Z生物质能源生物柴油教案.pptx

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1、会计学1Z生物质能源生物柴油生物质能源生物柴油生物柴油Biodiesel第1页/共41页生物柴油生物柴油属于可再生能源的一种,是指由动植物油脂与短链醇经过酯交换反应而得到的有机脂肪酸酯类物质。第2页/共41页生物柴油生物柴油 生物柴油生物柴油是指是指植物油与甲醇植物油与甲醇进行酯交换制造的进行酯交换制造的脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯，是一，是一种洁净的生物燃料，也称之为种洁净的生物燃料，也称之为“再生燃油再生燃油”。制造生物柴油的途径主要有三条：一是利用食用油生产生物柴油；二制造生物柴油的途径主要有三条：一是利用食用油生产生物柴油；二是利用甘蔗渣发酵生产柴油；三是利用是利用甘蔗渣发酵生产柴油；三是利用

2、工程微藻工程微藻生产柴油。生产柴油。利用利用“工程微藻工程微藻”生产柴油是柴油生产一项值得注意的新动向。生产柴油是柴油生产一项值得注意的新动向。“工工程微藻程微藻”即通过基因工程技术建构的即通过基因工程技术建构的微藻微藻，为柴油生产开辟了一条新，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新能源实验室（的技术途径。美国国家可更新能源实验室（NREL）通过现代生物技）通过现代生物技术建成术建成“工程微藻工程微藻”，即硅藻类的一种，即硅藻类的一种“工程小环藻工程小环藻”（Cyclotellacryptica），在实验室条件下可使脂质含量增加到），在实验室条件下可使脂质含量增加到60以上（一般自然

3、状态下微藻的以上（一般自然状态下微藻的脂质含量为脂质含量为520），户外生产也可），户外生产也可增加到增加到40以上。以上。利用甘蔗渣为原料发酵生产优质柴油的研究成果，据称利用甘蔗渣为原料发酵生产优质柴油的研究成果，据称1吨甘蔗渣的能吨甘蔗渣的能量与量与1桶石油相当（每桶等于桶石油相当（每桶等于31.5加仑，每加仑等于加仑，每加仑等于3.7853升）。升）。RCOOCH3第3页/共41页基本内容基本内容n n1、生物柴油研究的意义n n2、生物柴油及生产方法n n3、生物柴油的优缺点n n4、生物柴油的国内外现状第4页/共41页一、一、生物柴油研究的意义生物柴油研究的意义n n世界石油资源的枯

4、竭n n石油资源对国家和个人的影响n n2004年中国成为全球第二大石油消耗大国3亿吨n n生物柴油第5页/共41页 二、生物柴油及生产方法二、生物柴油及生产方法n1 生物柴油n一种脂肪酸甲酯类化合物，通过植物油或动物脂肪与醇类化合物在催化剂存在下进行酯化反应生成n原料油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂，以及动物油脂、废餐饮油料。第6页/共41页n2生物柴油的生产方法n n直接混合法n n微乳化法n n裂解法n n酯化法n n酯交换（醇解）法物理方法化学方法第7页/共41页酯化-酯交换联合法生物柴油生产流程第8页/共41页生物柴油生物柴油生物柴油生物柴油制造方法制造方法制造方法制造

5、方法第9页/共41页生物酶法制取生物柴油生物酶法制取生物柴油脂肪酶油脂短链醇生物柴油甘油传统方法存在的问题：存在的问题：短链醇容易引起脂肪酶的严重失活；短链醇容易引起脂肪酶的严重失活；甘油容易吸附在固定化脂肪酶表面而阻碍脂肪酶的催化；甘油容易吸附在固定化脂肪酶表面而阻碍脂肪酶的催化；油脂与短链醇不互溶，不利于脂肪酶的催化油脂与短链醇不互溶，不利于脂肪酶的催化新工艺（已申请发明专利）（已申请发明专利）该工艺的优点：该工艺的优点：反应底物及产物对脂肪酶均无明显的抑制作用，脂肪酶反应底物及产物对脂肪酶均无明显的抑制作用，脂肪酶 可循环使用；可循环使用；反应物完全互溶为均相体系，利于脂肪酶的催化反应物

6、完全互溶为均相体系，利于脂肪酶的催化脂肪酶油脂乙酸甲酯生物柴油三乙酸甘油酯乙酸甲酯甘油甲醇矸第10页/共41页三、生物柴油的优缺点三、生物柴油的优缺点n n1 优点n n具有优良的环保优势具有优良的环保优势n n运动粘度高运动粘度高n n安全性能好安全性能好n n燃烧性能优良燃烧性能优良n n属于天然可再生性能源，减少人们对石属于天然可再生性能源，减少人们对石油的依赖油的依赖n n单独使用，也可与石化柴油调和使用，单独使用，也可与石化柴油调和使用，还可以作为添加剂提高燃烧效率还可以作为添加剂提高燃烧效率第11页/共41页生物柴油与石油柴油污染物排放比较生物柴油与石油柴油污染物排放比较 B100

7、B100比石油柴油减少的比例比石油柴油减少的比例B20B20比石油柴油减少的比例比石油柴油减少的比例HCHC36.73%36.73%7.35%7.35%CO:CO:46.23%46.23%9.25%9.25%PM:PM:68.07%68.07%13.61%13.61%SOSOx x(3):(3):100%100%20%20%多环苯类多环苯类 (PAH)(PAH)80%80%13%13%NPAHNPAH多环苯类的氮化物多环苯类的氮化物90%90%50%50%第12页/共41页n2 缺点n n低温启动性能不佳n n燃烧排放物中NOx 含量较高n n含有微量甲醇与甘油，会使接触的橡胶零件，如橡胶膜、

8、密封圈、燃油管等逐渐降解n n油脂来源分散，品种复杂第13页/共41页技术不成熟技术不成熟目前生物柴油主要是用化学法生产，反应时间短，目前生物柴油主要是用化学法生产，反应时间短，成本低。成本低。n n缺点：工艺复杂、能耗高；色泽深，在高温下容缺点：工艺复杂、能耗高；色泽深，在高温下容易变质；酯化产物难于回收，成本高；生产过程易变质；酯化产物难于回收，成本高；生产过程有废碱液排放。有废碱液排放。新方法：生物酶法，条件温和，醇用量小、无污染新方法：生物酶法，条件温和，醇用量小、无污染排放。排放。n n缺点：对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为缺点：对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%40%60%60

9、%，酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于，酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于回收，不但对产物形成抑制，而且甘油读固定化回收，不但对产物形成抑制，而且甘油读固定化酶有毒性，使固定化酶使用寿命短。酶有毒性，使固定化酶使用寿命短。第14页/共41页成本和价格偏高成本和价格偏高n n目前生物柴油的生产成本为150美元加仑。“如果加上销售和税收成本，那么生物柴油的零售价格就更高了，根本无法与矿物柴油相竞争。”n n目前美国净生物柴油的价格不及0.5150.793美元/L；含80%生物柴油成分的混合生物柴油的市场价格，每升比传统柴油要贵7.9310.57美分。第15页/共41页四、生物柴油的国内四、生物柴油

10、的国内外现状外现状n n4.1国外生物柴油发展现状n n4.2国内生物柴油发展现状第16页/共41页 国外生物柴油发展国外生物柴油发展现状现状n n美国美国美国有美国有4 4家生物柴油生产厂，总能力家生物柴油生产厂，总能力为为3030万吨万吨/年。年。n n德国德国现有现有8 8家生物柴油生产厂，拥有家生物柴油生产厂，拥有300300多多个生物柴油加油站，个生物柴油加油站，20032003年生产生物柴油年生产生物柴油5050万万t/at/an n法国法国法国有法国有7 7家生物柴油生产厂，总能力家生物柴油生产厂，总能力4040万万t/at/an n欧洲其他国家的生物柴油生产量为欧洲其他国家的生

11、物柴油生产量为:捷克和斯捷克和斯洛伐克洛伐克1010万吨万吨/年、比利时年、比利时2 2万吨万吨/年（年（20012001年年)、意大利、意大利12.512.5万吨万吨/年、奥地利年、奥地利2.52.5万吨万吨/年。年。第17页/共41页 国内生物柴油发展现状国内生物柴油发展现状n n 我国我国“十五十五”计划发展纲要提出发展各种计划发展纲要提出发展各种石石油替代品油替代品，将发展，将发展生物液体燃料生物液体燃料确定为国家产业确定为国家产业发展方向。生物柴油产业得到了国务院领导、国发展方向。生物柴油产业得到了国务院领导、国家科技部和发改委的大力支持，并已列入有关部家科技部和发改委的大力支持，并

12、已列入有关部门国家计划中。门国家计划中。20052005年年2 2月月2828日国务院颁布日国务院颁布中中华人民共和国可再生能源法华人民共和国可再生能源法 n n东南大学采用创新工艺东南大学采用创新工艺“负载型固体碱催化剂负载型固体碱催化剂”技术制备生物柴油日前取得突破性进展，成功避技术制备生物柴油日前取得突破性进展，成功避免了目前其他生物柴油制备技术存在的免了目前其他生物柴油制备技术存在的反应条件反应条件苛刻苛刻、反应时间过长反应时间过长等弊端，且转化率高达等弊端，且转化率高达9595。20062006年年5 5月月1616日日n n中国生物柴油年产量中国生物柴油年产量3-53-5万吨万吨

13、第18页/共41页Biodiesel 中国已启动云南、四川中国已启动云南、四川100100万亩生物柴油原料林建设。四川已建成了产能为万亩生物柴油原料林建设。四川已建成了产能为10 10 万吨麻疯树柴油加工厂（现年产能力为万吨麻疯树柴油加工厂（现年产能力为2 2 万吨）。万吨）。中石油、中石化、中海油中石油、中石化、中海油等国家能源企业都在投资开发生物柴油。等国家能源企业都在投资开发生物柴油。20062006年年8 8月，中石油集团和国家林业局联合对林业生物质能源资源及开发利用进行了实地调研；月，中石油集团和国家林业局联合对林业生物质能源资源及开发利用进行了实地调研；20062006年年1111

14、月，中石油与国家林业局签订了合作开发生物质能源的框架协议。月，中石油与国家林业局签订了合作开发生物质能源的框架协议。河北、河南、安徽、陕西等地人工种植黄连木近河北、河南、安徽、陕西等地人工种植黄连木近5 5万亩。万亩。预测中国生物燃油产量是：预测中国生物燃油产量是：2010 2010 年年100 100 万吨；万吨；2020 2020 年年900 900 万吨。万吨。n nthe project of establishing the project of establishing energy plantation for bio-energy plantation for bio-dies

15、el has been setup in diesel has been setup in Yunnan and SiChuan.Yunnan and SiChuan.n nSome stated owned Some stated owned enterprises invest money on enterprises invest money on exploitation bio-dieselexploitation bio-dieseln nThere are 50000mu There are 50000mu Pistacia Pistacia chinesis Bungechin

16、esis Bungen nhave been built in HeBei,have been built in HeBei,Henan,Anhui,ShaanxiHenan,Anhui,Shaanxin nThe forecast of The forecast of producitivity of bio-diesel is producitivity of bio-diesel is 1000000 tons in 2010 and 1000000 tons in 2010 and 9000000 tons in 20209000000 tons in 2020第19页/共41页 En

17、ergy forestry(woody oil plants)the main species are:the main species are:Euphorbiaceae Jatropha curcasEuphorbiaceae Jatropha curcas；（大戟科（大戟科 麻风树）麻风树）Anacardiaceae Pistacia chinensisAnacardiaceae Pistacia chinensis；（漆树科（漆树科 黄连木）黄连木）Cornaceae Cornus wilsoniana Cornaceae Cornus wilsoniana；（山茱萸科（山茱萸科 光皮

18、梾木光皮梾木）Sapindaceae Xanthoceras sorbifolia Sapindaceae Xanthoceras sorbifolia（无患子科（无患子科 文冠树文冠树）Theaceae Camellia oleiferaTheaceae Camellia oleifera and so on.and so on.（油茶科（油茶科 油茶树）油茶树）第20页/共41页Suitableregionsforplantingtreesforbio-diesel第21页/共41页A A 麻疯树麻疯树（Jatropha curcas Jatropha curcas L.L.）麻风树已广泛

19、分布于中国南方。麻风树已广泛分布于中国南方。麻疯树种子含油率麻疯树种子含油率40%40%60%60%，3-43-4年生开花结实。干果产量可达年生开花结实。干果产量可达9 9吨吨/公顷，产油量为公顷，产油量为1.5-31.5-3吨吨/公顷。麻疯树的果壳、树叶也可利用。公顷。麻疯树的果壳、树叶也可利用。种植麻疯树的收益较高：低产水平为种植麻疯树的收益较高：低产水平为6750 6750 公斤公斤/公顷，每公顷年收益可达公顷，每公顷年收益可达9450 9450 元。麻疯树果实收购价元。麻疯树果实收购价1.4 1.4 元元/公斤，每吨生物柴油需麻疯树果实公斤，每吨生物柴油需麻疯树果实3 3 吨多，原料成

20、本超过吨多，原料成本超过4000 4000 元。元。种植麻疯树每公顷可产生物柴油接近种植麻疯树每公顷可产生物柴油接近3000 3000 公斤公斤。麻疯树生物柴油性能指标优于石化柴油。麻疯树生物柴油性能指标优于石化柴油。n nJatropha curcasn nIt is mainly distributed in south China.n nThe seed contains oil about 40%-60%.Trees start to fruit 3-4 years after planting.n nHigh yield.It produces 3000kg bio-diesel p

21、er han nThe property index is more excellent than fossil diesel 第22页/共41页 Comparisons of main properties of bio-diesel of Jatropha curcas and fossil dieselParameterFossil dieselBio-dieselEnergy（MJ/KG）42.645.039.641.8Gravity（15/40）比重比重084085091092Solidification point（）-14.020Boiling point（）80110-240C

22、etane number烷值47.851.0Sulfur content（%）1.0-1.20.13第23页/共41页Jatropha curcas LJatropha curcas L麻风树麻风树.第24页/共41页Jatropha curcas L.第25页/共41页Xanthoceras Xanthoceras sorbifolia Bunge sorbifolia Bunge 文冠文冠树树第26页/共41页Xanthoceras sorbifolia BungeXanthoceras sorbifolia Bunge文冠树文冠树第27页/共41页Xanthoceras sorbifol

23、iaXanthoceras sorbifolia Bunge 文冠树文冠树第28页/共41页C C Pistacia chinesis BungePistacia chinesis Bunge黄连木黄连木 Pistacia chinensisisadeciduoustreespeciesoffamilyAnacardiaceae,withheightuptomorethan30m,distributedinthemiddleandlowerreachesofYangtzeRiversystemandnorthandsouthwestChina.Theoilcontentofseedsisabo

24、ut40%,andthecompositionoffatacidsintheoilsisverysimilartorapeseedoil.Accordingtoasurveyconductedin24provincesofChina:Currently,Chinahas133,000haofPistacia chinensisresources.Withastockingdensityof600treesperhaandaproductionof20kgpertree,theannualproductionofbio-dieselwillbeabout3,000kgperha,closetot

25、heproductionofJatropha curcas.第29页/共41页Pistacia chinesis BungePistacia chinesis Bunge黄连木黄连木第30页/共41页D D 光皮树光皮树（Cornus Wilsoniana Cornus Wilsoniana WanaerWanaer）adeciduoustreespeciesofgenusCornusoffamilyCornaceae,isdistributedinlimestonemountainousareasinYangtzeRiversystemandsouthwestChina,anditcanal

26、sobefoundinareasalongandonthesouthofYellowRiver.Thespeciesstarttofruit2-3yearsafterplanting,peakperiodoffruitinglastsformorethan50yearsandlifespanofthetreescanreach200years.Adulttreescanproduce50kgfruitsperyearpertree,andthehighestcanreach150kg.Theoilcontentofadriedcompletefruitis33-36%.第31页/共41页光皮树

27、光皮树（Cornus Wilsoniana WanaerCornus Wilsoniana Wanaer）第32页/共41页油茶油茶 Camellia oleifera AbelCamellia oleifera Abel第33页/共41页油茶油茶 Camellia oleifera AbelCamellia oleifera Abel第34页/共41页photoautotrophicheterotrophic(inliquidmedium)photoautotrophicheterotrophic(onagarplates)Cells of Chlorella protothecoids u

28、nder photoautotrophic and heterotrophic culture conditions.Microorganismindustry(oilcontainingmicroorganisms)第35页/共41页MicrocystisHCACDry cells powder of AC,HC and Microcystis respectively.（自养（自养（AC）、异养（）、异养（HC）小球藻及微囊藻的干藻粉）小球藻及微囊藻的干藻粉）第36页/共41页Helianthus Helianthus tuberosusLinntuberosusLinn向日葵属植物向日葵属植物第37页/共41页中国生物柴油发展与应用国际研讨会中国生物柴油发展与应用国际研讨会2005年年11月月9日日第38页/共41页发展生物柴油的前景发展生物柴油的前景n n（1）环保效益显著。n n（2）市场需求不断增长n n（3）原料分布广泛且价廉。n n（4）作物轮种有利于土壤优化n n（5）副产品具有经济价值。第39页/共41页需要解决的问题需要解决的问题n n我国政府如何采取政策措施来鼓励生物柴油的生产和使用？n n如何降低成本和价格？n n如何进行宣传，让公众更容易接受？n n如何评价发展生物柴油所带来的环境效益和经济效益？第40页/共41页