生物柴油产业发展及国内外开发利用现状(PPT 60页)

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2019年8月16日中国石油规划总院PetroChinaPlanning&EngineeringInstitute来自中国最大的资料库下载主要内容一、生物柴油概述二、国外生物柴油产业发展分析三、我国生物柴油产业发展分析第3页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载一、生物柴油概述(一)生物柴油定义(二)生物柴油与常规柴油的比较分析(三)生物柴油生产工艺简介(四)生物柴油在发动机上的应用试验(五)发展生物柴油的重大意义第4页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载(一)生物柴油定义生物柴油是指以大豆和油菜籽等油料农作物、麻疯树及文冠果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。生物柴油是是清洁的可再生能源,大力发展生物柴油对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力和拉动地方经济等具有重要的战略意义。第5页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载(二)生物柴油与常规柴油的比较分析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)0.880.8340℃动力粘度(mm2/s)4~62~4闪点(℃)>10060可燃性(十六烷值)≥56≥49热值(ml/l)3235燃烧功效(柴油=100%),(%)104100硫含量(w,%<0.001<0.2氧含量(v,%)100燃烧1kg燃料按化学计算法的最小空气耗量(kg)12.514.5水危害等级12三星期后的生物分解率(%)98701、更优异的产品性能.较好的低温流动性和燃烧性能生物柴油分子中含碳数为16~22,凝固点为-6℃,冷滤点为-1℃,低温流动性介于0#~-10#之间,十六烷值为50,自燃点低,具有良好的低温流动性和燃烧性。.具有无腐蚀性的特点低硫的生物柴油腐蚀性小,可延长柴油机的使用寿命。另外,不含水分和机械杂质。.较好的润滑性由于运动粘度较高,不仅柴油机工作柔和且起动容易,而且具有较好的润滑性。与常规柴油相比较,生物柴油具有两方面的优点。第6页2019年8月16日来自:46.23%9.25%PM:68.07%13.61%SOx(3):100%20%多环苯类(PAH)80%13%NPAH多环苯类的氮化物90%50%(二)生物柴油与常规柴油的比较分析.排放烟度低,保护大气环境燃烧充分,排放烟度低,燃烧后生成的废气中二氧化硫含量极低,因此大大降低了对大气的污染,保护大气环境。.不含对人体有害的重金属由于生物柴油来源于植物油脂,提纯手段为高真空蒸馏方式,产品不加任何添加剂,基本上不含对人类健康有害的重金属。.可再生的原料植物油脂是一种取之不尽用之不竭、能够再生的物质,利用它作为能源,减少了对石油的依赖和消耗,保护了大气环境。2、更多元的环保特质第7页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载(三)生物柴油生产工艺简介动植物油物理法化学法微乳液法直接混合法高温热裂解法酯交换法生物柴油主要方法1、反应原理第8页2019年8月16日来自、反应原理天然油脂多由直链脂肪酸的甘油三酯组成,与甲醇进行酯交换反应后,得到脂肪酸甲酯(即生物柴油)和甘油。第9页2019年8月16日来自、甲醇钠等廉价催化剂,反应速度快,转化率高,是目前主要采用的工艺技术。产品需中和洗涤而带来大量的工业废水,后处理复杂。超临界非催化法反应时间短,转化率达95%以上,后处理简单。醇油比高,生产工艺对设备要求高。脂肪酶催化法条件温和,醇用量小,反应产品分离及后处理方便,无污染物排放。反应时间长达数天,低碳醇转化率低,酶成本高,酶的寿命短。固体酸催化法生产工艺简单,产品后处理方便,无废水产生。处于实验室阶段,未有工业化应用。根据催化剂的不同,分为四种酯交换反应:1、反应原理第10页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载最早的酯交换工业反应过程都采用带冷却回流的间歇釜式反应器:先将碱催化剂溶解于甲醇,再加入到油脂中在搅拌条件下升温反应。目前国内外主要采用连续搅拌釜式反应器:主要是在每一级反应后把甘油相分出,然后补充甲醇和催化剂继续反应,直至反应完全。美国生物柴油协会报道了世界20余种工艺技术的供应商,主要路线都是液碱催化的多段酯交换,工艺技术已比较成熟。2、国内外主要生产工艺技术第11页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载与中国石油进行过技术交流的德国鲁奇、意大利梅洛尼及奥地利生物柴油技术公司(ABTC)三家公司均采用液体碱催化法,工艺相近,单套装置生产规模最高可达25万吨/年,生产的生物柴油均可达到欧洲EN14214标准。最近几年提出的固体碱催化酯交换和超临界酯交换正处于发展阶段。由于甲醇与油脂不互溶,传统的液碱催化酯交换一般都采用机械搅拌以增强两者的接触面积,强化反应效果,提高反应速度。最近,一些新的强化酯交换技术也在开发中,包括:超声强化、微波强化等。2、国内外主要生产工艺技术第12页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载国内现有生产企业主要是以高酸值的废弃油脂为原料生产生物柴油。福建卓越新能源发展公司:原料在酸性催化剂条件下进行醇解和酯化反应,然后进行分离,得粗产品;在粗产品中加入含纯碱10%的饱和食盐水进行中和反应,得到水洗粗脂;最后,在水洗粗酯中加入工业纯碱后进行加热蒸馏,收集气相温度为220~320℃的馏分,得成品生物柴油。海南正和生物能源有限公司:采用环流喷射技术、真空分馏技术和固体酸催化剂的二段脂交换技术,采用榨油厂的油脚、城市餐饮废油以及黄连木等为原料。四川古杉油脂化工公司:原料经酸化除杂、连续脱水、酯化、回收甲醇、静置、分出甘油相,然后连续蒸馏得到成品。2、国内外主要生产工艺技术第13页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载正在开发试验的技术:中石化石科院:超临界生物柴油生产技术;四川大学:固体碱催化酯交换技术;清华大学、北京化工大学:生物酶法生产技术;南昌大学:双溶剂多相催化酯交换技术;浙江工业大学:超声波辐射酯交换技术;抚顺石油化工研究院:生物柴油联产1,3-丙二醇工艺;南京工业大学:有机碱催化酯交换技术……2、国内外主要生产工艺技术第14页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载生物柴油主要原料低凝点中性油(如菜子油、豆油、芥末子油、煎炸废油、泔水油、厨房通风系统的凝析油、多种野生树木的种子如黄连木、文冠果、乌桕等得到的油品);高凝点中性油(如棕榈油、牛羊鱼等各种动物油);低凝点酸性油(如酸化油脚、腐败的植物油);高凝点酸性油(如地沟油、棕榈油下脚料);3、生产原料对生物柴油性质的影响最近,美国绿能公司发明了以绿色微藻生产生物柴油原料的技术,通过藻类吸取来自发电厂废气中的二氧化碳,利用阳光和水进行光合作用生成含高蛋白质和脂肪的藻类,可作为优质的生物柴油原料。第15页2019年8月16日来自、生产原料对生物柴油性质的影响油菜籽红花棉籽黄油猪油牛油棕榈可可豆花生大豆橄榄玉米葵花籽第16页2019年8月16日来自、生产原料对生物柴油性质的影响第17页2019年8月16日来自、生产原料对生物柴油性质的影响综合各方面性质来看,菜籽油是最好的生物柴油原料。第18页2019年8月16日来自、生产原料对生物柴油性质的影响小桐子生产的生物柴油符合大部分指标要求,通过添加剂可解决氧化安定性问题。第19页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载(四)生物柴油在发动机上的应用1、发动机使用生物柴油的可行性2、柴油机燃用生物柴油时存在的问题3、生物柴油对发动机燃烧系统的适应性第20页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载植物油的物化指标和柴油指标接近;植物油的低热值比柴油低10%左右,但其密度比轻柴油几乎高同样的百分点,因此其燃烧所产生的功率也大致不变;由于植物油燃烧时的自供氧效应,燃烧速度要高于柴油,因此燃烧过程的持续时间及完善程度与燃用柴油时也较为接近。1、发动机使用生物柴油的可行性试验表明,在柴油机上燃用生物柴油是可行的。第21页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载冷启动困难:由于生物柴油低温馏出率低,因而给发动机的冷启动造成一定困难;积炭及结焦:由于某些植物油分子的热聚会及不完全燃烧,会在燃烧室、活塞、喷油器等部位形成积炭或结焦,使机械效率下降;润滑油变质:在低温启动、植物油未燃烧或不完全燃烧时,植物油会沿气缸壁进入曲轴箱,使润滑油变质。2、柴油机燃用生物柴油时存在的问题生物柴油可以任何比例与普通柴油混合燃烧,且对柴油机性能影响不大,但长期使用会带来如下三个方面的问题。第22页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载加大共有提前角,并采用精细调节供油提前角;供油系统采用先缓后急得供油方式;采取高温冷却、使用隔热型铸铁-铝铰接活塞,以及向活塞下部喷油等内冷方式代替外冷方式;采用结构优化的轴针式喷油器。3、生物柴油对发动机燃烧系统的适应性对柴油机燃烧系统的优化,有利于进一部改善发动机性能,增强生物柴油对燃烧系统的适应性。第23页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载(五)发展生物柴油的重大意义生物柴油促进经济发展保障能源安全提高环境质量拉动农村经济第24页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载1993年起,我国成为石油净进口国,进口量平均年增长率4%。2004年起,中国成为世界上第二大石油消耗国。目前我国柴油消费量维持在1亿吨以上,预计2010年将达到14529万吨。我国柴油市场供需矛盾日益突出经济持续增长汽车车型柴油化农用柴油车的发展保障能源安全00.20.40.60.811.21.42000200120022003200420052006亿吨00.511.522.53柴汽比表观消费量柴汽比(五)发展生物柴油的重大意义第25页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载促进经济发展节约开支节约外汇:$40/b节约成本:设备改造、基础设施潜在市场全球:2010年——3000万吨形成新产业生物柴油节约开支潜在市场形成新产业(五)发展生物柴油的重大意义第26页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载提高环境质量生物柴油自身的环保特点CO2下降78.4%,CO下降46%可达到严格的欧洲三号标准。生物降解率98%降解速率是石油柴油的2倍生物柴油排放的二氧化碳是作物和树木生长过程中从大气中吸收的二氧化碳,基本实现了吸收和排放的自然界碳循环,符合循环经济发展的理念。优选的原料林树种普遍在荒山荒地种植生长,通过生物柴油原料林基地建设,可以有效增加森林覆盖面积,改善当地的生态环境,构建具有多种功能的森林生态系统,提升森林生态系统碳汇作用。(五)发展生物柴油的重大意义第27页2019年8月16日来自中国最大的资料库下载拉动农村经济

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