【正文】 s?！?)，白土熱容為／ (kg 甘油三油酸酯 +4 甲醇 3 油酸甲酯 +甘油 +1 甲醇 884g 4 32g 3 296g 92g 32g 根據(jù)實驗結(jié)果，甲酯得率為 96%，因此， 按照 100kg 的油，使用 % 過量甲醇的物料平衡如下： 100 kg 油 + 甲醇 → 生物柴油 + 甘油 + 表 41 生物柴油物料的密度（ kg/l） 物料 密度（ kg/l） 甘油三油酸 甲醇 油酸甲酯 甘油 根據(jù)表 41 中的密度，反應(yīng)式可以轉(zhuǎn)化成： 100 L 油 + L 甲醇 → L 生物柴油 + L 甘油 + L 過量甲醇 計算基準 該工藝屬連續(xù)性操作 ， 每年的工作時間是 300 天 ， 每天 24 小時 ，以每 小時生物柴油 產(chǎn)量為基準 計 算。 分離 生物柴油 由于甲酯、甘油與甲醇之間存在一定的密度差，其分離方法主要是自然沉降或離心分離，由于自然沉降所需時間長，一般采用間歇操作，即同時采用幾個自然沉降槽進行并聯(lián)間歇操作，其操作復雜，效率低，現(xiàn)在工業(yè)上逐漸采用離心分離機進行分離，其效率高并可連續(xù)化，兩者的共同前提都必須是前面的酯交換反應(yīng)進行徹底，副產(chǎn)物少，由于工廠采用固定化酶催化反應(yīng)，其產(chǎn)率高，幾乎沒有副反應(yīng)產(chǎn)生，所以采用離心分離機進行分離不會存在什么問題。目前國內(nèi)外生物柴油的生產(chǎn)主要使用酸催化法或堿催化法，但存在能耗高、工藝復雜、醇消耗量大、環(huán)境污染等缺點。 總平面布置方案 根據(jù)總平面布置原則，各生產(chǎn)工段盡可能考慮與原有設(shè)施集中或同一界區(qū)布置，以利于生產(chǎn)操作和生產(chǎn)管理，節(jié)省外管、線等投資，房屋盡可能南北走向布置，以利自然通風和采光，并與原有建構(gòu)筑物布置相協(xié)調(diào)， 使整個工程建成后仍保持原料主要生產(chǎn)區(qū)、成品庫區(qū)、動力區(qū)、廠前區(qū)及辦公區(qū)等各自的功能分區(qū)，利于公司內(nèi)交通，減少人、物流交叉。 烏桕分布在 海拔高度 100 米及 250 米之間的低丘區(qū) 。實驗研究表明 [12] ，使用烏桕油，加入 ％的固定化脂肪酶，在醇：油＝ 4： 1 及 41℃ 下反應(yīng) 12h， 反應(yīng)轉(zhuǎn)化率大于 96％ ，是一種性能優(yōu)良的催化劑，具有催化效率高、無副反應(yīng)、無廢水、易于分離、對設(shè)備無腐蝕及可以回收再生重復使用等一系列特點。 （ 6） 要從先行工業(yè)試點示范、可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟實效出發(fā)，把當前和長遠發(fā)展結(jié)合起來考慮，逐步擴大烏桕樹種植?，F(xiàn)全縣大約有新老烏桕樹 400 余萬株，年產(chǎn)桕籽 500 余萬公斤，居全國縣級之首。研究還發(fā)現(xiàn)甲酯比乙酯稍微穩(wěn)定，較高溫度時光照會略微加快氧化速度。生物柴油可以由不同的植物油制成，這些植物油種類不同，產(chǎn)地氣候各異，甘三酯組成有較大差別，因而各國的標準存在著一些差異。 3 生物柴油的基礎(chǔ)知識 [5] 生物柴油最常用 的生產(chǎn)方法是采用酯交換反應(yīng) 。人類對能源的利用，從薪柴時代到煤炭時代，再到油氣時代，每一次變遷都伴隨著生產(chǎn)力的巨大飛躍。近年來隨著 微 水相酶學及技術(shù)的迅速發(fā)展 ， 應(yīng)用 固定化 脂肪酶催化制備生物柴油技術(shù)正成為生物能源領(lǐng)域新的戰(zhàn)略，由于脂肪酶的高價格和油脂原料的缺乏，我國酶法生產(chǎn)生物柴油的產(chǎn)業(yè)化進程受到一定程度的制約 。同時，隨著國際石油價格的高漲，不僅增加了購買石油的外匯消耗，而且給我國經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展造成不容忽視的負面影響。s 1 閃點 /℃ 灰分 /% 水 分/mg 生物柴油的優(yōu)良性能使得采用生物柴油的發(fā)動機廢氣排放指標不僅滿足目前的歐洲 Ⅱ 號標準，甚至滿足隨后即將在歐洲頒布實施的更加嚴格的歐洲 Ⅲ 號排放標準。 專家建議，應(yīng)在利用現(xiàn)有原料進行生產(chǎn)的同時，積極和植物、農(nóng)業(yè)和林業(yè)科研部門聯(lián)合研究油料作物的育苗、優(yōu)選、種植和合理套種。作為生產(chǎn)生物柴油和生物化工產(chǎn)品的原料，有利于國家石油能源的替代，有利于科技支農(nóng)和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，對促進湖北省等革命老區(qū)脫貧致富，科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源產(chǎn)業(yè)化開發(fā)具有重要意義。 烏桕油原料路線確定 烏桕油 容易分離精制， 以 烏桕油為原料的生物柴油因凝點為 10℃ ，不容易凝結(jié)。距 京廣鐵路 7 公里， 107 國道 5 公里， 京港澳高速公路 過城區(qū)直貫縣境。生物柴油合成工段；原料存放倉庫和成品油倉庫。 由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可減少約 30%（有催化劑時為 70%）；生物柴油中不含對環(huán)境會造成污染的芳香族烷烴，因而廢氣對人體損害低于柴油。燃油稅若首先將在煉油廠的原油上征收，這將促使煉油廠把生物柴油以一定的比例加 入到 0柴油中，再進行出售，這樣來獲得更大的利潤。 工藝流程示意圖 參照第三章的圖 31。 反應(yīng)體系中需水量為 7%（質(zhì)量分數(shù)），則水量為（ +） =除甲醇中夾帶的水外，還需水量為 － =。綜合以上本設(shè)計最終考慮以反應(yīng)釜的工藝設(shè)計代替精餾塔的工藝設(shè)計，特此說明。也可設(shè)定單個設(shè)備容量由總?cè)莘e求算設(shè)備數(shù)量N： N=V 有效 / υVˊ 式中 V 有效 ______設(shè)備有效總?cè)莘e（ 。 取井水為冷卻介質(zhì)， 設(shè)冷卻水初始溫度為 ℃ ，升溫后溫度變?yōu)?30℃ ，其即每千克 水 可吸熱 Q= 即需冷凝水量為 M2=Q4/Q=103/=2215kg/h 表 4— 4 20xx0t/a 生物柴油工廠總熱量衡算表（耗蒸汽量） 名稱 壓力 /MPa 每 h 用量/(kg/h) 每噸產(chǎn)品消 耗定額 /kg 每晝夜消耗量 /(kg/d) 年消耗量 /(kg/a) 蒸汽 （表壓） 225 81 5400 1620xx0 24 第 5章 生物反應(yīng)釜 設(shè)計及選型 設(shè)計目的及參數(shù)確定 說明：由于本項目工藝的自身特點，整個工藝流程都未采用精餾塔進行工藝操作。 固定化脂肪酶占原料的 %，脂肪酶用量 %=。故本項目采取的工藝條件為：甲醇 /油的摩爾比率為 4:1，脂肪 酶用量為 %（體積分數(shù)），溫度 41℃ ，轉(zhuǎn)速 200rpm，轉(zhuǎn)化率為 96%。同時希望爭取到政府的補貼或政策扶持，使之推廣使用。本項目的建設(shè)能夠適應(yīng)能源發(fā)展趨勢，以可再生生物能源替代礦物能源，緩解原油短缺的壓力，減少對進口石油的依賴性，同時本項目的建設(shè)對當?shù)氐呢斦杖?、緩解就業(yè)壓力具有一定的好處，因此本項目社會效益較好。建設(shè)一條現(xiàn)代化的自動控制的年生產(chǎn) 20xx0 噸生物柴油的生產(chǎn)工藝。區(qū)域優(yōu)勢獨特，交通便捷，氣候宜人，基礎(chǔ)設(shè)施齊全，開發(fā)條件優(yōu)越。目前，烏桕油主要消費國有中國、印度、印度尼西亞、馬來西亞，這 些國家占到消費總量的 60%。 表 13：烏桕油的組成和特點 烏桕油制備生物柴油的意義 [11] （ 1） 發(fā)展烏桕油為原料生產(chǎn)第二代生物柴油技術(shù)和生物化工 產(chǎn)品是落實中國工程院“可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略研究”重大咨詢項目的具體舉措，是發(fā)展生物質(zhì)液體燃料的組成部分，符合國家中長期發(fā)展戰(zhàn)略。據(jù)了解，歐洲在不適合種植糧食的土地上種植富油脂的農(nóng)作物，用于生產(chǎn)生物柴油的原料主要為雙低菜籽油（低硫甙、低芥酸）；美國 、巴西 選用了大豆和玉米；日本采用的是工業(yè)廢油和廢煎炸油；東南亞一些地區(qū)則是棕櫚油。 無添加劑冷濾點達 20℃ ； （ 3）具有較好的潤滑性能 ， 使噴油泵、發(fā)動機缸體和連桿的磨損率低，使用壽命長 ； （ 4）具有較好的安全性能 ， 由于閃點高，生物柴油不屬于危險品。 表 11 生物柴油的物化性能 由表 11， 由各種植物油制備的生物柴油黏度與石油柴油接近，容積熱值略低，燃料 密度（ 15℃ ）/g 我國是世界上經(jīng)濟發(fā)展最為迅速的國家之一，對能源的需求量長期持續(xù)高速增長，在現(xiàn)有的能源消耗構(gòu)成中，石油和天然氣供給遠遠滿足不了經(jīng)濟發(fā)展的需要，據(jù)國際能源機構(gòu)預測分析，到 20xx 年，我國原油供給進口依存度將由現(xiàn)在的 30％遞增到 50％ 以上 [3]。 參考文獻 ........................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。近年來，綠色發(fā)展在全球蓬勃興起，其核心是減少對能源資源的過度消耗，追求經(jīng)濟、社會、生態(tài)全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展 [1]。甘三酯作為油脂的主要組分，是由三個長鏈脂肪酸與一個甘油 分子 經(jīng)酯化形成的。 德國推廣生物柴油最早，也是最普及的國家，德國的生物柴油標準比美國標準更加嚴格和細致。 生物柴油中總是存在水分 (溶解的、乳化的、甚至存在于容器底部，微量 單甘 、甘二酯還能增強生物柴油的吸水能力 )，水解是生物柴油劣變的原因之一，殘留的酸會使生物柴油酸敗 ，水分還會促使銹生成。在科技高度發(fā)展的今天，桕籽的用途更加廣泛，是國防、化工、紡織、機械、醫(yī)藥等工業(yè)生產(chǎn)不 可缺少的原料。 烏桕油消費狀況 近些年來，動物油脂消耗量在全球油脂中的比重大幅下降，植物油脂的消耗卻以每年 34%的速度增長。 10 第 2章 廠址選擇、布置及效益分析 廠址選擇 廠 址選擇是企業(yè)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，包括了建廠地區(qū)的選擇和工廠場地位置的選擇。 （ 2） 降水：降雨集中在夏季， 9 的雨量占全年的 65%~85% （ 3） 降雪和積雪 ： 年平均降雪日為 10 天左右，主要出現(xiàn)在 12—2 月。并用隔離墻將生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)進行隔離； 在大門旁邊可建設(shè)一些接待間、備用間等，如一些配電間、化驗間、維修間，即可節(jié)約用地有可方便生產(chǎn)； 辦公樓建在生活區(qū)靠近大門以利于辦公和與外界交流； 食堂和套房設(shè)置在辦公樓左側(cè)區(qū)域，可完全與生產(chǎn)區(qū)辦公區(qū)隔離，其設(shè)計原則是少地多層即采 用少的建筑面積設(shè)置多層樓高，一般以 4層樓高算； 消防水池和油罐設(shè)置在廠房的最底段，其物流通道主要以側(cè)門為主，為達到防火防爆要求，將兩個污水池放在油罐與鍋爐房之間，以達到鍋爐房遠離油罐和廠房的目的； 料倉挨廠房建設(shè)以利于進料方便，且靠近側(cè)門交通便利； 生產(chǎn)區(qū)為整個廠區(qū)的心臟，其位置靠近廠區(qū)中心，并在其左側(cè)設(shè)置料渣存放區(qū)和一些水塔設(shè)施，并只進行物流的交換，廠區(qū)員工主要從廠房右側(cè)進入廠房，原料油儲罐和生物柴油儲罐圍繞其布置； 廠區(qū)的物流與人流進行一定的分開，生產(chǎn)區(qū)的物料及設(shè)備的出入口以側(cè)門為主，產(chǎn)品的量可定期從大 門出。 表 31 生物柴油的制備工藝優(yōu)缺點比較 工藝 優(yōu)點 缺點 微乳法 工藝較為簡單，產(chǎn)物粘度有所降低 產(chǎn)物十六烷值較低，且對發(fā)動機易 造成損害 熱裂解法 制備工藝法簡單 需高溫和催化劑，耗能大； 且設(shè)備要求高，產(chǎn)物中以生物汽油為主 化學法 堿法速率快，效率高； 酸法對原料油脂要求不高 皂化物加大產(chǎn)物分離的難度；酸法時間較長； 均有三廢產(chǎn)生，污染環(huán)境 酶法 反應(yīng)條件溫和，甲醇用量少；對環(huán) 境無污染 反應(yīng)時間長，脂肪酶成本高，易失 活 超臨界法 不需要催化劑，速率快，效率高，底物消耗量小 設(shè)備要求極高，能量需 求大，成本高 工程微藻 屬天然細胞代謝物，對環(huán)境無害，成本低 對水體會產(chǎn)生污染，且起步較晚，技術(shù)不成熟 在生物酶法中，固定化脂肪酶催化技術(shù)倍受青睞，其具有以下優(yōu)點 [14]： ① 固定化酶可以再生和再利用，因為反應(yīng)進行時，它們能夠留在反應(yīng)器中； ② 可以允許在反應(yīng)器中使用高濃度的酶，這會更長久地保持酶的活性； ③ 由于處于天然狀態(tài)，酶具有更強的熱穩(wěn)定性； ④ 酶的固定化能夠在溶劑中保護酶，而溶劑則能防止所有的酶顆粒聚集到一起。 甘油的回收 生物柴油生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的甘油水 。（ 1— %）247。初始溫度選取廠址地區(qū)的平均氣溫 ℃。 生物反應(yīng)釜選擇與設(shè)計 由于本工藝 每 h進料多且反應(yīng)時間長達 12h，若設(shè)計反應(yīng)塔，則塔會過于太多，操作穩(wěn)定性會降低，不便于操作。 物料性質(zhì) 脂肪酸甲酯的密度為 900kg 每立方，甲醇的密度為 887kg每立方， 固定化脂肪酶 量為 %，比較松散，密度以 1000kg每立方計?！?)；水密度 103kg／ m3，熱容 ／ (kg 圖 41 甘油三油酸酯的酯化反應(yīng) C H2O C R1C H2O C R3C H2O C R2OOOC H3O H C H3O C ROC H2O HC H2O HC H2O H+ +催化劑油脂 甲醇 柴油 甘油3 3884g 3 *3 2 g 3 *2 9 6 g 92g 18 根據(jù)計算，甘油三油酸酯的 平均 分子量是 884，所以， 1 摩爾甘油三油酸酯的重量為 884g，三摩爾甲醇的重量為 96g， 3 摩爾的油酸甲酯為 888g， 1 摩爾的甘油為 92g。 酯交換 按甲醇 /油的摩爾比率為 4:1 加入物料， 在 固定化脂肪酶的 催化 作用 下進行酯交換反應(yīng)，反應(yīng)溫度為 41℃ ，反應(yīng)時間 12h，酯純率可達 96％。本項目的生物柴油工藝方案設(shè)計具有一定的利潤，但要面對當今不斷波動的原油價格和成品油價格， 所以要依靠國家和當?shù)卣闹С?，享受一定的?yōu)惠政策來促進公司效益，但是從