地溝油制造生物柴油的技術(shù)可行性報告

1、地溝油制造生物柴油的技術(shù)可行性報告(2010/05/27 11:46)目錄：公司動態(tài)詞坐廠代瀏覽字體：大中小地溝油制造生物柴油的技術(shù)可行性報告一、背景我國不僅是世界上餐飲業(yè)最發(fā)達的國家之一，而且中國料理也是用油最多的料理之一，餐飲業(yè)每天都會產(chǎn)生大量的含有 動植物油脂的廢水。為了使進入城市污水管道的油脂減量，各地環(huán)保部門對餐飲業(yè)的油脂排放做出了各種規(guī)定，這些規(guī)定的共 同之處是所有的廚房排水口必須安裝油脂截流裝置，使用最為普遍的就是油水分離槽，大部分的油脂便被截留在該槽中，這種 廢油脂被稱為“地溝油”。僅上海這樣的廢油脂年產(chǎn)量約1.5 3萬噸。從這些油脂是一種可再利用的資源被人們認識以后，它便成了

2、搶手貨，一支撈油回收隊伍便應(yīng)運而生。僅在上海無證撈油人員達1000人之多，無固定場所、無營業(yè)執(zhí)照、無管理的“三 無”廢油脂處理加工點上百個，這其中有相當一部分加工點把這些廢油經(jīng)簡單處理后，作為精制食用油又重新回到了市場，對 居民健康構(gòu)成了潛在的嚴重威脅。這種現(xiàn)象已經(jīng)發(fā)展成全國性的問題，中央電視臺及各省市媒體對這種現(xiàn)象都作了跟蹤報道， 引起了各地政府的高度重視。近年來，我國部分城市相繼出臺了 “禁止地溝油非法加工”等相關(guān)管理條例。因此地溝油的再利 用技術(shù)也成為一個新的研究項目，引起了科研工作者的極大關(guān)注。目前國內(nèi)對“地溝油”的處置再利用途徑比較單一，主要是通過初加工或簡單的深加工，制成的產(chǎn)品有：

3、硬脂酸原料； 飼料添加劑，替代進口三級牛油；肥皂原料；機械加工用油；脫模油；所有的這些方法都存在著技術(shù)落后， 設(shè)備簡陋，污染嚴重，衛(wèi)生狀況惡劣等相同的問題。 研究發(fā)現(xiàn)以植物油為主的“地溝油” 一般由14-18個碳鏈組成，而柴油分子是由15個左右的碳鏈組成，因此將“地溝油”再生為生物柴油的研發(fā)便成了國內(nèi)外專家 的主攻方向。、生物柴油研發(fā)狀況生物柴油最早誕生于1988年，由德國聶爾公司發(fā)明，當時它是以菜籽油為原料，提煉而成的潔凈燃油。由于生物柴油 具有突出的環(huán)保性和可再生性，引起了世界發(fā)達國家，尤其是資源貧乏國家的高度重視。西方國家的研究結(jié)果已證明生物柴油 的原料不僅僅局限于菜籽油，它可以是大豆等

4、油料作物、油棕和黃連木等油料林木果實、工程微藻等油料水生植物以及動物油 脂，甚至于“地溝油”等。我國生物柴油的研究與開發(fā)雖起步較晚，但發(fā)展速度很快。我國著名學(xué)者閔澤恩院士在綠色化學(xué)與化工一書中首先明確提出發(fā)展清潔燃料生物柴油的課題。原機械工業(yè)部和原中國石化總公司在上世紀80年代就撥出?？盍㈨?，由上海內(nèi)燃機研究所和貴州山地農(nóng)機所承擔課題，聯(lián)合研究長達10年之久，并邀請中國石化科學(xué)院的專家詹永厚做了大量基礎(chǔ)試驗探索；中國農(nóng)業(yè)工程研究設(shè)計院的施德路先生也曾于1985年進行了生物柴油的試驗工作；遼寧省能源研究所承擔的中國一一歐共體合作研究項目也涉及到生物柴油；中國科技大學(xué)、河南科學(xué)陸軍化學(xué)所等單位也都

5、對生物柴油作了不同程度的研究。系統(tǒng)研究始于中國科學(xué)院的“八五”重點科研項目：“燃料油植物的研究與應(yīng)用技術(shù)”，完成了金沙江流域燃料油植物資源的調(diào)查及栽培技術(shù)研究，建立了30公頃的小桐子栽培示范片。自20世紀90年代初開始，“八五”期間完成了光皮樹油制取甲脂燃料油的工藝及其燃燒特性的研究；“九五”期間完成了國家重點科研攻關(guān)項目“植物油能源利用技術(shù)”。1999-2002 年，湖南省林業(yè)科學(xué)院承擔并主持了國家林業(yè)局引進國外先進林業(yè)技術(shù)（948項目）一一能源樹種綠王樹及其利用技術(shù)的引進，從南非、美國和巴西引進了能源樹種綠玉樹（Euphorbia tim-calli ）優(yōu)良無性系；研制完成了綠玉樹乳汁榨取

6、設(shè)備；進行了綠玉樹乳汁成份和燃料特性的研究：綠玉樹乳汁催化裂解研究有階段性成果。在這些研究當中，也有以“地溝油"為原料再生生物柴油的，比如專利號：03114294.X 02138523.8 200310111696.7但是，與國外相比，我國在發(fā)展生物柴油方面還有相當大的差距，長期徘徊在初級研究階段，未能形成生物柴油的實用化產(chǎn)業(yè)化。也正因為沒有完善的產(chǎn)業(yè)技術(shù)，政府也尚未針對生物柴油提出一套扶植、優(yōu)惠和鼓勵的政策辦法，更沒有制定生物柴油 統(tǒng)一的標準和實施產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略。因此，我國進入了WH之后，在如何面對經(jīng)濟高速發(fā)展和環(huán)境保護和雙重壓力這種背景下，加快高效清潔的生物柴油產(chǎn)業(yè)化進程就顯得更

7、為迫切了。三、生物柴油前景與石油柴油相比，生物柴油具有可再生性、環(huán)保清潔性和安全性三大優(yōu)勢。可再性：生物柴油可以經(jīng)過多種途徑再生制造，因此供應(yīng)量永不枯竭；環(huán)保性：生物柴油中不含有對環(huán)境造成污染的芳香族烷烴和含量極低的硫化物，因此大大減少了有害物質(zhì)的排放（見表一）表一：生物柴油與石油柴油相比較的尾氣排放量有害物質(zhì)生物柴油一氧化碳-43.2%碳氮化合物-56.3%浮游粒子-55.4%空氣毒物-60% -90%二氧化碳-78.3%安全性：由于生物柴油的閃點明顯高于石油柴油，它不屬于危險品，因此，在運輸、儲存、使用等方面顯得更為安全。除上述三大優(yōu)勢之外，生物柴油的更好潤滑性能和良好的燃料性能等優(yōu)點也附

8、于了它的實際使用價值。為了便于推廣使用，美、德、意等國家都制定了生物柴油的技術(shù)標準。如美國權(quán)威機構(gòu)ASTM相繼在1996年和2000年發(fā)布了標準，完善了生物柴油的產(chǎn)業(yè)化條件。西方國家生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。近年來，西方國家加大生物柴油商業(yè)化投資力度，使生物柴油的投資規(guī)模增大，開工項目增多。美國、加拿大、巴西、日本、澳大 利亞、印度等國都在積極發(fā)展這項產(chǎn)業(yè)。目前，美國有4家生物柴油生產(chǎn)廠，總能力為30萬噸/年。歐盟國家主要以油菜為原料，2001年生物柴油產(chǎn)量已超過100萬噸。2000年德國的生物柴油已達 45萬噸，德國還于2001年11月在海德地區(qū)投資5000萬 馬克，興建年產(chǎn)10萬噸的生物柴油裝

9、置。法國有 7家生物柴油生產(chǎn)廠，總能力為40萬噸/年，使用標準是在普通柴油中摻加5%生物柴油，對生物柴油的稅率為零。意大利有9個生物柴油生產(chǎn)廠，總能力為 33萬噸/年，對生物柴油的稅率為零。奧地利有3個生物柴油生產(chǎn)廠，總能力 5.5萬噸/年，稅率為石油柴油的4.6%。比利時有2個生物 柴油生產(chǎn)廠，總能力24萬噸/年。日本生物柴油生產(chǎn)能力也達到 40萬噸/年。在政策上，目前許多國家如美國、德國、法國、丹麥、意大利、愛爾蘭和西班牙等對生物柴油采取了相應(yīng)的扶持政策。為了進一步鼓勵使用生物柴油，美國農(nóng)業(yè)部決 定今后兩年每年拿出1.5億美元補貼生物柴油等生物燃料的使用，目前美國至少有5個州正在考慮制訂稅

10、收鼓勵政策。目前在歐洲生產(chǎn)生物柴油可享受到政府的稅收政策 優(yōu)惠，其零售價低于普通柴油（如在德國加油站生物柴油的零售價格目前為約1.45馬克/L，而柴油為1.60馬克/L ）。據(jù)Frost & Sullivan企業(yè)咨詢公司最新發(fā)表的“歐盟生物柴油市場”報告，為實現(xiàn)“京都協(xié)議”規(guī)定的目標（在20082012年，歐盟將減少二氧化碳排放量8%，歐盟即將出臺鼓勵開發(fā)和使用生物柴油的新規(guī)定，如對生物柴油免征增值稅，規(guī)定機動車使用生物動力燃料占動力燃料營業(yè)總額的最低份額。新規(guī)定的出臺不僅有助于歐盟生物柴油市場的穩(wěn)定，而且生物柴油營業(yè)額將從2000年的5.035億美元猛增至24億美元，平均年增25%可

11、見，被視為“綠色能源”的生物柴油正以一種新的能源受到了各國的高度重視，它的推廣已經(jīng)開始在全世界啟動。我國是一個石油凈進口國，石油儲量又很有限，大量進口石油對我國的能源安全造成威脅。因此，研發(fā)各種石油替代產(chǎn)品對中國來說就更有現(xiàn)實意義。專家認為，生物柴油對我國結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源安全和生態(tài)環(huán)境綜合治理有十分重大的戰(zhàn)略意義。目前，汽車柴油化已成為汽車工業(yè)的一個發(fā)展方向，據(jù)專家預(yù)測，到2010年，世界柴油需求量將從38%曾加到45%而柴油的供應(yīng)量嚴重不足，這都為制造生物柴油提供了廣闊的發(fā)展空間。柴油的供需平衡問題也將是我國未來較長時間石油市場發(fā)展的焦點問題。業(yè)內(nèi)人事指出，到2005年，隨著我國原油加工量的上

12、升，汽油和煤油擁有一定數(shù)量的出口余地，而柴油的供應(yīng)缺口仍然很大。預(yù)計到2010年柴油的需求量將突破1億噸，與2005年相比將增長24%至2015年市場需求量將會達到 1.3億噸左右。四、“地溝油”制生物柴油工藝簡介將“地溝油”再生為生物柴油，在這個領(lǐng)域中日本大器株式會社的技術(shù)達到了世界領(lǐng)先水平。在日本松山已成功運行的 平均日處量20噸廢油的工廠，就是一個見證。更為可取的是，該公司看好中國市場，在自己的原有技術(shù)上，以中國“地溝油” 作為原料進行了研究改進，可以這樣說目前世界上也只有該公司的技術(shù)能直接將中國“地溝油”直接加工成生物柴油。工藝流程原理如下：工藝流程原理廢油前處理分去水和不純固體雜質(zhì)預(yù)

13、酯化反應(yīng)25- 120C甲醇一將廢油脂中游離脂肪酸轉(zhuǎn)化成脂肪酸 甲酯酸催化劑一酯交換反應(yīng)50-120C甲醇一利用堿催化劑將中性油脂即脂肪酸甘 油酯轉(zhuǎn)氫氧化鉀化成脂肪酸甲酯蒸餾分離 一甲醇酯交換反應(yīng)后得到一個粗產(chǎn)品過量甲 醇和副甘油產(chǎn)物甘油的混合物，蒸餾方法將甲醇和 甘油從產(chǎn)品中分離出去精制處理劑殘渣在特殊的處理劑作用下，可將殘留在產(chǎn) 品中的催化劑、游離甘油、脂肪酸肥皂、有色 物質(zhì)等雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成不溶或難溶于產(chǎn)品的殘渣， 從而可非常容易地從產(chǎn)品中分離出去，中和堿 催化劑分解脂肪酸肥皂，破壞乳化、脫色、凝 絮沉淀調(diào)和防寒劑調(diào)和上述工序得到的精制產(chǎn)品，其流動點通 常在-3C -5C左右，比石油柴油的流動

14、點 高。為了保證在低溫下不至于發(fā)生燃料系統(tǒng)的堵精密過濾:塞，而添加降凝劑以降低流動點產(chǎn)品在整個生產(chǎn)過程中有廢水、廢渣和過量原料及副產(chǎn)物產(chǎn)生，處理方法簡述如下：廢水廢水-沉降-過濾-脫色、絮凝、中和-過濾J J廢渣（另外處理）排放-生化處理-爆氣廢渣廢渣發(fā)酵混合有機復(fù)合肥副產(chǎn)品反應(yīng)混合物-分離-副產(chǎn)物-蒸餾、分離JJ生物柴油甲醇（回收再利用）再分離粗甲酯（重油替代品）J粗甘油（純度90%硫酸鉀-五、生物柴油質(zhì)量采用日本大器公司的酸、堿催化的兩段工藝技術(shù)，以“地溝油”為原料，制得的生物柴油，產(chǎn)品質(zhì)量遠遠優(yōu)于石油柴 油，并達到了國際生物柴油標準。表二：生物柴油各參數(shù)與國際標準的比較石油柴油歐洲聯(lián)盟德

15、國美國D.OIL標準編號EN 590:1999EN 14214:2003DIN V51606ASTM675103密度15CG/cm30.82-0.8450.86-0.900.875-0.900.860.89動力粘度40 CMri/s2.0-4.53.5-5.03.5-5.01.9-6.0<4.2閃點C>55>120>110>130>110硫含量Mg/kg<350<10<10<15<0.001100液炭%mass<0.05<0.05<0.05硫酸鹽灰分%mass/<0.02<0.03<0.02&

16、lt;0.01氧化物灰分%mass<0.01/<0.01水分Mg/kg<200<500<300<500<500十六烷值>45>51>49>47>46酸價MgKOH/(J /<0.5<0.5<0.8<0.4甲醇含量%mass/<0.2<0.3/<0.2脂肪酸甲酯 含量%mass/>96.5/游離甘油含 量%mass/<0.02<0.02<0.02<0.02總甘油含量%mass/<0.25<0.25<0.24<0.01磷含量Mg/k

17、g/<10<10<10<10堿金屬含量（Na, K）Mg/kg/<5/<4堿土金屬含 量（Ca, MgMg/kg/<5/<5使用柴油發(fā)動機卡車，我們對使用100%勺生物柴油和0號柴油在尾氣排放、轉(zhuǎn)矩數(shù)和馬力等性能參數(shù)方面進行了比較,結(jié)果如下圖所示：使用生物柴油其尾氣黑煙排放濃度只是石油柴油的1/3左右，轉(zhuǎn)矩數(shù)和馬力與石油柴油相比雖然略有下降，但是絲毫沒有影響正常使用。在對28家使用本產(chǎn)品的運輸公司進行的追蹤調(diào)查，沒有一個駕駛員在駕駛上能夠感到同石油柴油有什么區(qū)別。六、原材料及物料平衡以地溝油為原料，采用酸、堿催化兩段式反應(yīng)工藝生產(chǎn)生物柴油時所涉及

18、到的原材料為常用化工原料（表三）表三：所需原材料表原材料規(guī)格地溝油國內(nèi)收集甲醇>99% （國產(chǎn)）氫氧化鉀>95% （國產(chǎn)）硫酸70唏口 95% （國產(chǎn)）處理劑日本公司提供配方（國產(chǎn)）降溫劑日本公司指定（國產(chǎn)貨）以日處理40噸地溝油（含水及雜質(zhì)率 38.43%）為計算點，列出的進出物料平衡情況見表四表四：物料平衡表進料出料名稱重量（噸）名稱重量（噸）廢油40產(chǎn)品24.1甲醇12.06粗甘油2.45硫酸（70%0.14粗甲酯3硫酸（70%0.24過量甲醇9.71氫氧化鉀0.48硫酸鉀廢液0.28防寒劑0.022廢水10.65處理劑0.52廢固體物4.72洗滌水1.45總計54.912總計54.912該物料衡算是以質(zhì)量最差的地溝油（酸價100mg-KOH/g為計算依據(jù)，質(zhì)量越差生產(chǎn)原料成本就越高。七、經(jīng)濟效益估算以日處理地溝油40噸，產(chǎn)品得量24.1噸作為基準，生產(chǎn)成本測算如下表五（每噸生物柴油的生產(chǎn)成本）表五：生產(chǎn)成本預(yù)測值費用科目計算式（單價X每天所需量）噸成本（元）備注1