1、本科毕业论文（20 届）年产 10 万吨生物柴油工厂仓储系统工艺设计所在学院 专业班级 化学工程与工艺 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I目 录中英文摘要 .11 引言 .32 正文 .43生物柴油国内外发展情况 .53.1 国外发展情况 .53.2 国内发展情况 .64.生产工艺的选择 .74.1 碱催化法 .74.2 酸催化法 .74.3 脂肪酶或生物酶法 .74.4 超临界萃取法 .75原料的选择 .96厂址的选择 .107.仓储工艺设计 .117.1 原料储罐设计 .117.2 大豆油储罐设计 .127.3 地沟油储罐设计 .127.4 硫酸的储罐设计 .137.5
2、甲醇储罐设计 .137.6 磷酸储罐设计 .147.7 氢氧化钾仓储设计 .158 产品储罐设计 .168.1 甘油储罐设计 .168.2 生物柴油储罐设计 .168.3 磷脂仓库的选择 .17本科生毕业论文II8.4 储罐隔热及加热设计 .178.5 仓库储存对自动控制的要求 .179仓储区的成本概算 .199.1 成本概算 .1910全厂总成本概算 .2011.生产管理 .2111.1 生产班制及定员 .2111.2 劳动定员及培训 .2111.3 人员组织已培训 .2212消防安全 .2313项目风险分析 .2513.1 政策法规不到位为项目的较大风险 .2513.2 资金来源为项目运行
3、的较大风险 .2513.3 工程方案与投资增加为项目的一般风险 .2514.工厂平面布置图设计 .2614.1 总平面布置原则和方案 .2614.2 布置原则及土方工程 .2614.3 道路及运输 .2614.4 防护设施及其他 .26小结 .28参考文献 .28致谢 .301摘要设计一个工厂肯定会有仓储系统，仓储系统是工厂的重要组成部分，是产品储存不可或缺的环节。本文介绍了年产 10 万吨生物柴油工厂的仓储系统，以及生产工艺方面的内容。此次设计的主体设备是储罐，并对工艺进行了计算，提高了工厂的经济效益，减少了对环境的污染。关键词：生物柴油；设备；仓储；设计Abstract本科生毕业论文2De
4、sign of a factory will certainly be have a storage systems , storage system is an important part of the plant, is an integral part of product storage. This article describes the annual output of 100,000 tons bio-diesel plant storage systems, and aspects of the production process. The design of main
5、equipment is the tank , and technology were calculated to improve the plants economic efficiency, reducing environmental pollution.Keyword: biodiesel equipment technology design 本科生毕业论文31 引言随着社会的进步，人类对石油的依赖性越来越强烈，石油供应与消费的平衡关系制约着世界各个国家的经济发展。因此探索发展绿色可再生能源之一的生物柴油，就成为世界各国的重要任务 。生物柴油作为优质的柴油代用品，是典型的“绿色能源”
6、，生物柴油产业在我国具有巨大的发展潜力，对保障石油安仝、保护生态环境、调整农业结构、促进农业和制造业发展均具有相当重要的积极作用 1。根据 1992 年美国生物柴油协会的定义，生物柴油是指以动物油脂、植物等可再生生物资源生产的清洁替代燃油 2。现在生物柴油生产的争论焦点就是原料成本问题。大力发展生物柴油，可以缓解我国石油能源日益紧缺的局面。发展生物柴油，有助于改善和解决我国化石燃料带来的环境污染问题。发展生物柴油，使我国的相关法规与相关国际环境法规接轨，有利于国际环境问题的解决。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
7、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，具有开发的战略意义。基于此现象，所以我以此课题为研究项目。本科生毕业论文42 正文不断降低生物柴油的制取成本，生物柴油能否成为矿物燃料的替代能源，关键在于其技术是否先进，经济是否可行，能否达到工业化生产的水平。生物柴油达到商业化应用要求，降低生物柴油的制取成本是首要因素。所以我们要继续完善加工工艺，提高生物柴油得率。不断缩小与发达国家的差距。降低生物柴油原料价格，原料价格对生物柴油的经济性起着第一位的作用。因此，在开发利用生物柴油时，我们要考虑规模种植建立
8、生物柴油原料基地；因地制宜地选择厂址，合理确定原料采购经济半径，尽可能地减少原料集中、运输和存贮费用。本科生毕业论文53生物柴油国内外发展情况3.1 国外发展情况1988 年由德国聂尔公司发明了生物柴油。它是原料为菜籽油提炼而成的洁净燃油，生物柴油的可再生性和环保性引起了世界发达国家的重视，资源贫乏国家则更加高度重视。美国是最早研究生物柴油的国家，20 世纪 90 年代初开始生产生物柴油，目前生产能力为300 kta，产品用户足汽车运输公司、公交和政府车辆 3。近十几年来，生物柴油产业在世界各国发展很快。2005 年欧盟各国生物柴油总产量为 318.4 万吨，其中德国产量最高为166.9 万吨
9、。欧盟生产的生物柴油约占世界产量的 2/3，2008 年欧盟生物柴油产量为 775万吨，占产能的 48，而德国生产的生物柴油产量占到整个欧洲的 36，2006 年产量 400多万吨。法国、意大利等欧洲国家都建立生物柴油的企业。法国雪铁龙集团进行了生物柴油的试验，通过 10 万公里的燃烧试验，证明生物柴油是可以用于普通柴油发动机的。其使用的标准是在普通石油柴油中添加 5的生物柴油。到 2009 年 7 月，欧洲生物柴油的生产能力增加到了 2 100 万吨/年，而一年前的产能为 1 600 万吨/年。2003 年欧盟各国的生物柴油产量。如图表 1表 1 2003 年欧盟各国生物柴油的产量国家 产量
10、（kta）德国1109法国 440意大利 350捷克 60丹麦 60奥地利 45瑞典 30英国 30从表 1 可看出，德国是欧洲最大的生物柴油生产国，德国现有 23 家生物柴油生产厂，生物柴油总产量 2003 年达到了 l 109 kt，2010 年计划达到 8Mt。德国制定了生物柴油的标准 DIN V51606；德国有 300 多个生物柴油加油站，规定在主要交通要道只准销售生物柴油；农民种植生物柴油原料油菜籽可获得 1 000 马克hm 的补贴；对制造生物柴油的企业予以免税。日本也是较早研究生物柴油的国家。目前日本生物柴油产量可达 400 kta。本科生毕业论文63.2 国内发展情况我国在发
11、展生物柴油方面处于初级研究阶段，主要以民营企业为主，装置规模小，技术水平低，原料供应不足，质量标准不一，市场流通不规范，综合利用和深加工水平有待提高。目前，国内年产万吨级的生产企业有四川古杉油脂化工公司、海南正和生物能源公司、西安兰天生物工程公司、福建卓越新能源发展公司等。另外，中国石油天然气股份有限公司也拟在四川建设 10 万吨/年生物柴油项目，中石化石油化工科学研究院和石家庄炼化股份公司正在筹建采用多种原料的一套 5 万吨/年生物柴油生产装置。近年来，在生物柴油开发和生产领域，地方政府和我国企业充分利用自身优势和国外的技术力量，积极与国际接轨合作，取得了小小的成果。如四川大学完成了对碳链长
12、度、生产生物柴油的原料麻疯树的基因技术控制油含量等研究，建立了基因库和育苗基地。另外，西南地区积极与东南亚、欧美相关研究机构开展交流，在技术研讨、种植基地等领域进行研究开发合作。我国未来较长时间石油市场发展的焦点问题是柴油的供需平衡问题。业内人士指出，到 2009 年，根据上升后的我国原油加工量，煤油和汽油还是拥有一定数量的出口余地，而柴油的供应缺口依然比较大。预计到 2012 年柴油的需求量将突破 1 亿吨，与 2009 年相比，将增长 20%；至 2015 年市场的需求量将会达到 1.1-1.5 亿吨。近几年来，尽管炼化企业通过持续的技术改造，生产柴汽比不断提高，但仍不能满足消费柴汽比的要
13、求。目前，市场的消费柴汽比均在 2.0 以上，贵州、云南、广西等省区的消费柴汽比甚至在 2.5 以上，而生产柴汽比只有约为 1.8。随着国民经济重大基础项目的相继启动，随着西部开发进程的加快，柴汽比的矛盾比以往更为突出。因此，目前石化行业调整油品结构、提高柴汽比的方向与开发生物柴油相契合。本科生毕业论文74.生产工艺的选择 目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温（230250）下进行转酯化(酯交换) 反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，在经洗涤干燥即得生物柴油。生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生 10%左右的副产品甘油。目前几种主
14、要的工艺方法： 4.1 碱催化法目前最常用的制取方法是用氢氧化钾为催化剂，将甲醇与植物油脂予以酯交换（交酯化）反应，并使用氢氧化钾 (油脂重量的 1%) 或甲醇钠为催化剂，大约混合搅拌反应 2 小时，即可制得生物柴油。4.2 酸催化法因废油脂通常含有大量的游离脂肪酸，因而先用浓硫酸或磷酸作为酸性催化剂预处理这些高游离脂肪酸原料，使 FFA 转化为酯，而不能用碱性催化剂转化为生物柴油。然后通过碱性催化剂将甘三酯转酯化反应。抑制了 FFA 的酯化和甘油的转酯化反应的是 FFA 同醇反应产生水。对物料进行脱水、脱醇处理可以在酯化反应后。在我国当前的油价和目前的国情下，生产生物柴油使用食品级油脂作为原
15、料还不太现实，相对来说成本较低是餐饮废油和部分工业用油脂。但是，游离脂肪酸在废弃油脂中通常含量很高，所以对于这些废弃油脂要先用酸催化法，然后通过碱性催化剂进行酯交换反应。酸催化法和碱催化法又被称为化学法。4.3 脂肪酶或生物酶法酶法合成生物柴油具有醇用量小、无污染排放、条件温和的优点。但目前主要问题有：对甲醇及乙醇的转化率低，效率值仅为 40%60% ，由于目前脂肪酶对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低，而对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效。酶的使用寿命短，因为短链醇对酶有一定毒性。副产物甘油和水难于回收，甘油对固定化酶有毒性，使固定化酶使用寿命短，而且对产物形成抑制。生物酶技术还无法达到工业化实用
16、水平。4.4 超临界萃取法超临界萃取法是在超临界状态下（350 - 400 C 和 1200 psi 压力）采用高甲醇原料油比（42：1）的脂交换反应。它的反应时间非常迅速，在 4 分钟内即可完成反应。但能耗高，运行成本高。超临界萃取法的优点还在于不使用催化剂，免除了催化剂溶解及分离的程序。我国生物柴油生产线采用目前国际上成熟、稳定的两步法工艺，即先用酸催化法通过酯化反应将游离脂肪酸转化为生物柴油; 再用碱催化法通过酯交换反应将甘油三酸酯转化为生物柴油。该工艺可以适应包括纯油脂和废弃油脂在内的多种不同品质的原料油。该集成生产线操作简单，工艺先进，反应时间短，产品质量高，转化率高，成品得率高。两步法可利用高酸价的废油脂作原料生产出高品质的生物柴油。整个工艺流程操作在常温常压因此不需要耐压耐温的设备。甲醇, 催化剂的用量比以往工艺的少，生物柴油的颜色光亮、透明，品质提高，成品生物柴油的低温流动特性好。综上所述，我们生产生物柴油的工艺选择目前国际上成熟稳定的酸碱两步法。以下是生产生物柴油的工艺流程图。如图 1
