生物柴油發(fā)動機(jī)

生物柴油發(fā)動機(jī)制取方法

生物柴油的生產(chǎn)方法有酯交換法、生物酶法和工程微藻法三種。我國生產(chǎn)的生物柴油普遍采用酯交換反應(yīng)得到。生物柴油組成成分脂肪酸甲酯的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。它的官能團(tuán)是一個碳原子與兩個氧原子相連，其中一個鍵是 C-O 單鍵，另一個為 C=O 雙鍵。

由于成本低，技術(shù)難度小，工業(yè)生產(chǎn)生物柴油主要是應(yīng)用酯交換法。各種天然的植物油和動物脂肪以及食品工業(yè)的廢油，都可以作為酯交換生產(chǎn)生物柴油的原料?？捎糜邗ソ粨Q的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。其中最為常用的是甲醇，這是由于甲醇的價格較低，同時其碳鏈短、極性強(qiáng)，能夠很快地與脂肪酸甘油酯發(fā)生反應(yīng)，且堿性催化劑易溶于甲醇。該反應(yīng)可用酸、堿或酶作為催化劑。其中堿性催化劑包括NaOH，KOH，各種碳酸鹽以及鈉和鉀的醇鹽。酸性催化劑常用的是硫酸、磷酸或鹽酸。雖然甲醇越多產(chǎn)率越高，但也會給分離帶來困難。酯交換反應(yīng)化學(xué)方程式如方程式 1所示。

生物柴油發(fā)動機(jī)性能指標(biāo)

生物柴油可以從各種動植物的油脂轉(zhuǎn)化得到，各個國家可以根據(jù)本國特色采用不同的生物柴油。用于生產(chǎn)生物柴油的主要原料有向日葵油、菜籽油、花生油、大豆油、棕櫚油、煙草種籽油、玉米油、桐籽油、棉籽油、椰子油、亞麻籽油、印度棕樹油、罌粟油以及煎炸油和地溝油。表 1為部分生物柴油和柴油的物理化學(xué)特性對比。

生物柴油可再生，清潔，安全，是多元化交通中最重要的新能源之一，在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和長遠(yuǎn)的意義：

（1）生物柴油能降低汽車的碳?xì)?HC)、一氧化碳(CO)、硫化物、多環(huán)苯類致癌物和“黑煙”等污染，有利于提高我國的大氣質(zhì)量；利用廢食用油、垃圾油、泔水油生產(chǎn)生物柴油，可減少骯臟的、含有毒物質(zhì)的廢油污染；

（2）生物柴油作為可再生能源，可以緩解我國柴油燃料緊缺的現(xiàn)狀，有利于加強(qiáng)我國的能源安全；

（3）從環(huán)境排放角度分析，生物柴油全生命周期環(huán)境排放顯著下降，尤其是 CO₂在種植過程中的負(fù)排放，大大降低了溫室氣體排放。

（4）生物柴油由于其高十六烷值的特點(diǎn)，燃燒性能優(yōu)于普通柴油；

（5）生物柴油具有良好的潤滑性能，延長發(fā)動機(jī)及其部件的使用壽命；

（6）生物柴油燃點(diǎn)達(dá)到 150 度，高于普通柴油的 50 度，因此在使用，運(yùn)輸，儲藏過程中，都更加安全。

（7）使用生物柴油，車用發(fā)動機(jī)及汽車燃料系統(tǒng)基本不需要改造，加油站等基礎(chǔ)設(shè)施也基本不需要改動，應(yīng)用推廣非常方便。

（8）發(fā)展生物柴油，有利于調(diào)整我國的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，增加農(nóng)村就業(yè)機(jī)會，有助于解決“三農(nóng)”問題，同時能形成相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

生物柴油發(fā)動機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀

我國森林植物中常見的能源油料植物 600 多種，含油量在 20%以上的 197 種，超過30%的 131 種?，F(xiàn)有的木本油料樹種總面積超過 600 萬公頃，其中以生產(chǎn)燃料油為目的樹種資源 200 多萬公頃。此外，還有能種植水生含油植物的灘涂以及大量廢棄餐飲油開發(fā)利用潛力巨大。在我國的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，制取生物柴油的最恰當(dāng)原料是餐飲廢油及含油作物如麻瘋樹、黃連木等。由于國際原油價格影響以及中央政府的鼓勵，國有特大型企業(yè)已經(jīng)加入到生物柴油的生產(chǎn)利用領(lǐng)域，并將在近期主導(dǎo)生物柴油的開發(fā)利用。

盡管生物柴油可以在不對發(fā)動機(jī)做較大調(diào)整下直接應(yīng)用，但是由于生物柴油是飽和脂肪酸甲酯和不飽和脂肪酸甲酯組成的混合物，與柴油有顯著的差別，因此生物柴油的大規(guī)模應(yīng)用必然需要對發(fā)動機(jī)可靠性、燃燒與排放的優(yōu)化，生產(chǎn)和使用生物柴油的經(jīng)濟(jì)性和二氧化碳排放等問題進(jìn)行深入研究，因此生物柴油應(yīng)用到柴油機(jī)上仍然有一些關(guān)鍵性科學(xué)問題有待解決：

（1）燃用生物柴油發(fā)動機(jī)的氮氧化物控制策略：生物柴油發(fā)動機(jī)能夠明顯降低 CO、HC 和 PM 排放，但是由于生物柴油分子中含有 12%的氧，因此通常導(dǎo)致生物柴油發(fā)動

機(jī)的 NOx 排放相對傳統(tǒng)柴油機(jī)上升 10%～12%左右。

（2）生物柴油的物理特性對噴霧規(guī)律、混合氣形成以及 PM 產(chǎn)生機(jī)理的影響：生

物柴油的粘度比商業(yè)柴油高，燃料的壓縮性與柴油也有顯著的不同，由此當(dāng)生物柴油直接應(yīng)用到柴油機(jī)后，燃料噴霧特性發(fā)生顯著變化。

（3）燃用生物柴油發(fā)動機(jī)的非常規(guī)排放問題：盡管生物柴油能夠顯著降低 CO、PM和 HC 排放，但是生物柴油中含有少量的甲醇（或者乙醇），醇類物質(zhì)在燃燒過程中必然會產(chǎn)生各種有害的非常規(guī)排放，如甲醛、乙醛、烯烴和炔烴。

（4）燃用生物柴油發(fā)動機(jī)的顆粒物排放問題：生物柴油可以降低顆粒物排放（質(zhì)量），但是對于顆粒物數(shù)量濃度的影響還有待深入探討。

（5）生物柴油微觀分子結(jié)構(gòu)對發(fā)動機(jī)燃燒排放特性的影響：生物柴油中不同甲酯的分子結(jié)構(gòu)包括碳鏈長度，雙鍵個數(shù)，以及不同醇類制備所形成的支鏈結(jié)構(gòu)會對燃燒排放有影響。

“十二五”規(guī)劃綱要中把建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要著力點(diǎn)。綱要確立的“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)是：非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)到 11.4%。單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗降低 16%，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放降低 17%。主要污染物排放總量顯著減少，化學(xué)需氧量、二氧化硫排放分別減少 8%，氨氮、氮氧化物排放分別減少 10%。

由于生物柴油和普通石化柴油的理化特性不同，因此生物柴油的燃燒特性，如滯燃期，著火溫度、以及噴霧的貫穿距離都與普通石化柴油有所區(qū)別。總體來講，由于生物柴油相對較大的十六烷值，在柴油機(jī)中燃用生物柴油會使得滯燃期縮短，從而減小放熱率曲線預(yù)混合峰值，并且燃料含氧促進(jìn)擴(kuò)散燃燒，減小燃燒持續(xù)期。

與普通石化柴油類似，燃用生物柴油的主要排放物為一氧化碳、未燃碳?xì)?、氮氧化物和顆粒物排放。燃用生物柴油或者生物柴油和普通柴油的混合燃料后，可以使 CO最大降低 50%左右，常規(guī)和非常規(guī)碳?xì)渑欧盘貏e低，PM 降低較大幅度，燃燒效率變化不大或略有改善, 不做任何技術(shù)調(diào)整的普通柴油機(jī)燃用生物柴油時，對發(fā)動機(jī)性能及 NOx排放有一定的負(fù)面影響，相對燃用柴油 NOx 排放最大升高 13.1%。

上述生物柴油制造方法--酯化、酯交換，所生產(chǎn)的生物柴油應(yīng)該稱為脂肪酸甲酯或乙酯，和石化柴油的主要成分有本質(zhì)區(qū)別是酯與烴。商丘有相關(guān)生物柴油企業(yè)可以用廢棄的油脂生產(chǎn)出達(dá)到歐盟標(biāo)準(zhǔn)的生物柴油。

總之，柴油是城鄉(xiāng)使用較為普遍的燃料，通過生物途徑生產(chǎn)柴油是擴(kuò)大生物資源利用的一條最經(jīng)濟(jì)的途徑，是生物能源的開發(fā)方向之一。

能源生物技術(shù)必將得到發(fā)展，"無污染生物柴油"也必將得到更廣泛的應(yīng)用。

而利用廢棄油脂生產(chǎn)生物柴油可以有效的解決地溝油回流餐桌的風(fēng)險，利國利民的好項目。2100433B

《2012年全球及中國生物柴油產(chǎn)業(yè)深度研究報告》是全球和中國生物柴油領(lǐng)域?qū)I(yè)和深度的研究報告。

報告首先介紹了生物柴油產(chǎn)品的定義、分類、應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)，然后介紹了生物柴油生產(chǎn)工藝及技術(shù)流程，隨后全面介紹了全球各國生物柴油項目情況，之后匯總統(tǒng)計全球及中國生物柴油2009-2016年產(chǎn)能、產(chǎn)量、企業(yè)細(xì)分產(chǎn)量市場份額，原料細(xì)分產(chǎn)量市場份額，地區(qū)細(xì)分產(chǎn)量市場份額，工藝細(xì)分產(chǎn)量市場份額，接著介紹了全球生物柴油供應(yīng)量、需求量以及缺口量，并介紹了全球及中國生物柴油平均售價、成本、利潤、產(chǎn)值及利潤率等詳細(xì)信息。

采用案例的形式介紹了年產(chǎn)20萬噸生物柴油項目的可行性分析，同時對全球及中國整個生物柴油行業(yè)的過去，現(xiàn)在和未來進(jìn)行全面深度的總結(jié)，總體而言，這是一份專門針對生物柴油行業(yè)進(jìn)行分析研究的深度分析報告，報告力求客觀公正及數(shù)據(jù)像是的方式對生物柴油行業(yè)的發(fā)展走勢進(jìn)行了分析闡述，方便客戶進(jìn)行生物柴油生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃，投資決策進(jìn)行參考。2100433B