年產(chǎn)4萬噸生物柴油

畢業(yè)答辯班級(jí):化工08-3姓名:梁學(xué)號(hào):指導(dǎo)老師:

畢業(yè)設(shè)計(jì)1.項(xiàng)目背景2.生產(chǎn)工藝流程3.物料衡算4.能量衡算5.主要設(shè)備選型主要內(nèi)容

1.項(xiàng)目背景我國(guó)于2006年1月1日起正式實(shí)施了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》。此明確指出，國(guó)家將“重點(diǎn)扶持發(fā)展生物乙醇燃料、生物柴油等”，這標(biāo)志著作為石油替代可再生能源之一的生物質(zhì)能將在我國(guó)擁有更廣闊的發(fā)展空間.生物柴油又稱燃料甲脂，性能與零號(hào)柴油相近。其對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源安全和生態(tài)環(huán)境綜合治理有十分重大的戰(zhàn)略意義生物柴油用途廣泛，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有：直接作為車用優(yōu)質(zhì)柴油使用，100%生物柴油（B100）；與石油柴油調(diào)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(nóng)用、發(fā)電等；用作機(jī)械加工潤(rùn)滑劑，脫模劑；優(yōu)質(zhì)的溶劑，如用作脫漆劑（代替二氯烷）、印刷油墨、清洗劑。

1.1項(xiàng)目背景可再生熱效率高潤(rùn)滑性能好清潔安全環(huán)保優(yōu)點(diǎn)1.2產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)

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

2.生產(chǎn)工藝方法的確定根據(jù)生產(chǎn)成本、產(chǎn)品得率、工藝的成熟可行性等因素進(jìn)行擇優(yōu)確定，本項(xiàng)目采用堿催化轉(zhuǎn)酯法。

圖2.1工藝流程簡(jiǎn)圖2.2生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計(jì)本流程分為三個(gè)部分：反應(yīng)部分、分離部分和精制部分。1.反應(yīng)部分：原料油和甲醇/KOH在反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，生成粗產(chǎn)物，產(chǎn)物包括粗甘油、粗生物柴油，同時(shí)含有大量剩余甲醇，少量未反應(yīng)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(yīng)結(jié)束，將生成兩種主要產(chǎn)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(jìn)行水洗吸收分離，吸收除掉雜質(zhì)，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(jìn)行分離，蒸發(fā)出的甲醇回收利用。甘油精制后可達(dá)90％的純度。

3.物料衡算3.1物料衡算意義及衡算基準(zhǔn)

1.物料衡算意義只有經(jīng)過物料衡算，才能得出進(jìn)入與離開每一過程或設(shè)備的物流組成和各種物料的流量，這就是進(jìn)行物料衡算的目的。物料衡算的主要依據(jù)是質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)過程嚴(yán)格按照反應(yīng)物跟生成物的摩爾關(guān)系進(jìn)行衡算。2.衡算基準(zhǔn)8.737kmol甘油三酯（一批的進(jìn)料），一天進(jìn)料15批，每年300個(gè)工作日，24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)。3.2衡算結(jié)果1.物料反應(yīng)式

2.物料衡算數(shù)據(jù)總結(jié)

一批進(jìn)料為8.737噸的甘油三酯，根據(jù)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(jìn)行反應(yīng)，依次經(jīng)過分相、水洗和分離和之后可以獲得產(chǎn)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(dá)93.75％。另外可以獲得粗甘油1.892噸（甘油相的質(zhì)量）其中甘油含量為0.772噸，占粗甘油總量的40.80％。整個(gè)工藝流程中反應(yīng)原料帶入的水的含量為0.110噸，其中水洗環(huán)節(jié)耗水量為3.412噸。

4.能量衡算4.1能量衡算的目的

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

反應(yīng)器每批的工作時(shí)間96min,反應(yīng)器耗能為2單效降膜蒸發(fā)器的能量衡算

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

5.主要設(shè)備選型5.1主要設(shè)備主要設(shè)備:（1）甲醇原料儲(chǔ)罐（2）原料油儲(chǔ)罐（3）配料釜（4）反應(yīng)器（5）沉降分相分離罐（6）粗甲酯儲(chǔ)罐（7）粗甘油儲(chǔ)罐（8）萃取澄清（9）降膜蒸發(fā)器（10）生物柴油儲(chǔ)罐（11）成品甘油儲(chǔ)罐（12）甲醇回收罐5.2設(shè)備規(guī)格一覽表：參考文獻(xiàn)[1]徐元浩.生物柴油的實(shí)用性研究,武漢理工大學(xué)碩士學(xué)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(fā)展趨勢(shì),精細(xì)石油化工進(jìn)展[J].6(4),2005:43～46.[3]方岳亮等.酯交換技術(shù)制備生物柴油的研究,浙江工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2005年5月.[4]梅德清,孫平,袁銀南等.柴油機(jī)燃用生物柴油的排放特性研究,內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)[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(jìn)展[J].現(xiàn)代化工,2008,28(2):126-129.[6]BaglyST.Effectofanoxidationcatalyticconverterandabiodieselonthechemical,mutagenic,andparticlesizecharacteristicsofemissionfromadieselengine[J].EnvironSciTechnol,1998,32:1133-1136.[7]蓋玉娟,戰(zhàn)風(fēng)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(xì)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(xué)院學(xué)報(bào),2009,33(3):80-82.[10]日本研發(fā)生物柴油生產(chǎn)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(qiáng)酸催化制備生物柴油研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)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(fù)載型固體超強(qiáng)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(yīng)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(xì)胞脂肪酶催化合成生物柴油[J].催化學(xué)報(bào),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(jìn)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(yīng)用進(jìn)展[J].有機(jī)化學(xué),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(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)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(mèng)理.水利空化及其研究進(jìn)展[J].湖南城