开启2.0时代 二代生物柴油全面解析

[导语]石油资源不断减少以及日益严格的环保要求，开发可再生的绿色替代能源是必然趋势, 第二代生物柴油逐渐进入群众视野，优良的指标或将成为未来行业内的主流发展趋势。

随着2015年以后，国内经济环境弱势，原油下跌导致大宗商品价格指数不断下滑，与之相关的各类企业也经历着低利润无市场的尬尴境地。生物柴油作为明星替代能源，2015年三个季度即将结束，整个的发展过程不尽人意。

随着市场的不景气现象持续，生物柴油厂家切身实地的投入自救路程，除了部分厂家增加深加工设备，加工环氧甲酯供应化工领域之外，将生物柴油产品升级也是许多从业者的另一发展方向。

二代生物柴油似乎愈演愈热，什么是二代生物柴油？先来看看目前市场上资源充沛的一代生物柴油，动植物油脂的主要成分是甘油三酸酯，通过酯交换法制备的脂肪酸单烷基酯，工业上应用主要是脂肪酸甲酯，俗称为第一代生物柴油。而二代生物柴油则是动植物油脂通过加氢裂解工艺生产非脂肪酸甲酯生物柴油。那么两者相比有哪些优劣，二代产品的市场推广是否容易，我们一起来看。

第一代生物柴油发展现状及酯交换法工艺存在的问题

我国开展生物柴油的研究相比国外较晚，国家没有相关的政府利好政策和生产企业补贴政策，并且产业链发展不完善，我国的生物柴油加工原料多以废弃油脂为主。发展生物柴油产业可以增加一条由废弃油脂资源生产清洁柴油的渠道，但是其瓶颈问题是产品的质量和价格，不能参与石油市场竞争，与石化柴油缺乏竞争力。

所以积极开发降低生产成本，提高油品品质的研究，采用廉价的原料，通过技术创新、生产工艺进一步优化、改进、提高产物综合利用值，以获取低成本、高质量的生物柴油，是我国生物柴油生产技术的发展趋势，废弃油脂的选择一定程度上限制了生物柴油技术的推广及应用。也就导致一代生物柴油只能以调和组分油的身份进军石化领域。

目前动植物油脂通过酯交换法制备的脂肪酸甲酯，即第一代生物柴油存有原料利用品种单一、工艺复杂、设备繁多、反应过程使用过量甲醇，后续工艺必须有相应的甲醇回收装置；能耗高、色泽深；油脂原料中的游离脂肪酸及水严重影响生物柴油的收率及品质；油脂中的不饱和脂肪酸在高温下容易变质，酯化产物难以回收；成本高，生产过程有废碱液、废酸液排放造成环境二次污染等问题。

常规工艺制备的脂肪酸甲酯，由于自身性质决定的缺陷在实际应用中还存在一定的问题：如①低温流动性差，冷凝、冷滤点较高，不能在气候寒冷地区及冬季使用；②分子结构中含有氧官能团造成热值较低，通常比石化柴油低9%13%；③黏度较高，为5-10mm/s-1，在柴油中输送困难，使其供油不充分；④密度较高，为0.87-0.90cm3/g，易造成不完全燃烧；⑤储存稳定性差，容易发生氧化变质等问题。又因动植物油脂资源少、价格高，制约了生物柴油的实际应用及产业化的大力发展。

第二代生物柴油转化理论

第一代酯交换工艺生产的脂肪酸甲酯，其对原料油品的要求较高，同时副产甘油，加大了产品分离的提纯难度，增加了生产成本，又由于第一代生物柴油在使用过程中的弊端，研究者们通过第一代生物柴油进行加氢脱氧，异构化反应，得到类似柴油的烷烃，形成了第二代生物柴油。与第一代生物柴油相比，第二代生物柴油具有优异的调和性质和低温流动性等特点，适用范围更广泛。国外已开始逐渐进入工业应用阶段，为生产超清洁柴油奠定了基础。在我国只停留在试验研究阶段，迄今为止还尚未有进入工业化生产的企业，第二代生物柴油是未来生物柴油的主要发展方向。

动植物油脂的主要成分是脂肪甘油酯，在催化加氢条件下，甘油三酯、单甘酯及羧酸在内的中间产物，经加氢脱羧基、加氢脱羰基、加氢脱氧反应生成正构烷烃的最终产物是C12-C24正构烷烃，副产包括丙烷、水和CO、CO2。由于正构烷烃的熔点较高，使得所制备的生物柴油的浊点偏高，低温流动性差，再通过加氢异构化反应，将部分或全部正构烷烃转化为异构烷烃，从而提高其低温使用性能。 催化加氢裂解是一种有应用前景的油脂转化料燃料油技术，即生产第二代生物柴油的技术。是将生物油脂通过供氢催化裂解改质制备生物液体清洁柴油，是开发生物柴油替代燃料的又一条途径，是一种新能源的生产方式，与目前第一代生物柴油的酯交换法制备工艺相比较有其独有的优势。

供氢催化裂解工艺与酯交换工艺技术对比其先进性是：

1、原料方面：酯交换工艺对其原料中游离脂肪酸的质量分数要求最为苛刻，无论任何油脂都要进行脱酸、脱胶处理；供氢催化裂解工艺对原料中的游离脂肪酸要求最低，大部分油脂不需要脱酸、脱胶就可作原料使用，从而减少了脱酸、脱胶质对油的损耗，扩大了对原料的使用范围，更加适合我国生物柴油原料来源广、适用性强、性质不稳定和游离脂肪酸质量分数高的现状。

2、供氢催化裂解工艺制备的生物柴油低硫、低芳烃，符合清洁柴油发展方向，同时产品的比重小、热值高、稳定性好、低温性能好，可适应多种环境条件，全年都可使用，即使在-20摄氏度以下气温极低地区也能够使用，而第一代产品比重大、热值低、稳定性差，不能扩大柴油产量和清洁油品升级换代，只能低比例与石化柴油混合使用，从而限制在石化柴油中的大量应用。

3、供氢催化裂解法与酯交换法制备生物柴油相比，催化裂解的产物组成发生了根本变化，通常得到的是烷烃、烯烃、羰基化合物、脂肪酸的混合物，由于这些化合物的物化性质与柴油十分接近，发热值、黏度、密度、闪点、馏程等主要指标都能达到国标无铅汽油和轻柴油相应的指标要求。

4、供氢催化裂解工艺不需要对原料进行脱酸、脱胶质等预处理步骤，没有副产物甘油和甲醇回收的问题，只存在裂化一道工序，工艺设备简单，生产用工、设备投入、原材料成本大为减少，在生产成本和燃油性能上占有优势，在现有技术及目前石油市场竞争中，在没有国家政府现行政策资金补贴的情况下仍具有很强的竞争力。

5、采用悬浮床流态化反应器、固定床塔式反应器、隔板节能精馏塔、管式加热炉及自动排渣装置系统连续化生产，副产品回收利用，无“三废”污染物排放，是一种清洁生产工艺。

发展前景：

生物柴油作为一种可再生与环境友好的清洁燃料，将成为石油燃料油的理想替代能源。目前使用的生物柴油是常规酯交换法制备的第一代生物柴油，即以油料作物、油料植物和工程微藻等水生植物油脂、动物油脂及餐饮地沟油等为原料通过酯交换工艺生产脂肪酸甲酯，生产过程中同时副产甘油。这一技术比较成熟，已部分进入市场弥补石化柴油的不足。在第一代生物柴油的基础上，第二代生物柴油是以动植物油脂为原料通过催化加氢裂解工艺生产的非脂肪酸甲酯生物柴油。其指标明显优于第一代脂肪酸甲酯，适用范围更加广泛，是未来生物柴油的主要发展方向。目前国外第二代生物柴油已经进入工业生产和应用阶段，为生产超低硫清洁柴油奠定基础。从目前来看，植物油作为石油替代资源的成本较高，因此植物油的开发利用受到制约。但是从长远来看，由于石油资源不断减少以及日益严格的环保要求，开发可再生的绿色替代能源是必然趋势。我国每年的废食用油和其他碳氢废油的资源十分丰富，这也比大豆油、菜籽油便宜很多，利用废弃动植物油脂和碳氢废油生产第二代生物柴油，清洁汽油，认真提高废油资源的综合利用，符合循环经济发展思路，不仅对于缓解燃油的紧缺局面起到了一定的补充作用，而且对于新增企业经济效益和环境效益将是巨大的。