【正文】 人類(lèi)發(fā)展角度看，生物柴油公司給社會(huì)和環(huán)境帶來(lái)的效益是無(wú)法估量的，必將成為以后發(fā)展潮流。 c、避免人流和物流的交叉，確保交通順暢。大悟 土特產(chǎn) 品琳瑯滿目， 板栗 、花生、茶葉、 銀杏 、油桐、藥材形成產(chǎn)業(yè)化格局，尤其是烏桕產(chǎn)量居全國(guó)之冠。而另一個(gè)原料 —固定化脂肪酶，是本項(xiàng) 目設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)之一。在油料、原油價(jià)格與國(guó)際價(jià)格接軌的前提下，原料價(jià)格與產(chǎn)品要有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，需要有關(guān)各方共同努力應(yīng)對(duì)，合理定價(jià)。所以，本 7 項(xiàng)目利用精煉烏桕油加工生產(chǎn)生物柴油。金屬與人造橡膠會(huì)影響生物柴油穩(wěn)定性，加快生物柴油氧化產(chǎn)生過(guò)氧化物。除去經(jīng)濟(jì)、健康和環(huán)境方面的好處外，標(biāo)準(zhǔn)的建立增強(qiáng)了生物柴油使用者、發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商和其他團(tuán)體的信心，成為其商業(yè)化應(yīng)用的一個(gè)里程碑。生物柴油所具有的潤(rùn)滑特性可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，從而延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。 設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 包括酯交換工段 的物料衡算 并 以此為依據(jù)完成設(shè)備的選型及輔助工程，車(chē)間布置的設(shè)計(jì)，相應(yīng)的廢水處理機(jī)制，綜合利用等 ， 最后繪制 的車(chē)間布置圖。 我國(guó) 東南地區(qū)有著大量的烏桕，每年出產(chǎn)大量的烏桕油。與石化柴油相比，生物柴油在燃燒排 放方面有很多優(yōu)點(diǎn)，如一氧化碳、顆粒物及未燃碳?xì)浠衔锏呐欧帕枯^低。g 1 餐飲廢油生物柴油 無(wú) 菜籽油生物柴油 無(wú) 大豆油生物柴油 無(wú) 烏桕 油生物柴油 無(wú) ASTM 標(biāo)準(zhǔn) 100 0柴油（實(shí)測(cè)值） 60 痕量 4 但閃點(diǎn)較高。 6 生物柴油的穩(wěn)定性 生物柴油的穩(wěn)定性包括在熱和冷的環(huán)境下的穩(wěn)定性，抵制氧化、聚合、微生物作用和抵制水分影響的能力。 在我國(guó)利用廢棄動(dòng)植物油、泔水油以及植物油下腳料加工生物柴油的研究不斷有成果報(bào)導(dǎo)，利用菜籽油加工生物柴油的研究成果已經(jīng)得到肯定，但因?yàn)樵蠑?shù)量有限、收集困難，使得采用廢棄動(dòng)植物油、泔水油以及植物油下腳料作為原料加工生物柴油無(wú)法大量生產(chǎn)。我國(guó)生產(chǎn)第二代生物柴油和產(chǎn)品綜合利用的技術(shù)，包括烏桕油 加氫制備生物柴油組分、水力空化反應(yīng)生產(chǎn)第一代生物柴油和產(chǎn)品的深度梯級(jí)加工、部分高附加值產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、工藝技術(shù)已趨成熟，但必須保證原料的穩(wěn)定供應(yīng)和合理定價(jià)，烏桕樹(shù)的育種，矮化、密植、高產(chǎn)、采收以及儲(chǔ)存等技術(shù)需要進(jìn)一步改進(jìn)和提高。副 1 9 產(chǎn)物甘油，其 蒸 出的甲醇或乙醇可循環(huán)使用 。境內(nèi)奇峰峻嶺千姿百態(tài)， 涌泉 飛瀑賞心悅目，幽洞怪石，自然天成。新建廠房，鍋爐房，循環(huán)水系統(tǒng)、變電所、配電室、機(jī)修室、廠區(qū)道路、環(huán)保設(shè)施、職工生活設(shè)施等公用工程和生產(chǎn)輔助設(shè)施等， 建設(shè)規(guī)模 建設(shè)年生產(chǎn) 20xx0 噸生物柴油工廠。 同時(shí) 生物柴油 所具有的 優(yōu)良性能使得采用生物柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放指標(biāo)滿足歐洲 Ⅲ 號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn) , 而且由于生物柴油燃燒時(shí)排 放的 CO2 遠(yuǎn) 13 低于該植物生長(zhǎng)過(guò)程中所吸收的 CO2，從而改善由于 CO2 的排放而導(dǎo)致的全球變暖這一有害于人類(lèi)的重大環(huán)境問(wèn)題 ?？紤]到實(shí)際情況，本項(xiàng)目在有盈利的情況下，按照計(jì)劃進(jìn)行生產(chǎn)。 反應(yīng)過(guò)程 為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設(shè) 采購(gòu)的烏桕油 的成分為純凈的甘油三油酸酯。 物料衡算匯總 表 4— 2 單位時(shí)間物料投入、輸出匯總 表 4— 3 20xx0t/a生物柴油工廠總原料衡算表 每小時(shí)物料的投 入 每小時(shí)產(chǎn)品的 輸出 組分 質(zhì)量（ Kg） 體積 (m3) 組分 質(zhì)量（ Kg） 體積 (m3) 甘油三油酸酯 甘油三油酸酯 甲醇 甲醇 固定化 脂肪酶 固定化 脂肪酶 水 水 甘油 甲酯 2750 物料名稱(chēng) 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) 備注 甘油三油酸酯 1037 69132 20739600 甲醇 2233360 每生產(chǎn) 1噸產(chǎn)品可回收 40kg 甲醇 水 1661760 固定化 脂肪酶 28 3733 脂肪酶以每 2 天為周期進(jìn)行再生 21 能量 衡算 能量流通關(guān)系示意圖 圖 42 利用固定化脂肪酶催化烏桕油生產(chǎn)生物柴油能量流動(dòng)關(guān)系 已知數(shù)據(jù) 基本物性數(shù)據(jù)的選取 ： 原料油脂熱容 ／ (kg 由物料衡算可 得 處理的料液量為 /h，脂肪酸甲酯與甲醇要在反應(yīng) 釜 中反應(yīng) 12h 左右，才能達(dá)到設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化率。 25 圖 51 多釜串聯(lián)反應(yīng)器組合 由工藝設(shè)計(jì) 反應(yīng)釜 容積，對(duì)直立式 反應(yīng)釜 通常式指內(nèi)筒體 和 下封頭兩部分容積 之和；容器的大小與生產(chǎn)能力有關(guān)，習(xí)慣上生產(chǎn)能力常以產(chǎn)品重量表示，這里用單位時(shí)間處 理量來(lái)表示，首先將產(chǎn)品量化成單位時(shí)間的體積量，然后按連續(xù)工況進(jìn)行計(jì)算。甲酯的比熱計(jì)算公式為： Cp4=+T+105T3 =+41+105413=（ kg. ℃ ） ； 混合物的比熱容 Cp=Cp2n2+Cp3n3+Cp4n4+Cp5n5=（ kg. ℃ ） ； 即可知物料散熱損失后溫度變?yōu)? t=41－ Q5 損 /Cp/M =41－ ≈℃ 23 ④ 忽略溫度變化對(duì)甲酯熱容的影響，甲酯相中甘油三脂按甲酯算，只蒸出其中的甲醇，則 Q3=Cp4Δt4M 5+Cp3Δt4M 6+M6r1 式中 Q3——蒸發(fā)器需熱， MJ； Cp4——甲酯 熱容， KJ/（ kg. ℃ ）； Δt4——加熱 溫差， ℃ ； M5——甲酯相 質(zhì)量， ； M6——甲醇質(zhì)量， ； r1——甲醇的汽化熱， KJ/Kg； 用公式表示為： Q3=++1195 = 即甲醇冷凝所需冷量為： Q 冷 = M5 r1=1195= 冷卻后溫度為 ℃。脫色后過(guò)濾，除去夾帶的少量吸附物質(zhì)。然而工業(yè)上追求的不僅是產(chǎn)量最高，還要考慮經(jīng)濟(jì)效率，在能耗與效率之間選取平衡點(diǎn)。 生產(chǎn)模式 由于能源危機(jī)的產(chǎn)生，人們迫切希望可再生能源來(lái)代替以緩解這種狀況，生物柴油成了相當(dāng)熱門(mén)的研究課題，作為原料油之一的烏桕油也隨之水漲船高。隨著經(jīng)濟(jì)全球一體化步伐的加快，世界經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，各國(guó)對(duì)石油、天然氣、煤等不可再生的礦物能源爭(zhēng)奪也越來(lái)越激烈，嚴(yán)重影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 11 廠區(qū)總平面布置說(shuō)明 方案 建設(shè)年生產(chǎn) 20xx0 噸生 物柴油生產(chǎn)裝置，及其配套的生產(chǎn)輔助設(shè)施、公用工程、生活福利等設(shè)施?，F(xiàn)將廠址定于湖北省大悟縣東城郊，靠近原料產(chǎn)地。 20xx 年，全球 烏桕 油消費(fèi)量為 2400 萬(wàn)噸，自 1995 年以來(lái)， 以烏桕 油 制備生物柴油的 消費(fèi)出現(xiàn)急劇增長(zhǎng)，到了 20xx 年，全球 烏桕 油的消費(fèi)量達(dá)到了 3300 多萬(wàn)噸，5 年的消費(fèi)增幅達(dá)到 38%。因而，它非常適合制備生物柴油。 原料路線 生物柴油的原料主要分為兩類(lèi)，一種是含油脂農(nóng)作物，包括亞麻、大豆、橡膠籽、蓖麻、棉籽、油菜、麻風(fēng)樹(shù)、小油桐等；另一種就是餐廚廢油，包括地溝油、植物油泥等 。質(zhì)量指標(biāo)還可以按影響因素分類(lèi)，一類(lèi)主要受原料的影響如密度、十六烷值、含硫量和冷濾點(diǎn)，另一類(lèi)則與生產(chǎn)方法和提純步驟有關(guān)，如閃點(diǎn)受甲醇影響，粘度則與甘油酯含量有很大關(guān)系 。通常情況下，使用大量的過(guò)量甲醇可以使反應(yīng)平衡向正方向進(jìn)行 ，但大量的甲醇在造成成本浪費(fèi)之外，也帶來(lái)環(huán)境污染 。美國(guó)能源部在 20xx 年提交美國(guó)國(guó)會(huì)的立法咨詢(xún)報(bào)告中提出，美國(guó)應(yīng)該通過(guò)立法， 將替代燃料所占份額從 20xx 年的 ％提高到 20xx年的 4％，其中，生物柴油的需求量將從 20xx 年的 7 300 萬(wàn)加侖提高到 20xx 年的 8億 1000 萬(wàn)加侖 [2]。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 年產(chǎn) 20xx0噸生物柴油工廠的 工藝設(shè)計(jì) 目錄 摘 要 .............................................................................................................................1 Abstract ............................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。近年來(lái)，生物柴油得到了很快的發(fā)展。甲醇因其成本比較低廉，所以比較常用。 表 12 生物柴油樣品的理化性質(zhì)與各國(guó)生 物柴油標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比 [7] 注 ：柴油： GB25220xx ASTMD 6751：美國(guó)生物柴油標(biāo)準(zhǔn) （ 適用于脂肪酸甲酯） EN14214： 歐盟 生物柴油標(biāo)準(zhǔn)（ 適用于植物油甲酯） DINE51606： 德國(guó) 生物柴油標(biāo)準(zhǔn)（ 適用于脂肪酸甲酯） Journal official： 法國(guó) 生物柴油標(biāo)準(zhǔn)（ 適用于植物油甲酯） 理化性質(zhì) 烏桕油 生物柴油 柴油 ASTMD 6751 EN 14214 DINE 51606 Journal official SS 155436 GB/T 20828 密度 （ 15℃ ） () 黏度 (40℃ )(mm2s1) 閃點(diǎn) (℃ ) 131 68 130 120 110 100 100 130 凝固點(diǎn) (℃ ) 20 10％碳?xì)埩?(%) 硫含量 (%) 水分 () 灰分 (%) 機(jī)械雜志 (%) 0 餾程 （ 360℃ ） 90% — 90% 90% 95% 90% 冷濾點(diǎn) (℃ ) 0 ≤10 ≤5 十六烷值 51 42 47 51 49 49 48 49 酸值 (mg ) 5 SS155436：瑞典生物柴油標(biāo)準(zhǔn)（ 適用于植物油甲酯） GB/T20828：中國(guó)生物柴油標(biāo)準(zhǔn)（ 適用于植物油甲酯） 生物柴油的 品質(zhì)性能 生物柴油的質(zhì)量指標(biāo)可以分成兩類(lèi)，第一類(lèi)是密度、粘度、閃點(diǎn)、殘?zhí)剂?、灰分和十六烷?（ CN） 等，石化柴油也有這些指標(biāo)；另一類(lèi)如甲醇含量、甘油酯、游離脂肪酸和含磷量等衡量生物柴油的雜質(zhì)成分，與原料和工藝過(guò)程有關(guān)，石化柴油沒(méi)有這些成分。水分在 2柴油中的溶解度 為 60ppm(25℃ )，而在生物柴油中的溶解度高 1500ppm ，用處理石化柴油的方式處理生物柴油常會(huì)導(dǎo)致生物柴油水分含量較高，為微生物的生長(zhǎng)提供場(chǎng)所，當(dāng)與石化柴油混合時(shí)，高含量的水分還可能從 中析出 [9] 。 烏桕油各項(xiàng)指標(biāo) 烏桕油作為催化底物，它的種子含油量高達(dá) 45%，而且其含有的不飽和脂肪酸達(dá)到 90%(見(jiàn)表 13)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，發(fā)展中國(guó)家的油脂增長(zhǎng)潛力要高于發(fā)達(dá)國(guó)家。廠址選擇的合理與否，將直接影響工廠前期的基建投資、建廠速度和企業(yè)后期的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 （ 4） 全年平均氣溫 度 ， 嚴(yán)寒酷暑時(shí)間短，春、秋、初夏氣候溫和時(shí)間長(zhǎng) 。 效益分析與評(píng)價(jià) 社會(huì)效益分析 能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，能源危機(jī)是整個(gè)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的最大挑戰(zhàn)。 但脂肪酶催化技術(shù)也具有如下一些缺點(diǎn)： ① 由于油分子的體量而失去部分初始活性； ② 酶的數(shù)量不統(tǒng)一； 15 ③ 生物催化劑比天然酶昂貴。 17 第 4章 物料 與能量 衡算 [15] 設(shè)計(jì)任務(wù)及物料衡算 制備生物柴油最佳配比：甲醇 /油的摩爾比率為 4:1，脂肪酶用量為 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），最適溫度為 41℃ ， 200rpm 下轉(zhuǎn)化率為 %[11]。 用堿性膨潤(rùn)土填充脫酸塔，需要量為： 2918 3%=脫酸后的原料進(jìn)入脫色塔進(jìn)行脫色，需活性白土： 2918 %=73kg/h。 ③ Q5 損 =（ Q4+ 油 ） =（ +） = 式中 Q5 損 ——固定化脂肪酶帶走的熱量及管道的熱量損失， MJ； ——熱量損失系數(shù)； 忽略烏桕油的影響，反應(yīng)完成后輸出甲酯、甲醇、水及甘油，各自的量上表中已標(biāo)明。設(shè)計(jì)時(shí)要解決的是反應(yīng)釜和臺(tái)數(shù)的問(wèn)題，其計(jì)算方法是采用單釜連續(xù)的計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算。在催化反應(yīng)過(guò)程中有輕微的 反應(yīng) 熱，基本上可以忽略不計(jì)。℃ )，密度 103 kg／ m3；甲醇密度 103kg／ m3，汽化潛熱 1195kJ／ kg，熱容 ／ (kg甘油三油酸酯的脂肪酸鏈全部為油酸。 生物柴油生產(chǎn)工藝流程 工藝路線與技術(shù) 圖 31 利用 固定化脂肪酶催化精制烏桕油 生產(chǎn)生物柴油的 工藝路線 16 原料油預(yù)處理 對(duì)原料油進(jìn)行脫酸、脫色預(yù)處理，在此過(guò)程的同時(shí)也進(jìn)行了脫膠。 其次，就本項(xiàng)目而言，在整個(gè)