[圖文]柴油產業注入綠色動力

　　由中國石油化工股份有限公司提出，石油化工科學研究院起草的我國第一項生物柴油的國家標準《柴油機燃料調和用生物柴油》進入報批程序。我國原有的生物柴油標準都是企業標準。這些標準的指標設置和具體要求，往往是企業根據各自的研發、生產和工藝水平制定的，缺乏共性的要求。有的企業還直接采用礦物柴油標準生產生物柴油，而生物柴油與礦物柴油在組成和性質上有所不同，以礦物柴油標準控制生物柴油的質量會產生很多問題。

　　生物柴油是真正的綠色能源，我國生物柴油的產業化正處于起步階段，面臨很多問題。其中，生物柴油需要滿足哪些方面的要求，必須有一個最基本的答案，這正是《柴油機燃料調和用生物柴油》要回答的問題。

　　點 題

　　近年來，國際原油價格一路飆升，與油價飛漲相伴的，是我國經濟快速增長，原油消耗節節攀升的現實。有資料稱：保守估計，全國柴油缺口每年已達5000萬噸。在市場上，需求就是動力。早就在國際原油價格剛剛出現上漲信號的時候，國內一些企業就開始轉向研究開發經濟環保的原料，于是，生物柴油開始走向前臺。

　　生物柴油產業由于技術成熟度高，對現有石油運輸分銷設施兼容性好，所以市場容易接受。雖然還不能完全替代石化柴油，但因為其種種優點，仍然得到了大力扶持。

　　不過，雖然技術路徑可行，歐美等國也一直在發展并鼓勵使用生物柴油，但正處于起步階段的我國生物柴油的產業化，也面臨諸多問題。國家標準《柴油機燃料調和用生物柴油》的出臺正試圖解決這些問題，它將對促進生物柴油的產業化產生重要意義。

　　生物柴油國標：踮起腳尖才能達到

　　據《柴油機燃料調和用生物柴油》國家標準起草人、石油化工科學研究院燃料油產品及添加劑研究室主任張永光教授介紹，我國生物柴油國家標準共包括17項技術要求的項目和限值，分別是密度：0.82～0.90kg/m3；運動黏度最小值為1.9mm2/s，最大值為6.0mm2/s；閃點130℃以上；冷濾點采用報告的方式；硫含量設定兩個指標，即不大于0.05%和0.005%；10％蒸余物殘炭不大于0.3%；硫酸鹽灰分不大于0.02%；水含量0.05%；不允許有機械雜質；銅片腐蝕不大于1級；十六烷值不小于49；氧化安定性不小于6.0；酸值不大于0.80；游離甘油不超過0.02%；總甘油不超過0.24%；90%回收溫度不超過360℃。這些要求考慮到我國生物柴油的使用主要是作為組分用燃料以5%～20%的比例與普通礦物柴油調和使用，如果使用100%的生物柴油，還需要另行制定標準或調整這項標準的指標要求。

　　從指標的數量上，我國生物柴油標準和發達國家相比有10多項差別，具體限定也有所不同。張永光解釋說，主要原因是歐美生物柴油的原料來源主要是油料作物，把他們的指標簡單地拿來，會使我國生物柴油的原料受限，有些指標也不符合我國的情況。我國生物柴油國家標準是一項相對比較高的標準，以我國絕大部分生物柴油生產企業的實際看，是需要踮起腳尖才能達到的標準。

　　我國企業在制定生物柴油標準時，大多參考國外生物柴油標準規定的指標和具體要求。對于我國生物柴油國家標準不予規定的一些項目，張永光解釋說，高濃度的單甘酯、二甘酯、三甘酯能夠產生噴射器沉積，并且可能影響低溫操作性能，造成過濾器堵塞。標準制定過程中，經抽取我國企業的樣品分析后發現，這3項指標都遠遠小于歐洲標準規定的限值。同時，作為調合用生物柴油，單甘酯、二甘酯、三甘酯在柴油中還可起潤滑添加劑的作用，因此我國標準對這3項指標不予限定。殘留的金屬可導致發動機沉積和磨損，并造成泵和注射器失效，使柴油車排煙增大，啟動困難，酯交換反應的催化劑可向反應中引入一價金屬和二價金屬，由于生物柴油在后處理中已經將金屬元素分離出，其在生物柴油中含量一般都很少，沒有必要限制金屬的含量。磷能夠破壞用于排放控制系統的催化轉換器，一定要保持它的低含量，由于我國生物柴油的磷含量都遠遠小于歐美生物柴油，所以我國生物柴油標準對磷含量不作要求。碘值是在規定條件下和100克油品起反應時所消耗的碘的克數，碘值大的生物柴油不穩定，易氧化；但碘值只是對生物柴油安定性的一個粗略估計，所以我國生物柴油標準對碘值不予要求。生物柴油中的甲醇含量是生物柴油生產過程中未反應的殘留物之一，生物柴油經處理后甲醇含量一般都很低，且我國目前還不具備檢測生物柴油甲醇含量的設備，所以標準暫時不將甲醇含量要求列入。甲酯含量反映酯交換進行的程度，歐盟標準要求不小于96.5%，標準制定過程中抽取的我國生物柴油樣品均達到這個要求，所以我國標準不予要求。

　　在人們享受汽車帶來的便利的同時，也不得不忍受汽車工業發展所造成的環境污染及其所帶來的能源壓力。在全球氣候變暖以及油價不斷上漲的背景下，尋找替代能源已成為全球汽車工業發展所面臨的共同課題。

　　有專家分析指出，大力發展生物質能源，用來替代日益緊缺的化石能源，是未來能源發展的方向之一。在我國，生物柴油正成為生物質能源開發的新領域。聚焦生物質能源：生物柴油產業化正在不斷升溫。

　　本報記者 王 嘉 攝

　　名 詞

　　生物柴油是由動、植物油脂與醇（例如甲醇或乙醇）經酯交換反應制得的脂肪酸單烷基酯。生物柴油的原料來源主要有油料作物、油料林木果實、油料水生植物以及動物油脂、廢餐飲油等。常用的油料作物主要有大豆和油菜籽，油料林木果實主要是油棕和黃連木，油料水生植物主要指工程微藻等。這些動物和植物油脂與甲醇或乙醇等低碳醇在酸或堿性催化劑以及230~250℃的高溫下進行轉酯化反應，生成脂肪酸甲酯或乙酯，再經洗滌干燥就是生物柴油。

　　生物柴油于1988年誕生于德國。2005年，歐盟15個成員國生產生物柴油已超過200萬噸，占世界生物柴油總量的90%。德國是目前世界上生物柴油產量最多的國家。

　　我國從2001年開始生產生物柴油。目前全國生產生物柴油的企業已有數十家，年產量超過10萬噸。我國生物柴油的原料來源十分豐富，據中國林業科學研究院副院長儲富祥介紹，我國常見的木本油料植物有600多種，總面積超過666萬公頃，年產種仁200萬噸以上。其中，種仁含油量達到或接近50%的就有數十種，主要有麻風樹、黃連木、光樹皮、文冠果等。據天津大學生物能源研究中心的一項研究，我國廢油脂資源中僅地溝油一項，每年就有40.1萬噸。我國生物柴油的研究和生產相對較晚，但進展很快，從油脂植物的分布、選擇、培育、遺傳改良，到加工工藝和設備制造，都已具備產業化能力。海南、四川和福建先后有公司開發出擁有自主知識產權的生物柴油生產技術，并相繼建成了規模超過萬噸的生物柴油生產廠。2005年國家專項農林生物工程項目確定，我國到2010年生物柴油的年生產能力要達到200萬噸，2020年生物柴油的年生產能力達到1500萬噸。

　　指 標

　　世界各國生物柴油標準的主要指標包括閃點、殘炭、硫含量、硫酸鹽灰分、機械雜質等，這些指標對燃油特性都有很大的影響。

　　□閃點是加熱油品產生的蒸氣和空氣組成的混合物與火焰接觸發生瞬間閃火的最低溫度。一般認為，閃點比使用溫度高20～30℃即可安全使用，閃點對生物柴油的貯存和運輸安全有著重要意義。

　　□殘炭是評價油品在高溫條件下生成焦炭傾向的指標，殘炭值越大，在柴油發動機氣缸內生成積炭的傾向越大。

　　□硫含量是清潔燃料的一個重要指標，生物柴油的一個主要優點就是硫含量低。油品中的含硫化合物對發動機的壽命影響很大，其中活性含硫化合物對金屬有直接腐蝕作用。

　　□硫酸鹽灰分是生物柴油使用中產生的固體磨料、可溶性金屬皂或未除去的催化劑等灰分物質。固體磨料和未除去的催化劑能導致噴射器、燃油泵、活塞和活塞環磨損以及發動機沉積；可溶性金屬皂對磨損影響很小，卻能導致濾網堵塞和發動機沉積。

　　□機械雜質是存在于油品中不溶于油的沉淀或懸浮物，如泥沙、塵土、鐵屑、纖維和某些不溶性鹽類。機械雜質會堵塞油路、噴嘴，降低燃燒效率，增加燃油消耗，還會造成發動機及零部件的磨損。

　　□減壓蒸餾是燃油揮發性產生潛在爆炸蒸氣趨勢的決定因素，在高溫或高海拔地區或兩種情況都具備時使用，可影響發動機的啟動。

　　□冷濾點表示柴油在低溫條件下的流動性能，能夠判斷燃油在低溫情況下的實際工作性能，關系到發動機燃料供給系統在低溫條件下能否正常供油。

　　□密度對噴嘴噴出的射程和油品霧化質量的影響較大，燃油密度的變化會導致發動機功率的變化以及發動機排放和燃油消耗也會發生變化。

　　□十六烷值是評價燃料油點火性能、白煙影響及燃燒強度的重要指標。十六烷值高的燃料自燃點低、燃燒發熱均勻，可降低發動機機械負荷。

　　□水含量會降低生物柴油的儲存穩定性，因為水解是生物柴油劣變的主要原因之一，水分還會促使部件銹蝕，也是微生物生長的一個重要條件。

　　□酸值可測定生物柴油中的生物脂肪酸和處理酸的程度，是評價油品腐蝕性和使用性能的重要依據。

　　□銅片腐蝕是評價燃料系統中銅部件腐蝕程度的指標。生物柴油中酸或含硫化合物的存在，會腐蝕燃料系統中的紫銅、黃銅和青銅部件。

　　□氧化安定性是油品的重要性質，生物柴油的主要成分是不飽和脂肪酸，易氧化。氧化安定性差就容易生成不溶性聚合物、可溶性聚合物、老化酸和過氧化物，造成發動機金屬部件腐蝕，導致燃料泄漏、排煙增大、啟動困難等問題。

　　□運動黏度是衡量燃料流動性和霧化性能的重要指標，運動黏度過高，油品的流動性差，會造成供油困難，燃燒不完全，燃料消耗過大；反之會使油品的流動性過高，燃燒不完全，發動機效率下降。

　　□脂肪酸甲酯是生物柴油的主要燃燒成分，生物柴油脂肪酸甲酯的含量是生物柴油純度及雜質含量的主要體現。

　　□總甘油包括游離甘油和未反應或部分反應的油脂，較低的總甘油含量能確保油脂在轉變成脂肪酸單烷基酯時的高轉化率。高含量的游離甘油可產生噴射器沉積，也會阻塞供油系統和腐蝕發動機，同時還能導致儲存和供油系統底部游離甘油的形成。

　　據介紹，歐洲各國及歐盟、美國的生物柴油標準有的還涉及焦化值、90%回收溫度、甲醇含量、甲酯含量、碘值、單甘酯、二甘酯、三甘酯、磷含量、一價金屬、二價金屬等技術要求。

　　專家稱油菜是生物柴油的理想原料。cnsphoto供圖