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生質柴油製程簡介 台灣大學化學工程研究所 沈胤亨 生質柴油（Biodiesel ）是以動、植物性油脂或是廢食用油為原料，製造出來 用於柴油引擎的替代燃料。化學結構是許多種「單脂肪酸基酯」的混合物，主要 為碳鏈長度 12 到22個碳的飽和或不飽和脂肪酸基，與短鏈醇基形成的酯類化合 物。 圖一為生質柴油與石化柴油的生命週期簡略示意圖，產品的生命週期 （Life-cycle ），是指一個產品從原物料的形成、取得、運輸過程，經過精鍊或是 合成的製程，到最後產品使用消耗完畢的一整個過程。柴油若完全燃燒會變成二 氧化碳（ CO ）與水蒸汽（H O ）排放到大氣中，其中CO 是一種溫室氣體會造 2 2 2 成全球暖化的危機，而且石化原油的蘊藏量是有限的，因此現在世界各國均積極 開發能再生的替代能源。植物利用陽光和空氣行光合作用產生油脂，動物食用植 物或其他脂肪產生油脂，可以讓生質柴油的生命週期一再循環，所以生質柴油是 一種再生能源。 圖 一、石化柴油與生質柴油的生命週期 表一為石化柴油與生質柴油的性質比較，生質柴油的燃點（Flash point ）明 顯高出石化柴油，表示它是一個比較安全的燃料；而較高的 Cetane number可以 減少燃燒時白煙的生成。生質柴油的動黏度 （Kinetic viscosity 略大於石化柴油，） 燃燒性質較差容易生成沉積物；霧點（Cloud point ）是低溫時燃料表現的一個重 要依據，生質柴油的霧點較高因此須要一些添加劑來增進低溫燃燒的性能；另外 就是單位體積生質柴油燃燒所能提供的熱能（ Low heating value ）略小於石化柴 油。表一最後一列是完整 生命週期的能量平衡計算，此數值來自於美國能源局， 詳細計算過程及假設請參閱美國能源局的報告（資料來源 15），其定義為產生與 消耗能量的比例，此數值可粗略幫助我們了解生產一能源的經濟效應。 表 一、石化柴油與生質柴油的性質比較 Fuel Diesel Biodiesel Fuel standard ASTM D975 ASTM D6751 Fuel composition C10 －C21 HC C12 －C22 FAME 2 o 1.3－4.1 1.9 －6.0 Kinetic viscosity, mm /s (at 40 C) Specific gravity, kg/l 0.85 0.88 Boiling point, oC 188－343 182 －338 Flash point, oC 60 －80 100－170 Cloud point, oC -15 to 5 -3 to 12 Pour point, oC -35 to -15 -15 to 10 Cetane number (ignition quality) 40 －55 48 －65 Low heating value, Btu/gal ~129,050 ~118,170