地溝油制生物柴油可行性報(bào)告

本文由徐寅富工程師供應(yīng)一、背景我國(guó)不僅是世界上餐飲業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家之一，而且中國(guó)料理也是用油最多的料理之一，餐飲業(yè)每天都會(huì)產(chǎn)生大量的含有動(dòng)植物油脂的廢水。為了使進(jìn)入城市污水管道的油脂減量，各地環(huán)保部門(mén)對(duì)餐飲業(yè)的油脂排放做出了各種規(guī)定，這些規(guī)定的共同之處是全部的廚房排水口必需安裝油脂截流裝置，運(yùn)用最為普遍的就是油水分別槽，大部分的油脂便被截留在該槽中，這種廢油脂被稱(chēng)為“地溝油”。僅上海這樣的廢油脂年產(chǎn)量約1.5—3萬(wàn)噸。從這些油脂是一種可再利用的資源被人們相識(shí)以后，它便成了搶手貨，一支撈油回收隊(duì)伍便應(yīng)運(yùn)而生。僅在上海無(wú)證撈油人員達(dá)1000人之多，無(wú)固定場(chǎng)所、無(wú)營(yíng)業(yè)執(zhí)照、無(wú)管理的“三無(wú)”廢油脂處理加工點(diǎn)上百個(gè)，這其中有相當(dāng)一部分加工點(diǎn)把這些廢油經(jīng)簡(jiǎn)潔處理后，作為精制食用油又重新回到了市場(chǎng)，對(duì)居民健康構(gòu)成了潛在的嚴(yán)峻威逼。這種現(xiàn)象已經(jīng)發(fā)展成全國(guó)性的問(wèn)題，中心電視臺(tái)及各省市媒體對(duì)這種現(xiàn)象都作了跟蹤報(bào)道，引起了各地政府的高度重視。近年來(lái)，我國(guó)部分城市相繼出臺(tái)了“禁止地溝油非法加工”等相關(guān)管理?xiàng)l例。

因此地溝油的再利用技術(shù)也成為一個(gè)新的探討項(xiàng)目，引起了科研工作者的極大關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)對(duì)“地溝油”的處置再利用途徑比較單一，主要是通過(guò)初加工或簡(jiǎn)潔的深加工，制成的產(chǎn)品有：⑴

硬脂酸原料；⑵

飼料添加劑，替代進(jìn)口三級(jí)牛油；⑶

肥皂原料；⑷

機(jī)械加工用油；⑸

脫模油；全部的這些方法都存在著技術(shù)落后，設(shè)備簡(jiǎn)陋，污染嚴(yán)峻，衛(wèi)生狀況惡劣等相同的問(wèn)題。探討發(fā)覺(jué)以植物油為主的“地溝油”一般由14-18個(gè)碳鏈組成，而柴油分子是由15個(gè)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(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的主攻方向。二、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)保清潔性和平安性三大優(yōu)勢(shì)?？稍傩裕荷锊裼涂梢越?jīng)過(guò)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(duì)環(huán)境造成污染的芳香族烷烴和含量極低的硫化物，因此大大削減了有害物質(zhì)的排放（見(jiàn)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%平安性：由于生物柴油的閃點(diǎn)明顯高于石油柴油，它不屬于危急品，因此，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、運(yùn)用等方面顯得更為平安。除上述三大優(yōu)勢(shì)之外，生物柴油的更好潤(rùn)滑性能和良好的燃料性能等優(yōu)點(diǎn)也附于了它的實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。為了便于推廣運(yùn)用，美、德、意等國(guó)家都制定了生物柴油的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如美國(guó)權(quán)威機(jī)構(gòu)ASTM相繼在1996年和2000年發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)，完善了生物柴油的產(chǎn)業(yè)化條件。三、地溝油”制生物柴油工藝簡(jiǎn)介將“地溝油”再生為生物柴油，在這個(gè)領(lǐng)域中日本大器株式會(huì)社的技術(shù)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。在日本松山已勝利運(yùn)行的平均日處量20噸廢油的工廠(chǎng)。1.工藝流程原理如下：1）地溝油的前處理，將水和不純固體分別掉。2）地溝油預(yù)酯化反應(yīng)，加入肯定量的酸催化劑（濃硫酸）和甲醇，在25-120℃下，將廢油脂中游離脂肪酸轉(zhuǎn)化成脂肪酸甲酯。3）酯交換反應(yīng)，預(yù)酯化反應(yīng)后的地溝油在除去下層的廢水后，加入肯定量的堿催化劑（KOH）和甲醇，在50-120℃下，將中性油脂即脂肪酸甘油酯轉(zhuǎn)化成脂肪酸甲酯。

4）酯交換反應(yīng)后得到一個(gè)粗產(chǎn)品：過(guò)量甲醇和副產(chǎn)物甘油的混合物，通過(guò)蒸餾分別將甲醇和甘油從產(chǎn)品中分別出去。5）精制，在特別的處理劑作用下，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?jiān)?，從而可特別簡(jiǎn)潔地從產(chǎn)品中分別出去，中和堿催化劑分解脂肪酸肥皂，破壞乳化、脫色、凝絮沉淀。6）調(diào)和，上述工序得到的精制產(chǎn)品，其冰點(diǎn)通常在-3℃—-5℃左右，比石油柴油的高，為了保證在低溫下不至于發(fā)生燃料系統(tǒng)的堵塞，而添加防寒劑以降低冰點(diǎn)。7）精密過(guò)濾得到產(chǎn)品生物柴油。2.在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中有廢水、廢渣和過(guò)量原料及副產(chǎn)物產(chǎn)生，處理方法簡(jiǎn)述如下：1）廢水廢水→

沉降

→

過(guò)濾

→

脫色、絮凝、中和

→

過(guò)濾↓↓廢渣

（另外處理）排放

←

生化處理←

爆氣2）廢渣廢渣

→

發(fā)酵

→

混合

→

有機(jī)復(fù)合肥3）副產(chǎn)品反應(yīng)混合物

→

分別

→

副產(chǎn)物

→

蒸餾、分別→甲醇（回收再利用）↓生物柴油四、原材料及物料平衡

以地溝油為原料，采納酸、堿催化兩段式反應(yīng)工藝生產(chǎn)生物柴油時(shí)所涉及到的原材料為常用化工原料（表二）表二：所需原材料表原材料規(guī)格地溝油國(guó)內(nèi)收集甲醇>99%（國(guó)產(chǎn)）氫氧化鉀>95%（國(guó)產(chǎn)）硫酸70%和95%（國(guó)產(chǎn)）處理劑日本公司供應(yīng)配方（國(guó)產(chǎn)）降溫劑日本公司指定（國(guó)產(chǎn)貨）以日處理40噸地溝油（含水及雜質(zhì)率38.43%）為計(jì)算點(diǎn)，列出的進(jìn)出物料平衡狀況見(jiàn)表三:表三：物料平衡表進(jìn)

料出

料名

稱(chēng)重量（噸）名

稱(chēng)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（95%）0.24過(guò)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(jì)54.912總

計(jì)54.912該物料衡算是以質(zhì)量最差的地溝油（酸價(jià)100mg-KOH/g）為計(jì)算依據(jù)，質(zhì)量越差生產(chǎn)原料成本就越高。五、經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)，生產(chǎn)成本測(cè)算如下表四（每噸生物柴油的生產(chǎn)成本）：表四：生產(chǎn)成本預(yù)料值費(fèi)用科目計(jì)算式（單價(jià)×每天所需量）噸成本（元）備注1.原材料費(fèi)用

地溝油3500元×40噸=140000元5809

甲醇3000元/噸×（12.06-9.71）噸=7050元292.5

氫氧化鉀9000元/噸×0.48噸=4328元179.6

95%硫酸500元/噸×0.24噸=120元4.9

70%硫酸400元/噸×0.14噸=56元2.3

處理劑3000元/噸×0.52噸=1560元64.7

防寒劑30000元/噸×0.022噸=660元27.4

2.水電煤費(fèi)

蒸汽產(chǎn)生用水10元/噸×36噸=360元14.9

洗滌用水2.38元/噸×1.45噸=3.451元0.14

電0.59元/度×120度=70.8元2.9

鍋爐重油燃料6000元/噸×0.208噸=1248元51.8

3.人件費(fèi)

車(chē)間工人工資30000元/年×7人÷300天=700元29

4.租金及設(shè)備

工廠(chǎng)租金0.4元/天M2×6000M2=2400元99.58

設(shè)備折舊費(fèi)10年2000萬(wàn)元÷10年÷300天=6666元276.6

固定資產(chǎn)稅年率1.4%2000萬(wàn)元×1.4%÷300天=933元38.71

合

計(jì)

6894

生物柴油年產(chǎn)量：

7230噸目前生物柴油的單價(jià)6000元/噸年收入：

4338萬(wàn)元（7230噸*6000元/噸）年生產(chǎn)成本：

4984萬(wàn)元（7230噸*6894元/噸）年虧損：

646萬(wàn)元投資回報(bào)期：

----年六、目前生物柴油的困惑“在上游提高收購(gòu)價(jià)與非法商販搶油抬升了產(chǎn)品成本，在下游我們還受到用戶(hù)擠壓。”一家生物柴油開(kāi)發(fā)公司的經(jīng)理埋怨道，“地溝油”變廢為寶，幾乎不存在技術(shù)壁壘，政策門(mén)檻卻高。目前生物柴油根本沒(méi)有途徑進(jìn)入中石油、中石化的成品油零售市場(chǎng)，加上沒(méi)有自己的加油點(diǎn)、社會(huì)知曉率低，銷(xiāo)售渠道也是少之又少，河南省內(nèi)煉制的生物柴油要么是賣(mài)給企業(yè)用作燒鍋爐的燃料，要么賣(mài)給了周邊的建筑工地，而省外的企業(yè)大多賣(mài)給了船舶業(yè)作動(dòng)力燃料。更為嚴(yán)峻的是多半遭受到了收購(gòu)困難“吃不飽”，目前大部分以地溝油為原料的生產(chǎn)線(xiàn)陷入停產(chǎn)或半停產(chǎn)狀態(tài)。主要是產(chǎn)業(yè)鏈不完善，讓中間商炒作價(jià)格有機(jī)可乘。目前我國(guó)生物柴油企業(yè)收購(gòu)的地溝油，必需從具有資質(zhì)的餐廚廢棄物回收企業(yè)購(gòu)買(mǎi)經(jīng)過(guò)加工的油，然后再進(jìn)行煉化。但是看準(zhǔn)了地