生物柴油生产技术进展

生物柴油的原料是可再生的植物油或动物脂肪,燃烧后空气污染物以及CO2的排放低于石油生产的柴油。在柴油机燃油中加入生物柴油,能降低空气污染物如CO、SOx和芳香烃的排放,降低CO2排放。目前已被一些国家应用于运输燃料组分中,我国也开始生产生物柴油。论述了生物柴油生产技术进展,包括物理法、酸碱催化法、生物酶催化法、超临界法以及基于现有炼油厂的加氢技术生产生物柴油方法等,并分析了这些方法的优缺点和发展趋势。     

欧美加快推广应用生物柴油

生物柴油可组合在现有的燃料分配系统中。生物柴油由脂肪和植物油如向日葵、大豆、棕榈或菜子油与醇类 (甲醇或乙醇 )酯化生产 ,甘油是该过程的副产品 ,粗产品纯度 >80 % ,提纯至 99.5 %纯度可用于医药工业。生物柴油可按各种浓度使用 ,从 1 0 0 %生物柴油 (B1 0 0 )或与传统柴油调合成各种浓度。B1 0 0会影响密封和其他的发动机橡胶部件 ,需对发动机作一些改进 ,使用 2 0 %生物柴油的调合油 (B2 0 )发动机无需改造。生物柴油是经济的和对环境友好的替代燃料 ,当在常规柴油发动机中燃烧时 ,排出的烃类、CO和颗粒物质较少 ,燃料效率提高 ,…     

美军开始使用生物柴油

美军开始使用生物柴油据美军国防能源补给中心《燃料补给线》介绍 ,美空军Ｓｃｏｔｔ基地 2 0 0 1年 4月 10日 ,宣布开始在所有柴油车上使用生物柴油 ,这是第一个使用生物柴油的空军基地。该项目是为明年在其它基地使用替代燃料作示范。该基地使用的生物柴油是一种主要由大豆油制成的清洁燃料。虽然这种生物柴油不含石油成分 ,但它能与任何级别的传统柴油掺合使用。而今年 5月 ,Ｓｃｏｔｔ空军基地开始在 2 70辆车上使用Ｂ2 0 (生物柴油 )。Ｂ2 0通常是由 2 0 %的生物柴油和 80 %的石油柴油混合而成。Ｓｃｏｔｔ空军基地一位官员称 :“我们…     

橡胶籽生物柴油在柴油炊事装备上的应用研究

将橡胶籽生物柴油应用在电控立式柴油燃烧器、炊事挂车、自行炊事车、野战给养器材单元等装备上，并与常规矿物柴油进行对比试验。结果表明，橡胶籽生物柴油在着火性、火焰状态、燃烧稳定性、火焰温度等方面与原使用矿物柴油性能相当，但在烟气排放中，CO排放量显著低于矿物柴油，同时橡胶籽生物柴油燃烧效率较矿物柴油高，相应排放烟气温度低，燃油消耗量低。因此，在不改变炊事装备结构的情况下，用橡胶籽生物柴油完全可以替代常规矿物柴油，且使用橡胶籽生物柴油更有利于环保和节能。     

生物柴油的现状和发展

石油是一种不可再生资源,产量将逐渐减少,而石化柴油燃烧排放的废气是造成空气污染的一个重要原因,生物柴油能够在一定程度上缓解这些问题。介绍了生物柴油的生产方法、性能及应用现状,讨论了生物柴油存在的问题,指出生物柴油值得大力发展。     

代用燃料在柴油机中的应用研究。

本文对植物油,生物柴油,乳化油,乙醇／柴油等的制备和理化特性进行了研究。通过柴油机台架试验,研究了柴油机燃用生物柴油、乙醇／柴油、微乳燃油的排放特性。对比试验表明：生物柴油CO,碳氢（HC）和颗粒物（PM）的比排放下降幅度分别为34．6％,40．2％和28．9％,但NOx比排放增加了6．63％;柴油机燃用乙醇／柴油时,NOx和碳烟排放降低,但总碳氢（THC）和CO排放要略高于柴油;柴油机燃用微乳柴油时,NOx和碳烟的排放下降,HC和CO排放升高,在高负荷时柴油机燃烧微乳柴油具有一定节油效果。用电镜扫描对柴油机排气PM进行粒径测量表明：乙醇／柴油的排气颗粒物粒径要大于柴油,但是其含碳量低,对人体的危害要小。     

生物柴油在欧美推广应用

欧洲和北美利用过剩的菜子油和豆油为原料生产生物柴油获得推广应用。目前生物柴油主要用化学法生产 ,采用植物油与甲醇或乙醇在酸或碱性催化剂和 2 30～2 5 0℃下进行酯化反应 ,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯生物柴油。现还在研究生物酶法合成生物柴油技术。与普通柴油相比 ,生物柴油具有环境友好特点 ,其柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为 1 10 ,颗粒物为 2 0 % ,ＣＯ2 和ＣＯ排放量仅为 10 %。按照京都议定书 ,欧盟 2 0 0 8～ 2 0 12年间要减少ＣＯ2 排放 8% ,就燃料对整个大气ＣＯ2 影响的生命循环分析 (ＬＣＡ)指出 ,生物柴油排放的ＣＯ2…     

柴油清净剂改善柴油机有害排放的研究

有关柴油中添加具有清净分散作用的添加剂的研究已成为降低柴油机排放的重要课题。在同一台TY1100柴油机上分别使用试验用空白柴油、加0.15％长城牌LCD级润滑油的柴油样品和加0.15％石油磺酸钙清净分散剂的柴油样品，测定了柴油发动机排放气中各种有害组分的含量、发动机性能和燃烧特性。结果表明，在柴油中添加石油磺酸钙清净分散剂，可以降低柴油机的排放烟度和CO含量，特别是烟度的降低幅度较大。柴油机在高输出功率区域运转时，随着功率的增大，烟度的下降幅度增大。     

聚甲氧基二甲醚-柴油混合燃料对柴油机燃烧与排放的影响

在柴油中掺混体积分数为5%、10%和15%的聚甲氧基二甲醚(PODE3 8)得到PODE3 8 柴油混合燃料,利用热重分析仪在氧气气氛下对这些混合燃料样品进行热分析,考察其挥发和氧化特性,计算热分析参数;在柴油机上考察它们的燃烧与排放性能,并与柴油对比。结果表明,随掺混比的增加,3种PODE3 8 柴油混合燃料的起始质量损失温度相对于柴油降低了34℃、56℃和70℃,起始燃烧温度降低了64℃、118℃和172℃,热稳定性降低,同时综合燃烧特性指数提高。在额定工况下,与燃用柴油相比,柴油机燃用PODE3 8 柴油混合燃料时,滞燃期缩短,缸内最高压力略有提高;在预混燃烧阶段放热率峰值有所降低,在扩散燃烧阶段放热率峰值提高;比油耗相对于柴油分别增加08%、32%和85%,但有效热效率提高28%、42%和31%;CO排放分别降低了118%、140%和188%,HC排放分别降低了192%、268%和217%,排气烟度分别降低了252%、308% 和321%,NOx排放基本不变。     

无甘油副产生物柴油的组分分析及其燃烧性能

以氢氧化钾为催化剂催化棕榈油和新型甲酯化试剂MC进行酯交换反应制备生物柴油,采用气相色谱和气质联用的方法对反应产物进行了定性、定量分析。分析结果表明,由该工艺制得的生物柴油由主产物脂肪酸甲酯和副产物甘油碳酸酯组成。测定了生物柴油的主要物理性能指标,同时在柴油机未作任何调整的情况下进行了台架试验,考察了生物柴油与0#柴油混合燃料对柴油机燃烧过程、经济性和排放性的影响。实验结果表明,制得的生物柴油的密度、酸值和运动黏度均符合国家标准,将其与0#柴油混合(生物柴油体积分数20%)后可直接应用于柴油机,MC和甘油碳酸酯对缸内燃烧过程和经济性影响很小;燃用添加MC和甘油碳酸酯的混合燃料能有效降低柴油机碳烟、碳氢化合物和CO的排放量,NOx排放量稍有增加。     

生物柴油的标准和调合性能

与普通柴油相比．生物柴油具有环境友好特点．其柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为1／10．颗粒物为20％．CO2和CO排放量仅为10％。按照京都议定书,欧盟2008-2012年间要减少CO2排放8％,就燃料对整个大气CO2影响的生命循环分析（LCA）指出．生物柴油排放的CO2比矿物柴油要少约50％。     

提质生物质热解油的燃烧与排放特性

将生物质热解油提质后的精制生物油按5%、10%和15%的体积比加入柴油中,配制混合燃料B5、B10和B15。在发动机不同负荷工况下,考察了精制生物油比例对混合燃料的当量比燃油耗、有效热效率、气缸压力及尾气排放等特性参数的影响。结果表明：在额定转速25%负荷时,随着精制生物油添加比例增加,柴油机燃用混合燃料的当量比燃油耗升高,有效热效率降低,排气温度依次升高;在额定转速100%负荷时,随着精制生物油添加比例增加,混合燃料燃烧时缸内最大爆发压力依次下降,瞬时放热率峰值依次升高,燃烧始点滞后角度逐渐增加;此外,HC、CO和烟度排放均略有增加,但NOx排放略有减少。在小负荷工况下4种燃料HC和CO排放差异较大,因为该工况下更容易形成HC和CO;而大负荷工况时不同燃料的NOx和烟度排放差异更大。     

高原环境下新型无灰助燃剂对发动机性能的影响

采用大气模拟试验台架进行了高原环境下柴油机燃用柴油0#和添加无灰助燃剂燃油1#的外特性和负荷特性试验,考察了新型无灰助燃添加剂对柴油机高原动力性、经济性、燃烧和排放性的影响。结果表明,在发动机不作任何调整的情况下,与燃用0#柴油相比较,燃用柴油1#时发动机功率平均升高3.21%;燃油消耗率有所降低,外特性和负荷特性试验分别平均降低1.76%、2.68%;气缸压力、压力升高率和放热率峰值分别提高了5.10%、5.14%、7.49%,缸压峰值出现位置变化不大,压力升高率峰值和放热率峰值出现位置前移1~2°CA;滞燃期缩短,燃烧持续期延长;CO、HC和碳烟排放显著降低,NO_x排放有所增加。     

酯化烷基化联立提质生物油的燃烧与排放特性

通过催化酯化烷基化联立工艺将生物质热解油提质为高品位燃油(简称提质生物油)。将提质生物油分别以体积分数5%、10%和15%与0^#柴油混合,配制成混合燃油B5、B10和B15,在柴油机上评估其燃烧与排放性能。结果表明：当柴油机工作负荷相同时,随着提质生物油体积分数增加,混合燃油的当量比燃油耗逐渐升高,有效热效率逐渐下降,混合燃油的燃烧始点逐渐提前,滞燃期逐渐缩短,燃烧初期的放热率和缸压峰依次下降,而主燃阶段的放热率和缸压峰依次上升;在低负荷工况时,由于循环喷油量少,缸内的低温抑制了HC、CO的进一步氧化,且不易形成NO_x和碳烟,因此与高负荷工况相比,4种燃油的HC和CO排放特性差异较大,而NO_x和碳烟排放特性差异较小。     

添加剂对乙醇柴油稳定性及排放性能的影响

在含乙醇质量分数10%和正丁醇质量分数5%的乙醇柴油(简称N5E10)中分别加入不同质量分数的十六烷值改进剂(CN)或消烟剂(XY),考察其对乙醇柴油稳定性的影响,并在YZ4DB3柴油机上分别燃用这些燃料进行台架试验。结果表明,添加CN或XY质量分数分别为01%、03%和05%的N5E10的稳定性良好。与燃用柴油相比,燃用乙醇柴油及含添加剂的乙醇柴油能降低NOx排放和排放气烟度,但CO、HC排放体积分数总体上升高,低负荷时较明显。多数工况下,乙醇柴油中添加十六烷值改进剂可降低柴油机的CO、HC排放和烟度,而柴油机转速对NOx排放的影响明显。乙醇柴油中添加消烟剂可以明显降低柴油机排放气烟度,而CO、HC和NOx的排放受柴油机工况的影响;当转速为1800 r/min时,能降低NOx排放,但会导致HC和CO排放量增加;转速为2900 r/min时,能降低HC和CO排放,但却导致NOx排放增加,甚至超过原机排放。在N5E10燃料中加入质量分数为03%的十六烷值改进剂或05%的消烟剂,可以得到最佳减排效果。     

高原环境下新型无灰助燃剂对发动机性能影响

采用大气模拟试验台架进行了高原环境下柴油机燃用柴油0#和添加无灰助燃剂燃油1#的外特性和负荷特性试验,考察了新型无灰助燃添加剂对柴油机高原动力性、经济性、燃烧和排放性的影响。结果表明,在发动机不作任何调整的情况下,与燃用0#柴油相比较,燃用柴油1#时发动机功率平均升高321%;燃油消耗率有所降低,外特性和负荷特性试验分别平均降低176%、268%;气缸压力、压力升高率和放热率峰值分别提高了510%、514%、749%,缸压峰值出现位置变化不大,压力升高率峰值和放热率峰值出现位置前移1~2°CA;滞燃期缩短,燃烧持续期延长;CO、HC和碳烟排放显著降低,NOx排放有所增加。     

天然气基车用替代燃料的节能减排分析

CNG和GTL是目前使用较多的两种天然气基车用替代燃料,这两种替代燃料在生产过程、运输方式、车辆使用效率等方面都存在着差别。为了客观评价两种替代燃料的能源消耗和环境影响,以城市公交客车为应用对象,采用生命周期评价的方法,分析了两种进口天然气基车用替代燃料（CNG和GTL）利用路径与传统柴油相比的石油节约和排放降低效果。结果表明,在生命周期范围内,GTL路径的石油能耗降低了99.4%,PM、CO、NO_x、SO_x、THC排放分别降低了33.9%、4.8%、7.3%、79.2%、20.9%,但CO₂排放升高了23.4%;CNG路径石油能耗降低了99%,CO₂、PM、NO_x和SO_x排放分别降低了8.5%、84.7%、26%、64.5%,但CO和THC排放分别升高了52.9%和197.9%。因此,天然气的利用可以大幅度降低石油燃料的消耗和污染物的排放量,其中CNG路径的综合节能减排效果优于目前的GTL技术路径。     

生物柴油渗漏情况研究及其对润滑油的影响

生物柴油相对普通柴油具有低排放、低烟炱、润滑性能好等优势,但缺点是容易渗漏导致曲轴箱中溶解的生物柴油比普通柴油多。一些OEM曾报道在换油时检测发现润滑油中溶解了高达15%～20%的生物柴油。为了评价生物柴油渗漏情况,巴西lpiranga公司选择B5(5%生物柴油)和B20(20%生物柴油)进行试验,润滑油级别为CI-4/SL 15W-40。使用气相色谱法和红外分析检测其溶解率,结果如下:     

柴油机燃用生物柴油的碳烟排放模拟

开展柴油机燃用生物柴油时碳烟生成量的研究,基于广安碳烟模型提出一种计算生物柴油的碳烟排放公式。以实测示功图作为输入数据,结合喷雾与空气卷吸子模型、油滴蒸发燃烧子模型、传热子模型以及广安博之碳烟子模型,建立柴油机燃用生物柴油时碳烟排放准维预测模型,计算柴油机燃用生物柴油时碳烟生成量。结果表明,十三工况的计算值与试验实测碳烟排放量吻合,该模型适用于工程上含氧燃料的碳烟排放模拟。与柴油相比,由于柴油机燃用生物柴油时着火时刻提前,较早地达到碳烟生成的触发温度,燃烧开始阶段生成碳烟增加;但是由于生物柴油属于含氧燃料,其峰值和最终排出量都比柴油低大约50％。     

德国慕尼黑工业大学研制出超低尾气排放柴油发动机

日前,德国慕尼黑工业大学研制出低排放卡车柴油发动机,尾气排放量几乎能完全达到欧Ⅵ排放标准。该大学还将不断改进排放技术,最终目标是不用尾气净化器就能达到欧Ⅵ标准。进一步降低尾气污染排放的主要障碍是柴油颗粒和NOx排放很难同时降低。空气中氧气将柴油主要燃烧成CO2和水,这一化学反应瞬间完成,在燃烧室中产生的温度很高,高温作用下氧气会与空气中的氮气发生化学反应产生NOx。柴油发动机将经冷却的部分尾气与空气混合后重新导入燃烧室,这种混合气体中CO2和水会使柴油燃烧减缓,从而使燃烧室内温度不会很快上升,因此产生较少NOx,但同时因为混合气体中氧气含量少而产生了更多的柴油颗粒物。慕尼黑工业大学为柴油发动机设计了特殊的结构,使涡轮增压机将部分发动机尾气与空气混合气体以10倍大气压的压力压入燃烧室(目前量产汽车发动机只能承受不到5倍的大气压力),使高压混合气体有足够含量的氧气与柴油充分燃烧。同时改进发动机柴油喷嘴,使其能够以极高压力将柴油以非常微小的雾状油滴形式喷入燃烧室,与氧气充分混合燃烧,从而只产生极少的柴油颗粒物。但微小油滴充分燃烧的后果是燃烧室内温度又会迅速上升,导致NOx排放有所增加。因此研究人员将在尾气回送、混合...