生物柴油是典型的绿色可再生能源
生物柴油是公认的优质液体替代燃料,具有可再生性、低碳性和清洁性三大特征,其发展能促使生态、经济和社会效益的协调统一。近年来,世界经济的发展对能源的需求与日俱增,造成煤炭、石油和天然气等不可再生资源急剧下降。与此同时,化石能源的大量燃烧引发温室效应以及环境污染,寻求一种可持续性的替代能源迫在眉睫,而生物柴油因其优良的性能备受关注,成为21世纪崛起的新兴产业。
生物柴油是典型的绿色可再生能源,是由天然油脂,包括植物油、动物脂肪和微生物油脂等生产的一种新型柴油燃料。其优点是:十六烷值高,燃烧性能好;低温下,发动机启动性能良好;不含硫和芳烃,氧含量10%左右,能促进发动机充分燃烧,明显减少尾气中有害物质的排放;润滑性能好;闪点高,挥发性低,储运和使用安全性好;同时具有良好的可调和性与可再生性等。根据生物柴油的发展过程,分为第一代生物柴油(以脂肪酸甲酯为代表组分)和第二代生物柴油(以动植物油脂为原料,催化加氢异构制备)两个阶段。
1第一代生物柴油制备技术及工艺
第一代生物柴油使用的主要技术是酯交换法[1-2],即由天然油脂,包括植物油、动物油和微生物油脂等生产的一类脂肪酸酯类化合物,一般指脂肪酸甲酯。根据其反应特点,酯交换法可分为酸或碱催化法、生物酶法和超临界法等[3]。目前普遍采用的是酸或碱催化法。
生物柴油主要成分是混合脂肪酸甲酯,其化学结构与传统柴油存在明显不同,因此具有许多缺点:长期储存稳定性差,与发动机兼容性差、沸程窄,使得其与石化柴油的体积混合比不能超过20%~30%,这些缺点大大限制了第一代生物柴油的使用前景。因此,以油脂为原料,催化加氢为主要生产工艺制备的第二代生物柴油成为研究的焦点。
2第二代生物柴油制备技术及工艺
第二代生物柴油是以动植物油脂为原料,通过催化加氢制备与石化柴油类似的烷烃组分[4]。因此,结构和性能更接近石化柴油,能以更大的比例添加其中。优点是十六烷值较高、含硫量低、密度较低、稳定性好、低温流动性较好。
第二代生物柴油(烷烃)可用于生产高端溶剂油、生物塑料、生物增塑剂、生物蜡油、生物质助剂、生物表面活性剂等。经临氢异构化(降凝)可生产生物航空燃料。目前,第二代生物柴油生产工艺主要有加氢直接脱氧、加氢脱氧异构和柴油掺炼。