年产4万吨的生物柴油
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摘要
生物柴油是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好、原料来源广泛、具有可再生性等特性。生物柴油因其环境友好且可再生作为矿物柴油的替代燃料而备受关注。本项目综述了近年来国内外生物柴油生产及应用等相关领域的研究进展，针对不同的原料油及其相对应的生产技术和应用性质进行了评述，报告了生物柴油的国内外现状、类型及特征、生产机理及方法；重点介绍了开发环境友好加工工艺方面的研究情况。对生物柴油的市场需求进行了详细的调查和分析，确定了以非食用油资源为原料来生产4万吨/年的生物柴油方案。根据现有生产生物柴油的生产工艺的可行性分析，采用了碱催化转酯法进行了工艺设计，在物料平衡和能量平衡的基础上作了主生产线上生产设备的设计。
关键词：废弃油脂 生物柴油 碱催化转酯法 物料衡算 热量衡算
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ABSTRACT
Biodiesel is a typical \the engine starts performance is good, good performance, fuel sources of the raw materials have widely, reproducibility and other characteristics. Biodiesel because of its environment friendly and renewable alternative fuel as mineral diesel and been concerned. The project at home and abroad in recent years were reviewed biodiesel production and application in the field of related research progress, in view of the different raw materials oil and its corresponding production technology and application properties are reviewed in this paper, and the report of the biodiesel situation at home and abroad, the types and characteristics of the production, mechanism and methods; Focusing on the development environment friendly technology research. For biofuels market demand carried on the detailed investigation and analysis, identifies the cooking oil resources as raw material to produce 40000 tons/year biodiesel scheme. According to the current production was born.
Key words:Waste oil;Biodiesel;Alkali catalytic turn ester method;Material balance calculations;Energy balance calculations;
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目录
摘要 ...................................................................................................................................... I ABSTRACT ....................................................................................................................... II 第一章绪论 ......................................................................................................................... 1 1.1项目的提出背景 ....................................................................................................... 1 1.2项目的意义 ............................................................................................................... 1 1.3生物柴油的优点及与矿物柴油的差异性 ............................................................... 2 1.3.1生物柴油的优点 ................................................................................................ 2 1.3.2生物柴油与柴油的差异性 ................................................................................ 2 1.4生物柴油的特性及应用 ........................................................................................... 3 1.4.1生物柴油的特性 ................................................................................................ 3 1.4.2生物柴油的应用 ................................................................................................ 3 1.5生物柴油的发展现状 ............................................................................................... 3 1.5.1国内生物柴油的生产及发展现状 .................................................................... 3 1.5.2国外生物柴油的生产及发展现状 .................................................................... 4 1.5.3生物柴油的发展前景 ........................................................................................ 5 第二章 原料及工艺的选择确定 ....................................................................................... 6 2.1现生物柴油的生产原料 ........................................................................................... 6 2.2现生物柴油的制备技术及催化剂的使用情况 ....................................................... 6 2.2.1酸碱催化法 ........................................................................................................ 6 2.2.2生物酶催化法 .................................................................................................... 9 2.2.3超临界法 .......................................................................................................... 10 2.2.4 其他方法 ......................................................................................................... 10 2.3现生物柴油的制备方法的优缺点 ......................................................................... 12 2.4本项目原料及工艺方案的确定 ............................................................................. 12 2.5本项目的工艺设计与工艺流程 ............................................................................. 13 2.5.1工艺设计 .......................................................................................................... 13 2.5.2工艺流程 .......................................................................................................... 13 2.6产品指标 ................................................................................................................. 14 第三章 物料衡算 ............................................................................................................. 15 3.1衡算意义 ................................................................................................................. 15 3.2衡算基准 ................................................................................................................. 15 3.3生产工艺参数 ......................................................................................................... 15
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3.4物料衡算过程 ......................................................................................................... 16 3.4.1物料反应式 ...................................................................................................... 16 3.4.2计算过程 .......................................................................................................... 16 3.5物料衡算数据总结 ................................................................................................. 19 第四章 能量衡算 ........................................................................................................... 20 4.1能量衡算的目的 ..................................................................................................... 20 4.2能量衡算总体思路 ................................................................................................. 20 4.3能量计算过程 ......................................................................................................... 20 4.3.1反应器的能量衡算 .......................................................................................... 20 4.3.2单效降膜蒸发器的能量衡算 .......................................................................... 23 第五章主要设备的设计与选型 ....................................................................................... 25 5.1原料预热器的设计计算 ......................................................................................... 25 5.2一级箱式混和澄清槽设计说明 ............................................................................. 25 5.2.1设计条件 .......................................................................................................... 25 5.2.2设计计算 .......................................................................................................... 26 5.3反应器设计计算 ..................................................................................................... 29 5.3.1反应器计算 ...................................................................................................... 29 5.3.2搅拌器计算 ...................................................................................................... 30 5.3.3管径的计算： .................................................................................................. 31 5.3.4传动轴设计计算 .............................................................................................. 32 5.4泵的计算和选型 ..................................................................................................... 32 5.5主要设备的设计选型汇总 ..................................................................................... 33 致谢 ................................................................................................................................... 35 参考文献 ........................................................................................................................... 36
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第一章 绪论
第一章绪论
1.1项目的提出背景
由于地球化石油能源资源有限,随着世界工业的快速发展,能源消耗急剧增长,导致石油价格不断上涨、石油资源逐渐枯竭,全世界都面临着能源短缺的危机。石油能源按目前的使用和开采速度,50年内世界石油资源将要耗尽[1]。同时, 随着现代社会人们环境保护意识的不断增强,人们逐渐认识到汽车尾气排放所造成的空气污染是造成城市“光化学烟雾”污染的频繁出现以及现代人类许多重大疾病的主要原因。因此,寻求资源丰富、环境友好和经济可行的代用燃料已成为人类亟待解决的重大问题。
目前已经开发的代用燃料可分为非含氧代用燃料和含氧代用燃料两大类[2],前者如天然气、液化石油气(LPG)及氢能源等, 后者包括二甲醚(DME)、醇类燃料及生物燃料等。这些燃料中,虽然天然气、液化石油气、氢均已早已投入使用, 但由于使用机械的内部构造以及燃料的补给及贮存等方面的问题, 使得它们的应用范围受到很大的限制; 二甲醚作为汽油的替代品, 可以由一碳原料( 如甲醇) 直接合成, 是一种很有发展前途的产品;醇类燃料如乙醇等也主要用作汽油的替代品种而使用,但成本较高; 生物燃料主要用作柴油的替代品。
生物燃料主要是指由植物中获取的燃料,还包括从其他可再生资源如动物脂肪和已经使用过的油和脂肪中提炼获取的燃料。其中植物油分子一般由14至18个碳的链组成,与柴油分子的组成相似[3]。植物油的性质与普通柴油相当接近, 尤其是植物油酯的有些性质如冷滤点、闪点、十六烷值、硫含量、氧含量及生物可降解性等都优于普通柴油。植物油的含氧为10%-11%, 尾气排放低,具有优异的环保特性。另外, 植物的生长期远短于石油的生成期, 植物可人工种植,且生长过程中吸收CO2,对减少大气中的CO2有深远意义[4]。
1.2项目的意义
当前世界各国对生物质能的研发非常重视。生物质能是可再生能源，其中一项重要分支就是利用植物油脂等可再生资源为原料制成的生物柴油。生物质能是可以替代石化柴油的清洁安全的新型燃料，属理想的“绿色能源”。我国于2006年1月1日起正式实施了《中华人民共和国可再生能源法》，将促进“绿色能源”的产业化发展。研究地沟油生产与生物柴油发展，对于保障能源安全、保护生态环境、促进农业和制造业发展、提高农民收入等都具有重要的战略意义，具体体现为：
(1)优质石油能源的短缺和柴油供需平衡问题是我国经济和社会可持续发展的重要制约因素。
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