鑫源生物柴油厂提炼生物柴油项目可行性方案.docx

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鑫源生物柴油厂提炼生物柴油项目可行性方案

第一章概述

1.1项目名称、主办单位及负责人

项目名称:

**县鑫源生物柴油厂提炼生物柴油项目

建设单位:

**县鑫源生物柴油厂

企业性质:

个人独资

法人代表:

项目负责人:

**

建设地址:

**县大东沟镇辛壁村

1.2编制依据

1、**县鑫源生物柴油厂项目可研报告编制委托书;

2、《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年(2006~2010年)发展纲要》

3、国家、省、市有关政策、法规、规范、标准

4、**市鑫源生物柴油厂提供的基础资料、数据

1.3主要研究内容

本报告主要对项目背景、市场条件、工艺技术方案、土建工程、环保效益、劳动安全及卫生、投资估算、经济效益等进行了重点研究分析。

1.4项目背景

1.4.1建设单位概况

**县鑫源生物柴油厂成立于2006年,是一家个人独资企业,厂址位于**县大东沟镇辛壁村原冶炼厂内,工厂的业务范围为采用各种废油提炼生物柴油,重新建厂充分利用冶炼厂原有的厂房和水、电基础设施,做到投资最小化。

工厂成立后所需劳动定员12人。

1.4.2项目提出的理由

能源作为推动国民经济发展的关键动力其重要性是众所周知的,柴油作为一种重要的石油炼制产品,在各国燃料结构中占有较高的份额,已成为重要的动力燃料。

随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快,未来柴油的需求量会愈来愈大,而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高,大大促进了世界各国加快柴油替代燃料的开发步伐,尤其是进入了20世纪90年代,生物柴油以其优越的环保性能受到了各国的重视。

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(俗称地沟油)等为原料制成的液体燃料,是优质的石油柴油代用品,也是典型“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。

我国是一个石油净进口国,石油储量又很有限,因此,提高油品质量对中国来说就更有现实意义。

而生物柴油具有可再生、清洁和安全三大优势,发展生物柴油技术对我国农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理有十分重大的战略意义。

“十一五”规划中明确提出,要大力发展可再生资源,扩大生物柴油的生产能力。

同时,由于石油价格的不断攀升,大力发展生物柴油的呼声也越来越高。

随着世界范围的能源短缺以及人们对环境保护的日益重视,开发和研究生物柴油这一绿色环保型燃料,以替代不断枯竭的石油的任务已迫在眉睫。

采取废油制取生物柴油,不仅可以降低成本,缓解能源危机,改善能源结构,而且可大大降低石油柴油的燃烧所带来的污染,减少餐饮业处理废油时对环境的破坏,变废为宝产生积极深远的影响,对调整我国农作物结构,促进农业的发展、促进新兴工业——生物柴油工业的生产和发展,有着巨大的社会效益和经济效益。

**市工程咨询中心接受委托,对**县鑫源生物柴油厂提炼生物柴油项目进行可行性研究。

1.5主要研究结论

通过调研、分析,可研研究认为项目建设符合国家鼓励发展新能源的产业政策,该项目市场前景广阔,核心技术先进,原辅材料供应充足;项目总建筑面积152m2,总投资61.03万元,工程方案及投资估算合理有据,项目实施后不仅具有良好的经济效益,而且具有良好的社会效益和环境效益,项目建设是必要的也是可行的。

1.6主要技术经济指标

表1-1主要技术经济指标表

序号

项目

单位

数量

备注

生产规模

T/d

1.0

生物柴油

年生产日

d

300

主要原、辅材料用量

详见第五章

公用工程消耗

1

年耗电量

KWH

0.3万

2

年耗水量

T

300

年运输量

T/a

1092

年运入量

T/a

546

年运出量

T/a

546

劳动定员

12

总用地面积

M2

572

建筑面积

M2

152

绿化率

%

30

工程总投资

万元

61.03

1

固定资产投资

万元

57.81

2

铺底流动资金

万元

3.22

十一

年销售收入

万元

165

十二

年成本费用

1

年总成本费用

万元

144.75

第三年

2

年经营成本

万元

138.96

第三年

十三

年均利润总额

万元

15.74

达产年

十四

年销售税金及附加

万元

20.74

达产年

十五

财务评价指标

1

投资利润率

%

23

2

投资利税率

%

30.22

3

财务内部收益率

%

27.07%

税前

4

财务净现值(Ic=11%)

万元

48.98

税前

5

投资回收期

A

4.64

税前(含建设期)

6

财务内部收益率

%

20.09%

税后

7

财务净现值(Ic=15%)

万元

25.73

税后

8

投资回收期

A

5.47

税后(含建设期)

9

盈亏平衡点

%

44.6

第二章市场分析与规模确定

2.1产品优势

该项目生产的产品——生物柴油是清洁的可再生能源,与化石柴油相比,生物柴油具有以下优势:

1、生物柴油具有优良的环保特性。

污染物排放量、毒性均比化石柴油低,且生产原料可再生;

2、具有较好的低温发动机启动性能。

无添加剂冷滤点达-20℃;

3、具有较好的润滑性能。

使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低,延长使用寿命;

4、具有较好的安全性能。

由于闪点高,不易挥发,在运输、储存、使用方面具有较高的安全性;

5、具有良好的燃料性能。

十六烷值高,使其燃烧性好于化石柴油,燃烧残留物呈微酸性,使催化剂和发动机机油的使用寿命加长;

6、具有可再生性能。

作为可再生能源,与石油储量不同,通过农业和生物科学家的努力,可供应量不会枯竭;

7、车、船实验证明无须改动柴油机,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;

8、船用不会对水造成污染,即使泄露也不会毒害鱼类;

9、生物柴油以一定比例与化石柴油调和使用,可以降低油耗、提高动力性,并降低尾气污染。

具体对比数据详见表2-1、表2-2。

表2-1生物柴油与化石柴油的性能对比数据

特性

生物柴油

化石柴油

冷滤点(CFPP)

夏季产品(℃)

-10

0

冬季产品(℃)

-20

0

20℃的密度(g/mL)

0.88

0.83

40℃动力粘度(mm2/s)

4~6

2~4

闪点(℃)

>100

60

可燃性(十六烷值)

≥56

≥49

热值(ml/l)

32

35

燃烧功效(柴油=100%)(%)

104

100

硫含量(w,%)

<0.001

<0.2

氧含量(v,%)

10

0

燃烧1kg燃料按化学计算法的最小空气消耗量(kg)

12.5

14.5

水危害等级

1

2

三星期后的生物分解率(%)

98

70

表2-2生物柴油汽车与柴油汽车的排放废气对比数据

对比特性

生物柴油

化石柴油

优势百分比

雾点(mg/m3)

351

555

-37

积炭(mg/m3)

182

262

-30

碳氢化合物含量(mg/m3)

373

287

-75

SO2(mg/m3)

90

150

-40

CO(体积百分含量)

0.08

0.10

-20

2.2市场现状分析

2.2.1国外发展状况

生物柴油的研究最早从20世纪70年代开始,于1988年由德国聂尔公司发明,1996年德国和法国建立了生物柴油的工业化生产装置,同年,欧洲成立了以生产生物柴油为主的生物柴油委员会,这表明了又一个新兴产业的形成。

近年来,西方国家加大生物柴油商业化投资力度,使生物柴油的投资规模增大,开工项目增多,全球90%的生物柴油产自欧洲。

欧盟以油菜为原料,2001年生物柴油的产量超过100万吨,2005年欧盟生物柴油产量增长65%,已占到成品油市场的5%。

生物柴油的生产成本为0.33欧元/升,批发价格0.45欧元/升,零售价格0.71欧元/升,低于常规柴油的0.75欧元/升,极大地刺激了产业发展。

在美国,生物柴油已形成规模,并成为该国产量增长量最快的替代燃油,2005年生物柴油产量为30万吨。

德国、法国、意大利等国已经在公交领域使用生物柴油。

2005年全球生物柴油总产量约200万T,产量分布如图2-1示。

图2-1世界各国生物柴油产量图

2.2.2国内发展状况

国内柴油市场需求随着经济的快速发展,紧缺现象已日益显露。

我国石油缺口2002年为科威特年产量的一半;2003年,受国民经济持续快速增长的拉动,中国石油市场需求增势强劲,石油产品需求总量增长幅度达到两位数,为11.4%,比2002年提高了7.4个百分点,这促进了石油进口量的大幅攀升,使我国成为石油消费和进口大国;2004年中国石油市场供需形势与2003年情况基本相似,继续保持了消费需求旺盛、供需基本平衡的格局,全年原油消费量为2.7亿吨,净进口量1亿吨以上;2005年中国石油缺口继续增大,达到科威特全年的石油产量。

同年,我国柴油产量达到80.5Mt,缺口600~2400kt,预计十年内该数量将以24%的增长率向上增长。

随着西部开发进程的加快和国民经济重大基础项目的相继启动,柴油的需求量更加突出,开发生物柴油成为目前石化行业调整油品结构的方向之一。

我国从2001年开始生产生物柴油,与世界上发达国家相比研究和生产相对较晚,但进展很快,目前已具备了从油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良,到加工工艺和设备制造的产业化生产能力。

目前全国生产生物柴油的企业已有数十家,年产量超过10万吨。

我国有着十分丰富的生物柴油原料来源,废油脂资源中仅地沟油一项,每年就有40.1万吨。

2004年,国家科技部启动了国家科技攻关计划“生物燃料油技术开发”项目;2005年国家专项农林生物工程项目确定,我国到2010年生物柴油的年生产能力要达到200万吨,2020年生物柴油的年生产能力达到1500万吨。

2.3市场预测

与普通柴油相比,生物柴油更有利环保,使用生物柴油使车尾气中有毒有机物、颗粒物、CO2和CO排放量均有很大程度的降低。

按照京都议定书,欧盟2008~2012年间要减少CO2排放量8%。

就燃料对整个大气CO2影响的生命循环分析看,生物柴油排放的CO2比化石柴油要少约50%。

为此,欧盟最近发布了两项新的指令以推进生物燃料在汽车燃料市场上的应用,这将进一步推动欧洲生物柴油工业的发展。

2006年,欧盟生物柴油产量将达到450万吨,到2010年产量有望达到1350万吨,占欧盟全部燃料的2%。

美国目前的产量不及欧盟,但美国能源署计划到2010年,生物柴油的产量超过1200万吨。

另外,汽车柴油化已成为汽车工业的一个发展方向,据专家预测,到2010年,世界柴油需求量将从38%增加到45%,而柴油的供应量严重不足,这都为油菜制造生物柴油提供了广阔的发展空间。

我国作为一个石油净进口国,大量进口石油对我国的能源安全造成威胁,提高油品质量对我国来说有着重大的现实意义。

生物柴油具有可再生、清洁和安全三大优势,在能源储备、环境保护、废油利用方面均有着强大的竞争力,是“十一五”期间我国新能源开发的方向之一。

预计2006年中国的生物柴油产量可能增长五倍,达到60万吨。

到2010年,中国的产量可能进一步增长三倍,达到180万吨。

随着城市环保要求的进一步提高,城市燃烧锅炉逐步淘汰,取而代之的燃油锅炉同样加剧了柴油的消耗,故生物柴油的销售市场前景无限。

2.4规模确定

根据以上市场分析,结合企业资金情况、场地条件、原辅材料供应及供应配套设施条件,确定项目的生产规模为日产生物柴油1吨,销售市场面向**市及周边城市和地区。

第三章厂址选择与建设条件

3.1厂址位置

项目区位于**县大东沟镇辛壁村,项目利用原来的冶炼厂(占地面积6800m2)内的用地,该项目用地面积572m2。

项目区南边80m处有一个加油站。

3.2建设条件

3.2.1自然条件

1、气象条件

该项目区位于**市**县,属暖温带大陆性季风气候区,具体气象指标如下:

年平均气温11.0℃

最冷月(一月)平均气温-9.4℃

最热月(七月)平均气温31.2℃

极端最低气温-22.8℃

年最大降雨量617.9mm

月最大降雨量176.4mm

频率最高风向NW

平均风速2.2m/s

最高风速23m/s

全年平均相对湿度63%

标准冻土深度50cm

最大积雪深度21cm

基本风压0.45KN/m2

基本雪压0.30KN/m2

设计时应结合以上气象条件,使项目建设、使用适应当地气候气象特征。

2、地形地质

场区地形高差不大,尚未进行地质勘察,可研建议在初设之前委托有资质的勘察单位对项目区进行详细的地质勘探,取得详实准确的地质资料,为设计提供依据。

3、地震

根据抗震规范《我国主要城镇抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组》,**县抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第三组。

3.2.2公用工程条件

1、交通条件

项目所在地位于辛壁村东南2公里,晋韩路从项目场地的东边穿过,距场地约40米。

2、供水

项目区总用水量最高1吨/日,用水来源为位于项目场区南边加油站内的水井,距离项目区约80米。

3、供电

项目区总用电负荷为10KW,原来冶炼厂内100KVA变压器即可满足用电需要。

4、供暖

项目区总热负荷6.72KW,新增一台0.5t/h环保型蒸汽锅炉即可满足项目区供暖需求。

5、通讯

通讯系统已覆盖到项目区,由电信局就近接入即可。

第四章生产工艺及主要设备

4.1生产工艺

该生物柴油的生产工艺主要采用连续碱催化的生产工艺,该工艺主要分为四个生产单元:

毛油脱胶、精练和干燥单元;油脂的转酯化反应单元;甲酯的洗涤、干燥单元;过量甲醇回收和甘油精制单元。

考虑该厂的生产用废油来源比较广泛,故增加了处理高含游离脂肪酸原料的酸、碱催化预处理单元。

下边对生产工艺过程中的四个步骤进行详述:

1、毛油脱胶、精练和干燥单元

将毛油通过酸脱胶除去水分和水不溶性磷脂,使之形成胶质物,然后分离除去。

采用碱炼的方法除去毛油中的游离脂肪酸,将精炼后的油经过真空干燥器干燥后送入转酯化单元。

2、转酯化反应单元

将精炼油送入CSTR1#反应釜中保持一定的温度,过量的甲醇随同甲醇钠催化剂一起加入到反应器中,在甲醇钠催化作用下甘油油三酯和甲醇之间发生转酯化反应生成生物柴油和副产物甘油。

同时残留在精炼油中的游离脂肪酸同甲醇钠反应生成皂和甲醇。

将反应后产物用滗析器分离出甘油相(甘油、甲醇、甲醇钠)和酯相(甲酯、未反应油、甲醇、皂)。

然后将分离出的酯相送入到CSTR2#反应釜中,甘油相则打到收集罐中。

在第二级的反应中同第一级一样重复进行,然而过量甲醇的加入量是根据第一级反应中未反应的甘三酯量计算的。

从二级分离器中分离出来的酯相打到酯的洗涤干燥单元进行处理,甘油则打到收集罐中。

3、甲酯的洗涤、干燥单元

将转酯化反应后的甲酯送入到洗涤塔中,用温软水对酯进行洗涤,除去酯中残留的甲醇、皂和游离甘油。

洗涤后的酯送入到沉降槽中沉降分离出洗涤后的酯。

最后将酯送入到真空干燥器中将酯中残留的横量湿性物质除去。

干燥后的酯经冷却后加入抗氧化剂成为成品生物柴油。

4、甲醇回收和甘油精制单元

将上述各工段中收集到的甘油-水-甲醇溶液在加热器中加热到甲醇的沸点温度,在甘油-甲醇汽提塔中用过热蒸汽将甲醇从混合物中提取出来,饱和甲醇蒸汽和部分液体进入甲醇蒸馏塔中提纯,甲醇蒸汽经冷凝后循环到CSTR。

蒸馏塔底物含有甘油、冷凝水和其它杂质。

热甘油溶液从汽提塔底部送到粗甘油收集罐中。

将收集罐中的粗甘油在酸化釜中混合一定比例的盐酸溶液,在酸化反应中,物料中的甲醇钠催化剂与盐酸反应生成甲醇和NaCl,残留皂同盐酸反应生成游离脂肪酸和NaCl。

用滗析器将甘油产品从游离脂肪酸和其他杂质(如未反应油等)中分离出来,然后进行精制,可以制成医用级和工业级甘油产品。

详见如下工艺流程图:

图4-1生物柴油提炼工艺流程图

4.2产品特性

该产品酸价可降低到6KOHmg/g以下。

该燃料油具有长链分子结构,与石油产品相比毒性小、化学稳定性好,放置四年以上物化性能基本没变化,可与柴油以任意比例互溶,使用方便.主要性能指标与0号柴油相近。

可作为船和拖拉机(柴油发动机)的代用燃料、经台架试验,冷启动性能、不同负荷下燃烧性能、动力性能、烟度和排油气温度等均与0号柴油相近。

4.3设备选型

4.3.1设备选择原则

1、选择经实践检验运行安全、经济、耐用的设备;

2、选择同工厂生产规模相互匹配的设备;

3、选择节能、低噪、好用、高效的设备;

4、选择偶有故障便于维修排除,且对生产影响小的设备;

5、适当选择自动控制的新型设备;

4.3.2主要设备

主要设备明细表

序号

设备名称

单位

数量

购置费(万元)

备注

1

预处理设备

1

2

2

主反应设备

1

5

3

蒸馏塔设备

1

5

4

真空设备

1

10

5

其它仪表、设备

5

总计

第五章主要原辅材料供应

按相关资料,生产一吨产品平均消耗油脂1.3吨、甲醇209公斤、添加剂7.4公斤,确定,原辅材料年用量如下表:

原辅材料供应表

序号

矿名

单位

数量

来源

单价

1

油脂

390

附近购买

2700元/吨

2

甲醇

62.7

市场购买

2650元/吨

3

甲醇钠

2.22

市场购买

2.8万元/吨

4

300

水井

5

万度

0.3

供电公司

0.5元/度

1、油脂:

生物柴油来源极广,各地各种动物、植物油脂、废煎炸油、地沟油、植物油厂脚料油、酸化油、毛油等一切废油。

价格便宜,废煎炸油、酸化油、地沟油原料成本价为2700元/吨左右。

2、化工原料:

本地化工商店采购。

第六章工程技术方案

6.1总图工程

6.1.1布置原则

1、依据生产工艺流程布置各建(构)筑物的相对位置;

2、充分利用场区原有建筑物;

3、合理组织人流和物流布置场区道路,避免人流和物流的交叉。

4、结合城镇规划及厂区绿化,以提高环境质量,创造良好的生产条件和整洁的工作环境。

6.1.2场区平面布置

场区总用地面积572m2;根据工艺流程及场地地形条件,充分考虑对场区内原有建筑物及其服务设施进行利用,合理的进行功能分区,场区平面布置:

厂区东北角为原材料储存区,北边为生产厂房,厂方的西边为成品仓促区和甲醇仓储区,南边用作办公服务区。

1、原材料储存区主要布置两个废油油脂储罐10立方米;

2、生产厂房,长13.8m,宽5.2m(为原有建筑),厂房内设四个生产工艺单元:

分为毛油脱胶、精练和干燥单元;转酯化反应单元;甲酯的洗涤、干燥单元;甲醇回收和甘油精制单元。

3、成品仓储区和甲醇仓储区为一个20立方米的地上柴油储罐,甲醇仓储罐位于柴油罐的东边紧临生产厂房布置。

4、办公服务区设3间单层办公室,总建筑面积50平方米,层高3米,办公室坐东朝西依东边的围墙布置。

锅炉房位于办公服务区内的西边,建筑面积30平方米,层高4米。

办公用房和锅炉房中间布置172m2的草坪。

该项目新增建筑面积80m2;利用原有建筑面积72m2,原有储水池(地下)位于生产厂房的东南边;厂内地面硬化面积248m2;绿化面积172m2。

厂区四周砌筑2.2米高的不燃烧实体围墙,总长96m;大门宽6m,设在场区的东侧。

运输方式,原材料及产品主要通过公路运输的方式,产品生产过程中采用管道运输。

场区平面布置详见附件《鑫源生物柴油厂平面布置图》。

6.1.3竖向布置

充分利用地形,根据生产、运输、排水、管线敷设及土(石)方工程等要求,合理利用自然地形,尽量减少土(石)方、建筑物和构筑物基础、护坡和挡土墙等工程量。

竖向设计方案应方便生产联系,满足运输及排水设施的技术条件,同时应减少土(石)方工程量,使填方和挖方平衡,缩短运距。

6.2工程技术方案

6.2.1建筑设计

1、生产厂房

生产厂房充分利用原有机房,对其进行内外墙粉刷,原有结构不变动。

2、办公用房

办公用房,位于场区东南部,用于管理人员办公及休息使用,建筑面积50m2。

3、锅炉房

锅炉房位于办公用房的南边,主要负责厂区内冬季采暖及提供生产工艺中使用的蒸汽,建筑面积30m2。

6.2.2结构设计

为了做到经济合理、方便施工、加快工程进度、节约投资,在利用原油建筑的基础上,新建办公用房和锅炉房,都采用砖混结构,基础采用墙下条形砖基础。

道路及硬化采用强度等级不低于C10混凝土垫层,面层采用强度不低于C25细石混凝土面层。

6.3公用工程

6.3.1给排水设计

1、给水设计

项目用水主要为工艺用水,分为两个部分一部分为蒸汽锅炉耗水,另一部分为生产工艺中酯相洗涤耗水。

项目日用水量按1吨计算,年用水量为300吨,生产用水来自距项目区约80米加油站水井,厂区内室外给水管成枝状布置,送入各用水点。

蒸汽锅炉用水经软化水处理装置处理后,供锅炉使用。

2、排水设计

项目生产过程中的冲洗水略显碱性,为防止造成水污染,冲洗水经处理后循环使用,最终只有少量废水处理后排出厂外。

6.3.2供热与采暖

1、供热

项目实施后,蒸汽耗量为年平均0.3吨/时。

新建锅炉房位于厂区西南角,安装一台0.5吨/时的环保型锅炉,以满足生产用汽。

锅炉产生的蒸汽送至车间各用汽点。

根据水质情况,按照《低压锅炉水质标准》规定,给水需采取软化措施,处理后的水质达到的水质标准为:

悬浮物≤5毫克/升,总硬度≤0.03毫克当量/升,PH>7。

项目选用两台电动泵作为常用给水泵,一用一备。

锅炉房排污先排至排污降温池冷却后,再排入下水道。

锅炉消烟除尘采用立式多管除尘器,烟气经除尘后,再由35米~40米高的钢烟囱排入大气,烟尘排放浓度达到国家排放标准。

2、采暖

项目采暖面积为122平方米,采暖热负荷为6.72KW。

热媒供回水为95~70℃热水,由锅炉房汽水换热站提供,采暖方式为单管上供下回,同程布置。

6.3.3供电设计

1、负荷计算及变压器选择

项目区内日用电量为10KW,项目年用电量为0.3万度。

供电由厂区内100KVA的变压器供给,即可满足项目使用的要求。

2、供配电系统设计

全厂供电负荷为三级,动力系统采用放射式和树干式相结合的供电形式,从变压器引出的配电干线,使用电缆辐射到车间及办公用房,照明用电采用放射式和链式的混合形式供电。

3、防雷接地

根据建筑物的雷击计算次数设置防雷设施,本项目建筑物为三类防雷建筑物,接地电阻不大于10Ω。

对于突出屋顶的设备和金属管道,均与屋面避雷线可靠连接,并与该建筑物接地系统连接。

该厂供电系统采用TN-C-S方式。

第七章节能

7.1节能原则

节能是我国经济和社会发展的一项长远战略方针。

根据《中华人民共和国节约能源法》和国家《能源节约与资源综合利用“十一·五”规划》,企业应把能源节约作为主导思想和生产原则,提高资源综合利用率。

7.2节能措施

1、合理进行工艺总平面布置和室

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