年产一万吨生物柴油项目设计方案汇总.docx
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年产一万吨生物柴油项目设计方案汇总
年产一万吨生物柴油项目设计方案
摘要：
本文对生物柴油的市场需求进行预测，对本项目所需资源进行调查分析，并根据该项目的生产规模要求和云南师范大学提供的生物柴油制备工艺对该项目的设备进行选型和对工程方案进行设计。
根据相关要求对该项目进行节能和环境影响评价，对该项目进行财务分析，并提出了建议。
关键字：
生物柴油；地沟油；设计
引言
随着日益严重的全球性能源短缺与环境恶化，控制汽车尾气排放，保护人类赖以生存的自然环境成为目前人类急需解决的问题[1]。
世界各国的能源研究人员从环境保护和资源战略的角度发，积极探索发展替代燃料及可再生能源，生物柴油就是其中一种。
生物柴油作为优质的柴油代用品[2]，属环境友好型绿色燃料[3]，具有深远的经济效益与社会效益。
生物柴油产业在我国具有巨大的发展潜力，并将对保障石油安全、保护生态环境、减少温室效应[4]、促进农业和制造业发展、提高农民收入，产生相当重要的积极作用。
1项目背景
1.1项目名称
昆明有限公司年产10000吨生物柴油项目设计方案
1.2原料及工艺方案
利用云南师范大学自主研发的专利技术——“一种动、植物油脂制备生物柴油的工艺”（专利号：
2.6），以泔水油产品为原料采用两步法制备生物柴油[5]。
1.3方案设计的原则
（1）按照国家相关规定精心优化方案。
（2）合理规划布局工厂总平面，建造环境优美的现代工厂。
（3）采用先进成熟可靠的工艺技术和设备，建设先进的新能源化工企业。
（4）合理确定工艺流程，减少三废排放，有效治理污染物，作到达标排放。
（5）合理利用资金，缩短建设周期，最大限度发挥投资效益。
1.4项目提出的理由与过程
全国粮油标准化委员会油料和油脂工作组组长，武汉工业学院食品科学与工程学院教授何东平称，中国人一年的动、植物油消费总量大约是2250万t，目前我国每年返回餐桌的地沟油有200~300万t[6]。
地沟油产量约为动、植物油消费总量的2O％～30％。
地沟油总量相当可观。
而这些地沟油经常得不到适当的处理而污染环境，甚至被不法商贩进行简单的加工后重新流入餐桌，直接威胁到人们的食品安全。
以地沟油为原料生产生物柴油，可使地沟油变成一种有用的工业资源，打开了地沟油回收再利用的“瓶颈”，从而切断其重新流人食用领域的途径，有效保障人们身体健康，同时，也将使城市环境大为改善[7]。
国家卫生部、工商总局、环保总局及建设部2002年曾联合下文规定：
泔水油以及地沟油等废弃食用油，除直接排放外，只能销售给废弃油脂加工单位，不得销售给其他单位和个人。
但因历史原因形成的多头管理，各职能部门只负责权限之内的事，未形成合力，不能从源头有效堵截，给不法分子造成可乘之机。
饭店是餐厨垃圾的产生大户，据了解，目前云南省内的餐厨垃圾多是城市近郊的农民或个体商贩运至郊区的小型饲养场，用于喂养家畜，甚至非法提炼泔水油[8]。
据昆明市市政管理局的市场调查，昆明市餐厨垃圾产量为每天可以产生1600.1吨。
处理方式分为三类：
一是高档宾馆酒店有偿卖给个人，占20%；二是中档饭店及单位食堂无偿交给个人收集，收集者打扫饭店卫生。
此类占40%；三是小型饭店有偿交由社区管理服务，此类占40%。
而如此巨量的餐厨垃圾目前却处于一种杂乱无纲的处理状态。
项目的实施，不仅推进了地沟油资源的合理化利用，同时防止了地沟油再次进入食物链，促进了生物柴油的发展，具有较高的经济效益、环境效益与社会效益[9]。
项目完成后，将形成1万吨/年餐后油转化生物柴油能力，这对提高我国能源安全，缓解目前燃油供应紧张的局面具有重要的意义。
2项目可行性与必要性
2.1本项目的可行性
由云南省能源局下达，云南师范大学与昆明电研新能源科技开发公司联合对云南省餐饮废油进行了调研，调查报告显示，云南省共有各种类型餐馆99808家，其中昆明市以25162家，居第一，占全省比例的25.2%。
云南省餐饮业泔水油（含煎炸废油）每天可以产生1600.1吨，每年则为57.6万吨；其中：
昆明市产生量435.8吨/天（15.7万吨/年），居第一，占全省泔水油的27.2%。
每吨泔水油生产0.8吨生物柴油，地沟油收集率以85%计、处理率以100%计，则昆明市四个主城区每年可生产生物柴油5.4万吨。
2.2本项目建设的必要性
本项目将利用来源于餐馆的地沟油为原料，经加工成为泔水油。
地沟油是生产生物柴油的原料，将其变为生物柴油不但能缓解石化柴油的紧张局势，改善尾气的排放，而且有利于合理利用餐饮废油，避免不法商贩将其重新流入餐桌；既能治污化害为能，又能保障食品安全，可谓一举多得。
本项目的实施，将有利于调整能源结构，发展新能源，保护生态环境，保障人民身体健康，为地沟油的合理处置与利用起到良好的示范与带动作用。
3项目规模
3.1建设规模
项目总投资2500万元，固定资产投资1700万元，道路、绿化、水电设施等其他配套工程投资34万元，机械设备投资317万元，项目流动资金7500万元。
项目计算期为11年，建设期为1年，生产经营期为10年；生产经营期中第一年为投产期，达到设计生产能力的80％，第二年达到设计生产能力。
3.2生产规模
根据市场预测和本公司工程建设条件，本项目建设日产生物柴油33.3吨，按全年开工300天计，全年总产量1万吨。
4项目技术方案、设备方案和工程方案
4.1技术方案
利用“一种动、植物油脂制备生物柴油的工艺”对来自餐馆的地沟油制备生物柴油。
4.1.1技术参数和工艺流程总工艺流程
生物柴油生产工艺包括原料前处理、酯化、酯交换、生物柴油精制、副产物回收、油枯回收等几个部分。
4.1.1.1预处理车间工艺流程
工艺流程简述：
从毛油罐来的原料，经过过滤、脱水进入中转罐做为处理前的准备，原料定量送入水解塔进行水解，经过分层罐油水分离，油相通过滤油机进一步脱水，然后进入净油罐暂存，做为酯化车间生产生物柴油的合格原料。
4.1.1.2酯化车间工艺流程
工艺流程简述：
来自预处理净油罐的净油，进入净油中转罐暂存，用输油泵定量打入循环气相酯化反应装置，同时加入催化剂及甲醇进行酯化反应，经确认反应完成后，用输油泵输送到蒸馏塔进行蒸馏，得到的生物柴油粗品进入分层罐进行洗涤和油水分离，油相通过半成品储罐中转，再通过滤油机进一步脱水，进入待检品储罐，经检验合格后用输送泵送入生物柴油成品储罐，即得到合格的生物柴油。
4.1.1.3甲醇回收工艺流程
工艺流程简述：
在生物柴油生产过程中所使用的甲醇应为高浓度工业甲醇，经过酯化反应后消耗了一部分甲醇，剩余部分的甲醇经过冷却回收进入稀甲醇储罐，变为低浓度的甲醇，用输送泵送入甲醇回收塔进行分馏，得到高浓度的甲醇，通过浓甲醇储罐中转，返回甲醇库或直接用于生物柴油的生产。
4.1.1.4主要工艺（生产装置）流程
项目采用的主要工艺流程如图所示:
工艺流程图1：
利用泔水油生产生物柴油
1：
4.2主要设备方案
项目实施所需主要设备及方案如表所示。
表1年产1万吨生物柴油主要设备一览表
110,000
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
主要部分材料
原料预处理设备
1
毛油中转储罐
5m3
个
2
Q235
2
水解塔
20
套
2
Q235
3
分层罐
10m3
个
2
Q235
4
滤油机
5
套
2
5
净油储罐
10m3
个
2
304
生物柴油生产设备
6
净油中转罐
5m3
个
2
304
7
甲醇中转罐
5m3
个
2
304
8
催化剂调配罐
2m3
个
4
316L
9
循环气相酯化装置
3～4
批
套
4
10
蒸馏塔
塔釜，10m3塔高16m
套
2
304
11
滤油机
5
套
2
304
12
成品油待检罐
10m3
个
2
304
生产配套设备
13
稀甲醇储罐
5m3
个
2
304
14
甲醇回收塔
600
套
2
304
15
浓甲醇储罐
5m3
个
2
304
16
输油泵
台
28
304
17
催化剂输送泵
台
6
氟合金或聚四氟
表2辅助及动力设备一览表
2
辅助及动力设备
1
工业蒸汽锅炉
4
套
1
2
导热油炉
600万千卡
套
1
3
水环式真空泵
6
台
6
4
水力喷射式真空泵
180
台
4
表3原料和成品储存设备
3
原料储存设备（按1万吨产量核定）
1
泔水油储罐
300m3
个
3
Q235
2
毛油过滤器
5
台
2
3
成品油储罐
300m3
套
2
304
表4年产1万吨生物柴油甲醇库设备一览表
410,000
1
甲醇库储罐
50m3
套
2
304
2
甲醇输送泵
台
1
304
4.3工程方案
4.3.1建筑设计依据
《建筑设计防火规范》（50016-2006）；
《民用建筑设计通则》（50352-2005）；
《工业企业噪声控制设计规范》（87-85）。
各车间的建筑设计主要依据生产使用，气象条件，建筑造型和建筑技术等因素进行平面布置和空间组合的。
4.3.2主要建筑方案
本项目土建工程主要有生产车间、材料仓库、锅炉房、水泵房、配电房、职工宿舍、餐厅、综合楼等。
生产车间：
平面尺寸为50×20m，单层，建筑面积为1000m2。
根据工艺要求，在满足生产对环境的要求情况下，屋面采用高聚物改性沥青防水卷材，门窗采用铝合金，平开钢大门，墙面为水泥砂浆抹面，888仿瓷涂料，水泥地面，建筑外墙做法采用浅色涂料。
材料仓库：
平面尺寸分别为40×15m和50×25，单层，建筑面积为600m2和1250m2。
库内主要储存成品及包装材料，火灾危险性类别为丙类，存放区域内应安排待验区、合格品区和不合格品区。
并应设有防止昆虫、鼠类及其它动物进入的设施。
屋面采用彩色金属压型钢板，门窗采用钢窗和平开钢大门，内墙面为水泥砂浆抹面、106刷白，1.5m高墙面采用麻刀白灰，水泥地面，建筑外墙做法采用面砖。
锅炉房：
平面尺寸为16×8，单层，建筑面积为128m2。
配电房：
平面尺寸为10×10m，单层，建筑面积为100m2。
以上建筑屋面均采用两布三油防水卷材，配电房门采用变电室门，窗采用实腹钢侧窗，锅炉房门窗采用平开钢大门，窗采用塑钢窗，内墙面均为水泥砂浆抹面，888仿瓷涂料，水磨石地面，建筑外墙采用面砖。
水泵房和地磅房：
平面尺寸分别为8×8m和6×5m，单层，建筑面积为64m2和30m2。
屋面均采用两布三油防水卷材，门窗采用木门和塑钢窗，内墙面均为水泥砂浆抹面，888仿瓷涂料，水磨石地面，建筑外墙采用面砖。
综合楼：
平面尺寸为48×16m，四层，建筑面积为3072m2。
主要功能包括办公用房、科研用房和会议室、接待室、资料室、财务室等。
屋面均采用高聚物改性沥青防水卷材，门窗采用木门、铝合金窗，内墙面为水泥砂浆抹面，888仿瓷涂料，水磨石地面和地砖楼面，建筑外墙采用面砖。
职工宿舍：
平面尺寸为：
40×8m，一层，建筑面积为320m2，屋面均采用高聚物改性沥青防水卷材，门窗采用木门、铝合金窗，内墙面为水泥砂浆抹面，888仿瓷涂料，水磨石地面和地砖楼面，建筑外墙采用面砖。
食堂：
平面尺寸为：
20×10m，一层，建筑面积为：
200m2，屋面均采用高聚物改性沥青防水卷材，门窗采用木门、铝合金窗，内墙面为水泥砂浆抹面，888仿瓷涂料，水磨石地面和地砖楼面，建筑外墙采用面砖。
表5建（构）筑物一览表
5（）
序号
建（构）筑物名称
平面尺寸
（m）
层数
幢数
占地面积
（m2）
建筑面积
（m2）
结构形式
1
生产车间
50×20
1
1
1000
1000
钢排架
2
原材料仓库
40×15
1
1
600
600
钢排架
3
辅料库（包材、废料等）
50×25
1
1
1250
1250
钢排架
4
锅炉房
16×8
1
1
128
128
砖混
5
配电房
10×10
1
1
100
100
砖混
6
水泵房
8×8
1
1
64
64
砖混
7
地磅房
6×5
1
1
30
30
砖混
8
消防水池
20×10
1
200
0
砼
9
综合楼
48×16
4
1
768
3072
砖混
10
职工宿舍
40×8
1
1
320
320
砖混
11
门卫及车库
16×8
1
1
160
160
砖混
12
食堂
20×10
1
1
200
200
砖混
合计
4820
7124
5生物柴油项目布局
5.1总平面布置的原则和功能划分
5.1.1布置原则
（1）、按照国家的方针、政策，并结合当地情况，在满足使用的要求下，做到经济、合理，尽量减少投资、降低造价，并应切实注意节约用地。
（2）、根据工艺及防火要求，将生产协作密切的车间组织在一起，力求做到建筑布局合理，功能分区明确，在满足工艺流程要求的前提下，尽量做到生产线路简洁、流畅，避免往返运输和作业线的交叉。
（3）、在满足生产工艺的要求下，根据生产性质、动力供应、货运周转、卫生及防火等条件分区布置。
并将有大量排出烟、尘及有害气体的车间，布置在厂区下风方向。
（4）、运输是生产工艺流程的前奏和继续，它是联系各生产环节的纽带，总图布置中做到合理布置人流、车流的运输线路，以利于生产线路的畅顺，减少能量消耗，确保交通运输安全。
（5）、建筑物或构筑物的布置应符合防火、卫生规范及各种安全的要求，并应满足地上、地下工程管线的敷设和交通运输的要求。
5.1.2功能划分
根据以上原则,拟将厂区划分为生产区、辅助生产区和办公生活区。
生产区位于厂区中北部，辅助生产区位于厂区东北部，办公生活区位于厂区西南部。
生产区包括原料预处理车间、生物柴油车间、辅料库、毛油罐区、桶装原料库、成品罐区、地磅房等。
辅助生产区包括锅炉房、甲醇罐区、给水站、污水处理站等。
办公生活区包括办公楼、倒班宿舍、食堂餐厅、质检中心等。
5.1.3总平面布置方案
在总平面布置中，在厂区南部设立三个出入口。
靠西边的口作为进入办公楼的人流主出入口，靠中的口作为运输车辆使用的货流出入口，靠东的口作为物流辅助出入口。
本厂的人、货流各行其道,避免相互间的交叉干扰。
在厂房一侧均布置有道路，道路路面宽度为4米和7米两种。
这些路大部分已形成了环状贯通，可同时满足消防和运输的要求。
5.2竖向布置
5.2.1布置原则
本项目厂区内地势平坦，建筑物竖向设计本着尽量利用自然地形，减少土方工程量和各种工程构筑物的工程量，并力求填、挖就近平衡，运距最短，节约基建投资的原则。
5.2.2排水
场地标高及排水坡度尽量结合原地形进行平整，场地排雨水坡度为5‰，雨水汇入厂内道路雨水管网，最后排入厂区外连霍高速引线上雨水管网。
土方工程量为：
9985m3。
5.2.3总平面布置主要指标表
表6总平面主要技术指标表
6
序号
项目
单位
指标
备注
1
厂区用地面积
㎡
37952.76
2
建（构）筑物占地面积
㎡
4820
3
建（构）筑物建筑面积
㎡
7124
4
道路广场占地面积
㎡
9320
5
灌区占地面积
㎡
1500
6
建筑系数
%
12.7
7
土地利用系数
%
43.8
8
绿化系数
%
38
包含预留用地7720㎡
9
其它
%
15
5.3项目构成及运输方案
5.3.1项目构成、场外运输量及运输方式
表7项目构成表
7
序号
项目名称
单位
数量
备注
一
建设规模
1
生物柴油
吨/年
10000
2
粗甘油
吨/年
140
二
年工作日
天
300
三
全厂定员
人
86
其中1.生产辅助工人
人
64
管理人员
人
12
技术人员
人
10
四
主要原材料、燃料及公用系统消耗
1
原辅料
⑴
泔水油
吨/年
12500
⑵
甲醇
吨/年
2000
⑶
硫酸（98%）
吨/年
1200
⑷
氢氧化钾
吨/年
40
⑸
包材
吨/年
188.3
2
公用系统
⑴
水
万m3/年
0.125
⑵
电
万度
140
⑶
燃煤
吨/年
2800
五
建筑面积及厂区占地面积
1
建筑面积
米2
7124.00
2
厂区占地面积
米2
37952.76
3
建筑容积率
%
43.80
六
年运输量
吨/年
31354.50
1
运入量
吨/年
18930.30
2
运出量
吨/年
12426.70
七
三废排放量
1
废渣
吨
403
2
废水
米3
2850
八
建设投资
万元
1700
九
经济指标
1
静态指标
项目总投资
万元
2500
建设投资
万元
1700
投资利润率
%
50.49
投资利税率
%
30.75
2
动态指标
全投资财务内部收益率（税前）
%
54.09
全投资财务内部收益率（税后）
%
42.31
全投资财务净现值（税前）
万元
4551.70
全投资财务净现值（税后）
万元
3846.30
资本净利润率
%
57.67
投资回收期（税后）
年
3.77
3
盈亏平衡点
%
46.30
4
成本和费用
年均总成本费用
万元
5449
年均税前利润总额
万元
925.7
年均税后利润总额
万元
694.33
年均销售所得税
万元
38.67
平均年销售收入
万元
6413.3
本工程投产后，全厂总运输量将达到31354.5吨/年。
其中运入量18930.3吨/年，运出量12426.7吨/年。
本项目运输全部为公路运输，除泔水由公司购车进行运输外，其余物料的运输依靠社会运输力量解决。
详见工厂运输量表。
表8工厂运输量表
8
序号
内容
运距（）
年运量（t／a）
吨．公里（t．）
运营方式
一
运入量
1
泔水油
12500
外委、自运
2
甲醇
2000
外委
3
包材
188.3
外委
4
煤
2850
外委
5
硫酸（98%）
1200
外委
6
氢氧化钾
40
外委
7
不可预见
152
外委
小计
18930.3
二
运出量
1
生物柴油产品
10000
外委
2
粗甘油
140
外委
3
废渣
403
外委
4
不可预见
1883
外委
小计
12426.7
总计
31354.5
5.3.2全厂贮运设施的内容及管理体制
全厂贮运设施包括原料库及成品库，主要通过储罐储存。
仓库属于工厂统一管理，为一独立部门。
各种原料贮存天数、贮存量的确定
⑴原辅料：
泔水油总量为12500吨/年，原料采用铁桶装或储罐装，仓库储备15天的原料考虑，则须原料储罐3台，每台储罐容积300m3。
铁桶装仓库面积约600m2，可以存放铁桶3000只，每只铁桶装泔水油200，库容为600吨，可以储存15天的原料。
⑵其他辅助材料：
包材、废料及废品等约需仓库面积1250m2。
⑶成品库为储罐：
成品油总量为10000吨/年，仓库储备10天的原料考虑，则须原料储罐2台，每台储罐容积300m3。
⑷原料装卸：
原料库设敞开式的装卸场地，仓库装卸出入口设雨蓬
5.4生物柴油项目公用辅助工程
5.4.1给排水工程
5.4.1.1给水工程
本项目新鲜水用量为114，水源为城市自来水，水质水量可满足生产生活用水要求。
拟从厂区南侧的城市自来水管上接一100的供水管至厂区水池，设计考虑在厂区设一给水加压站，由城市管网来的水先进入清水池，各用水处供水管道入口处水压不小于0.25。
清水池容积：
生产、生活及消防500m3，循环水池100m3。
项目生活饮用水的水质标准应符合国家生活用水标准5749－85。
5.4.1.2排水工程
全厂排水系统采用清污分流制。
全厂生产废水主要有循环排污水和车间冲洗水。
生产废水及生活污水（经化粪池处理）用专用排水管引至污水处理站处理达标后排至厂外。
雨水经道路汇集后排入区域雨水排放系统。
地面雨水及清净下水用加盖排水明沟排至厂外管网。
5.4.2供电工程
本项目装机容量为150，负荷级为类负荷，使用10/0.4电源，50、三相交流电。
经计算，项目有功功率109.4，无功功率41.26，视在功率为124.82，年用电量为1108000。
表9项目用电负荷计算表
9
序号
用电类别
装机容量（）
需用系数（）
有功功率（）
无功功率（）
视在功率（）
1
生产用电
115
0.75
0.55
86.4
28.6
98.43
2
生活用电
20
0.7
0.55
14
8.07
15.42
3
其它
15
0.6
0.55
9
4.95
10.27
合计
150
109.4
41.26
124.82
5.4.3通信设施
为方便生产车间、生产辅助单位和生产管理部门之间的生产调度和联络，设置一32门的集团电话总机安装在办公楼。
在重要生产岗位安装电话。
5.4.4供热设施
本项目为新建1万吨/年城市餐后油转化生物柴油项目，其正常生产用汽量平均约0.4。
因其附近无供热热源，为满足装置安全生产用汽要求，必须新建锅炉房。
6项目投资估算与效益分析
6.1投资估算
6.1.1项目投资估算与依据
表10主要原料、辅助材料用量表（按年用量计）
10,（）
序号
物料名称
年用量
供应保证情况
单位
数量
1
泔水油
吨/年
12500
昆明市内供应
2
甲醇
吨/年
2000
省内供应
3
硫酸（98%）
吨/年
1200
省内及附近省份供应
4
氢氧化钾
吨/年
40
省内
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