生物柴油生产工艺课件.ppt
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- 生物 柴油 生产工艺 课件
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1、生物柴油生产工艺生物柴油生产工艺(一)(一)生物柴油的性质及其用途生物柴油的性质及其用途什么是生物柴油什么是生物柴油l油脂通过醇解反应生产的柴油燃料油脂通过醇解反应生产的柴油燃料生物柴油生物柴油CH2OOCCHCH2R1OOCR2OOCR3CH2CHCH2OHOHOH三甘酯甘油+3CH3OH+CH3OOCR1CH3OOCR3CH3OOCR2甲醇脂肪酸甲酯甲甲 醇:也可以用乙醇替代,但甲醇价廉醇:也可以用乙醇替代,但甲醇价廉生物柴油:主要由生物柴油:主要由C C1616-C-C1818脂肪酸甲酯脂肪酸甲酯组成组成生物柴油的性能特征生物柴油的性能特征 生物柴油起动力性能与普通柴油无区别,生物柴油起
2、动力性能与普通柴油无区别,且在下述方面具有比普通柴油优良的性能:且在下述方面具有比普通柴油优良的性能:具有较好的润滑性能,使发动机的磨损降低,延具有较好的润滑性能,使发动机的磨损降低,延长使用寿命;长使用寿命;闪点高,在运输,储存,使用方面的安全性好;闪点高,在运输,储存,使用方面的安全性好;十六烷值高十六烷值高,燃烧性能好;燃烧性能好;硫、芳烃含量低,硫、芳烃含量低,含氧量高,燃烧残碳低,排放含氧量高,燃烧残碳低,排放好;好;生物柴油的用途生物柴油的用途l直接用作车用优质柴油,即直接用作车用优质柴油,即100%100%生物柴油(生物柴油(B100B100)l与石油柴油调配使用,品种有与石油柴
3、油调配使用,品种有2%2%、5%5%、10%10%和和20%20%,即,即B2B2、B5B5、B10B10、B20B20柴油柴油l车用燃料润滑添加剂,能改善低硫柴油的润滑性车用燃料润滑添加剂,能改善低硫柴油的润滑性l非车用柴油的替代品,如船用、炉用、农用非车用柴油的替代品,如船用、炉用、农用l机械加工润滑剂,脱模剂机械加工润滑剂,脱模剂l优质溶剂油,如用作脱漆剂、印刷油墨清洗剂、粘合剂优质溶剂油,如用作脱漆剂、印刷油墨清洗剂、粘合剂脱除剂,可用于工业清洗、脱漆、电子、航天工业、家脱除剂,可用于工业清洗、脱漆、电子、航天工业、家用、食品加工、沥青处理用、食品加工、沥青处理l用于代替脂肪酸生产精细
4、油脂化学品用于代替脂肪酸生产精细油脂化学品使用生物柴油的注意事项使用生物柴油的注意事项l对橡塑部件具有溶胀性,与有些管路和垫圈不兼容对橡塑部件具有溶胀性,与有些管路和垫圈不兼容l凝固点高(凝固点高(1.7-15.61.7-15.6),低温流动性不如普通柴油),低温流动性不如普通柴油l氧化安定性差,可加添加剂改善氧化安定性差,可加添加剂改善l单位能量稍低,但燃烧完全可以弥补单位能量稍低,但燃烧完全可以弥补l不同原料生产的生物柴油性质有差异不同原料生产的生物柴油性质有差异热量单位热量单位/1b/1b热量单位热量单位/gal/gal典型典型2 2号柴油号柴油183001830012905012905
5、0生物柴油生物柴油B100B1001600016000118170118170(二)(二)油价飙升加速了国内外油价飙升加速了国内外生物柴油的发展生物柴油的发展l欧盟为了履行欧盟为了履行“京都议定书京都议定书”中减轻地球中减轻地球温室效应的承诺,大力发展生物柴油温室效应的承诺,大力发展生物柴油l欧洲生物柴油的产量:欧洲生物柴油的产量:20022002年,年,107107万吨万吨20032003年,年,143143万吨万吨20042004年,年,193193万吨万吨20052005年,年,338338万吨万吨20062006年,年,398398万吨万吨l规划规划20102010年产量达到年产量达到
6、80080010001000万吨万吨l利用丰产的大豆为原料发展生物柴油利用丰产的大豆为原料发展生物柴油l20032003年,销售量为年,销售量为8 8万吨万吨l20052005年年1111月份美国的全国生物柴油协会估计,大约月份美国的全国生物柴油协会估计,大约4545家公家公司正在积极生产生物柴油司正在积极生产生物柴油l据据2006年年1 1月份月份“生物杂志(生物杂志(BiodieselBiodiesel Magazine Magazine)”报导,报导,美国美国20062006年将建成年将建成1515个生物柴油厂,总能力个生物柴油厂,总能力7575万吨,同时万吨,同时扩建扩建3 3个生物柴
7、油厂,扩建能力为个生物柴油厂,扩建能力为1515万吨万吨l20072007年年9 9月,美国生物柴油协会称:美国共有月,美国生物柴油协会称:美国共有148148个生物柴个生物柴油厂,但一部分未运转油厂,但一部分未运转l美国规划美国规划20112011年生物柴油生产年生物柴油生产115115万吨,万吨,20162016年到年到330330万吨万吨l加拿大加拿大BioxBiox公司新建公司新建5 5万吨万吨/年生物柴油厂,年生物柴油厂,20052005年投产年投产l韩国韩国20022002年建成年建成1010万吨万吨/年的生物柴油生产装置,年的生物柴油生产装置,已扩建至已扩建至2020万吨万吨/年
8、年l巴西巴西20082008年生物柴油在石油柴油中的掺比达到年生物柴油在石油柴油中的掺比达到5%5%,到到20202020年达到年达到20%20%l日本、印度、澳大利亚、马来西亚、菲律宾等国日本、印度、澳大利亚、马来西亚、菲律宾等国家正加速发展生物柴油产业家正加速发展生物柴油产业 lChevron Technology Ventures LLCChevron Technology Ventures LLC获得获得Galveston Bay Galveston Bay BiodieselBiodiesel 22%22%股权,股权,20062006年底在年底在TexasTexas建设生物柴油生产和
9、分销设施建设生物柴油生产和分销设施lDOWDOW化学与世界能源联合生产生物柴油化学与世界能源联合生产生物柴油l法国法国TotalTotal公司和芬兰公司和芬兰NesteNeste公司合作建设新一代公司合作建设新一代生物柴油装置,生物柴油装置,20082008年投产年投产l西班牙石油公司(西班牙石油公司(CEPSACEPSA)与)与Bio Oils EnergyBio Oils Energy在在San San RoqueRoque 和和 HuelvaHuelva炼油厂各建炼油厂各建2020万吨万吨/年生物年生物柴油厂柴油厂lBPBP澳大利亚公司在澳大利亚公司在BulwerBulwer炼油厂建设生
10、物柴油厂炼油厂建设生物柴油厂l巴西巴西PetrobrasPetrobras向向4 4家巴西生物柴油生产厂采购生物柴家巴西生物柴油生产厂采购生物柴油,调入石油柴油销售油,调入石油柴油销售l英荷壳牌公司在印度种植麻风树生产生物柴油原料英荷壳牌公司在印度种植麻风树生产生物柴油原料l美国美国CargillCargill公司建设一套公司建设一套12.512.5万吨万吨/年生物柴油装置年生物柴油装置l西班牙西班牙ErbroErbro PulveaPulvea建设建设2020万吨万吨/年生物柴油厂,投年生物柴油厂,投资资60006000万欧元万欧元据不完全统计据不完全统计l正在生产的企业正在生产的企业海南正
11、和生物能源公司海南正和生物能源公司四川古杉油脂化工公司四川古杉油脂化工公司福建卓越新能源发展公司福建卓越新能源发展公司福建源华能源科技有限公司福建源华能源科技有限公司无锡华宏生物燃料有限公司无锡华宏生物燃料有限公司国内生物柴油大发展国内生物柴油大发展l 正在建设的企业正在建设的企业丹东市精细化工厂丹东市精细化工厂湖南天源生物清洁能源有限公司湖南天源生物清洁能源有限公司湖南海纳百川生物工程有限公司湖南海纳百川生物工程有限公司l 外国投资企业外国投资企业 联美实业(美国)阗仁德环保能源有限公司在联美实业(美国)阗仁德环保能源有限公司在 上海建上海建5万吨万吨/年生物柴油厂年生物柴油厂(三)(三)发
12、展生物柴油产业的关键是原料发展生物柴油产业的关键是原料l植物油的价格占成本的植物油的价格占成本的70708585l植物油性质和组成决定加工流程与产品方案植物油性质和组成决定加工流程与产品方案l油料亩产量影响生产装置规模油料亩产量影响生产装置规模 (几千吨(几千吨2525万吨万吨/年)年)l油料收集、运输、物流半径和油品市场影响厂址选择油料收集、运输、物流半径和油品市场影响厂址选择l原料供应有季节性原料供应有季节性l往往需要采用多种原料以保证连续生产往往需要采用多种原料以保证连续生产原料对生物柴油生产的影响原料对生物柴油生产的影响我国发展生物柴油的原料我国发展生物柴油的原料 不与食用粮油争地不与
13、食用粮油争地l提供价廉油源提供价廉油源林业原料:林业原料:麻风树油、黄连木油、橡胶籽油等麻风树油、黄连木油、橡胶籽油等但有一个培育过程但有一个培育过程l目前的主要原料目前的主要原料废弃油脂:废弃油脂:餐饮业废油餐饮业废油榨油厂下脚料榨油厂下脚料废弃动物脂肪废弃动物脂肪l利用东南亚棕榈油、麻疯果油等利用东南亚棕榈油、麻疯果油等(四)(四)国外生物柴油生产工艺国外生物柴油生产工艺的现状与发展趋势的现状与发展趋势l普遍采用液碱催化二段酯交换工艺普遍采用液碱催化二段酯交换工艺Biodiesel IndustriesBioDiesel Technologies GmbHBioSource Fuels,L
14、LCLurgi PSI Inc.Energea -Klosterneuburg,AustriaImperial Western Products,Inc.Superior Process Tech.Renewable Energy GroupCrown Iron WorksBrawner,s.a.Bratney CompaniesBiodiesel TechnologiesWestfalia Separator,Inc.JatroDieselPacific BiodieselNextGen Fuel IncorporatedRenewable Products Development Labo
15、ratoriesDesmet BallestraBiodiesel InternationalSket1、Lurgi生物柴油生产工艺生物柴油生产工艺 精制原料,液碱催化,二段酯交换精制原料,液碱催化,二段酯交换 二段甘油相回炼,降低催化剂消耗二段甘油相回炼,降低催化剂消耗 2、Sket生物柴油生产工艺生物柴油生产工艺 精制原料,液碱催化,二段酯交换精制原料,液碱催化,二段酯交换 采用了连续脱甘油技术,醇解反应平衡向右移动,转化率高采用了连续脱甘油技术,醇解反应平衡向右移动,转化率高 3、Desmet Ballestra生物柴油生产工艺生物柴油生产工艺 精制原料,液碱催化精制原料,液碱催化 三级
16、酯交换、三级甘油分离三级酯交换、三级甘油分离 国外典型液碱催化酯交换工艺国外典型液碱催化酯交换工艺l 是目前世界上销售最多的技术是目前世界上销售最多的技术l第一套工业示范装置建在法国第一套工业示范装置建在法国SeteSete的的DiesterDiester IndustrieIndustrie公司公司l瑞典、美国和西班牙也分别采用该工艺正在建设瑞典、美国和西班牙也分别采用该工艺正在建设5-175-17万吨万吨/年的生物年的生物柴油生产装置,预计在柴油生产装置,预计在20072007年一、二季度投产年一、二季度投产l BIOXBIOX工艺包含了酸催化和碱催化两个过程工艺包含了酸催化和碱催化两个过
17、程 先将脂肪酸在一个活塞流反应器内进行先将脂肪酸在一个活塞流反应器内进行酸催化酸催化反应反应 转化成甲酯转化成甲酯(60(60,40min)40min)在第二个活塞流反应器中以相似的条件进行在第二个活塞流反应器中以相似的条件进行碱催化碱催化反应反应 99.5%99.5%以上未消耗的甲醇进行循环以上未消耗的甲醇进行循环l 可以处理高酸值的动植物油可以处理高酸值的动植物油,油脂中游离油脂中游离脂肪酸脂肪酸的含量可以高达的含量可以高达3030l BIOXBIOX公司已把此工艺推向工业化公司已把此工艺推向工业化 投资投资24002400万美元,建立约万美元,建立约5 5万吨万吨/年生物柴油厂年生物柴油
18、厂 新开发的新开发的Kreido Biofuels STT工艺工艺l KreidoKreido Biofuels:STTBiofuels:STT强化工艺强化工艺通过几年研究开发成功通过几年研究开发成功STT(spinningSTT(spinning tube-in-tube)tube-in-tube)process intensification technologyprocess intensification technology反应时间为反应时间为1 1秒秒液碱催化,液碱催化,精制原料精制原料与常规二段反应相比与常规二段反应相比:只需只需一段一段、甘油浓度高、回收简单、甘油浓度高、回收简
19、单 每加仑生物柴油加工成本降低每加仑生物柴油加工成本降低1010美分美分lShockWaveShockWave Power Reactor(SPR)Power Reactor(SPR)lULTRA SHEAR,HIGH SHEAR&ULTRA SHEAR,HIGH SHEAR&SHEAR PUMP SHEAR PUMP BiodieselBiodiesel Reactors ReactorslHigh Frequency Pulse ReactorHigh Frequency Pulse Reactor新型酯交换反应器的开发新型酯交换反应器的开发l 增加混合效果,加快传质速度,缩短反应时间增加
20、混合效果,加快传质速度,缩短反应时间l形成多家企业转让生物柴油交钥匙工厂形成多家企业转让生物柴油交钥匙工厂l开发多种大小规模、适用于各种原料与销开发多种大小规模、适用于各种原料与销售的生物柴油工艺售的生物柴油工艺国外生物柴油生产厂产业化发展的国外生物柴油生产厂产业化发展的现状与趋势现状与趋势成套设备的成套设备的Turnkey工程工程框架结构框架结构 便于组装便于组装近年来,国外对于生物柴油的生产转向近年来,国外对于生物柴油的生产转向“交钥匙交钥匙”工程,并且建成框架结构,可以集装箱运输。有的工程,并且建成框架结构,可以集装箱运输。有的厂商宣称签定合同后,一年即可建成工厂。如美国厂商宣称签定合同
21、后,一年即可建成工厂。如美国的的Crown Iron Works成套设备转让销售的厂商还有:成套设备转让销售的厂商还有:l Desmet Ballestral NextGen Fuel Inc.,l Agni-Systemsl BioDiesel International(BDI)l SAFER Energy LLC针对不同用户,开发不同规模大小,适用于不同周针对不同用户,开发不同规模大小,适用于不同周边条件的生物柴油厂边条件的生物柴油厂lBioKingBioKing BiodieselBiodiesel EquepmentEquepment(只限酯交换设备只限酯交换设备)规规 模模投资投资
22、USDUSD100 gal/day100 gal/day714571453200 gal/day3200 gal/day17,74517,7454000 Mt/year4000 Mt/year184,000184,0008000 Mt/year8000 Mt/year217,000217,00012000 Mt/year12000 Mt/year249,000249,000l 其它配套设备规模规模设备设备投资投资USDUSD3200 gal/day3200 gal/day脱胶、中和反应器脱胶、中和反应器21,94521,9454500 gal/day4500 gal/day干洗干洗Amberl
23、iter“BDIODryAmberliter“BDIODry”装装置置184,000184,000l磷酸锆磷酸锆/氧化钨载体高活性固体酸催化剂氧化钨载体高活性固体酸催化剂 催化棕榈酸催化棕榈酸(PalmiticPalmitic acid)acid)与甲醇酯化反应具有高活性与甲醇酯化反应具有高活性 与反应产物容易分离、活性组分不会浸渍流失、能重复利用与反应产物容易分离、活性组分不会浸渍流失、能重复利用 具有工业化前景具有工业化前景 l含憎水性含憎水性Fe-ZnFe-Zn双金属氰化物复合物的固体酸催化剂双金属氰化物复合物的固体酸催化剂 具有类似沸石的笼状结构具有类似沸石的笼状结构 仅含路易斯酸(仅
24、含路易斯酸(Lewis acidLewis acid),不含),不含B B酸酸(BronstedBronsted Acid)Acid)和碱性和碱性 能用于未精制植物油以及餐饮业废油等原料能用于未精制植物油以及餐饮业废油等原料l含有磺酸官能团的含有磺酸官能团的PVAPVA(Poly vinyl alcoholPoly vinyl alcohol)膜)膜 在在6060和常压条件下,与和常压条件下,与NafionNafion薄膜、离子交换树脂相比薄膜、离子交换树脂相比 活性高活性高 无起始时的感应期无起始时的感应期l采用膜反应器生产生物柴油采用膜反应器生产生物柴油 可以简化水洗等后处理过程,达到降低
25、成本、投可以简化水洗等后处理过程,达到降低成本、投资和保护环境等目的资和保护环境等目的 膜反应器示意图如下图所示膜反应器示意图如下图所示其中:其中:TG-TriglycerideTG-Triglyceride,DG-DG-DiglycerideDiglyceride,MG-MG-MonoglycerideMonoglyceride FAME-Fatty acid alkyl esters FAME-Fatty acid alkyl estersl采用吸附剂吸附精制生物柴油采用吸附剂吸附精制生物柴油 针对于生物柴油的水洗精制工艺,近来国外已开发成针对于生物柴油的水洗精制工艺,近来国外已开发成功采
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