生物柴油工艺流程图CAD图

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生物柴油的制备工艺

酯交换法
生物柴油国内外的发展情况
国外：大力推行大豆（美国）、菜籽（欧盟）、棕榈油（东南亚）国内：转化工艺水平低；原料价格昂贵回收废油
生物柴油的生产方法——化学方法
④超临界酯交换法
在甲醇为239℃，8.09MPa条件下，成为超临界流体，能较好的溶解于油脂。甲醇即作为反应物和催化剂参与反应，过程无需加入催化剂
生物柴油的生产方法——化学方法
⑤“工程微藻”法
“工程微藻”中脂质含量的提高主要由于乙酰辅酶A羧化酶（ACC）基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质积累水平方面起到了重要作用。
优越性：
①微藻生产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源； ②比陆生植物单产油脂高出几十倍； ③生产的生物柴油不含硫； ④排入环境中可被微生物降解
生产方法比较
优点
直直接接混混合合法法：
降低动植物油黏度，简单易行
缺点
十六烷值不高，易变质
高温裂解法
过程简单，没有任何污染物产生
高温下进行，需要催化剂，裂解设备昂贵，反应过程难控制
高温裂解法
在空气或氮气存在的条件下，利用热能使动植物油的分子链断裂，从大分子的有机物转化为结构简单、分子较小的碳氢化合物的过程。
生物柴油的生产方法——化学方法
酯交换法：
油脂+醇
一定条件下
酯（生物柴油）+甘油
生物柴油的生产方法——化学方法
酸催化酯交换法：
甘油三酸酯上的羰基质子化形成碳正离子，与醇发生亲核反应得到正四面中间体，最后生成新的脂肪酸酯。
对原料要求高，高能耗，醇需要过量及反应液色色泽深，杂质多，产物难提纯，净化工艺有废液排放
反应周期长，需较高的醇油物质的量比和催化剂浓度，易受反应生成水的影响

高效短流程生物柴油制备技术

内的能源供应已面临前所未有的挑战！
12000
一次能源消费量 /Mtoe来自10000 8000 6000
2008年世界一次能源构成仍以石油为主
6.40% 24.10% 5.50% 29.20%
4000 2000 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
煤炭石油
燃烧充分，环保性能好闪点高，安全性能好可再生性，原料循环供给可单独使用，也可混合使用
生物柴油的优越性能
与传统石化石化柴油相比较
润滑性能好
低温启动性能好
抗爆性好不需改装，适用任何柴油引擎
生物柴油技术研究现状生物柴油技术研究现状生物柴油制备方法
直接混合物理方法微乳化法生物柴油制备方法
反应级数活化能动力学方程 kJ/mol 1.45 66.79 − dc = 5.56 ×10 e
A 5
−
dt
6.679×104 1.45 RT A
c
1.4 1.8
20.43 20.14
20300 − dc A − = 18.1e RT c1.4 A dt
世界能源形势世界能源形势生物柴油
生物柴油（biodiesel）是以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油，以及动物油脂、废食用油等为原料，通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料，是资源永续的可再生能源，被称为“绿色柴油”，已成为最受欢迎的石化柴油替代品。
生物柴油
世界能源形势世界能源形势生物柴油性能
34.80%
天然气水电核电
年份
世界2001～2008年一次能源消费情况
2008年世界一次能源构成

生物柴油生产工艺 PPT

高压醇解工艺中国石化开发在石家庄建立2000吨/年中试装置多种原料——菜籽油、棉籽油、棕榈油、垃圾油等
中国石化高压醇解工艺
技术特色
采用甲醇超临界（亚临界）反应，不采用催化剂，使脂肪酸甲酯化与甘油三酸酯的酯交换反应同时进行
从减压蒸馏塔塔底排出非皂化物等，代替原料预处理中的脱除杂质、脱色、脱臭等工序
99液碱催化酯交换反应可在5分钟内完成常规方法需1小时以上据不完全统计国内已开发并进行较长周期运转的工艺清华大学在湖南益阳建成了2万吨年装置北京化工大学在上海秦皇岛分别建立了一套1万吨年装置主要是利用垃圾油和榨油厂下脚料为原料多种原料菜籽油棉籽油棕榈油垃圾油等国内生物柴油生产技术的新进展采用甲醇超临界亚临界反应不采用催化剂使脂肪酸甲酯化与甘油三酸酯的酯交换反应同时进行从减压蒸馏塔塔底排出非皂化物等代替原料预处理中的脱除杂质脱色脱臭等工序在线再生技术保障装置长周期运转中国石化高压醇解工艺高压醇解工艺优点高压醇解工艺碱催化工艺原料直接采用不同质量油脂需要精致废水洗涤阶段产生回收循环利用各阶段均产生需处理废渣废油仅甲醇蒸馏釜产生重油可作为燃料原料精制生产单元产生经济环保藻类生物柴油工艺技术微藻制油的原理是利用微藻光合作用将化工生产过程中产生的二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定了碳元素再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂然后利用物理或化学方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外再进行提炼加工从而生产出生物柴油
4. 发展趋势
生产工艺创新：第一代生物柴油原料成本高
原料多元化：充分开发、利用可能原料，培育开发新能源

作物，降低生产成本
副产品-甘油利用开发
碳酸甘油甘油
缩水甘油
发酵发酵 TEMPO 催化氧化
催化氧化选择酯化

生物柴油的加工工艺流程

生物柴油的加工工艺流程Biodiesel production involves a complex process that requires careful attention to detail and proper equipment to ensure a high-quality final product. The first step in the production process is obtaining the raw materials needed to make biodiesel, which typically include vegetable oils, animal fats, or recycled cooking grease. These raw materials must undergo a thorough cleaning and filtering process to remove impurities before being used in the production of biodiesel.制造生物柴油是一项涉及到复杂流程的工作，需要严谨细致以及适当的设备来确保最终产品的高质量。

生物柴油生产过程中的第一步是获取制造生物柴油所需的原材料，这些原材料通常包括植物油、动物脂肪或者回收的食用油脂。

这些原材料必须经过彻底的清洁和过滤过程，以去除杂质，以便用于生产生物柴油。

Once the raw materials have been cleaned and filtered, they are then mixed with an alcohol, typically methanol or ethanol, and a catalyst, such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, in a process known as transesterification. During transesterification, the alcohol reacts with the raw materials in the presence of the catalyst to breakdown the molecules and form biodiesel and glycerin as byproducts. This chemical reaction is crucial for transforming the raw materials into a usable fuel source that can be used in diesel engines.一旦原材料经过清洁和过滤，接下来就会将它们与一种醇类，通常是甲醇或乙醇，以及一种催化剂，例如氢氧化钠或氢氧化钾，混合在一起，进行一种被称为酯交换反应的过程。

生物柴油工艺流程及参数

生物柴油工艺流程及参数下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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生物柴油的加工工艺流程

生物柴油的加工工艺流程英文回答：Biodiesel is a renewable and environmentally friendly alternative to traditional diesel fuel. It is produced through a process called transesterification, which involves reacting vegetable oils or animal fats with an alcohol, usually methanol, in the presence of a catalyst, such as sodium hydroxide or potassium hydroxide.The first step in the biodiesel production process is the pretreatment of the feedstock, which can be either vegetable oil or animal fat. This involves removing any impurities, such as water, free fatty acids, and solid particles. The feedstock is then heated to reduce its viscosity and increase its reactivity.Once the feedstock is pretreated, it is mixed with methanol and a catalyst in a reactor. The catalyst helps to speed up the reaction and increase the yield of biodiesel.The mixture is typically heated and stirred for several hours to ensure complete conversion of the triglycerides in the feedstock to methyl esters, which are the main component of biodiesel.After the reaction is complete, the mixture is allowed to settle, and the biodiesel layer is separated from the glycerin layer. The glycerin, a byproduct of the transesterification process, can be further processed for other uses, such as in the production of soaps and cosmetics.The separated biodiesel is then washed to remove any remaining impurities, such as catalyst residues and soap. This is typically done by mixing the biodiesel with water and allowing the impurities to settle out. The water is then drained off, and the biodiesel is dried to remove any remaining moisture.The final step in the biodiesel production process is the quality control and testing. The biodiesel is testedfor various parameters, such as viscosity, flash point, andacid value, to ensure that it meets the required specifications. If necessary, adjustments can be made to the production process to improve the quality of the biodiesel.Overall, the process of producing biodiesel involves several steps, including pretreatment of the feedstock, transesterification, separation of biodiesel and glycerin, washing, drying, and quality control. It is a complex process that requires careful attention to detail to ensure the production of high-quality biodiesel.中文回答：生物柴油是一种可再生和环保的替代传统柴油燃料的选择。

生物柴油工艺流程简述

生物柴油工艺流程简述本项目所采用的是吸收发展日本HAVE技术及与公司技术研发合作方上海华东理工大学共同研制的脂肪酸甲脂提纯的分子蒸馏技术和自有的精制技术相结合，自主开发创新，独具特色的生产工艺和设备。

是在国内外同行业中具有先进性的生物柴油生产新工艺。

叙述如下：STEP-1前处理原料油在,多数场合时是含有一定的水分和微生物的,在加热100℃以上的情况下.甘油三酯(三酸甘油酯)的一部分加水分解,变为游离脂肪酸。

因此,一般的原料油尤其是废食用油里含有2～3%的游离脂肪酸,饱和溶解度的水以及残渣的固定成分。

这些杂质,特别是在由碱性触媒法的酯化交换过程中,使触媒活性下降,产生副反应生成使燃料特性变坏的副生物,所以,在酯交换反应前,有去除的必要.D/OIL制造过程中,配合高速分离,真空脱水,脱酸等,几乎可以全部除去废食用油中的杂质。

饱和脂肪酸采用烙合法断链转换成不饱和脂肪酸。

STEP-2 甲醇触媒的溶解水分等杂质含有量在所定值以下的甲醇和触媒混合后,用来调制甲醇溶液.此过程中,特别要注意的是,由于溶解热的突然沸腾,有必要控制溶解速度和溶液的温度。

另有,KOH触媒由于吸水性较高,所以,在储藏和使用阶段尽量防止吸收水分、一旦,吸收了大量的水分时, KOH就会变得难于溶解,将会影响到下一个工序。

STEP-3 酯交换反应将经过前处理的原料油和触媒,甲醇混合,在65度左右时进行酯交换反应(Ⅲ--4)。

在此工序中,为了达到完全反应的目的(tri-di-mono-甘油酯的转化率在99%以上),有必要控制甲醇/原料油比,触媒/原料油比,搅拌速度,反应时间等的参数。

通常,甲醇/原料油比和触媒/原料比越大,反应速度越快,投入化学反应理论以上的过剩甲醇时,不只是D/OIL的制造原价升高, D/OIL中的残存甲醇浓度也升高,燃料特性反而恶化。

还有,此工程,如果原料油中水分和游离脂肪酸有残留的情况下,会引起如下图所示的副反应。

过量甲醇通过闪蒸分离后经精馏回用。

生物柴油工艺流程

附录：生物柴油的生产工艺及三废处理一、生物柴油生产的原材料1、地沟油（主要成份：脂肪酸甘油酯和脂肪酸）2、植物油脂（主要成份：脂肪酸甘油酯和脂肪酸）3、酸化油（主要成份：脂肪酸和脂肪酸甘油酯）4、米糠油（主要成份：脂肪酸和脂肪酸甘油酯）5、动物油脂（主要成份：脂肪酸和脂肪酸甘油酯）二、生物柴油生产的副料1、甲醇（含量95%以上）2、固体酸酯化催化剂（含氧化硅）3、碳酸钠（工业级）4、氢氧化钾（工业级）5、脱色剂（主要成份次氯酸钙）6、活性白土三、生物柴油的生产工艺1、酯化反应催化剂方程式：RCOOH+CH3OH→→→RCOOCH3+H2O生物柴油反应温度：60-110℃反应压力：常压三废情况：有5-7%的含甲醇（<2%）的酸性（PH=4左右）废水产生。

2、中和反应碳酸钠溶液，在常温常压下操作。

3、甲醇回收70-90℃、常压情况下操作。

4、生物柴油的脱色精制使用脱色剂，60-80℃常压下脱色反应。

4、白土精制1-2%活性白土，常压90-110℃下精制。

三废情况：有1-2%的固体废渣产生。

具体工艺流程图如下：甲醇加催化剂甲醇（去精馏）加热加热↓加热↑加热地沟油等→→→沉降→→→酯化反应→→→甲醇回收→→→80℃↓ 90℃↓ 90℃ 80℃去杂去水水脱色剂白土↓加热↓脱色反应→→→白土精制→→→过滤→→→成品110℃↓白土渣四、关于三废处理1、废水：少量含甲醇酸性废水集中收集，经活性炭吸附、碱中和处理后，并经检测符合国家排放标准后直接排放。

2、废渣：白土精制废渣装入编织袋直接外售，可用于窑炉燃料。

生物柴油超临界甲醇法生产工艺全流程模拟与经济分析

2010 年12月 The Chinese Journal of Process Engineering Dec. 2010收稿日期：2010−08−13，修回日期：2010−12−09基金项目：国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(编号：2006AA020103)；泉州市技术研究与开发基金资助项目(编号：2010G6)作者简介：曾宏(1977−)，男，福建省厦门市人，博士研究生，生物化工专业，E-mail: hongzeng@ ；方柏山，通讯联系人，E-mail: fbs@. 生物柴油超临界甲醇法生产工艺全流程模拟与经济分析曾宏1,3，李洪明3，方柏山2(1. 华侨大学化工学院，福建厦门 361021；2. 厦门大学化学化工学院，福建厦门 361005；3. 泉州师范学院化学与生命科学学院，福建泉州 362000)摘要：基于小试结果放大，应用SuperPro Designer ®仿真软件，设计模拟超临界甲醇法年产5万t 生物柴油的工艺流程，并进行了经济成本核算. 模拟结果表明，主要过程数据符合实验结果，工艺设计合理；经济分析显示，高温高压设备占设备成本较大比例，原料成本占生产成本70%以上，项目总投资约7272万元，税后净利润约2704万元/a. 该工艺具有较好的可行性.关键词：生物柴油；超临界甲醇；流程模拟；经济分析中图分类号：TQ018; T-9 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2010)06−1168−071 前言生物柴油的制备方法有化学催化法、生物酶法、超临界法及近临界法等[1−3]，目前主要采用化学催化法，即用植物或动物油脂与甲醇等低碳醇在酸或碱性催化剂条件下进行酯交换反应，主要生成脂肪酸甲酯(FAME)，调制后制得生物柴油. 传统化学催化法使用液体酸碱催化剂，优点是反应条件较为温和、设备价格不高，其主要缺点是反应时间较长、产品分离困难、有废酸碱液排放等. 改进的工艺目前常采用固体酸碱催化剂多相催化法解决产物与催化剂的分离问题[4,5]，避免了均相催化剂工艺所需的中和洗涤步骤，减少废酸或废碱液，但该法反应条件较高，非均相反应速率慢，油脂转化率较低，目前仍未能较好解决催化剂易中毒和制备成本较高的问题. 生物酶催化法[6−8]目前有工业化生产报道的主要是固定化脂肪酶工艺，具有反应条件温和、无废物产生等优点，但成本较高且制备时间长.利用超临界流体技术制备生物柴油的研究近年来方兴未艾. Saka 等[9,10]提出了超临界甲醇法，在350℃、醇油比42:1条件下反应，产物是脂肪酸甲酯和甘油，生物柴油收率95%. Demirbas [11]比较了6种作物油并肯定了超临界甲醇法，但也指出以作物油为原料未必经济. Kusdiana 等[12]认为游离脂肪酸和水分对超临界酯交换工艺无负面影响，高酸值、低成本的废餐饮油和麻疯树油等可用于制备生物柴油. Saka 等[13−15]采用超临界乙酸甲酯和超临界碳酸二甲酯合成生物柴油工艺，也获得较高收率. 之后Saka 等[16]又提出了次临界乙酸和超临界甲醇联合工艺，提高转化率的同时一定程度上解决了废甘油过剩问题. Demirbas [1]、王瑞红等[17]和马震等[18]也作了较全面综述，认为超临界酯交换法比传统化学催化法有一定竞争性，尤其对以餐饮废油等低成本油为原料的生产过程. 在谢明霞[19]、王存文等[20]超临界研究的基础上，陈文等[21]提出了耦合闪蒸装置的超临界反应工艺，经小试验证通过，该工艺特点是反应后的物料直接进行闪蒸，回收部分过量甲醇使能量得到综合利用.基于超临界条件设计的生物柴油生产过程的仿真研究最近开始有些报道[19,22−24]，主要基于ASPEN 和SIMSCI 公司的传统化工模拟软件. 超临界甲醇法制备生物柴油目前还处于小试和中试阶段，缺少完整的工艺仿真和经济分析. 因此，本工作结合实验结果，设计超临界甲醇法生产生物柴油工艺，应用SuperPro Designer ®模拟软件，对工艺全流程的物耗和能耗进行计算，并基于此进行经济成本核算和分析，为过程应用和工业化设计提供依据.2 生产工艺流程参考文献[21]，根据实验设计超临界甲醇法生产生物柴油的工艺流程如图1所示. 原料油和甲醇经混合预热后，通过高压泵加压获得超临界操作压力，进入高压反应器中进行酯交换反应，生成目标产物脂肪酸甲酯和副产物甘油. 反应混合物经闪蒸分离，气相甲醇回收，液相为脂肪酸甲酯和甘油，经换热后进入分相罐. 甘油与甲酯互溶性差，静置后重力分层，下层为粗甘油，上层为粗甲酯. 粗甲酯经甲醇精馏塔进一步回收甲醇后进入甲酯精馏塔，塔顶馏出生物柴油产品，塔釜出料主要是甘油和未反应的油脂，调制后可循环利用.图1 生物柴油超临界甲醇法生产工艺流程Fig.1 Biodiesel production by supercritical methanol technology3 工艺全流程模拟3.1 过程模拟方法SuperPro Designer®模拟软件进行工艺仿真的具体方法如下：(1)选择操作模式(Plant operation mode)和年工作时间(Annual operating time)：操作模式分批次操作(Batch，要求设置Scheduling information)或连续操作(Continuous)，本工艺过程操作连续稳定，因此选择Continuous模式；年工作时间按缺省7920 h；(2)注册组分数据：包括纯组分(Pure components)和混合物(Stock mixtures)，在数据库中无目标组分时，可以自定义组分. 本工艺的主要组分有反应物甲醇、植物油(主成分可用甘油三油酸酯，自定义Name：Vegetable oil，Formula：C57H104O6，物性数据参见文献[25])，目标产物生物柴油(自定义Name：Biodiesel，Formula：C19H36O2，物性数据参考文献[25])和副产物甘油等；(3)设定其他工艺资源(Other resources，包括Heat transfer agents, Labor, Consumables和Raw materials)，换热介质、所需劳动力、耗材和原料的单价及年需求量等数据结合国内物价确定；(4)建立模拟流程：SuperPro Designer®内建了化学工程、生物工程和环境工程的主要单元操作模块(Unit procedures)，方便选用合适的单元操作建立模拟流程. 实际装置中的设备或某种操作与模块有时不是一一对应，可在相似模块基础上，根据实际进行模型参数调整，或通过某些模块的组合实现模拟操作；(5)计算序列和收敛方法选择：可通过时间序列或单元序列规定计算序列，尤其是确定循环物流，相应进行循环和切断. 模拟计算中采用了所有流股收敛方式和直接迭代收敛方法，同时根据实验和工程数据输入初始化参数及必要的初值，进行模型求解；(6)成本和经济评估(Costing and economic evaluation)：归集设备和原料成本，提供计算所需的物料清单(BOM)，与流体相关的成本参数的初始化必须先于经济评价计算. 经济评价包括固定资本成本、营运成本和收益性分析. SuperPro Designer®为所有加工设备配备了成本相关系数(美国标准)，本工艺根据国有设备价格有选择地采用和修改内建标准或关系式，并采用系数因子(Factors)的方法对某些直接固定资本成本项目进行概算，如安装、工艺管道、仪器仪表等各种因素，类似的方法也用于经营成本估算.3.2 工艺模拟放大工艺设计采用连续搅拌釜式反应器与部分闪蒸回收甲醇循环工艺，过程仿真设置基于小试放大，反应实验数据如表1所示. 以低芥酸菜籽油作为精炼油或废油的原料，其主要脂肪酸是油酸，所以在组分数据中也考虑选用甘油三油酸酯代表原料油，以油酸甲酯作为最终生物柴油产品. SuperPro Designer®数据库中无法查到的物性通过SCIFINDER, BEILSTEIN或NIST Chemistry Web Book查找，也可通过ASPEN Plus或HYSYS等模拟软件中的物性估算工具计算并经文献数据验证后用.超临界甲醇闪蒸法生产生物柴油的工艺主要由反应、分离和精制3部分组成，应用SuperPro Designer®设计的工艺流程模拟如图2所示，主要过程仿真设置如下：(1)计算规模：生物柴油5万t/a，操作时间为7920 h/a. 进料条件：甲醇和原料油压力为常压，温度为25.℃产品指标：根据美国生物柴油标准ASTM D6751-07控制产品质量；(2)根据小试的优化工艺条件，适宜的醇油摩尔比为40，因此采用混合装置(Mixture preparation procedure)控制混合器出口物流中甲醇与原料油的摩尔表1 超临界甲醇法酯交换反应实验Table 1 The transesterification experiments of supercritical methanol methodRef. The optimal reaction conditionOperating typeMethyl ester yield (%, ω)[9] Preheating temperature of 350℃, pressure of 45∼65 MPa, molar ratio of 42:1 of methanol to the rapeseed oil, residence time 240 s.5 mL batch-type reaction vessel 95[26] Constant reaction temperature at 310℃, 35 MPa, 40:1 of molar ratio of methanol to vegetable oil, 25 min of residence time.Continuous transesterification using a tube reactor77 (by constant heating) 96 (by gradual heating) [27] Reaction temperature of 350℃, 19 MPa, molar ratio of methanol-to-vegetable oil of 42, space time 400 s.Continuous transesterification reaction in a tubular flow reactor95 (for coconut oil) 96 (for palm kernel oil)[28] Reaction temperature 280℃, 12.8 MPa, 24 molar ratio of methanol to soybean oil, fixed propane-to-methanol ratio of 0.05, in 10 min.250 mL cylindrical autoclave using propane as cosolvent98 [29] Reaction temperature 280℃, 14.3 MPa, 24 of molar ratio of methanol to soybean oil, fixed CO 2-to-methanol ratio of 0.1, in 10 min.250 mL cylindrical autoclave using CO 2 as cosolvent 98 This workReaction temperature of 300℃, 13.5 MPa, molar ratio of methanol to vegetable oil of 40, ratio of cosolvent to methanol about 0.01, residence time 10 min. Properties of FAME were mainly investigated by viscosity.20 mL batch-type tube reactor made of stainless steel using cosolvent97P-2/V-102Raw oil tankP-5/V-105Stoich reactionP-6/V-106Fash tankP-9/HX-101P-10/HX-102P-13/HX-105P-24/PM-101P-3/C-101Methanol distillation P-4/C-102Biodiesel distillationP-21/PM-102P-22/PM-103P-14/HX-106P-15/V-103Biodiesel storage tank P-16/PM-105P-17/PM-106P-19/PM-107Raw oilP-23/PM-108Methanol P-7/HX-104P-12/MX-101S-116S-123Recovery oil P-18/V-104Glycerol tankGlycerolP-1/GP-101S-103S-108P-8/V-101S-112P-1/V-107Methanol storage tankS-101S-119S-125S-121S-102P-20/G-101P-11/GTV-101S-107S-128图2 超临界甲醇生产生物柴油的工艺模拟流程Fig.2 Process simulation of supercritical methanol technology for biodiesel production比. 规定反应器入口压力为13.5 MPa ，其中流股的合并采用了混合模块(Mixing module)，此外还使用了加压泵模块. 流股换热采用了简单换热器模块(Heat exchanging module)，假定能量可充分利用；(3)连续搅拌釜式反应器的模拟计算：根据小试适宜的反应温度为300℃，是小的放热反应，可假定反应过程中温度不变，因此可固定反应釜温度为300℃，反应釜进口物流压力为13.5 MPa ，设定反应釜压降为0；(4)闪蒸罐的模拟计算. 本反应体系中甲醇过量，需回收甲醇循环利用. 闪蒸利用压降来实现，闪蒸罐进口物流压力为13.5 MPa ，设定闪蒸罐操作压力为0.2 MPa ，热负荷为0，闪蒸出去的甲醇气体与反应原料进行热交换，与新鲜料混合后循环利用；(5)甲醇精馏塔的模拟计算. 进口物流为粗甲酯(含部分甲醇和少量甘油)，进一步回收甲醇，通过调节回流比及理论塔板数试算得到精馏塔塔板数为10，回流比为1.5，操作压力为1 kPa ；(6)甲酯精馏塔的模拟计算. 要求塔顶生物柴油达到美国试验与材料学会(American Society for Testing and Materials, ASTM)指标[总甘油含量不大于0.24%(ω)及生物柴油闭口闪点不低于130℃]，真空操作(670 Pa)，在理论塔板数为10和回流比为2的操作条件下馏出生物柴油. 小部分甘油和未反应油残留塔釜可作为废弃物处理. 若反应转化率较低时，可考虑废油循环并探讨较佳的循环比.4 模拟结果与经济分析4.1 流程模拟结果模拟计算的主要流股数据如表2所示. 由表可见，连续搅拌釜式反应器的进出口物流分别为S-108和S-107，反应后甲酯含量由0.06%增加到66.29%(ω)；闪蒸罐进出口物流分别为S-107和S-115，甲醇含量从19.38%降到0.15%(ω)；分相罐进出口物流分别为S-106和S-111，甘油含量从7.45%减少为0.25%(ω)；甲醇精馏塔塔釜采出物流S-119的甲醇和甘油含量分别为0.00%和0.09%(ω)，甲酯精馏塔塔顶馏出产品液S-118的甲酯含量为99.65%(ω)，甘油含量为0.01%(ω)，产品能满足ASTM标准. 表2主要流股数据分析表明，本流程模拟结果满足工艺设计要求，主要过程符合小试结果，工艺流程模拟设计合理.表2 主要流股数据Table 2 The key flow dataStreamComponentS-108 S-107 S-115 S-106 S-111 S-119 S-118Methanol (%, ω) 41.32 19.38 0.15 1.62 1.34 0.00 0.00Biodiesl (%, ω) 0.06 66.2980.7679.4685.99 89.8499.65Glycerin (%, ω) 0.01 6.99 2.94 7.45 0.25 0.09 0.01Raw oil (%, ω) 58.61 7.34 16.1511.47 12.42 10.07 0.34Temperature (℃) 256 300 257 80 89 150 45Pressure(MPa) 13.5 13.5 0.2 0.3 0.3 0.0021 0.103Flow rate (kg/h) 11628.28 11630.90 3336.067934.567331.73 7215.51 6332.70表3 主要设备类型和购置成本(2009年估价)Table 3 Major equipment specification and FOB cost (prices in 2009)Category Item Unit cost (¥) Cost (¥)1. Methanol storage tank (2) 100000 2000002. Raw oil tank (2) 350000 7000003. Biodiesel storage tank (2) 350000 7000004. Crude glycerol storage tank 50000 500005. Pumps to/from storage (10) 38000 380000Storage facilitiesSubtotal storage facilities 20300006. Methanol/raw oil mixer 70000 700007. Heat exchanger 1 70000 700008. Heat exchanger 2 150000 1500009. Supercharger 170000 17000010. Reactor 80000080000011. Flash tank 400000 40000012. Gate valve 30000 3000013. Decanting 70000070000014. Methanol distillation tower 1200000 120000015. Biodiesel distillation tower 1400000 140000016. Pumps (10) 40000 400000Process equipment17. Unlisted equipment (auxiliaries) − 2000000Subtotal process equipment − 7390000Total equipment cost − 94200004.2 成本经济评估4.2.1 固定资产成本固定成本(Fixed Capital Cost, FC)是固定资产的各种成本总和，工厂总成本(Total Plant Cost, TPC)由工厂总直接成本(Total Plant Direct Cost, TPDC)和工厂总间接成本(Total Plant Indirect Cost, TPIC)组成.TPDC(其经济估算系数因子基于PC)包括：(1)设备购置成本(Equipment Purchase Cost, PC)，指主要设备的销售价格，不包括税收、保险、运输和安装等，也称裸成本，本工作参考厦门卓越生物质能源有限公司的生产数据，按模拟工艺设备体积进行换算，部分设备同时考虑企业具备自主制造能力，参见表3；(2)安装(Installation)，包括地基、板材、支承和本地设备服务费用等，系数因子取0.3；(3)工艺管道(Process piping)，包括连接设备的流体管道和连接到主要动力头和通风口的管道，考虑阀门、管道支撑、保温等，系数因子取0.25；(4)仪表(Instrumentation)，包括信号器和控制器，考虑必要的配线和管道、场地和控制室终端面板、警报和发声终端、工况分析仪、控制计算机和数据处理单元等，系数因子取0.4；(5)隔热材料(Insulation)，隔热材料和油漆成本通常包含在设备安装及管道因素中，但在高温或低温生产中，隔热材料成本会显著增高，故考虑附加费，系数因子取0.03；(6)电气(Electrical)，包括部分变电站和输电线路、配电设备及电机控制中心、应急电源、电力线路及管道、总线和区域照明等，考虑在企业已有基础上改造或增设，系数因子取0.15；(7)建筑(Buildings)，包括工艺设备附属混凝土楼板、楼梯和过道、控制室和分析室、配套更衣室、办公室和仓库等非电建设，系数因子取0.5；(8)场所改进(Yard improvement)，包括挖掘、场地平整、道路、围墙、消防栓、停车位等，系数因子取0.1；(9)辅助设施(Auxiliary facilities)，如蒸汽动力厂，考虑企业具备一定基础，系数因子取0.35.工程设计和施工费用构成了工厂总间接成本(TPIC，其估算因子基于TPDC)：(10)工程(Engineering)，指工艺设计研制的整个过程，包括设备设计、设备说明书、过程仪表自动化和附件设计、控制逻辑和计算机软件设计、图纸准备、实验测试、生产查定等，考虑全新工艺开发成本，系数因子取0.25；(11)建造成本(Construction)，与总施工建设工作的组织有关，考虑包括施工劳动成本，系数因子取0.35.承包商费用和应急费用(Contractor's Fee and Contingency, CFC，其估算因子基于TPC)：(12)承包商费用(Contractor's fee)，即使本企业承建也须考虑承建部门的利润，系数因子取0.05；(13)应急费用(Contingency)，用于响应项目投资阶段尤其是初期易忽略的不确定性影响因素，也能弥补项目后期的意外事故，如施工期可能发生的罢工、延误、异常价格波动等，系数因子取0.1.参考厦门卓越生物质能源有限公司的生产数据，同时考虑部分设备企业自主制造能力，本工艺主要设备购置成本见表 3. 该工艺产能的工厂主要设备总成本约942万元，反应器、精馏塔、分离器、泵和储罐等成本较高，其中反应器及其配套设备是高温高压过程，占设备成本较大比例，企业若能自主设计制造可进一步降低投资成本. 固定资产经济评估见表4，本产能工艺直接固定资产成本(Direct Fixed Capital Cost, DFC)估算约5338万元.表4 固定资本评估(2009年估价)Table 4 Fixed capital estimation summary (prices in 2009)Category ItemCost(¥)1. Equipment purchase cost (PC)94200002. Installation (0.3 PC) 28260003. Process piping (0.25 PC) 23550004. Instrumentation (0.4 PC) 37680005. Insulation (0.03 PC) 282600TPDC (physical cost)6. Electrical (0.15 PC) 14130007. Buildings (0.5 PC) 47100008. Yard improvement (0.1 PC) 9420009. Auxiliary facilities (0.35 PC) 3297000TPDC 2901360010. Engineering (0.25 TPDC) 7253400TPIC 11. Construction (0.35 TPDC) 10154760TPIC 17408160TPC (=TPDC+TPIC) 4642176012. Contractor's fee (0.05 TPC) 2321088CFC 13. Contingency (0.1 TPC) 4642176CFC 6963264DFC (=TPC+CFC) 533850244.2.2 生产操作成本生产过程的成本主要包括原材料、设备维护和折旧、劳动力、质量控制、各种耗材、废弃物处理、公用设施、储运、运营费(包括专利费、广告及销售费用、管理和财务费用)等，参考国内企业生产数据，主要生产成本如表5所示.表5 操作成本和雇佣人员收益(2009年估价)Table 5 Operating costs and revenue values of employees in this project (prices in 2009)Category Item Cost1. Raw oil (crude, degummed) (¥/t) 28002. Chemicals (mainly methanol) (¥/t) 30003. Process water (¥/t) 24. Electricity [¥/(kW⋅h)] 0.865. High-pressure steam (¥/t) 220Raw materials, utilities6. Medium-pressure steam (¥/t) 1007. Plant operating labor 340 persons8. Plant total labor cost (¥/person) 25000, annually9. Maintenance About 1% of capital costs, annually10. Depreciation About 3% of capital costs, annually11. Other manufacture About 1% of capital costs, annually12. Administration About 3% of revenues13. Financial About 2% of revenuesAdditional operating costs14. Selling About 4% of revenues从表6可见生产成本中原料占了大部分，原料油价格对产品成本影响最大，有必要因地制宜获取长期稳定的原料油供应. 此外，为了降低生产成本，合理利用生物柴油副产的甘油尤其重要，如利用甘油进一步生产高附加值的1,3-丙二醇(PDO)，目前国内已完成甘油发酵生产PDO的中试研究，其工业化应用有望进一步提高生物柴油企业的竞争力.4.2.3 经济效益评估本工艺年产5万t生物柴油的效益分析见表7，其中项目总投资约7272万元，年销售收入约29040万元，实现税收约1332万元(接近企业评估的1356万元)，所得净利润约2704万元(接近企业评估的2753万元).表6 单位产品成本估算(2009年估价)Table 6 Cost estimation of unit product (prices in 2009)Category Item Price (¥)Annual use (t) Cost (¥/t) Proportion (%)1. Raw oil 2800 58000 3248.02. Chemicals 3200 5000 320.0 Raw materialsSubtotal 3568.0 71.35 3. Steam 100 9550 19.1 4. High-pressure steam 220 42205 185.7 5. Electricity 0.86 19604651 (kW ⋅h)337.2 6. Water 2 1347500 53.9 UtilitiesSubtotal 595.9 11.92Labors and supervisory 170.0 3.40 7. Maintenance 32.0 8. Depreciation 101.4 9. Other manufacture 10.7Manufacture Subtotal 144.1 2.88 Administration 174.2 3.48Financial 116.2 2.32 Selling 232.3 4.65Gross operating costs 5000.7 100表7中的盈利分析数据计算如下：J. Gross margin(毛利率)(%)=Gross profit/revenue × 100%=40365000/290400000×100%=13.90%；K. Return on investment (ROI, 投资收益)=Net profit/total investment×100%=27044550/72723500×100% =37.19%；L. Payback time(投资回收期按一般回收期计算)= Total investment/Net profit =72723500/27044550=2.69 year.表7 效益分析(2009估价)Table 7 Profitability analysis (prices in 2009)Item ChargeA. Total investment 1. Direct fixed capital (¥) 533850002. Working capital (¥) 140000003. Startup cost (¥) 53385004. Up-front R&D (¥) 05. Up-front royalties (¥) 0Investment charged to this project (¥) 72723500 B. Revenue stream flow rate6. Total flow in biodiesel (in product) (t/a) 500007. Total flow in glycerin (in product) (t/a) 7000 C. Production unit cost8. Biodiesel (in product) (¥/t) 5000.7D. Selling/processing price 9. Total flow in biodiesel (¥/t) 550010. Total flow in glycerin (crude) (¥/t) 2200E. Revenues11. Biodiesel (¥/a) 27500000012. Glycerin (crude) (¥/a) 15400000Total (¥/a) 290400000 F. Annual operating cost (¥/a) 250035000 G . Gross profit (E −F) (¥/a) 40365000H. Taxes (33%) (¥/a) 13320450I. Net profit (G −H, ignore depreciation) (¥/a) 27044550J. Gross margin (%) 37.19K. Return on investment (%) 13.90 L. Payback time 2.69 year 5 结论超临界甲醇法生产生物柴油可采用各种废动植物油为原料，酯交换时间短(5∼15 min)，能达到高转化率(95%以上)，无需催化剂，几乎无废弃物产生. 基于小试结果放大，应用仿真软件SuperPro Designer ®模拟设计年产5万t 生物柴油的超临界甲醇闪蒸工艺，并进行成本和经济估算，分析工艺可行性，结论如下：(1)流程模拟结果表明，主要过程数据符合实验结果，生物柴油产品能满足ASTM 标准，工艺流程设计合理.(2)该工艺的直接固定成本约5338万元，其中主要设备购置成本约942万元，高温高压过程设备成本比例较大，企业若能自主设计制造可进一步降低投资成本；生产成本中原料成本达70%以上，原料油价格变动对产品成本的影响最大. (3)包括固定资产、流动资金和启动资金，项目总投资约7272万元；正常期年销售收入约29040万元，年总成本约25003万元，年销售税金约1332万元，年净利润约2704万元，具有较好的可行性. 副产约7000 t/a 粗甘油是影响利润的主要因素，若进一步利用粗甘油联产高附加值的1,3-丙二醇，可望提高项目净利润及企业应对市场波动的能力.参考文献： [1] Demirbas A. Biodiesel Production from Vegetable Oils via Catalytic and Non-catalytic Supercritical Methanol Transesterification Methods [J]. Prog. Energy Combust. Sci., 2005, 31(5/6): 466−487.[2] 宋吉彬，银建中，张礼鸣，等. 生物柴油制备技术研究进展 [J]. 化工技术与开发, 2007, 36(9): 22−27. [3] 李为民，姚超. 酯交换法制备生物柴油研究进展 [J]. 粮食与食品工业, 2009, 16(1): 9−13.[4] 陈和，王金福. 固体酸催化棉籽油酯交换制备生物柴油 [J]. 过程工程学报, 2006, 6(4): 571−575.[5] 李为民，郑晓林，徐春明，等. 固体碱法制备生物柴油及其性能 [J].化工学报, 2005, 56(4): 711−716.[6] Noureddini H, Gao X, Philkana R S. Immobilized Pseudomonascepacia Lipase for Biodiesel Fuel Production from Soybean Oil [J].Bioresour. Technol., 2005, 96(7): 769−777.[7] 银建中，肖敏. 超临界CO2酶催化法制备生物柴油工艺研究 [J].化工装备技术, 2008, 29(1): 22−27.[8] Lam M K, Lee K T, Mohamed A R. 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Simulation results indicate that the process design is reasonable with main process data complying with experimental results. The economic analysis shows that high temperature and high pressure equipment shares larger proportion of equipment purchase cost, and raw materials cost is more than 70% of operating cost, this technology has good feasibility as the after-tax profit is about 27.04 million yuan per year with the project total investment of approximately 72.72 million yuan.Key words: biodiesel; supercritical methanol; process simulation; economic analysis。

生物柴油

生物柴油的精制BIODIESEL PURIFICATION通过酯交换反应后的脂肪酸甲酯混合物被泵抽到洗涤塔，通过洗涤将甲醇，催化剂，甘油，没有反应的脂肪酸和双甘油酯与生物柴油分离。

这个设计方案是基于PEP关于洗涤塔在鲁奇加压煤气化中怎么运行的报告。

过量的甲醇在洗涤塔中被分离出来，而不是通过蒸馏。

这个方法与其他工艺在酯交换反应中用蒸馏法除去甲醇相比是独一无二的ＰＥＰ的设计方案用了二步洗涤系统。

先用稀释酸液初步洗涤再用水洗。

增加酸洗的目的是为了提高剩余催化剂的去除率。

第二步水洗后的洗涤水可被重新用于第一步稀释酸液。

水洗是去除生物柴油中杂质的标准方法，但水也不是唯一的萃取剂。

美国爱达荷州研究基金会提出用净化甘油作为萃取剂而不是水。

发明家们声称他们的这个方法是独一无二的因为它可以回收没有反应的无水甲醇并且有让酯交换反应中的碱性催化剂重复使用的潜能。

另一种除去催化剂和甘油酯的精制方法是吸附法。

达拉斯集团将硅酸镁做为吸附剂进行了研究。

他们的方法是首先通过蒸馏将过量甲醇去除。

在液化后的甲酯与１－２％的硅酸镁混合。

吸附后经过过滤，滤液就是所得的产品。

在爱荷华州立大学的小规模实验中得到的结果与此种方法的结果相同。

并且得到生物柴油的质量在某些方面要优于水洗法所得到的。

这个技术的发起人指出此方法可以省去萃取和干燥塔的工艺，并且可以消除由此产生的废液排放。

另一个近期商业化的用于生物柴油精制的一种离子交换树脂AMBERLITE™BD10DRY(安伯莱特)。

在去除甲醇后，它用来去除甘油酯和剩余的催化剂。

美国陶氏集团在2007的七月介绍了一种离子交换树脂Dowex DR-G8。

它用来做为一种抛光技术去除水洗后的剩余甘油酯和催化剂。

生物柴油的脱色Biodiesel Bleaching这一步主要是用来去除原料为菜籽油中的颜色体。

在ＰＥＰ的设计方案中的２５１报告中，从干燥塔中出来的脂肪酸甘油酯被加热并且混有漂白粘土。

被过滤的悬浮液和褪色后的干燥产品可待售。

生物柴油工艺

工艺、技术与设备选型1.1 生产工艺采用目前生产生物柴油的普遍方法——化学法生产：植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在催化剂的作用下，进行酯化反应生成脂肪酸酯生物柴油。

生产工艺分四步进行：预处理、酯化、生物柴油精馏、甘油精制。

项目具体的生产工艺流程如图所示。

前处理阶段（水洗脱胶、除杂）反应阶段（酯化反应-酯交换反应）成品脱色阶段2(1)预处理将废弃油脂加入到脱油罐中，通入水化使油脂中的固体颗粒、磷脂、蛋白质等杂质溶解在水中形成分液层。

下层混合物由罐底排出。

脱胶油后的油脂通过去除原料中水分得到标准原料油。

(2)酯化反应标准原料油与甲醇经混合后再与酸性催化剂混合，然后进入合成反应器。

混合物料在反应器控制反应压力（正压）、温度，并控制甲醇量，搅拌器充分搅拌混合的环境下反应，经化验分析合格后结束，迅速冷却并停止搅拌。

酯化反应主要是动植物酸与甲醇反应生成甲酯和水；甘油酯中丙三醇被甲醇取代，生成低碳链甲酯和甘油。

反应混合物沉降分为油相和水相，经离心机分离。

油相去中间罐。

到下一步进行酯交换反应；水相到废水处理。

(3)酯交换第二步油相与甲醇经混合后再与碱性催化剂混合，然后进入合成反应器。

混合物料在反应器控制反应压力（正压）、温度，并控制甲醇量，搅拌器充分搅拌混合的环境下反应，经化验分析合格后结束，迅速冷却并停止搅拌。

酯交换化反应主要是甘三酯与甲醇反应生成甲酯和甘油；甘油酯中丙三醇被甲醇取代，生成低碳链甲酯和甘油。

反应混合物沉降分为油相和水相，经离心机分离。

油相去半成品罐进行下一部精致；水相分离甘油。

（4）柴油精馏粗柴油由柴油中间罐自流（自动液位控制）到柴油水洗塔，被来自中和塔饱和热水充分洗涤。

混合液自流到柴油分液罐，上层精制柴油干燥后经泵打至精馏系统，通过精馏塔被进一步精馏的甲酯进入接受器，然后进入成品罐。

（5）甘油精制粗甘油及生成水进入碱液分离罐分离后，再经过干燥后得到甘油产品。

（6）水相综合利用碱液分离罐分离的碱液多次循环使用后与甲醇精馏塔塔底液一起打入中和塔。

加工生物柴油的工艺流程

加工生物柴油的工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

1. 原料预处理：将生物质（如大豆油、棕榈油、废弃食用油）收集并进行预处理以去除杂质和水分。

氧化钙催化菜籽油酯交换制备生物柴油

氧化钙催化菜籽油酯交换制备生物柴油摘要以菜籽油和甲醇为原料, 在固体碱催化剂的作用下, 通过酯交换反应制得生物柴油( 脂肪酸甲酯)。

以氧化钙为催化剂, 通过正交试验得到该反应的最佳工艺条件: 温度60度, 催化剂用量为菜籽油质量的1%, 醇油比为10 ：1( 物质的量比), 反应时刻3 h, 甘油收率达80. 8%。

正交试验由文献和预试验可知, 阻碍碱催化酯交换反应的因素要紧有温度、催化剂用量、醇油比和反应时刻。

为了查找氧化钙催化酯交换反应的最佳工艺条件, 本试验设计了三水平四因素正交试验。

各因素和水平分别为: 温度( A ) : 60、65、70 ℃ ; 催化剂用量( B ) (与原料油的质量比, 下同) : 1% 、1. 5%、2%;醇油比( C 物质的量比, 下同): 6:1、8:1、10:1; 反应时刻( D) : 2. 5、3、3. 5 h。

试验结果见表1从表1中能够看出, 各阻碍因素对酯交换反应的阻碍大小依次是: C > B > D > A, 其中醇油比对反应的阻碍最大, 温度和反应时刻的阻碍相当。

假如单纯从甘油收率来考察, 最优反应条件组合是A3 B1C3D1; 然而从表中我们还能够看出,在60℃反应时, 成效和70℃时反应差不多, 我们能够适当延长反应时刻来补偿那个差异, 达到相当的转化率。

综合, 选定最佳反应条件: A1B1C3D2。

关键词生物柴油; 环境友好; 固体碱催化剂; 氧化钙; 酯交换反应。

前言生物柴油是一种可再生的清洁能源, 有“再生燃油”之称, 其要紧成分是以动物油、植物油、煎炸废油等为原料与甲醇进行酯交换反应获得的脂肪酸甲酯。

使用生物柴油与使用石化燃料相比, 具有以下优点: 优良的环保特性, 较好的润滑性能, 较好的安全性能, 具有良好的燃烧性能, 可再生性能好。

使用生物柴油的柴油机系统差不多不需改动, 可与石化柴油任意比混合。

生物柴油的制备方法要紧有物理处理法、化学反应法和生物合成法。

生物柴油工艺流程图CAD图

一、概述1。

1生物柴油概述生物柴油(Biodiesel），又称脂肪酸甲酯（Fatty Acid Ester）是以植物果实、种子、植物导管乳汁或动物脂肪油、废弃的食用油等作原料，与醇类（甲醇、乙醇）经交酯化反应（Transesterification reaction）获得。

生物柴油这一概念最早由德国工程师Dr．Rudolf Diesel （1858-1913）于1895年提出,是指利用各类动植物油脂为原料，与甲醇或乙醇等醇类物质经过交脂化反应改性，使其最终变成可供内燃机使用的一种燃料. 在1900年巴黎博览会上,Dr．Rudolf Diesel展示了使用花生油作燃料的发动机.生物柴油具有一些明显优势，其含硫量低，可减少约30%的二氧化硫和硫化物的排放；生物柴油具有较好的润滑性能，可以降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损,延长其使用寿命;生物柴油具有良好的燃料性能，而且在运输、储存、使用等方面的安全性均好于普通柴油。

此外，生物柴油是一种可再生能源,也是一种降解性较高的能源。

1。

2使用生物柴油可降低二氧化碳排放生物柴油的使用能减少温室气体二氧化碳的排放,可以这样来理解：燃烧生物柴油所产生的二氧化碳与其原料生长过程中吸收的二氧化碳基本平衡，所以不会增加大气中二氧化碳的含量．而燃烧矿物燃料所释放的二氧化碳需要几百万年才能再转变为石化能，故使用生物柴油能大大减少石化燃料的消耗，相当于降低了二氧化碳的排放。

美国能源部研究得出的结论是：使用B20(生物柴油和普通柴油按1：4混合）和B100（纯生物柴油)较之使用柴油，从燃料生命循环的角度考虑，能分别降低二氧化碳排放的15。

6％和78。

4％。

1。

3生物柴油降低空气污染物的排放生物柴油由于本身含氧10％左右，十六烷值较高，且不含芳香烃和硫，所以它能够降低CO、HC、微粒、NOx和芳香烃等污染物的发动机排气管排放，尤其是微粒中PM10的排放，而它正是导致人类呼吸系统疾病根源的污染物.生物柴油具有许多优点:＊原料来源广泛，可利用各种动、植物油作原料.*生物柴油作为柴油代用品使用时柴油机不需作任何改动或更换零件。