《100td棉籽油制备生物柴油工艺设计开题报告 》

1、毕业设计(论文)开题报告题 目: 100t/d棉籽油制备生物柴油工艺设计 100 t/d生物柴油蒸馏、结晶分离工艺设计 院系名称： 粮油食品学院 专业班级： 食工03-03班 学生姓名： 张 丹 学 号： 指导教师： 梁 少 华 教师职称： 副教授 2007 年 04 月 06 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁

2、止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）。4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2006年11月20日”或“2006-11-30”。毕业设计（论文）开题报告一 结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写20004000字左右的文献综述：文 献 综 述 摘 要 生物柴油又称为阳光燃料,它是指油脂与醇类物质(通常为甲醇、乙醇)

3、经酯化反应得的脂肪酸甲酯。生物油脂和甲醇等低碳一元醇进行酯化或转酯化反应,生成相应的脂肪酸低碳烷基酯,再经分离甘油、水洗、干燥、蒸馏、结晶等适当处理后而获得生物柴油。棉籽油生产生物柴油可开辟棉籽油的销售市场,同时还可生产副产物甘油。关键词 生物柴油 棉籽油 棉籽油成分 发展状况 生物柴油又称为阳光燃料,它是指油脂与醇类物质(通常为甲醇、乙醇)经酯化反应获得的脂肪酸甲酯。棉籽油是生产生物柴油的一种原料，属于半干性油类,未经精炼的棉籽毛油有酸味和涩味,外观呈棕黄色或深褐色,其色泽主要是由于油中存在着棉酚及其衍生物、色素等所引起;而酸涩味则是由于游离脂肪酸存在所引起。棉籽油中含有20%30%的同酸甘

4、油三酸酯,故它的脂肪酸凝固点较高,在低温下储存时,同酸甘油三酸酯会从油中析出,冷冻过滤除去沉淀物的油在0时才会凝固,这是棉籽油区别于其他油脂的一个极重要特征之一。棉籽油的脂肪酸组成(%):棕榈酸2022,硬脂酸约2,豆蔻酸0305,花生酸0106,油酸3035,亚油酸4045。1,5,61 国外生物柴油的研究状况20 世纪 70 年代以来，生物柴油研究发展非常迅速，美国、加拿大、巴西、日本、澳大利亚、印度等国都在积极发展这项产业，美国、法国、意大利等国相继成立了专门的生物柴油研究机构。在美国和欧洲各国, 生物柴油已被核准为可替代型燃油,并有了较大范围的应用实践。目前，在发达国家生产生物柴油的原

5、料主要有大豆（美国）、油菜籽（欧共体）、棕榈油（东南亚），日本、爱尔兰等国用植物油下脚料及实用回收油作原料生产生物柴油。1998年,世界生物柴油总产量15 亿L,其中欧洲为10 亿L,美国为 3.5 亿 L。欧盟已经确立了到2010年至少生产50 亿L(占欧盟全部燃料的 2%) 的目标, 并认为 180 亿 L 也是可能达到的。目前由于欧美多数企业使用纯净植物油为原料，以致生物柴油的成本价较高；从各国经验来看，发展生物柴油，离不开国家的大力扶持以及为了降低成本而予以的减免税收等优惠措施。4,6,82我国生物柴油研究状况为了解决石油资源短缺和由石油资源所带来的环境污染问题，我国政府制定了一些相应

6、的政策和措施，也有一些学者和专家早已致力于生物柴油的研究开发和倡导工作。发展生物柴油的课题首先由闵恩泽院士明确提出；1985 年，中国农业工程研究设计院的施德路先生进行了生物柴油的试验探索; 辽宁省能源研究所承担的中国欧共体合作研究的项目也涉及到生物柴油; 另外, 中国科技大学、河南科学陆军化学所等单位也都对生物柴油作了不同程度的研究。民营企业海南正和生物能源有限公司于 2001 年 9 月在河北邯郸建成年产近 l 万 t 的生物柴油试验工厂，油品经石油化工科学研究院以及环境科学研究院测试，主要指标达到美国生物柴油标准，它成为我国生物柴油产业化的标志。2002年 8 月，四川古杉油脂化工公司成

7、功开发出生物柴油，该公司以植物油下脚料为原料生产生物柴油，产品性能与 0 # 柴油相当，燃烧后废物排放较普通柴油下降 7 0 % ，经鉴定，主要性能指标达到德国DIN51606标准。2002年9月，福建省龙岩市也建成年产 2 万t的生物柴油装置，这种利用动植物油生产生物柴油的新工艺在福建龙岩卓越新能源公司应用以来，截至 2003 年 5 月，已生产生物柴油5000多t。产品经上海内燃机研究所试验测定，其技术指标优于 0 # 矿物油。3 生物柴油的生产方法早期的高温裂解法最为简单,普通家庭就可以进行小作坊生产。现在生物柴油生产技术主要可以归结为两个方面:物理法和化学法。物理法是利用了生物油脂高能

8、量密度和可燃烧的特性,不改变生物油脂的组成和性质,直接把生物油脂与石化柴油混合使用,或把生物油脂制成微乳液而作为燃料使用。化学法是把生物油脂和甲醇等低碳一元醇进行酯化或转酯化反应,生成相应的脂肪酸低碳烷基酯,再经分离甘油、水洗、干燥等适当处理后而获得生物柴油。生物柴油化学生产技术经过多年发展,已经形成比较完备的技术体系和方法,涵盖了化学催化剂法、生物酶催化剂法、无催化剂法(在高温高压下进行)、常压法和加压法等多个方面。化学法中的常压连续转酯化和加压连续转酯化生产技术,已在欧美等发达国家形成大规模工业化生产,代表了当今主流生物柴油技术,而且技术仍在不断发展。我国生物柴油生产技术并不落后于欧美等发

9、达国家,例如,脂肪酸烷基酯的生产方法、棉籽油皂脚料合成脂肪酸甲酯的专利技术、高酸值动植物油脂共沸蒸馏酯化_甲酯化技术、短链脂肪酸酯作为酰基受体的酶法生物柴油技术等。6, 9,10,124 生物柴油研究的重要意义柴油分子是由 15 个左右的碳链组成的，植物油分子则一般由 1418 个碳链组成,与柴油分子中碳数相近，因此生物柴油就是一种用棉籽油等可再生植物油加工制取的新型燃料5。按化学成分分析，生物柴油燃料是一种高级脂肪酸甲酯，它是通过以不饱和油酸 C 18 为主要成分的甘油脂酯交换而获得的。与常规柴油相比, 生物柴油具有下述优点：（1）优良的环保特性。由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物

10、的排放低，可减少约 30%; 生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油。检测表明，与普通柴油相比，使用生物柴油可降低 9 0 % 的毒性，降低 9 4 % 的患癌率。由于生物柴油含氧量高，使其燃烧时排烟少，一氧化碳的排放与柴油相比减少约 10%。同时生物柴油的生物降解性高。（2）较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷凝点达-20。（3）较好的润滑性能。降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率，延长使用寿命。（4）较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品，因此，在运输、储存、使用方面的安全性是显而易见的。（5）可再生性。通过农业和生物科学家的努力，可供应量不会枯竭

11、。（6）无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。（7 ）生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。2,6我国是世界主要产棉大国,皮棉产量在350万t/a左右,棉籽数量在500多万t/a。棉籽含油脂14%25%2,棉籽油所含的脂肪酸主要是C(1618)酸,与大豆油类似。棉籽油单一的应用(烹调),制约了棉籽油的生产。7目前我国研制的生物柴油,多数以菜籽油、大豆油为原料。用棉籽油生产生物柴油可开辟棉籽油的销售市场,同时还可生产副产物甘油。此项技术的研究开发对调整农作物经济结构、提高棉农的经济收入、利国利民,具有现实意

12、义。6 参考文献1 杜玮 . 棉籽油的特性与常用精炼工艺比较.中国油脂,2005,30,（1）:37-392 胡秋龙 , 刘灿明 , 吴苏喜 , 刘祥华 , 曾凡佳. 生物柴油的应用近况和发展前景3 刘波, 叶盛焱. 关于降低生物柴油成本的研究. 拖拉机与农用运输车,2006,33,(2)4 金青哲刘元法岳琨. 生物柴油发展现状和趋势. 粮油加工与食品机械,2006,15贾虎森许亦农. 生物柴油利用概况及其在中国的发展思路. 植物生态学报,2006,30,(2)221-2306 蒋剑春，杨凯华，聂小安，徐秋云. 生物柴油研究进展.中国能源,2006,28,(2):36-407 邬国英,林西平,

13、巫淼鑫, 张有春,刘勇. 棉籽油甲酯化联产生物柴油和甘油.中国油脂,2003,28.(4)70-738 罗永宗. 油脂行业的延伸生物柴油新兴产业. 粮食问题研究,2006,2:44-479 丰 洋. 生物柴油生产技术推陈出新. 中国石油和化工10 盛 梅, 邬国英, 徐 鸽, 巫淼鑫. 生物柴油的制备.高校化学工程学报,2004,18(2)11 张磊,于世涛 ,刘福胜,解从霞. 酯交换法制备生物柴油的工艺研究.青岛科技大,学学报,2006,27,(5):399-40212 施肖峰，张晶，童惠英，严有兵，张春辉. 生物柴油生产技市及其产品质量标准.粮食与食品工业13 司耀彬，马传国. 酯交换法制

14、备生物柴油研究进展.中国油脂,2006,31(11):60-6414 罗晓岚. 生物柴油生产工艺简介.中国油脂,2006.31(9):46-4715 贝雷, 脂化学与工艺毕业设计（论文）开题报告二 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 设计的内容在整个设计的过程中查阅整理各种与课题相关资料，设计棉籽油制备生物柴油的整个生产工艺，初步掌握工程设计的方法和步骤。本课题中主要是蒸馏和结晶工艺的物料衡算和热量衡算以及标准设备的选型和非标设备的规格计算，特别是蒸馏工艺中化工计算。2 工艺流程及工艺特点 真空 沥青 原料预热析气换热加热蒸馏精甲酯 加热精馏脂肪酸甲酯加热换热结晶 过滤固体

15、成品加热储罐 液体回收2.1蒸馏工艺特点蒸馏是分离液体混合物的典型单元操作。它是通过加热造成汽液两相物系中各组分挥发度不同的特性以实现分离的目的。通过对粗甲酯进行蒸馏出去沸点较高的甘一酯，甘二酯，甘三酯，得到精甲酯。2.2 精馏工艺的特点 精馏是多级分离的过程，即同时进行多次部分汽化和部分冷凝的过程，因此可使混合液得到完全分离。精馏可视为多次蒸馏演变而来。此工艺中要求将18C以上和18C以下的脂肪酸甲酯分开。2.3结晶工艺的特点结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽溶液或熔融物中析出的过程，是获得高纯度固体物质的基本单元操作。3 本工艺要解决的问题设定粗脂肪酸甲酯提纯的工艺条件，通过对粗甲酯进行蒸馏除

16、去沸点较高的甘一酯，甘二酯，甘三酯，得到精甲酯，通过精馏工艺将18C以上和18C以下的脂肪酸甲酯分开，得到18C 及18C以上的精甲酯。通过计算得出棉籽油制备的脂肪酸甲酯进入蒸馏塔和精馏塔的泡点、露点温度以及其他参数，有利于蒸馏塔和精馏塔的设计以及换热器的设计与选型。4 生物柴油技术经济指标4.1 生物柴油质量指标生物柴油的质量指标可以分成二类,第一类密度、粘度、闪点、残碳量、灰分和十六烷值等,石化柴油也有这些指标;另一类如甲醇含量、甘油酯、游离脂肪酸和含磷量等衡量生物柴油的杂质成分。（1）密度 2号柴油的密度约为0.85,生物柴油的密度比柴油高2%7%,在0.86和0.90之间,大多在0.8

17、8左右。（2）粘度 为了保证燃油具有较好的雾化性能,应尽量降低生物柴油的粘度,以避免压力过大。（3）馏程生物柴油中的各种脂肪酸甲酯结构较为相似,沸点范围较窄,大致在325和350之间,馏程影响燃料的表现和安全性,影响发动机的启动和暖化,馏程还用在十六烷值(CN值)的估算中。4闪点是表示油品蒸发性和着火危险性的指标,油品的危险等级是根据闪点划分的。,闪点高于90的燃料被认为在存储和使用上都是安全的,而生物柴油的闪点高于100,在运输、存储和使用上十分安全。（5）低温性能 衡量低温性能的指标有云点、倾点和冷滤点。（6）硫含量。（7）残碳 油品在规定的实验条件下,受热蒸发和燃烧后形成的焦黑色残留物称

18、为残碳。残碳与生物柴油中的甘油酯、游离脂肪酸、皂、残留催化剂和其它杂质等有关。（8）灰分 灰分的组成一般认为是一些金属元素及其盐类,限制灰分可以限制生物柴油中无机物如残留催化剂的含量（9）生物柴油的腐蚀性 甘一酯、甘二酯和游离脂肪酸会腐蚀轴承上的金属并引起阀门沉积。（10）水分虽然Graboski及Mccromick的实验表明生物柴油中低含量的水可以充当燃烧促进剂,但是水分会大大降低生物柴油的存储稳定性（11）十六烷值(CN值) 十六烷值随着链长度的增长而增加,随着双键的减少而增加,双键和羰基的位置会影响CN值,双键和羰基越靠近链中十六烷值越低。硬脂酸甲酯的十六烷值为75左右,而亚麻酸甲酯的只有25,从十酸甲酯到十八酸甲酯CN值由47.9增加到75.6。12中和值 中和值是油品酸碱度的量度,包括总酸值和总碱。（13）甲醇含量生物柴油中所含的微量甲醇和甘油会使与之接触的橡胶零件如橡胶膜、密封圈和燃油管等逐渐降解。（14）游离甘油和总甘油 甘油酯的高粘度是植物油燃料在启动和持久性上产生问题的主要原因,甘油酯特别是甘三酯会使喷嘴、活塞和阀门上产生沉积,甘一酯会有腐蚀作用,甘二酯燃烧不佳并会导致炼焦,因而甘油、甘一