第一节 生物柴油概述
一、生物柴油定义
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。
生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。
特点：1）含水率较高，最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低了油的热值；
2）pH值低，故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料；
3）密度比水大，与水的比值约为1.2；
4）具有“老化”倾向，加热不宜超过80℃，宜避光、避免与空气接触保存；
5）润滑性能好。
应用：生物柴油可用作锅炉、涡轮机、柴油机等的燃料，工业上应用的主要是脂肪酸甲酯。
生物柴油是一种优质清洁柴油，可从各种生物质提炼，因此可以说是取之不尽，用之不竭的能源，在资源日益枯竭的今天，有望取代石油成为替代燃料。
二、生物柴油生产
生物柴油是生物质能的一种形式，其主要成份为通过动植物油脂转化而来的高级脂肪酸的低碳烷基酯混合物，以其物化性能与石化柴油相近，并可以直接代替石化柴油或与普通石化柴油以任意比例互溶代替石化柴油使用而得名。由于得自于动植物油脂的生物柴油与得自于石油的石化柴油相比，生物柴油具有环境友好、在使用过程中降低有害废弃物排放等多方面环保优点，加之占世界能源消耗量40%的石油因资源量极为有限，造成原油和燃料油市场价格巨幅波动，生物柴油作为一种优质生物质可再生能源，自二十世纪九十年代以来在世界范围内形成了 研究 开发热潮，并已经形成快速发展的产业。
我国是世界上经济发展最为迅速的国家之一，对能源的需求量长期持续高速增长，在现在的能源消耗构成中，除煤炭能够满足自给外，石油和天然气供给远远满足不了经济发展的需要，特别是石油，我国2003年消耗石油2.5亿吨，从国际市场上进口高达9，100万吨，国际依存度高达36.4%，从各种渠道得到的数据表明，2004年我国石油进口量将突破亿吨大关，达到1.2亿吨，石油的国际依存度也将突破40%。国际石油价格的高企，不仅增加了购买石油的外汇消耗，而且给我国经济的稳定发展造成不容忽视的负面影响。
在这样的背景情况下，开展可再生清洁能源 研究 对我国不仅具有非常重要的现实意义，同时还具有非常重要的战略意义。为此我国有相当一些科研人员和 研究 机构开展了这方面的 研究 工作，国家多年来也在各类政府资助的科研项目中予以立项和经费支持，取得了一大批具有价值的科研成果。本文对生物柴油技术和产业发展现状和发展趋势进行介绍和 分析 。
生物柴油技术现状
生物柴油经过多年的 研究 和发展，其生产技术和使用技术已经进展到相当的深度。早期利用油脂高温裂解生产汽油、柴油的技术，因转化率低、能耗高、经济性差而淘汰，现在生物柴油生产技术主要可以归结为两个方面：一是物理法生物柴油生产技术；一是化学法生物柴油生产技术。
物理法生物柴油生产技术
在物理法生物柴油生产技术方面，主要是利用了动植物油脂具有高能量密度和可燃烧的特性用于柴油代用燃料。由于动植物油脂具有粘度较高的特点，为了使其能够用于内燃机燃烧，一种方法是将植物油与石化柴油直接混合用于柴油代用燃料。Amans等在1983年将大豆油与2号柴油进行混合，然后在直接喷射的涡轮发动机上试验，结果表明，大豆油与2号柴油以l：2的比例可以得到很好地混合，降低了燃料油的黏度，并可直接用于农用机械的替代燃料。通常采用植物油与石化柴油5～30%的混合比，其性能与2号石油柴油的性能很接近。另一种方法是将动植物油制成微乳液，来解决动植物油的黏度高的问题。Georing等用乙醇水溶液与大豆油制成微乳液，Ziejewski等用冬化葵花籽油、甲醇、l一丁醇制成乳状液，Neuma等用表面活性剂（主要成分为豆油皂质、十二烷基磺酸钠及脂肪酸乙醇胺）、助表面活性剂（主要成分为乙基、丙基、异戊基醇）、水、石化柴油和大豆油制成可替代柴油的微乳液。我国江苏理工大学与德国ELSBETT公司合作，成功地开发了燃烧植物油的小缸径高速直喷内燃机，并在开发的车用内燃机上开展了用植物油做燃料的应用 研究 ，成功地燃烧多种植物油。
化学法生物柴油生产技术
与物理方法不改变油脂组成和性质不同，化学法生物柴油技术就是将动植物油脂进行化学转化，改变其分子结构，使主要组成为脂肪酸甘油酯的油脂转化成为分子量仅为其三分之一的脂肪酸低碳烷基酯，使其从根本上改善流动性和粘度，适合用作柴油内燃机的燃料。酯化和酯交换是生物柴油的主要生产方法，即用（含或不含游离脂肪酸）的动植物油脂和甲醇等低碳一元醇（通常为C1-4醇）进行酯化或转酯化反应，生成相应的脂肪酸低碳烷基酯，再经分离甘油、水洗、干燥等适当后处理即得生物柴油。通过化学转化得到的脂肪酸低碳烷基酯完全具有石化柴油几乎相同的流动性和粘度范围，同时具有与石化柴油的完全互溶性，是一种良好的柴油内燃机动力燃料。生物柴油化学生产技术经过多年发展，已经形成比较完备的技术体系和方法，其技术根本点就在于采用不同的酯化或转酯化催化剂、工艺技术条件等将动植物油脂转化成生物柴油，在这些方面已有大面积的专利技术覆盖和公开发表的大量 研究 报告，涵盖了化学催化剂法、生物酶催化剂法、无催化剂法（在高温高压下进行）、常压法、加压法等生物柴油生产技术的各个方面，其生产原料包括动植物油脂和废弃食用油脂。在这些技术中化学方法的常压连续转酯化和加压连续转酯化等生物柴油生产技术，已在欧美等发达国家形成大规模工业化生产，代表了当今主流生物柴油技术，而且技术仍在不断发展。
第二节 生物柴油现状及前景 分析
一、国内外生物柴油生产状况比较
能源和环境问题是全球性问题，日益紧缺的石油资源和不断恶化的地球环境使得各国政府都在积极寻求适合的替代能源。
生物柴油作为一种全新的、可再生的绿色能源，其原料资源不受限制、来源丰富，在替代普通石化柴油时表现良好，具有生物可分解、毒性小、闪点高、燃烧性、润滑性、互溶性好等优点，日益受到广泛关注。
目前，世界上许多国家都在大力开发生物柴油技术并积极推进其产业化进程。特别是欧美等发达国家，近年来由政府大力推进生物柴油产业，在税收政策和财政补贴上给予大力支持，使生物柴油价格与石油相差无几。欧盟是全世界生物柴油发展最快的地区，2004年生产能力达225万吨， 规划 2010年产量达到800～1000万吨，占柴油市场份额的5.75%，2020年这一比例将达到20%。美国、加拿大、日本、韩国等国家也纷纷加大生物柴油的发展力度。
与国外相比，我国在发展生物柴油方面还有相当大的差距，处于初级 研究 阶段，主要以民营企业为主，装置规模小，技术水平低，原料供应不足，质量标准不一，市场流通不规范，综合利用和深加工水平有待提高。
目前，国内年产万吨级的生产企业有海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司、西安兰天生物工程公司等。另外中石化石油化工科学 研究 院和石家庄炼化股份公司正在筹建采用多种原料的一套5万吨/年生物柴油生产装置，中国石油天然气股份有限公司也拟在四川建设10万吨/年生物柴油项目。
近年来，在生物柴油开发和生产领域，我国企业和地方政府充分利用自身优势以及国外的技术力量，积极开展国际合作，取得了初步成果。如四川大学完成了对生产生物柴油的优质木本油料作物麻疯树的基因技术控制油含量、碳链长度等
研究
，建立了基因库、种植标准和育苗基地。另外，四川、贵州等西南地区积极与欧美、东南亚相关
研究
机构开展交流，在种植基地、技术研讨等领域进行
研究
开发合作。
在全球生物能源蓬勃发展的形势下，利用我国各地丰富的原料资源发展生物柴油产业，缓解日益紧缺的燃料问题，对我国经济、能源、环保都将起到重要的作用。为正确引导和规范产业发展，我委正在积极会同有关部门开展生物柴油产业发展前期
研究
工作。目前，生物柴油国家标准（GB/T20828-2007柴油机燃料调合用生物柴油（BD-100））已经于今年初颁布实施。
近日，由天津市汽车技术 研究 中心承担的“生物柴油车辆性能试验 研究 ”通过专家论证，取得了理想的试验结果。另外，国家有关部门正在制定生物能源原料基地补助资金、加工示范补助资金的管理办法。
二、生物柴油前景看好
2003年，受国民经济持续快速增长的拉动，中国石油市场需求增势强劲，石油产品需求总量增长幅度达到两位数，为11.4%，比上年提高了7.4个百分点，这促进了石油进口量的大幅攀升，使我国成为石油消费和进口大国。石油市场资源供应出现紧缺，价格全面上涨。据中国物流信息中心统计，2003年我国石油及制品累计平均价格比上年提高11.8%。初步 分析 2004年中国石油市场供需形势与2003年情况基本相似，将继续保持消费需求旺盛，供需基本平衡的格局，但不排除受季节、运输等因素影响而出现局部性和结构性的供应紧张。预计2004年中国原油消费量为2.7亿吨，净进口量有可能超过1亿吨。
我国是一个石油净进口国，石油储量又很有限，大量进口石油对我国的能源安全造成威胁。因此，提高油品质量对中国来说就更有现实意义。而生物柴油具有可再生、清洁和安全三大优势。专家认为，生物柴油对我国农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理有十分重大的战略意义。目前，汽车柴油化已成为汽车工业的一个发展方向，据专家预测，到2010年，世界柴油需求量将从38%增加到45%，而柴油的供应量严重不足，这都为油菜制造生物柴油提供了广阔的发展空间。发展生物柴油产业还可促进中国农村和经济社会发展。如发展油料植物生产生物柴油，可以走出一条农林产品向工业品转化的富农强农之路，有利于调整农业结构，增加农民收入。
