综合利用地沟油生产生物柴油项目可行性研究报告.docx
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综合利用地沟油生产生物柴油项目可行性研究报告
综合利用地沟油生产生物柴油项目
可行性研究报告
一、对项目相关领域国内外技术现状和发展趋势的掌握和理解
1、项目背景简述
地沟油是人们日常生活中必然产生的废弃物。
据统计，浙江省每月地沟油产生量在5000吨左右。
如此大量的地沟油，不但污染下水道，破坏水环境，甚至危害水生动植物生存危险，影响食物链平衡。
而近年来，更是有人利用地沟油为原料加工成劣质食用油，投放到小型的餐饮单位、食堂等，严重危害人民群众身体健康。
另一方面，近年来随着矿物能源的日益枯竭和人类对燃料能源需求量的急剧攀升，液体燃料的供应形势日趋严峻，能源短缺已经成为制约世界各国经济发展的重要因素之一。
以此为契机，一种以地沟油为主要原料生产出来的环境友好型新能源——生物柴油（脂肪酸甲酯）越来越引起关注。
生物柴油是一种从植物油或动物油脂转化而来的清洁燃油，其作为柴油机的代用燃料主要优点在于其对环境的友好性，大气污染小、硫含量低，是清洁可再生、环境友好型燃料。
作为直接化工原料，脂肪酸甲酯可作为绿色溶剂、脱漆剂、润滑剂、塑料增塑剂等。
作为间接生产原料，脂肪酸甲酯是重要的有机合成中间体，用于制备洗涤剂、乳化剂、发泡剂等表面活性剂及纺织助剂、皮革加酯剂等。
目前国内生物柴油生产的普遍为题是原料利用率低、能耗高、反应速度慢、三废产生较多，导致成本大大增高。
针对这一实际情况，本项目联合浙工大进行技术攻关，通过流体循环酯化、酯交换，粗甘油精制工业甘油，粗甲酯高精度脱醇、脱甘油、脱低沸等技术，以突破以上技术弊端，在节能减耗、综合利用、提高效率等方面取得原创性成果，研发出拥有自主知识产权的生产工艺并进行相应技术改造，填补国内技术空白。
本项目符合宁波市“十二五”规划纲要中明确提出的“节能减排，发展循环经济，全面推广节能降耗新工艺新技术”和“4+4+4”产业升级工程。
该项目研制成功，对解决地沟油“处理难”问题、杜绝地沟油重入餐桌、减少国家能源危机、提升行业自主创新能力、增加行业综合效益、引领行业技术发展方向等方面都具有重大作用，综合社会经济效益十分显著。
2、国内外技术现状及发展趋势
目前国内外利用酯交换制备生物柴油生产技术主要有碱催化法、酸催化法、酶催化法、无催化剂超临界反应和超声波强化反应等方法。
酸催化酯交换过程产率较高，但是反应速率慢，分离难、易产生三废，比较适合酸价高和含水低级的油脂；碱催化法反应速率较快，但不适用于低级油脂；酶催化法环保但产率低、成本高原料适应性差；超临界法，催化剂用量少，产率较高，但设备要求高，能耗大。
近年来，国内一些高等院校、科研究所对生物柴油制备中原料和工艺选择、产物提纯和分析等方面开展了积极的探索。
文献资料（论文和专利）表明国内外已工业化的方法均是酸/碱催化法并且是通过釜式搅拌的方法强化反应过程，其它生产技术还未见工业化的报道。
根据国外生物柴油大规模生产经验，结合我国国情和市场情况（原料价格、生产成本和产品消费价格等因素），决定了生物柴油在我国的规模化生产必须走一条原料多元化、工艺低能耗、产品用途多元化和相关衍生物产品综合开发的路子。
因此生物柴油及相关产品制备关键技术核心内容是降低生产成本、选择能耗低简单可靠的工艺路线，充分开发脂肪酸甲酯用途并开发相关衍生物产品，拓展生物柴油作为绿色萃取剂、溶剂、润滑剂、增塑剂等应用领域。
二、项目攻关预期目标及其具体考核指标（含主要技术经济指标）
1、预期目标
针对当前地沟油制备生物柴油工艺的原料利用率低、能耗高、耗时长、三废未能综合利用等现状，通过本项目的联合攻关，以突破地沟油制备生物柴油中的关键共性技术为目标，在原料充分利用技术、催化剂回收技术、预酯化、酯交换技术、三废综合利用技术、产品提纯技术及其相应的设备制作、改装等方面取得原创性成果，研发出完全拥有自主知识产权的生物柴油制造技术，成为国内同行的引导者。
2、考核指标
（1）经济指标
年处理地沟油3.5万吨，生产生物柴油3万吨，实现销售额2.23亿元，上缴各项税金2800万元，实现利润1857万元。
（2）技术指标
1、开发流体循环酯化、酯交换工艺1套。
要求酯化、酯交换阶段生产效率提高1倍。
催化剂硫酸用量从2%降低为1%，催化剂氢氧化钾用量从1%降低为0.5%，酯化甲醇溶剂用量从30%降低为25%，酯交换甲醇溶剂用量从20%降低为15%。
2、开发粗甘油生产工业甘油工艺1套。
要求切实可行的将粗甘油提纯至工业甘油，解决粗甘油无法广泛应用的难题，并将粗甘油中的脂肪酸和甲酯回收利用，从地沟油到生物柴油的转化率从88%提升至92%。
6、开发粗甲酯高精度脱醇、脱甘油、脱低沸工艺1套。
要求在生产过程中脱去粗甲酯中的甲醇、甘油、低沸等杂物，提高生产效率，节省能源消耗，减少资源浪费，提升产品质量。
将粗甲酯中甲醇含量从2%降低为0.5%，粗甘油含量从2%降低为0.5%，颜色从2号提升至1号。
三、项目拟采用的工艺技术路线、关键技术
1、工艺基础
目前国内外高酸价地沟油，酸化油等原料，制备生物柴油工业化生产技术主要有酸催化酯化、碱催化酯交换。
酸催化酯化的催化剂有硫酸，混合酸，固体超强酸等等。
本项目使用碱催化酯交换法，用氢氧化钠，氢氧化钾，甲醇钠等作为催化剂，以流体循环混合反应代替水力空化、搅拌混合技术生产生物柴油。
公司原有一条年生产1万吨生物柴油生产线，但原料利用率较低，产能不够、附属产物无法产品化、能耗较高。
本项目结合国内实际情况，考虑到地沟油原料酸值较高、品质各异、成份复杂等情况，拟以此生产线为基础，在预处理、反应速度、三废处理及合理利用、附属产物产品化等方面进行一些列的技术改进和设备改造，建设一套原料种类适应性强、生产过程能耗低、产品提纯效率高的具有自主知识权年产3万吨生物柴油的生产装置。
2、工艺技术路线
3、关键技术
（1）流体循环酯化、酯交换技术。
高酸价地沟油预酯化工序属非均相体系反应，为了提高反应速率，人们想了很多方法，但最重要的是油醇摩尔比，一般来说，醇摩尔比越大，则酯化速率越快，随后带来的是大量甲醇的回收，则需消耗大量能量，经验告诉我们，回收一吨甲醇需耗一吨蒸汽，所以，用较小的醇量达到较快反应速率的方法是低耗，高效的有效途径。
通过长期实践发现，流体循环酯化，酯交换比原水力空化更节能，更高效。
原水力空化酯化需4小时，现流体循环酯化只需2小时，节约一倍时间；原水力空化酯交换需1小时，现流体循环酯化只需半小时，节约一倍时间；硫酸催化剂用量从原先的2%降至现在的1%，节约硫酸1%。
通过以上工艺改进，每吨生物柴油可节约成本64元，以年产3万吨生物柴油计算，可节约成本192万元。
（2）粗甘油生产工业甘油技术。
粗甘油的商品性较差，对正常有序的生产造成困挠。
经分离得到副产品粗甘油，因生产过程的因素，在粗甘油里总存在着游离碱（pH>12），脂肪酸皂及沉降分离过程夹带的部分脂肪酸甲酯。
所以副产品粗甘油在进入精甘油生产前，必须经废甲醇酸液酸化处理，使粗甘油中的游离碱被中和，脂肪酸皂分解成脂肪酸。
而脂肪酸又与脂肪酸甲酯溶为一相，然后通过脱甲醇后，在沉降分离罐中进行多级重力沉降分离，下层清液酸性粗甘油去甘油车间，经氢氧化钠液碱中和脱酸后，再经真空闪蒸脱水脱低沸，然后进入甘油薄膜蒸馏。
国内的成套精甘油装备还停留在50年代，效力低，能耗高，品质差。
而国外装备价格很高，只能望而怯步。
我们在吸收国外装备技术的基础上，结合公司实际，设计一套简捷的精甘油生产线，满足生产需要。
粗甘油价格每吨2300元，工业甘油价格每吨5300元。
（3）粗甲酯高精度脱醇、脱甘油、脱低沸技术。
粗甲酯在脱甲醇过程中，由于甘油的存在，温度过高使脂肪酸甲酯逆向反应成为甘油酯，从而降低产品收率。
粗甲酯中甲醇含量较低时，很难蒸发，在温度受限的条件下，为了杜绝这种情况发生，采用真空闪蒸脱甲醇是一条好途径。
在残压250mmHg条件下，以冷冻甲醇液作为液环真空泵补充液，粗甲酯温度控制在120度以下。
脱甲醇后的粗甲酯中甘油，脂肪酸皂，氢氧化钾，在进入蒸馏工序前应尽可能除去，采用多级保温沉降脱甘油皂，使粗脂肪酸甲酯纯化，保证蒸馏工序有条不紊顺利进行。
尽管经过脱甘油皂工序，大量甘油巳除去，但还有少量甘油及低沸物存在，这些物质不去除，影响生物柴油的色泽，气味，闪点等。
采用高真空闪蒸脱低沸技术除去残留甘油和低沸物。
真空残压控制250Pa，温度控制150度。
四、项目的主要技术特点和创新点，可能取得专利（尤其是发明专利和取得国外专利）及知识产权分析。
1、主要技术特点和创新点
（1）新型的流体循环技术
国内目前生物柴油生产技术中酯化、酯交换中大多用到水力空化法或搅拌混合法。
而本项目研发的流体循环技术比这两种更先进、更实用，其酯化、酯交换的效率是水力空化法、搅拌混合法效率的2倍，而且更合理的对催化剂进行回收再利用，节约生产成本。
原有的生产设备经过稍微改造即可实现技术升级，使生产效率提高1倍。
（2）粗甘油加工工业甘油
通过新工艺的加入，对附属产物粗甘油进行深加工。
粗甘油中因为还含有甲醇、生物柴油、未反应的脂肪酸和催化剂等，无法直接用作工业原料。
本技术将粗甘油经过中和、脱杂、蒸馏等工序，生产出符合工业应用标准的工业甘油，并且提取出的甲醇、生物柴油、脂肪酸和催化剂可在此投入使用，提高综合利用效率。
（3）更先进的脱杂技术
通过对粗甲酯脱甲醇、脱甘油、脱低沸等精细化脱杂提纯技术，使粗甲酯能被更快速、更高效、更安全的蒸馏成精制生物柴油，提高产品纯度，提升产品质量，减少原料消耗。
2、可能取得专利及知识产权分析
基于上述创新点，根据国内外该领域的技术与知识产权现状，本项目有望在以下几个方面获得知识产权：
1、一种生物柴油生产过程中流体循环酯化、酯交换装置；
2、一种生物柴油副产品粗甘油的综合利用方法或装备技术；
3、一种粗甲酯脱甲醇技术或方法；
4、一种粗甲酯脱甘油皂技术或方法；
5、一种粗甲酯脱低沸技术或方法。
五、项目的组织管理及相关保障措施
1、组织管理措施
项目管理单位及承担单位相关人员组成项目管理办公室负责组织项目及课题实施、监督、检查、验收等工作，定期对项目进行汇报小姐，结合市场和产业化需求，进一步完善研究内容、方法和技术手段。
由技术、经济、管理等高级管理人员组成项目专家组，参加项目的论证、评审、监督、验收，负责项目技术、管理咨询工作。
负责对课题的研究进行宏观指导和技术把关，并对研究方案、研究成果提出修改意见和建议，确保课题顺利实施。
项目各研究单位根据需要，选取具有研究基础、精通本项目技术业务的科研、生产和管理人员共同组成项目研究团队。
研究团队成员各司其职、分工协作，并服从项目负责人的统一调配和领导。
在项目研究过程中，按照研究内容和实施方案，落实项目约定的配套条件；项目组内部定期进行研究进展讨论，充分发挥生产第一线的科研工作者的热情和活力；跟踪研究前沿，积极开展国内外科技合作和交流，平桥国内外专家作为研究顾问，为项目的顺利实施提出建设性意见，同时积极开展国内外的科技合作和交流，保证获得较高的效益。
严要求进行成果登记，并对项目所形成的成果资料（包括技术报告、论文、数据和评价报告等）进行归档，推动专项经费成果的应用和转化。
项目管理采取6项制度，即材料制度、汇报制度、会议制度、现场验收、考核制度、宣传制度。
借助生物柴油生产平台，将研究成果进行产业化实施，也通过本项目的示范并向社会推广。
2、产学研结合模式
企业为主体，与科研单位等以“产、学、研、用”相结合的方式组成创新团队，共同承担任务。
本项目申请单位和合作单位形成了良好的产学研互动，共同进行本项目的研发。
项目主持单位##绿色能源科技有限公司，主要负责完成以下任务：
1、负责项目的实施和实施过程中配套的自筹经费的落实，完成项目的经济指标和相应的技术指标；
2、负责完成项目涉及到的各类产品的中试、试生产；
3、负责示范生产线的建立和推广。
浙江工业大学化材学院为项目的合作与技术支撑单位，主要负责为本项目的实施提供相应的技术支撑，协助主持单位进行项目实施和完成项目的技术指标。
六、项目完成年限及进度安排
时间
课题进度安排
2013.02
～2013.04
项目筹划，经费预算，核心技术可行性研究
2013.05
～2013.10
流体循环酯化、酯交换工艺理论研究，定制实验室研究设备，实验室试验，改进研究设备，完善工艺。
2013.11
～2014.04
粗甘油各成份比例测定，粗甘油酸化去杂材料及比例研究，粗甘油中和工艺的研究，粗甘油蒸馏阶段实验室小试。
粗甘油提纯工业甘油整套设备的设计、试生产。
2014.05
～2014.10
粗甲酯真空闪蒸脱甲醇、粗甲酯脱甘油皂、粗甲酯高真空闪蒸脱低沸工艺理论研究及可行性分析，定制实验室研究设备，实验性脱杂操作，改进研究设备，完善工艺
2014.11
～2015.02
新工艺系统性完善，设备改造，投入试生产；
项目成果整理，知识产权申报；
准备项目验收
七、项目经费预算说明
1、经费来源
单位：
万元
项目经费
（万元）
总经费
自有资金
银行贷款
其他资金
申请资助
405.34
305.34
0
0
100
2、经费支出概算
单位：
万元
序号
科目名称
合计
专项经费
自筹经费
（1）
（2）
（3）
（4）
1
1、设备费
210.90
30
180.90
2
（1）购置设备费
151.902
15
136.902
3
（2）试制设备费
0
0
0
4
（3）设备改造与租赁费
59
15
44
5
2、材料费
64.93
25
39.93
6
3、测试化验加工费
34.25
10
24.25
7
4、燃料动力费
11.8
3
8.8
8
5、差旅费
9
3
6
9
6、会议费
8
2
6
10
7、合作与交流费
15
15
0
11
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费
6.5
2
4.5
12
9、劳务费
42.46
10
32.46
13
10、专家咨询费
2.5
0
2.5
14
11、管理费
0
0
0
15
合计
390.34
100
290.34
3、预算科目详细说明
（1）设备费
合计210.902万元，其中专项资金支出30万元，自筹资金支出180.902万元。
用于项目研究开发及试生产过程中购置的设备。
（A）购置设备费：
151.902万元
单位：
万元
设备名称
规格型号
单位
单价
数量
金额
用途说明
水油分相罐
自制
只
3
2
6
粗甘油生产工业甘油
中和罐
自制
只
3
1
3
甘油蒸馏系统
自制
套
12
1
12
小计
21
真空泵
2BV6131
台
2
2
4
粗甲酯脱杂
板式换热
SB22
台
2
3
6
精馏塔
自制
套
14
1
14
屏蔽泵
台
2
6
12
小计
36
原料暂存罐
自制
只
3
2
6
流体循环酯化、酯交换
循环泵
台
1
6
6
中间体贮罐
自制
只
2
5
10
小计
22
耐腐蚀泵
ZK100/35
台
0.53
4
2.12
辅助设备
耐腐蚀泵
ZK80/30
台
0.49
8
3.92
耐腐蚀泵
ZK50/30
台
0.32
8
2.56
耐腐蚀泵
ZK40/20
台
0.29
5
1.45
齿轮泵
DPZ6
台
0.29
10
2.9
齿轮泵
DPZ8
台
0.38
12
4.56
智能数显表
160*80
台
0.035
16
0.56
法兰
1.2
阀门
2.5
管道
2.5
安装
4.5
小计
28.77
精密电子天平
FA1204B
架
0.49
4
1.96
恒温水浴锅
HH-601
台
0.21
2
0.42
旋转蒸发仪
RE-6000
台
1.68
2
3.36
电动搅拌器
JJ-1B
台
0.105
2
0.21
磁力搅拌器
GL-3250B
台
0.16
2
0.32
温控仪
XMT3001B
台
0.08
2
0.16
离心机
TDL40-B
台
0.168
4
0.672
真空泵
2XZ-4
只
0.23
2
0.46
精馏塔
套
0.35
1
0.35
气相色谱仪
台
5.67
2
11.34
液相色谱仪
LC-200
台
5.98
1
5.98
闪点仪
SYD-3536
台
0.265
4
1.06
冷滤点测定仪
SYA-510B
台
1.42
1
1.42
粘度/密度测试仪
SYD-265B
台
0.52
1
0.52
铜片腐蚀测定仪
SYA-0232
台
1.83
1
1.83
氧化安定性测试仪
SYD-0175
台
2.82
1
2.82
残炭测定仪
SYD-30011
台
1.3
1
1.3
硫含量测定仪
SYA-380A
台
0.85
1
0.85
流体循环式酯化、酯交换模拟釜
套
5.8
1
5.8
甘油精馏模拟塔
套
3.3
1
3.3
小计
44.132
合计
151.902
（B）设备改造与租赁费：
59万元
单位：
万元
设备名称
规格型号
单位
单价
数量
金额
用途说明
沉降分离罐
改制
只
2.5
4
10
粗甘油精制工业甘油
酸化罐
改制
只
3
2
6
粗甘油暂存罐
改制
只
2.5
2
5
闪蒸脱水罐
改制
只
4
1
4
小计
25
闪蒸罐
改制
只
4
3
12
粗甲酯脱杂
小计
12
酯化反应釜
改制
只
5
2
10
流体循环酯化、酯交换
酯交换反应釜
改制
只
6
2
12
小计
22
合计
59
（2）材料费
合计64.933万元，其中专项资金支出25万元，自筹资金39.933万元。
主要用于项目开发过程中消耗的各种原材料、辅料、低耗品等的购置费用，包括理化分析耗材、试验分析耗材、小试、中试、试生产所需原料等，相见以下清单：
材料名称
累计用量
单位
单价（元）
金额（万元）
备注
地沟油
120
吨
4400
52.8
甲醇
15
吨
3000
4.5
硫酸
5
吨
800
0.4
氢氧化钾
2
吨
8000
1.6
氢氧化钠
1
吨
3000
0.3
正己烷
20
瓶
450
0.9
4L/瓶
正庚烷
20
瓶
620
1.24
500ML/瓶
乙腈
15
瓶
490
0.735
4L/瓶
乙醚
50
瓶
58
0.29
500ML/瓶
乙醇
120
瓶
9
0.108
500ML/瓶
酸碱指示剂
10
瓶
10
0.01
50ML/瓶
十一酸甲酯
2
瓶
400
0.8
500ML/瓶
氮气（钢瓶装）
30
瓶
350
1.05
10L/瓶
氢气（钢瓶装）
20
瓶
100
0.2
10L/瓶
合计
64.933
（3）测试化验加工费
合计34.25万元，其中专项经费支出12万元，自筹资金22.25万元。
主要用于项目研发过程中外包给其他实验室或检测单位的成分分析费用。
具体如下：
项目
单位
单价
（万元）
数量
金额
（万元）
酯化、酯交换最佳摩尔比测试
批次
0.45
15
6.75
粗甲酯成份比例分析
批次
0.5
15
7.5
粗甘油成分分析
批次
0.8
25
20
合计
34.25
（4）燃料动力费
合计11.8万元，其中专项资金支出3万元，自筹资金支出8.8万元。
主要用于项目研究过程中所需水、电、气、燃料的消耗费用及试生产过程中导热油、蒸汽锅炉等加温装置的煤消耗费用。
使用明细如下：
项目
单位
单价
（万元）
数量
金额
（万元）
水
万吨
1.5
6
9
电
万千瓦时
1.5
10
15
煤
吨
0.09
20
1.8
合计
11.8
（5）差旅费
合计9万元，由专项资金支出3万元，自筹资金支出6万元。
主要包括项目研究过程中开展科学实验（试验）、科学考察、技术调研、学术交流等所发生的差旅费用等，使用明细如下：
项目
人次数
费用
（元/人次）
金额
（万元）
省内调研
20
1500
3
省外调研
10
3000
3
研究讨论会
20
1500
3
合计
9
（6）会议费
共计8万元，由专项资金支出2万元，自筹资金支出6万元。
主要包括会议专家餐费100元/人天，住宿费300元/人天，路费1500元/人次,会议时间2-3天。
每位专家一次会议（3天）费用约4000元【餐饮300+住宿900+路费3000（往返）】。
会场租赁费、字幅、水果等。
每次会议邀请3-5位专家，一次会议费用约2万元。
约召开4次会议。
（7）合作与交流费
共计15万元，全部由专项资金支出。
主要为支付给合作单位浙江工业大学的项目研究和合作费用。
（8）出版、文献、信息传播、知识产权费
共计6.5万元，其中专项资金支出2万元，自筹资金支出4.5万元。
主要内容包括研究过程中支出的出版费、资料费、文献检索费、专利申请费及宣传费。
其中论文审稿费和版面费平均3000元，预期发表5篇论文计1.5万元；专利申请费用6000元/个，预期申请5个专利，计3万元。
图书资料费、文献检索费及宣传费约2万元。
（9）劳务费
合计42.46万元，其中专项资金支出10万元，自筹资金支出32.46万元。
主要用于项目研究开发过程中支付给项目组成员的研究工作津贴以及其他没有工资性收入的相关研究人员，如在校研究生、临时聘用的辅助工作人员、临时安装工人等的劳务性支出费用，具体明细如下：
项目
日·人次数
日·人次费用
金额（万元）
在校研究生
2500
50
12.5
临时辅助工作人员
1600
80
12.8
临时安装工人
150
120
1.8
津贴
8人*24月*800/月
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