【正文】 id dimethyl methyl hydrogen. HOOCCOOH + CH3OH → HOOCCOOCH3 + H2O 因?yàn)檫@里有我可敬可愛(ài)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(lè)中成長(zhǎng)，在快樂(lè)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(guó)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(guó)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(guó)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(jiàn)附圖1(2)車間平面布置圖見(jiàn)附圖2(3)車間立面布置圖見(jiàn)附圖3(4)主要設(shè)備酯化反應(yīng)釜見(jiàn)附圖4(5)主要設(shè)備甲醇精餾塔見(jiàn)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(lái)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(jiàn)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(jiǎn)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(guò)高液位造成塔釜液停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生物料焦化損失，同時(shí)也避免液位過(guò)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(guò)調(diào)節(jié)采出流量來(lái)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(guò)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(guò)調(diào)節(jié)加熱器H20H20H203的導(dǎo)熱油流量來(lái)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(guò)130℃，以避免溫度過(guò)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(guò)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?jī)H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?jī)H為石油柴油的10％，無(wú)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(wàn)分之一)降低到5PPM。從真空精餾塔T305塔頂出來(lái)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(guò)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(guò)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(wèn)題：脂肪酶對(duì)長(zhǎng)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(méi)有空間阻礙的過(guò)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(lái)制備生物柴油的新方法，通過(guò)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(guò)程。作為可再生能源，與石油儲(chǔ)量不同，其通過(guò)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(wàn)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(guó)內(nèi)生物柴油主要存在的問(wèn)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(jiǎn)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(guó)家，尤其是資源貧乏國(guó)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(guò)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(guò)程有廢堿液排放[2]。(4)具有可再生性能。化學(xué)法包括高溫裂解法和酯交換法。缺點(diǎn)是裂解過(guò)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(lái)，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(wú)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(wú)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(jiǎn)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(lái)產(chǎn)品，塔釜在液位調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)下出來(lái)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(guò)高會(huì)造成中間儲(chǔ)罐V101的溫度過(guò)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(guò)高造成暴沸干塔或溫度過(guò)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(guò)250℃，如果在該溫度下仍不能正常精餾，說(shuō)明真空度不夠，經(jīng)及時(shí)采取措施提高真空度，以避免長(zhǎng)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