【正文】 一部分進入甲醇儲罐V201，一部分回流進入甲醇塔。T301的塔釜通過調節(jié)液位控制器排出廢水。這是甲醇回收過程。 油罐V202中的粗甲酯經(jīng)過加熱器H302后一部分進入脫氣塔T302，T302是常壓設備，塔釜溫度控制在180—200℃，塔頂出來甲醇汽進入S301中繼續(xù)反應；一部分在液位調節(jié)器作用下進入真空精餾塔T303。177。，塔頂冷凝溫度控制在75—90℃。177。，塔釜液相氣化溫度為225—240℃，塔釜溫度依靠H303的加熱強度進行調節(jié)。T303的側線采出溫度控制在180—220℃，側線采出產品經(jīng)冷卻器E304后出來產品，塔釜在液位調節(jié)器調節(jié)下出來二段酯交換原料進入V204。油罐V205中的粗甲酯經(jīng)過加熱器H304后一部分進入脫氣塔T304，T304塔釜溫度控制在180—200℃，塔頂出來甲醇汽進入S301中繼續(xù)反應；一部分在液位調節(jié)器作用下進入真空精餾塔T305。177。，塔頂冷凝溫度控制在75—90℃。177。，塔釜液相氣化溫度為230—240℃，塔釜溫度依靠H305的加熱強度進行調節(jié)。T305的側線采出溫度控制在180—220℃，側線采出產品經(jīng)冷卻器E304后出來產品，塔釜在液位調節(jié)器調節(jié)下出來釜殘。從真空精餾塔T305塔頂出來的產品進入真空緩沖罐V302，在V302中分為氣相和液相。氣相連接真空泵，液相進入V303，從V303底部出產品。柴油是許多大型車輛如卡車，內燃機及發(fā)電機等的主要動力燃料，其具有動力大，價格便宜的優(yōu)點，我國柴油需求量很大，具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃燒性好于柴油，燃燒殘留物成微酸性，是催化劑和發(fā)動機機油的使用壽命加長。 具有良好的低溫發(fā)動機啟動性能。無添加劑，冷濾點達20℃。無需改動柴油機，可直接添加使用，同時無需另添設加油設備、儲存設備及人員的特殊技術訓練。生物柴油以一定比例與石化柴油調和使用，可以降低油耗、提高動力性，并降低尾氣污染。 采用生物柴油尾氣中有毒有機物排放量僅為十分之一，顆粒物為普通柴油的20％，一氧化碳和二氧化碳排放量僅為石油柴油的10％，無硫化物和鉛及有毒物的排放；混合生物柴油可將排放含硫化物濃度從500PPM(PPM百萬分之一)降低到5PPM。檢測表明，與普通柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空氣毒性，降低94%的患癌率[10]。 生物柴油的指標 參看表21。 生物柴油的主要工藝指標一段工藝指標 儲油池ST10ST102的最佳操作溫度是4050℃，該溫度下有利于保持原料油良好的流動性。溫度過低會使原料油黏度增大，流動性變差，使得原料油除雜效果變差。溫度過高，儲油池與環(huán)境溫差較大，從而大量散熱導致能量損失。 脫水塔T101的最佳操作溫度是125135℃。脫水塔溫度不能太高也不能太低，溫度太低脫水不徹底，溫度過高會造成中間儲罐V101的溫度過高，導致高溫原料油與空氣接觸氧化而最終影響產品質量。 脫水塔T101的操作壓力為微正壓，該微壓是由脫水產生的蒸汽通過換熱器和管道產生的阻力造成的。操作時盡量保持管道閥門暢通，降低脫水塔的操作壓力，保證脫水更徹底。 m3/h， m3/h。4. 沉降池的沉降時間不低于6h。二段工藝指標 酯化釜R20R202的最佳反應溫度為130135℃，酯交換反應釜的最佳反應溫度為105110℃。各級反應釜的操作溫度通過調節(jié)加熱夾套的導熱油流量來控制，在實際操作過程中必須嚴格控制各級反應釜的反應溫度，避免反應溫度過高導致系統(tǒng)超壓引發(fā)安全事故，同時注意避免反應溫度過低，導致反應時間延長，影響產量。脫氣塔T202的最高操作溫度應控制在不超過145℃。T20T203的最佳操作溫度為120130℃。各脫氣塔的操作溫度通過調節(jié)加熱器H20H20H203的導熱油流量來調節(jié)，脫氣后的反應液分別進入V202和V205，其凈罐溫度控制在不超過130℃，以避免溫度過高在中間油罐內反應液與空氣發(fā)生氧化反應而影響產品質量。表21 生物柴油的檢測技術指標[11] 項目 質量指標 試驗方法 S500 S50密度(20℃) /(kg/m )820900 GB/T 2540運動粘度(40℃/(mm /s) GB/T265 閃點(閉口)/ ℃不低于 130GB/T 261 項目 質量指標試驗方法 S500 S50冷濾點 / ℃報告 SH/T 0248 硫含量(質量分數(shù)) / % SH/T 068910%蒸余物殘?zhí)?質量分數(shù)) / % 不大于 GB/T 17144硫酸鹽灰分(質量分數(shù)) / %不大于 GB/T 2433 水含量(質量分數(shù))/ % 不大于 SH/T 0246 機械雜質 無 GB/T 511 銅片腐蝕(50℃，3h)/ 級不大于 1GB/T 5096 十六烷值 不小于 49 GB/T 386 氧化安定性(110℃)/小時 不小于 EN14112 酸值/(mgKOH/g) 不大于 GB/T 264 游離甘油含量(質量分數(shù))/ % 不大于 ASTM D 6584　游離甘油含量(質量分數(shù))/ % 不大于 ASTM D 6584 　90%回收溫度/℃ 不高于 360 GB/T 6536 第一酯化反應釜R201：裝填原料油910m3， m3，其中包括以汽相形式加入的甲醇和補充加入的新鮮甲醇。催化劑配加量按原料油裝填質量的千分之一來計算，即每噸原料油配加1千克濃硫酸。 第二酯化反應釜R202:裝填原料油和配加甲醇量與R201一樣。但加入甲醇全為新鮮甲醇。 酯交換反應釜R203：裝填原料油910 m3， m3，均為新鮮甲醇。 第一第二次酯化反應時間不低于2h。反應時間指達到設定溫度和設定壓力后，保溫保壓反應的時間。酯交換反應時間也需要2h以上。 酯化反應釜R20在酯化和酯交換反應過程中可通過調節(jié)反應釜夾套導熱油的流量來控制反應釜的溫度，由此來實現(xiàn)對操作壓力的控制，適當調節(jié)反應過程的醇油比或釋放甲醇蒸汽也可實現(xiàn)對反應釜操作壓力的控制。三段工藝指標： 關鍵參數(shù)包括塔頂冷凝溫度、塔底再沸溫度、回流比三個參數(shù)。塔釜液位和塔頂氣回流罐V301的液位也是甲醇精餾塔T301的重要工藝參數(shù)。 塔頂冷凝溫度設計為67℃，為了避免從冷凝液回流罐V301中釋放的不凝氣中夾帶甲醇，操作中適當增加冷凝換熱器的冷卻強度，進一步降低冷凝溫度以得到冷凝液。 塔釜再沸溫度甲醇精餾塔T301正常操作時塔釜液相溫度控制在100105℃，塔釜再沸熱量由導熱油提供。塔釜溫度應該嚴格控制避免溫度過高造成暴沸干塔或溫度過低造成塔釜采出的廢水中甲醇含量超標，甲醇精餾塔T301的進料溫度設計為90℃。 回流比:為了得到比較純的甲醇，回流比應控制在2:1是比較合理的。如果改善甲醇的純度可以適當提高回流比。 相關液位:塔釜液位應保持在較高水平，以使再沸器H301被較高的液相浸沒，避免干塔操作。通過調節(jié)熱水泵P301的出口流量實現(xiàn)對塔釜液位的控制。為了使精餾塔操作穩(wěn)定，DCS控制系統(tǒng)需設超高液位和超低液位報警，塔頂回流罐V301的液位通過液位調節(jié)閥自動采出。系統(tǒng)中的不凝氣通過V301的排氣孔直接排放。在氣液分離器S301中保持一定的液位也非常需要。其目的是使氣相進入甲醇塔的氣相入口，液相進入甲醇塔液相入口。氣液分離器S301的液位通過調節(jié)閥門V001控制。，關鍵參數(shù)是塔釜溫度和液位。 塔釜溫度依靠加熱器H302的加熱強度進行調節(jié)，即通過調節(jié)導熱油流量實現(xiàn)對塔釜溫度的控制。塔釜溫度設定為180200℃，當溫度高于200℃時DCS控制系統(tǒng)報警。 脫氣塔T302 的液位直接影響脫氣效果和后續(xù)真空精餾塔T303的穩(wěn)定操作。為了維持塔內的物料平衡，塔釜液位既不能過高也不能過低。脫氣塔T302的液位由排往Ｔ303管線上的流量調節(jié)閥控制，塔釜液位超高或超低時，DCS控制系統(tǒng)報警。 關鍵操作參數(shù)有系統(tǒng)真空度、塔頂冷凝溫度、塔底再沸溫度、側線采出溫度、相關液位和采出流量。(1)系統(tǒng)真空度 T303的操作真空壓力設計為2+，以塔頂壓力表測量的數(shù)值為準。塔釜的真空壓力應不高于3+，T303的操作真空度由兩級蒸汽噴射泵和一級水環(huán)真空泵串聯(lián)實現(xiàn)。系統(tǒng)真空度與塔釜再沸溫度直接相關，隨著操作真空度的降低，塔釜再沸溫度會相應提高，當塔釜再沸溫度超過250℃時，塔釜物料發(fā)生聚合和裂解反應，而產生結焦生碳現(xiàn)象，從而導致甲酯收率降低，一般情況下塔釜再沸溫度不能長時間超過250℃。(2)塔頂冷凝溫度 塔頂冷凝溫度是指塔頂出口處不凝氣的溫度，冷凝溫度與冷卻換熱器E302管程內的溫度是一致的?？捎晒艹坛隹诘臏囟葴y點確定。在正常的真空壓力下，塔頂冷凝溫度控制在7590℃之間，溫度過高會導致產品輕組分跑失量增大溫度過低會影響采出的產品質量。在控制過程中換熱器E302的換熱強度也是一個比較重要的參數(shù)，需要調節(jié)冷卻水的流量來實現(xiàn)對塔頂冷凝溫度的控制。生產操作中E302的冷卻水出口溫度一般不低于60℃。(3)側線采出溫度 T303的側線采出溫度與產品質量直接相關，一般控制在180－220℃，該溫度通過調節(jié)采出流量來控制，增大采出流量能降低側線溫度，提高真空精餾塔的負荷或加大塔釜的加熱量也能提高側線采出溫度。(4)塔釜再沸溫度 真空精餾塔T303正常操作時從塔頂?shù)剿獣⑵鸱€(wěn)定的上低下高的溫度分布。177。 KPa的真空壓力下，對應的塔釜液相汽化為225－240℃。隨著真空壓力的升高或降低，塔釜溫度也隨之升降，調整幅度不應超過177。10℃。塔釜溫度依靠H303加熱強度進行調節(jié)，即通過調節(jié)導熱油的流量來實現(xiàn)。由于生物柴油在高溫條件下容易聚合和裂解，因而真空精餾塔T303的塔釜應控制在不超過250℃，如果在該溫度下仍不能正常精餾，說明真空度不夠，經(jīng)及時采取措施提高真空度，以避免長時間在高溫條件下操作造成不必要的反應，導致反應的損失。(5)相關液位和采出流量 塔釜液位應保持在適當水平，以免過高液位造成塔釜液停留時間過長，產生物料焦化損失，同時也避免液位過低造成干塔操作。為了維持塔內物料平衡，塔釜液位不能過高也不能過低，因此DCS控制系統(tǒng)應設置超高液位和超低液位報警。經(jīng)過真空精餾得到的生物柴油產品溫度較高，容易氧化而影響產品質量，需經(jīng)過換熱降溫后再進入產品儲罐，換熱出口溫度控制在100℃以下。 原始設計條件與基本物性數(shù)據(jù)原料：地溝油。 生物柴油產量:年產5萬噸，320個工作日，每釜產生物柴油78 t，間歇操作，一釜料為一作周期。 生物柴油得率90 %； 酯交換反應時間2 h； 酯交換反應加熱溫度105～110 ℃； % (質量分數(shù)) 。 在低溫下油或油脂的平均熱容在2. 05 ～2. 51 kJ / ( kg℃) ，隨溫度升高比熱將增加， 取地溝油油熱容[12]2. 09 kJ / ( kg℃) ，原料地溝油[12] 密度0. 92 103 kg/m3 ； 甲醇密度[13] 0. 79 103 kg/m3 ， 潛熱1 195 kJ /kg， 熱容2. 508 kJ / ( kg℃) ， 沸點64. 5 ℃； 水密度[14] 1. 0 103 kg/m3 ， 熱容4. 18 kJ / ( kg℃) ， 潛熱2 253 kJ /kg， 沸點100 ℃。根據(jù)物料衡算的質量守衡定律，在間歇操作過程中，若系統(tǒng)內不發(fā)生物料量的積累，輸入的物料量等于輸出的物料量。按一操作周期處理原料87 t，甲醇加入量按去水后油脂的50% 計， 催化劑加入量按去水后油脂的1/1000。根據(jù)工藝流程，物料衡算框圖見圖22。 根據(jù)物料衡算圖，列出下列物料衡算式(單位：噸):[15] F1 + F2 + F3 + F4 = P1 + P2 + P3 + P4 分項物料衡算式: P1 = F1 X1 = P2 = F1 (X2 + X3 + X4 ) = P3 = F3 F1 X4 = P4 = F2 = P5 = F3 X5 = 式中: F1 —去除水分的原料油油質量， t； F2 —原料油中水分質量， t； F3 —甲醇質量， t； F4 —催化劑質量， t； P1 —生物柴油質量， t ； P2 —甘油混合物質量， t； P3 —回收的甲醇質量， t； P4 —冷凝水質量， t； P5 —回流甲醇質量， t； X1 —生物柴油得率， 90 %； X2 —甘油對原料油的得率， 7 %； X3 —皂類物質對原料油的產率， 2 %； X4 —甲醇對原料油的綜合消耗率， 11 %； X5 —甲醇回流量與加入量的比值取， 200 %。 F3甲醇 F4催化劑 反應釜回流冷凝器冷凝器反應釜P3回收甲醇 P3+P4 t P5 P5 P1粗制柴油 圖22 物料衡算框圖 熱量衡算解決兩種類型的問題，一種是先對使用中的設備或裝置實際測定一些熱量，通過衡算計算出一些難以直接測定的熱量，由此作出熱量方面的評估；另一種是在