生物柴油发动机

生物柴油发动机制取方法

生物柴油的生产方法有酯交换法、生物酶法和工程微藻法三种。我国生产的生物柴油普遍采用酯交换反应得到。生物柴油组成成分脂肪酸甲酯的典型结构如图1所示。它的官能团是一个碳原子与两个氧原子相连，其中一个键是 C-O 单键，另一个为 C=O 双键。

由于成本低，技术难度小，工业生产生物柴油主要是应用酯交换法。各种天然的植物油和动物脂肪以及食品工业的废油，都可以作为酯交换生产生物柴油的原料。可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。其中最为常用的是甲醇，这是由于甲醇的价格较低，同时其碳链短、极性强，能够很快地与脂肪酸甘油酯发生反应，且碱性催化剂易溶于甲醇。该反应可用酸、碱或酶作为催化剂。其中碱性催化剂包括NaOH，KOH，各种碳酸盐以及钠和钾的醇盐。酸性催化剂常用的是硫酸、磷酸或盐酸。虽然甲醇越多产率越高，但也会给分离带来困难。酯交换反应化学方程式如方程式 1所示。

生物柴油发动机性能指标

生物柴油可以从各种动植物的油脂转化得到，各个国家可以根据本国特色采用不同的生物柴油。用于生产生物柴油的主要原料有向日葵油、菜籽油、花生油、大豆油、棕榈油、烟草种籽油、玉米油、桐籽油、棉籽油、椰子油、亚麻籽油、印度棕树油、罂粟油以及煎炸油和地沟油。表 1为部分生物柴油和柴油的物理化学特性对比。

生物柴油可再生，清洁，安全，是多元化交通中最重要的新能源之一，在汽车领域的应用具有明显的优点和长远的意义：

（1）生物柴油能降低汽车的碳氢(HC)、一氧化碳(CO)、硫化物、多环苯类致癌物和“黑烟”等污染，有利于提高我国的大气质量；利用废食用油、垃圾油、泔水油生产生物柴油，可减少肮脏的、含有毒物质的废油污染；

（2）生物柴油作为可再生能源，可以缓解我国柴油燃料紧缺的现状，有利于加强我国的能源安全；

（3）从环境排放角度分析，生物柴油全生命周期环境排放显著下降，尤其是 CO₂在种植过程中的负排放，大大降低了温室气体排放。

（4）生物柴油由于其高十六烷值的特点，燃烧性能优于普通柴油；

（5）生物柴油具有良好的润滑性能，延长发动机及其部件的使用寿命；

（6）生物柴油燃点达到 150 度，高于普通柴油的 50 度，因此在使用，运输，储藏过程中，都更加安全。

（7）使用生物柴油，车用发动机及汽车燃料系统基本不需要改造，加油站等基础设施也基本不需要改动，应用推广非常方便。

（8）发展生物柴油，有利于调整我国的农业结构，增加农村就业机会，有助于解决“三农”问题，同时能形成相关产业链，推动我国经济的发展。

生物柴油发动机发展现状

我国森林植物中常见的能源油料植物 600 多种，含油量在 20%以上的 197 种，超过30%的 131 种。现有的木本油料树种总面积超过 600 万公顷，其中以生产燃料油为目的树种资源 200 多万公顷。此外，还有能种植水生含油植物的滩涂以及大量废弃餐饮油开发利用潜力巨大。在我国的技术经济条件下，制取生物柴油的最恰当原料是餐饮废油及含油作物如麻疯树、黄连木等。由于国际原油价格影响以及中央政府的鼓励，国有特大型企业已经加入到生物柴油的生产利用领域，并将在近期主导生物柴油的开发利用。

尽管生物柴油可以在不对发动机做较大调整下直接应用，但是由于生物柴油是饱和脂肪酸甲酯和不饱和脂肪酸甲酯组成的混合物，与柴油有显著的差别，因此生物柴油的大规模应用必然需要对发动机可靠性、燃烧与排放的优化，生产和使用生物柴油的经济性和二氧化碳排放等问题进行深入研究，因此生物柴油应用到柴油机上仍然有一些关键性科学问题有待解决：

（1）燃用生物柴油发动机的氮氧化物控制策略：生物柴油发动机能够明显降低 CO、HC 和 PM 排放，但是由于生物柴油分子中含有 12%的氧，因此通常导致生物柴油发动

机的 NOx 排放相对传统柴油机上升 10%～12%左右。

（2）生物柴油的物理特性对喷雾规律、混合气形成以及 PM 产生机理的影响：生

物柴油的粘度比商业柴油高，燃料的压缩性与柴油也有显著的不同，由此当生物柴油直接应用到柴油机后，燃料喷雾特性发生显著变化。

（3）燃用生物柴油发动机的非常规排放问题：尽管生物柴油能够显著降低 CO、PM和 HC 排放，但是生物柴油中含有少量的甲醇（或者乙醇），醇类物质在燃烧过程中必然会产生各种有害的非常规排放，如甲醛、乙醛、烯烃和炔烃。

（4）燃用生物柴油发动机的颗粒物排放问题：生物柴油可以降低颗粒物排放（质量），但是对于颗粒物数量浓度的影响还有待深入探讨。

（5）生物柴油微观分子结构对发动机燃烧排放特性的影响：生物柴油中不同甲酯的分子结构包括碳链长度，双键个数，以及不同醇类制备所形成的支链结构会对燃烧排放有影响。

“十二五”规划纲要中把建设资源节约型和环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点。纲要确立的“十二五”节能减排目标是：非化石能源占一次能源消费比重达到 11.4%。单位国内生产总值能源消耗降低 16%，单位国内生产总值二氧化碳排放降低 17%。主要污染物排放总量显著减少，化学需氧量、二氧化硫排放分别减少 8%，氨氮、氮氧化物排放分别减少 10%。

由于生物柴油和普通石化柴油的理化特性不同，因此生物柴油的燃烧特性，如滞燃期，着火温度、以及喷雾的贯穿距离都与普通石化柴油有所区别。总体来讲，由于生物柴油相对较大的十六烷值，在柴油机中燃用生物柴油会使得滞燃期缩短，从而减小放热率曲线预混合峰值，并且燃料含氧促进扩散燃烧，减小燃烧持续期。

与普通石化柴油类似，燃用生物柴油的主要排放物为一氧化碳、未燃碳氢、氮氧化物和颗粒物排放。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，常规和非常规碳氢排放特别低，PM 降低较大幅度，燃烧效率变化不大或略有改善, 不做任何技术调整的普通柴油机燃用生物柴油时，对发动机性能及 NOx排放有一定的负面影响，相对燃用柴油 NOx 排放最大升高 13.1%。

上述生物柴油制造方法--酯化、酯交换，所生产的生物柴油应该称为脂肪酸甲酯或乙酯，和石化柴油的主要成分有本质区别是酯与烃。商丘有相关生物柴油企业可以用废弃的油脂生产出达到欧盟标准的生物柴油。

总之，柴油是城乡使用较为普遍的燃料，通过生物途径生产柴油是扩大生物资源利用的一条最经济的途径，是生物能源的开发方向之一。

能源生物技术必将得到发展，"无污染生物柴油"也必将得到更广泛的应用。

而利用废弃油脂生产生物柴油可以有效的解决地沟油回流餐桌的风险，利国利民的好项目。2100433B

《2012年全球及中国生物柴油产业深度研究报告》是全球和中国生物柴油领域专业和深度的研究报告。

报告首先介绍了生物柴油产品的定义、分类、应用及产业链结构，然后介绍了生物柴油生产工艺及技术流程，随后全面介绍了全球各国生物柴油项目情况，之后汇总统计全球及中国生物柴油2009-2016年产能、产量、企业细分产量市场份额，原料细分产量市场份额，地区细分产量市场份额，工艺细分产量市场份额，接着介绍了全球生物柴油供应量、需求量以及缺口量，并介绍了全球及中国生物柴油平均售价、成本、利润、产值及利润率等详细信息。

采用案例的形式介绍了年产20万吨生物柴油项目的可行性分析，同时对全球及中国整个生物柴油行业的过去，现在和未来进行全面深度的总结，总体而言，这是一份专门针对生物柴油行业进行分析研究的深度分析报告，报告力求客观公正及数据像是的方式对生物柴油行业的发展走势进行了分析阐述，方便客户进行生物柴油生产发展规划，投资决策进行参考。2100433B