年产3万吨生物柴油工程项目申请立项可行性研究报告.doc

生产30000t/a生物柴油项目 可行性研究报告

第一章 总论
§1.1 编制依据和原则
一、编制依据
1、虞城XX化工科技有限公司年产3万吨生物柴油工程可行性研究报告设计委托书。
2、中华人民共和国化学工业部《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》。
3、国家有关法律、法规及产业政策。
4、项目承担单位提供的基础数据。
5、《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》。
二、编制原则
为达到少投入、多产出、高质量、高效益的目标，本报告确定按如下原则编制：
1、认真贯彻国家发展石油化工的总体思想：资源综合利用、节约能源、提高社会效益和经济效益。
2、严格执行国家、地方及主管部门制定的环保、职业安全卫生、消防和节能设计规定、规范及标准。
3、积极采用新工艺、新技术，在保证产品质量的同时，力求节能降耗。
4、 装置的“三废排放严格执行国家及商丘市政府制定的有关标准和规范。
§1.2 项目的背景、必要性和意义
一、项目背景
随着中国能源危机警钟的敲响，以能源集约化利用为前提，充分开发利用生物能、太阳能等清洁能源，越来越成为一种共识。据专家预测：新能源与可再生能源将成为全世界和企业发展的新领域。
中国作为一个发展中的国家，面临着经济增长和环境增长保护的双重任务，为了保护环境并实现经济的持续增长，改变能源发展和消费方式，开发利用可再生能源是必要的选择，因此，可再生能源具有广阔的潜力和发展前景。
生物能源是我国第三大能源，仅次于煤和石油，在全部能源消耗中约占15%，是唯一可运输和储存的可再生能源，既可作为燃料用于发电，又能转化为“柴油”等。生物能源转化为生物柴油，其主要原料来自植物油脂、动物油脂、植物油精练后的下脚料：酸化油、消水油（地沟油）及各种油炸食品后的废弃动植物油脂。
柴油是国家战略物质，广泛用于工程机械、锅炉、工业窑炉、船舶、军舰、农用机械、交通、动力等设备的柴油机燃料。目前国内对柴油的年需求量超过1亿吨，为此，国家每年要花大量的资金进口柴油和原油以满足日益增长的需求。生物柴油是可再生能源，具有开发利用的广阔前景，具有开发的战略性意义。
二、项目的必要性和意义
1、有利于解决我国的能源危机
能源危机是人类本世纪中叶即将面临的巨大挑战。石油是应用最为广泛的能源。国际上最新估算，地球上石油稳定供给不会超过20年，枯竭期仅为50年。中国是石油资源相对贫乏的国家，人均储量仅为世界的12%。随着国民经济的高速增长，我国的石油资源日趋紧缺，自1993年我国成为石油净进口国以来，原油进口数量逐年增加， 2004年我国进口原油1.2亿吨，比上年增长34.85%，占国家石油总供给量40%以上。预估到2020年，进口石油将占总石油消耗量（4亿吨）的63-70％，而国内生产能力仅为1.6亿吨～2.0亿吨，我国原油资源不足，加上国际油价一路飙升的问题严重制约我国的石化工业的发展，为此，我国积极采取措施，加大替代能源基础研究的技术开发的投入，实现能源多元化战略，减少对石油资源的过分依赖。近年来，生物燃料被认为是很有潜力的替代能源，其中生物柴油在技术先进性，技术成熟度，经济性，配套设施建设等方面具有极强的竞争力，是一种很有发展潜力的新能源，因此，对该项目的建设是十分必要的。
2、有利于缓解我国环境危机
石油在人类社会现代化发展中发挥巨大作用的同时，也带来了严重的生态环境污染问题。资料显示，大气中70％的二氧化碳、80％的硫化物和70％的氮氧化物来自于化石燃料燃烧后的产物。出于国家经济利益、战略安全和可持续发展的迫切需要，新型、清洁能源的开发与利用，一直是我国政府和世界各国都极为关注的重大战略问题。
而生物柴油有优良的环保特性，具体表现为：生物柴油含硫量低，可使二氧化硫和硫化物的排放减少约30％；生物柴油不含对环境造成污染的芳香烃；与普通柴油相比，生物柴油具有环境友好特点，其柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为普通柴油1／10，颗粒物为20％ ，CO2和CO排放量仅为1O％；其废气排放指标可满足欧洲Ⅱ号和Ⅲ号排放标准。
另外，生物柴油可以由废餐饮油等原料制成，这对于保障人民的身体健康以及缓解我国的能源危机和环境危机都具有重要的意义，对建设资源节约型、环境友好型社会起到积极的促进作用。
3、生物柴油其他方面的优点
（1）有较好的发动机低温启动性能，无添加剂冷凝点达零号柴油标准。
（2）有较好的润滑性能，可降低喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率，延长其使用寿命。
（3）具有较好的安全性能。由于闪点高，生物柴油不属于危险品。因此在运输、储存、使用方面的安全性又是显而易见的。
（4）具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃烧性好于柴油，燃烧残留物呈微酸性，使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。
（5）具有可再生性能。作为可再生能源，与石油储量不同，其通过农业和生物科学家的努力，供应量不会枯竭。
（6）无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。
（7）生物柴油以一定比例与石化柴油调和使用，可以降低油耗、提高动力性，并降低尾气污染。生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲Il号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲III号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的CO2远低于该植物生长过程中所吸收的CO2，从而改善由于CO2的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。
4、项目具备的技术条件
本项目建设具有成熟的技术和专业技术人才。从安装、生产、管理到成品油，进行安全监管，该项目技术负责人是生物能源转化技术专家，并具有丰富的实践经验和理论水平。该项目投产后，产品的质量达到欧洲标准或我国国家标准（国家0#柴油标准），再生能源代替柴油，以实现资源再生，减少资源浪费。
5、原料供应来源
该项目以废油脂、地沟油等榨油行业或饮食行业废弃物为原料生产生物柴油，提高了资源的综合利用率，符合上述政策，因此，该项目符合国家政策，属于国家产业政策鼓励发展项目。
§1.3 项目建设范围
项目组成情况一览表
序号
类别
组成
建设内容
规模
1
主体工程
生产车间
原料预处理设备1套、生物柴油成套生产设备1套（4台反应釜、1台水洗釜、3台分离罐、3台沉淀罐、1台离心机以及其他附属设备）、生物柴油精制装置1套（蒸馏塔、薄膜蒸发器等）
3万t/a生物柴油
2
辅助工程
蒸汽
新建4吨锅炉一台提供蒸汽
——
给排水
生产生活用水有公司自备100米水井提供；厂内增建循环水系统、排水系统，厂外排水系统直接利用工业园管网
——
电
厂区新建10kv配电室系统
——
储存运输
库房1座；柴油罐2×100m3；8×60 m3 ；甲醇罐1×30 m3；硫酸、原料油均为桶装

3
公用工程
生活办公
办公楼1座、餐厅1座
——
化验
化验室1座
——
4
环保工程
废水治理
污水处理站（隔油+气浮+SBR）
500m3/d
噪声、固废
基础减振、隔音等噪声治理措施；固废无害化处理
——
§1.4 研究结论
一、项目概况
该项目计划投资5481万元，占地33333.3平方米，所用土地为三类工业用地，年产3万吨生物柴油。
项目采用目前生产生物柴油的普遍方法——化学法生产：植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在催化剂的作用下，进行酯化反应生成脂肪酸酯生物柴油。该项目以废油脂（或地沟油）和甲醇为原料，利用自主研发的一次性复合催化剂生产生物柴油。该工艺转化率高，产品质量好，并且污染物产生较少， “达到同类研究国际领先的水平”。
生产工艺分四步进行：预处理、酯化、甘油精制、生物柴油精制。工艺流程图见附图：工艺流程图。
三、主要技术经济指标
主要技术指标和技术经济指标分别见表1-1和表1-2
表1-1、主要技术指标
序号
项 目
单 位
指 标
备 注
1
生产规模

1.1
生物柴油
吨/年
30000
主产品
1.2
甘油
吨/年
3300
副产品
1.3
黑脚
吨/年
1300
副产品
1.4
皂角
吨/年
2300
转换油脂

2
装置占地
m2
33333.3

3
开工率
%
100

4
项目定员
人
136

其中：技术管理人员
人
16

工 人
人
120

5
全年生产天数
天
300

6
人员工作日
天
300
四班三运转
7
新增设备装机容量
kW
400

8
项目年用电量
万kWh/年
1080

9
项目年用水量
万m3/年
0.908

10
项目年用蒸汽量
万吨/年
0.96

表1-2、 主要经济评价指标
序号
项目
单位
数额
备注
一
基本数据

1
总投资
万元
5481

1.1
建设投资
万元
3400

1.2
流动资金
万元
1842

1.3
建设期利息
万元
239

1.4
固定资产投资方向调节税
万元

2
生产期年均销售收入
万元
18140

3
生产期年均总成本费用
万元
17103

4
生产期年均营业税金及附加
万元
60

5
生产期年均利润总额
万元
874

6
生产期年均所得税
万元
288

7
生产期年均税后利润
万元
195

二
经济指标

所得税前
所得税后

1
财务内部收益率
%
64.63
47.43

2
财务净限值(ic=14%)
万元
3002
2154

3
动态投资回收期
年
3.09

4
资本金利润率
%
126.91

5
投资利润率
%
65.03

三、研究结果
（1）、本项目采用最新生物柴油研究成果，将废弃油脂进行预处理后，采用固化强酸碱催化剂，通过甲醇将甘三酯中的甘油取代下来，使一个甘三酯分子变成三个长链脂肪酸甲酯，从而减少分子量，提高流动性，降低黏度，以适用柴油机使用，主要成果达到国际领先水平，工艺流程合理，并符合环保、安全卫生及消防规范要求。
（2）、该项目生产工艺实现了了生物柴油产品的经济、高效、清洁生产过程，在多项生产技术方面取得了突破，并经专家鉴定委员会一致认为该成果达到同类研究国际领先的水平。
（3）、本项目原料有保证，新产品的产品规格符合规范要求，并有很强的市场竞争能力。
（4）、该项目技术方法新颖、工艺路线合理，经济、生态效益显著，符合国家加强可再生能源开发利用的有关政策。
（5）、由本项目投资估算和技术经济分析结果来看：总投资约5481万元，其中建设投资3400万元。项目建成投产后，每年利润总额为3489万元。税前财务内部收益率64.63 %、税后财务内部收益率47.43 %，高于本行业财务基准收益率和借款年利率，项目的经济效益较好，具有一定的抗风险能力。
经过对该项目各方面的调研得出结论，该项目条件成熟，市场需求旺盛，前景广阔，可进行立项。详细分析见下文：
第二章 市场分析和价格预测
§2.1 国内外需求情况预测
一、 产品市场现状及用途
柴油分子由15个烃链组成，植物油和动物油分子一般由14～18个烃链组成，与柴油分子相似。因此，用可再生植油可加工制取新型燃料——生物柴油。生物柴油是清洁的可再生能源，通过与传统柴油混合，发挥着节约资源、降低污染物等积极作用。它是以大豆、油菜籽、花生等油料作物，油粽木、黄连木等油料林木果实工程微藻等水生植物，或动物油脂、废餐饮油等原料制成的液体燃料，具有原料来源广泛，可再生性高，污染性低等特点，是典型的“绿色能源”。 可以替代煤炭、石油和天然气等燃料，从而减少对化石资源的依赖，缓解资源短缺，是国民经济可持续发展的重要保证。当人们将目光聚集到可再生能源时，生物柴油以其来源广泛、环境友好、再生、清洁等特点成为亮点。
生物柴油是动植物油脂通过酯化或者酯交换生成的脂肪酸甲酯或者乙酯，其碳链集中在C14-C18.(石油柴油的碳链集中在C11-C22，石油柴油是烃类，不含氧；生物柴油是酯类，含氧)。由于不含硫和芳烃，所以混有生物柴油的柴油产品可以大大降低污染物的排放。生物柴油还具有润滑性能好，十六烷值高(国家标准要求常规柴油的十六烷值不低于45，一般在45-50之间，超过52的很少，但是生物柴油的十六烷值高达56-62)，所以重车半坡停车后再起步性能很好。当然，生物柴油也有不及石油柴油的地方，例如热值低。生物柴油的热值只有传统柴油的90%，所以单独使用生物柴油的油耗要高于石油柴油，混合使用油耗没有明显变化。另外生物柴油的低温启动性差。但是，生物柴油因其自身的特点，成为了石油柴油的最好的替代品。生物柴油和石油柴油的相互配合使用，是未来柴油应用的方向。
目前生物柴油主要用化学法生产，采用植物油与甲醇或乙醇在酸或碱性催化剂和130-150度下进行酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯生物柴油。现还在研究生物酶法合成生物柴油技术，西方国家生物柴油产业发展迅速。美国、加拿大、巴西、日本、澳大利亚、印度等国都在积极发展这项产业。
我国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。目前各方面的研究都取得了阶段性成果，这无疑将有助于我国生物柴油的进一步研究与开发。目前我国生物柴油技术已取得重大成果：海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司和都已开发出拥有自主知识产权的技术，相继建成了规模超过万吨的生产厂。目前我国的生物柴油已经形成以民营、外资以及国有大公司共同参与的格局。
中国生物柴油产业虽然在近几年才开始产业化，而且尚未形成规模，市场也还没形成，但在2007年11月的生物柴油国际论坛上，中国政府承诺将在2010使生物质能源在燃料油市场上的份额，达到10％左右。生物柴油可能在2008年前后将出现在国内加油站。
二、 国内、外相同或同类产品的生产能力、产量和变化趋势
国际上最新估算，地球上石油稳定供给不会超过20年，枯竭期仅为50年。据国际权威石油公司发布的统计数据,2003年底全球探明的石油储量为11500亿桶，按现有速度仅可开采41年，煤炭和天然气等化石能源的贮量也只仅供开发约100年的时间，化石燃料日趋枯竭。中国是石油资源相对贫乏的国家，目前我国主要面临进口石油比例急速增加、国际原油价格大幅波动、石油供应单一化与国际油源竞争日趋激烈等方面的石油能源问题。基于对石油资源储备不足的担心和石油基产品大量消费导致生态环境不断恶化的现状，在新世纪伊始，一些发达国家特别是资源缺乏国家根据本国的国情，大力发展生物柴油。目前，美国有4家生物柴油生产厂，总能力为30万吨／年；日本40万吨/年；欧盟国家主要以油菜为原料，2001年生物柴油产量已超过100万吨， 2007年，德国生产生物柴油500多万吨；东南亚国家以棕榈油为原料生产生物柴油100多万吨。目前我国生物柴油技术也已经取得重大成果：海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司和山东省农科院研究所都已开发出拥有自主知识产权的技术，相继建成了规模超过万吨的生产厂。2005年我国生物柴油产量达到了约20万吨，预计到2010年，中国年生产生物柴油将达到约100万吨；到2020年，年产生物柴油将达到约900万吨。
随着全球人口增长、经济发展和生活水平的提高，对自然资源的消耗量越来越大，不可再生的化石能源（煤炭、石油、天然气）及若干矿物元素在不远的将来即将枯竭。另一方面，由于对能源和矿产资源的过度开采和不当利用，对空气、水体及土壤等生态因子造成了巨大污染和破坏，直接威胁着人类生存环境和发展后劲。资源短缺和环境恶化已成为各国可持续发展最重要的限制因素，而生物柴油作为一种新型、清洁和可再生能源，具有优良的环保特性（生物柴油含硫量低，可使二氧化硫和硫化物的排放减少约30％，生物柴油不含对环境造成污染的芳香烃，与普通柴油相比，生物柴油具有环境友好特点，其柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为普通柴油1／10，颗粒物为20％ ，CO2和CO排放量仅为1O％等。），有助于减少排泄其它多种环境污染物，这些优点使生物柴油替代普通柴油具备了良好的前景，生物柴油的产量和需求量随着生产技术的改进越来越大。
三、 产品进出口情况
中国生物柴油产业在近几年才开始产业化，尚未形成规模，市场也还没形成，但在去年11月的生物柴油国际论坛上，中国政府承诺将在2010使生物质能源在燃料油市场上的份额，达到10％左右。生物柴油可能在2008年前后将出现在国内加油站，鉴于国内生产不足，需求旺盛的情况，预计2010年，我国生物柴油进口量将高达1900万吨
四、 国内、外近期、远期需求量预测
生物柴油生产和推广应用具有优越性。一是原料易得且价廉，用植物油或脂肪酸和甲醇作生产原料，可以从根本上摆脱对石油制取燃油的依赖。二是有利于土壤优化，种植油菜可与其他作物轮种，改善土壤状况，调整平衡土壤养分，挖掘土壤增产潜力。三是副产品具有经济价值，生产过程中产生的甘油、油酸、卵磷脂等一些副产品市场前景较好。四是环保效益显著，市场竞争力不断提高。生物柴油燃烧时不排放二氧化硫，排出的有害气体比石油柴油减少70%左右，且可获得充分降解，有利于生态环境保护。
随着生物柴油生产工艺的改进，使用普通柴油的发动机即可使用生物柴油，无需作任何改动，生物柴油可与普通柴油在油箱中以任何比例相混，对驾驶者无任何影响。加之生物柴油所用原料随着规模种植价格日趋低廉，使生物柴油生产成本逐步下降，与常规柴油的价格正在缩小。预计到2010年，中国生物柴油需求量将达2000万吨，全球生物柴油产量预计增长35%，欧洲仍将是主产国，生物柴油行业投资前景将非常乐观。
中国生物柴油产业虽然近几年才开始产业化，而且尚未形成规模，市场也还没形成，但在去年11月的生物柴油国际论坛上，中国政府承诺将在2010使生物质能源在燃料油市场上的份额，达到10％左右。生物柴油可能在2008年前后将出现在国内加油站。
五、 产品销售预测、竞争能力
本项目在虞城县政府的支持下取得了突出进展，建立了年产600吨的生物柴油中试生产线，生产的产品质量好，全部达到0#柴油标准，具有很强的竞争力，产品供不应求。
§2.2 产品价格分析
由于中国生物柴油产业刚刚起步，所以目前国内市场上还见不到生物柴油，虽然国内已有少数几家企业开始生产生物柴油，但多出口国外，目前国内生物柴油价格尚无法考察。
就生物柴油在美国和欧洲的价格来看，生物柴油的价格比普通石化柴油价格高一倍左右，但考虑到生物柴油的环保效益，美欧各政府均出台了相关的减税免税政策，政府通过行政手段补贴由于技术成本造成的生物柴油比普通石化柴油高出的那部分差价，甚至使其市场价比石化柴油还低，以此来鼓励生物柴油的应用。
第三章 产品方案及生产规模
§3.1 产品方案及生产规模的选择
一、生产规模
本装置的生产规模拟定为：
30000吨/年生物柴油
二、产品方案
生物柴油：30000吨/年
甘油： 3300吨/年(副产品)
黑脚： 1300吨/年(副产品)
皂角： 2300吨/年(转换油脂)
§3.2 产品、副产品和原料规格及质量指标
生物柴油的成分是脂肪酸甲酯，有时生物柴油也简称为甲酯。生物柴油中的脂肪酸，实际上是棕榈酸（C16:0）、油酸（C18:1）、亚油酸（C18:2）等有机酸的通称。
1. 产品生物柴油质量指标：
序号
项 目
生物柴油
试验方法
1
色度，号 不大于
3.5
GB/T 6540
2
铜片腐蚀（50℃,3h）级
不大于
1a
GB/T 5096
3
水分，%（V/V） 不大于
痕 ￿
GB/T 260
2. 副产品甘油质量指标：
指标
优等品
一等品
二等品
外观
透明无悬浮物
透明无悬浮物
透明无悬浮物
气味
无异味
无异味
无异味
色泽 (Hazen)≤
20
30
70
甘油含量 (%)≥
98.5
98.0
95.0
密度 (20℃) g/ml ≥
1.2572
1.2559
1.2481
氯化物含量 ( 以c1 计,%) ≤
0.001
0.01

硫酸化灰分(%)≤
0.01
0.01
0.05
酸度或碱度(mmol/100g)
0.064
0.10
0.30
皂化当量(mmol/100g) ≤
0.64
1.0
3.0
砷含量( 以As计,mg/kg) ≤
2
2

重金属含量( 以Ph 计 mg/kg) ≤
5
5

还原性物质
无沉淀或银镜
该项目产品质量及与石化柴油相比较见下表。
生物柴油与常规柴油的物性比较
物性
生物柴油
常规柴油
冷凝点（CFPP）/ ℃
夏季产品
冬季产品

+10
0

0
-10
20℃的密度/g·mL-1
0.88
0.83
40℃动力粘度/mm2·s-1
4～6
2～4
闭口闪点/ ℃
>110
60
十六烷值
≥56
≥49
热值/ MJ·L-1
32
35
燃烧功效（柴油=100%）/ %
104
100
硫含量（质量分数）/ %
<0.001
<0.2
氧含量（体积分数）/ %
10
0
燃烧1kg燃料的最小
空气耗量/ kg
12.5
14.5
水危害等级
1
2
3. 主要原料质量指标
（1）废油脂
废油脂主要由50%-60%的脂肪酸、10-20%的甘油三酯和其它一些如植物蛋白、卵磷脂、炭化胶质以及饭菜残渣等组成，其中只有脂肪酸和甘油三酯（包括单甘酯和双甘酯）可以用来制备生物柴油，而其它组分可用作生产植物沥青的原料。废油脂中酸化油中脂肪酸的分子式可表示为ROOH，其中R的含义为含16、18或20个碳的直链烷烃，通常R还含有1到2个双键。废油脂基本成分组成见下表
废油脂成分一览表
组成
脂肪酸
甘油三酯
水
植物蛋白等
其他杂质（饭菜残渣）
成分%
50%-60%
10-20%
10-20%
5%-10%
4%-8%
（2）甲醇
分子式：CH3OH，分子量：32.04，熔点：-97.8℃ ，沸点：64.8℃，蒸汽压：13.33kPa/21.2℃， 闪点：11℃，外观与性状：无色澄清液体，有刺激性气味，溶解性：溶于水，可混溶于醇、醚等多数有机溶剂。
（3）催化剂
该项目催化剂为专利技术产品，主要成份为沸石、氢氧化铝、烷基磺酸等，根据企业提供资料显示，催化剂以硫酸、磷酸为主成分，显酸性，不含有重金属等物质。
第四章 工艺技术方案
§4.1 工艺技术方案的选择
一、 国内、外工艺技术概况
生物柴油制备的方法有四种:直接使用,混合,热解,酯交换和微乳法。欧洲和北美利用过剩的菜籽油和豆油为原料生产生物柴油获得推广应用，我国生物柴油的研究与开发虽起步较晚，但发展速度很快，一部分科研成果已达到国际先进水平。研究内容涉及到油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备。目前各方面的研究都取得了阶段性成果：海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司、福建卓越新能源发展公司和山东省农科院研究所都已开发出拥有自主知识产权的技术，相继建成了规模超过万吨的生产厂，这标志着生物柴油这一高新技术产业已在中国大地上诞生。
目前生物柴油主要用化学法生产，采用植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和130-150℃下进行酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯生物柴油。化学酯交换反应中一般采用酸或碱作为催化剂，催化剂将植物油酯交换制备脂肪酸甲酯、脂肪酸酯，有很高的收率，而且价格低廉易得。但是它也存在着明显的缺点：①酯交换要分两步完成，第一步中和游离酸，除去水分并使催化剂分散均匀：第二步加热到比较高的温度进行反应。②在条件选择不当时，可能发生几何或位置异构，导致收率降低。③ 在后处理过程中需要洗涤，产生工业废水，造成环境污染，使后处理复杂化。
化学法的酸催化剂一般为磷酸、硫酸、盐酸和有机磺酸。酸作催化剂时，需要较高的温度，酸催化反应是可逆的，耗能多且收率较低，不过当植物油为低级油时，在酸性条件下酯转化反应更完全。化学法合成生物柴油其优点是反应时间短，成本较低。但是它也存在以下缺点：工艺复杂，醇必须过量；反应物中游离脂肪酸与水的存在对酯交换反应有妨害作用；过量的醇必须回收，所以必须有相应的醇回收装置，而且能耗高，产品的色泽较深，生成过程有废碱液排放。为解决上述问题，人们用生物酶催化法合成生物柴油，即用动植物油脂和甲醇(或乙醇)等低碳醇缝通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染物排放；副产品甘油的回收较易，操作方便；反应物中的游离脂肪酸能完全转化成酯等优点，但由于低碳醇对酶有毒性，致使酶法转化率低(低于90％)，生产成本高，难以进行工业化生产。
二、 本项目原料路线
该项目以废动植物油脂（或地沟油）和甲醇为原料。
三、 本项目工艺技术方案说明
本项目采用目前生产生物柴油的普遍方法——化学法生产：植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在催化剂的作用下，进行酯化反应生成脂肪酸酯生物柴油。该项目以废油脂（或地沟油）和甲醇为原料，利用自主研发的一次性复合催化剂生产生物柴油。工艺转化率高，产品质量好，并且污染物产生较少，达到同类研究国际领先的水平。
生产工艺分四步进行：预处理、酯化、甘油精制、生物柴油精馏。
（1）预处理
将废弃油脂加入到脱油罐中，通入加90～95℃热水，并不断搅拌，使油脂中的磷脂等溶解在水中形成分液层。磷脂和水的混合物由罐底排出，作为副产品皂脚。
脱胶油后的油脂通过凹凸棒土吸附，去除色素以及恶臭杂质。棒土每10天更换一次，更换下来的棒土经过挤压释放出滤带的油脂，油脂送到脱油罐再次使用。棒土作为废弃物。
脱色后经过加热去除原料中水分，然后用泵打入脱酸罐，升温分离出游离酸。最后经过过率去除植物蜡，得到标准原料油。
预处理过程中，产生的磷脂、游离酸以及植物蜡等作为副产品皂脚出售。
（2）酯化反应
标准原料油与甲醇经静态混合器充分混合后再与催化剂混合，然后进入合成反应器。混合物料在反应器内经加热盘管通蒸汽加热并控制反应压力（正压），在甲醇大量回流，搅拌器充分搅拌混合的环境下，反应时间控制3.5-4h。经化验分析合格后，结束合成反应，向盘管内注入循环冷水，迅速冷却并停止搅拌。
酯化反应主要是动植物酸与甲醇反应生成甲酯和水；甘油酯中丙三醇被甲醇取代，生成低碳链甲酯和甘油。
酸化油中脂肪酸的分子式可表示为ROOH，其中R的含义为含16、18或20个碳的直链烷烃，通常R还含有1到2个双键，酸化油加工生物柴油的反应方程式为：
由脂肪酸到生物柴油的反应式为：
RCOOH + CH3OH = RCOOCH3 + H2O
由甘油三酯到生物柴油的反应式为：
C3H5(RCOO)3 + 3CH3OH = RCOOCH3 + C3H5(OH)3
反应混合物沉降分为甘油相和甲酯相，经离心机分离。甘油相（粗甘油、水、碱）去碱液分离罐；粗柴油到高位粗柴油中间罐。
（3）柴油精馏
粗柴油由柴油中间罐自流（自动液位控制）到柴油水洗塔（塔顶压力0.1MPa、温度45℃），被来自中和塔饱和盐水充分洗涤。混合液自流到柴油分液罐，上层精制柴油干燥后经泵打至精馏系统，下层富含甲醇、碱液的饱和盐水的混合液经泵送至甲醇精馏塔。
精馏系统由减压分子精馏塔1、减压分子精馏塔2和精馏塔3组成。精制柴油首先进入减压分子精馏塔1，塔顶压力保持低0.001MPa，控制温度，在大回流比（15:1）情况下，塔顶馏出富含维生素E 和胡萝卜素的柴油进入减压分子精馏塔2（占进料30%左右）；塔底馏出富含植物沥青的柴油进入柴油精馏塔3（塔顶压力0.002MPa，温度80℃）进一步精馏，分离出生物柴油，直接出装置至罐区。
减压分子精馏塔2 进一步将富含维生素E 和胡萝卜素的柴油在大回流比30:1 情况下提纯。塔底分离的生物柴油至罐区；塔顶馏出高含维生素E 和胡萝卜素的柴油进入塔3 精馏，塔3分离出的柴油装罐。
精馏过程中在减压分子精馏塔3和柴油精馏塔产生精馏残液，作为副产品皂脚外售。
经甲醇精馏塔精馏后的甲醇循环使用，甲醇精馏塔塔底液经泵至中和塔（塔顶压力0.1MPa，温度45℃）。
（4）甘油精制
粗甘油及生成水进入碱液分离罐分离后，再经过干燥后得到甘油产品。碱液分离罐分离的碱液多次循环使用后与甲醇精馏塔塔底液一起打入中和塔。中和塔混合液经过H2SO4 中和后部分循环使用，多余部分回用于原料油预处理——水化脱胶油工序。工艺流程简图见34页：
四、本项目技术特点
在生物柴油方面，国内外已经建立的生产装置，普遍采用的化学生产工艺制备生物柴油存在的问题：①操作麻烦、能耗高；②反应过程使用过量的甲醇、油脂；③原料里的游离酸和水严重影响生物柴油的质量和得率问题；④生产中污染严重。
该项目生产工艺实现了了生物柴油产品的经济、高效、清洁生产过程，在多项生产技术方面取得了突破，主要体现在：①常温常压下生产，解决了传统生物柴油生产过程中需要高温高压的弊端，生产成本低，转化率达95%，生产过程安全无危险。
②采用固体催化剂技术，生产过程绿色环保，污染物产生量大大降低，解决了传统生物柴油生产过程不连续的问题。
③采用超临界流体动力学技术，生产过程连续，解决了传统生物柴油生产过程不连续的问题。
项目工艺特点：
1、该项目技术方法新颖、工艺路线合理，经济、生态效益显著，符合国家加强可再生能源开发利用的有关政策，具有广阔的推广应用前景。
2、该项目建立了年产600吨的生物柴油中试装置，植物油下脚料和地沟油生产生物柴油产品，其主要性能指标经河南省产品质量监督检验研究院检测，闪点、馏程、运动黏度、硫含量、密度等指标均优于我国O#柴油指标和美国生物柴油标准（FAME）。
3、该项目的主要创新点：（1）低温常压下生产，生产成本低，转化率达95%，生产过程安全、快捷；（2）自主研究出一次性除臭脱色剂和复合催化剂；（3）副产品甘油含量达到分析纯的标准。”
§4.2 建设规模
本项目生产规模拟定为年产生物柴油30000吨。
§4.3 物料平衡和消耗定额
一、 全厂物料平衡方案（附图：见下图）
甲醇平衡情况一览表
序号
投入
去向

单位
数量

单位
数量
1
酯化反应釜
t/a
4545
废气
t/a
0.36
2

废水
t/a
0.85
3

反应消耗
t/a
4256
4

进入甘油
t/a
894
5

进入柴油
t/a
2121
6
合计
t/a
4545
合计
t/a
4545
二、 原材料、辅助材料和燃料、动力消耗定额
主要原辅材料消耗情况一览表
序号
名称
需用量
备注

单位
数量

1
废油脂
万t/a
4
——
2
甲醇
万t/a
0.45
精甲醇
3
催化剂
t/a
272
主要为硫酸、磷酸
4
硫酸
t/a
394

5
NaOH
t/a
121
——
6
水
万m3/a
0.83

7
电
万KWh/a
1080

8
蒸汽
万t/a
3.7

三、 单位产品消耗
序号
名称
消耗指标
备注

单位
指标

1
废油脂
t/t产品
1.2
——
2
甲醇
t/t产品
0.15
纯甲醇
3
催化剂
kg/t产品
9.0
主要为硫酸、磷酸
4
硫酸
kg/t产品
13

5
NaOH
kg/t产品
4
——
6
水
t/t产品
0.2724

7
电
KWh/t产品
108

8
蒸汽
t/t产品
1.22

四、与国内同类产品企业的对比
生物柴油生产是一种新产品，国家没有相应的清洁生产指标，在国际上也没有成型的生产参数可供参考，本次环评提出本项目资源能耗并与山东百奥能源科技有限公司2万吨/年生物柴油项目资源能耗指标对比。山东百奥能源科技有限公司位于德州市宁津县经济开发区，生物柴油生产规模为2万吨/年。百奥公司以固体颗粒催化剂，采用脂肪酸酯化和甘油酯转酯化同步进行的工艺，利用廉价酸化油或棉籽油为原料生产生物柴油。百奥公司除主体工程2万吨/年的生物柴油生产设备外，配套一台燃煤导热油炉。资源消耗指标对比情况见下表
资源消耗指标一览表
指标
耗新鲜水量（m3/t产品）
耗电（kw·h/t产品）
耗蒸汽量（t标煤/t产品）
产品收率
本项目水平
0
102
0.18
≥95%
百奥公司水平
0.17
125
0.19
≥88.2%
由表可见，该项目能源消耗指标均低于山东百奥能源科技有限公司，而产品收率高于百奥公司。
五、节能
1．编制依据
国家计委、经贸委、建设部联合印发的计交能[1997]2542号文件《印发〈关于固定资产投资工程项目可行性研究报告“节能篇（章）编制及评估的规定〉的通知》。
2．节能原则
(1)．采用先进的工艺和技术。
(2)．采用高效的机泵。
(3)．采用成熟可靠的节能技术。
3．节能措施
生产装置采用了如下节能措施：
(1) 项目采用国际领先水平的先进生产工艺,低温常压下生产,超临界流体技术和自主研制催化剂的应用,大大降低了能耗。
(2) 采用新型高效机泵，提高能量转换效率。严禁选用国家正式或颁布的淘汰的机电产品，选用节能盯设备，减少耗电量。
(3) 设备及管道布置尽量紧凑合理，从而减少散热损失和压力损失。
(4) 加强设备及管道保温，从而减少散热损失。
(5) 采用废热锅炉，利用装置生产产生的尾气进行燃烧，产生蒸汽供生产装置使用。这样既减少投资，节约能源；又能保护环境。
(6) 选择优良的保温材料，减少热量的损失。施工时严格按照绝热工程施工规范进行施工。
(7) 在厂房布置方面，根据工艺生产允许的范围，尽可能将需加热的装置集中，减少供热介质管路长度，减少能量的损耗。
(8) 尽量提高冷却循环水的利用率。
(9) 对装置的水、电、汽及有关物料均设置计量仪表核算消耗定额，降低能耗。
(10) 加强对职工节能教育，落实能耗考核责任制，提高节能意识。
§4.4 主要设备选型
设备
数量
原料预处理设备
1套
生物柴油成套生产设备
1套
生物柴油精制装置
1套
柴油罐
2×100m3
甲醇罐
1×30m3
废油脂贮罐
2×100 m3
烧碱仓库
贮存量5t
硫酸
1×30 m3
第五章 原材料、燃料及动力供应
§5.1 主要原料消耗及其运输供应

序号
项目
单位
指标
备注
一
产品方案及生产规模
1
生物柴油
t/a
30000

2
甘油
t/a
3300

3
皂角
t/a
2121
副产
4
黑脚
t/a
1212
副产
二
主要原材料、动力消耗
1