年产4万吨生物柴油 毕业答辩

年产4万吨生物柴油

毕业答辩班级:化工08-3姓名:梁学号:指导老师:

毕业设计1.项目背景2.生产工艺流程3.物料衡算4.能量衡算5.主要设备选型主要内容

1.项目背景我国于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》。此明确指出，国家将“重点扶持发展生物乙醇燃料、生物柴油等”，这标志着作为石油替代可再生能源之一的生物质能将在我国拥有更广阔的发展空间.生物柴油又称燃料甲脂，性能与零号柴油相近。其对我国农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理有十分重大的战略意义生物柴油用途广泛，主要的应用领域有：直接作为车用优质柴油使用，100%生物柴油（B100）；与石油柴油调配使用，品种有2%、5%、10%和20%，即B2、B5、B10、B20柴油；非车用柴油的替代品，如取暖、船用、农用、发电等；用作机械加工润滑剂，脱模剂；优质的溶剂，如用作脱漆剂（代替二氯烷）、印刷油墨、清洗剂。

1.1项目背景可再生热效率高润滑性能好清洁安全环保优点1.2产品优点

2.生产工艺流程2.1生物柴油生产工艺方法的选择1.生物柴油生产工艺方法的比较

2.生产工艺方法的确定根据生产成本、产品得率、工艺的成熟可行性等因素进行择优确定，本项目采用碱催化转酯法。

图2.1工艺流程简图2.2生产工艺流程的设计本流程分为三个部分：反应部分、分离部分和精制部分。1.反应部分：原料油和甲醇/KOH在反应器进行反应，生成粗产物，产物包括粗甘油、粗生物柴油，同时含有大量剩余甲醇，少量未反应原油，少量KOH、皂化物和H2O。2.分离部分：甘油与甲酯分层一旦反应结束，将生成两种主要产物：底层的甘油和上层的甲酯，由于密度的不同，可利用重力沉降法将二者分离，甘油很容易从底部取出。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）通过混合澄清槽进行水洗吸收分离，吸收除掉杂质，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，通过降膜蒸器进行分离，蒸发出的甲醇回收利用。甘油精制后可达90％的纯度。

3.物料衡算3.1物料衡算意义及衡算基准

1.物料衡算意义只有经过物料衡算，才能得出进入与离开每一过程或设备的物流组成和各种物料的流量，这就是进行物料衡算的目的。物料衡算的主要依据是质量守恒定律，化学反应过程严格按照反应物跟生成物的摩尔关系进行衡算。2.衡算基准8.737kmol甘油三酯（一批的进料），一天进料15批，每年300个工作日，24小时连续生产。3.2衡算结果1.物料反应式

2.物料衡算数据总结

一批进料为8.737吨的甘油三酯，根据醇油比为6：1的比例加入1.678吨的CH3OH和0.104吨的KOH作为催化剂进行反应，依次经过分相、水洗和分离和之后可以获得产品生物柴油8.889吨，其中主要含有甲酯8.334吨，甘油三酯0.345吨，CH3OH0.044吨和水0.162吨，生物柴油纯度达93.75％。另外可以获得粗甘油1.892吨（甘油相的质量）其中甘油含量为0.772吨，占粗甘油总量的40.80％。整个工艺流程中反应原料带入的水的含量为0.110吨，其中水洗环节耗水量为3.412吨。

4.能量衡算4.1能量衡算的目的

对于有传热要求的设备，必须通过对其工艺过程进行能量衡算，才可以了解工艺过程在加热、冷却和动力学方面的能量需求及其损耗情况（如热损失），确定设备尺寸、载热体用量及过程的能量利用率。根据能量衡算还能够考察能量的传递及转化对过程操作。4.2衡算过程1.反应器的能量衡算

反应器每批的工作时间96min,反应器耗能为2单效降膜蒸发器的能量衡算

式中W——表示甲醇蒸发量，kg/h；B143——表示原料液质量流量，kg/h；B146——表示原料液甘油浓度（质量分数）；G146——表示出料液甘油浓度（质量分数）；式中Q——表示蒸发器加热量，J/s；B162——表示甲醇汽化潜热，kJ/kg；W——表示甲醇蒸发量，kg/h；

5.主要设备选型5.1主要设备主要设备:（1）甲醇原料储罐（2）原料油储罐（3）配料釜（4）反应器（5）沉降分相分离罐（6）粗甲酯储罐（7）粗甘油储罐（8）萃取澄清（9）降膜蒸发器（10）生物柴油储罐（11）成品甘油储罐（12）甲醇回收罐5.2设备规格一览表：参考文献[1]徐元浩.生物柴油的实用性研究,武汉理工大学硕士学位论文,2005年5月.[2]张君涛,梁生荣,丁丽芹等.车用清洁代用燃料及发展趋势,精细石油化工进展[J].6(4),2005:43～46.[3]方岳亮等.酯交换技术制备生物柴油的研究,浙江工业大学硕士学位论文,2005年5月.[4]梅德清,孙平,袁银南等.柴油机燃用生物柴油的排放特性研究,内燃机学报[J].24(4),2006:331～335.[5]吴志鹏,周玉杰,张建安等.固体酸催化剂制备生物柴油研究进展[J].现代化工,2008,28(2):126-129.[6]BaglyST.Effectofanoxidationcatalyticconverterandabiodieselonthechemical,mutagenic,andparticlesizecharacteristicsofemissionfromadieselengine[J].EnvironSciTechnol,1998,32:1133-1136.[7]盖玉娟,战风涛,吕志凤等.亚临界甲醇相Hβ分子筛催化制备生物柴油[J].精细石油化工,2009(3):70-72.[8]ChaiF,CaoFH,ZhaiFY,etal.Transesterificationofvegetableoiltobiodieselusingaheteropolyacidsolidcatalyst[J].AdvSynthCatal,2007,349:1057-1065.[9]吴松,池淑梅,吴凯.固载磷钨酸催化下用大豆油和甲醇制备生物柴油[J].大庆石油学院学报,2009,33(3):80-82.[10]日本研发生物柴油生产新工艺[J].天然气化工,2009,34:16.[11]AbreuFR,AlvesMB,MacêdoCCS,etal.Newmulti2phasecatalyticsystemsbasedontincompoundsactiveforvegetableoiltransesterificationreaction[J].JournalofMolecularCatalysisA:Chemical,2005,227(1/2):263-267.[12]陈颖,孙雪,李金莲等.固体超强酸催化制备生物柴油研究进展[J].化工进展,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]张守花,张洪浩,张新海.负载型固体超强碱催化制备生物柴油[J].河北化工,2009,32(7):10-11,46.[16]龚美珍,田毅红,李德莹等.固定化酶催化酯化反应合成生物柴油的研究[J].粮油加工,2009(9):82-85.[17]BanK,HamaS,NishizukaK,etal.Repeateduseofwhole-cellbiocatalystsimmobilizedwithinbiomasssupportparticlesforbiodieselfuelproduction[J].JournalofMolecularCatalysis–BEnzymatic,2002，17(3-5):157-165.[18]贺芹,徐岩,滕云等.华根霉全细胞脂肪酶催化合成生物柴油[J].催化学报,2009,29(1):41-46.[19]张慧慧,梁艺福.超临界法制备生物柴油的研究进展[J].云南化工,2008,35(5):77-80.[20]MonnierJ,TourignyG,SoveranDW,etal.Conversionofbiomassfeedstocktodieselfueladditive[P],US5705722,1998.[21]陈喜清,刘晨江,王吉德等.离子液体在生物柴油合成中的应用进展[J].有机化学,2009,29(1):128-134.[22]张爱华,张玉军,肖志红等.吡啶丁烷磺酸硫酸氢盐离子液体催化制备生物柴油[J].石油化工,2009,38(4):389-393.[23]朱江丽,李彦奇,钱建华等.超声波法制备生物柴油的研究[J].渤37]朱江丽,李彦奇,钱建华,等.超声波法制备生物柴油的研究[J].渤海大学学报(自然科学版),2009,30(1):20-23.[24]胡震,于海莲.超声波法制备生物柴油的新工艺研究[J]粮油加工,2009(9):86-88.[25]魏群,高梦理.水利空化及其研究进展[J].湖南城