生物柴油的广泛应用

生物柴油的应用

生物柴油主要指脂肪酸甲酯,它即可以用作燃料,也可以用作化工产品的原料或中间体,比如用作工业溶剂,或用来制备表面活性剂等。 燃料

生物柴油的主要用途是作为清洁石油柴油的调和组分和生产满足欧Ⅲ标准的清洁柴油。与石油柴油比较,生物柴油具有十六烷值高、硫含量低、不含芳烃、闪点高、润滑性能好、生物降解快等优点。在国外,生物柴油作为燃料的主要品种及用途包括:

(1)100%生物柴油。这对原料与产品均有严格要求,如德国采用低芥酸、低硫甙的菜籽油生产,产品可满足欧Ⅲ排放要求。欧洲多个国家和美国都有100%生物柴油的标准,表1.1中给出了美国生物柴油的标准(ASTM D6751-03)。

(2)生物柴油与石油柴油调配使用。国外常用的生物柴油调配量是2%、5%、10%、20%、30%等,分别称为B2、B5、B10、B20和B30柴油。在B2柴油中生物柴油的作用是提高柴油的润滑性。较高含量的生物柴油有利于降低有害气体的排放,保护环境。目前,国外没有为这种调配的柴油单独制定标准,只要100%生物柴油符合相应的标准即可,比如美国就规定生物柴油必须达到ASTM D6751的标准才能作为柴油调和组分使用。

(3)家庭加热炉燃料。在国内,生物柴油很少用做燃料,其中的一个主要原因是国家还没有颁布相关标准,目前石油化工科学研究院正在制定中。另外,各个生物柴油生产厂家一般都有自己的企业标准,如福建卓越新能源发展公司制定的标准Q/LYZY01-2002。

化工产品或化工中间体

(1)低硫低芳柴油润滑添加剂

由于深度加氢精制而导致柴油的润滑性下降,使用润滑性差的柴油会增加泵的磨损,容易发生事故。为了改善柴油的润滑性,需要加入柴油润滑添加剂,现在工业上常用的润滑添加剂主要以一些胺类、酯类、酸类或其混合组份为主。生物柴油具有比较好的润滑性,美国已有用生物柴油作为柴油润滑添加剂的专利(US 5730029和US 5891203),同时国外在生物柴油的润滑促进性方面也进行了大量的工作。在美国用的B2柴油中,生物柴油实际就是作为柴油的润滑添加剂加入。

(2)工业溶剂

工业溶剂在各个工业领域中都发挥了越来越大的作用,同时,它对环境的污染也曰益成为人们关注的焦点。随着制造商与消费者环境意识的加强以及对自身保护意识的提高,环保型溶剂成为工业溶剂发展的主要方向。环保型工业溶剂要求溶剂有高的闪点和燃点、低的毒性、低含量的可挥发性有机物、低气味、易降解等。由植物油衍生的脂肪酸甲酯就符合这些特点。脂肪酸甲酯具有可再生性、挥发性有机物含量低、闪点高、易降解、无毒、溶解能力较强等特点,在国外已被用作工业溶剂。目前,脂肪酸甲酯作为工业溶剂在美国的应用较多。美国把大豆油甲酯应用在以下领域:工业零件及金属表面的清洗;用作树脂洗涤和脱除剂;用来收集洒落的石油;除此之外,生物柴油类型的脂肪酸酯还可用作钻井泥浆的载体流体,德国汉高公司在美国申请了多个这方面专利。

(3)表面活性剂

石油基表面活性剂来源于不可再生资源,同时难以生物降解,容易污染环境,与社会的发展趋势不相适应,因此由天然可再生资源制备的易生物降解、对人体和环境安全、多功能高效的表面活性剂已经成为近年来表面活性剂工业的主要发展方向。脂肪酸甲酯是用途广泛的表面活性剂的原料,从脂肪酸甲酯出发可生产多种表面活性剂,例如通过磺化中和生产脂肪酸甲酯磺酸盐,通过加氢生产脂肪醇等。全世界的天然脂肪醇大部分是由脂肪酸甲酯经催化加氢生产的。脂肪醇经乙氧基化生产醇醚、醇醚经磺化中和生产醇醚硫酸盐。也可将脂肪醇经磺化、中和生产伯烷基硫酸盐。因此,脂肪酸甲酯是脂肪酸甲酯磺酸盐、醇醚、醇醚硫酸盐和伯烷基硫酸盐等表面活性剂的原料和中间体。 (4)工业化学品

脂肪酸酯在工业化学品中有广泛的应用,这些应用通常是基于脂肪酸的各种化学结构,这包括脂肪酸羟基化、环氧化、硫酸化/磺化等,对应着羟基脂肪酸酯、环氧化脂肪酸酯、脂肪酸酯硫酸盐/磺基脂肪酸酯。这些衍生物不是生物柴油工厂的直接产品,但它们的生产可以与生物柴油的生产相结合,从而提高生物柴油厂的整体经济效益。这些生物柴油脂肪酸酯及其衍生物的用途很多,比如用在医药和化妆品,各种精细化学品,印刷油墨,磁性记录介质上等。

(5)农业化学品:这包括肥料、杀虫剂、除草剂的活性组分及其增效剂,不过脂肪酸酯不能用作杀虫剂或除草剂活性组分,而是用作它们的增效剂。除此之外,脂肪酸酯还具有其它用途,比如和其它物质一起用作谷物的干燥剂等。

(6)润滑剂

润滑剂是一种组成复杂的混合物,基料(base stock)是润滑剂混合物的主要载体流体。现在用的大多数润滑剂基料都来自石油,这些石油基料润滑性和热稳定性等都较差,需要加入添加剂以提高其性能。脂肪酸酯的衍生物在汽车机油的添加剂中就有广泛的应用:环氧化的

脂肪酸酯用作润滑剂的润滑促进剂;使用硫化的生物柴油类型的酯和石蜡可以提高润滑剂的高压润滑性等。除此之外,生物柴油类型的酯可以直接用作金属加工制备无缝容器过程的润滑剂,或用作高剪切高速度的金属轧制过程的润滑剂;氯代或硫代脂肪酸酯用作金属加工的水基润滑剂;脂肪酸酯用作工业润滑剂的降凝剂的一个成分等。

(7)塑料和增塑剂

生物可降解塑料是塑料工业今后发展的一个重点。生产生物可降解塑料的一个方法是在聚合体的分子结构中引入能被微生物降解的含酯基结构的脂肪族聚酯。生物柴油类型的脂肪酸酯及其衍生物可作为聚合树脂单体

生物柴油类型的脂肪酸酯的另一个用途是作高分子材料的增塑剂。增塑剂的作用是改善热塑性塑料的流动性能,是塑料助剂中使用量最大的一类助剂。目前,增塑剂的生产与消费以综合性能好、价格较低的邻苯二甲酸酯类为主,另外,脂肪酸酯也是一种重要的增塑剂化合物,比如用作汽车轮胎的增塑剂,弹性体稳定剂等。

(8)粘合剂:生物柴油类型的脂肪酸酯在粘合剂上的应用并不多,国外专利也很少,比如作为制备粘合剂材料的反应物等。生物柴油在粘合剂中另一个令人感兴趣的应用是作为粘合剂脱除剂,比如用来脱除贴片或输送带上残留的粘合剂等

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