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傳統技術的嶄新蛻變─綠色柴油生產製程

2016/06/05 經濟部能源局 點閱人次: 736

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撰文/莊浩宇(台灣中油公司綠能科技研究所)

耳熟能詳的「生質柴油」是目前代表性的生質燃料,但因生質柴油結構中含有雙鍵碳氫化合物與氧,油品穩定性並不理想,不適合長期存放。「綠色柴油(GreenDiesel)」同樣以生物性油脂作為原料,但沒有上述生質柴油的缺點,且保留化石柴油的優點,是歐美國家相當重視的生質能發展方向!

能源是現代國家發展不可缺乏的關鍵重點,臺灣一直以來所依賴的石油能源與傳統石油煉製產業,卻也為環境帶來負面影響,近年來引起許多反對聲浪,對於傳統石油業造成了莫大的衝擊。

試問,難道傳統石油煉製技術,就沒有綠色環保的出路嗎?「生質能」就是石油煉製產業轉型的最佳解答之一。根據國際能源總署(International Energy Agency,IEA)資料顯示,生質能為全球第4大能源,僅次於石油、煤及天然氣,是普遍且廣泛使用的再生能源,除了作為交通工具燃料之外,也是電力供給的來源之一。

從生質柴油到綠色柴油

「生質柴油」是生物性油脂(三酸甘油酯,Triglyceride, TG)與醇類轉酯化反應所得之脂肪酸甲酯(Fatty Acid Methyl Ester, FAME),可混摻於化石柴油中作為燃料使用,混摻比例若大於20%,則需更改引擎系統。生質柴油在我國已嘗試數年,曾經推廣到B2,因品質易劣化,於2014年宣布暫停相關政策。

同樣以生物性油脂作為原料的「氫化植物油(Hydrotreated Vegetable Oil,HVO)」,又稱「再生柴油(Renewable Diesel)」或「綠色柴油」,不但沒有生質柴油上述缺點,還保留化石柴油的優點,是歐美相當重視的生質能發展方向。綠色柴油原料一樣是生物性油脂,藉由加氫處理技術進行飽和、裂解、加氫脫氧(Hydrodeoxygenation, HDO)、脫碳酸基(Decarboxylation, DCX)、去羧基(Decarbonylation, DCN)等反應,可得到直鏈烷類結構之綠色柴油(圖1)。綠色柴油是純粹的碳氫化合物,結構中不含雙鍵碳氫化合物與氧,與化石柴油特性極為相近,不僅可摻配添加於化石柴油中,亦可直接作為燃料,而不需對引擎系統作任何修改。

綠色柴油的技術發展

加氫處理是相當成熟的傳統煉油廠技術,應用於脫硫、脫氮、脫除芳香環化合物等,隨著油品規範逐漸嚴格,加氫處理技術亦受到重視。綠色柴油同樣需要透過加氫處理反應而得,適合建立於傳統煉製的加氫處理技術上轉型發展。

台灣中油公司投入綠色柴油生產製程的研究與開發,期望在盡量不改變煉製設備的情況下,將傳統煉製加氫處理技術應用於嶄新的生質燃料製程上(圖2)。現已成功將植物油轉化為飽和直鏈烷類結構之綠色柴油,確認產物中無含氧成份,硫份小於2ppm,水份小於50ppm,符合車用柴油規範需求。

環保署估計我國廢食用油年產量約7至8萬噸,如何去化這龐大的數量,一直是個傷腦筋的問題。將廢食用油投入綠色柴油生產製程是另一條出路,不僅可以生產節能減碳的再生燃料,摻配於重質柴油中提升整體油品的價值,具有碳權、碳稅、碳交易的經濟效益,可以幫助解決國內廢食用油去化困擾,轉型為綠色環保的生質能產業!


關鍵字:綠色柴油,生質能,加氫處理技術

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