年产10000吨生物柴油环评分析(简要稿)

年产10000吨生物柴油环评分析(简要稿)
年产10000吨生物柴油环评分析(简要稿)
4.2.3 脂肪酸甲酯（生物柴油）生产线
4.2.3.1 概述
生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换反应产生的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料，也称之为“再生燃油”，用作柴油机燃料。

生物柴油作为一种清洁的可再生能源，已经在世界范围内形成了可再生能源领域的研究开发热潮，生物柴油在欧美等发达国家已经是市场普遍接受的实用产品。

目前，我国在生物柴油新能源领域技术和产业化才刚刚起步，石油资源的减少和原油涨价给生物柴油带来发展机遇。

在不久的将来，生物柴油必定能够在我国能够形成一个巨大的可再生能源产业。

拟建项目以精炼植物油的直接酯交换反应为基础连续生产生物柴油，设计生产能力10000t/a 。

其主要反应原理如下所示：
4.2.3.2 主要原料消耗
表4-27 脂肪酸甲酯（生物柴油）主要原材料
消耗
序号 物料名称 规格
消耗指
标(kg/t) 年用量 备注
1
精炼植物油
1000.5 10005t 2 盐酸
36%
12
120t
CH 2-O-CO-R CH-O-CO-R CH 2-O-CO-R CH 3OH 3-O-CO-R
CH 2-OH
CH-OH CH 2-OH +
33+
催化剂
三甘油脂
甲醇
脂肪酸甲酯（生物 柴 油）
甘油
3 甲醇钠30%甲
醇溶液
16.7 167t
4 甲醇含水≤
0.15%
98.3 983t
5 烧碱50%溶
液
1.5 15t
6 柠檬酸单水合
物
0.7 7t
7 工艺水 4 40t
8 蒸汽300 30000t
主要原料为废弃餐饮油，其主要质量指标如表4-28示。

表4-28 原料油脂的主要质量指标序
号
参数名称单位限值
1 游离脂肪
酸
% ≤0.1
2 含水量和
杂质
% ≤2
3 过氧化值≤10
4 蜡mg/kg ≤50
5 磷mg/kg ≤10 7 分子量g/mol ≤880
8 温度℃高于熔点15℃
4.2.3.3 主要生产设备
该生产线含甲酯/甘油酯交换、甲酯/甘油分离、甲酯提纯、甲醇精馏回收、甘油提纯处理以及尾气收集和处理单元。

表4-29 脂肪酸甲酯（生物柴油）主要生产设
备
序号设备名称单位
数量（I
期）
备注
单元1：甲酯和甘油生产
1 酯化反应器台 1 6.5m3
5 热交换器台 3 无锡科伦
达
7 加热器台 1
无锡科伦达化工热力装备有限
公司
8 冷凝器个 2
9 离心分离机台 2
10 真空泵机组套 2 上海艾纳尔真空设备有限公
司
11 冷冻机组套 1
12 排放气体洗涤台 1
器
13 排放气体冷凝
器
台 1
14 油脂预热器台 2
15 冷凝器台 1
16 气液分离器台 1 单元2：甲醇精馏
1 蒸馏塔台 1
2 加热器台 1
3 冷凝器台 2
4 再沸器台 1 单元3：甘油提纯
1 中和反应器台 1 板框压漏机
2 热交换器台 1
3 静态混合器台 2
4 沉降罐台 1
7 蒸发器台 2
8 冷凝器台 1
甲醇精馏:BZ650杭州科力化工设备有限公司
板框压漏机:XM(A)YZ800系列压滤机浙江九龙过滤设备有限公司
搪玻璃开式反应罐
江苏扬阳化工设备制造有限公司
4.2.3.4 生产工艺和物料平衡
图4-9 脂肪酸甲酯（生物柴油）生产工艺总流
程
该生产线连续生产，年生产运行时间330天，年生产能力1万吨脂肪酸甲酯产品，各生产单元物料平衡按单位产品进行核算。

干燥精炼油
酯交换
分离
废水
甜水
废水
产品：生物柴油
闪蒸
甲醇蒸馏
干燥甲醇
废水
柠檬酸配制
新鲜甲醇
干燥油脂
催化剂甲醇钠反应混合物甘油处理
盐酸烧碱
副产：粗甘油、油脂物质
湿甲醇
湿甲醇
固体柠檬酸
工艺水
排放气体冷凝和回收系统
废气
(1)单元1：甲酯和甘油生产
A 、油脂干燥
原料油脂含水量≤0.05%时可省略油脂干燥单元。

否则，中和油在酯交换之前须经干燥，但其最大含水量应≤0.1%。

油脂干燥单元的用途是降低进行酯交
闪蒸釜
预热器
水蒸汽 0.5
冷凝器
干燥油脂 1000.5
水环真空
排放气体洗涤单元尾气总排口
（甲醇0.02、HCl0.012）
第一反应回路
30%甲醇钠甲醇溶液 16.7
第二反应回路
第三反应器新鲜甲醇 98.3
回收甲醇 106
甲醇 40.3
来自单元2：甲醇精馏
粗甘油 87.03 去单元3：甘油提纯和浓缩
混合产物 1134.47
预热器
闪蒸釜甲醇 65.7
冷凝器
干燥甲醇收集罐分离器1067.77粗甘油 13.41 去单元3：甘油提纯和浓缩
甲酯 1054.36
水洗
固体柠檬酸 0.7废水 35.44
来自单元2：甲醇精馏
工艺水 4
甲酯 1094.50
预热器
离心分离器水/甘油 42.87 去单元3：甘油提纯和浓缩
甲酯 1051.63预热器
闪蒸釜冷却
产品1000
44.53 湿甲醇去单元2：甲醇精馏
冷凝
排放总管
冷凝器
收集罐回收甲醇 3去单元2：甲醇精馏
尾气 2.1(水1.4、甲醇0.7)
排放气体冷凝和回收单元
尾气 1(水0.5、甲醇0.5)
尾气7.1(水3.9、甲醇3.2)
单元1：甲酯和甘油生产工艺及物料平衡（单位：kg ）
碱喷淋
补充水20t/d
排污 20t/d
甲醇 0.2
HCl0.12来自单元3
换的油脂含水量。

待干燥油脂经雾化喷嘴进入闪蒸釜前，先经热回收换热器利用已干燥油脂进行预热。

闪蒸鼓通过水环泵保持真空。

水蒸汽在冷凝器中冷凝后排至界区。

闪蒸釜底部的干燥油脂由离心泵送入热回收换热器，然后先进入排放气体洗涤单元（用以吸收排放气体中存在的少量甲醇，参见“E、排放气体冷凝和回收”），再进入酯交换单元。

B、酯交换（脂化率98.5%）
酯交换反应在3 个串联的反应器中连续完成。

操作条件温和（温度55℃，压力为常压）。

反应热可忽略不计，为了保持反应混合物需要的温度，须从外部供热。

在整条脂肪酸甲酯生产线中，仅含以下化学反应（单位－按1000kg脂肪酸甲酯产品计）：
分
子量880
3×32
＝96
3×
294＝
884
94
投入量1000.
5
115 0 0
折
纯量
995 108.6 0 0 CH
2
-O-CO-R
CH-O-CO-R
CH
2
-O-CO-R
CH
3
OH
3
-O-CO-R
CH
2
-OH
CH-OH
CH
2
-OH +33+
催化剂
三甘油脂甲醇脂肪酸甲酯
（生物柴油）
甘油
反
应量980.5 107.0 985
104.
7
剩
余量14.5 1.6 985
104.
7
干燥油脂连续送入第一反应回路，催化剂在管路中由计量泵连续计量加入，甲醇的加入量适度过量，以最大限度提高酯交换得率，并尽可能降低皂化副反应。

分离出的甘油从第一反应器底部排出。

这些甘油相对富含皂化物，通过收集罐和进料泵直接被送入甘油处理单元。

第一反应器顶部排出的轻质相加入新鲜甲醇和催化剂后进入第二反应器。

第二反应器的操作条件和反应容积与第一反应器相同。

第二反应器底部分离出的甘油相对富含甲醇和催化剂，通过泵循环回到酯交换单元。

第二反应器顶部排出的轻质相加入甲醇和催化剂后进入第三反应器。

第三酯交换反应器为搅拌式，无外部循环回路。

第三反应器排出的混合物包含产品（脂肪酸甲酯）、过量甲醇、甘油（副反应产物）和少量皂化物，被送入甲酯/甘油分离单元。

C、甲酯／甘油分离
第3 反应器排出的反应混合物中包含产品（甲酯）、过量甲醇、甘油（反应副产品）和少量皂化物（产生于甲酯皂化副反应），经部分闪蒸甲醇后，被送入重力分离器。

进入分离器之前，经换热器将甲酯加热，然后送入闪蒸鼓。

约60%的甲醇在此被蒸发出去，使得从甲酯中分离出甘油的连续操作更为容易。

甲醇在换热器中冷凝后直接送入干燥甲醇收集罐，从此重新进入工艺回路。

来自分离器的蒸发甲醇被送入排气冷凝系统。

沉降在分离室（包含甘油，部分过量甲醇和几乎全部皂化物）底部的甘油
（重相），经泵被送入收集罐。

然后经泵被送入甘油处理单元。

分离器排出的甲酯仍含有微量甘油、皂化物和催化剂。

这些杂质在甲酯罐中被水洗涤。

洗涤后的甲酯经泵送入最终甲酯/甘油离心分离单元。

D、最终甲酯／甘油离心分离
经过洗涤的甲酯，先经换热器部分加热，然后被送入离心分离器。

离心分离器排出的水／甘油被送入甘油处理单元。

如果离心分离器发生故障，设备的压力控制器会自动将水／甘油送入不合格产品罐，然后由泵将其送入甲酯罐予以回收。

离心分离器排出的不含甘油、催化剂和皂化物的甲酯必须进行干燥，以排除残留的水分和甲醇，然后送入甲酯提纯单元。

E、甲酯提纯／甲醇闪蒸
已干燥甲酯流经热回收换热器，蒸汽流经换热器，待干燥的甲酯通过这两个换热器被加热，然后被送入最终闪蒸鼓（操作温度约110℃，操作压力0.1巴绝压）去除所含水分和甲醇。

如要求的含水量越低，则所应达到的真空度越高。

此外还需增加附加冷冻单元，用于冷凝中的水分和甲醇。

如果冷却水温度太高，不能达到所需的真空度，则必须增加附加冷冻单元。

闪蒸鼓排出的甲酯先经换热器进行热回收，再经水冷换热器冷却到30～40℃，然后由泵送至储罐。

闪蒸鼓蒸发出的湿甲醇由真空冷凝器冷凝，然后送入甲醇精馏单元。

F、排放气体冷凝和回收
本单元由排放总管和洗涤系统组成。

用于冷凝来自上游单元的所有紧急状态时的排放物。

装置中的所有排放物被收集到排放总管，经冷凝后的甲醇送入收集罐。

收集罐中的冷凝甲醇经泵送入甲醇蒸馏单元。

为了将排入大气的尾气中的甲醇含量降至最低，排气被送入洗涤器，由进入界区的油脂（被送入酯交换单元之前）
在排放物洗涤器中吸收甲醇。

经15m 排气筒排放。

(2)单元2：甲醇精馏
甲醇来自本单元上游的工艺单元，储存于储罐。

在液位控制下，经泵将甲醇送入蒸馏塔。

精馏塔常压操作。

甲醇蒸汽直接送入蒸馏塔。

蒸馏塔配置再沸器和底部产品萃取泵。

蒸馏塔顶部排出的甲醇蒸汽在中冷凝。

精馏和冷凝甲醇经换热器冷却后进入收集罐。

精馏甲醇重新返回反应回路。

湿甲醇 47.53 来自单元1湿甲醇 34.81来自单元3
蒸馏塔
干燥甲醇 40.3去单元1回用
单元2：甲醇精馏工艺及物料平衡（单位：kg/1000kg 生物柴油产品）
冷凝器再沸器废水35.44 去单元1柠檬酸配制
废水6.6 排放
(3)单元3：甘油提纯
A 、粗甘油提纯－皂化物水解
本单元的目的首先要酸化粗甘油，以便中和残留的催化剂和水解酯交换反应时形成的皂化物。

此后，将皂化物生成的脂肪酸分离出去，最终调整提纯甘油的pH 值。

粗甘油经换热器加热，再由进料泵送入闪蒸鼓分离甲醇。

闪蒸鼓蒸发出的甲醇被送入甲醇蒸馏塔。

闪蒸鼓排出的甘油则由泵送入静态混合器，与盐酸混合。

酸化甘油进入配置外部循环泵的水解反应器。

离心分离机排出的水／甘油混合物直接进入反应器。

在此加入50%烧碱溶液将pH 值调整到中性（混合器）。

中和罐排出的中和甘油进入下一工序排除仍残留的甲醇。

粗甘油 100.44 来自单元1
换热器闪蒸鼓湿甲醇 8.5 去单元2：甲醇精馏
甘油 91.94
静态混合器36%盐酸水溶液 12水解反应器粗甘油 42.87
来自单元1 离心分离器
重力分离器副产品：脂肪酸 5甘油 141.69
中和罐50%烧碱溶液 1.5
甘油 143.31换热器浓缩塔
湿甲醇 27.3湿甲醇 26.3 去单元2：甲醇精馏
冷凝器
副产品：甘油 116.88
单元3：甘油提纯和浓缩工艺及物料平衡（单位：kg/1000kg 生物柴油产品）
放空口收集HCl 0.12 去单元1碱洗塔
B、甘油提纯－甲醇分离
甲醇闪蒸蒸馏回路处理来自皂化物水解单元的中和甘油。

来自中和反应器的甘油集中于甘油收集罐，进料泵将甘油送入热回收预热器，由蒸馏塔排出的无甲醇甘油预热，然后进入浓缩塔。

甘油蒸馏塔蒸发出的湿甲醇在冷凝器中部分冷凝。

冷凝物作为回流仍返回。

另一部分蒸汽被送入甲醇蒸馏塔。

泵在液位控制下将提纯和浓缩后的甘油送入储罐。

甲醇冷凝器使用软水。

罐、循环泵和换热器组成闭环软水回路。

(4)总物料平衡
整条生产线的物料平衡如表4-30所示。

表4-30 总物料平衡(单位：t/a)投入产出
物料名称所含组
分
含量物料名称
所含组
分
含量
原料油脂10005油脂9950
产品脂肪
酸甲酯
10000
脂肪酸
甲酯
9850 水及杂
质
55 甲醇10
甲醇983 甲醇973 总甘油25 杂质9.8
甘油酸
酯
100
30%甲醇甲醇钠 500 其它15
钠甲醇溶液1670 甲醇
112.
8
副产甘油
1100
甘油995 杂质 4.2 盐
固体柠
檬酸70
甲醇 1
36%盐酸溶液1200 盐酸 4.3
水及其
它杂质
105 水76.8
副产油脂
物质50
油脂35
50%烧碱溶液150 烧碱75 甲酯 5 水75 甲醇0.5
工艺水40 40
水及其
它杂质
95
废水66
甲醇0.2
水及其
它
65.8
废气0.32
甲醇0.2
HCl 0.12
进入碱洗
液53.6
甲醇 1.8
HCl 1.8
水蒸汽
及其它
51.0
合计
11337
合计
11337
(5)特征因子平衡 A 、甲醇平衡
B 、HCl 平衡 无
(6)用、排水平衡
图4-10 脂肪酸甲酯（生物柴油）用、排
水平衡（单位：t/d ）
(7)排污量统计 ①废水
生物柴油
反应工艺水(软水) 1.2冲洗用水 10
损耗 1.1
废水去处理 32
碱洗塔补充水20
原料带入 1.9
甲醇物料平衡（折纯，单位：kg/1000kg 脂肪酸甲酯产品）
投加新鲜甲醇 97.32
投加30%甲醇钠甲醇溶液 11.28
回收甲醇 106
参加反应 107
流失 1.6
产品生物柴油 1.0
副产甘油 0.01副产油脂物质 0.05
废水 0.02废气3.7
回收回收率98.2%
3.5碱洗吸收 0.18总排口排放0.02
表4-31 脂肪酸甲酯（生物柴油）废水产生情
况
排水名
称
废
水
量
(t/
d)
p
H
COD
Cr
备注去向浓度
(mg/L)
负荷
(kg/d)
甲醇精馏废液0.2 8 8000 1.6
甲醇含
量0.3% 排入污
水处理
站，处
理达标
后纳管
排放。

碱洗塔排污2.0 8 3000 6.0
甲醇含
量0.2%
地面设
备清洗
水
1.0 7 600 0.6
合计 3.2 / 2563 8.2
②废气
a、有组织
表4-32 脂肪酸甲酯（生物柴油）有组织废气
产生、排放情况
废气名称污染
因子
发
生
量
(t/
a)
治理措施及
去除率
削减
量
(t/a
)
排
放
量
(t/
a)
总排口甲醇
37.
冷凝＋二级
吸收，99.5%
36.8 0.2
b、无组织
根据生产过程中所使用的各类物料的特性分析，脂肪酸甲酯生产过程中的无组织排放废气中的主要污染物为甲醇。

甲醇的无组织排放量按照折纯使用量的0.01%估算，则甲醇无组织排放量为0.1086t/a(0.329kg/d)。

③“三废”产生排放量统计
表4-33 脂肪酸甲酯（生物柴油）生产线污染
汇总
污染物名称
产生量削减量排放量kg/
d
t/a
处置方式和
去除率
kg
/d
t/a
kg/
d
t/
a
废水320
105
6
进污水站，
COD≤
500mg/L纳
管排放
/ /
320
10
56
COD负荷8.2
2.7
06
6.
6
2.1
78
16
0.
52
8
甲醇有
组
织
112
.1
37
冷凝＋二级
吸收，99.5%
11
1.
5
36.
8
6
0.
2 无
组
织
0.3
29
0.1
086
/ 0 0
0.3
29
0.
10
86。