1、 毕业设计开题报告 化学工程与工艺 年产 10 万吨生物柴油工厂“三废”处理系统工艺设计 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 柴油是国家的战略物资，广泛用于工程机械、锅炉、工业窖炉、船泊、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已超过 1 亿吨，为此，国家每年都要花费大量外汇进口柴油或原油以满足日益增长的需求。生物柴油的基本原料是生物质资源，可以周而复始、绵延不绝，彻底改变了石油资源采一桶少一桶的局面。开发生物柴油对节约石油资源，增强国家战略安全具有深远意义。 因生物 柴油不含二氧化硫、铅、卤等有害物，燃烧时排出的 HC、 CO 等有害物比普通柴
2、油大大减少，有利于环境保护。发展生物柴油同时对促进我国农业经济发展，提高农民收入都具有现实主义。 于 2006 年 1 月 1 日开始实施的中华人民共和国能源法中明确指出： “ 国家鼓励清洁、高效开发利用生物质燃料、鼓励发展能源作物。 ”“ 生物液体燃料，是指利用生物质资源生产的甲醇、乙醇和生物柴油等液体燃料。 ” 发展生物柴油有了法律保障。政府鼓励与巨大的市场需求，为开发生物柴油展示了广阔的发展前景。 生物柴油的生产工艺采用目前成熟的工艺方法 ,生产 基本流程如下 : 卵磷脂 下脚油 催化剂、甲醇 原料 预处理 酯交换 蒸馏 静置分离 洗涤 干燥 生物柴油 甲醇（回收 ） 中和 分离 蒸馏
3、甘油 1.原料的预处理 原料的预处理过程，包括 (1) 除杂除水 (2) 脱酸脱色 (3) 脱胶质 。达到原料油酸价小于 1，水分低于 0.06%的标准以进行碱酯交换反应。脱酸脱色过程会产生一些酸性废水， 脱胶质所得的油脚被用来作为卵磷脂提取的原料。 2卵磷脂的提取 卵磷脂的提取过程在 100时会有 432kg/h 蒸汽 +36kg/h 磷脂粉尘 的废气产生，在120时会有 26000kg/h 的蒸汽产生。一年的运作时间按 330 天计，废气产生量为 330天 24 小时连续产生。 3.酯交换反应 酯交换反应后的产生的酯交换混合物中有残留的催化剂、溶解皂和甘油。在分离塔中将粗甘油分离作为精制原
4、料，剩余的酯交换混合物再次以细算洗涤，使残留的皂由生物柴油中分离出来，并在随后的分离塔中作为酸水分出。 4.粗甘油的精制 反应下层液加入其 质量 20%的水 ,然后用 50%的硫酸中和 ,将 pH 调为弱酸性 (4.55.5) ,离心分离 ,蒸馏去除甲醇后得到粗甘油 ； 粗甘油再经活性炭脱色 ,条件为 : 1.0%活性炭 ,在 80搅拌 20min;粗甘油经活性炭脱色后 ,以一定流速经过大孔强碱树脂和大孔弱酸树脂进行离子交换去除其中阴阳离子 ,再经减压蒸馏 (温度 120 ,真空度 -0.1MPa)得到无色透明、黏稠 ,纯度为 99.6%的精制甘油，最后产生汗硫酸钠的废水。 最后还有工厂产生的
5、生活污水。 生 产中所产生的废气、废水、固体废物处理不当就会污染环境。全球气温变暖 , 臭氧层破 坏和酸雨是三大环境问题 , 正在危及着人类的生存和发展 , 因此三废的治理和利用 , 将对整个人类的生存和发展产生巨大的影响。 综上所述，根据生物柴油生产过程中产生的三废的种类，组成与流量，生物柴油工厂所产生的“三废”主要是废水。 因此，本人选此课题（ 10 万吨 /年生物柴油工厂“三废”处理工艺系统设计）作为研究方向。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 1.该设计的生物柴油工厂采用成熟的生产工艺，即以 NaOH 为催化剂的碱催化酯交换工艺进行生物柴油的制备。了解具体“三废”来源，组成，流量
6、及性质。 产生的“三废”主 要有： 生产过程中会产生一些非连续性、不定期排放的废气；含未酸性，碱性，含未精制油脂，溶解皂的废水；预处理时除杂等过程中产生少量的固体废物。 2.确定“三废”处理的工艺路线。 3.对“三废”处理工艺进行设计，对设备进行确定和选型，并计算设备尺寸，对三废处理系统运作进行经济成本的核算。 三、研究步骤、方法及措施： 1.通过查找资料，分析资料确定选题范围及论文题目。 2.通过指导老师指导，结合调研和资料整理分析、撰写开题报告、外文翻译和文献综述。 3. 确定 研究的基本内容，提出合理的工艺路线。 废气处理工艺路 线： 将产生的废蒸汽用来作为废水处理水温调节的能量，产生的
7、废水进入废水处理池中进行废水的处理 。用二氧化氯处理水流，达到臭气的减少，且剂量低的残氯在排出流体中很容易消散。 废水处理工艺路线： 将污水收集在一个污水池以使预处理的酸性污水与酯交换的碱性污水进行中和，然后将污水进行隔油沉淀，去除大部分的浮油。经过隔油沉淀后对水量水质和 Ph值进行调整。然后由泵提升至氧化沟，然后处理后的污水进入二沉池，产生的污泥回流至氧化沟进行反应，然后进行好氧处理系统降解去除水中的有机污染物然后经消毒达到排放标准。 废渣处理工艺 路线： 气浮池的浮渣、生化处理的污泥和沉淀池的沉淀均集中在污泥浓缩罐中 ,经过浓缩、机械脱水后成块状 ,外运至垃圾填埋场处置。 4.对“三废”处
8、理工艺进行设计： 绘制工艺流程方块图并进行工艺计算。 生物柴油“三废”处理工艺的计算包括设备工艺的设计及选型，通过对废水以及废水排放标准的确定，物料衡算，热量衡算等计算过程，设计出符合工艺条件、性能优良、安全的设备装置。主要技术指标：工艺简单、对设备要求低、成本较低。 5.绘制带控制点的工艺流程图，平面布置图和典型设备装置图。 6、成本核算 生物柴油“三废”处理工 艺需对成本进行控制。 在企业生产经营中，产品成本的高低和效益大小不仅取决于与制造有关的各种费用多少，而且还与该产品的产量多少有关。 要 取得 好的成绩 ， 需 与车间管理人员加强成本管理、加强现代化管理方法在车间管理上的应用。同时
9、, 也 要 通过采用成本效益分析法所确定的提高经济效益的最佳方案，其效果 可通过 实践证实 。 四、参考文献 1洪瑶 ， 陈文伟 ， 高荫榆 ， 孙志芳 .地沟油生物柴油流变学特性研究 J.广东化工 ,2010,37(2):30-36.。 2 彭荫来 ,杨 帆 . 利用餐饮业废油脂制造生物柴油 J. 城市环境与 城市生态 ,2001,14(4)： 54-56. 3 忻耀年 , B. Sondermann, B. Emersleben. 生物柴油的生产和应用 J.中国油脂， 2001,26(5):72-77. 4黄琳琳，康家伟，杨永义 .气浮 /UASB/SBR/MBR 工艺处理生物柴油废水 J
10、.中国给水排水， 2009， 25（ 8） :69-71. 5 程金楠 . “三废”处理与环境保护 J. 安庆师范学院学报 (自然科学版 )，2000,6(3):101-102. 6彭荫来，杨帆 .利用餐饮业废油脂制造生物柴油 J.城市环境与城市生态，2001,14（ 4）： 54-56. 7 陈锋亮，钟 耕，魏益民 . 废油脂预处理及制备生物柴油研究进展 J.化工进展， 2006,25（ 8）： 871-874. 8梁星，田昆儒，王如燕 .北京市“三废”处理的环境绩效审计评价指标体系及应用 J.经济问题， 2010，（ 5）： 53-56. 9 Nadir Dizge， Coskun Ayd
11、iner ， Derya Y. Imer ， Mahmut Bayramoglu ， Aziz Tanriseven ， Bulent Keskinler. Biodiesel production from sunflower, soybean, and waste cooking oils by transesterification using lipase immobilized onto a novel microporous polymerJ. Bioresource Technology 100 (2009) 1983 1991 10 Pengmei Lu, Zhenhong Yuan, Lianhua Li, Zhongming Wang, Wen Luo. Biodiesel from different oil using fixed-bed and plug-flow reactorsJ. Renewable Energy 35 (2010) 283 287 11中国石化集团上海工程有限公司 .化工工艺设计手册 M.北京：化学工业出版社， 2009
