摘要：隨著我國國民經(jīng)濟和汽車工業(yè)的長期快速發(fā)展以及國際能源形式的不斷變化，我國的石油安全將面臨嚴峻考驗。2005年我國實際進口石油達1.3億噸，對外依存度上升到40%，2006年有數(shù)據(jù)顯示已接近50%，截止到2005年我國累計探明可采儲量69.63億噸，其中累計采出量44.73億噸，剩余可采儲量24.9億噸，還夠開采十余年（按1.8億噸/年開采）。同時汽車尾氣的環(huán)境污染問題已引起普遍關(guān)注，為此各國都在積極尋找一種可以替代石油在能源結(jié)構(gòu)中占主導地位的資源，并且能夠有效降低排放污染的清潔能源——生物質(zhì)能源，生物柴油（脂肪酸甲酯）即是其中之一。

一、國內(nèi)生物柴油現(xiàn)狀

目前，由于國際化石能源供需矛盾日趨緊張，國際油價的高位長期運行，并且有我國政府的戰(zhàn)略性倡導、扶持，我國已進入生物柴油產(chǎn)業(yè)投資的成熟期、高潮期。在此背景下，我國生物柴油的建廠規(guī)劃產(chǎn)量約在200萬噸/年。在已投產(chǎn)和在建的生物柴油項目中，很少一部分的投資項目采用連續(xù)酯交換反應裝置；大多數(shù)還是零散的、小規(guī)模投資，采用的是傳統(tǒng)的強酸或強堿催化工藝；生物酶法生產(chǎn)工藝由于酶的局限性，還處于小試階段。

由于連續(xù)酯交換反應裝置我國沒有自主知識產(chǎn)權(quán)，加上該類設備生產(chǎn)線長，工藝繁瑣，設備投資較大。一般年產(chǎn)萬噸的工廠，設備投資就在億元以上，在國際油價無法預知的情況下，超大規(guī)模的投資、超長的投資回報期，使得投資商信心不足。

傳統(tǒng)的強酸或強堿催化工藝小規(guī)模生產(chǎn)生物柴油，一般采用高溫高壓極限條件，加上沒有有效環(huán)保措施的同步實施，造成能耗高、品質(zhì)差、危險性高、嚴重污染環(huán)境。隨著我國生物柴油標準出臺，政府的規(guī)范管理，這類工廠必在淘汰之列。

二、清研利華生物柴油技術(shù)

北京清研利華石油化學技術(shù)有限公司在與國際知名新能源公司德國普菲（profi）石油公司合作的基礎(chǔ)上研發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“一步法”生物柴油技術(shù)，克服了生物柴油工業(yè)化的瓶頸，一經(jīng)上市就得到市場肯定。

目前，國內(nèi)外生物柴油生產(chǎn)方法主要有物理法、化學法、生物酶法、超臨界法，在這四種方法中，有的粘度高，品質(zhì)差；有的成本高、催化劑活性差；有的需高溫、高壓，危險性高，總之不易工業(yè)化生產(chǎn)。而化學法是較成熟的，也是國內(nèi)外市場上使用較廣泛的方法。

（一）技術(shù)攻關(guān)

傳統(tǒng)化學法是利用強堿強酸作催化劑生產(chǎn)生物柴油，盡管每噸生產(chǎn)成本相對低廉，但存在酯化率低、品質(zhì)差、設備要求高、生產(chǎn)時長并且在精制中存在大量廢液、污染環(huán)境等問題，越來越受到人們的質(zhì)疑。

清研利華石油化學技術(shù)有限公司“一步法”生物柴油技術(shù)，是從原材料在酯化酯交換反應中的機理中入手，用自主生產(chǎn)的催化劑，促進甲氧基（低碳醇首先在OH的作用下發(fā)生離解，生成活性中間體——甲氧基，然后改進羰基中的C原子，從而發(fā)生親核替代反應，利用甲氧基將甘油三酸酯中的甘油基替代下來，從而生成產(chǎn)物脂肪酸甲酯），由低碳醇相向甘油三酸酯相傳遞的速度，促進甲氧基對甘油三酸酯的改進。催化劑在降低溶劑表面活性的同時，利用自身強大的活性和吸附性，進行離子交換（或是羥基或是氫離子）。陽離子取代基包括烷烴類、烴類、芳烴類等有機基團陽離子的脂肪鏈有機取代基團的碳數(shù)在1~18之間如直鏈烷基（C8～C20）、烷基本基（C8～C16）。陰離子可為HSO－₃、H₂PO－₄、HCO－₃、O－H等，反應機理如下：

（二）工藝流程

1.前處理：原料油在多數(shù)場合時含有一定的水分、雜質(zhì)和微生物，在加熱100℃以上的情況下甘油三酯的一部分加水分解，變?yōu)橛坞x脂肪酸，因此有必要去除，配合高速分離、脫水、脫酸、脫雜使脂肪酸轉(zhuǎn)化成不飽和脂肪酸。

2.酯交換：經(jīng)處理的原料油加熱至50℃～70℃進行酯交換，在催化劑的作用下，原料油往復循環(huán)，增加交換面積，提高反應質(zhì)量、縮短反應時間，增加產(chǎn)率。

3.甘油分離：反應結(jié)束后，從酯交換反應的生成物少量甘油和甲酯的混合物中分離出甘油。甘油的分離即可通過自然沉降（甘油1.20g/cm³、甲酯0.89g/ cm³）也可通過高效率的離心機或壓濾機進行分離。

4.吸附廢渣：酯化后的生成物（半成品）含有一定量殘余酸性催化劑，傳統(tǒng)工藝是采用水洗的辦法除去，本技術(shù)采用固體堿吸附的辦法去除，用量僅為0.3%～0.5%與物料混合攪拌后經(jīng)過濾除去，得到的廢渣約是物料總量的1%以下。

5.精制：除酸后的物料由管線直接輸入精餾塔在0.09MPa真空下進行蒸餾，產(chǎn)物加入優(yōu)化劑后經(jīng)檢測后存入成品罐中待用。

（三）廢棄物處理

1.酯化廢渣：原料加入酸性催化劑在加熱條件下與低碳醇反應，原料中的雜質(zhì)及微量油酯與催化劑發(fā)生付反應，形成焦化物沉積在反應釜底部，約占總物料量的1%~5%，具體數(shù)量與原料有關(guān)。此廢渣（有的稱植物瀝青），可集中清理或與煤碳混合后用作燃料或集中出售。

2.甘油： 這已成生物柴油項目的“雞肋”，首先是精制難度大，設備造價高，同時市場容量有限，今后逐漸形成供大于求局面，本技術(shù)中甘油產(chǎn)量極少，分離后可與廢渣（植物瀝青）一同處理。

3.廢液：本技術(shù)采用固體堿吸附的方法，因此無廢液產(chǎn)生。

4.催化劑再生：根據(jù)交換能力，催化劑只能吸附一定數(shù)量的離子，因此必須再生，也就是除樣吸附的離子，大多是用5%HCl浸泡4~8小時，然后放盡酸液，放進堿液浸泡4~8小時后，再放盡，用清水洗至中性，貯存再用。

（四）“一步法”技術(shù)特點

1、整個工藝流程操作在常溫常壓（精餾時在0.09MPa真空）下進行，因此不需高價的儀器設備，對設備的材質(zhì)要求也不是很高；

2、甲醇用量少，催化劑可重復再生；

3、工藝既可連續(xù)也可半連續(xù)；

4、脂肪酸甲酯精制中酸的處理采用干式法，所以整個工藝中沒有廢水排放；

5、催化劑的交換能增大，大大縮短了酯交換的時間提高了生產(chǎn)效率；

6、產(chǎn)品優(yōu)化后，質(zhì)量達歐盟EN14124中絕大多數(shù)指標要求。

三、生物柴油應用前景廣闊

胡錦濤總書記在2005年可再生能源大會上指出，要加強可再生能源的開發(fā)利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在眾多的可再生能源和新能源中，生物質(zhì)能源能夠脫穎而出，在于它能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模補充、替代石化能源，并且在能源使用之外還能夠從事材料和生物化工產(chǎn)品的生產(chǎn)、再利用，還可以使農(nóng)林和有機廢棄物無害化，資源化和尚無經(jīng)濟價值的土地、原材料成為能源地，可以發(fā)展農(nóng)林經(jīng)濟，推進農(nóng)村工業(yè)化和新農(nóng)村建設，因此發(fā)展生物能源及合成柴油不僅具有經(jīng)濟效益，而且具有深遠的社會效益。2005年我國生物柴油產(chǎn)量不足百萬噸與歐盟的六七百萬噸相比，有具大的差距。所以說生物能源的投資已經(jīng)成為當今行業(yè)的熱點，國內(nèi)外各方面的資金躍躍欲試，從當今形勢看，發(fā)展生物質(zhì)能源及合成柴油的意義深遠，前景廣闊?？梢灶A測，我國生物質(zhì)能及合成柴油產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將進入一個快速發(fā)展期。