年产10000吨生物柴油环评分析(简要稿)

年产年产 1000010000 吨生物柴油环评分析吨生物柴油环评分析 简要稿简要稿 4 2 34 2 3 脂肪酸甲酯 生物柴油 生产线脂肪酸甲酯 生物柴油 生产线 4 2 3 14 2 3 1 概述概述 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 生产能力 10000t a 其主要反应原理如下所示 4 2 3 24 2 3 2 主要原料消耗主要原料消耗 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 510005t 2 盐酸 36 12120t 3 甲醇钠30 甲醇溶液 16 7167t 4 甲醇含水 0 15 98 3983t 5 烧碱50 溶液 1 515t 6 柠檬酸单水合物 0 77t 7 工艺水 440t 8 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 CH2 O CO R CH O CO R CH2 O CO R CH3OHCH3 O CO R CH2 OH CH OH CH2 OH 33 三 三 三 三 三 三 三三 三 三 三 三 三 三 三三 三 三 三 三 三 三 1 游离脂肪酸 0 1 2 含水量和杂质 2 3 过氧化值 10 4 蜡 mg kg 50 5 磷 mg kg 10 7 分子量 g mol 880 8 温度 高于熔点 15 4 2 3 34 2 3 3 主要生产设备主要生产设备 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 5m3 5 热交换器台 3 无锡科伦达 7 加热器台 1 无锡科伦达化无锡科伦达化 工热力装备有限工热力装备有限 公司公司 8 冷凝器个 2 9 离心分离机台 2 10 真空泵机组套 2 上海艾纳尔真空设上海艾纳尔真空设 备有限公司备有限公司 11 冷冻机组套 1 12 排放气体洗涤器台 1 13 排放气体冷凝器台 1 14 油脂预热器台 2 15 冷凝器台 1 16 气液分离器台 1 单元 2 甲醇精馏 1 蒸馏塔台 1 2 加热器台 1 3 冷凝器台 2 4 再沸器台 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 1 3 静态混合器台 2 4 沉降罐台 1 7 蒸发器台 2 8 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 44 2 3 4 生产工艺和物料平衡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 干燥 精炼油 酯交换 分离 废水 甜水 废水 产品 生物柴油 闪蒸甲醇蒸馏 干燥甲醇 废水 柠檬酸配制 新鲜甲醇 干燥油脂 催化剂甲醇钠 反应混合物 甘油处理 盐酸 烧碱 副产 粗甘 油 油脂物质 湿甲醇 湿甲醇 固体柠檬酸 工艺水 排放气体冷凝 和回收系统 废气 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 但其最大含水量应 0 1 油脂干燥单元的用途是降低进行酯交 闪蒸釜 原料油脂 1000 5 预热器 水蒸汽 0 5 冷凝器 干燥油脂 1000 5 水环真空 排放气体洗涤单元 尾气总排口 甲醇0 02 HCl0 012 第一反应回路 30 甲醇钠甲醇 溶液 16 7 第二反应回路 第三反应器 新鲜甲醇 98 3 回收甲醇 106 甲醇 40 3 来自单元2 甲醇精馏 粗甘油 87 03 去单元3 甘油提纯和浓缩 混合产物 1134 47 预热器 闪蒸釜甲醇 65 7冷凝器 干燥甲醇收集罐 分离器 1067 77 粗甘油 13 41 去单元3 甘油提纯和浓缩 甲酯 1054 36 水洗固体柠檬酸 0 7 废水 35 44 来自单元2 甲醇精馏 工艺水 4 甲酯 1094 50 预热器 离心分离器水 甘油 42 87 去单元3 甘油提纯和浓缩甲酯 1051 63 预热器 闪蒸釜 甲酯 1000 冷却 产品1000 44 53 湿甲醇 去单元2 甲醇精馏 冷凝 排 放 总 管 冷 凝 器 收集罐 回收甲醇 3 去单元2 甲醇精馏 尾气 2 1 水1 4 甲醇0 7 排放气体冷凝和回收单元 尾气 1 水0 5 甲醇0 5 尾气7 1 水3 9 甲醇3 2 单元1 甲酯和甘油生产工艺及物料平衡 单位 kg 碱喷淋 补充水20t d 排污 20t d 甲醇 0 2 HCl0 12来自单元3 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 甲酯产品计 分子量 880 3 32 963 294 884 94 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 CH2 O CO R CH O CO R CH2 O CO R CH3OHCH3 O CO R CH2 OH CH OH CH2 OH 33 三 三 三 三 三 三 三三 三 三 三 三 三 三 三三 三 三 三 三 三 三 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 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 30 40 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 湿甲醇 47 53 来自单元1 湿甲醇 34 81来自单元3 蒸馏塔 干燥甲醇 40 3 去单元1回用 单元2 甲醇精馏工艺及物料平衡 单位 kg 1000kg生物柴油产品 冷凝器再沸器 废水35 44 去单元1柠檬酸配制 废水6 6 排放 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 粗甘油 100 44 来自单元1 换热器 闪蒸鼓 湿甲醇 8 5 去单元2 甲醇精馏 甘油 91 94 静态混合器36 盐酸水溶液 12 水解反应器 粗甘油 42 87 来自单元1 离心分离器 重力分离器副产品 脂肪酸 5 甘油 141 69 中和罐50 烧碱溶液 1 5 甘油 143 31 换热器 浓缩塔湿甲醇 27 3 湿甲醇 26 3 去单元2 甲醇精馏 冷凝器 副产品 甘油 116 88 单元3 甘油提纯和浓缩工艺及物料平衡 单位 kg 1000kg生物柴油产品 放空口收集HCl 0 12 去单元1碱洗塔 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 油脂 9950 脂肪酸甲酯 9850原料油脂 10005水及杂质55甲醇10 甲醇 973 总甘油 25 甲醇 983 杂质 9 8 甘油酸酯 100 甲醇钠 500 产品脂肪酸甲酯 10000 其它 15 甲醇 112 8 甘油 995 30 甲醇钠甲醇溶 液 1670 杂质 4 2 盐 固体柠檬酸 70甲醇 1 盐酸 4 3 副产甘油 1100 水及其它杂质 10536 盐酸溶液 1200水76 8油脂35 烧碱 75 甲酯 550 烧碱溶液 150水75甲醇0 5 工艺水 40 40 副产油脂物质 50 水及其它杂质 95 甲醇 0 2 废水 66 水及其它 65 8 甲醇 0 2 废气 0 32 HCl0 12 甲醇 1 8 HCl1 8 进入碱洗液 53 6 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 生物柴油 反应工艺水 软水 1 2 冲洗用水 10 损耗 1 1 废水去处理 32 碱洗塔补充水20 原料带入 1 9 甲醇物料平衡 折纯 单位 kg 1000kg脂肪酸甲酯产品 投加新鲜甲醇 97 32 投加30 甲醇钠甲醇溶液 11 28 回收甲醇 106 参加反应 107 流失 1 6 产品生物柴油 1 0 副产甘油 0 01 副产油脂物质 0 05 废水 0 02 废气3 7 回收 106 回收