。
生物柴油产业首先面临的挑战起始于用来生物柴油的资源市场价格。现在的形形色色生物柴油原材料价格太高，令生物柴油制造商几乎无利可图，尤其是用来制造生物柴油的菜油的价格还在提高，无法降低到作为生物燃料资源的价格标准，原因很简单，菜油原本是人们日常生活油盐酱醋必需品之一，是人体健康营养食品的一种，只能将其一部分作为非食用的生物柴油资源。如果进一步扩大菜油份额用作生物柴油资源，势必会造成菜油价格进一步提高，影响普天下人民的日常生活，甚至会造成社会动乱，因此现在有关食品与生物柴油那个更加重要的争论正在席卷全球，有人甚至指控那些积极投资开发以粮食、农作物和菜油等资源变成生物柴油的经营人争夺民众口粮和生活必需品，有触犯“反人类罪”嫌疑等等。那么能不能大规模提高菜油供应量？肯定不行，原因是人类生存的地球没有那么多的符合标准的土地可以用来种植生产粮食和菜油的庄稼。现在有人提出所谓藻类新农业系统，在海洋、海湾、湖泊、水系中大量繁殖可以作为生物柴油资源的浮游藻类，收获后将其干燥，再送到工厂生产生物柴油，避免为了制造生物柴油能源而大规模争夺主要依靠土地才能生产出来的人类口粮之嫌。那么这里又需要一整套类似催化剂那样的标准化公共政策倡议，鼓励生物柴油产业志士仁人持续朝着新农业系统方向深入研究和积极开发，早日实现大量繁殖在海洋和水系中的藻类真的变成取之不尽的制造生物柴油的资源。
生物柴油产业面临的第二个挑战就是生物柴油产业的质量控制，有别于石油的生物柴油是有机物质，拥有在高温下容易被氧化和一降温就凝结的特性，热也不行，冷也不行，直接影响到生物柴油的分子结构和使用质量，在作为生物柴油的使用过程中可能让用户遇到不少麻烦，原因是生物柴油内含有亚油酸酸乙酯和亚麻酸等不饱和脂肪酸及烷基1，比其他饱和脂肪酸更加容易被氧化。当然用不同原材料制造的生物柴油特性也不一样，例如用棕榈油、动物脂肪和从阴沟内捞出来的报废食用油作为原材料制造的生物柴油质量最差，稍有降温就凝结，在发动机内燃烧的时候烟雾特别大；相比之下用豆油或者菜籽油作为原材料制造的生物柴油标准质量比较令人满意；问题是豆油和菜籽油等是人们日常烹饪必不可少的食用油，一旦被大量用作生物柴油，豆油和菜籽油价格飞涨，老百姓买不起，其社会动乱后果是没有那个人敢于担当的。生物柴油标准中要考虑很多指标，有些指标是与石油柴油共有的，包括密度、运动粘度、闪点、硫含量、10％蒸余物残碳、十六烷值、灰分、水含量、机械杂质、铜片腐蚀、燃料安定性、低温性等；还有一些指标是生物柴油所特有的，包括总酯含量、游离甘油含量、甘油单酯、二酯及三酯含量、甲醇含量、碘价及多元不饱和脂肪酸甲酯的含量、酸值、磷含量、碱及碱土金属含量等；另外，还有一些额外的指标包括馏程、燃烧热值、润滑性、不皂化物含量等。尤其重要的是生物柴油的（1）闪点：为了储存和运输的安全，燃料都要最低闪点的要求。生物柴油的闪点一般高于110℃，远超过石油柴油的70℃，所以生物柴油储运比石油柴油安全。甲醇的含量是影响生物柴油闪点高低的重
