生物柴油的制備及應用

1前言隨著日益嚴重的全球性能源短缺與環(huán)境惡化，控制汽車尾氣排放，保護人類賴以生存的自然環(huán)境成為目前人類急需解決的問題。世界各國的能源研究人員從環(huán)境保護和資源戰(zhàn)略的角度出發(fā)，積極探索發(fā)展替代燃料及可再生能源，生物柴油就是其中一種。生物柴油(Biodiesel)，即脂肪酸甲酯，是一種含氧清潔燃料，由菜籽油、大豆油、回收烹飪油、動物油等可再生油脂制取加工而成。生物柴油作為優(yōu)質的柴油代用品，屬環(huán)境友好型綠色燃料，具有深遠的經(jīng)濟效益與社會效益。生物柴油產業(yè)在我國具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，并將對保障石油安全、保護生態(tài)環(huán)境、促進農業(yè)和制造業(yè)發(fā)展、提高農民收入，產生相當重要的積極作用。發(fā)展生物柴油的意義

生物柴油的定義生物柴油以可再生的生物材料為基礎，比如大豆、油菜、玉米和向日葵，將甘油從脂肪和蔬菜油中分離出來，從而提煉出的酯類氧化燃料就是生物柴油，其化學成分是長鏈脂肪酸的單一烷基酯。它可以被生物降解，是一種無毒、無硫、不含芳香族物質的燃料

.生物柴油不含石油，但可以任何比例與從石油提煉出的柴油相混合，形成生物柴油混合物。這種混合物以“BXX”表示，其中“XX”代表生物柴油所占的比例（如B20表示包含20%的生物柴油）。它可以在壓燃式發(fā)動機上使用，而不需要對發(fā)動機進行任何調整.

生物柴油的主要特性

生物柴油的優(yōu)點

⑴具有優(yōu)良的環(huán)保特性

①由于生物柴油中硫含量低

②生物柴油中不含對環(huán)境造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對人體損害低于常規(guī)柴油。

③由于生物柴油含氧量較柴油高，使其燃燒時排煙少

.④生物柴油容易分解且無毒。

生物柴油的優(yōu)點⑵具有較好的低溫發(fā)動機啟動性能。⑶具有較好的潤滑性能。

⑷具有較好的安全性能。由于閃點高，生物柴油不屬于危險品。因此，在運輸、儲存、使用方面的優(yōu)點是顯而易見的。⑸具有良好的燃料性能。生物柴油十六烷值高于常規(guī)柴油，這使其燃燒性好于柴油，燃燒殘留物呈微酸性使發(fā)動機機油的使用壽命加長。

生物柴油的優(yōu)點⑹具有可再生性能。

作為可再生能源，與石油儲量有限不同，其通過農業(yè)和生物科學家的努力，可供應量不會枯竭。生物柴油完全可以由本國生產，這就減少了對進口石油的依賴。按照美國能源部的出版資料，美國每年50%的石油需進口，花費6000億美元。從20世紀80年代早期，國內石油生產量開始降低，而石油的消費量卻有增無減，這使得近年來我國成為石油進口大國。自1993年我國成為石油凈進口國以來，石油進口量以每年4%速度增長，2000年、2001年石油進口量均達7000萬噸以上，目前石油進口量占我國石油消費量1/3。未來世界能源發(fā)展的一個趨勢就是使用可再生能源代替不可再生的能源，所以，生物柴油的這個特性證明了發(fā)展生物柴油替代常規(guī)柴油是可行的，是與世界能源發(fā)展趨勢相一致的。生物柴油的優(yōu)點⑺發(fā)展生物柴油工業(yè)可以增強本國經(jīng)濟，尤其是國家農業(yè)經(jīng)濟。據(jù)統(tǒng)計，美國所有公交車每年所用的生物柴油燃料，就需要165萬t的大豆來提取。同時，生物柴油的生產會增加更多的就業(yè)機會。⑻生產生物柴油的能耗低。以每生產1MJ燃料的總能耗和效率表示，生物柴油與石油柴油總能耗及效率基本相近。但生物柴油的石油消耗僅為0.311MJ，遠低于柴油。而且榨油植物生長過程中大部分能量來自太陽能。若植物油酯交換過程采用可再生的乙醇時，則石油消耗還可下降。在生產生物柴油的過程中，每消耗1個單位的礦物能量就能獲得3.2個單位的能量，在所有的替代能源中它的單位熱值最高。生物柴油的優(yōu)點⑼生物柴油燃燒排放物對人體危害性小。美國研究人員通過有害氣體對人的體重、食欲、死亡率、血液、神經(jīng)、肺部、眼睛及NA等方面的影響得到結論：生物柴油的燃燒尾氣對人體沒有明顯副作用。相對常規(guī)柴油的燃燒尾氣，B20(含20%生物柴油的混合油)可降低16%的毒性危害程度，B100(含100%生物柴油的混合油)則可降低80%的毒性危害程度。

生物柴油的優(yōu)點以生物柴油為燃料的發(fā)動機，其廢氣排放指標不僅可滿足歐洲Ⅱ號標準，還可滿足即將在歐洲實施的歐洲Ⅲ號排放標準。由于生物柴油燃燒時排放的二氧化碳遠低于生產生物柴油的植物在生長過程中所吸收的二氧化碳，因此，理論上生物柴油用量的增加不僅不會增加反而會降低二氧化碳的排放量，對解決因二氧化碳增多而導致的全球變暖這一重大環(huán)境問題有積極意義。因此，生物柴油是一種真正的綠色柴油。

生物柴油的缺點

⑴生產生物柴油的成本偏高。生產成本太高是生物柴油得以廣泛應用的最大障礙。目前生產生物柴油的主要作物原料是大豆，所以價格必然是隨著大豆的生產量而上下浮動。美國正在開發(fā)其他的生物柴油原料作物，增加原料種類及數(shù)量，以降低生物柴油的生產成本。（2）生物柴油的粘度比傳統(tǒng)柴油高。由于生物柴油的粘度較高，所以在低溫下利用率不高，這就限制了生物柴油在氣溫較低的加拿大、北美和多數(shù)歐洲國家的使用。在這些地區(qū)，生物柴油主要是作為添加劑，即以5%-10%的比例與傳統(tǒng)柴油混合后使用。（3）生物柴油的儲藏也存在問題。在發(fā)動機上使用純生物柴油，封蠟和墊圈極容易損壞，如果在柴油中混合20%的生物柴油（B20）就能避免這些問題，使用（B20）的發(fā)動機性能與2號石油柴油的性能完全一致。

我國開發(fā)生物柴油的意義

生物柴油產業(yè)作為一個新型的能源工業(yè)，它可以帶來多方面的宏觀經(jīng)濟效益和社會效益：①為農業(yè)開拓新市場，改善農業(yè)經(jīng)濟結構，增加農民收人；②促進制造業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造更多的就業(yè)機會；③改變燃油結構，減少能源資源的消耗，保護生態(tài)環(huán)境，節(jié)約用于環(huán)保的費用；④保障石油安全，減少原油進口；⑤減少植物粕粉和甘油的進口。我國開發(fā)生物柴油的生態(tài)環(huán)境意義

⑴生物柴油來源于可再生資源，增加生物柴油的生產可以減少石化能源的開采和消耗，從而減少對地球生態(tài)環(huán)鏡的過度破壞和對不可再生能源的過渡開采和使用。⑵生物柴油燃燒所排放的CO2遠低于植物生長過程中所吸收的CO2，使用生物柴油會大大降低CO2的排放和室溫氣體的積累，緩解并從根本上解決因室溫氣體積累所造成的全球氣候變暖這一有害于人類的重大壞境問題。⑶發(fā)展生物柴油產業(yè)，將增加陸地土地植被覆蓋，對減少水土流失、調節(jié)大氣環(huán)境氣候等多方面具有生態(tài)調節(jié)功能。我國開發(fā)生物柴油的生態(tài)環(huán)境意義⑷石化能源脫硫一直是一項世界性的難題。其大量燃燒后形成的酸雨，給生態(tài)環(huán)境帶來巨大的災難；而生物柴油不含硫，其大量生產和使用將減少酸雨形成的環(huán)境災害。⑸生物柴油中不含苯及其它具有致癌性的芳香化合物，其使用后排放的廢氣也不會產生這些物質，生物柴油的生產和使用完全不會毒害人們的身體健康，使用生物柴油代替常規(guī)柴油將有助于人類的身體健康。⑹由于生物柴油中含有分子內氧，并具有良好的自潤滑性能，所以利用生物柴油為動力的柴油車燃燒充分，燃燒后尾氣中CHX、COX、NOX、殘?zhí)嘉⒘Ｅ欧糯蠓认陆?，可以有效控制大氣污染。⑺生物柴油不易揮發(fā)，很容易生物降解，如生產和使用過程中發(fā)生泄露，不會污染地面和水體，屬于環(huán)境友好的能源產品。我國開發(fā)生物柴油的社會意義

我國是最大的發(fā)展中國家，也是目前經(jīng)濟發(fā)展最為迅速的國家，能源發(fā)展戰(zhàn)略始終在我國的經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位。優(yōu)質石油能源的相對短缺及煤炭能源開發(fā)與利用過程中的低效率和所造成的環(huán)境污染正成為我國經(jīng)濟與社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。自1993年我國成為石油凈進口國以來，石油進口量以每年4%速度增長，2000年、2001年石油進口量均達7000萬噸以上，目前石油進口量占我國石油消費量1/3[10]。據(jù)美國《油氣雜志》提供的數(shù)據(jù)，我國2000年石油剩余探明儲量為240億桶(32.7億噸)，原油產量為320萬桶/日(1.6億噸/年)，石油消耗量為420萬桶/日

(2.06億噸/年)。按此數(shù)據(jù)，我國石油儲量僅可穩(wěn)產21年。而且產需存在5，000萬噸缺口[11]。數(shù)字龐大的石油進口還危及到我國戰(zhàn)略安全，有識之士已經(jīng)呼吁建立我國石油戰(zhàn)略儲備，但隨著石油資源逐漸枯竭，未來世界各國對石油能源的爭奪將更為激烈，建立戰(zhàn)略儲備不能從根本上解決石油資源短缺問題。與世界能源發(fā)展趨勢一樣，煤層甲烷、地熱能、風能、太陽能、生物質能及其它可再生的清潔能源在今后的中國經(jīng)濟發(fā)展中將是重要補充。其中生物可再生能源由于來源的穩(wěn)定性及環(huán)境的友好性一直是最重要的能源研究方向。

我國開發(fā)生物柴油的社會意義利用大宗過剩農產品糧食發(fā)酵生產醇類，如乙醇汽車代用燃料和利用油脂轉化生產生物柴油是生物可再生能源的兩個重要研究方向。我國在醇類代用燃料方面已經(jīng)開展了大量的研究工作，但用糧食生產醇類代用燃料轉化能耗高，且配制的汽油代用燃料不能直接在現(xiàn)有汽車中使用也是一個不容回避的現(xiàn)實問題。而大量研究資料表明：利用油脂生產生物柴油，轉化能耗相當?shù)?，并具有良好的能量正平衡。用菜籽油生產生物柴油，需要農業(yè)、加工、生物柴油轉化等各種能量投入8.6GJ/t，而生物柴抽具有37.2GJ/t的能量，投入產出比高達1：4.3，遠遠高于糧食發(fā)酵生產醇類代用原料的能量投入產出比；且生物柴油即可以直接使用，也可以與石化柴油以任意比例混合在現(xiàn)有柴油車中使用而不需要對現(xiàn)有發(fā)動機作任何改進；并可以利用已有的龐大礦物柴油銷售和儲存網(wǎng)絡[12]。發(fā)展生物柴油對我國農業(yè)結構調整、農村經(jīng)濟社會發(fā)展和增加農民收入具有重要意義。隨著近年來農產品（特別是糧食）供大于求，農民收入增長緩慢，調整農業(yè)結構，增加農民收入，是我們面臨的迫切任務。我們一直注重農產品向食品轉化，但由于受市場容量制約，近幾年還是出現(xiàn)了賣糧難、賣果難的局面。種植油料作物來生產生物柴油，走的是農產品向工業(yè)品轉化之路，而且液體燃料市場廣闊，是一條強農業(yè)富農民的可行途徑。它還可以創(chuàng)造大量就業(yè)機會，帶動農村及區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展，為國家和地方增加稅收。發(fā)展生物柴油既有明顯的社會效益，總體經(jīng)濟效益也大大超過國家扶植產業(yè)發(fā)展的投入。我國開發(fā)生物柴油的經(jīng)濟意義雖然目前在我國生產生物柴油尚不具備良好的經(jīng)濟效益，但發(fā)展我國生物柴油產業(yè)具有非常巨大的和不可估量的潛在經(jīng)濟意義。我國糧食生產能力過剩，而現(xiàn)有技術將糧食轉化成生物能源的效率和效益都比較低，有些地方因種出不掙錢，土地拋荒現(xiàn)象較為嚴重，但可通過結構調整發(fā)展成生物柴油的原料產地。同時我國國土中不適宜種植糧食的荒山、荒坡及水土流失和沙化嚴重的面積非常巨大，完全可以開發(fā)種植特色高產能源木本油料，發(fā)展成生物能源的供應地，而不必考慮油脂生產能力過大對油脂市場的沖擊；通過對土地的有效利用，每年將增加生物能源的供應量成千萬噸計，按目前柴油價格2800～3400元/噸計算，將形成一個300多億元的產業(yè)。并將建設大量的能源工廠，增加就業(yè)機會。值得注意的是現(xiàn)代石油工業(yè)是高度集中、連續(xù)性很強的產業(yè)，油田與煉油廠在戰(zhàn)爭時期是敵方的重點攻擊目標，容易被破壞，恢復生產也難。生物柴油原料和生產分散，工藝簡單，規(guī)?？纱罂尚?，易于隱蔽，總體生存能力強。美國軍方重視發(fā)展生物柴油，美軍國防能源補給中心已經(jīng)建立了生物柴油供應網(wǎng)絡，將B20柴油輸送到全國各地美軍。我軍也應考慮將生物柴油作為提高油料供應可靠性的一項措施。總之，發(fā)展生物柴油具有調整農業(yè)結構、增加社會有效供給、改善生態(tài)環(huán)境、緩解能源危機、增加就業(yè)機會等多方面重要意義[8]。目前世界各國都對生物柴油的生產非常重視，下面介紹目前生物柴油的發(fā)展狀況。國內外生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀

國外生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀

德國現(xiàn)有8家生物柴油生產廠，擁有300多個生物柴油加油站，生產生物柴油25萬t/a，有關機構制定了生物柴油標準DINV51606，并對生物柴油的產銷和使用給予免稅。法國有7家生物柴油生產廠，總生產能力為40萬t/a。使用標準是在普通柴油中摻加5%生物柴油，稅率為零。意大利有9家生產廠，總生產能力33萬t/a，稅率為零。奧地利有3家生產廠，總生產能力5.5萬t/a，稅率為石油柴油的4.6%。比利時有兩家生產廠總生產能力24萬t/a[16]

。美國生物柴油的發(fā)展現(xiàn)狀

美國是最早研究生物柴油的國家。1992年美國能源署及環(huán)保署都提出將生物柴油作為清潔燃料應大力發(fā)展；美國前總統(tǒng)克林頓在1999年專門簽署了開發(fā)生物質能的法令，其中生物柴油被列為重點發(fā)展的清潔能源之一，國家對生物柴油實行免稅的政策，以促進生物柴油產業(yè)的發(fā)展。從20世紀90年代初美國就開始將生物柴油投入商業(yè)性應用，但是最近兩年才真正形成規(guī)模，生物柴油已成為其產量增長最快的替代燃油。1999年，美國只有3個主要的汽車運輸公司使用生物柴油，而到2000年3月使用生物柴油的運輸公司超過了40個。生物柴油的年產量也從1998年的1500t高速增長到2001年的6×104t，美國現(xiàn)有4家生物柴油生產廠，總生產能力為30萬t/a，規(guī)劃2011年將生產生物柴油115萬t。美國使用生物柴油標準規(guī)定在普通柴油中的摻入量為10%一20%，稅率為零。

美國生物柴油的發(fā)展現(xiàn)狀美國近幾年對生物柴油做了較多的研究探索，主要進展有以下幾方面：⑴資源探索1998年美國國家再生能源實驗室對全國30個地區(qū)的隨機調查表明：年人均廢棄的油脂量為10.5噸。其中餐飲店(尤其是油炸食品的廢油)及排污中廢棄油可作為生物柴油的廉價原料。美國可再生能源國家實驗室(NREL)通過現(xiàn)代生物技術制成“工程微藻”，即硅藻類的一種“工程小環(huán)藻”。該種藻類在實驗室條件下可使脂質質量分數(shù)達60%以上，戶外生產也可達40%以上。預計每m2“工程微藻”每年可生產約1.6～4L生物柴油[7]。(2)成本核定生產生物柴油的副產品是丙三醇(甘油)。在飲食及食品工業(yè)市場銷售丙三醇的收益可以支付整個過程的費用，可使生物柴油的價格降低到普通柴油的水平。按2001年美國市場價計算，生產成本價視原料不同而異：植物油為0.48美元/噸、動物油脂0.33美元/噸、廢食用油0.165美元/噸。今后目標定價為0.125美元/噸，低于柴油0.165美元/噸。歐洲國家

目前，生物柴油運用最多的是歐洲。隨著生產生物柴油所需的工業(yè)油籽需求量的不斷增長，出于工業(yè)目的種植油籽的預留地面積也迅速增長。在歐盟各國以前通常被用來作飼料用油的廢食用油脂，現(xiàn)在也正轉向生產生物柴油[16]。歐洲議會免除了生物柴油90%的稅收，而高額燃油稅一般要占普通柴油燃料零售價格的50%甚至更多。歐洲國家對替代燃料的立法支持、差別稅收以及對油籽生產的補貼共同促進了生物柴油的價格對其他柴油燃料價格的競爭性。目前，歐盟推廣生物柴油的目標是：到2003年達230萬t，2010年達830萬t。德國現(xiàn)有8家生物柴油生產廠，生產生物柴油25萬t/a，擁有300多個生物柴油加油站，并制定了生物柴油標準DINV51606，對生物柴油實行不收稅的政策[17]。法國和意大利等歐洲國家也都建立了生物柴油生產企業(yè)：法國有7家生物柴油生產廠，總生產能力為40萬t/a；意大利有9個生物柴油生產廠，總生產能力33萬t/a。奧地利有3個生物柴油生產廠，總生產能力5.5萬t/a。2001年，歐盟國家生物柴油年總產量突破10×l05t[18]。其他國家其他一些國家也在興起生物柴油產業(yè)，例如日本早在1995年就開始研究用飯店剩余的煎炸油生產生物柴油，1999年建立了日產259L用煎炸油為原料生產生物柴油的工業(yè)化實驗裝置，日本政策科學研究的2000～2005年的發(fā)展計劃中，力爭每年使用4０萬L廢食用油調配的生物柴油，即達到年柴油消費量的1%。目前日本生物柴油年產量可達4×105t。泰國發(fā)展生物柴油計劃已于2001年7月發(fā)布，第一套生物柴油裝置已經(jīng)投運，并實施稅收減免。保加利亞、韓國等也在最近向全國推廣使用生物柴油。加拿大、巴西、韓國及保加利亞等國家也在積極發(fā)展生物柴油[19]。燃用生物柴油不僅具有優(yōu)越的排放水平，起到對環(huán)境污染的改善作用，同時這種用大豆或其他植物油做汽車燃料的技術對農業(yè)經(jīng)濟的支持也不可估量，因此近年來倍受各國，特別是石油資源貧乏國家的推崇，并正在大力推進其產業(yè)化進程。為了改善環(huán)境和降低對石油進口的依賴，歐美國家政府對燃用生物柴油給予巨額財政補貼和優(yōu)惠稅收政策予以支持，使生物柴油價格與石油柴油相差無幾，從而使之具有較強的市場競爭力。我國生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀我國生物柴油生產起步晚，給我們發(fā)展生物柴油工業(yè)帶來了很大壓力，同時也為我們創(chuàng)造了后發(fā)優(yōu)勢，使我們有機會借鑒其他國家成熟的生產技術和寶貴的推廣經(jīng)驗，少走彎路。而且我國具有自己的國情，我國植物和動物油脂的產量和消費量都非常大，油料處理和使用過程產生的大量廢舊油脂可以作為生產生物柴油的廉價原料油，保證了生物柴油工業(yè)的原料來源和經(jīng)濟可行性。

我國生物柴油發(fā)展現(xiàn)狀生物柴油產業(yè)是新興的高新科技產業(yè)，我國“十五發(fā)展綱要”己明確提出發(fā)展各種石油替代品，并將發(fā)展生物液體燃料確定為新興產業(yè)發(fā)展方向，加快我國生物柴油的研發(fā)和應用是新時期賦予的歷史使命，也是我們千載難逢的發(fā)展機遇[24]。我國政府為解決能源節(jié)約、替代和綠色環(huán)保等問題制定了一系列政策和措施，一些學者和專家已致力于生物柴油的研究、倡導工作。我們在技術上具有一定的支撐能力，并開始進行小規(guī)模生產。但是，與國外相比，我國在發(fā)展生物柴油方面還有相當大的差距，長期徘徊在初級研究階段，未能形成生物柴油的產業(yè)化；政府尚未針對生物柴油提出一套扶植、優(yōu)惠和鼓勵的政策辦法；更沒有制定生物柴油統(tǒng)一的標準和實施產業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略。因此，隨著我國生物柴油產業(yè)的發(fā)展，今后在如何面對經(jīng)濟高速發(fā)展和環(huán)境保護和雙重壓力下，加快高效清潔的生物柴油產業(yè)化進程就顯得更為迫切了。生物柴油應用現(xiàn)狀目前，生物柴油主要應用于運輸業(yè)、海運業(yè)及其他容易造成環(huán)境污染的領域（如礦井）。世界上許多國家已經(jīng)認識到生物柴油的重要性，并進行了大量的研究和試驗，已經(jīng)有100多個城市使用生物柴油進行了示范和測試項目，包括1000多輛公交車，行駛路程達幾百萬公里。歐洲、美國、新西蘭和加拿大對生物柴油實施了廣泛測試，對象是卡車、轎車、火車、公交車、拖拉機和小型輪船，測試包括純生物柴油、生物柴油與傳統(tǒng)柴油的不同比例的混合燃料。結果表明，生物柴油在保持性能不變的同時，還降低了發(fā)動機的磨損，多數(shù)測試結果顯示20%生物柴油與80%傳統(tǒng)柴油相混合的使用效果最好。由于各個國家的國情不同，對于生物柴油的研究和應用也存在差別，下面是幾個應用生物柴油比較廣泛的國家的情況。美國生物柴油的應用現(xiàn)狀美國生物柴油的興起是因為1991年大氣保護法和要求降低柴油燃料中硫含量及尾氣排放量法令的頒布。1992年的能源政策法就確定了一個長期目標：到2000年不含石油的替代燃料將占發(fā)動機燃料的10%，2010年增加到30%。美國對用大豆生產的生物柴油進行了廣泛測試，大量公共運輸車使用了這種燃料，測試表明生物柴油的生產花費相當于石油柴油的2.5倍。作為一種可降解的無毒燃料，生物柴油可以避免對水環(huán)境造成污染，比如濕地、沼澤地、河道和海洋，所以海運業(yè)將是生物柴油的一個大有潛力的市場。此外，生物柴油還能清除漏油，進一步證明了它對環(huán)境是相當安全的。1994年美國成功地進行了生物柴油在海運業(yè)的示范表演，一艘名為Sunrider的輪船完成了環(huán)球旅行，歷時近8000天，共行進了6.4萬km，訪問了40個國家，對生物柴油和可更新能源進行了宣傳。在這次旅行中，使用的燃料是100%的純生物柴油，并沒有對發(fā)動機進行任何調整，在旅途也沒有出現(xiàn)與燃料有關的發(fā)動機性能問題。歐洲生物柴油的應用現(xiàn)狀

歐洲生物柴油工業(yè)的發(fā)展得益于兩個方面，一方面是共同農業(yè)政策提出了閑置政策，即把原來生產糧食的土地用作其他用途（不以糧食生產為目的），同時給予穩(wěn)定的資金補貼以資鼓勵，如果把土地用來生產生物柴油的原材料，所給的津貼最高。隨著工業(yè)用含油種子（生產生物柴油）需求量的增加，1998/99年種植含油種子作物的閑置土地已經(jīng)增加了50%，達90萬m2。按照目前工業(yè)用含油種子的生產速度，未來幾年內可能達到甚至超過相當于100萬t的大豆粗粉；另一方面是歐洲國家的燃油稅很高，一般占柴油燃料零售價格的50%，甚至更多，而多數(shù)歐洲國家對生物柴油都實行免稅的政策，這就增強了生物柴油在價格方面于常規(guī)柴油的競爭力。多數(shù)歐洲政府認為，利用谷物制造替代燃料并不能改善經(jīng)濟狀況，實際上只能增加農業(yè)預算的壓力。盡管如此，1994年2月份歐洲議會依然通過生物柴油免除90%稅收的政策。立法支持、稅務免除以及生產含油種子的津貼，都使得許多歐洲國家的生物柴油在價格上可以與柴油燃料相競爭。自從1995年開始，西歐生物柴油的生產能力每年都突破110萬t，大多數(shù)通過酯交換過程生產，這樣每年就會生產超過8萬t的甘油副產品，使得市場上甘油過剩。德國正在研究使用冷榨油菜子的方法生產生物柴油，以避免甘油過剩問題。加拿大生物柴油的應用現(xiàn)狀

在加拿大，添加了生物柴油的柴油稱作綠色柴油，尾氣和發(fā)動機測試表明，綠色柴油的性能和添加商用硝酸鹽的傳統(tǒng)柴油一樣。目前在加拿大，生物柴油和綠色柴油還沒有付諸商業(yè)應用，但關于綠色柴油的車輛測試正在進行中。

世界各國生物柴油生產狀況

國家廠家數(shù)量 生產能（萬t/a）使用方式 稅收美國 4 30 10%-20%摻入柴油 免德國 8 25 — 免法國 7 49 5%摻入柴油 免英國 1 5 5%摻入柴油 免奧地利 3 5.5 — 4.6%意大利 9 33 — 免比利時 2 24 — 免日本 — 40 — 免南非 1 0.64 — —巴西 1 — 2%摻入柴油 免目前生產生物柴油的主要方法

到目前為止，人們已開發(fā)出了4種主要制備生物柴油的生產工藝。即直接摻和、微乳法、熱裂解法、酯交換法。而用于大量生產生物柴油的方法主要是在堿或酸的催化作用下的酯交換法。由于酸和堿催化下生產生物柴油的方法存在很多缺點，現(xiàn)在正在開發(fā)利用生物酶催化和不加催化劑使反應在超臨界下進行來生產生物柴油。直接摻和法摻和法是將植物油與礦物柴油按不同的比例直接混合后作為發(fā)動機燃料。20世紀80年代初，CaterpillarBrazil在柴油中摻和了20%的植物油作為預燃燒室發(fā)動機燃料而獲得成功，短期試驗植物油摻入比例可高達50%[27]。Anon[28]在柴油中摻入了95%的回收煎炸油，發(fā)現(xiàn)每運行4～4.5km就必須更換潤滑油，這是因為植物油的高黏度引起了不飽和成分的聚合使?jié)櫥褪艿轿廴径冑|。Adams等人[29]將脫膠大豆油與No.2柴油以不同的比例混合后用于直噴式發(fā)動機，并連續(xù)運行600h，發(fā)現(xiàn)兩者以1∶2的比例混合時性能較好，可作為發(fā)動機的替代燃料。菜籽油與No.2柴油分別以50∶50、70∶30和100∶0的比例混合后，它們的黏度是No.2的6～18倍。菜籽油與No.1柴油的混合油用于小型單缸柴油機可成功運行850h[30]。但是直接使用植物油或植物油與石油柴油混合使用，其結果不令人滿意，也不切實可行。植物油的高黏度、所含的酸性組分、游離脂肪酸以及在貯存和燃燒過程中，因氧化和聚合而形成的凝膠、碳沉積和潤滑油黏度增大等都是不可避免的嚴重問題。所以現(xiàn)在已經(jīng)不再使用此種方法來利用植物油。熱裂解法

熱裂解是在熱或熱和催化劑作用下，一種物質轉化變成另一種物質的過程。它是在空氣或氮氣流中由熱能引起化學鍵斷裂而產生小分子的過程[31]。許多學者對甘油三酸酯熱裂解制備生物柴油進行了大量的研究。甘油三酯熱裂解可生成一系列混合物，包括烷烴、烯烴、二烯烴、芳烴和羧酸等。不同的植物油熱裂解可得到不同組成的混合物。例如，大豆油熱裂解產物中含79%的碳和12%的氫[32]，與純植物油相比，它們的黏度低、十六烷值高。該工藝的特點是過程簡單、沒有任何污染產生，但是裂解設備昂貴，其程度很難控制，且當裂解混合物中硫、水、沉淀物及銅片腐蝕值在規(guī)定范圍內時，其灰分、碳碳和濁點就超出了規(guī)定值。另外，雖然裂解產品與石油汽油和石油柴油燃料的化學性質相似，但在熱裂解過程中，因氧的除去而失去了氧飽和燃料對環(huán)境的優(yōu)勢[33]。微乳法

植物油與甲醇、乙醇和1—丁醇等溶劑形成微乳液可解決其高黏度問題。在油酸甘油酯和大豆油與甲醇形成的微乳液中，2—辛醇具有良好的兩親性[34]。Zjejewski[35]等制備了一種微乳液，含53.3%(V%)的堿煉葵花籽油、13.3%190酒精度的乙醇和33.4%的正丁醇。這一非離子乳液的黏度為6.31×10-6mm2/s(40℃)，十六烷值25，含硫量0.01%，游離脂肪酸含量0.01%，灰分含量小于0.01%。乳液中正丁醇含量愈高，其黏度愈低，分散性愈好。在實驗室規(guī)模的耐久性試驗中，發(fā)現(xiàn)注射器針經(jīng)常黏住，積碳嚴重，燃燒不完全，潤滑油黏度增加。酯交換法

酯交換也稱為醇解，是用另一種醇置換甘油酯中的醇。使用的醇是含1～8個碳原子的一級和二級一元脂肪醇，主要有甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇。甲醇和乙醇使用較多，尤其是甲醇，因為其價格便宜，且其物化性能(極性短鏈醇)有利于反應的進行。這也廣泛應用于降低甘油三酯的粘度，加強可再生燃料的物化性能以改善發(fā)動機性能[36]。因此，由轉酯反應得到的脂肪酸甲酯可以作為柴油機的替代燃料。由各種植物油制備的生物柴油黏度與石油柴油接近，容積熱值略低，但十六烷值和閃點較高。因生物柴油的特性普遍類似于礦物柴油，故生物柴油作為礦物柴油的替代燃料具有很強的競爭力。酯交換法酯交換法按工藝過程可分為一步法和兩步法。一步法是酯化過程中，在反應罐中只進行一次酯交換反應，然后進行分離提純；兩步法是在一步法的基礎上，進一步進行酯交換反應，其工藝如下:酯交換法硫酸甲醇NaOH甲醇分離酯交換反應分離洗滌干燥生物柴油中和分離蒸餾甘油油酯（酸化油）酯化反應器酯交換法目前生物柴油主要是用化學法生產，即用動物或植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者堿性催化劑和高溫(230～250℃)下進行轉酯化反應，生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯，再經(jīng)洗滌干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生產過程中可循環(huán)使用，生產設備與一般制油設備相同，生產過程中可產生10%左右的副產品甘油。酯交換法目前生物柴油的主要問題是成本高，據(jù)統(tǒng)計，生物柴油制備成本的75%是原料成本。因此采用廉價原料及提高轉化從而降低成本是生物柴油能否實用化的關鍵。美國已開始通過基因工程方法研究高油含量的植物。日本采用工業(yè)廢油和廢煎炸油。歐州是在不適合種植糧食的土地上種植油脂的農作物。但化學法合成生物柴油有以下缺點：工藝復雜、醇必須過量、后續(xù)工藝必須有相應的醇回收裝置、能耗高、色澤深，由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質、酯化產物難于回收、成本高、生成過程有廢堿液排放[37]。酯交換法為解決上述問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即用動物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉酯化反應，制備相應的脂肪酸甲酯或乙酯。酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小、無污染排放等優(yōu)點。但使用生物酶法合成生物柴油目前主要存在的問題有：對甲醇及乙醇的轉化率低，一般僅為40%～60%，由于目前脂肪酶對長鏈脂肪醇的酯化或轉酯化有效，而對短鏈脂肪醇如甲醇或乙醇等轉化率低；而且短鏈醇對酶有一定毒性，酶的使用壽命短；副產物甘油和水難于回收，不但對產物形成抑制，而且甘油對固定化酶有毒性，使固定化酶使用壽命短[38，39]。酯交換法工程微藻生產柴油，為柴油生產開辟了一條新的技術途徑。美國國家可更新實驗室(NREL)通過現(xiàn)代生物技術建成工程微藻，即硅藻類的一種工程小環(huán)藻。在實驗室條件下，可使工程微藻中脂質含量增加到60％以上，戶外生產也可增加到40％以上。而一般自然狀態(tài)下微藻的脂質含量為5％～20％。工程微藻中脂質含量的提高，主要由于乙酰輔酶A羧化酶(ACC)基因在微藻細胞中的高效表達，在控制脂質積累水平方面起到了重要作用。目前，正在研究選擇合適的分子載體，使ACC基因在細菌、酵母和植物中充分表達，還進一步將修飾的ACC基因引入微藻中，以獲得更高效表達。利用工程微藻生產柴油具有重要經(jīng)濟意義和生態(tài)意義，其優(yōu)越性在于：微藻生產能力高、用海水作為天然培養(yǎng)基，可節(jié)約農業(yè)資源，比陸生植物單產油脂高出幾十倍，生產的生物柴油不含硫，燃燒時不排放有毒害氣體，排入環(huán)境中也可被微生物降解，不污染環(huán)境，發(fā)展富含油質的微藻或者工程微藻是生產生物柴油的一大趨勢[40]。酯交換反應催化劑酯交換過程使用的傳統(tǒng)催化劑為均相酸堿催化劑、酶催化劑和固體催化劑是近年來研究較多的領域，也代表著酯交換反應催化劑的發(fā)展方向

[41]

。均相酸或堿催化劑

目前生物柴油主要是用化學法生產，即用動物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者堿性催化劑和高溫(230～250℃)下進行轉酯化反應，生成相應的脂肪酸甲酯或乙酯，再經(jīng)洗滌干燥即得生物柴油。堿、堿土金屬烷基化合物，如氫氧化鈉、甲醇鈉、氫氧化鉀、甲醇鉀、氨基鈉等，用于酯交換反應制備生物柴油國內外都有文獻報道。其最大的優(yōu)點是催化活性高；低溫下可加快反應速度；且無須減壓反應，催化劑易溶于脂肪酸脂。但同樣存在均相催化反應的缺點，產生大量酯化廢水，難于處理，使用堿作催化劑時，可能形成大量的皂，使產品乳化難于分離。為解決這個問題目前很多國家的研究人員正在研究利用固定化酶、多相催化劑作酯交換反應的催化劑來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的均相酸或堿催化劑。酶催化劑

美國聯(lián)合利華以及日本富士油脂公司早在上世紀80年代中期就已經(jīng)利用脂肪酶生產代可可脂，而且分別申請了相關專利，脂肪酶也被應用于生物柴油的制備，它對于酯交換反應有很高的活性，并且反應條件溫和。所以近些年來，固定化脂肪酶催化酯交換反應制備生物柴油成為研究熱點。采用固定化脂肪酶為催化劑生產生物柴油，可以解決脂肪酶無法從產品中分離的缺點，但是這種催化劑反應活性相對于酸堿催化劑低，反應時間過長，催化劑成本較高，還有待改進。多相催化劑

在實際應用中，非均相催化劑(多相催化劑)比均相催化劑更具優(yōu)勢，其中最明顯的就是容易從產物中分離，不會造成堿性廢水污染，對環(huán)境污染小，為環(huán)保型催化劑之一，在當今提倡綠色革命的大背景下，固體酸、堿催化劑無疑是一種較好的選擇，這也促使著人們對用固體物質催化酯交換反應進行更深入的研究。目前常用的固體酸催化劑主要包括樹脂、粘土、分子篩、復合氧化物、固定化酶、硫酸鹽、碳酸鹽等；堿性固體催化劑主要有堿土金屬氧化物、堿土金屬氫氧化物、碳酸鹽、復合氧化物以及堿性分子篩。RicardoSercheli等采用MSM-41分子篩負載烷基肌為催化劑催化大豆油與甲醇的酯交換反應。G．J．Suppes等采用CaC03，為催化劑催化大豆油與乙醇酯交換反應。復合氧化物作為性質優(yōu)良的堿性多相催化劑，近年來也被應用于酯交換反應。呂亮等Mg—AI復合氧化物為催化劑，在醇油比為6：1，反應時間為3h，催化劑添加量為20％的條件下，其產品收率可達到98％，并且該過程具有產品分離容易、后處理簡單、催化劑可重復使用等特點。復合氧化物本身具有較強的堿性、大比表面、孔分布均勻的特點，是很好的多相堿催化劑。醇超臨界下的酯交換法超臨界反應就是在超臨界流體參與下的化學反應，在反應中，超臨界流體可以作為反應介質，也可以直接參加反應。它不同于常規(guī)氣相或液相反應，是一種完全新型的化學反應過程。由于超臨界流體在密度、粘度、對物質溶解度及其他方面所具有的獨特性質，使得超臨界流體在化學反應中表現(xiàn)出很多氣相或液相反應所不具有的優(yōu)異性能，如溶質溶解度大，反應物質間接觸容易，擴散速度快等。超臨界流體對操作溫度及壓力的變化十分敏感，所以在反應中常常可以通過改變操作條件來調節(jié)超臨界液體的物理性質，如密度、粘度、擴散系數(shù)、介點常數(shù)數(shù)、反應速率常數(shù)等，以進一步影響反應混合物在超臨界流體中的傳質、溶解度及反應動力學等性質，從而改善反應的產率、選擇性及反應速度。用植物油與超臨界醇反應制備生物柴油的原理與化學法相同，都是基于酯交換反應，但超臨界狀態(tài)，甲醇和油脂成為均相，均相反應的速率常數(shù)較大，反應時間較短。另外，由于反應中不使用催化劑，因此反應后續(xù)分離工藝較簡單，不排放廢堿液，其生產成本與化學法相比大幅度降低，目前用這種方法制備生物柴油受到廣泛的關注。下表比較了用化學法與超臨界法生產生物柴油的差異。醇超臨界下的酯交換法表化學法與超臨界法生產生物柴油比較

普通化學方法 超臨界方法反應方法 1～８h 2～4min反應條件 0.1MPa、30～65℃ >8.09Mpa、>239.4℃催化劑 有 無皂化產物有 無產品收率 一般 更高分離物 甲醇、催化劑、皂化物 甲醇過程 復雜 簡單生物柴油生產工藝介紹生產工藝是經(jīng)濟可行性評估的依據(jù)，在實際的工業(yè)生產中，化學法生產生物柴油的連續(xù)性生產工藝有多種。依據(jù)所用催化劑的不同，可以分為兩類：堿催化生產工藝和酸催化生產工藝。以下將簡要介紹這兩種工藝。生物柴油堿催化生產工藝

堿催化生產工藝一般用堿金屬氫氧化物作催化劑。反應步驟如下：①預熱后的原料油與甲醇和堿金屬氫氧化物的混合物進入酯交換反應器反應，為提高原料油轉化率，將初次酯交換的反應產物再進入第二反應器繼續(xù)反應；②二次酯交換反應后的產物進入甲醇蒸餾器，蒸餾所得的甲醇回流循環(huán)使用，蒸餾甲醇后的反應產物進入水洗器，使所制得的生物柴油與甘油、堿金屬氫氧化物和甲醇相分離；③分離出的生物柴油進入蒸餾器，脫除水分和甲醇，得到高純度(>99．6％)的生物柴油產品；④水洗器底部流出的混合物，包括堿金屬氫氧化物、甘油、水分和甲醇則進人中和器，除去氫氧化鉀后再進入甘油凈化器，凈化得到所需純度的甘油副產品。如果原料油中游離脂肪酸的含量較高(高于0．5％)時，為防止游離脂肪酸影響堿催化酯交換反應地進行，需要通過預酯化反應將脂肪酸轉化為脂肪酸甲酯。以廢棄烹飪油為原料制取生物柴油為例，原料油首先與甲醇、硫酸一起進入酯化反應器進行預酯化反應，使游離脂肪酸轉化為脂肪酸甲酯，然后進入萃取器[42]，分離出的原料油再進人堿催化酯交換單元。生物柴油酸催化生產工藝

酸催化生產工藝一般用硫酸作催化劑。由于酯交換所需的甲醇與原料油的摩爾比較高(100：1)，酸催化生產工藝也需要兩個連續(xù)運行的酯交換反應，原料油經(jīng)過酯交換反應，再蒸餾回收甲醇后，先進行催化劑的中和，以減少下游操作單元中設備的材料費用。其他的操作單元如水洗、凈化等基本上與堿催化生產工藝相同。生物柴油生產的經(jīng)濟可行性評估

國外生物柴油生產的經(jīng)濟可行性評估近年來，國外學者在生物柴油生產的經(jīng)濟可行性評估方面作了許多工作(見表1.5)，通過對影響生物柴油生產成本的各種因素的分析和靈敏度分析，發(fā)現(xiàn)原料費用、生產工藝、甘油價值和生產規(guī)模是影響生物柴油生產成本的主要因素[43]。經(jīng)濟評估主要涉及工廠固定資產費用(包括購買土地、安裝水電系統(tǒng)、廠內道路建設、設備費用、不可預見費用和包商的酬金)、生物柴油的總生產成本(包括原料、催化劑、溶劑費用、三廢處理、維修、專利費用和人員費用等直接費用和經(jīng)常性開支、包裝、儲運、銷售、納稅、保險、折舊和研發(fā)費用等間接費用)和收支平衡價格等[44]。國外經(jīng)濟可行性評估

評 估 者 項目 NelsonNordam BenderZhang.YZhang.YZhang.Y產量（t/a） 100000 7800 10560 8000 8000 8000工藝類型 堿催化堿催化 堿催化堿催化 酸催化 堿催化原料油 牛脂低芥酸菜 牛脂 廢烹煮油 廢烹煮油 低芥酸菜籽油籽油固定資產費用($)15×106

未報道 3.12×106 2.32×106 2.21×106 1.17×106總生產成本($)37×106 5.95×106

未報道 7.08×106 5.15×106 6.86×106收支平衡價格340763420884644857($/L) （0.32$/L） （0.69$/L）（0.38$/L）（0.80$/L）（0.58$/L） （0.77$/L）甘油利潤($) 6.3×106[a] 0.9×106[b] 1.2

×106[c]0.72106[d] 0.68×106[e]0.77×106[f]0.73×106[g]注：a.甘油價格600$/t；b.甘油價格1450$/t；c.甘油價格1470$/t；d.甘油價格600$/t；e.f.g.甘油價格750$/t。國外經(jīng)濟可行性評估如表1.5所示，原料油費用在總生產成本中占有較大的比重，不同的原料油價格相差很大，導致相應的生物柴油產品的總生產成本有較大的變化，產品收支平衡價格由牛脂的0.32$／L到低芥酸菜籽油的0.69$／L不等。廢棄烹飪油價格為200$／t，原料油費用在總生產成本中所占的比例為24％～32％，而低芥酸菜籽油價格為500$／t，原料油費用所占的比例為6l％

，由表1.5可知以廢棄烹飪油為原料的酸催化工藝的總生產成本低于以低芥酸菜籽油為原料的堿催化工藝，而以廢棄烹飪油為原料的堿催化工藝的總生產成本卻更高，這是其預酯化單元的額外費用所致。低芥酸菜籽油在總生產成本中占有較大的比例，對生產成本的影響也較大，低芥酸菜籽油的價格每千克升高0.01$將會使每千克生物柴油的生產成本上漲0.03$[45]，而廢棄烹飪油的價格每千克升高0.01$將會使每千克生物柴油的生產成本上漲0.02$[44]。因此，采用低價原料油是降低生物柴油生產成本的重要途徑。目前，各國根據(jù)自己國內條件而采用不同的原料油生產生物柴油，美國以轉基因大豆為原料，歐洲主要以油菜籽為原料，日本以廢棄烹飪油為原料，巴西以蓖麻籽為原料[46]

。

國外經(jīng)濟可行性評估我國的棉籽、大豆、油菜籽產量很大，但這些油以食用為主，價格較高，菜籽油約4000RMB／t，花生油約6800RMB／t，而柴油價格不足3800RMB／t，以這些油生產生物柴油沒有經(jīng)濟性可言。另一方面，我國植物油產量大，煉油過程產生大量的下腳料和油渣；食用油消費量大，2000年約為1200萬t，預計2005年將增加到1300萬t，按10％計算，將產生130萬t廢棄油脂[8]，如果充分利用這些廢棄油脂生產生物柴油，不但可以降低生產成本，還能減少環(huán)境污染，變廢為寶。另外，我國山區(qū)、海洋面積較廣，可以發(fā)展一些油料樹種如油茶、油桐、黃連樹等以及海洋藻類植物作為生物柴油的廉價原料。國外經(jīng)濟可行性評估生產生物柴油所用到的化學藥品，主要是催化劑和甲醇，其費用除了隨市場價格變化外，還受生產工藝的影響[47]。堿催化連續(xù)性工藝只需要與化學計量系數(shù)相對應量的甲醇，間歇生產工藝則要求至少有75％的甲醇過剩量來推動反應的進行。過剩甲醇回收率在60％左右，因此以上兩種工藝所用甲醇的費用差別不會太大。酸催化工藝所需的甲醇與原料油的摩爾比為100：1，遠高于堿催化工藝中甲醇的用量，適合采用連續(xù)工藝。然而化學藥品費用在總生產成本中的比重為7％～22％[44]

，對生物柴油生產成本的影響不大，可以視為一個定值。國外經(jīng)濟可行性評估生產工藝對生物柴油生產成本的影響，除了表現(xiàn)在化學藥品上外，更主要的是生產工藝自身難易程度的綜合反映，包括原料油預處理工藝的選擇，酸堿催化工藝的選擇，單元操作的選擇和排序。比如對于大豆油、菜籽油，采用堿催化工藝時固定資產費用最少。對于廢棄烹飪油，采用酸催化工藝酯交換反應速度慢，需要大量的過剩甲醇來推動反應的進行，從而需要增加反應器的尺寸，而且酸催化反應要求使用不銹鋼材料的反應器，從而導致設備費用的增加；若采用堿催化工藝處理廢棄烹飪油，必須進行預酯化，固定資產費用更高，相應的生物柴油生產成本也較高(見表1.5)。因此，以廢棄烹飪油為原料生產生物柴油時，酸催化工藝的經(jīng)濟可行性優(yōu)于堿催化工藝[48]。國外經(jīng)濟可行性評估甘油作為生物柴油生產的副產品，是一種重要的化工原料。由表1.5可知，甘油價值在生物柴油總生產成本中所占的比例為9％～17％，甘油價格每千克上漲0.06$將導致每千克生物柴油的收支平衡價格降低0.1$。甘油的價格隨純度的提高而增加，85％的甘油價格750$／t，92％的甘油價格為1200$／t，精煉甘油可以使生物柴油的總生產成本降低5％～l4％。然而，甘油的市場價格是不穩(wěn)定的，近年來隨著生物柴油工業(yè)的興起，世界甘油產量大大增加，甘油價格勢必要降低。Weber[49]

提到奧地利一個產能1.08萬t／a的生物柴油工廠，1990年建廠時高純度甘油的市場價格高達3520$／t，因而投入固定資產費用的27％用于精煉甘油，然而好景不長，同年l1月高純甘油的價格下跌到1760$／t，工廠的利潤便不復存在了[50]。國外經(jīng)濟可行性評估生產規(guī)模對生物柴油生產成本的影響，主要來自于規(guī)模生產對固定資產和管理操作費用的節(jié)約。研究發(fā)現(xiàn)，生產規(guī)模超過2萬t／a后，生物柴油的生產投入將出現(xiàn)大幅度的減少，而且工人和輔助設備都將獲得較高的使用效率[51]

。如表1.5所示，對于牛脂，生產規(guī)模由1.056萬t／a增加到10萬t／a時，生物柴油收支平衡價格由0.38$／L下降至0.32$／L[52]。國外經(jīng)濟可行性評估目前大部分國家的生物柴油價格都高于經(jīng)濟評估所得的價格。比如在美國，B100(B后的數(shù)字指生物柴油在混合物中的體積百分數(shù))的市場價格是0.53～0.80$／L，而同期的柴油價格為0.44～0.50$／L[53]。與石化柴油相比，生物柴油在價格上沒有優(yōu)勢。為了降低生物柴油價格，使生物柴油為市場所接受，生物柴油生產國的做法是出售生物柴油與石化柴油的混合物。這種混合物也已被證明具有超出石化柴油的燃燒特性。目前僅有德國、奧地利兩個國家使用B100，其他國家主要使用生物柴油與石化柴油的混合物，如法國使用B30，美國使用B20，瑞典使用B15[54]

。值得指出的是，國家稅收政策雖然不能改變生物柴油的經(jīng)濟可行性，卻直接影響生物柴油的市場價格。目前各國都不同程度的對生物柴油實施了稅收減免政策，如奧地利B100完全免稅、B2以下征稅0.290$／L；法國B5以上完全免稅、B5以下征稅0.392$／L；德國B100完全免稅，而同期石化柴油征稅0.290～0.392$／L。當然，要推動生物柴油產業(yè)的長足發(fā)展，我們還需要開發(fā)能夠降低生物柴油生產成本的新工藝[55]。

國內生物柴油生產的經(jīng)濟可行性評估

我國生物柴油的研發(fā)起步較晚。目前江蘇工業(yè)大學的鄔國英[56，57]和北京化工大學的譚天偉等[58，59]對植物油合成生物柴油的堿催化和酶催化酯交換反應進行了實驗研究；福建卓越、四川古杉和海南正和3家公司分別開發(fā)了自己的生物柴油工業(yè)生產工藝，并建成了具有1～2萬t／a生產能力的生物柴油工廠。對生產生物柴油的經(jīng)濟可行性評估則較少，見表1.6。其中，菜籽油費用在總生產成本中所占的比例是90％，其他原料油費用在總生產成本中所占的比例在59％～74％之間，甘油價值是總生產成本的24％～33％，它們是影響生物柴油生產成本的主要因素。相比而言，菜籽油油腳生產的生物柴油的總生產成本遠低于菜籽油，具有較大的盈利空間，是一種經(jīng)濟可行性較好的生物柴油原料。另外，油廠廢油和泔水油也具有很好的經(jīng)濟可行性。國內生物柴油生產的經(jīng)濟可行性評估依據(jù)以上經(jīng)濟可行性分析以及ZhangY等的評估模式，以價格低廉的植物油下腳料作原料，在假定的1.5萬t／a生產能力下，對生物柴油生產作了經(jīng)濟評估，其中植物油下腳料、甲醇、甘油(95％)、粕粉的價格分別為300、2300、8000、200RMB／t。結果發(fā)現(xiàn)固定資產費用為600萬RMB，總生產成本為4850萬RMB，甘油價值為1200萬RMB，粕粉價值為350萬RMB，產品收支平衡價格為3235RMB／t，而目前石化柴油的市場價格高達3800RMB／t，若生物柴油價格以3500RMB／t計算，生產生物柴油的年利潤是400萬RMB[60]。所以在我國使用低廉的植物油下腳料、廢油等作生產生物柴油的原料在經(jīng)濟上是可行的。國內生物柴油生產的經(jīng)濟可行性評估

原 料 油 項目 菜籽油 菜籽油油腳 油廠廢油 泔水油原料油費用（RMB） 3978[a] 2355[c] 1602[f] 1356[i]總生產成本（RMB） 3378 1874 1866 1620甘油價值（RMB） 1056[b] 1056[d] 627[g] 627[j]粕粉/黑腳價值（RMB） 0 234[e] 36[h] 36[k]生物柴油價格（RMB/t） 3600 3600 2000 2000銷售利潤（RMB） 222