生物柴油的现状与发展前景分析本科学位论文

生物柴油的现状与发展前景

概述了清洁柴油标准的演变，介绍了生物柴油的主要特性、开发和应用情况，从生物颤悠的竞争力不断提高、政府对生物柴油的扶持政策和汽车车型柴油化趋势三个方面分析了生物柴油的发展前景，并对我国生产生物柴油的原料及发展进行了讨论。

关键词:生物柴油柴油清洁应用展望

柴油作为一种重要的石油连炼制产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，以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，尤其是进入了20世纪90年代，生物柴油以其优越的环保性能受到了各国的重视。1环境保护推动柴油标准的不断提高

目前世界每年新车产量大约5000万辆，全世界汽车保有量大约7.5亿辆（含摩托车）。随着汽车工业的快速发展，汽油和柴油的用量随汽车保有量的增加而增加，同时也带来了汽车尾气污染等问题。近20年来，虽然在改善油品燃烧过程、尾气净化等方面都取得了很大进展，但仍然不能满足要求。为了改善汽车的运行性能和降低汽车尾气中害物质的排放量，美国、欧洲和日本汽车工业协会1998年6月4日提出了汽车燃料质量国际统一标准即"世界燃油规范"Ⅲ类标准。柴油"世界燃油规范"Ⅱ类、Ⅲ类标准（见表1、表2）。由表1、表2可以看出，Ⅱ类标准在目前基础上，提出了芳烃含量的限制，对硫含量、十六烷值等提出了更高的标准，Ⅲ类标准则在各项指标上比Ⅱ类标准都有更严格的规定。表1柴油"世界燃油规范"Ⅱ类标准项目质量指标十六烷值≥53硫含量（质量分数），%≤0.03总芳烃含量（质量分数），%≤25多环芳烃含量（体积分数），%≤595%馏车温度/℃≤355表2柴油"世界燃油规范"Ⅲ类标准项目质量指标十六烷值≥55硫含量（质量分数），%≤0.003总芳烃含量（质量分数），%≤15多环芳烃含量（体积分数），%≤295%馏车温度/℃≤340

随着我国汽车拥有量的急剧上升，大量的燃油被消耗，汽车尾气中污染物的排放量越来越大，汽车尾气已成为我国大气污染重要的原因。为保护环境，改善大气质量，我国国家质量技术监督局最近颁布了柴油机排放控制新标准（见表3）。新标准采用了联合国欧洲经济委员会汽车排放法规体系，使我国对新柴油机车的排放要求达到欧洲20世纪90年代初期的水平。表3我国柴油机排放新控制标准g/kW.h实施阶段实施日期COHCNOXPA≤85kW＞85kW011997-10-0111.22.414.41.100.92022000-10-014.51.18.00.610.36032005-10-014.01.17.00.150.15

我国目前的车用无铅汽油和柴油标准介于世界燃油规范Ⅰ类油和Ⅱ类油水平之间，要满足汽车达到欧洲Ⅰ类排放标准都困难，更无法满足入世及举办奥运会的要求。为此，中国石化集团公司要求在清洁油品生产方面作出更大努力，以满足国家标准的要求。2生物柴油的主要特性

炼油企业为了向市场提供清洁油品使燃烧柴油尾气排放达到标准要求，需要采取以下三种措施：一是要有性能优异的深度加氢脱硫催化剂，以脱除难以加氢脱硫的4，6-二甲基苯并噻吩等芳香基硫化合物；二是要有抗硫的贵金属芳烃饱和催化剂，能使芳烃加氢饱和在较低压力下进行，以节省投资；三是要有提高十六烷值的工艺。而生物柴油以其优异的环保性能可很容易达到"世界燃油规范"的柴油Ⅱ、Ⅲ类标准要求。

众所周知，柴油分子是由15个左右的碳链组成的，研究发现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为主要成分的甘油脂分解而获得的[1]。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。

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。3生物柴油的应用现状

在国际市场上，生物柴油根据等级和纯度的不同，价格在250美元/t以上。目前在美国、欧洲、亚洲的一些国家和地区已开始建立商品化生物柴油生产基地，并把生物柴油作为代用燃料广泛使用。

生物柴油使用最多的是欧洲，份额已占到成品油市场的5%。目前在欧洲用于生产生物柴油的原料主要为菜籽油，目前的生物柴油标准也主要是参照菜籽油的生物柴油标准品质作出的，表4为现阶段生物的德国标准。1999年，欧盟共生产出3.90*105m3生物柴油。2000年初德国的总生物柴油生产量已达450kt，并有逐年上升的趋势。德国凯姆瑞亚.斯凯特公司自1991年起开发研制了用植物油如菜籽油生产生物柴油的工艺和设备。目前利用该公司的工艺和设备已在德国和奥地利等欧洲国家建起了多个生物柴油生产工厂，最大产量达300t/d。表5是德国凯姆瑞亚.斯凯特公司开发生产的生物柴油与普通柴油主要性能比较，可以看出，生物柴油在冷滤点、闪点、燃烧功效、含硫量、含氧量、燃烧耗氧量、对水源的危害方面优于普通柴油，而其他指标与普通柴油相当。表4现阶段生物柴油的德国标准（DINV51606）名称标准值检验方法15℃时的密度/g.Ml-10.875～0.900DINENISO367540℃时的动力粘度/mm2.s-13.5～5.0DINENISO3104按Pensky-Martens法≥110DINENISO22719在密闭杯中的闪点/℃

冷滤点（CFPP）/℃

DINEN116

4月15日-9月30日≤0

10月1日-11月15日≤-10

11月16日-2月28日≤-20

3月1日-4月14日≤-10

硫含量（质量分数），%≤0.01DINENISO14596残炭（质量分数），%≤0.05DINENISO10370十六烷值≥49DIN51773灰分（质量分数），%≤0.03DIN51575水分/mg.kg-1≤300DIN51777-1总杂质/mg.kg-1≤20DIN51419对铜的腐蚀效能1DINENISO2160（在50℃时3h腐蚀程度）

氧化稳定性，诱导期/h未给出IP306中和值（KOH）/mg.kg-1≤0.5DIN51558-1甲醇含量（质量分数），%≤0.3

碘值/g.（100g）-1≤115DIN53241-1磷含量/mg.kg-1≤10DIN51440-1碱含量（Na+K）/mg.kg-1≤5依据DIN51797-3，增加钾表5生物柴油和常规柴油的性能比较特性生物柴油常规柴油冷滤点（CFPP）/℃

夏季产品-100

冬季产品-20-2020℃的密度/g.mL-10.880.8340℃动力粘度/mm2.s-14～62～4闭口闪点/℃＞10060十六烷点≥56≥49热值/MJ.L-13235燃烧功效（柴油=100%），%104100硫含量（质量分数），%＜0.001＜0.2氧含量（体积分数），%100燃烧1kg燃料按化学计算法的最小空气耗量/kg12.514.5水危害等级12

在美国，生物柴油的产量由1999年的1892.5m3猛增到2000年的18925m3。目前已有纯态形式的生物柴油燃料和混合生物柴油燃料，在汽车上实际使用超过1.6*107km的实验基础。纯态形式的生物柴油又称为净生物柴油，已经被美国能源政策法正式列为一种汽车替代燃料。依据原料和生产商的不同，目前美国净生物柴油的价格不及0.515～0.793美元/L；含80%生物柴油成分的混合生物柴油的市场价格，每升比传统柴油要贵7.93～10.57美分。

日本1995年开始研究生物柴油，在1999年建立了259L/d用煎炸油为原料生产生物柴油的工业化实验装置，该装置可降低原料成本。目前日本生物柴油年产量可达400kt。4生物柴油的生产方法

目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温（230～250℃）下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，在经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。

目前生物柴油的主要问题是成本高，据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本。因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。美国已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。日本采用工业废油和废煎炸油。欧洲是在不适合种植粮食的土地上种植富油脂的农作物。

但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，而且甘油读固定化酶有毒性，使固定化酶使用寿命短。5生物柴油的应用前景分析

生产和推广应用生物柴油的优越性是显而易见的：（1）原料易得且价廉。用油菜籽和甲醇为生产原料，可以从根本上摆脱对石油制取燃油的依赖。（2）有利于土壤优化。种植油菜可与其他作物轮种，改善土壤状况，调整平衡土壤养分，挖掘土壤增产潜力。（3）副产品具有经济价值。生产过程中产生的甘油、油酸、卵磷脂等一些副产品市场前景较好。（4）环保效益显著。生物查燃烧时不排放二氧化硫，排出的有害气体比石油柴油减少70%左右，且可获得充分降解，有利于生态环境保护。此外生物柴油由于竞争力不断提高、政府的扶持和世界范围内汽车车型柴油化的趋势加快而前景更加广阔。5.1生物柴油的竞争力不断提高

从世界范围来看，目前世界上含硫原油（含硫量0.5%～2.0%）和高硫原油（含硫量在2.0%以上）的产量已占世界原油总产量的75%以上，其中含硫量在1%以上的原油占世界原油总产量的55%以上，含硫量在2%以上的原油也占30%以上。目前全球炼油厂加工的原油平均相对密度是0.8514，平均含硫量是0.9%；在2000年以后，平均相对密度将上升到0.8633，含硫量将上升到1.6%。炼油厂要在现有基础上，使柴油含硫量低、有良好的安定性及润滑性、较高的十六烷值和清净性，必须在装置调整上投入大量资金，并由此带来油品生产成本的提高，在这方面，各发达国家的炼厂均投入了重金。从美国的情况看，美国从20世纪90年代初启动油品清洁化，已累计投入了300多亿美元。由此造成的油品成本提高使目前美国炼厂吨毛利仅在每桶1美元左右，维持微利状态，有的企业甚至亏损；从欧洲的情况来说，欧洲炼油厂要达到2000年欧盟燃油规格，估计需要投资200亿～300亿美元。欧洲石油工业协会估计的投资更高，该组织认为要达到2000年和2005年的柴油规格，需要投资440亿～500亿美元。

随着生物柴油生产工艺的改进，使用生物柴油的发动机即可使用普通柴油的发动机（对有些机型仅需换密封圈和滤芯），无需作任何改动，生物柴油可与普通柴油在油箱中以任何比例相混，并对驾驶动无任何影响，驾驶者根本无法区分两者的驾驶动力差别。加之柴油替代燃料所用原料随着规模种植价格日趋低廉，使柴油替代燃料的生产成本逐步下降，与常规柴油的价格正在缩小，如美国生物柴油的价格已从每升1.06美元降到0.33～0.59美元，这个价格与普通柴油的价格差不多。5.2政府对生物柴油的扶持政策

目前许多国家如美国、德国、法国、丹麦、意大利、爱尔兰和西班牙等对生物柴油采取了相应的扶持政策。为了进一步鼓励使用生物柴油，美国农业部决定今后两年每年拿出1.5亿美元补贴生物柴油等生物燃料的使用，目前美国至少有5个州正在考虑制订税收鼓励政策。目前在欧洲生产生物柴油可享受到政府的税收政策优惠，其零售价低于普通柴油（如在德国加油站生物柴油的零售价格目前为约1.45马克/L，而柴油为1.60马克/L）。据Frost&Sullivan企业咨询公司最新发表的"欧盟生物柴油市场"报告，为实现"京都协议"规定的目标（在2008-2012年，欧盟将减少二氧化碳排放量8%），欧盟即将出台鼓励开发和使用生物柴油的新规定，如对生物柴油免征增值税，规定机动车使用生物动力燃料占动力燃料营业总额的最低份额。新规定的出台不仅有助于欧盟生物柴油市场的稳定，而且生物柴油营业额将从2000年的5.035亿美元猛增至24亿美元，平均年增25%。5.3现代柴油机促使汽车车型柴油化的趋势加快

在欧洲，1999年新购柴油轿车比例约为30%，法国甚至达到48%。2000年，欧洲市场上柴油轿车的销售量达到440万辆，比1995年翻了一倍。现在经济型轿车主要生产厂商如大众、雷诺、欧宝和福特的顾客中，几乎有一半需要柴油车。目前，在欧洲轿车市场上，新型柴油轿车购买率达30%，专家预言：到2006年，欧洲每2辆新车中就有1辆是柴油车。在美国市场上，商用车（即我国所称的卡车、客车）的90%为柴油车；在日本，将近10%的轿车是柴油轿车，38%的商用车为柴油车。美国、日本及欧洲的重型汽车全部使用柴油机为动力。许多国家在税收、燃料供应等方面予以政策上的倾斜，敦促柴油发动机的普及和发展。我国柴油汽车生产比例已由1990年的15%上升到1998年的26%。1997年我国生产的重型载货汽车和大型客车全部采用柴油发动机；65.9%中型载货汽车采用柴油发动机，53.5%中型客车采用柴油发动机；55.4%和29.4%的轻型载货汽车、轻型客车也开始采用柴油发动机。我国1994年颁布的《汽车工业产业政策》明确提出，总重量超过5t的载客汽车载货汽车在2000年后主要采用柴油为燃料。在未来的几年，是中国汽车工业腾飞的时代。因此，我国柴油车产量的增长趋势还将继续下去，汽车柴油化是中国汽车工业的一个发展方向。

汽车车型柴油化趋势的加快主要是由于现代柴油机采用了电控发动机控制系统、高压燃油直喷式燃烧系统以及废气排放控制装置，已完全克服了传统柴油机的缺点，能够满足现行的国际排放标准，而这些装置和技术要求柴油含硫量低，有良好的安定性及润滑性，较高的十六烷值和清净性等。随着现代柴油机使用生物柴油燃料技术的成熟，目前在世界范围内出现的这种汽车车型柴油化趋势会进一步加快。据专家预测，在2010年以前，是柴油需求年均增长3.3%，到2010年，世界柴油的需求量将从目前的38%增加到45%。而世界范围内柴油的供应量严重不足，给生物柴油留下广阔的发展空间。6我国发展生物柴油的原料分析及发展建议

柴油的供需平衡问题也将是我国未来较长时间石油市场发展的焦点问题。业内人士指出，到2005年，随着我国原由加工量的上升，汽油和煤油拥有一定数量的出口余地，而柴油的供应缺口仍然较大。我国柴油产量到2005年预计可达到80.5Mt，仍缺口600～2400kt。预计到2010年柴哟的需求量将突破100Mt，与2005年相比，将增长24%；至2015年市场需求量将会达到130Mt左右。近几年来，尽管炼化企业通过持续的技术改造，生产柴汽比不断提高，但仍不能满足消费柴汽比的要求。目前，生产柴汽比约为1.8，而市场的消费柴汽比均在2.0以上，云南、广西、贵州等省区的消费柴汽比甚至在2.5以上。随着西部开发进程的加快，随着国民经济重大基础项目的相继启动，柴汽比的矛盾比以往更为突出。因此，开发生物柴油不仅与目前石化行业调整油品结构提高柴汽比的方向相契合，而且意义深远。

国内也已研制成功利用菜籽油、大豆油、米糠油脚料、工业猪油、牛油及野生植物小桐籽油等作原料，经预酯化、再酯化射干难产生物柴油的工艺。高品质的原料是生产高品质生物柴油和取得高收率的基本保证。由于双低菜籽油生产的生物柴油含硫量低，从而使该菜籽油生物柴油具有好的排放标准，因此目前在欧洲普遍栽种双低菜籽。就目前而言，每公顷土地可生产约30t菜籽（含油量约40%）。我国有很多地区油菜籽种植面积很大，在加工传统的食用油的同时不失时机地开发生产生物柴油燃料是油菜籽利用的一个重要方向。另外，研究发现棉籽油与双低菜籽油的脂肪酸组成相似，因此在我国采用棉籽油作为生物柴油的原料还是可行的。当然，此时的棉籽油生物柴油标准需要按照中国的实际作相应的调整。

1t油菜籽可制取约160kg生物柴油，同时可副产16kg甘油。而纯度高达99.7%的特级甘油价格为2000美元/t。因此，制取生物柴油与精致甘油工艺联产，将能取得较为理想的经济效益。若能建年产100kt具有一定工业化生产规模的生物柴油装置，其经济效益更为可观。近几年来，生物柴油燃料已被越来越多的重视，在美国和欧洲已开始建立商品化生产，市场很有吸引力，原料也不会存在问题，因此，有很多大公司纷纷开拓这一业务，期望在开始时就能占领市场。南斯拉夫在五、六年前已研制成功这项技术且已生产，后因经济困难而停产，测试数据表明，南斯拉夫的技术水平同德国、意大利等国的相同，可探讨与南斯拉夫合作帮助我国发展这一技术

绿色油田呼之欲出生物柴油“双引擎”在汉启动2月25日，中国农科院武汉油料作物研究所大院里“突突”几声轰响，一辆由生物柴油驱动的拖拉机欢快地跑动起来。华中农业大学生物柴油研究中心日前也已获准挂牌成立。这两桩事标志着我国向生物柴油产业化目标冲刺的“双引擎”已在汉强力启动。多年来，我省油菜产业的育种水平、优质品种、种植面积、总产量、深加工能力等方面，均稳居全国第一。堪称我国油菜研究“双子星座”的华中农业大学和中国农业科学院武汉油料作物研究所，正在向打造“绿色大油田”强力出击。目前他们正在奋力攻克制约我国生物柴油产业化发展的环境污染、生产成本高等技术难关，并培育出优质能源油菜新品系。目前，中国农科院武汉油料所已完成了年产2000吨生物柴油的生产线安装，并批量生产出生物柴油且成功地应用于柴油机。华中农大安装年产200吨的生物柴油生产线也已启动，该生产线有望今年5月建成。荆楚大地油菜生长带有变窄变短趋势。2005年，全省油料种植面积145.06万公顷，减少7.56万公顷。去年秋播，全省油菜面积同比减少约3.3万公顷。受气候影响，去年我省油菜籽减产，但市场价格掉头向下。“前年每公斤2.6元，去年只有1.9元，难道城里人都不吃了？”浠水县巴河镇中心村老农刘百金对此“反常”现象百思不得其解。油菜大省遭遇“洋风浪”我国是最大的油菜籽生产国。湖北是全国最大的油菜籽生产省，种植面积、产量多年稳居全国第一。但是去年国内油菜籽市场价格降到近3年最低，油菜秋播面积仅长江流域就较上一年度下降30%。“我国油料市场受到海外油料冲击。”中国农科院油料研究所所长王汉中说，以去年10月为例，我国油菜籽价格比国外高11%。随着国际油料价格持续低迷与棕榈油等廉价油料市场比价不断下降，我国油料市场还会遭受更严重的挤压。他说，2005年，我国油料进口量再创新高，其中，进口大豆2400万余吨、植物油672万余吨。二者之和已接近同期国内植物油生产总量。“我省油菜优势产业不优的问题，已经迫在眉睫。”王汉中忧虑地说，从今年起，我国将取消对植物油进口配额限制，国内市场可能将受到更为严重的冲击。“如果不采取有效措施防范，我国数亿从事油料生产的农民将面临减收和失业的危险。”他认真地说。时代呼唤生物柴油2003年我国消费柴油8300万吨，消费汽油4016万吨。作为仅次于美国的世界第二大石油消费国，我国石油需求年增长5.77％，而国内石油生产年均增长仅为1.67％，供需矛盾日益突出。据国际能源机构预测分析，到2015年，我国原油供给进口依存度将由现在的30％递增到50％以上。据预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等能源，将分别在200年和三四十年内耗竭，天然气按储采比也只能使用60年。“为防止能源短缺引发的灾难性局面出现，我们必须寻找石化柴油的良好替代品。”王汉中说，植物油除食用外，还可用于生产生物柴油。将植物油转化为生物柴油，是我国油料产业发展的潜力和希望所在。一方面，国内食用油料消费市场已基本饱和，市场需求拉动作用很弱；另一方面，在我国的动力燃料中，柴油占主导地位。“永不枯竭的生物柴油，必将是未来石化柴油的良好替代品。”他说，大力发展生物柴油，既有利于保障我国的燃油安全，关乎国家能源战略，又有利于发挥其对我国油料产业的市场拉动作用，从而促进农民的就业和增收，还有利于环境保护。他说，国外正在积极发展生物柴油产业，且在欧美等国家和地区发展速度极快。在欧盟，以菜籽油作为主要原料，2004年生产生物柴油达200万吨，在美国，生物柴油已成为美国替代燃油中增长最快的产品。我省发展生物柴油前景广阔地处武汉的华中农业大学和中国农业科学院油料作物研究所，堪称我省油菜研究的“双子星座”。业内人士指出，创造油菜产业辉煌成绩的湖北，一定能在发展生物柴油的道路上，再创辉煌。“我省生物柴油大有可为。”中国工程院院士、华中农大教授傅廷栋说，现在制约我省生产生物柴油的技术瓶颈已不成问题。他说，目前制约我省生物柴油产业化的原料来源、生产成本高、环境污染等三方面的瓶颈，正在一一突破。傅廷栋说，一方面，与世界有关油料主产国相比，我国油菜单产明显高于国外主要菜籽出口国。同时，我省在培育优质能源油菜新品系方面已取得显著进展。此外，我国长江流域有大量的冬闲田，据悉，其面积比我省现有油菜种植面积还大得多。“不仅动物油脂、能源油菜被纳入生物柴油的材料范围，而且原料产地已从大田扩展到高山和荒坡滩涂地带。”中国农科院油料作物研究所黄凤洪研究员对生物柴油广阔的原料来源充满自信。“更重要的是，目前国际市场上植物油价格已基本接近柴油价格，用植物油转化为生物柴油在经济上已基本可行。”王汉中欣喜地说，随着一批适合种植的含油植物被发现以及一大批致力于生物柴油产业化的企业陆续加盟，生物柴油发展前景一定无限广阔。[背景]“绿色大油田”呼之欲出何为生物柴油生物柴油是由油脂为原料，通过分解、酯化而得到的长链脂肪酸甲酯。是一种可以替代普通柴油使用的环保燃油，是资源永续的可再生能源。生物柴油的油脂原料可以是植物油脂（大豆油、玉米油、菜籽油、棕榈油等）、动物油（动物脂肪）以及废食用油等。生物柴油的优点1、与传统的柴油相比，生物柴油具有润滑性能好，储存、运输、使用安全，抗爆性好，燃烧充分等优良性能。2、由于生物柴油硫含量低，可使SO2和硫化物的排放量很少；无对环境造成污染的芳香族烷烃，废气逸出少(燃烧后逸出的废气中微粒子、总碳氢化合物和一氧化碳含量少)。生物柴油的生物降解性高，而且无毒，其遗漏不易造成环境污染，具有环境友好及健康效应。3、由于闪点高，不属于危险品。4、与其他替代燃料如压缩天然气、液体天然气、液化石油气、甲醇、乙醇等相比，使用生物柴油系统投资少，原有的引擎、加油设备、储存设备、保养设备等基本不需进行改动。5、它既可以作为燃料使用，也可以作为添加剂与普通柴油以任意比例混合。[链接]生物柴油科研新进展降低生产成本新思路华中农大确立增加生物柴油副产品饼粕的深加工利润，补贴“菜油变柴油”的转化成本。目前他们已建立了饼粕深加工的成熟工艺，生产饲用浓缩蛋白、菜籽多酚、植酸、无毒蛋白饲料和菜籽多糖产品。产值可比饼粕提高40倍以上。此成果已在国际上引起轰动。华中农大还提出：减除榨油工序，菜籽不经过榨油，而将油脂提取和转化同时进行，减少了菜籽榨油的成本消耗，从而大大降低生物柴油的成本。中国农科院武汉油料所则在“菜油变柴油”的加工本身，找到了降低成本的新方法。对低成本的地沟油的转化技术已经成熟，并可批量生产。培育出优质能源油菜新品系中国农科院武汉油料所日前已培育出含油量高达51.9%的油菜品系，业内人士称，这是惊人的成就。华中农大则在着力选育适应于用作能源油菜高产量、高含油量和与生物柴油的脂肪酸组成相适应的脂肪酸组成高的“三高”油菜新品系，并取得了显著进展。扩展了生物能源材料范围中国农科院武汉油料所对棕榈油等低值油和秸秆为原料的生物柴油转化工艺，进行了研究并取得了较为理想的进展。他们还在100多种植物中，找到了适合我省种植的油莎豆、扶芳藤、续随子等多种含油植物，将生物材料的原料产地从大田扩展到高山和荒坡滩涂地带。他们的“利用高酸植油脂生产生物柴油”的工艺已获发明专利，此方法将动物油脂纳入生物柴油的材料范围。污染防治取得进展华中农大采用一种新型的高活性的固体催化剂，大幅度降低生物柴油生产过程中的污染问题。武汉油料所采用生活废弃油转化技术对净化环境也具有重要意义。企业加盟注入活力目前已加盟武汉油料所的生物柴油产业化的企业有：柬埔寨的嘉华集团、荆门市的倬臣集团等。华中农大的合作伙伴则有：天门华成公司、老河口的回天油脂公司、荆门日月油脂公司、浠水的华益公司等。目前仍有企业与两家科研单位表达合作意愿。[专访]生物柴油时代悄然到来——访生物柴油专家吴谋成2月25日，一直致力于油菜籽变柴油研发的华中农业大学吴谋成教授接受记者采访时说，生物柴油时代正悄然到来。国外生物柴油发展迅猛问：国外生物柴油研发现状如何？答：美国、加拿大、巴西、日本、澳大利亚、印度等国都在积极发展这项产业。美、法、意等国从20世纪70年代就相继成立了专门的生物柴油研究机构，并投入了大量人力物力。问：国外研发有哪些激励机制？答：目前生物柴油已迅速成为许多国家新经济产业的亮点。为提高生物柴油的竞争力、促进清洁空气并减少石油的进口量，一些国家还给以减免税政策或者采用补贴制度。问：国外生物柴油生产能力怎样？答：在德国，生物柴油的年生产能力在1995年至2001年间从11万吨增至55.3万吨，到2002年底已增至约100万吨。德国现有900多家生物柴油加油站，并规定主要交通要道只允许销售生物柴油。现今，德国有一半以上的柴油是生物柴油。生物柴油已成为美国替代燃料中增长最快的产品，主要的产品形式是混合油（生物柴油20％，普通柴油80%）。国内研究已呈竞争态势问：我国生物柴油研究从何时起步？答：从20世纪80年代中期起，原机械工业部和中石化总公司曾拨专款开始生物柴油专项研究。“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品，并将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向，开展了一些研究工作。2001年9月，南海正和生物能源有限公司在河北邯郸建成年产1万吨的生物柴油装置，标志着我国这一行业的诞生。问：目前国内生物柴油生产现状怎样？答：2002年8月，四川一公司以植物油下脚料为原料，生产出与O＃柴油性能相当的生物柴油。2002年9月，福建龙岩市利用废动植物油作原料，建成年产2万吨生物柴油的装置。2004年，福建一能源科技公司利用地沟油作原料，在杭州建设年产50000吨生物柴油装置，据悉已于去年9月投产。去年，湖南一生物工程公司又以菜籽油为原料，建成日产200公斤的生物柴油中试装置。问：科技实力处于国内领跑地位的我省，目前进展如何？答：目前我省除依托华中农大和中国农科院武汉油料所这两个中心在从事生物柴油研究外，另有一些其他单位也在从事此研究。在华中农大生物柴油研究中心获准成立之前，去年下半年，湖北省生物柴油研究中心和武汉市能源油料与生物柴油工程技术研究中心成立。中国农科院武汉油料所已完成年产2000吨生物柴油的生产线安装，并已批量生产。华中农大年产200吨的生物柴油生产线将于今年5月建成。问：我省生物柴油产业化将如何发展？答：华中农大将采取与油料加工龙头企业合作，走逐步放大生产规模的路子。通过与天门华成公司、老河口回天油脂公司、荆门日月油脂公司、浠水华益公司等合作，今年10月，将建成年产2000吨生物柴油的生产线，明年生产规模将达到年产生物柴油2万吨，后年达10万吨，年处理油菜籽30万吨，然后在稳定此生产能力的基础上，继续发展。生物柴油工业化的主要瓶颈问：生物柴油是如何生产的？答：生物柴油通常是通过油脂榨取和甲酯转化两步获得，也有将榨取的菜油直接使用或与普通柴油混合使用。同其它方法相比，甲酯转化生产生物柴油具有工艺简单、费用较低、制得的产品性质稳定等优点，因此成为研究重点。问：生产生物柴油面临哪些技术难题？答：碱催化和酸催化生产生物柴油的酯交换反应后处理过程麻烦，成本高，容易带来废液污染环境。酶催化反应温和，但生物酶价格高，反应中易中毒，使用周期短，生产成本高。问：制约我国生物柴油产业化发展的因素有哪些？答：原料来源、生产成本高和环境污染等。问：原料短缺瓶颈如何突破？答：出路有三条，一是利用闲散地、田间地头等扩大油料作物种植面积。二是选育产量高、含油量高、与生物柴油的脂肪酸组成相适应的脂肪酸组成高的油菜新品种。此外有待扩大油脂进口。问：那么高生产成本又如何解决？答：降低原料成本，如油菜籽不榨成油，直接转化成生物柴油，降低榨油成本；利用地沟油或棕榈油等低值油；通过副产品综合利用的利润来补贴。另外是寄希望有关政策补贴。[记者感言]在创新中领跑我省科学家正在凭借我省油菜产业的优势地位，向生物柴油产业化宏伟目标冲刺，争取湖北成为全国生物柴油的重要科研、生产基地。雄心能否化为现实，取决于我省能否在这一领域始终处于领跑位置。过去，我们在电冰箱、洗衣机、电视机等诸多行业也曾一度“起个大早”，但却被人家后来居上，以致被淘汰出局。问题就出在缺乏创新。后来，我省发展光电子产业，尽管曾遇到国际市场的严峻挑战，“武汉·中国光谷”实力却越来越强。成功的经验在于不断推出创新成果，不断强化核心竞争力。我省无论是油菜育种还是油料加工的科研队伍，都极富创造力。正是他们的辛勤努力，湖北成为当之无愧的油菜强省。然而，发展生物柴油产业对他们而言是全新的事业，困难可想而知。因此，仅靠他们的科研创新可能还不够，他们需要强有力的支持，需要配套的环境创新、政策创新、体制创新、机制创新。这些创新有的可以通过自身努力解决，有的则需要全社会的共同支持，以至争取国家的政策支持。让我们在创新中领跑。

当代新能源——生物肽柴油技术（中国农业网）

该专有技术经过多年的潜心研究终于研制成功了一种高科技新型能源产品——草禾烃。该产品是利用各种植物秸秆、枯草等为原料，经过研磨加工与部分重烃类原材料混合发酵，中间切换生物双氢转因子的编组酶元升华酿造而成。“草禾烃”可从重烃类物资中提取轻质柴油，它的热值可达到1.2万大卡，经过国家一级情报单位查索证明：该项目各项指标均达到了交通能源燃料Ｃ6

-Ｃ24标准，完全是一种新型生物能源。

“草禾径”专有技术的发明是世界能源发展的一次突破性革命，目前，国内外尚未发现应用微生物工程转因子技术使碳水化合物中间体介质向烃类烷基化改性工业沥青（大分子化合物）及工业轻质燃料等中级烃类产品。成为国内外首创的利用生物交叉因子方法廉价制取轻质燃油的重大创新发明成果。

“生物肽重油轻质化”论文1998年获国际金奖以来，专家课题组以完成118种石油、有机烃类极端非正常代谢微生物种群、群落筛选，并实施工业化生产重烃解离酶、生物尸胺酶、石油裂解酶、解烃石油酶、烷基异构石油酶、烃脂水解同工酶等已申报国家发明专利技术。

曾先后利用该技术指导东北地区投产4000吨石油肽素生产；设计15万吨重烃轻质化，30万吨至50万吨以上的工业化投产，运行阶段无异常，整体项目知识产权和资质手续齐全，完全独立控制，并在中石化实施260万吨工业化运行，属国内外先进技术水平。

第一部分

项目介绍

一、研究与开发成果及其技术先进性

项目核心技术“草禾烃”的能量价值

某著名物理学家认为“碳水化合物干粉和光合作用下成长的植物和作物枯草，如果加工成微粒，它们干燥到一定程度，只要稍微碳化一下，加工成氧化剂，就合成最原始的炸药。爆炸是指一种物质的能量体现。”

目前，植物枝叶、秸秆和枯草绝大部分都用作燃料白白的烧掉了。只能利用它本身能量的12～13%，经过烘干研成微粒，细度在300目左右，加入双氢转因子复合酶和微生物肽素等经过酿造、升华发酵，使这类“碳水化合物”生物烃化，过渡成“基本碳氢化合物”。

高热使微生物代谢和生命停止，亲合脂类的微生物细胞碎片仍有对其它因子的吸附能力。这时，与重烃化合物发生裂解反应的石油解烃酶在同一条件空间作用，使重烃大分子杂环烷烃和多环烷烃分层解离，游离出小分子链的低级轻组份繁烃，在热流态的作用下向正在改性的植物和作物干粉细胞过渡运作，当然这种反应并不是直接的，研发人员为增加生化反应“强力”，使用了助剂“四氢呋喃锶叮”和“六氢喹啉钠”分别进行二、三次加层催化反应，并指定出酿造升华举力与反应生成物的蒸馏出口，由此得到了一种新的能源——草禾烃。

草禾烃不是单纯的碳氢化合物，目前工业生产出的草禾烃，可以肯定不是饱和烃类，它是脂化石油的一种，从草禾烃的各种技术指标调值来看，可见草禾烃的能量将高于当前石油燃料，因为草禾烃的闪点和热值是可调的，单一草禾烃热值在甲基叔丁醚的作用下，热焓值达到1.2万大卡，仅此一点是用石油渣无法完成的。

酶的催化作用和解离半径是微小的，但可称得上“微爆”它的能量能够重整一个分子基团。精加工植物枝叶、作物秸秆和枯草干粉（200目以上）也是方便酶类在微粒多维表面上作用，工艺制定出深加工磨制植物、作物秸秆、枯草干粉微粒的技术标准要求。

在酿制草禾烃整个工艺中，一直潜在着几种生物酶在肽体上向碳氢、碳水化合物双相物质发射作用，碳水化合物微粒发酵、改性、亲合→碳氢化合物（重烃解离、裂解、助剂加氢）偶联，新的烃类重组→构成（草禾烃）类系列产品。

草禾烃释放能量比石油原料释放能量高的原理之一是，草禾烃可调式含氢化要高于石油渣油含氢比许多倍，氢元素是能源材料的重要成份之一，草禾烃的另一重要特征是具有继续可永久吸服蓄能的本领，可固定的形状和压缩性，这一点是石油本身无法完成的。

利用生物工程尖端技术“生物肽重烃解离酶转因子交叉再生轻质烃产品”项目(草禾烃)，是国家新世纪发展新能源产业的重点，充分发挥生物微观再生能量资源，生产再生新材料，是可持续性发展经济的重要途径。

有机物辅料：工业肽、石油肽是以石油烃类微生物寄主倍体学科建立起来的“未来黄金专业”它主要以微观活性因子，通过工艺条件构成因子流态活性交叉重组，获取相当“工艺作用价值”的新能源、新材料。由于建国以来此部份油田、工业废料剩余相当一部分沉积重质烃类资源，迄今无法达到石油炼制目的的超稠原油1700万吨；高凝油900万吨；炼制渣油3000余万吨；废旧汽车轮胎、废弃工程高分子材料举目甚广，这类物质几乎都是生物肽寄主烃类酶改性的对象，它们通过“生物肽复合酶交叉转因子技术”都能再生新的材料、新的能源。

“生物肽重烃解离酶转因子交叉重烃轻质化”总体工程技术开发充分利用了我国陆系阳光资源，应用再生发酵、酿造等高科技，使这部分资源工业价值发生倍率增长，按百万吨生产基地计算，每处理生产一吨主、副能源产品(视有机辅料不同)获利600至900多元。

生物肽重烃解酶转因子技术跨越式水平高、跨地区开发经济指标发展速度快，该技术生产线投资少，原料成本极低，市场盈利效果佳，是当前最具备发展产业规模、创造社会效益和新经济增长点，它的经济伸长率和可持续发展势态不可估量。

二、技术的研究和开发及应用前景：

该项目研发工艺自行设计，曾获“国家八五期间”最佳优秀成果全套生化制备《复合生物酶工艺》。

项目经国家权威技术部门测试表明：产品各项技术指标达到国家同类产品标准，核心技术工艺方式经过省、市和国家有关部门的鉴定。



指导4000吨石油肽生产；设计15万吨重烃轻质化；30万吨至50万吨以上的工业化投产，运行阶段无异常，整体项目知识产权和资质手续齐全，完全独立控制，属国内外，先进技术水平。

2003年8月，生物肽双氢转因子改性烷基纤维素工业化推广项目经专家考察确认，项目实施可靠，技术确切，该项目能尽快组织工业化扩大生产规划，决定向国内外推广，使这一有独创性的生物能源产品尽快推何市场，将会取得良好的经济前景。

该项研究技术正向科学环保燃料系列成果纵深推进：

我国是煤炭大国，如何使这一价廉而又丰富的资源得到升华的利用，研究人员作了一个试验：煤炭50%+草禾烃50%

=

60%柴油

+

30%

焦+10%液化气

。这一试验成果正在谋求工业化试验，它的成功将具有巨大的社会和经济效益。

经技术和经济比较，奥里油作燃料用于发电是经济和技术的最佳选择。在国外已有成功经验。我们的研究结果表明：”草禾烃”比里油脱水、降硫效果显著(硫含量由2.4%降至0.6%，低于国标水平1%)。该项技术已于2001年在东北利用”草禾烃”及专业工艺脱硫、脱水试验成功，2002年广东利用本技术已进行250万吨工业化生产，燃油品质达到轻质柴油标准。

利用“草禾烃增减压”生产国际上最先进的燃料整改剂“MTBE”和“双健烃乙醇”这两项产品在国际市场上外汇价格是目前柴油价格的3～4倍。“双健氢烃乙醇”放热燃烧后，反应排放物质是纯净水，而放热燃烧热值可达2万余大卡，是世界未来最理想的环保能源燃料之一。

草禾烃项目工业化生产的多项重大突破，将推动国际能源向环保型能源进化，因而大大节约石油能源的消耗。另一方面是本技术利用陆系地表、阳光照射下生长的绿色植物枝叶、农副产品秸秆，它是世界上最大的再生能源。

三、该项目在国内外的成果及地位

“发酵草禾烃酿造重油轻质化”技术已在东北地区取得了一系列生物石油肽、石油酶的科研成果，在国际生命科学大会获得“环球生物工程2000年最有价值科学金奖”。发酵草禾烃酿造重油轻质化是其最有应用价值的成果之一。

项目研究人员顺应工业化生产不断发展进步，使项目深化到最佳系统控制状态。整体设计广泛利用微粒和工程微爆破纳米技术深加工淬化过渡金属离子，运作开发出国内首创生物能源品牌和名优产品。

经科技部一级情报查索，国内外均无文献报导，其工艺技术、生产装置、投产产品可创国内外领先、填补了国内外这一领域的空白。

本项目东北地区年产4000吨生物肽双氢转因子复合酶生产线于2001年1月投产，至今生产正常，产品面向全国市场。2003年生产无异常，由生物肽改性重油轻质化生产（扩大工业试验）在某炼油厂年产260万吨装置运行无异常出现，2003年5月现行年产28万吨注入草禾烃燃油生产线投产，至今运行正常取得了理想的效果，草禾烃投产装置均得到市以上环保审批部门批准。

第二部分

市场及行业情况

一、国内能源市场的需求和开发新能源的迫切性。

近十年来，原油消费量年均增长5.77%，而同期国内原油生产供应增长速度仅为1.67%，国内石油生产供应已不能满足国民经济发展的需要。

二、国内外相关替代能源的研发及比较

目前在美国、欧洲、亚洲的一些国家和地区已开始建立商品化生物柴油生产基地，并把生物柴油作为代用燃料广泛使用。

生物柴油是一种真正的绿色柴油。

目前生物柴油主要是用化学法生产，即甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。

在发达国家中，生物质能研究开发工作主要集中于气化、液化、热解、固化和直接燃烧等方面。生物质能气化是在高温条件下，利用部份氧化法，使有机物转化成可燃气体的过程。产生的气体可直接作为燃料，用于发动机、锅炉、民用炉灶等场合。气化技术应用在二战期间达到高峰。随着人们对生物质能源开发利用的关注，对气化技术应用研究重又引起人们的重视。目前研究主要用途是利用气化发电和合成甲醇以及产生蒸汽。

三、生物柴油与草禾烃生物柴油的性价比较

1、国内外生物柴油的主要问题，

一是以菜籽油为原料生产的生物柴油成本高，据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本。因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。二是

用化学方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,设备投入大；色泽深，由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质；酯化产物难于回收回收成本高；生产过程有废碱液排放。

2、从草禾烃生物柴油的降硫成本比较:

从世界范围来看，目前世界上含硫原油（含硫量0.5%～2.0%）和高硫原油（含硫量在2.0%以上）的产量已占世界原油总产量的75%以上，其中含硫量在1%以上的原油占世界原油总产量的55%以上，含硫量在2%以上的原油也占30%以上。

我司利用草禾烃酿制柴油不需要配备昂贵的专用化工设备脱硫而是在草禾烃与部分重烃类原材料混合发酵过程中一次解决.

不需要投入价格昂贵的降硫设备,

降硫效果显著(对奥里油硫含量由2.4%降至0.6%，低于国标水平1%)。

3、国内外“煤变油”项目

德国早在1927年就建立了世界上第一个煤炭直接液化厂，1950年，南非为了克服进口石油的困难，成立了南非煤油气公司。

中国最大