生物柴油及系列产品生产项目可行性研究报告.docx

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生物柴油及系列产品生产项目可行性研究报告

生物柴油及系列产品生产项目

可行性研究报告

释义

生物柴油[1]是指由动植物油脂（脂肪酸甘油三酯）与醇（甲醇或乙醇）经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯。

与传统的石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性，可部分添加到石化柴油中。

原料

欧盟生物柴油80%的原料为双低菜籽油（低硫甙、低芥酸），美国、巴西主要是大豆，我国主要是以木本油料、废弃油脂和微藻油脂为原料。

目前，国家已在四川、贵州、海南启动小油桐生物柴油产业化示范项目，在内蒙古支持了微藻固碳生物能源示范项目。

发展趋势

近年来，受原油价格、环保压力的影响，生物柴油产业受到广泛重视。

2011年世界生物柴油总产量约2050万吨，其中欧盟占51%，南美地区（巴西为主）占24%，亚洲13%，中北美为11%，其他地区1%。

反应原理

酯化法：

乳化柴油

R1COOCH2

R2COOCH+3MeOH（EtOH）——R1（R2,R3）COOMe[R1（R2,R3）COOEt]+2CH2（OH）CH（OH）

R3COOCH2

裂解法：

R1COOCH2

R2COOCH+催化剂——CH3（CH2）14CH3+C3H4O+H2O

R3COOCH2

特点

生物柴油效益分析

1）能达到欧洲2号排放（GB252-2000）标准；

2）密度比水小，相对密度在0.7424~0.8886之间；

3）稳定性好，长期保存不会变质；

4）优良的环保特性：

硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高达98%，降解速率是普通柴油的2倍，可大大减轻意外泄漏时对环境的污染；

5）生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于柴油；

6）较好的低温发动机启动性能，无需添加剂冷滤点媃中达到-13℃；

7）十六烷值高，燃烧性能好于柴油，燃烧残留物呈中性使发动机机油的使用寿命加长；

8）无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。

9）含水率较高，最大可达30%-45%。

水分有利于降低油的黏度、提高稳定性，但降低

了油的热值；

10）pH值低，故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料；

11）具有“老化”倾向，加热不宜超过80℃，宜避光、避免与空气接触保存；

12）较好的安全性能：

闪点高，运输、储存、使用方面安全；

优缺点

优点

（1）具有优良的环保特性：

生物柴油和石化柴油相比含硫量低，使用后可使二氧化硫和硫化物排放大大减少。

权威数据显示，二氧化硫和硫化物的排放量可降低约30%。

生物柴油不含对环境造成污染的芳香族化合物，燃烧尾气对人体的损害低于石化柴油，同时具有良好的生物降解特性。

和石化柴油相比，柴油车尾气中有毒有机物排放量仅为10%,颗粒物为20%，二氧化碳和一氧化碳的排放量仅为10%，排放尾气指标可达到欧洲Ⅱ号和Ⅲ号排放标准。

（2）低温启动性能：

和化石柴油相比，生物柴油具有良好的发动机低温启动性能，冷滤点达到-20℃。

（3）生物柴油的润滑性能比柴油好：

可以降低发动机供油系统和缸套的摩擦损失，增加发动机的使用寿命，从而间接降低发动机的成本。

（4）具有良好的安全性能：

生物柴油的闪点高于化石柴油，它不属于危险燃料，在运输、储存、使用等方面的优点明显。

（5）具有优良的燃烧性能：

生物柴油的十六烷值比柴油高，因此燃料在使用时具有更好的燃烧抗暴性能，因此可以采用更高压缩比的发动机以提高其热效率。

虽然生物柴油的热值比柴油低，但由于生物柴油中所含的氧元素能促进燃料的燃烧，可以提高发动机的热效率，这对功率的损失会有一定的弥补作用。

（6）具有可再生性：

生物柴油是一种可再生能源，其资源不会像石油、煤炭那样会枯竭。

（7）具有经济性：

使用生物柴油的系统投资少，原用柴油的引擎、加油设备、储存设备和保养设备无需改动。

（8）可调和性：

生物柴油可按一定的比例与化石柴油配合使用，可降低油耗，提高动力，降低尾气污染。

（9）可降解性：

生物柴油具有良好的生物降解性，在环境中容易被微生物分解利用。

生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲II号标准，甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。

而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳，从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。

因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。

缺点

生物柴油做为石化柴油的替代品，本身没有什么缺点，只是在生产过程中有一些缺点：

一、在国家“不能与粮争地”、“不能与人争粮”、“不能与人争油”、“不能污染环境”的“四不”政策下，提炼生物柴油的原料只能用油料作物或者地沟油，而地沟油的收集是一个难题。

据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本。

因此采用廉价原料及提高转化从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。

二、用酯交换方法合成生物柴油有以下缺点：

（1）工艺复杂、醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，能耗高，设备投入大；

（2）色泽深，由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质；

（3）酯化产物难于回收，回收成本高；生产过程有废碱液排放。

在这个问题上，直接裂解法不存在上述问题，可参考“动植物油料生产生物柴油的催化裂化方法”（专利号：

CN200610054327.2）。

验证方法

由于全球多国均制定有生物柴油等生物燃料的鼓励政策，如税收减免政策等。

如美国的各州政府和联邦政府制定了许多关于使用生物燃料的鼓励措施和法律，仅华盛顿州就有4个激励方案和13个法律。

根据1992年能源政策法案，B100以及B20或B10、B5等生物混合柴油是合格的可替代燃料。

大多数州都为生物燃料的使用提供免税和扣税政策。

其他国家，特别是欧洲，也提供类似的奖励措施，以鼓励生物燃料等生物基产品的使用。

ASTMD6866采用放射性碳测年技术。

生物质含有碳14，而化石材料不再留有这种弱放射性碳同位素。

测量柴油样品中的碳14的浓度会显示该样品是否产自可再生材料或化石材料。

并且通过碳14的浓度，可精确的验证该柴油样品具体添加的生物柴油和化石柴油的百份比例。

行业状况

综述

生物柴油是清洁的可再生能源，它以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物以及动物油脂、废餐饮油等为原料制成的液体燃料，是优质的石油柴油代用品。

生物柴油是典型“绿色能源”，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。

综观国际上的发达国家如美国、德国、日本；到次发达的南非、巴西、韩国；再到发展中的印度、泰国等，均在发展石油替代产业的国际政策制度、技术完善、装置建设和车辆制造等方面提供了良好的借鉴，为我国走中国特色石油替代之路铺平了道路。

特别是巴西经验更具实际意义。

生物柴油在中国是一个新兴的行业，表现出新兴行业在产业化初期所共有的许多市场特征。

许多企业被绿色能源和支农产业双重“概念”凸现的商机所吸引，纷纷进入该行业，有人以“雨后春笋”形容生物柴油目前的状态。

截止2007年，中国有大小生物柴油生产厂2000多家，而且，各地相同项目的立项、审批还在继续。

还有更大的威胁来自于国外。

一些外国公司资金实力雄厚，生产技术成熟，产业化程度高，可以借规模经济效应获取成本优势，抢占原料基地和市场份额的综合能力更强

从未来的发展看，生物柴油的购买商主要有石油的炼油厂、发电厂、轮船航运公司以及流通领域的中间商。

生物柴油的需求量在不断增加，预计到2010年，中国生物柴油的需求量将达到2000万吨/年，按国家再生能源中长期规划，那时的产能是20万吨/年。

需求与产量的反差，将会是形成产品供不应求的局面。

当人们更多地了解生物柴油优良的性能，接受的程度会更大，市场需求也会不断提高。

强大的市场需求与有限的生产能力，使购买者的议价能力降低。

同时，也对生物柴油生产企业提出了更高的要求，应加大对技术创新的投入，不断提高油品的质量，以保持生物柴油良好的品质形象。

发展情况

[2]随着改革开放的不断深入，在全球经济一体化的进程中，中国的经济水平将进一步提高，对能源的需求会有增无减，只要把关于生物柴油的研究成果转化为生产力，形成产业化，则其在柴油引擎、柴油发电厂、空调设备和农村燃料等方面的应用前景是非常广阔的。

2006年中国生物柴油市场销售额为11.28亿元，比2005年增长了36.33%，2008年中国生物柴油行业销售规模为增长速度最高，达到了87.29%，当年销售额为29.61亿元，主要原因有两个，一是2007年大批上马的项目开始投产，二是2008年生物柴油的销售价格为近五年来最高。

随着2008年底大批项目的倒闭和生物柴油销售价格的下降，生物柴油销售规模的增长速度开始大幅下降，2009年增长率为12.39%，销售额为33.28亿元，到2010年的销售额为37.5亿元，同比只增长了12.68%。

生产工艺

生产方法

利用油脂原料合成生物柴油的方法；用动物油制取的生物柴油及制取方法；生物柴油和生物燃料油的添加剂；废动植物油脂生产的轻柴油乳化剂及其应用；低成本无污染的生物质液化工艺及装置；低能耗生物质热裂解的工艺及装置；利用微藻快速热解制备生物柴油的方法；用废塑料、废油、废植物油脚提取汽、柴油用的解聚釜，生物质气化制备燃料气的方法及气化反应装置；以植物油脚中提取石油制品的工艺方法；用等离子体热解气化生物质制取合成气的方法，用淀粉酶解培养异养藻制备生物柴油的方法；用生物质生产液体燃料的方法；用植物油下脚料生产燃油的工艺方法，由生物质水解残渣制备生物油的方法，植物油脚提取汽油柴油的生产方法；废油再生燃料油的装置和方法；脱除催化裂化柴油中胶质的方法；废橡胶（废塑料、废机油）提炼燃料油的环保型新工艺，脱除柴油中氧化总不溶物及胶质的化学精制方法；阻止柴油、汽油变色和胶凝的助剂；废润滑油的絮凝分离处理方法。

工艺流程

生物柴油是由从植物油或动物脂的脂肪酸烷基单酯组成的一种可替代柴油燃料。

目前，大多数生物柴油是由大豆油、甲醇和一种碱性催化剂（胆碱酯酶）生产而成的。

然而还有大多数的不易被人体消化的廉价油脂能够转化为生物柴油。

流程简介

（1）物理精炼：

首先将油脂水化或磷酸处理，除去其中的磷脂，胶质等物质。

再将油脂预热、脱水、脱气进入脱酸塔，维持残压，通入过量蒸汽，在蒸汽温度下，游离酸与蒸汽共同蒸出，经冷凝析出，除去游离脂肪酸以外的净损失，油脂中的游离酸可降到极低量，色素也能被分解，使颜色变浅。

各种废动植物油在自主研发的DYD催化剂作用下，采用酯化、醇解同时反应工艺生成粗脂肪酸甲酯。

（2）甲醇预酯化：

首先将油脂水化脱胶，用离心机除去磷脂和胶等水化时形成的絮状物，然后将油脂脱水。

原料油脂加入过量甲醇，在酸性催化剂存在下，进行预酯化，使游离酸转变成甲酯。

蒸出甲醇水，经分馏后，无游离酸的分出C12-16棕榈酸甲酯和C18油酸甲酯。

（3）酯交换反应：

经预处理的油脂与甲醇一起，加入少量NaOH做催化剂，在一定温度与常压下进行酯交换反应，即能生成甲酯，采用二步反应，通过一个特殊设计的分离器连续地除去初反应中生成的甘油，使酯交换反应继续进行。

（4）重力沉淀、水洗与分层。

（5）甘油的分离与粗制甲酯的获得。

（6）水份的脱出、甲醇的释出、催化剂的脱出与精制生物柴油的获得。

整个工艺流程实现闭路循环，原料全部综合利用，实现清洁生产。

大致描述如下：

原料预处理（脱水、脱臭、净化）------反应釜（加醇+催化剂+70℃）------搅拌反应1小时-------沉淀分离排杂-------回收醇------过滤--------成品

化学法生产

生物柴油的化学法生产是采用生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇，并使用氢氧化钠