生質柴油的發展與現況 黃春發、施英隆
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摘 要
生質柴油是再生能源的一種，最常用的方法是利用動植物油脂與低碳醇經轉酯化技術而製得。鹼催化製程、酸催化製程、
生物製程、超臨界法各有其優缺點，但商業化生產以鹼催化製程為主。不同的原料，所含飽和、不飽和脂肪酸各異，水分
、游離脂肪酸含量的多寡對處理的複雜度及轉化率的高低，具有相當程度的影響，可先以酸催化處理後再進行鹼催化製程 生產。 本技術報告蒐集國內外專家學者，各以不同的原料，在醇油莫耳比、催化劑種類、溫度和反應時間各異的情況下進 行轉酯化反應，尋找出達到最佳轉化率，所需具備的條件。針對寒冷地區，生質柴油先天易結凍的缺憾，專家們也提出其 精闢的改善見解。 台灣開發生質柴油，提高自主能源比例，須以歐美國家成功的經驗為借鏡。本報告彙整國內外發展概況
，提出開發的優劣勢條件，各國發展相關配套措施，並針對台灣發展能源作物的可行性，提出包括農民意願、相關成本要 素、對環境的影響評估及需求的分析報告，以作為相關決策人員的參考依據。
關鍵詞 : 生質柴油、轉酯化、鹼催化製程、、再生能源、催化劑 目錄
封面內頁 簽名頁 博碩士論文授權書 ..………iii 中文摘要 ………
………iv 英文摘要 ………v 誌謝 ………
………vi 目錄 ………vii 圖目錄 ………
………xi 表目錄 ………xii 第一章 緒論 ………
………1 1.1 緣起 ……….1 1.2 研究目的 ………
………6 1.3 研究範圍及主要內容 ………7 第二章 計畫執行方法與步驟……
………8 2.1 研究方法 ………8 2.2 研究流程 ………
………8 第三章 生質柴油的發展 ………10 3.1 化石柴油與生質柴油 ………
………10 3.1.1 柴油的分類 ………10 3.1.2 何謂生質柴油………
…………12 3.1.3 生質柴油的起源………14 3.1.4 生質柴油國家標準………15 3.1.5 生質柴油摻配比例的表達方式………16 3.2 生質柴油的特性 ………19 3.3 生質 柴油的原料 ………29 3.3.1 可用的料源………29 3.3.2 各種生質柴 油原料成分的研究分析………32 3.3.3 各種原料的研究………34 3.4 生質柴油的發展歷程 ……
………43 3.4.1 直接混合法………43 3.4.2 微乳化法………
………43 3.4.3 熱裂解法………44 3.4.4 酯交換法………
…44 3.5 酯交換法的分類 ………46 3.5.1 鹼催化製程………48 3.5.2 酸催化製程………53 3.5.3 ?催化製程（生物?法） ………56 3.5.4 超臨界製程
………58 3.5.5 超音波………61 3.5.6 新技術………
………63 3.6 影響生質柴油製造的因素 ………63 3.6.1 醇油莫耳比的影響………
………63 3.6.2 水分與游離脂肪酸的影響………64 3.6.3 催化劑的影響………
…65 3.6.4 反應時間與溫度的影響………66 3.7 低溫流動改進 ………67 3.8 生質柴油使用上的優缺點 ………74 3.8.1 生質柴油的優點 ………74 3.8.2 生質柴 油的缺點 ………78 3.9 甘油的利用 ………79 第四章 生質柴油的推 廣使用 ………81 4.1 生質柴油的研究動力 ………81 4.2 國際上的推展概 況 ………84 4.2.1 美洲國家推展概況………86 4.2.2 歐洲國家推展概況……
………91 4.2.3 亞洲國家推展概況………95 4.2.4 非洲國家推展概況………
…………97 4.2.5 歐美國家推廣成功要素………97 4.2.6 車廠的配合概況………97 4.3 中國大陸的推展概況 ………98 4.4 國際相關組織對生質柴油發展因應措施 ………100 4.4.1 世界燃料憑證 ………100 4.4.2 世界柴油油泵與噴射系統廠協會………102 第五章 台灣 的推展概況………103 5.1 政府機關的推動及產銷體系配合………103 5.1.1 政府 機關的推動 ………103 5.1.2 產銷體系配合 ………107 5.2 台灣生產生質柴油料 源評估………109 5.2.1 發展能源作物原料評估………109 5.2.1.1 能源作物種類.…………
………109 5.2.1.2 農民轉作能源作物意願調查評估 ……111 5.2.1.3 能源作物種植期程與產量評估 ………113 5.2.1.4 油脂轉化率與面積規畫 ………115 5.2.1.5 能源作物與水稻需水量比較 …………117 5.2.1.6 肥料使用量 ………
………118 5.2.1.7 綜合生產成本分析………119 5.2.1.8 產出投入比………121 5.2.2 廢食 用油 ………125 5.3 發展能源作物對環境的影響評估………125 5.3.1 種植能源作物 的社會成本….………126 5.3.2 種植作物的外部成本貨幣化分析.………130 5.4 台灣生質柴油國家標準………
………133 5.5 各種效益評估 ………136 5.6 台灣推廣面臨的難題 ………
………139 第六章 結論與建議.………141 參考文獻 ………
………143 圖目錄 圖1.1 可再生能源的利用 ……… 4 圖1.2 2005~2015年全球綠色 能源市場成長預估……… 5 圖2.1 研究流程圖……….9 圖3.1 化石柴油與生質柴 油的生命週期………13 圖3.2 酯交換反應方程式 ……… 13 圖3.3 生質柴油可用 料源植物………30 圖3.4 酯交換法製程分類………47 圖3.5 生質柴 油製造流程圖………51 圖3.6 不同溫度下生質柴油的動力黏度曲線………69 圖3.7 美國黃豆生質柴油公車………77 圖4.1 2002-2005 年歐洲生質柴油市場狀況………92 表目錄 表1.1 國際原油價格表 ………3 表3.1 中國輕柴油的分類………
…………11 表3.2 國外現行的生質柴油標準和技術規範………17 表3.3 國內超級柴油與生質柴油品質比較……
………19 表3.4 油脂分類………32 表3.5 不同原料油的脂肪酸相對含量…
………33 表3.6 大豆油脂主要脂肪酸成分………34 表3.7 棕櫚油脂主要脂肪酸成 分………36 表3.8 麻瘋樹油脂主要脂肪酸成分………37 表3.9 蓖麻油脂主要 脂肪酸成分………40 表3.10 蓖麻油原料的理化指標 ………40 表3.11 米糠油 主要脂肪酸成分………42 表3.12 米糠油特性參數 ………42 表3.13 化學製程和生物製程生產生質柴油之比較………47 表3.14 柴油低溫性能指標………68 表3.15 不同生質柴油的脂肪酸相對含量………71 表3.16 不同原料的生質柴油的低溫性能………
……72 表3.17 使用生質柴油減少污染物質之比例 ………74 表4.1 美國2號柴油與大豆生質柴油（B100）之特性 比較…82 表4.2 大豆生質柴油與化石柴油廢氣排放改善程度比較………83 表4.3 全球生質柴油產能分佈 ………
………86 表4.4 世界燃料憑證等級與對應法規 ………100 表4.5 噴射系統製造商引擎適用濃度與品質規 範 ………102 表5.1 各地區農戶轉作能源作物意願調查資料 ………112 表5.2 台灣省各地區大豆之適當播種……
………114 表5.3 91年各縣市大豆生產概況 ………114 表5.4 台灣種植生質柴油作物面積及產 量統計 ………115 表5.5 台灣與美國生質柴油作物油脂率及產量 ………117 表5.6 水稻與能源作物用水量統計
………118 表5.7 台灣與美國、義大利能源作物肥料用量比較……..…119 表 5.8 生質柴油農業生產與工業轉 化過程資源投入比較……120 表 5.9 每單位生質燃料能源投入(MJ/liter) ………122 表 5.10 生產生質燃料與副產 物的投入與產出(MJ/liter) ………122 表 5.11 油脂作物生質柴油能源產出投入比與溫室氣體排放減量 . 之研究 ………
………124 表 5.12 每公頃作物生產之外部成本………133 表 5.13 冷濾點（CFPP）品 質等級………134 表 5.14 台灣生質柴油標準規範(CNS15072)與歐盟標準規範比較 ………
………135 參考文獻
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