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生物柴油的研究与应用作者：罗家祥来源：《科技风》2016年第23期摘要：伴随着科学技术的深入研究，新型能源逐渐的出现在了人们眼前，推动了社会的发展。
生物柴油就是这样的一种新型可再生能源，其本身具备了多种优势，相比石化柴油燃料，生物柴油的使用更符合当前的环境保护政策。
本文介绍了生物柴油的主要特征和研究意义，并对国外应用生物柴油进行了分析，最后探讨我国对生物柴油的研究及其未来发展趋势。
关键词：生物柴油；研究；应用社会的发展离不开能源的支持和作用，其中石化燃料对社会经济和社会生产的发展有着更加重要的影响，但是石化燃料使用率低，容易造成环境污染，给人们的生活造成了威胁。
这就需要人们创新能源发展，研究新型无污染的能源，生物柴油的出现正符合这一要求，生物柴油本身具备了安全性能好、燃烧使用效率高，清洁可再生的优点，当前国外对生物柴油的应用已经有了突破性的发展，对此，我国应该加快对生物柴油的研究。
1 生物柴油的主要特征生物柴油是一种清洁能源，且具备了可再生功能，仅仅可再生能源这一个特点就足够使生物柴油成为人们热议的话题。
生物柴油利用的是工程藻类、动植物油脂、废弃油脂等原料，通过科学技术的加工再配置适量的石化柴油，就可以得到混合生物柴油燃料。
生物柴油并不是单纯利用生物原料制成，其中也需要加入一些石化柴油原料，但是石化燃料配置量是比较任意的，这也说明了生物柴油的配置能够极大的节省石化燃料。
与不可再生型的石化柴油相比，生物柴油燃烧使用率高，其燃烧过程中不会产生污染性气体和有毒物质，且生物柴油能够进行生物降解，其实质是一种清洁型、环保型能源。
2 生物柴油的研究意义社会在发展进步的过程中不断的消耗着各种能源和资源，石油作为工业生产中最为重要的原料，对环境造成了污染，并且当前世界石油资源已经严重匮乏，人们急需寻找替代产品解决这一问题。
基于这种背景下，新型能源的研发和制造为工业生产提供了动力，包括生物柴油在内的新型能源类型已经成为了世界热议话题。
生物柴油研究与应用现状摘要：随着环境污染问题的日益严重和能源危机的日益紧迫，迫使人们急需寻找一种不仅清洁的、对环境友好的、而且可再生的能源。
生物柴油的可再生性和清洁性引起了世界各国的重视。
综述了生物柴油在国内外的生产应用现状、发展趋势以及发展生物柴油对我国的意义。
并对生物柴油生产方法的研究进展进行详细的介绍，重点介绍了酯交换反应，对生物柴油目前还存在的问题进行了分析。
石油是国家经济社会发展和国防建设极其重要的战略物资。
但近年来，石油供应出现紧缺，石油价格居高不下，各国从环境保护和资源战略的角度出发，积极探索发展一些可以再生、清洁的对环境友好的能源。
生物柴油作为优质的柴油代用品，对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。
我国是一个石油短缺的国家，石油资源数量较少，生产能力增长缓慢。
但随着生活水平的提高，石油的需求急剧增长，供应缺口越来越大。
2005年我国生产原油1.815亿t，进口原油1.27亿t，成品油净进口1742万t，石油对外依存度已达42.9%。
这种状况不仅给石油供应带来很大的压力，而且也危及到国家能源安全。
另一方面我国环境状况也不容乐观，而能源使用过程中带来的污染是一个重要方面。
因此，在我国发展生物柴油具有更大的意义。
1国内外生物柴油应用情况1.1美国美国是最早研究生物柴油的国家之一，原料是以大豆油为主。
生物柴油在美国的商业应用始于20世纪90年代初，但直到近几年才逐渐形成规模，并已成为该国发展最快的替代燃油，产量从1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。
目前美国已有4家生产厂家，总生产能力达30万t/a，预计到2011年美国生物柴油的生产能力将达115万t/a。
美国在生产柴油的研制过程中，生产成本的合理化，适宜原料的选择及理化特性的改进方面都取得了突破性的进展。
为促进生物燃料的发展，美国政府采取了有力的补贴措施。
1.2欧洲生物柴油使用最多的是欧洲，份额已占到成品油的5%，2001年生物柴油产量已超过100万t，主要以油菜为原料，目前在欧盟各国以前通常被用来做饲料用的废食用油脂，现在也正转向生产生物柴油。
国内外生物柴油发展现状随着全球能源需求的不断增加，石油资源日益枯竭，能源安全和环境保护问题日益突出。
生物柴油作为一种可再生能源，具有较低的碳排放和环境友好性，得到了全球范围内的和重视。
在国内外政策的支持下，生物柴油产业发展迅速，不断替代传统石油能源。
生产情况国外生物柴油生产技术成熟，生产规模较大，多采用酯交换反应生产生物柴油，产品纯度高，质量稳定。
而国内生产工艺多样化，多以酸酯交换法和直接混合法为主，生产规模较小，产品纯度较低。
生物柴油作为一种替代能源，在国内外应用领域不断扩大。
在国外，生物柴油主要应用于交通燃料领域，而在国内，则多用于化工、建材等领域。
各国政府为了促进生物柴油产业的发展，均出台了相应的政策支持。
在国外，多以税收优惠、补贴等形式为主；而在国内，则多以产业政策、能效标准等为主。
市场前景随着环保意识的不断提高和能源结构的调整，生物柴油市场需求不断扩大。
预计未来几年，国内外生物柴油市场将保持快速增长态势。
为了提高生物柴油的产量和纯度，各国不断加强技术创新。
未来，生物柴油生产工艺将更加环保、高效、低成本，不断提高生物柴油的市场竞争力。
技术路线目前生物柴油生产技术多样化，但各技术路线均有优缺点。
因此，选择适合国情的生物柴油技术路线是当前需要解决的重点问题。
生产工艺是影响生物柴油质量和产量的重要因素。
优化生产工艺，提高产品质量和降低成本是当前生物柴油产业需要解决的关键问题。
生物柴油作为一种可再生能源，具有较高的环保效益，但生产成本较高，需要提高其经济效益。
通过优化生产工艺、降低成本、拓展应用领域等方式，提高生物柴油的经济竞争力。
本文对国内外生物柴油发展现状进行了详细的分析和对比，指出了存在的问题和发展趋势。
目前，生物柴油产业在政策支持、市场需求和技术创新等方面均呈现良好的发展态势。
但同时也存在生产成本高、应用领域有限等问题。
未来，需要进一步优化生产工艺降低成本、拓展应用领域提高经济效益、推动政策支持加大产业发展力度，促进生物柴油产业的可持续发展。
生物柴油的应用现状及技术进展张 静1,唐恩凌2(11中国石油锦西石化公司研究院,辽宁葫芦岛 125001;21沈阳理工大学装备工程学院,辽宁沈阳 110168) 摘 要:介绍了生物柴油的主要特性、原料来源及生产工艺;评述了国际上现有的各种生物柴油生产方法;给出了国内外生物柴油应用现状及技术进展;对我国生物柴油发展应解决的技术问题进行了概述,展望了我国生物柴油的发展前景。
关键词:生物柴油;可再生能源;酯交换反应 中图分类号:TE626.24 文献标识码:A 文章编号:167129905(2008)0820023208 生物柴油是生物质能的一种形式,其主要成分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,因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。
与来自于石油的石化柴油相比,生物柴油具有环境友好、在使用过程中可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20世纪90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215亿t,从国际市场上进口高达9100万t,国际依存度高达3614%,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t大关,达到112亿t,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。
与矿物柴油相比,生物柴油具有环境友好的特点,其柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为1/10,颗粒物为20%,CO2和CO排放量仅为10%。
中国科技信息２００５年第１６期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ａｕｇ．２００５科 技 论 坛生物柴油生产应用情况及在我国发展前景张克军 大庆职业学院 １６３２５５１，生物柴油在国外的生产应用情况早在一个世纪之前，鲁道夫・狄塞尔就设想将植物油作为发动机的燃料。
随着二十世纪七十年代和九十年代出现的两次石油危机及人们生活水平的提高和环境保护意识的增强，这一设想在世界许多国家变成了现实。
生物柴油的研究最早是从２０世纪７０年开始的，近２０年来，由植物油制备生物柴油作为石油燃料的替代物，已引起了世界各国的广泛关注。
目前，欧洲已建立了数家生物柴油工厂，规模最大的生物柴油工厂在意大利，生产能力达２５万ｔ／年。
１９８２年前后，德国和奥地利首次在柴油机引擎中使用菜籽油甲酯。
１９８５年奥地利建立了以新工艺（常温、常压）生产菜籽油甲酯的中试装置，并从１９９０年起以菜籽油为原料工业化生产生物柴油。
同年，生物柴油在拖拉机中广泛试用，得到了一致的好评及认可，成为生物柴油成功走向市场的里程碑。
１９９６年德国和法国建立了生物柴油的工业化生产装置。
并在Ｖｏｌｋｓｗａｇｅｎ、Ａｕｄｉ等小轿车中使用生物柴油作为发动机燃料。
同年，欧洲还成立了以生产生物柴油为主的生物柴油委员会，这表明又一个新兴工业的形成。
１９９１年奥地利标准局首次发布了生物柴油的标准，之后，世界上其他一些国家，如法国、意大利、捷克、瑞典、美国和德国，也相继建立了生物柴油标准。
２，生物柴油在我国生产应用情况我国对生物柴油的开发和研究尚处于起步阶段。
中国科技大学、石油化工科学研究院、西北农林科技大学、辽河化工厂、东北林业大学、化东理工大学、辽宁省能源所等分别进行了实验室研究开发和小型工业实验。
并取得重大成果：海南正和生物能源有限公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司都已开发出拥有自主知识产权的技术，相继建成了规模超过年产万吨的生产厂，标志着生物柴油这一高技术产业已在中国大地上诞生。
生物柴油的社会效益与经济效益随着环保意识的不断提高，生物柴油在日益受到人们的关注。
它是一种由生物质原料（比如油菜籽、小麦、甘蔗等）转化而成的燃料，具有代替化石能源、减少碳排放等优缺点，因此被认为是一种可持续发展的新型能源。
除此之外，生物柴油还具有一系列的社会效益与经济效益，本文就此展开探讨。
一、社会效益1.降低空气污染随着城市化的不断发展，汽车已经成了我们生活中不可或缺的交通工具。
然而，汽车所排放出的尾气却是一个很大的污染源。
而生物柴油是一种相对环保的燃料，其可以降低排放的废气中的有毒有害物质，如氧化氮、颗粒物等，从而降低空气污染的程度。
2.促进农业经济发展生物柴油的主要原料是来自农作物的废弃物和油料作物，因此其生产本身也促进了农业经济的发展。
生产过程中不仅可以利用废弃物进行资源的回收，也可以为油料作物提供一个新的销售渠道，从而提高农民的收入。
3.鼓励企业技术创新随着生物柴油的发展，相关的技术也在不断地创新和发展。
企业也在不断地研发新的生产技术，寻求更多的原材料来源，使生物柴油的产业链日趋完善。
这些技术创新不仅带动了相应产业链的发展，也提高了企业的核心竞争力。
4.促进能源多元化生物柴油的开发利用是促进能源多元化的一个重要步骤。
传统的化石燃料是一种有限资源，而生物柴油是可以再生的燃料，因此在能源战略上，生物柴油可以为我国能源结构的变革提供新思路，也可以为整个能源行业的可持续发展作出贡献。
二、经济效益1.减少对原油的依赖随着全球石油资源的逐渐减少，国际油价的波动也越来越大，给我国的经济运行和民生带来了巨大的压力。
而生物柴油的生产利用可以减少对原油的依赖，也能够降低国家的石油进口量，从而减轻国家的经济负担，提高我国能源安全保障的能力。
2.市场前景广泛生物柴油是一种全球性的产品，其市场前景非常广泛。
在国内外，随着生物柴油行业的发展，其市场需求也在逐步增大。
特别是近年来，各国政府和企业都开始重视生物燃料的应用，为生物柴油提供了更好的发展环境。
生物柴油的制备方法及其发展前景摘要：综述了生物柴油的特性，重点介绍了生物柴油的制备方法，并讨论了生物柴油国内外的研究进展，最后展望了生物柴油在我国发展的前景。
柴油作为一种重要的石油产品，在各国燃料结构中占有较高的份额，已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20世纪90年代，生物柴油以其优越的环保性能受到各国的重视。
生物柴油是清洁的可再生能源，是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。
生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。
1生物柴油的主要特性（1）优良的环保特性。
生物柴油中硫含量低，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造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。
（2）较好的润滑性。
使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低，使用寿命长。
（3）较好的安全性。
生物柴油闪点高，不属于危险品，运输、储存、使用安全。
（4）良好的燃料性。
十六烷值高使生物柴油的燃烧性好于柴油。
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。
（5）可再生。
作为可再生能源，与石油一定的储量不同，供应量不会枯竭。
（6）无须改造柴油机，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。
（7）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。
2生物柴油的制备方法2．1催化合成法制备生物柴油目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂与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，再经洗涤干燥即得生物柴油。
生物柴油制备方法及国内外发展现状随着城市对能源需求的不断增加，石油资源的日益枯竭，全世界都将面临能源短缺的危机，而且石油燃烧对环境造成严重的污染，在很大程度上影响着人们的健康水平，于是对生物柴油的研究应用成为缓解日益恶化的能源和环境问题的焦点。
1 生物柴油的定义及优点1.1 定义生物柴油是指以油料作物、野生油料植物、工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮废油等为原料，通过酯交换工艺制成的有机脂肪酸酯类燃料[1]。
产业化生产中所说的生物柴油是指脂肪酸甲酯，是脂肪酸与甲醇发生酯化反应后的生成物。
基于美国生物柴油协会定义，生物柴油是指以植物、动物油脂等可再生生物资源生产的可用于压燃式发动机的清洁替代燃料。
天然油脂由长链脂肪酸的甘油三酯组成，分子量大，接近700～1000，虽本身可以燃烧，但不能和普通柴油充分混合，直接用作柴油有很多缺陷，需要设计专门的柴油机。
酯交换后得到脂肪酸甲酯，分子量降低至200-300，与柴油的分子量相近，性能也接近于柴油，可以按任意比例混合，也无需设计专门的柴油机。
且具有接近于柴油的性能，是一种可以替代柴油使用的环境友好的环保燃料。
1.2 优点生物柴油与石化柴油具有相近的性能，并具有显著的优越性[2,3]：(1)具有优良的环保特性。
生物柴油中硫含量低，不含芳香烃，不含芳烃和硫(<10μg/g)，燃烧尾 1讲座论文气对人体损害低于柴油，生物柴油的生物降解性高。
(2)具有较好的润滑性能。
在其加剂量仅为0.4％时，生物柴油就显示出抗磨作用，可以缓解由于推行清洁燃料硫含量降低而引起的车辆磨损问题，增强车用柴油的抗磨性能。
(3)具有较好的安全性能。
由于闪点较石化柴油高，大于100℃，生物柴油不属于危险燃料，在运输、储存、使用方面的优点显而易见的。
(4)具有良好的燃烧性能。
其十六烷值高，大于56(普通柴油为49)，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延长。
２０据有关统计预测，地球上蕴藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在２００年和３０～４０年以内耗竭，天然气按目前储采比也只能用６０～７０年。
能源紧张已经是全球面临的关键性难题，能否解决能源危机直接关系到全球经济可持续发展的前景；同时油品燃烧后排放的废气引起的环境污染也是人类面临的一大问题。
因此，开发可再生的环保的替代性液体燃料已成为２１世纪人类最重要的课题之一。
生物柴油，一个崭新的名字，越来越被人们熟知。
近年来，因为生物能源具有可再生性、绿色性，被认为是解决全球能源危机的最理想途径之一，生物柴油也因此越来越受到世界各国的重视。
何谓“生物柴油”？美国试验与材料学会（ＡＳＴＭ）将从可再生的液体原料（如动植物油脂）制备得到的长链脂肪酸单酯定义为生物柴油（ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ）。
生物柴油是一种生物质能源，其中含７２％的碳、１２％的氢、１１％的氧以及微量的硫和氮。
生物柴油作为动植物油的酯交换产物，按化学成份分析，一般由１１～１４个碳原子的高级脂肪酸单酯组成。
一、生物柴油的特点生物柴油是清洁的可再生能源，它是以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料与短链醇通过转酯反应得到的长链脂肪酸单酯。
有关研究显示，生物柴油在冷凝点、闪点、燃烧功效、含硫量、含氧量、芳烃含量、燃烧耗氧量、对水源的危害以及生物可降解性方面优于石化柴油，而其他指标与石化柴油相当。
生物柴油和传统的石化柴油相比，具有以下几个优点。
１．燃烧性能好。
生物柴油的十六烷值高达５２．９，使得燃油着火性能好、滞燃期短，故未燃碳氢物和裂解碳氢物均少，一氧化碳排放量也降低。
生物柴油含氧量达１０～１１％，与普通柴油相比，富氧燃烧对燃油完全燃烧特别是在高负荷下高燃料浓度区的燃油完全燃烧有利。
２．具有优良的环保性能。
生物柴油基本不含致癌的硫和芳烃，并且碳氢化物、微粒子排放量也少。
采用生物柴油，尾气中有毒有机物排放量仅为普通柴油的十分之一，颗粒物为普通柴油的２０％，一氧化碳和二氧化碳排放量仅为石化柴油的１０％。
生物柴油生产技术研究一、国内外发展现状与开发意义1、国内外发展现状生物柴油既可作为一种生物燃料，又可作为柴油机燃料的添加剂。
近20年来，由植物油制备生物柴油作为石油燃料的替代物，已引起了世界各国的广泛关注。
目前，欧洲和北美主要以植物油为原料制备生物柴油．而日本则通过回收废食用油来制备生物柴油。
欧洲已建文了数家生物柴油工厂．规模最大的生物柴油工厂在意大利．生产能力达250 000t／年。
1982年前后，德国和奥地利首次在柴油机引擎中使用菜籽油甲酯。
1985年奥地利建立了以新工艺(常温、常压)生产菜籽油甲酯的中试装置，并从1990年起以菜籽油为原料工业化生产生物柴油。
同年．生物柴油在拖拉机中广泛试用、得到了一致的好评及认可。
成为生物柴油成功走向市场的里程碑。
1996年德国和法国建立了生物柴油的工业化生产装置。
并在V olkswagen、Aud i等小轿车中使用生物柴油作为发动机燃料；同年，欧洲还成立了以生产生物柴油为主的生物柴油委员会，这表明了又一个新兴工业的形成。
1991年奥地利标准局首次发布了生物柴油的标准，之后，世界上其他—些国家，如法国、意大利、捷克、瑞典、美国和德国，也相继建立了生物柴油标准。
生物柴油使用最多的是欧洲，份额已占到成品燃料油市场的5％。
欧洲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品质制定的。
1999年，欧盟共生产了3.9亿升生物柴油。
2000年初德国的生物柴油生产总量已达45万吨．并有逐年上升的趋势。
德国凯姆瑞亚·斯凯特公司自1991年起开发研制了生产生物柴油的工艺和设备。
目前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300吨／日。
在美国，生物柴油的产量由1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。
目前已有纯态形式的生物柴油燃料和混合生物柴油燃料、在汽车上的试验已超过1600万公里。
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。
生物能源的研究现状及展望一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，以及传统化石能源资源的日渐枯竭，生物能源作为一种可再生、清洁、低碳的能源形式，正逐渐受到全球的关注和重视。
生物能源的研究与应用，不仅对于缓解能源危机、保护环境具有重大意义，同时也为农业、林业、工业等领域的发展提供了新的可能。
本文旨在全面梳理生物能源的研究现状，包括其种类、特点、制取技术、应用领域等，并在此基础上展望生物能源的未来发展趋势与挑战。
通过深入分析生物能源的研究现状，本文旨在为未来生物能源的发展提供理论支持和实践指导，以期推动生物能源产业的可持续发展。
二、生物能源的研究现状近年来，生物能源作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了全球范围内的广泛关注与研究。
生物能源的研究现状体现在多个方面，包括生物质能源、生物燃料和生物电池等。
在生物质能源方面，研究者们致力于提高生物质能的转化效率和利用范围。
例如，通过优化生物质发酵过程，提高生物质转化为生物燃气的效率；同时，也在探索生物质能的直接燃烧和气化技术，以扩大其在能源供应中的比重。
生物质能源在农业废弃物、林业废弃物等城市有机废弃物的处理上也取得了显著进展，实现了废弃物的资源化利用。
在生物燃料方面，生物柴油和生物乙醇等生物燃料的研究与应用取得了重要突破。
通过利用微生物发酵技术，将可再生生物质转化为生物柴油和生物乙醇等燃料，不仅可以降低对传统石油资源的依赖，还有助于减少环境污染。
目前，生物燃料已经在一些国家和地区得到了广泛应用，成为未来能源发展的重要方向之一。
在生物电池方面，研究者们正在不断探索和开发新型生物电池技术。
这些技术利用微生物在电极上的代谢活动产生电能，具有高效、环保和可持续等优点。
目前，微生物燃料电池、酶生物电池等新型生物电池已经取得了重要进展，并在污水处理、环境监测等领域展现出广阔的应用前景。
生物能源的研究现状呈现出多元化、高效化和环保化的发展趋势。
未来，随着科技的不断进步和政策的不断支持，生物能源将在全球能源结构中占据更加重要的地位，为实现可持续发展和应对气候变化等全球性挑战提供有力支撑。
国内外生物柴油研究与应用现状及发展趋势彭超中国矿业大学化工学院生工10-1班摘要：生物柴油来源于动植物油脂等可再生资源。
作为矿物柴油的替代燃料，生物柴油具有空气污染物排放少、润滑性好、生物降解完全等优点，但生物柴油的成本高是制约其发展的瓶颈。
本文综述了国内外生物柴油研究及生产的现状和发展趋势，指出了生物柴油的优势及生物柴油制备、应用中存在的问题，分析了发展生物柴油产业对我国石油安全、国民经济建设、农业产业结构调整和环境保护的作用，并展望了该产业的发展前景。
关键词：生物柴油油脂酯交换1 引言1.1生物柴油的定义生物柴油(Biodiesel)提炼自石油，普遍用于拖拉机、卡车、船舶等。
它是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等，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、醛、酮、酚、有机酸、醇等。
复合型生物柴油是以废弃的动植物油、废机油及炼油厂的副产品为原料，再加入催化剂，经专用设备和特殊工艺合成。
1.2生物柴油及其应用历史生物柴油是植物柴油与动物柴油的总称。
它基本不含硫和芳烃，十六烷值高达52．90，可被生物降解、无毒、对环境无害，可以达到美国“清洁空气法”所规定的健康影响检测要求，与使用石油柴油相比，可以降低90％的空气毒性，降低94％的致癌率，它的开口闪点高，储存、使用、运输都非常安全。
在生产生物柴油的过程中，每消耗1个单位的矿物能量就能获得3．2个单位的能量，在所有的替代能源中它的单位热值最高。
生物柴油的应用历史较长，1900年，鲁道夫·迪兹尔在巴黎世界博览会上首次展览其发明的柴油引擎时使用的就是花生油。
1.3生物柴油的特点1）能达到欧洲2号排放（GB252-2000)标准；2）密度比水小，相对密度在0.7424~0.8886之间；3）稳定性好，长期保存不会变质；4）优良的环保特性：硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；5）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；6）较好的低温发动机启动性能，无需添加剂冷滤点媃中达到-13℃；7) 十六烷值高，燃烧性能好于柴油，燃烧残留物呈中性使发动机机油的使用寿命加长；8) 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。
9）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；10)pH值低，故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料；11)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；12)较好的安全性能：闪点高，运输、储存、使用方面安全。
优点(1)具有优良的环保特性：生物柴油和石化柴油相比含硫量低，使用后可使二氧化硫和硫化物排放大大减少。
权威数据显示，二氧化硫和硫化物的排放量可降低约30%。
生物柴油不含对环境造成污染的芳香族化合物，燃烧尾气对人体的损害低于石化柴油，同时具有良好的生物降解特性。
和石化柴油相比，柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为10%,颗粒物为20%，二氧化碳和一氧化碳的排放量仅为10%，排放尾气指标可达到欧洲Ⅱ号和Ⅲ号排放标准。
(2)低温启动性能：和石化柴油相比，生物柴油具有良好的发动机低温启动性能，冷滤点达到-20℃。
(3)生物柴油的润滑性能比柴油好：可以降低发动机供油系统和缸套的摩擦损失，增加发动机的使用寿命，从而间接降低发动机的成本。
(4)具有良好的安全性能：生物柴油的闪点高于化石柴油，它不属于危险燃料，在运输、储存、使用等方面的优点明显。
(5)具有优良的燃烧性能：生物柴油的十六烷值比柴油高，因此燃料在使用时具有更好的燃烧抗暴性能，因此可以采用更高压缩比的发动机以提高其热效率。
虽然生物柴油的热值比柴油低，但由于生物柴油中所含的氧元素能促进燃料的燃烧，可以提高发动机的热效率，这对功率的损失会有一定的弥补作用。
(6)具有可再生性：生物柴油是一种可再生能源，其资源不会像石油、煤炭那样会枯竭。
(7)具有经济性：使用生物柴油的系统投资少，原用柴油的引擎、加油设备、储存设备和保养设备无需改动。
(8)可调和性：生物柴油可按一定的比例与化石柴油配合使用，可降低油耗，提高动力，降低尾气污染。
(9)可降解性：生物柴油具有良好的生物降解性，在环境中容易被微生物分解利用。
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。
缺点生物柴油做为石化柴油的替代品，本身没有什么缺点，只是在生产过程中有一些缺点：一、在国家“不能与粮争地”、“不能与人争粮”、“不能与人争油”、“不能污染环境”的“四不”政策下，提炼生物柴油的原料只能用油料作物或者地沟油，而地沟油的收集是一个难题。
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、用酯交换方法合成生物柴油有以下缺点：（1）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；（2）色泽深，由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质；（3）酯化产物难于回收，回收成本高；生产过程有废碱液排放。
在这个问题上，直接裂解法不存在上述问题，可参考“动植物油料生产生物柴油的催化裂化方法”1.4生物柴油的生产工艺及其原理酯交换技术作为油脂改性的一种方法早已为人所熟知。
油脂的酯交换可采用的催化工艺和催化剂各种各样，但是要开发一种能满足工业化生产规模和效益的生产工艺还存在许多困难。
经过对1t/d～5t/d规模的中试实验装置的深入研究，德国凯姆瑞亚·斯凯特公司目前采用所述工艺已在德国和奥地利等欧洲国家建起了多个最大产量达300t/d的生物柴油生产工厂 . 其工艺流程见图1和图2。
表1 中给出了流程图中各代号的设备和功能名称。
表1 工艺图代号的名称和功能表本生物柴油（RME）是在一特殊设计的专利工艺中加以生产的，该技术受专利保护。
图1 生物柴油酯交换工艺流程简图图2 粗甘油中和，再酯化，甲醇蒸发和精馏工艺简图化学酯交换法的反应方程式如下：主流程见图11.5研究生物柴油的意义生物柴油来源于动植物油脂等可再生资源。
作为矿物柴油的替代燃料，生物柴油具有空气污染物排放少、润滑性好、生物降解完全等优点，但生物柴油的成本高是制约其发展的瓶颈。
结合各地自身条件，从原料(油料作物、油料林木果实、油藻和食用废油等)的综合利用，生物柴油的加工技术(酸碱催化、酶催化、无催化和副产高品质甘油的酯交换工艺)，以及高附加值的后续产品(润滑添加剂、特种溶剂、表面活性剂等)的开发利用等方面，生物柴油作为环境友好的替代燃料和大宗有机化工原料。
开发先进的生物柴油技术，才能使生物柴油产业成为真正具有竞争力的新兴产业。
传统能源的口益枯竭需要开发新的可再生能源，环境保护与汽车工业的发展需要清洁油料。
生物柴油足以植物或动物及其产物为原料制成的可再生能源，可以作为优质的石油柴油代用品。
发展生物柴油产业在我国具有的巨大潜力，将对保障石油安全、保护环境生态、促进农业和制造业发展、提高农民收入，产生相当重要的作用。
2.国内外生物柴油研究与生产现状及发展展望2.1我国生物柴油研究现状我国政府为解决能源节约、替代和绿色环保等问题制定了一系列政策和措施，一些学者和专家已致力于生物柴油的研究、倡导工作。
我们在技术上具有一定的支撑能力，并开始进行小规模生产。
但是，与国外相比，我国在发展生物柴油方面还有相当大的差距，长期徘徊在初级研究阶段，未能形成生物柴油的产业化；政府尚未针对生物柴油提出一套扶植、优惠和鼓励的政策办法；更没有制定生物柴油统一的标准和实施产业化发展的战略。
因此，我国进入WT0之后，在如何面对经济高速发展和环境保护和双重压力下，加快高效清洁的生物柴油产业化进程就显得更为迫切了。
2.2我国发展生物柴油的对策及展望2.2.1解决技术问题(1)催化剂的研制酯基转移反应所用的催化剂是关键技术。
用于酯交换的催化剂有酸、碱及分子筛等，但各种催化剂均有各自的优缺点。
为了提高生物柴油的产量和品质，需要进行大量的实验以获得最佳的催化剂。
(2)酶的选择性、寿命及反应时问在利用酶进行酯交换反应时，不使用有机溶剂就达不到高的酯交换率。
反应系统中甲醇达到一定量时，酶就失活，反应时间较长。
可采用固定化酶连续生产生物柴油的技术初步解决这一问题。
(3)生物柴油的倾点高，影响低温启动性由于生物柴油的碳数分布集中在14～18，因此低温启动性差。
可采取可控分段裂解的方法使生物柴油的碳数分布与石油柴油接近，从而改善生物柴油的低温启动性。
(4)反应的接触界面问题甲醇和动植物油脂互溶性差，反应体系呈两相，酯基转移反应只在界面进行，反应速率低。
采用超临界流体等技术增加界面面积以及提高催化剂的有效浓度是一种有效的方法[201。
(5)甘油皂对油品质量的影响甘油皂容易堵塞输油管道和喷油嘴。
可从反应器底部排出甘油皂，生物柴油中残留的甘油皂可用孔径为10“m的过滤器进行过滤除去。
物柴油中所含的微量甲醇与甘油，会使与之接触的橡胶零件如橡胶膜、密封圈、燃油管等逐渐降解。
对这些零件的材料可以用聚四氟乙烯进行替换。
(7)生物柴油的品质生物柴油的燃料特性必须符合柴油发动机性能的品质规格。
生物柴油(脂肪酸甲酯)作为燃料，首先必须保证制造时的酯交换反应完全，以避免杂质造成发动机工作不正常和废气排放不良。
而且必须彻底去除其反应的副产品甘油，有效的精练回收甘油还可降低生物柴油的成本。
其次必须注意脂肪酸甲酯的氧化稳定性，因为如果甲酯受到氧化，则会改变其燃料性质，导致燃烧生成的胶质或油渣阻塞过滤器。
(8)原料来源在我国人多地少的情况下，不宜过多占用耕地种植菜籽等生物柴油的原料，应因地制宜，利用山区种植的油料植物，或者利用废油、动物脂肪等原料，用于生物柴油的生产。
支持发展多种原料，如海藻、山区油料植物和回收利用的废油脂等。
解决原料问题的一个很好的方案是将废食用油脂回收利用，不仅解决了生物柴油的原料问题，降低了生物成本，还解决了废油脂的回收处理问题，使废物资源化[1、2l。
2.2.2发展展望(1)实行政府引导、支持和市场机制结合的发展方针，在税收与补贴方面予以适当的激励。
