年產4萬噸生物柴油

畢業答辯班級:化工08-3姓名:梁學號:指導老師:

畢業設計1.項目背景2.生產工藝流程3.物料衡算4.能量衡算5.主要設備選型主要內容

1.項目背景我國于2006年1月1日起正式實施了《中華人民共和國可再生能源法》。此明確指出，國家將“重點扶持發展生物乙醇燃料、生物柴油等”，這標志著作為石油替代可再生能源之一的生物質能將在我國擁有更廣闊的發展空間.生物柴油又稱燃料甲脂，性能與零號柴油相近。其對我國農業結構調整、能源安全和生態環境綜合治理有十分重大的戰略意義生物柴油用途廣泛，主要的應用領域有：直接作為車用優質柴油使用，100%生物柴油（B100）；與石油柴油調配使用，品種有2%、5%、10%和20%，即B2、B5、B10、B20柴油；非車用柴油的替代品，如取暖、船用、農用、發電等；用作機械加工潤滑劑，脫模劑；優質的溶劑，如用作脫漆劑（代替二氯烷）、印刷油墨、清洗劑。

1.1項目背景可再生熱效率高潤滑性能好清潔安全環保優點1.2產品優點

2.生產工藝流程2.1生物柴油生產工藝方法的選擇1.生物柴油生產工藝方法的比較

2.生產工藝方法的確定根據生產成本、產品得率、工藝的成熟可行性等因素進行擇優確定，本項目采用堿催化轉酯法。

圖2.1工藝流程簡圖2.2生產工藝流程的設計本流程分為三個部分：反應部分、分離部分和精制部分。1.反應部分：原料油和甲醇/KOH在反應器進行反應，生成粗產物，產物包括粗甘油、粗生物柴油，同時含有大量剩余甲醇，少量未反應原油，少量KOH、皂化物和H2O。2.分離部分：甘油與甲酯分層一旦反應結束，將生成兩種主要產物：底層的甘油和上層的甲酯，由于密度的不同，可利用重力沉降法將二者分離，甘油很容易從底部取出。3.精制部分：1）生物柴油精制：粗生物柴油（含有KOH，部分甲醇，少量皂化物）通過混合澄清槽進行水洗吸收分離，吸收除掉雜質，最后得到97％以上的生物柴油。2）甘油精制：粗甘油含有大量的剩余甲醇和少量水，通過降膜蒸器進行分離，蒸發出的甲醇回收利用。甘油精制后可達90％的純度。

3.物料衡算3.1物料衡算意義及衡算基準

1.物料衡算意義只有經過物料衡算，才能得出進入與離開每一過程或設備的物流組成和各種物料的流量，這就是進行物料衡算的目的。物料衡算的主要依據是質量守恒定律，化學反應過程嚴格按照反應物跟生成物的摩爾關系進行衡算。2.衡算基準8.737kmol甘油三酯（一批的進料），一天進料15批，每年300個工作日，24小時連續生產。3.2衡算結果1.物料反應式

2.物料衡算數據總結

一批進料為8.737噸的甘油三酯，根據醇油比為6：1的比例加入1.678噸的CH3OH和0.104噸的KOH作為催化劑進行反應，依次經過分相、水洗和分離和之后可以獲得產品生物柴油8.889噸，其中主要含有甲酯8.334噸，甘油三酯0.345噸，CH3OH0.044噸和水0.162噸，生物柴油純度達93.75％。另外可以獲得粗甘油1.892噸（甘油相的質量）其中甘油含量為0.772噸，占粗甘油總量的40.80％。整個工藝流程中反應原料帶入的水的含量為0.110噸，其中水洗環節耗水量為3.412噸。

4.能量衡算4.1能量衡算的目的

對于有傳熱要求的設備，必須通過對其工藝過程進行能量衡算，才可以了解工藝過程在加熱、冷卻和動力學方面的能量需求及其損耗情況（如熱損失），確定設備尺寸、載熱體用量及過程的能量利用率。根據能量衡算還能夠考察能量的傳遞及轉化對過程操作。4.2衡算過程1.反應器的能量衡算

反應器每批的工作時間96min,反應器耗能為2單效降膜蒸發器的能量衡算

式中W——表示甲醇蒸發量，kg/h；B143——表示原料液質量流量，kg/h；B146——表示原料液甘油濃度（質量分數）；G146——表示出料液甘油濃度（質量分數）；式中Q——表示蒸發器加熱量，J/s；B162——表示甲醇汽化潛熱，kJ/kg；W——表示甲醇蒸發量，kg/h；

5.主要設備選型5.1主要設備主要設備:（1）甲醇原料儲罐（2）原料油儲罐（3）配料釜（4）反應器（5）沉降分相分離罐（6）粗甲酯儲罐（7）粗甘油儲罐（8）萃取澄清（9）降膜蒸發器（10）生物柴油儲罐（11）成品甘油儲罐（12）甲醇回收罐5.2設備規格一覽表：參考文獻[1]徐元浩.生物柴油的實用性研究,武漢理工大學碩士學位論文,2005年5月.[2]張君濤,梁生榮,丁麗芹等.車用清潔代用燃料及發展趨勢,精細石油化工進展[J].6(4),2005:43～46.[3]方岳亮等.酯交換技術制備生物柴油的研究,浙江工業大學碩士學位論文,2005年5月.[4]梅德清,孫平,袁銀南等.柴油機燃用生物柴油的排放特性研究,內燃機學報[J].24(4),2006:331～335.[5]吳志鵬,周玉杰,張建安等.固體酸催化劑制備生物柴油研究進展[J].現代化工,2008,28(2):126-129.[6]BaglyST.Effectofanoxidationcatalyticconverterandabiodieselonthechemical,mutagenic,andparticlesizecharacteristicsofemissionfromadieselengine[J].EnvironSciTechnol,1998,32:1133-1136.[7]蓋玉娟,戰風濤,呂志鳳等.亞臨界甲醇相Hβ分子篩催化制備生物柴油[J].精細石油化工,2009(3):70-72.[8]ChaiF,CaoFH,ZhaiFY,etal.Transesterificationofvegetableoiltobiodieselusingaheteropolyacidsolidcatalyst[J].AdvSynthCatal,2007,349:1057-1065.[9]吳松,池淑梅,吳凱.固載磷鎢酸催化下用大豆油和甲醇制備生物柴油[J].大慶石油學院學報,2009,33(3):80-82.[10]日本研發生物柴油生產新工藝[J].天然氣化工,2009,34:16.[11]AbreuFR,AlvesMB,MacêdoCCS,etal.Newmulti2phasecatalyticsystemsbasedontincompoundsactiveforvegetableoiltransesterificationreaction[J].JournalofMolecularCatalysisA:Chemical,2005,227(1/2):263-267.[12]陳穎,孫雪,李金蓮等.固體超強酸催化制備生物柴油研究進展[J].化工進展,2009,28(3):383-389.[13]FurutaS,MatsuhashiH,ArataK.Biodieselfuelproductionwithsolidamorphous-zirconiacatalysisinfixedbedreactor[J].BiomassandBioenergy,2006,30(10):870-873[14]TodaM,TakagakiA,OkamuraM，etal.Biodieselmadewithsugarcatalyst[J].Nature,2005,438:178.[15]張守花,張洪浩,張新海.負載型固體超強堿催化制備生物柴油[J].河北化工,2009,32(7):10-11,46.[16]龔美珍,田毅紅,李德瑩等.固定化酶催化酯化反應合成生物柴油的研究[J].糧油加工,2009(9):82-85.[17]BanK,HamaS,NishizukaK,etal.Repeateduseofwhole-cellbiocatalystsimmobilizedwithinbiomasssupportparticlesforbiodieselfuelproduction[J].JournalofMolecularCatalysis–BEnzymatic,2002，17(3-5):157-165.[18]賀芹,徐巖,滕云等.華根霉全細胞脂肪酶催化合成生物柴油[J].催化學報,2009,29(1):41-46.[19]張慧慧,梁藝福.超臨界法制備生物柴油的研究進展[J].云南化工,2008,35(5):77-80.[20]MonnierJ,TourignyG,SoveranDW,etal.Conversionofbiomassfeedstocktodieselfueladditive[P],US5705722,1998.[21]陳喜清,劉晨江,王吉德等.離子液體在生物柴油合成中的應用進展[J].有機化學,2009,29(1):128-134.[22]張愛華,張玉軍,肖志紅等.吡啶丁烷磺酸硫酸氫鹽離子液體催化制備生物柴油[J].石油化工,2009,38(4):389-393.[23]朱江麗,李彥奇,錢建華等.超聲波法制備生物柴油的研究[J].渤37]朱江麗,李彥奇,錢建華,等.超聲波法制備生物柴油的研究[J].渤海大學學報(自然科學版),2009,30(1):20-23.[24]胡震,于海蓮.超聲波法制備生物柴油的新工藝研究[J]糧油加工,2009(9):86-88.[25]魏群,高夢理.水利空化及其研究進展[J].湖南城