【正文】 id dimethyl methyl hydrogen. HOOCCOOH + CH3OH → HOOCCOOCH3 + H2O 因?yàn)檫@里有我可敬可愛的老師們，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和用心的教學(xué)，使我在快樂中成長，在快樂中學(xué)到知識(shí)，這將激勵(lì)我在工作中更加努力。參考文獻(xiàn)[1] 付玉杰，(2006).87124[2] 徐元浩. 生物柴油的實(shí)用性研究[學(xué)位論文]. 武漢:武漢理工大學(xué)， [3] 崔心存. 內(nèi)燃機(jī)的代用燃料. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1990: 1～10 [4] 蘭維娟，魏世軍，夏朝鳳等. 新能源與新材料， 2005， ( 3) :29～30[5] 姚向君，().172[6] 方岳亮. 酯交換技術(shù)制備生物柴油的研究[學(xué)位論文].杭州:浙江工業(yè)大學(xué)， [7] 徐元浩，葉盛焱. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2005， 27 ( 5) : 90～93[8] 盧碧林，周玲革，毛治超等. 生物技術(shù)， 2005， 15 (3) : 95～97[9] 張勇. 利用地溝油制備生物柴油[J]. 中國油脂，2008，33(11):4850..[10] 呂凡，何品晶，邵立明. 廢食用油脂作生物柴油原料的可行性分析[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2006，7(2):1011.[11] 德國標(biāo)準(zhǔn)1DiEsEl FuEl To Bio FuEl， DIN 51606: 1997[12] E. 貝拉蒂尼(意) . 油脂加工[M ]. 北京: 中國商業(yè)出版社，1988: 258. 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Catalysis Reviews， 2002， 44(4) : 499～591附錄(1)工藝流程圖見附圖1(2)車間平面布置圖見附圖2(3)車間立面布置圖見附圖3(4)主要設(shè)備酯化反應(yīng)釜見附圖4(5)主要設(shè)備甲醇精餾塔見附圖5謝 辭本設(shè)計(jì)是在老師的輔導(dǎo)下完成的。在布置車間設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)車間在工廠中總平面圖中的相對(duì)位置，車間工藝流程，主要設(shè)備和附屬設(shè)備的類型，尺寸等來確定車間的設(shè)備平，立面位置以及廠房柱網(wǎng)尺寸[17]、通道寬度與凈高度見表2—4表2—4通道寬度與凈空高度項(xiàng)目指標(biāo)(m)人行道，狹窄通道，樓梯，人孔周圍寬度走道，樓梯，操作臺(tái)，管架的凈空高度～主要檢修路，廠房間道路，次要道路寬6～7，～；，平臺(tái)到水平人孔～，優(yōu)點(diǎn)是便于總圖布置，有利于設(shè)備排列，自然通風(fēng)，采光較好，節(jié)約用地。 反應(yīng)釜的選型原則 攪拌反應(yīng)釜是輕化工廠最常用的典型設(shè)備之一。 1個(gè)操作周期，回流冷凝器平均操作時(shí)間為2 h，因此峰值熱負(fù)荷P回1為: P回1 =ΔH醇7 / T2 =106266886 247。 當(dāng)TW 150 ℃時(shí)，對(duì)有保溫層的反應(yīng)釜聯(lián)合傳熱膜系數(shù)αT = 9. 4 + 0. 052 ( TW T) 。 甲醇回流2 h帶出釜熱焓為: ΔH醇5 = 2 ΔH醇1 = 2 56380049 = 112760098( kJ) (9)式中:ΔH醇5 —帶出反應(yīng)釜的熱焓， kJ。 設(shè)原料油加入溫度20 ℃， 原料油87 t( t， t) ，加熱到130 ℃，并將水蒸發(fā)，焓變量為: ΔH油1 =m油CP油ΔT1 = 87000 2. 09 (130 20) = 20001300( kJ ) (1) ΔH水1 =m水CP水ΔT2 +ΔHV水 = 700 4. 18 (130 20) +700 2 253 = 1898960 ( kJ ) (2)式中: ΔH油ΔH水1 —油、水的焓變量， kJ； m油、m水—油、水的質(zhì)量， kg； CP油、CP水—油、水的比熱容， kJ / ( kg本研究的熱量衡算以第二種情況為主，忽略了位差、功的傳遞、反應(yīng)熱，因此總熱量衡算式可簡化為Q =ΔH，即焓變就等于外加的熱量。℃) ，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(5)相關(guān)液位和采出流量 塔釜液位應(yīng)保持在適當(dāng)水平，以免過高液位造成塔釜液停留時(shí)間過長，產(chǎn)生物料焦化損失，同時(shí)也避免液位過低造成干塔操作。(3)側(cè)線采出溫度 T303的側(cè)線采出溫度與產(chǎn)品質(zhì)量直接相關(guān)，一般控制在180－220℃，該溫度通過調(diào)節(jié)采出流量來控制，增大采出流量能降低側(cè)線溫度，提高真空精餾塔的負(fù)荷或加大塔釜的加熱量也能提高側(cè)線采出溫度。(1)系統(tǒng)真空度 T303的操作真空壓力設(shè)計(jì)為2+，以塔頂壓力表測(cè)量的數(shù)值為準(zhǔn)。氣液分離器S301的液位通過調(diào)節(jié)閥門V001控制。 回流比:為了得到比較純的甲醇，回流比應(yīng)控制在2:1是比較合理的。酯交換反應(yīng)時(shí)間也需要2h以上。各脫氣塔的操作溫度通過調(diào)節(jié)加熱器H20H20H203的導(dǎo)熱油流量來調(diào)節(jié)，脫氣后的反應(yīng)液分別進(jìn)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(nèi)反應(yīng)液與空氣發(fā)生氧化反應(yīng)而影響產(chǎn)品質(zhì)量。 脫水塔T101的操作壓力為微正壓，該微壓是由脫水產(chǎn)生的蒸汽通過換熱器和管道產(chǎn)生的阻力造成的。 采用生物柴油尾氣中有毒有機(jī)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。從真空精餾塔T305塔頂出來的產(chǎn)品進(jìn)入真空緩沖罐V302，在V302中分為氣相和液相。塔釜液相氣化溫度為225—240℃，塔釜溫度依靠H303的加熱強(qiáng)度進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)導(dǎo)熱油的流量實(shí)現(xiàn)對(duì)T301的塔釜溫度控制。這是合成生物柴油的酯化過程。 酯化酯交換工序 第二段 酯化酯交換工藝流程：一段得到的油從酯化反應(yīng)釜R201的頂部進(jìn)入，甲醇儲(chǔ)罐V201中的甲醇從酯化反應(yīng)釜R201的底部進(jìn)入，再加入改性濃硫酸，使三者在R201中反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，依靠調(diào)節(jié)導(dǎo)熱油的流量調(diào)節(jié)R201的溫度．使其溫度控制在130℃—135℃。儲(chǔ)油池ST101，ST102用于除去原料油中的泥沙，植物纖維。但利用生物酶法制備生物柴油目前存在著一些亟待解決的問題：脂肪酶對(duì)長鏈脂肪醇的酯化或轉(zhuǎn)酯化有效，而對(duì)短鏈脂肪醇(如甲醇或乙醇等)轉(zhuǎn)化率低，一般僅為40%60%；甲醇和乙醇對(duì)酶有一定的毒性，容易使酶失活；副產(chǎn)物甘油和水難以回收，不但對(duì)產(chǎn)物形成一致，而且甘油也對(duì)酶有毒性；短鏈脂肪醇和甘油的存在都影響酶的反應(yīng)活性及穩(wěn)定性，使固化酶的使用壽命大大縮短。通常采用植物油與石化柴油5~30％的混合比，其性能與2號(hào)石油柴油的性能很接近。如圖11所示：圖11. 羰基化學(xué)空間結(jié)構(gòu)電子因素和空間因素兩者都使羰基特別易于在羰基碳上發(fā)起親核進(jìn)攻：(a)氧即使帶上一個(gè)負(fù)電荷還是與獲取電子的傾向；(b)差不多沒有空間阻礙的過渡態(tài)導(dǎo)致三角形的反應(yīng)物變成四面體中間體。由于以上措施不能從根本上改善植物油的使用性能，研究者們又提出了對(duì)植物油進(jìn)行酯化或酯交換反應(yīng)來制備生物柴油的新方法，通過這種方法得到的產(chǎn)物燃燒性能接近輕柴油，燃燒后排放性能大大優(yōu)于輕柴油，可直接代替石化柴油在柴油機(jī)上使用。裂解法是在熱或熱和催化劑的作用下，由熱能引起化學(xué)鍵斷裂而產(chǎn)生小分子，一種物質(zhì)轉(zhuǎn)變成另一種物質(zhì)的過程。作為可再生能源，與石油儲(chǔ)量不同，其通過農(nóng)業(yè)和生物科學(xué)家的努力，可供應(yīng)量不會(huì)枯竭[4]。 (1)生物柴油具有良好的燃料性能。它是優(yōu)質(zhì)的石油柴油代用品。年產(chǎn)5萬噸生物柴油生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄1 前 言 1 1 1 1 國內(nèi)生物柴油主要存在的問題 1 2 2 2 4 52生物柴油及其生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì) 6 生物柴油的成分 6 生物柴油的生產(chǎn)工藝流程圖 6 生物柴油的生產(chǎn)工序簡介 6 脫水脫雜工序 6 酯化酯交換工序 7 回收蒸餾工序 7 8 8 8 8 生物柴油的指標(biāo) 9 生物柴油的檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 9 生物柴油的主要工藝指標(biāo) 9 原始設(shè)計(jì)條件與基本物性數(shù)據(jù) 13 13 13 13 14 15 15 18 19 19 20 反應(yīng)釜的選型原則 20 塔設(shè)備的選型原則 20 213總結(jié) 22 22 22參考文獻(xiàn) 23附錄 24謝 辭 24外文資料 26外文翻譯 301 前 言 生物柴油是以菜籽油為原料，提煉而成的潔凈燃油，其突出的環(huán)保性和可再生性引起了世界發(fā)達(dá)國家，尤其是資源貧乏國家的高度重視。 生物柴油是清潔的可再生能源，是一種含氧清潔燃料，由菜籽油、大豆油、回收烹飪油、動(dòng)物油等可再生油脂與甲醇發(fā)生酯化反應(yīng)制得。 二是用化學(xué)方法合成生物柴油有以下缺點(diǎn)： (1)工藝復(fù)雜、醇必須過量，后續(xù)工藝必須有相應(yīng)的醇回收裝置，能耗高，設(shè)備投入大； (2)色澤深，由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質(zhì)； (3)酯化產(chǎn)物難于回收，回收成本高； (4)生產(chǎn)過程有廢堿液排放[2]。(4)具有可再生性能?；瘜W(xué)法包括高溫裂解法和酯交換法。缺點(diǎn)是裂解過程必須在高溫下進(jìn)行、需催化劑、設(shè)備昂貴、反應(yīng)難以控制，且主要產(chǎn)品是生物汽油，產(chǎn)量不高，所以生物柴油的生產(chǎn)很少采用裂解法。這樣，碳和氧就以雙鍵連接起來，分子中緊靠羰基碳的周圍部分是平的，氧羰基碳和直接連在羰基碳上的兩個(gè)原子同處在一個(gè)平面中。酯交換法制備生物柴油的技術(shù)關(guān)鍵是反應(yīng)所用的催化劑，根據(jù)催化劑的不同，酯交換法可分為：均相催化法、非均相催化法及超臨界無催化法。Amans[7]等在1983年將大豆油與2號(hào)柴油進(jìn)行混合，然后在直接噴射的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上試驗(yàn)，結(jié)果表明，大豆油與2號(hào)柴油以l:2的比例可以得到很好地混合，降低了燃料油的黏度，并可直接用于農(nóng)用機(jī)械的替代燃料。 由于利用物酶法合成生物柴油具有反應(yīng)條件溫和、醇用量小、無污染物排放等優(yōu)點(diǎn)，具有環(huán)境友好性，因而日益受到人們的重視。 生物柴油的生產(chǎn)工藝流程圖圖21 生物柴油生產(chǎn)工藝流程圖 生物柴油的生產(chǎn)工序簡介 脫水脫雜工序 第一段 脫水脫雜的工藝流程：原料油首先進(jìn)入儲(chǔ)油池ST101，在50℃下自然間為6個(gè)小時(shí)。之后油罐中的油進(jìn)入2段生產(chǎn)。定期每班排放一次V202中的膠質(zhì)，之后油罐中的油進(jìn)入3段生產(chǎn)。甲醇精餾塔T301的塔頂冷凝溫度設(shè)計(jì)為67℃，塔釜再沸溫度控制在100—105℃，進(jìn)料溫度設(shè)計(jì)為90℃，回流比為2:1。177。T305的側(cè)線采出溫度控制在180—220℃，側(cè)線采出產(chǎn)品經(jīng)冷卻器E304后出來產(chǎn)品，塔釜在液位調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)下出來釜?dú)?。生物柴油以一定比例與石化柴油調(diào)和使用，可以降低油耗、提高動(dòng)力性，并降低尾氣污染。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(huì)造成中間儲(chǔ)罐V101的溫度過高，導(dǎo)致高溫原料油與空氣接觸氧化而最終影響產(chǎn)品質(zhì)量。T20T203的最佳操作溫度為120130℃。反應(yīng)時(shí)間指達(dá)到設(shè)定溫度和設(shè)定壓力后，保溫保壓反應(yīng)的時(shí)間。塔釜溫度應(yīng)該嚴(yán)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(biāo)，甲醇精餾塔T301的進(jìn)料溫度設(shè)計(jì)為90℃。其目的是使氣相進(jìn)入甲醇塔的氣相入口，液相進(jìn)入甲醇塔液相入口。 關(guān)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(cè)線采出溫度、相關(guān)液位和采出流量。生產(chǎn)操作中E302的冷卻水出口溫度一般不低于60℃。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(yīng)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(shí)采取措施提高真空度，以避免長時(shí)間在高溫條件下操作造成不必要的反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)的損失?！? ，隨溫度升高比熱將增加， 取地溝油油熱容[12]2. 09 kJ / ( kg F3甲醇 F4催化劑 反應(yīng)釜回流冷凝器冷凝器反應(yīng)釜P3回收甲醇 P3+P4 t P5