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1、 年产10000吨生物柴油环评分析(简要稿)4.2.3 脂肪酸甲酯（生物柴油）生产线4.2.3.1 概述生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换反应产生的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料，也称之为“再生燃油”，用作柴油机燃料。生物柴油作为一种清洁的可再生能源，已经在世界范围内形成了可再生能源领域的研究开发热潮，生物柴油在欧美等发达国家已经是市场普遍接受的实用产品。目前，我国在生物柴油新能源领域技术和产业化才刚刚起步，石油资源的减少和原油涨价给生物柴油带来发展机遇。在不久的将来，生物柴油必定能够在我国能够形成一个巨大的可再生能源产业。拟建项目以精炼植物油的直接酯交换反应为基础连续生产生物柴油，设计生产
2、能力10000t/a。其主要反应原理如下所示：4.2.3.2 主要原料消耗表4-27 脂肪酸甲酯（生物柴油）主要原材料消耗序号物料名称规格消耗指标(kg/t)年用量备注1精炼植物油1000.510005t2盐酸36%12120t3甲醇钠30%甲醇溶液16.7167t4甲醇含水0.15%98.3983t5烧碱50%溶液1.515t6柠檬酸单水合物0.77t7工艺水440t8蒸汽30030000t主要原料为废弃餐饮油，其主要质量指标如表4-28示。表4-28 原料油脂的主要质量指标序号参数名称单位限值1游离脂肪酸%0.12含水量和杂质%23过氧化值104蜡mg/kg505磷mg/kg107分子量g
3、/mol8808温度高于熔点154.2.3.3 主要生产设备该生产线含甲酯/甘油酯交换、甲酯/甘油分离、甲酯提纯、甲醇精馏回收、甘油提纯处理以及尾气收集和处理单元。表4-29 脂肪酸甲酯（生物柴油）主要生产设备序号设备名称单位数量（I期）备注单元1：甲酯和甘油生产1酯化反应器台16.5m35热交换器台3无锡科伦达7加热器台1 无锡科伦达化工热力装备有限公司 8冷凝器个29离心分离机台210真空泵机组套2上海艾纳尔真空设备有限公司 11冷冻机组套112排放气体洗涤器台113排放气体冷凝器台114油脂预热器台215冷凝器台116气液分离器台1单元2：甲醇精馏1蒸馏塔台12加热器台13冷凝器台24再
4、沸器台1单元3：甘油提纯1中和反应器台1板框压漏机2热交换器台13静态混合器台24沉降罐台17蒸发器台28冷凝器台1甲醇精馏:BZ650 杭州科力化工设备有限公司 板框压漏机:XM(A)YZ800系列压滤机 浙江九龙过滤设备有限公司 搪玻璃开式反应罐 江苏扬阳化工设备制造有限公司 4.2.3.4 生产工艺和物料平衡图4-9 脂肪酸甲酯（生物柴油）生产工艺总流程该生产线连续生产，年生产运行时间330天，年生产能力1万吨脂肪酸甲酯产品，各生产单元物料平衡按单位产品进行核算。(1)单元1：甲酯和甘油生产A、油脂干燥原料油脂含水量0.05%时可省略油脂干燥单元。否则，中和油在酯交换之前须经干燥，但其最
5、大含水量应0.1%。油脂干燥单元的用途是降低进行酯交换的油脂含水量。待干燥油脂经雾化喷嘴进入闪蒸釜前，先经热回收换热器利用已干燥油脂进行预热。闪蒸鼓通过水环泵保持真空。水蒸汽在冷凝器中冷凝后排至界区。闪蒸釜底部的干燥油脂由离心泵送入热回收换热器，然后先进入排放气体洗涤单元（用以吸收排放气体中存在的少量甲醇，参见“E、排放气体冷凝和回收”），再进入酯交换单元。B、酯交换（脂化率98.5%）酯交换反应在3 个串联的反应器中连续完成。操作条件温和（温度55，压力为常压）。反应热可忽略不计，为了保持反应混合物需要的温度，须从外部供热。在整条脂肪酸甲酯生产线中，仅含以下化学反应（单位按1000kg脂肪酸
6、甲酯产品计）：分子量88033296329488494投入量1000.511500折纯量995108.600反应量980.5107.0985104.7剩余量14.51.6985104.7干燥油脂连续送入第一反应回路，催化剂在管路中由计量泵连续计量加入，甲醇的加入量适度过量，以最大限度提高酯交换得率，并尽可能降低皂化副反应。分离出的甘油从第一反应器底部排出。这些甘油相对富含皂化物，通过收集罐和进料泵直接被送入甘油处理单元。第一反应器顶部排出的轻质相加入新鲜甲醇和催化剂后进入第二反应器。第二反应器的操作条件和反应容积与第一反应器相同。第二反应器底部分离出的甘油相对富含甲醇和催化剂，通过泵循环回到酯
7、交换单元。第二反应器顶部排出的轻质相加入甲醇和催化剂后进入第三反应器。第三酯交换反应器为搅拌式，无外部循环回路。第三反应器排出的混合物包含产品（脂肪酸甲酯）、过量甲醇、甘油（副反应产物）和少量皂化物，被送入甲酯/甘油分离单元。C、甲酯甘油分离第3 反应器排出的反应混合物中包含产品（甲酯）、过量甲醇、甘油（反应副产品）和少量皂化物（产生于甲酯皂化副反应），经部分闪蒸甲醇后，被送入重力分离器。进入分离器之前，经换热器将甲酯加热，然后送入闪蒸鼓。约60%的甲醇在此被蒸发出去，使得从甲酯中分离出甘油的连续操作更为容易。甲醇在换热器中冷凝后直接送入干燥甲醇收集罐，从此重新进入工艺回路。来自分离器的蒸发甲
8、醇被送入排气冷凝系统。沉降在分离室（包含甘油，部分过量甲醇和几乎全部皂化物）底部的甘油（重相），经泵被送入收集罐。然后经泵被送入甘油处理单元。分离器排出的甲酯仍含有微量甘油、皂化物和催化剂。这些杂质在甲酯罐中被水洗涤。洗涤后的甲酯经泵送入最终甲酯/甘油离心分离单元。D、最终甲酯甘油离心分离经过洗涤的甲酯，先经换热器部分加热，然后被送入离心分离器。离心分离器排出的水甘油被送入甘油处理单元。如果离心分离器发生故障，设备的压力控制器会自动将水甘油送入不合格产品罐，然后由泵将其送入甲酯罐予以回收。离心分离器排出的不含甘油、催化剂和皂化物的甲酯必须进行干燥，以排除残留的水分和甲醇，然后送入甲酯提纯单元。
9、E、甲酯提纯甲醇闪蒸已干燥甲酯流经热回收换热器，蒸汽流经换热器，待干燥的甲酯通过这两个换热器被加热，然后被送入最终闪蒸鼓（操作温度约110，操作压力0.1巴绝压）去除所含水分和甲醇。如要求的含水量越低，则所应达到的真空度越高。此外还需增加附加冷冻单元，用于冷凝中的水分和甲醇。如果冷却水温度太高，不能达到所需的真空度，则必须增加附加冷冻单元。闪蒸鼓排出的甲酯先经换热器进行热回收，再经水冷换热器冷却到3040，然后由泵送至储罐。闪蒸鼓蒸发出的湿甲醇由真空冷凝器冷凝，然后送入甲醇精馏单元。F、排放气体冷凝和回收本单元由排放总管和洗涤系统组成。用于冷凝来自上游单元的所有紧急状态时的排放物。装置中的所有
10、排放物被收集到排放总管， 经冷凝后的甲醇送入收集罐。收集罐中的冷凝甲醇经泵送入甲醇蒸馏单元。为了将排入大气的尾气中的甲醇含量降至最低，排气被送入洗涤器，由进入界区的油脂（被送入酯交换单元之前）在排放物洗涤器中吸收甲醇。经15m排气筒排放。(2)单元2：甲醇精馏甲醇来自本单元上游的工艺单元，储存于储罐。在液位控制下，经泵将甲醇送入蒸馏塔。精馏塔常压操作。甲醇蒸汽直接送入蒸馏塔。蒸馏塔配置再沸器和底部产品萃取泵。蒸馏塔顶部排出的甲醇蒸汽在中冷凝。精馏和冷凝甲醇经换热器冷却后进入收集罐。精馏甲醇重新返回反应回路。(3)单元3：甘油提纯A、粗甘油提纯皂化物水解本单元的目的首先要酸化粗甘油，以便中和残留
11、的催化剂和水解酯交换反应时形成的皂化物。此后，将皂化物生成的脂肪酸分离出去，最终调整提纯甘油的pH 值。粗甘油经换热器加热，再由进料泵送入闪蒸鼓分离甲醇。闪蒸鼓蒸发出的甲醇被送入甲醇蒸馏塔。闪蒸鼓排出的甘油则由泵送入静态混合器，与盐酸混合。酸化甘油进入配置外部循环泵的水解反应器。离心分离机排出的水甘油混合物直接进入反应器。在此加入50%烧碱溶液将pH 值调整到中性（混合器）。中和罐排出的中和甘油进入下一工序排除仍残留的甲醇。B、甘油提纯甲醇分离甲醇闪蒸蒸馏回路处理来自皂化物水解单元的中和甘油。来自中和反应器的甘油集中于甘油收集罐，进料泵将甘油送入热回收预热器，由蒸馏塔排出的无甲醇甘油预热，然后
12、进入浓缩塔。甘油蒸馏塔蒸发出的湿甲醇在冷凝器中部分冷凝。冷凝物作为回流仍返回。另一部分蒸汽被送入甲醇蒸馏塔。泵在液位控制下将提纯和浓缩后的甘油送入储罐。甲醇冷凝器使用软水。罐、循环泵和换热器组成闭环软水回路。(4)总物料平衡整条生产线的物料平衡如表4-30所示。 表4-30 总物料平衡(单位：t/a)投 入产 出物料名称所含组分含量物料名称所含组分含量原料油脂10005油脂9950产品脂肪酸甲酯10000脂肪酸甲酯9850水及杂质55甲醇10甲醇983甲醇973总甘油25杂质9.8甘油酸酯10030%甲醇钠甲醇溶液1670甲醇钠500其它15甲醇112.8副产甘油1100甘油995杂质4.2盐
13、固体柠檬酸70甲醇136%盐酸溶液1200盐酸4.3水及其它杂质105水76.8副产油脂物质50油脂3550%烧碱溶液150烧碱75甲酯5水75甲醇0.5工艺水4040水及其它杂质95废水66甲醇0.2水及其它65.8废气0.32甲醇0.2HCl0.12进入碱洗液53.6甲醇1.8HCl1.8水蒸汽及其它51.0合计11337合计11337(5)特征因子平衡A、甲醇平衡B、HCl平衡 无(6)用、排水平衡图4-10 脂肪酸甲酯（生物柴油）用、排水平衡（单位：t/d）(7)排污量统计废水表4-31 脂肪酸甲酯（生物柴油）废水产生情况排水名称废水量(t/d)pHCODCr备注去向浓度(mg/L)负荷(kg/d)甲醇精馏废液0.2880001.6甲醇含量0.3%排入污水处理站，处理达标后纳管排放。碱洗塔排污2.0830006.0甲醇含量0.2%地面设备清洗水1.076000.6
