油脂通过醇解反应生产的柴油燃料
CH2OOC R1 CHOOC R2 CH2OOC R3
+ 3CH3OH
CH3OOC R1 CH3OOC R2 CH3OOC R3
CH2OH + CHOH
CH2OH
三 甘 酯 甲 醇
脂 肪 酸 甲 酯
生物柴油
甘 油
甲 醇：也可以用乙醇替代，但甲醇价廉 生物柴油：主要由C16-C18脂肪酸甲酯组成
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生物柴油的性能特征
生物柴油在下述方面具有比普通柴油优良的性能：
➢ 具有较好的润滑性能，使发动机的磨损降低，延长使 用寿命；
➢ 闪点高，在运输，储存，使用方面的安全性好； ➢ 十六烷值高,燃烧性能好； ➢ 硫、芳烃含量低，含氧量高，燃烧残碳低，排放好
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生物柴油的用途
直接用作车用优质柴油，即100%生物柴油（B100） 与石油柴油调配使用，品种有2%、5%、10%和20%，即B2、
Hydrodeoxygenation Zeolite upgrading
Alkyl benzenes, pAhroemnoaltsics, coke
C5 Sugars
(Xylose)
Dehydration
Furfural
Aqu. Phase Proc.
C8-C13 n-Alkanes, Alcohols MTHF (Methyltetrahydrofuran)
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跨国石油和粮油集团纷纷进军生物柴油领域
Chevron Technology Ventures LLC
➢ 获得Galveston Bay Biodiesel 22%股权，2006年底在 Texas建设生物柴油生产和分销设施
DOW化学与世界能源联合生产生物柴油
法国Total公司和芬兰Neste公司合作建设新一代生 物柴油装置，2008年投产
规划2010年产量达到800～1000万吨
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美国生物柴油发展概况
利用丰产的大豆为原料发展生物柴油 2003年，销售量为8万吨 2005年11月份美国的全国生物柴油协会估计，大约45家公司
正在积极生产生物柴油 据2006年1月份“生物杂志（Biodiesel Magazine）”报导，
美国2006年将建成15个生物柴油厂，总能力75万吨，同时扩 建3个生物柴油厂，扩建能力为15万吨 2007年9月，美国生物柴油协会称：美国共有148个生物柴油 厂，但一部分未运转 美国规划2011年生物柴油生产115万吨，2016年到330万吨
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生物质原料
农林废弃物等木质生物质资源
木质素 .
低品位油脂
生物航空燃料
Jet fuel: 10% in a typical refinery
Technology, Fuels, Operations & Infrastructure Potential Role for Carbon Credits to Bridge
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国外以精制原料油生产生物柴油的工艺
普遍采用液碱催化二段酯交换工艺
Biodiesel Industries BioSource Fuels, LLC Energea -- Klosterneuburg, Austria Superior Process Tech. Crown Iron Works Bratney Companies Westfalia Separator, Inc. Pacific Biodiesel Renewable Products Development Laboratories Biodiesel International
联美实业（美国）阗仁德环保能源有限公司在 上海建5万吨/年生物柴油厂
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（三）
发展生物柴油产业的关键是原料
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原料对生物柴油生产的影响
植物油的价格占成本的70～85％ 植物油性质和组成决定加工流程与产品方案 油料亩产量影响生产装置规模
（几千吨～25万吨/年）
油料收集、运输、物流半径和油品市场影响厂址选择 原料供应有季节性 往往需要采用多种原料以保证连续生产
Alkyl esters (Bio-diesel) C1-C14 Alkanes/Alkenes
Green diesel/green jet Direct Use
Zeolite Aqueous or S.C. Reforming
Aromatics, alkanes, coke Hydrogen
G.W. Huber, S. Iborra, A. Corma; Chemical Reviews 106, 4044 (2006).
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我国发展生物柴油的原料
——不与食用粮油争地
提供价廉油源——林业原料：
➢ 麻风树油、黄连木油、橡胶籽油等 ➢ 但有一个培育过程
目前的主要原料——废弃油脂：
➢ 餐饮业废油 ➢ 榨油厂下脚料 ➢ 废弃动物脂肪
利用东南亚棕榈油、麻疯果油等
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（四）
国外生物柴油生产工艺 的现状与发展趋势
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什么是生物柴油
B5、B10、B20柴油 车用燃料润滑添加剂，能改善低硫柴油的润滑性 非车用柴油的替代品，如船用、炉用、农用 机械加工润滑剂，脱模剂 优质溶剂油，如用作脱漆剂、印刷油墨清洗剂、粘合剂
脱除剂，可用于工业清洗、脱漆、电子、航天工业、家 用、食品加工、沥青处理 用于代替脂肪酸生产精细油脂化学品
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Potential role for carbon credits
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芳香烃及酚类化合物
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煤直接液化是热与催化协同作用的典型过程
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生物质能源不同转化技术
热化学
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石油化工
• 以催化裂化及加氢裂化为核心 • 处理液态原料 • 生产交通燃料及化学品
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煤化工
• 处理固体原料 • 生产电力、热、液体燃料等多种
Hydrodeoxygenation Zeolite Upgrading
Emulsions
Aromatics, hydrocarbons Aromatics, light alkanes, coke
Direct Use
Lignin
(coumaryl, coniferyl and sinapyl alcohols)
传递等 • 生物质能源概述、生物质热解气化基础等
课程安排
第五周：生物柴油 第六周：生物质热解及热解油精制 第七周：生物质气化及化学合成 第八周：生物质水热转化及生物基化学品
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生物质热化学转化
生物柴油
方云明 北京化工大学化学工程学院
化学工程楼A410 fangym@
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Hydrogen Methanol Alkanes
Gasoline Olefins
Biomass Feedstocks Cellulosic Biomass (wood, wood wastes, corn Stover, switch grass, agricultural waste, straw, etc.) Chemical Structure: cellulose, hemicellulose, lignin
使用生物柴油的注意事项
对橡塑部件具有溶胀性，与有些管路和垫圈不兼容
凝固点高（1.7-15.6℃），低温流动性不如普通柴油
氧化安定性差，可加添加剂改善
单位能量稍低，但燃烧完全可以弥补
典型2号柴油 生物柴油B100
热量单位/1b 18300 16000
热量单位/gal 129050 118170
（一） 生物柴油的性质及其用途
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什么是生物柴油
油脂通过醇解反应生产的柴油燃料
CH2OOC R1 CHOOC R2 CH2OOC R3
+ 3CH3OH
CH3OOC R1 CH3OOC R2 CH3OOC R3
CH2OH + CHOH
CH2OH
三 甘 酯 甲 醇
脂 肪 酸 甲 酯
生物柴油
甘 油
甲 醇：也可以用乙醇替代，但甲醇价廉 生物柴油：主要由C16-C18脂肪酸甲酯组成
Fast Pyrolysis Liquefaction
Corn Stover Bagasse
Corn
Sugarcane
Pretreatment & Hydrolysis
Corn Grain Hydrolysis
Steam-Reforming
Bio-oils (Sugars, Acids, Aldehydes, Aromatics)
获2010年全国优秀博士论文奖
香港科技大学
2008.1-2013.2
2009.2-2010.2
中国科学院青岛生物能源与过程研究所 美国亚利桑那州立大学
中国科学院卢嘉锡青年人才奖
从事微藻生物燃料研究
2013.10北京化工大学
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生物质利用概括图
Gasification
Syn-gas CO + H2
Water-gas shift MeOH Synthesis Fischer-Tropsch Synthesis
不同原料生产的生物柴油性质有差异
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（二） 油价飙升加速了国内外
生物柴油的发展
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欧盟生物柴油发展概况
欧盟为了履行“京都议定书”中减轻地球 温室效应的承诺，大力发展生物柴油
欧洲生物柴油的产量：
➢ 2002年，107万吨 ➢ 2003年，143万吨 ➢ 2004年，193万吨 ➢ 2005年，338万吨 ➢ 2006年，398万吨
Fermentation
APD/H
Ethanol, Butanol C1-C6 n-Alkanes
Triglycerides (Vegetable Oils, Algae)