生物质液化技术和市场

生物质液化技术和市场第1页/共80页1.生物质能源特点及发展状况1.1生物质能源概况1.2生物质能源特点1.3生物质能源的分类1.4生物质能源发展简要历程1.5发展生物质能源的必要性1.6生物质能源利用主要技术1.7生物质能源转换方式1.8生物质能源重要研发方向1.9美国生物能源发展状况1.10欧盟生物能源发展状况1.11中国生物能源发展状况1.12巴西生物能源发展状况第2页/共80页1.1生物质能源概况生物质能简介

生物质能就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。生物质能蕴藏在植物、动物和微生物等可以生长的有机物中，它是由太阳能转化而来的。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括木材、森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等。地球上的生物质能资源较为丰富。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨(干重)，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。生物质能的利用

生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气，占世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。目前人类对生物质能的利用包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等；或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源，但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用。目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。国内外的生物质能技术和装置很多已达到商业化应用程度，实现了规模化产业经营。排出CO2光合作用转化设备用户电/热/气/油吸收CO2放出O2O2O2排出CO2图：生物质能利用过程示意第3页/共80页1.2生物质能源特点生物质的优点：可再生低污染广泛分布性总量十分丰富某些条件下属于廉价能源与其它非传统性能源相比较，技术上的难题较少生物质的缺点：原料成分复杂能量密度低收集成本高各种生物质分布不均小规模利用相比化石燃料而言，生物质能具有以下显著特点：可再生性。生物质通过植物的光合作用可以再生，与风能、太阳能同属可再生能源。生物质资源丰富，可保证能源的永续利用。生物质利用过程中具有二氧化碳零排放特性。生物质在生长时需要的CO2相当于它燃烧时排放的CO2的量，CO2净排放量近似于零，可有效降低温室效应。生物质含硫、含氮都较低，灰分含量也很少，燃烧后SO2、NOx和灰尘排放量比化石燃料小得多，是一种清洁的燃料。生物质资源分布广、产量大，转化方式多种多样。生物质单位质量热值较低，而且一般生物质中水份含量大，影响了生物质的燃烧和热裂解特性。生物质的分布比较分散，收集、运输和预处理的成本较高。第4页/共80页1.3生物质能源的分类生物质资源按照来源可分为六大类森林能源森林能源是森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，主要是薪材，也包括森林工业的一些残留物等。森林薪材来源于树木生长过程中修剪的枝桠、木材加工的边角余料以及专门提供薪材的薪炭林。农作物秸秆农作物秸秆是农业生产的副产品，也是我国农村的传统燃料。秸秆资源与农业种植业的生产关系十分密切。禽畜粪便禽畜粪便也是一种重要的生物质能源。除在牧区有少量直接燃烧外，禽畜粪便主要是作为沼气的发酵原料。中国主要的禽畜是鸡、猪和牛。生活垃圾城镇生活垃圾主要是由居民生活垃圾、商业和服务业垃圾、少量建筑垃圾等废弃物所构成的混合物，成分比较复杂，其构成主要受居民生活水平、能源结构、城市建设、绿化面积以及季节变化影响。能源植物能源植物种类较多，例如制糖作物、油料植物等。目前国内外正在研究和已经研究利用的植物主要有三角戟、三叶橡胶树、麻疯树、汉加树、白乳木、油桐、小桐子、光皮树、油楠、油橄榄等。水生植物一些水生藻类，主要包括海洋生的马尾藻、巨藻、海带等，淡水生的布袋草、浮萍、小球藻等，水生植物转化成燃料，也是增加能源供应的方法之一。第5页/共80页1.4生物质能源发展简要历程20世纪70年代由于中东战争引发的全球性能源危机，包括木质能源在内的可再生能源开发利用重新引起了人们的重视。TIME目前，生物质能居于世界能源消费总量第四位，各主要国家都积极展开了对生物质能源的研究。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源。在第二次世界大战前后，欧洲的木质能源应用研究达到高峰，但之后随着石油化工和煤化工的发展，生物质能源的应用逐渐趋于低谷。生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分。乐观估计，到21世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。第6页/共80页1.5发展生物质能源的必要性传统能源面临枯竭，开发新能源已成为人类发展中的紧迫课题。发展生物质能源迫在眉睫环境危机日益加重，生物质能可代替部分煤炭、石油、天然气等石化燃料，减少温室气体排放，对生态环境具有保护作用。开发生物质能可以减少对石油的依赖程度，对保障国家能源安全具有重要作用。未来的能源结构将是以生物质能等可再生能源为主的多种能源形式并存的可持续的能源系统。第7页/共80页1.5发展生物质能源的必要性（续上表）数据来源：国际能源机构（IEA）

2008年全球能耗比例图2008年中国能耗比例图数据来源：《中国统计年鉴2008》2007年全球能耗比例图2007年中国能耗比例图能源种类占全球能耗比例可使用时间化石能源煤29.2%88.1%220年左右石油34.8%40年左右天然气24.1%60年左右其它11.9%-表.

2008年各类能源占全球能耗比例注：来源于国际能源机构（IEA）公开信息。第8页/共80页1.6生物质能源利用主要技术物理转化生物转化热量/电力直接燃烧气化热化学法热解直接液化生物质燃气木炭或生物油液化油化学法间接液化直接液化甲醇、醚生物柴油水解发酵乙醇沼气技术甲烷固体燃料生物质化学转化第9页/共80页1.7生物质能源转换方式生物质固化生物质气化燃料油乙醇生物质炭燃油甲烷燃料甲醇生物质液化植物油料热解液化生物发酵沼气发酵热解气化固体燃料生物质物理转化物理转化主要是指生物质的固化。生物质固化就是将生物质粉碎至一定的平均粒径，不添加黏结剂，在高压条件下，挤压成一定形状。其黏结力主要是靠挤压过程所产生的热量，使得生物质中木质素产生塑化黏结，成型物再进一步炭化制成木炭。物理转化解决了生物质形状各异、堆积密度小且较松散、运输和储存使用不方便等问题，提高了生物质的使用效率，但固体在运输方面不如气体、液体方便。该技术尚存在机组可靠性较差、生产能力与能耗、原料粒度与水分、包装与设备配套等方面的问题。生物质化学转化生物质化学转变主要包括以下几个方面：直接燃烧、液化、气化、热解、酯交换等。直接燃烧利用生物质原料生产热能的传统办法是直接燃烧，燃烧过程中产生的能量可被用来产生电能或供热。在生物质燃烧用于烧饭、加热房间的过程中，能量的利用效率极低，只能达到10%~30%。而在高效率的燃烧装置中，生物质能的利用效率可获得大幅度的提高，接近石化能源的利用效率。生物质的热解热解是将生物质转化为更为有用的燃料，是热化学转化方法之一。在热解过程中，生物质经过在无氧条件下加热或在缺氧条件下不完全燃烧后，最终可以转化成高能量密度的气体、液体和固体产物。第10页/共80页生物质的气化气化是以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸气或氢气作为气化剂，在高温下通过热化学反应将生物质的可燃部分转化为可燃气（主要为一氧化碳、氢气和甲烷以及富氢化合物的混合物，还含有少量的二氧化碳和氮气）。通过气化，原先的固体生物质被转化为更便于使用的气体燃料，可用来供热、加热水蒸气或直接供给燃气机以产生电能，并且能量转换效率比固态生物质的直接燃烧有较大的提高。气化技术是目前生物质能转化利用技术研究的重要方向之一。生物质的液化液化是一个在高温高压条件下进行的生物质热化学转化过程，通过液化可将生物质转化成高热值的液体产物。生物质液化是将固态的大分子有机聚合物转化为液态的小分子有机物的过程。生物柴油将植物油与甲醇或乙醇等短链醇在催化剂或者在无催化剂超临界状态下进行反应，生成生物柴油（脂肪酸甲酯），并获得副产物甘油。生物柴油可以单独使用以替代柴油，又可以一定的比例与柴油混合使用。除了为公共交通车、卡车等柴油机车提供替代燃料外，又可为海洋运输业、采矿业、发电厂等具有非移动式内燃机的行业提供燃料。1.7生物质能源转换方式（续上表）第11页/共80页目前受到国内外学者普遍关注的研究方向主要有以下几个方面：两步法生物质气化发电技术两步法生物质气化技术是在二次气化过程中将焦油彻底裂解，产生高品质的清洁燃气，以解决燃气净化和二次污染的难点问题，使下游的用气设备和发电系统更加稳定可靠，能源转换效率比现有气化发电提高10个百分点。两步法气化发电机组的发展方向是村级小型清洁能源系统。循环流化床生物质气化技术循环流化床气化技术的方向是发展煤与生物质燃气联合燃烧的电站。循环流化床气化的原料适应性好，可使用范围宽广的生物质原料，气化和发电效率高，可大量消化秸秆等生物废弃物，节约发电用煤炭，减少二氧化碳的排放。生物质热化学转换制氢技术氢能是公认的高效清洁能源，在后化石燃料时代将发挥重要的作用。生物质催化裂解制氢方向是发展一种新的可再生能源制氢技术，与燃料电池组合成为对环境完全无害的高效能源系统。生物质气化合成二甲醚技术采用生物质合成二甲醚的过程是先将生物质气化，气相产物经净化调整成为合成气（CO+H2）后，再经催化合成得到二甲醚。该产品不仅在制冷、日用化工、染料、涂料、气溶胶喷射剂等方面有广泛的应用，而且还具有十分优良的燃料性能。与液化气性质近似，其十六烷值高于柴油，可作为清洁柴油和液化气。生物质制取燃料乙醇燃料乙醇可用作汽车代用燃料或与汽油组成混合燃料，节约石油并减少有害气体的排放，将固体生物质废弃物转化成燃料乙醇是未来最重要的发展方向。生物质快速热解制取液体燃料快速热解技术的发展方向是将固体生物质转变为液体燃料，以替代石油用作汽车燃料，初期以作为普通燃料、脱硫剂、脱硝剂和化工原料为目标。生物柴油技术生物柴油是对植物油进行脂交换处理得到的脂肪酸甲酯或已酯，其性质与柴油十分接近，是较为理想的柴油代用燃料。生物柴油的合成方式包括化学法和生物酶法。需要解决的关键问题是寻找合适的原料、提高转化率、降低成本、降低能耗、简化工艺、提高生物柴油的经济效益。生物质成型技术生物质成型主要有螺旋挤压、活塞冲压以及压锟成型技术。机械磨损大、寿命短、能耗高时影响其推广应用的主要障碍。1.8生物质能源重要研发方向第12页/共80页1.9美国生物能源发展状况在美国利用生物质发电已成为大量工业生产用电的选择。目前美国有350座生物质发电站，主要分布在纸浆、纸产品加工厂和其它林木产品加工厂附近。TIME美国国会在2000年通过了《生物质研发法案》，2002年提出了《发展和推进生物质基产品和生物能源报告》以及《生物质技术线路图》，成立了“生物质项目办公室”和生物质技术咨询委员会。美国是目前世界上第一大能源生产国和消费国。美国能源部早在1991年就提出了生物质发电计划，而美国能源部的区域生物质能源计划的第一个实习区域早在1979年就已开始建设。美国能源部提出了逐步提高绿色电力的发展计划。至2010年，美国将新增约1100万千瓦的生物质发电装机。美国可再生能源生产税为生物质发电提供了每千瓦时1.8美分的税收优惠。2008年，生物质能占美国能量供给的3%，成为国内最大的可再生能源来源。在美国一次能源消费中，可再生能源占6%，其中生物质能占47%。发电能源消耗中，可再生能源约9.1%，其中生物质发电占67%。美国计划2020年使生物能源和生物质基产品较2000年增加20倍，达到能源总消费量的25%，2050年达到50%，每年减少碳排放量1亿吨和增加农民收入200亿美元的。2009年，美国燃料乙醇产量在34亿加仑以上，而且美国已经开发出利用纤维制造酒精技术，并建立了稻壳发电示范工程。燃料乙醇产量的增加使生物质能占美国运输燃料消费总量的比例由2001年的0.58%上升到2010年的4%2020年生物质能占美国运输燃料消费总量比例的10%，来源于生物产品的化学制品和原料将占美国化学用品总量的18%。2030年生物质能占美国运输燃料消费总量比例的20%，来源于生物产品的化学制品和原料将占美国化学用品总量的25%。第13页/共80页1.10欧盟生物能源发展状况法国从2005年1月起实施一项雄心勃勃的促进生物质能开发的新计划，目标是成为欧洲生物质燃料生产的第一大国。TIME2002年底，生物质能利用已达到德国整个供热量的3.4%、供电量的0.8%和燃料使用量的0.8%。全国有约100个生物质能热力厂，总功率约达400兆瓦。德国2002年共生产了约1900套沼气设备，总功率约250兆瓦。德国政府多年来一直重视生物质的开发和利用，2001年，国会通过了《生物质能条例》。2005年，德国拥有140多个区域热电联产的生物质电厂，同时有近80个此类电厂在规划设计或建设阶段。德国政府从2004年1月起开始实行免税政策，免征纯生物燃料或混合燃料部分税款。法国政府2006年宣布，投资10亿欧元(12亿美元)建设10套生物燃料装置，旨在到2008年生物燃料占燃料消费的比例达到5.8%、2010年达到7%、2015年达到10%。在生物柴油生产和消费方面，德国在欧盟乃至全世界处于领先地位，2003年产量达到71.5万吨，比2002年增长了58%，2004年达110万吨，成为全球生产和使用生物柴油最多的国家。2009年，石油价格不断下降，德国逐步取消生物燃料减税支持政策。随着生产能力的逐步提高，法国可能于2010年超过德国成为欧盟最大的生物柴油生产和消费国2030年，可再生能源占欧盟能源消费总量的20%，生物燃料占欧盟运输燃料消费总量的10%。第14页/共80页1.11中国生物能源发展状况2007年9月中国政府专门发布了《可再生能源中长期发展规划》，将生物能源确立为可再生能源的重要组成部分。TIME截至2005年底，全国共建成3764座大中型沼气池，形成了每年约3.4l亿立方米沼气的生产能力，年处理有机废弃物和污水1.2亿吨，沼气利用量达到80亿立方米。中国生物质能源的发展一直是在“改善农村能源”的观念和框架下运作，较早地起步于农村户用沼气，以后在秸秆气化上部署了试点。2006年1月1日正式实施了《中华人民共和国可再生能源法》。首次以国家立法的形式鼓励包括燃料乙醇在内的生物质液体燃料的发展，明确了国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料，鼓励发展能源作物的大政方针。2006年底，使用沼气池的农户达2260万户，占总农户的9.2%，占适宜农户的15.3%；生物质能源发电装机容量达到200万千瓦；全国燃料乙醇生产能力达到102万吨，已在河南等9个省的车用燃料中推广使用乙醇汽油。2020年，生物质发电总装机容量达到3000万千瓦，生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨，沼气年利用量达到440亿立方米，生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨，生物柴油年利用量达到200万吨。2006年11月国家财政部、国家发改委、农业部、税务总局、林业局发布并启动了《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》，对生物能源和生物化工行业在财税方面的扶持政策做出了明确的规定。第15页/共80页1.12巴西生物能源发展状况2005年巴西燃料乙醇消费量替代了当年汽油消费量的45%，燃料乙醇成为了巴西的支柱产业，有利于巴西保证能源安全、促进经济发展和增加就业。TIME从第一次世界石油危机起，巴西政府就做出了重大能源战略决策，选择有充足资源的甘蔗为原料，开发燃料乙醇。巴西已建成完整的燃料乙醇产业链。巴西是目前世界上唯一不供应纯汽油的国家，该国乙醇产量的97%都用于燃料。2003年7月2日，巴西政府重新启动了生物柴油计划，对生物柴油研究开发方面的投资也在逐步增加。2010年1月19日，全球首座乙醇发电站在巴西投入使用。巴西曾与20世纪80年代开始实行“生物柴油计划”，但终因成本太高而终止。巴西政府通过国际合作清洁发展机制（CDM）支持生物质发电。第16页/共80页2.燃料乙醇发展状况分析2.1燃料乙醇简介2.2燃料乙醇主要特点2.3燃料乙醇主要生产方法2.4美国燃料乙醇发展状况2.5巴西燃料乙醇发展状况2.6中国燃料乙醇发展状况2.6.1中国燃料乙醇国家标准2.6.2中国燃料乙醇发展历程2.6.3中国燃料乙醇产业面临的问题2.6.4中国燃料乙醇主要生产企业简介2.6.5中国燃料乙醇主要设备供应商2.7主要国家燃料乙醇应用状况对比2.8燃料乙醇未来发展方向第17页/共80页2.1燃料乙醇简介燃料乙醇：乙醇又称酒精，是由C、H、O三种元素组成的有机化合物，乙醇分子式C2H5OH，相对分子质量为46.07。常温常压下，乙醇是无色透明的液体，具有特殊的芳香味和刺激味，吸湿性很强，可与水以任何比例混合并产生热量。乙醇易挥发、易燃烧。工业乙醇含乙醇约95%，含乙醇达99.5%以上的酒精称为无水乙醇。燃料乙醇应用状况燃料乙醇的生产工艺已经比较成熟，目前巴西、美国等国家的燃料乙醇生产已经实现规模化、产业化；在燃料乙醇主要生产国家，其应用也已经达到初步普及。淀粉质原料主要有甘薯、木薯、玉米、马铃薯、大麦、大米、高粱等。燃料乙醇主要原料其它原料如造纸厂的硫酸盐纸浆废液、淀粉厂的甘薯淀粉渣和马铃薯淀粉渣、奶酪工业的副产品等。糖质原料主要是甘蔗、甜菜、糖蜜。纤维素原料纤维素原料是地球上最有潜力的乙醇生产原料，主要有农作物秸秆、森林采伐和木材加工剩余物、柴草、造纸厂和造糖厂含有纤维素的下脚料、生活垃圾的一部分等。第18页/共80页2.2燃料乙醇主要特点燃料乙醇的缺点乙醇汽油的保质期只有一个月。过了保质期的乙醇汽油容易出现的分层现象，在油罐油箱中容易变浑浊，打不着火。乙醇汽油对环境要求非常高，非常怕水，保质期短，因此销售乙醇汽油要比普通汽油在调配、储存、运输、销售各环节要严格得多。燃料乙醇的优点可作为新的燃料,减少对石油的消耗。燃料乙醇作为可再生能源，可直接作为液体燃料或者同汽油混合使用,可减少对石油的依赖,保障本国能源的安全。可直接作为液体燃料或者同汽油混合使用，而不用更换发动机。汽油中加入燃料乙醇可大大提高汽油的辛烷值,有效地提高汽油的抗爆性。作为汽油添加剂,可减少汽油消耗量，增加燃烧的含氧量，使汽油更充分燃烧。乙醇是可再生能源,若采用甜高粱、小麦、玉米、稻谷壳、薯类、甘蔗、糖蜜等生物质发酵生产乙醇,其燃烧所排放的CO2和作为原料的生物源生长所消耗的CO2在数量上基本持平,这对减少大气污染及抑制温室效应意义重大。第19页/共80页发酵法生产乙醇发酵法采用各种含糖（双糖）、淀粉（多糖）、纤维素（多缩己糖）的农产品，农林业副产物及野生植物为原料,经过水解（即糖化）、发酵使双糖、多糖转化为单糖并进一步转化为乙醇。淀粉质在微生物作用下,水解为葡萄糖,再进一步发酵生成乙醇。发酵法制酒精生产过程包括原料预处理、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏、废醪处理等。成熟的发酵醪内,乙醇质量浓度一般为8-10％。由于原料不同,水解产物中乙醇含量高低相异,如谷物发酵醪液中乙醇的质量分数不高于12％,亚硫酸法造纸浆水解液中仅含乙醇约1.5％。发酵醪中除含乙醇和大量水外，还有固体物质和许多杂质,需通过蒸馏把发酵醪液中的乙醇蒸出,得到高浓度乙醇,同时副产杂醇油及大量酒糟。乙醇脱水制得燃料乙醇脱水技术是燃料乙醇生产关键技术之一。从普通蒸馏工段出来的乙醇,其最高质量浓度只能达到95%,要进一步的浓缩,继续用普通蒸馏的方法是无法完成的,因为此时,酒精和水形成了恒沸物（对应的恒沸温度为78.15℃）,难以用普通蒸馏的方法分离开来。为了提高乙醇浓度,去除多余的水分,就需采用特殊的脱水方法。目前制备燃料乙醇的方法主要有化学反应脱水法、恒沸精馏、萃取精馏、吸附、膜分离、真空蒸馏法、离子交换树脂法等。2.3燃料乙醇主要生产方法第20页/共80页2.4美国燃料乙醇发展状况图.美国燃料乙醇产量增长年均递增率35.7%燃料乙醇产量

2005年，美国替代巴西跃升为世界头号生物燃料乙醇生产国。该年度美国燃料乙醇总产量比2001年翻了一番。2006年，美国生物燃料乙醇总产量达到1680万吨，比2001年增加了144.5%。从2004年到2008年，美国燃料乙醇的产量年均增长率达35.7%，2008年燃料乙醇的产量是2004年的3.39倍，约占全球产量的53%。燃料乙醇原料美国的生物燃料乙醇工业，主要以玉米为原料，约占全国燃料乙醇的95%。生产工厂截止2006年，在美国的21个州共有101座乙醇厂,总产能为48亿加仑。美国比较著名的燃料乙醇制造商有：鹰眼控股(HawkeyeHoldings)、Aventine再生能源公司、Valero能源公司等。发展规划按照美国能源部发布的《2008年度能源展望》的数据，到2030年，美国生物能源规划中来自玉米的燃料乙醇将猛增到150亿加仑，至少需要玉米12701万吨。第21页/共80页2.5巴西燃料乙醇发展状况燃料乙醇发展历史巴西20世纪70年代即进行燃料乙醇生产与推广。1977年开始使用E20汽油（含乙醇20%），1980年研制出使用含水乙醇的汽车发动机，所用燃料乙醇含水量达7.8%。巴西于2007年6月中旬宣布，将使车用汽油中乙醇掺入量最大值从23%增加到25%。目前，巴西有超过250万辆汽车是由使用含水乙醇发动机驱动的，另有1550万辆车使用含乙醇22%的E22乙醇汽油。巴西的目标是年生产10万辆以乙醇为动力的汽车，预计2011年巴西燃料乙醇的产量将达到2150万吨。燃料乙醇原料巴西燃料乙醇的生产是以甘蔗为原料，目前全国甘蔗年产量约有一半用于生产乙醇，预计2010年前后将有60%产量用于乙醇生产。其生产方法是直接将榨取的甘蔗汁进行发酵。前处理工艺比较简单，投资较少，生产成本较低。生产状况

截止2009年10月，巴西共建有320家乙醇生产厂，5年内还将增加50多家。为满足市场需求，巴西有关公司计划今后5年内投入约60亿美元建设新甘蔗种植园和乙醇工厂。巴西可再生能源公司（Brenco）旨在成为世界上最大的乙醇生产商，SantaElisa公司，Petrobras公司也是巴西比较知名的燃料乙醇生产企业。2009年巴西燃料乙醇产量1900万吨。第22页/共80页2.6.1中国燃料乙醇国家标准根据中华人民共和国国家标准“变性燃料乙醇”（GB18350-2001）和“车用乙醇汽油”（GB18351-2001）的规定，燃料乙醇是未加变性剂的、可作为燃料用的无水乙醇。变性燃料乙醇是以淀粉、糖质为原料，经发酵、蒸馏制取的乙醇，脱水后再添加变性剂改性而得。加变性剂后，水分应小于0.8%，不可食用。车用乙醇汽油，就是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配形成的一种汽车燃料，是替代和节约汽油的最佳燃料，具有价廉、清洁、环保、安全、可再生等优点。我国变性燃料乙醇国家标准（GB18350-2001）项目单位指标项目单位指标外观乙醇甲醇胶质%（体积分数）%（体积分数）mg/100mL清澈透明，无肉眼可见悬浮物和沉淀物≥92.1≤0.5≤5.0水分无机氧（以Cl-计）酸度（以乙酸计）铜pH值%（体积分数）mg/Lmg/Lmg/Lmg/L≤0.8≤32≤55≤0.086.5~9.0第23页/共80页在21世纪初我国就开始进行生物燃料的科学研究与开发利用工作。2000年开始进行推广乙醇汽油准备工作，2001年，我国启动了“十五酒精能源计划”并要求在汽车运输行业中推广使用燃料乙醇。国家有关部门制定并颁布了《变性燃料乙醇》（GB18350-2001）、《车用乙醇汽油》（GB18351-2001）等一系列国家标准。2002年6月在河南省的郑州、洛阳、南阳和黑龙江省的哈尔滨、肇东等5个城市进行车用乙醇汽油使用试点。2004年，车用乙醇汽油的试点进一步扩大到河南、安徽、黑龙江、吉林、辽宁5省全省范围。2005年又在湖北9个地市、山东7个地市、河北6个地市、江苏5个地市进行扩大试点。到2005年底，我国9省上百个地市基本上实现使用车用乙醇汽油。为了支持乙醇汽油推广，我国政府还推出了“定点生产、定向流通、定额补贴”的配套政策。在“十五”期间（2001~2005年），我国共建设了4个生物燃料乙醇生产厂，形成生产能力102万吨/年。定向流通专项规划规定了几个主要燃料乙醇生产基地产品供应地域，即黑龙江华润公司10万吨燃料乙醇定向投放黑龙江省；吉林燃料乙醇公司的30万吨燃料乙醇定向投放吉林、辽宁两省；河南天冠公司30万吨燃料乙醇定向投放河南、山东两省；安徽32万吨燃料乙醇定向投放安徽、湖北、江苏三省。定区使用是经国务院批准，在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽5个省全省封闭推广乙醇汽油；湖北、山东、河北、江苏四省有27个地市试点应用乙醇汽油，即燃料乙醇和汽油1：9比例调配成乙醇汽油。到2005年底，我国生物乙醇汽油的年消费量已达1000多万吨，约占国内汽油消费量的20%2005年6月全国15家工厂发酵酒精平均出厂价为4205元/吨，在酒精总产量中玉米酒精占48%，薯类酒精占33%，糖蜜酒精占19%。2006年，燃料乙醇产量达到300万吨左右。为了扩大燃料乙醇原料来源，我国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术，并已在黑龙江、内蒙古、山东、新疆和天津等地开展了甜高粱的种植及燃料乙醇生产试点。2.6.2中国燃料乙醇发展历程第24页/共80页目前我国的燃料乙醇生产成本较高，企业不能完全通过生产燃料乙醇来盈利，为鼓励燃料乙醇推广，国家对于批准生产的燃料乙醇企业实行定额补贴政策。即免征用于调配车用乙醇汽油的变性燃料乙醇5%的消费税；企业生产调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇的增值税实行先征后返；企业生产调配车用乙醇汽油用变性燃料乙醇所使用的陈化粮享受陈化粮补贴政策；变性燃料乙醇生产和调配、销售过程中发生的亏损实行定额补贴。纤维素酶的成本能否下降，是纤维素乙醇能否实现工业化生产的关键因素。目前全世界只有两家企业能够生产用于纤维素工业化水解的酶，一家是丹麦的诺维信,一家是美国的杰能科，后者2005年4月已经被丹尼斯克公司全资收购。两家公司目前垄断着全球酶制剂市场份额的65%以上，并拥有全球最先进的研究设施和菌种库。两家公司目前拥有近4000项专利，而且新型酶制剂开发路径也被诺维信公司注册专利加以保护。诺维信与中粮集团已经签署战略合作协议，即在纤维素酶领域，双方互为对方在中国的独家合作伙伴。2007年，吉林燃料乙醇公司也建成了年产3000万吨纤维素乙醇的中试生产线。2.6.3中国燃料乙醇产业面临的问题第25页/共80页2.6.4中国燃料乙醇主要生产企业简介中国上市燃料乙醇生产企业安徽丰原生物化学股份有限公司成立于1998年8月20日，我国生化领域涉足农产品深加工的大型骨干龙头企业，利用“低温液化，清液发酵”专利技术和世界领先的工艺设备，对玉米等农副产品进行精深加工，2007年公司销售收入50亿元,出口创汇1.2亿美元。吉林燃料乙醇公司由中国石油天然气集团公司、吉林粮食集团有限公司和中国粮油食品（集团）有限公司共同出资组建，目前主要产品有四类，燃料乙醇生产能力为40万吨/年，拥有独特的专有技术和工艺及行业领先的生产运行系统。黑龙江华润酒精有限公司香港华润（集团）有限公司于1996年投资兴建的大型外资企业，年产酒精22万吨，主生产装置采用国际领先水平的HNT技术和CIMS工程自动化控制。河南天冠企业集团有限公司前身芳林酒精厂，致力于生物能源和生物化工产业发展，拥有50万吨/年燃料乙醇生产能力，集团年销售收入32亿元，税利2.8亿元。第26页/共80页2.6.5中国燃料乙醇主要设备供应商精馏塔宝鸡市正宇工贸有限责任公司山东龙兴化工机械集团有限公司无锡市雪达化工装备厂江苏民生科技发展有限公司粉碎机日宏粉体设备厂河南省矿山设备股份有限公司江阴市方圆机械制造有限公司江阴市瑞祥机械制造有限公司常州武晋化工机械有限公司离心机合肥天工科技开发有限公司恒瑞离心机公司湘仪集团连云港市东邦化工机械有限公司燃料乙醇常用成套设备主要供应商肥城市金塔机械有限公司四川省彭州市绿源实业有限公司无锡太湖石化设备厂中科天元新能源科技有限公司洪湖市金发焦化设备成套有限公司燃料乙醇常用主要设备提供商第27页/共80页2.7主要国家燃料乙醇应用状况对比表.主要国家燃料乙醇应用状况比较国家原料推广使用使用的乙醇燃料巴西甘蔗全国范围推广，并成功应用于航空领域，是世界上唯一一个不用纯汽油的国家。含水乙醇、乙醇汽油（20%-25%）、乙醇柴油美国90%为玉米中北部地区，西部各州实行区域封闭销售。E10乙醇汽油、E85乙醇汽油中国玉米50%，薯类23%，高粱13%，糖类11%河南、安徽和东北三省全省封闭推广；湖北、山东、河北、江苏等省27个市成为试点。E10乙醇汽油第28页/共80页2.8燃料乙醇未来发展方向未来发展方向—纤维素燃料乙醇糖类和淀粉类原料生产乙醇的工艺已经十分成熟，但从能源的投入、产出分析，利用粮食类作物生产液体燃料是不经济的，利用纤维素制取燃料乙醇将是解决生物液体燃料的原料来源和降低成本的主要途径之一。美国、德国、加拿大等国家都开始积极探索纤维素乙醇。美国能源部一位官员说，美国在积极投资开发下一代燃料乙醇——利用非食用物质生产的纤维素乙醇，而不再投资研发基于玉米等粮食作物的传统燃料乙醇。美国作为全球最大的粮食乙醇生产与应用国，近年来加大了对纤维素乙醇发展的支持力度。为了促进纤维素乙醇的发展，2005年颁布的美国能源政策法案（EPACT）制定了如下优惠政策：一是制定纤维素乙醇的RFS标准，该标准规定必须在2012年以前，使市场上的纤维素乙醇的占有量达到9.46亿升（2.5亿加仑），政府将对率先建设纤维素乙醇的生产厂提供优惠的贷款保证；二是每加仑（约3.785升）的纤维素乙醇将享受2.5倍的（51美分）免税待遇。2008年，美国的纤维素乙醇产业化已经进入起步阶段。美国农业部和能源部共同支持了3个纤维素乙醇产业化示范项目。即：Abengoa公司在内布拉斯加州建设的以玉米秸秆作原料的乙醇生产厂，Broin公司在艾奥瓦州建设的以整个玉米（包括秸秆）作原料的乙醇生产厂和Iogen公司在爱达荷州建设的以麦秸为原料的乙醇生产厂。其中，Iogen的项目最大，生产规模将达到1.9亿升/年（5000万加仑/年），总投资高达4亿美元，美国农业部和能源部共投资8000万美元。

第29页/共80页3.生物柴油发展状况分析3.1生物柴油简介3.2生物柴油主要原料分类3.3生物柴油的特点3.4生物柴油优缺点比较3.5生物柴油主要生产工艺3.6德国生物柴油发展状况3.7美国生物柴油发展状况3.8法国、西班牙、加拿大生物柴油发展状况3.9各主要国家生物柴油应用状况比较3.10中国生物柴油发展状况3.10.1中国生物柴油整体状况介绍3.10.2中国生物柴油发展历程3.10.3中国生物油主要生产企业简介3.10.4中国生物柴油主要设备供应商第30页/共80页3.1生物柴油简介生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油的国际标准美国生物柴油的标准是ISO14214A和ASTM国际标准ASTMD6751，该标准由美国环保局1996年在“清洁空气法”的211（b）部分加以了法律确认。另一被广泛认同的是德国的DIN生物柴油系列标准，是迄今为止最为详细系统的生物柴油标准，该标准体系针对不同的制造原料有不同的DIN标准：以油菜籽和纯粹以蔬菜籽为原料的RME(rapeseedmethylester)、PME（vegetablemethylester）生物柴油DINE51606标准，以蔬菜油脂和动物脂肪为混合原料FME（fatmethylester）的生物柴油DINV51606标准。欧盟也在2003年11月颁布了EN14241生物柴油燃料标准。此外奥地利、澳大利亚、捷克共和国、法国、意大利、瑞典等国家也拟订了生物柴油燃油规范。

目前生物柴油制备工艺已经比较成熟，但一些新的生产技术尚有待完善。美国GlobalData公司于2010年4月6日发布的“全球生物柴油市场分析及2020年预测”报告显示，21世纪第一个十年以来，全球生物柴油市场累计年均增长率为41.9%，并预计在未来10年内将继续以10%的速度增长。全球生物柴油生产量从2001年的9.59亿升增长到2009年157.60亿升。在各国政府提高能源独立性和满足日益增长的能源需求的政策支持下，生物柴油产量可望在2020年达到452.91亿升，即在2009年至2020年间年均增长率为10.1%。欧洲是生物柴油领先的市场，2009年占生产份额49.8%，其次是美国，占生产份额17.7%，亚太地区占4.4%的份额。但欧洲生产生物柴油的份额自2001年以来处于下降态势，而美洲和亚太地区所占比例在上升。世界五大生物柴油生产国是德国、美国、法国、阿根廷和巴西。自2008年夏天以来，欧盟生物柴油市场情况不断恶化，主要原因是石油价格不断下降，以及德国逐步取消减税支持政策。生物柴油发展面临的主要问题是生产成本过高，如果没有政府的免税或减税政策支持，很多企业都因为利润过低而无法运转。2008-2009年德国与美国生物柴油企业的经历就是例子。第31页/共80页3.2生物柴油主要原料分类生物柴油的主要原料木质能源森林每吨生物量可产生1840千瓦小时的能量，故人们将森林称之为“木质能源”或“木质石油”。农业作物农村中大量的作物秸秆、谷物皮核、杂草、树枝叶、木屑等属于可再生资源，经过一系列物理加工、化学加工，都可以生产出优质炭、焦油和其它化工产品。水生植物水生植物有的也可作为制取燃料油的原料。其中，藻类植物的适应性强，代谢类型多，生长快，易制成生物燃料。能源作物很多农作物如甜菜、甘蔗、高粱、马铃薯以及秸杆、玉米芯等都是生产酒精的上好原料。动物油脂动物油脂主要指牛脂、羊脂、猪脂、黄油，其产量占油脂总量的30%左右。作为工业用的油脂，约占动物油量的1/3。废弃食用油脂食品生产经营单位在经营过程中产生的不能再食用的动植物油脂。各种有机质废弃物除了工农业生产及人们生活直接造成的废弃物质、城市垃圾外，还有各种糟渣、废液也将是很好的能源资源。第32页/共80页3.3生物柴油的特点生物柴油的特点具有优良的环保特性。由于生物柴油中含有11%的含氧量，燃烧更充分；硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可减少约30%；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，一氧化碳的排放与柴油相比减少约10。具有较好的发动机启动性能。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。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、使用方面的安全性又是显而易见的。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。具有可再生性能。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。无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。生物柴油完全可以由本国生产，这就减少了对进口石油的依赖。生物柴油工业的发展可以增强本国经济，尤其是农业经济。第33页/共80页3.4生物柴油优缺点比较生物柴油的优点：具有优良的环保优势运动粘度高安全性能好燃烧性能优良属于可再生能源，减少石油依赖单独使用，也可与石化柴油调和使用，还可以作为添加剂提高燃烧效率生物柴油的缺点：低温启动性能不佳燃烧排放物中NOx含量较高含有微量甲醇与甘油，会使接触的橡胶零件逐渐降解油脂来源分散，品种复杂第34页/共80页生物柴油的化学法生产生物柴油的化学法生产是采用生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇，并使用氢氧化钠(占油脂重量的1%)或甲醇钠做为触媒，在酸性或者碱性催化剂和高温（230～250℃）下发生酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再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，生产过程中产生10%左右的副产品甘油。但化学法合成生物柴油有以下缺点：反应温度较高、工艺复杂；反应过程中使用过量的甲醇，后续工艺必须有相应的醇回收装置，处理过程繁复、能耗高；油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油得率及质量；产品纯化复杂，酯化产物难于回收；反应生成的副产物难于去除，而且使用酸碱催化剂产生大量的废水，废碱（酸）液排放容易对环境造成二次污染等。化学法生产还有一个不容忽视的成本问题：生产过程中使用碱性催化剂要求原料必须是毛油，比如未经提炼的菜籽油和豆油，原料成本就占总成本的75%。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，因此美国己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。生物柴油的生物酶合成法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。由于利用物酶法合成生物柴油具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放等优点，具有环境友好性，因而日益受到人们的重视。但利用生物酶法制备生物柴油目前存在着一些亟待解决的问题：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，一般仅为40%-60%；甲醇和乙醇对酶有一定的毒性，容易使酶失活；副产物甘油和水难以回收，不但对产物形成一致，而且甘油也对酶有毒性；短链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性，使固化酶的使用寿命大大缩短。这些问题是生物酶法工业化生产生物柴油的主要瓶颈。3.5生物柴油主要生产工艺第35页/共80页生物柴油的“工程微藻”法“工程微藻”生产柴油，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成“工程微藻”，即硅藻类的一种“工程小环藻”。在实验室条件下可使“工程微藻”中脂质含量增加到60%以上，户外生产也可增加到40%以上，而一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%。利用“工程微藻”生产柴油具有重要经济意义和生态意义，其优越性在于：微藻生产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源；比陆生植物单产油脂高出几十倍；生产的生物柴油不含硫，燃烧时不排放有毒害气体，排入环境中也可被微生物降解，不污染环境，发展富含油质的微藻或者“工程微藻”是生产生物柴油的一大趋势。3.5生物柴油主要生产工艺（续上表）第36页/共80页TIME在2000年左右，德国政府为了鼓励生物柴油的生产采取税收优惠政策，对生物柴油免征增值税；同时规定了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。新规定的出台使生物柴油营业额出现高速增长。德国成为世界上最大的生物柴油生产国。2006年其生物柴油产量268万吨，2008年产量280万吨，2009年产量250万吨。在德国有约100万公顷的耕地种植油菜籽专门用于生产生物柴油，每公顷耕地的油菜籽产量约3600kg，可生产1600L生物柴油。德国生物柴油市场面临暗淡的前景，由于对绿色燃料征收太多的税赋，使生物燃料变得十分昂贵。另一方面，德国生物柴油受到美国对其生产商进行出口优惠补贴的影响。欧盟目前对美国生物柴油征收进口关税，以保护欧洲市场。自2006年起，由于德国政府不断上调生物柴油企业税负，德国生物柴油行业发展陷入停滞状态。2008年，德国生物柴油行业产能利用率仅为55%，产量出现下滑。德国已使其生物柴油调合目标从6.8%减少至2010年6.3%，虽然对生物柴油特定的调合指令将维续到2014年不变。3.6德国生物柴油发展状况第37页/共80页生物柴油是石化柴油的清洁替代品。在美国，其主要从植物油和动物脂肪中获取。美国1998年制订了相应的生物柴油标准，严格规范生物柴油的使用和生产。2002年美国材料试验学会（ASTM）通过了生物柴油标准，同时制定了更加严格的石油柴油标准，以促进生物柴油的生产能力持续增长。2004年，美国有35家生物柴油工厂，生物柴油产量2500万加仑；2009年美国有180家生物柴油工厂，产量在4.5亿加仑。为了提高需求，美国政府于2004年实行每加仑减税1美元的政策以推进行业发展。2007年美国通过的能源立法规定，2009年全美将生产5亿加仑的生物柴油用于燃料供应，2012年增至10亿加仑。但是美国环保署至今仍未将此付诸实际，因此美国国内生物柴油市场并不高振。

2009年，美国生物柴油行业遭到重创。原油价格高位回落以来，可再生燃料在市场上越来越失去吸引力，另外，消费者也由于全球性经济衰退减少了燃料的使用量。欧盟地区是美国生物柴油最大的市场，而欧盟为保护本地区的可再生燃料业向美国进口货开征高昂的关税，对美国的生物柴油生产商打击巨大。自2009年4月份以来，美国对欧盟的生物柴油出口几乎已经下降为零。欧盟对ADM以及嘉吉集团等美国生产商实施高达237欧元/吨（约合351美元）的关税。

美国在积极探索其它途径生产生物柴油。比较有潜力的是美国可再生资源国家实验室通过现代生物技术研制的“工程微藻”，实验室条件下可以使其脂类含量达到40%-60%，预计每英亩“工程微藻”可年产6400L-16000L生物柴油。3.7美国生物柴油发展状况第38页/共80页据美国农业部的统计，截止2009年，欧盟生物柴油生产厂约有230家。法国法国的生物柴油立法是欧盟最优惠的，政府采取实际行动进一步推动该行业的发展。法国计划到2015年，生物柴油的产能将从现在的600万吨/年增长到1000万吨/年。2008年法国生物柴油产量180万吨，高于上年的87.2万吨；2009年法国生物柴油产量200万吨，增长11.1%。随着生产能力的逐步提高，法国可能于2010年超过德国成为欧盟最大的生物柴油生产和消费国。西班牙西班牙生物柴油产业正朝着增产的方向快速发展。西班牙已是欧洲第七大生物柴油生产国，预计近期将有超过28套生物柴油生产装置将投入生产，在欧洲是最多的。这主要是由于西班牙可再生能源计划（REP）于2005年发布，2005年即启动了生物柴油生产，对有限数量生物柴油生产给予充分免税，这是西班牙生物柴油关键的激励机制。加拿大加拿大市场也拥有巨大潜力。2007年加拿大总理宣布推行生物燃料启动计划ecoENERGY，要求在9年内投资15亿美元，通过对可再生燃料生产商的经营提供优惠，以鼓励加拿大的可再生燃料生产。加拿大计划到2010年可再生燃料必须达到使用量的5%。这些都是政府经济行动计划的组成部分，旨在鼓励未来更多的使用可持续能源。加拿大还计划推出指令，到2012年在车用燃料中调入5%的生物燃料。这些举措的实现将会使加拿大生物柴油生产有所提升。3.8法国、西班牙、加拿大生物柴油发展状况第39页/共80页3.9各主要国家生物柴油应用状况比较表.各主要国家生物柴油应用状况比较国家原料生产及推广使用德国主要以菜籽油为原料。已拥有20多个个生物柴油工厂，拥有1000多个生物柴油加油站，并且制定了生物柴油的标准。美国主要以大豆油为原料。已经拥有60多个生物柴油工厂，主要使用的是B20生物柴油，全美有生物柴油加油站500家左右，多应用于大巴和卡车。法国各种植物油已经有20家左右生产工厂，但其使用范围尚不明朗。表.2008-2009年各主要国家生物柴油产量时间德国美国法国意大利西班牙英国2008年250万吨205万吨200万吨70万吨67万吨59万吨2009年280万吨164万吨180万吨68万吨26万吨47万吨第40页/共80页3.10.1中国生物柴油整体状况介绍中国生物柴油整体状况介绍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。还有更大的威胁来自于国外。一些外国公司资金实力雄厚，生产技术成熟，产业化程度高，可以借规模经济效应获取成本优势，抢占原料基地和市场份额的综合能力更强。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。预计到2010年，中国生物柴油的需求量将达到2000万吨/年。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。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，应加大对技术创新的投入，不断提高油品的质量，以保持生物柴油良好的品质形象。与国外相比，我国生物柴油产业还有相当的差距，生物柴油的发展仍处于初级阶段。规模小、技术设备落后、市场不规范至今仍是这一产业最突出的问题。此外，国家尚未制定促进生物柴油生产、销售、使用等相关政策，更没有正规的生物柴油销售渠道，对于原料收集处理的相关政策还没有形成一个完整的体系，严重制约生物柴油产业发展。第41页/共80页2004年科技部高新技术和产业化司启动了“十五”国家科技攻关计划“生物燃料油技术开发”项目，其中包括生物柴油的内容。2005年由中国农业大学石元春院士主持的国家专项农林生物质加工工程开始启动，此项目中规划生物柴油在2010年的产量为200万吨/年。2005年，由侯祥麟院士主持的替代燃料发展战略开始进行，替代燃料中包括了生物柴油。2005年5月，国家863计划生物和现代农业技术领域决定提前启动“生物能源技术开发与产业化”项目，已发布了指南，其中设有“生物柴油生产关键技术研究与产业化”课题。2005年12月，国家发改委办公厅组织实施生物质工程高技术产业化专项中明确指出要支持以棉籽、油菜籽、废弃物及其它用木本植物原料生产生物柴油产业化。2006年1月1日《可再生能源法》生效，为生物柴油等替代燃油进入市场提供了保障。2006年4月，国家发改委就我国生物燃料产业发展作出三个阶段的统筹安排：“十一五”实现技术产业化，“十二五”实现产业规模化，2015年以后大发展。2006年，国家发改委召集讨论生物质能源规定强制性的市场份额目标。2006年11月20日，国务院召开替代能源发展工作会议，明确指出要积极发展燃料乙醇和生物柴油。2006年12月6日，国家税务局关于生物柴油征收消费税问题的批复中明确指出：生物柴油不属于消费税征税范围。2006年底国家发改委组织编制《可再生能源中长期发展规划》和《生物质能发展纲要》，明确提出以发展车用替代燃料为重点，到2020年生物柴油替代达到500万吨的战略目标。2006年，国家颁发了《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策实施意见》，目的在于能更好地支持生物能源和生物化工的发展。为了规范生物柴油产业的生产与管理，由中国石油化工股份有限公司提出，石油化工科学研究院起草的我国第一项生物柴油国家标准——《柴油机燃料调和用生物柴油国家标准》已经实施。3.10.2中国生物柴油发展历程第42页/共80页3.10.3中国生物油主要生产企业简介中国生物柴油主要生产企业

福建卓越新能源发展有限公司(伦敦上市)中国生物柴油国际控股有限公司在龙岩的生产和销售基地。

古杉集团(美国上市)中国生物柴油产业的领导性厂商之一，创始于2001年。古杉集团目前在中国大陆拥有年产29万吨生物柴油的生产能力，并正在规划建设更多的生产基地。

荣利（香港）新能源有限公司

位于江苏太仓,正在建设之中建成后年产能20万吨，采用德国工艺。

威海碧路生物能源有限公司

由奥地利碧路生物能源生产贸易股份有限公司投资设立，建成后是世界最大的生物柴油生产基地计划年产能25万吨。

无锡华宏生物燃料有限公司

专业从事生物柴油以及生物柴油设备制造、销售的生物燃料公司，自主研究开发了新型生物柴油生产工艺及生物柴油的生产设备，年产能10万吨，主要以地沟油、废动植物油(废棕榈油)为原料。

联美实业（美国）闻仁德环保能源有限公司

美国联美实业集团在中国设立的独资公司，专门负责生物柴油项目的运作，项目分两期投资,建成后年产能10万吨。第43页/共80页3.10.4中国生物柴油主要设备供应商反应釜温州市中伟磁传密封设备厂江苏省金坛市江南仪器厂淄博盖亿化工设备有限公司冷凝塔无锡维奥冷却设备有限公司溧阳市天健化工设备有限公司洛阳隆华集团公司山东省菏泽市花王高压容器有限公司常州市黄河化工设备有限公司闪蒸器江阴东大锅炉制造有限公司淄博城东企业集团有限公司乳山日晟机械制造有限公司生物柴油常用成套设备供应商河南修武永乐粮机集团

武汉理科鑫谷科技有限公司

山东省泰安市冠臣新能源设备制造有限公司

宜兴市华鼎粮食机械有限公司生物柴油常用主要设备提供商第44页/共80页4.生物油性质及技术发展分析4.1生物油简介4.2生物质热裂解主要工艺比较4.3生物油技术发展历程4.4生物质热解技术工艺流程4.5生物质热解反应器分类4.6生物质热解液化主要装置对比4.7典型的快速热解反应器4.7.1典型的快速热解反应器-烧蚀涡流反应器4.7.2典型的快速热解反应器-真空热解反应器4.7.2典型的快速热解反应器-真空热解反应器4.7.3典型的快速热解反应器-旋转锥反应器4.7.4典型的快速热解反应器-流化床热解反应器4.7.5典型的快速热解反应器-热辐射反应器4.8生物油组分及性质比较4.8.1生物油组成成分比较4.8.2生物油主要性质比较4.8.3生物油主要性质说明4.9生物质热解技术发展趋势4.10生物油深加工技术介绍第45页/共80页生物油是指在中温(500～600℃)、隔绝氧气的条件下将生物质(木材、秸秆等)颗粒物迅速加热使其裂解，再迅速冷凝后得到的一种棕黑色液体。它具有原料来源广泛、可再生、便于运输、能量密度较高等特点，是一种潜在的液体燃料和化工原料。生物油的组成和理化性质受多个因素影响，如原料种类、含水量、反应器类型、反应参数、产物收集方法等，但不同途径制得的生物油仍具有一些共同的性质，如水分含量高、含颗粒杂质、黏度大、稳定性差、有腐蚀性等，这与传统石化燃料(柴油、汽油)有很大不同，也给生物油用于柴油机带来了很多困难。4.1生物油简介生物转化流化床式热辐射反应器生物质化学转化旋转锥式真空移动床式烧蚀式图.生物质热解液化主要技术种类生物油用途生物油作为燃料可用于窑炉、锅炉等产热设备，将生物油用于柴油机也具有很大应用前景，对减少柴油消耗、缓解高品质燃料油供应紧张有重要意义。生物油能完全溶于酒精，掺入少量酒精可极大地提高燃料性质，降低粘度，增强稳定性，利用乙醇，增加了其价格低的优点，与商用级别的乙醇相比，这些混合产品更有利于环保。生物油不溶于柴油，但它可被柴油乳化，加拿大和意大利一些科学家致力于用表面剂使生物油和柴油乳化，将10%至30%的生物油加入柴油中能提高其稳定性、防腐性、粘度、十六烷值，类似于纯柴油。通过催化重整可提升生物油品质，将其转变同石油一样的性能。生物油可被气化或转变成人造气，生物基的合成生物柴油或生物甲烷，合成气可直接用于SO或PEM燃料，合成柴油可用在普通的石油引擎。热解液化副产品碳灰可制作有机化肥，占产出物质的15%-20%。第46页/共80页4.2生物质热裂解主要工艺比较表.生物质热裂解主要工艺比较工艺类型滞留期升温速率最高温度/℃主要产物慢速热裂解炭化数小时-数天非常低400炭常规5-30min低600气、油、炭快速热裂解快速0.5-5s较高650油闪速（液体）＜1s高＜650油闪速（气体）＜1s高＞650气极快速＜0.5s非常高1000气真空2-30s中400油反应性热裂解加氢热裂解＜10s高500油第47页/共80页4.3生物油技术发展历程19801990199520002005201020世纪80年代初，加拿大Waterloo大学开始了以提高液体产率为目标的循环流化床研究，为现代快速、闪速裂解提供了基础，被公认为本领域中最广泛深入的研究成果。1990年左右，欧美一些国家开始建设速热解示范性工厂或试验台。1995年左右，目前生物质热解制油主流设备研已经普遍完成研发。之后，随着试验规模的反应装置逐步完善化，欧美示范性和商业化运行的热裂解项目不断开发和建造。2000年左右，中国各科研机构纷纷开始对生物质热解设备的研发。2005年后，国外科研机构开始加大力度研发生物油的深加工技术。近期，中国一些科研机构也开始研发生物油的深加工技术。生物质液化技术在世界上还属于新技术，生产工艺上尚有很多问题有待解决和完善。中国在生物油热解液化设备研究方面明显落后于国外，国内开发的反应器主要以接触式和混合式为主，具有代表性的是流化床式反应器和旋转锥反应器。目前我国热解液化工艺整体上尚有许多需要改进之处。国外对生物油深加工的研究早已展开，但是暂时没有取得突破性进展。中国在生物油深加工方面的研究尚处于起步阶段，研发的机构不多。东北林大、中科大、山东理工对生物油与柴油混合制备乳化油技术进行了研究，但短期内无法取得突破性进展。第48页/共80页生物质快速热解制取生物油的技术从20世纪80年代兴起，经过近20年的发展，逐渐进入到规模化，商业化。随着技术的不断完善，研究方向和重点也开始拓宽。过去的研究只要侧重热解反应器类型以及反应器参数，以寻求产物的最大化。技术的成熟使生物油产量上的发展空间已经不是很大了，最大产量基本上都可以达到70%~80%左右。生物油品质和反应系统整体效率的提高是目前发展的新趋势。通过预处理原始物料以及催化，改性等方法提高产物的品质以适合高层次应用时拓展技术应用空间和前景的重要手段。而整体利用生物质资源的联合工艺以及系统整体效率则被认为是最大化热解制油经济效益，具有相当大的潜力的发展方向。生物质热裂解最初的研究主要集中在欧洲和北美地区。生物质热解液化技术始于20世纪70年代末期的北美，加拿大西安大略大学开始利用输送床以制造气体和液体燃料及化工产品的研究。然而其发表的资料主要是关于乙烯和丙烯产物的研究，并没有引起做够的重视。20世纪80年代初，加拿大Waterloo大学开始了以提高液体产率为目标的循环流化床研究，随后开始了持续闪速热解流化床实验台得到研制。他们的工作为现代快速和闪速裂解提供了基础，被公认为本领域中最广泛深入的研究成果。1989年，欧洲第一家生物质热解加工厂，一个传统的慢速热解示范性工厂（500kg/h）在意大利落成，其液体和焦炭的产量大致上都在25%左右。同一时期，瑞典Bio-Alternative公司建成了固定床反应器的热解示范性工厂，主要用来制取焦炭和副产品油，其焦油产率也比较低，仅20%的质量含量。西班牙Fenosa联邦于1993年建立了基于Laterloo大学热裂解技术的200kg/h闪速热裂解试验台。比利时Egemin公司于1991年建立由他们自行设计的，容量为200kg/h引射流反应器并在1992投入运行使用。许多重要的热裂解技术在欧洲一些著名实验室和研究所中进行开发，90年代初欧共体JOULE计划中的用生物质生产能源项目的很多课题的启动也显示了欧盟对生物质热裂解制油技术的重视程度。生物质热解制油技术的蓬勃发展从20世纪90年代初开始，随着试验规模的反应装置逐步完善化，示范性和商业化运行的热裂解装置被不断开发和建造。不同规模的、各种各样型式的快速热裂解系统在世界各国先后建立起来。在北美，20世纪90年代初成立的加拿大达茂科技公司利用该公司的生物质反应炉专利技术，于1997年6月成立了可日产半吨生物油的示范厂，该公司认识到生物质热裂解技术具有将农林业的废弃物转化为清洁燃料生物油，并进一步加工成生化石灰与缓效性肥料等高附加值产品的巨大潜力，并于1998年与RTI公司合作开发生物油系列产品。加拿大CastleCapital有限公司将BBC公司开发的10~25kg/h的橡胶热烧蚀反应器放大后，在新思科舍建造了1500~2000kg/h规模的固体废弃物热烧蚀裂解反应器，用以制取液体燃料，同时把该技术发展为连续烧蚀反应系统，在新斯科舍建设了50t/d规模的示范性装置。加拿大Ensyn公司进行的市场商业化的快速热解工厂的生产能力也达到了10t/h。4.3生物油技术发展历程（续上页）第49页/共80页

生物质热解液化技术的一般工艺流程由物料的干燥、粉碎、热解、产物炭和灰的分离、气态生物油的冷却和生物油的收集等几个部分组成。

原料干燥和粉碎生物油中的水分会影响油的稳定性、粘度、PH值、腐蚀性以及一些其它特性，而天然的生物质原料中含有较多的自由水，相比从生物油中去除水分，反应前物料的干燥要容易的多，因而在一般的热解工艺中，为了避免将自由水带入产物，物料要求干燥到水份含量低于10%（质量分数）。快速热解制油工艺要求高的传热速率，除了从反应器的传热方面入手，原料尺寸也是重要的影响因素，通常对原料需要进行粉碎处理，不过随着原料的尺寸变得越小，整个系统的运行成本也会相应提高。

热裂解反应器反应器是热解的主要装置，反应器类型的选择和加热方式是各种技术路线的关键环节。适合于快速热解的反应器型式是多种多样的，但所有热解制油实用性较强的反应器都具备了三个基本特点：加热速率快，反应温度中等和气相停留时间短。4.4生物质热解技术工艺流程

焦炭和灰的分离在生物质热解制油工艺中，一些细小的焦炭颗粒不可避免地进入到生物油液体当中。研究表明：液体产物中的焦炭会导致生物油不稳定，加快聚合过程，使生物油的粘度增大，从而影响生物油的品质。同时，生物质中几乎所有的灰分都保留在焦炭当中，而灰分是影响生物质热解液体产物收率的重要因素，它的存在将大大催化挥发成分的二次分解，所以分离焦炭也会影响分离灰分。分离焦炭除了采用热蒸汽过滤外，还可以通过液体过滤装置（滤筒或过滤器等）来完成，目前，后者仍处于研究开发阶段。焦炭的分离虽然很困难，但是对所有的系统而言都是必不可少的。

液体生物油的收集液体的收集一直以来都是整个热解过程中运行最困难的部分，目前几乎所有的收集装置都不能很有效的收集。这是因为裂解气产物中挥发份在冷却过程中与非冷凝性气体形成了烟雾状的气溶胶形态，是一种由蒸汽、微米级的小颗粒、带有极性分子的水蒸气分子组成的混合物，这种结构给液体的收集带来困难。在较大规模的反应系统中，采用与冷液体接触的方式进行冷凝收集，通常可以收集到大部分的液体产物，但进一步的收集则需要依靠静电捕捉等对处理微小颗粒比较有效地技术了。第50页/共80页生物质热解反应器分类应用于生物质