文档介绍：1绪论
课题简介
本课题是小型流程控制模型的实施,顾名思义就是指通过模型与计算机控制软件来实现对某一流程的控制,包括在反应期间的加料、出料、以及反应器的液位、温度、压力等等指标的自动控制。本课题的来源是实验室建设项目,为了让学生了解工业中流程的情况及典型设备的结构特点,及其常用的控制与创造可动手的机会,提出本课题。
具体流程我选取了废动植物油生产生物柴油第一部工序,即醇解酯化工序作为研究对象。其中反应设备是酯化反应釜,釜内的反应温度起始20℃,反应中维持在75℃,,反应时间维持在8h以内[1]。本流程具有工艺流程短,设备简单,操作方便,产品质量稳定等特点,原料全部综合利用,无污染物排放,从根本上解决了生物柴油生产成本的问题,醇解、%。
废动植物油生产生物柴油流程介绍
本课题所研究的具体流程为以废动植物油采用酸催化酯交换反应制备生物柴油。期间反应为以废动植物油为原料,在自主研制的DYD催化剂(以多组元SO42-/MxOy型超强固体酸为主要成分)作用下,实现甘油三酸酯与甲醇的醇解反应及脂肪酸与甲醇的酯化反应同时进行。此种生物柴油以其优越的环保、可再生以及类似于石化柴油的动力和燃烧特性受到了各国的广泛重视。
以废动植物油为原料,采用同时酯化、醇解工艺生产生物柴油的工艺,共分为三个工序。1)甲酯化(酯化、醇解)工序制得粗酯,分出副产甘油及黑泥渣:2)减压分馏工序将粗酯经闪蒸器蒸出残留粗酯中的甲醇及水份,再经中碳塔蒸出中碳甲酯,最后经高碳塔蒸出高碳甲酯,并排出植物沥青;3)后处理工序,分别对蒸馏中碳甲酯及蒸馏高碳甲酯用金属盐溶液室温下搅拌反应,分离出金属皂后得精制甲酯。经减压脱水后得成品中碳甲酯及高碳甲酯[2]。在高碳甲酯中加入抗氧化剂及降凝剂成生物柴油。植物沥青渗入原料又作原料或外售代替重油。稀甲醇蒸馏提纯又作原料。甘油水经石灰乳中和后经减压浓缩成80%工业甘油产品。
醇解酯化工序介绍
整个生物柴油的生产过程可分为三个上面工序,现在由于条件等各方面问题,课题中我们介绍和后面实施控点调试都是第一部工序,即醇解酯化工序,得到的产物是未处理的粗的生物柴油。
此工序的具体步骤为:向反应釜中投入配方量的废动植物油及DYD催化剂。开搅拌15 min后开始升温,并泵人配方量的甲醇。经过2h左右的时间,罐内物料温度升到75℃左右出现甲醇沸腾时,停止搅拌保温回流反应。一般反应大约在8 h左右,罐温温度同时维持在75℃左右’。同时为了回收甲醇,在反应釜顶部设置板式冷凝器,使甲醇回收或者回流。反应结束时,经静置分出罐下层的产品与反应所形成的副产品,得到了未经过处理的粗酯与其他副产品。
以废动植物油为原料与甲醇通过第一步工序反应制得的产物,其化学成分复杂,主要有甲醇、月桂酸甲酯、肉豆蔻酸甲酯、棕榈酸甲酯、硬酯酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯、植物沥青等[2]。由此通过这些粗酯,经过二,三两步工序即可得到可使用的生物柴油。
生物柴油发展现状及本国发展情况
由于石油能源资源有限,随着世界工业的快速发展,能源消耗急剧增长,导致石油价格不断上涨、全世界都面临着能源安全的问题。石油能源按目前的使用和开采速度,50—60年内世界石油资源将可能耗尽,而世界范围内车辆柴油化趋势日益的加快,对未来柴油需求量更大[3]。而石油资源的日益枯竭和人们有关环保意识的提高,大大促进了世界各国对可再生环保替代燃料的开发步伐,特别是进入20世纪90年代后,来源于动植物油脂的生物柴油(脂肪酸甲酯)以其优越的环保、可再生以及类似于石化柴油的动力和燃烧特性受到了各国的广泛重视。生物柴油是清洁可再生能源,具有突出的环保性能,无毒性,不含芳香烃等有害物质。与传统柴油相比,生物柴油具有润滑性能好,储存、运输、使用安全,抗爆性好,燃烧充分等优势;既可作为添加剂促进燃烧效果,其本身也可作为燃料,适用范围广。因此特别适合于在城市的公共交通车辆,以及水源保护地的游船或水上交通工具上应用。在发生意外时,所流向地面或河流的生物柴油不会对土壤水源产生严重影响,因此其特别受到各国公共交通运输部门的青睐。
到目前为止,已经有直接混合法、微乳液法、高温裂解法和酯交换反应四种制备生物柴油的传统方法[4]。其中酯交换反应最具有工业可行性。而就酯交换反应而言,有酸/碱催化法、生物酶催化法和无催化剂条件下生产生物柴油。
对于如此良好的燃料替代品,同时具有许多普通燃料所没有的优点的产品。世界各国对它都显得尤为青睐。而我国作为一个消耗能源大国,更加应该对此付出更多的研究与关注。对此有如下几条建议很适合我国:(一)扩大生产原料的来源(二)提高生产技术(三)政府应加大扶持力度
我国是柴油消耗大国, 目前每年柴油消费量约为6000