1、年产10万吨生物柴油高新科技项目申请报告 年产10万吨生物柴油高新科技项目申请报告1、 申报单位项目背景和概况1.1 项目建设的必要性及经济意义1.1.1 项目背景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。石油是一种不可再生的能源，石油产品的广泛使用也带来空气污染问题。随着石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，一些国家加快了柴油替代燃料的开发步伐。尤其是进入20世纪90年代，生物柴油以其优越的环保性能受到缺油发达国家的高度重视，并进一步加大了对其的开发力度，且已经进入产业化和市场化。生
2、物柴油是优质的可替代石化柴油的环保、安全可再生能源之一。生物柴油以一定比例与石化柴油调配使用，可以降低油耗、提高动力性能，降低尾气污染。如果以各种废弃油脂为原料生产生物柴油，由于技术已经比较成熟，而且还有一些新的技术在不断研究和开发，则具备市场开发价值。近年来，我国每年消耗各种动植物油脂总量在1,5001,650万吨之间，在油料加工和使用（包括油脂加工和食品加工）过程中产生大量的废弃油脂，如油脂加工企业产生的各种油脚、酸化油，酒店、餐饮业的煎炸废油、泔水油等。调查资料显示，我国产生废弃油脂总量每年在二百万吨左右，实现废弃油脂的回收并用于生物柴油的生产，则既可以解决废弃油脂排放对环境的严重污染，
3、又可以实现资源再生利用的目的，既有经济效益，又有较好的社会效益。生物柴油的制备方法有化学法，生物酶法，工程微藻法。目前主要是用化学法生产，生物酶法技术尚不完善，目前最先进、处于发展前沿的工程微藻技术尚在研究阶段。生物柴油的化学法生产就是采用植物或动物油脂与甲醇等低碳醇在酸或碱性催化剂作用下进行酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯，即生物柴油。目前生物柴油商业化生产的主要障碍是生产成本高，其生产成本大约是石化柴油的1.5倍。鉴于生物柴油生产成本的75%是原料成本，也就是植物油或动物油脂的成本。因此采用廉价生产原料和先进技术，提高转化率从而降低生产成本是生物柴油能否实用化、产业化的关键。某新能源科技有限
4、公司于2007年8月成立，主要从事新能源产业，注册资金5008万元人民币，占地面积80亩。公司以中国科学院广州能源研究所为技术依托，准备对生物柴油进行开发生产。在国家产业政策指引下，可再生能源的发展在中国越来越受重视，生物柴油产业在未来几年内，将成为中国高速发展的朝阳行业。同时即将投入建设的年产10万吨生物柴油项目被列为2008年浙江省重大工业项目、浙江省重点建设项目。1.1.2 项目实施符合国家能源政策随着经济的快速增长，我国石油资源面临严重的供需矛盾将越来越尖锐。我国1993年以来已成为一个石油净进口国，石油储量又很有限，大量进口石油对我国的能源安全造成威胁。据中国能源研究所、国际能源机构
5、（IEA）、美国能源部（EAI）和欧佩克（OPEC）预测表明，到2010年和2020年中国的石油产量将分别位于1.56-1.87亿吨和1.35-2.20亿吨之间，而同一时间的中国石油需求量将分别达到3.35-3.68亿吨和4.30-5.50亿吨之间。1997年中国对外石油依赖程度为22.3，2010和2020年将分别增长到61和76.9。因此，发展生物柴油并实现工业化生产对保障我国和各地区能源安全具有重要的战略意义。我国“十五”纲要也已经提出要发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家产业发展的方向。1.1.3 有利于保护环境与生态，并从根本上解决潲水油污染餐桌问题与传统的石化柴油相比，
6、生物柴油对环境友好，采用生物柴油尾气中有毒有机物排放量仅为石化柴油的十分之一，颗粒物为普通柴油的20，CO2和CO排放量仅为石化柴油的10，无SO2和铅及有毒物等的排放；混合生物柴油可将排放含硫物浓度从500PPM 降低到5PPM。使用生物柴油后，汽车尾气排放符合欧标准，并且，每年二氧化碳排放将减少12万吨；二氧化硫等硫化物的排放减少30；不含多环苯类致癌物质。因此，生物能源可以显著改善由温室气体和SO2排放所带来的环境问题。随着京都议定书的实施，环境保护已经成为世界各国高度重视的课题，为了履行我国加入京都议定书后的承诺，我国也有必要大力发展生物柴油产业。此外，据统计，仅广东省广州市每年就产生
7、14万吨的废油脂，广州市政府己经对地沟油的收集做出统一管理，并有望进行地方立法通过，杜绝其经过不法商贩加工后重新流入餐饮业，同时也为生物柴油的生产提供了原料保障。按目前*餐饮业的繁荣景象估算其产生的废油脂可达4万吨以上，据计算，由此生成的生物柴油可供城市2000台公共汽车使用（按每台公共汽车每年行驶8万公里计算）。因此，发展生物柴油产业，不仅有利于生态环境保护，也从根本上杜绝了潲水由对餐桌的污染。1.2 关于本项目可行性研究的结论1.2.1 简要结论（1）利用废弃食用油脂、地沟油生产生物柴油，一方面可防止废油不加处理排放污染环境，同时也解决污染油重回餐桌；另一方面可大大减少生物柴油的生产成本，
8、同时也能够缓解能源供需矛盾对我国所构成的能源压力，符合国家的能源产业政策。（2）以废弃油脂生产生物柴油，原料供应渠道广泛，建设单位已与多家原料供应商签署意向，原料来源稳定；生产工艺采用专业研究生物柴油技术的某某院广州能源所中试成果和已推广的技术，并且建设单位与研究所已建立合作推广关系，技术上可靠；由于目前乃至今后一段时期我国石化柴油供求矛盾仍然突出，供给明显不足，加之国际油价不断上涨，生物柴油依然是供方市场，并且本项目已正式列入浙江省重点建设项目（浙发改基综2008383号）和浙江省重大工业项目（浙发改产业2008352号），在投资建设产业化进程中和产品销售上可获得政府和政策上支持。（3）建设
9、单位投资者，具备了一定的经济实力，多年的生产经营聚集了一批有实践经验的骨干队伍，总结出一套比较成熟的管理经验，建立了质保体系，并且有高效、广泛的销售网络。因此本项目实施后，能确保产品的质量和市场的占有率，充分发挥本项目的经济效益。综上所述，本项目的投资建设是必要的、可行的。1.2.2 主要技术经济指标（表1-1） 表1-1 主要技术经济指标 序号指标名称单位数量备注一生产规模吨/年生物柴油吨/年100000二产品方案1生物柴油吨/年1000002粗甘油吨/年8668副产品3硫酸钾吨/年1058副产品三年工作日日300四原材料及动力消耗1主要原材料原料油吨/年110000规格：92%以上甲醇吨/
10、年11080规格：99%以上氢氧化钾吨/年2506浓硫酸吨/年598固体酸吨/年220干洗剂吨/年2002动力消耗自来水万吨/年4.5电kWh/年877.52燃料油吨/年3339五三废排放量1废气万标立方米/年7948.8具体见P48分析2废渣、废液吨/年14878沥青及其他废料3废水吨/年5728六全厂定员人100七年运输量吨260758其中：运入量吨130379运出量吨130379七征地面积平方米53321.2579.98亩八建筑面积平方米23694.7九能耗指标t标煤/万元0.19实测数据为0.17十总投资万元186751固定资产投资万元160632铺底流动资金万元2612十一年销售收入
11、万元80000十二年总成本万元71518十三年利润总额万元6077.5十四年税后利润万元4558.1十五投资利润率%24.4十六投资利税率%32.5十七投资内部收益率%17.8所得税后十八财务净现值(ic=12%)万元15371所得税后十九投资回收期年5.1所得税后2、市场预测2.1 市场情况预测2.1.1欧盟生物柴油发展情况鉴于植物生长过程吸收的CO2大于生物柴油燃烧排放的CO2，欧盟为了履行“京都议定书”中减轻地球温室效应的承诺，大力发展生物柴油，对生物柴油采取差别税收刺激、菜籽油原料生产补贴等措施, 提高了生物柴油对石化柴油价格上的竞争力。欧盟2003年生物柴油的产量达到了270万吨 ，
12、2005年产量为607万吨，比上年增长65%，其中德国160万吨，法国49.2万吨，意大利39.6万吨，捷克13.3万吨，波兰10万吨。欧盟计划于2010年达到8001000万吨，使其在柴油市场中的份额达到5.75 %，计划在2020年达到20%。德国现有超过10家生物柴油厂，总生产能力达200万吨/年，拥有300多个生物柴油加油站，对生物柴油实行不收税的政策。法国有7家生物柴油厂，总生产能力为40万吨/年，意大利有9家生物柴油厂，总生产能力33万吨/年。奥地利有3家生物柴油厂，总生产能力5.5万吨/年，税率为石化柴油的4.6%。比利时有2个生物柴油生产厂，总生产能力约24万吨/年。2.1.2
13、美国生物柴油发展情况美国为了扩大大豆的销售和保护环境，十多年来一直致力于使用大豆油为原料发展生物柴油产业。2002年，美国参议院提出包括生物柴油在内的能源减税计划，生物柴油享受与乙醇燃料同样的减税政策；要求所有军队机构和联邦政府车队、州政府车队等以及一些城市公交车使用生物柴油。2002年生产能力达到22万吨，2011年计划生产115万吨，2016年达到330万吨。美国同时以大豆油生产的生物柴油为原料，开发可降解的高附加值精细化工产品，如润滑剂、洗涤剂、溶剂等，已形成产业。美国BIODIESEL INDUSTRIES , Inc. 开发成功能够移动组装的生物柴油生产装置，据称年处理能力为3000
14、10000，可加工多种原料，而且生产所需的能源可以自给。2.1.3我国生物柴油发展情况我国生物柴油发展起步较晚，但发展势头迅猛。2006年1月1日，中华人民共和国再生能源法的实施，为生物柴油的生产和应用奠定了法律基础。推广生物柴油已成为我国一项利国利民、对国家经济可持续发展具有重要意义的战略性举措。“十五”纲要提出要发展各种石油替代品，将发展生物液体燃料确定为国家产业发展的方向。生物柴油作为一种优质的生物液体燃料，它的发展将对我国能源安全、环境保护以及农业产业结构调整等方面起着重要作用。我国生物柴油产业化首先在民营企业展开，四川古杉油脂化学公司、海南正和生物能源公司、福建卓越新能源发展公司等都
15、建成了年产12万吨的生产装置，主要以餐饮业废油为原料，除生产生物柴油外，还生产一些高附加值的产品。利用餐饮业废油生产生物柴油，可以减少肮脏的、含过氧化基脂类等致癌物质及其他污染物排入环境或重新进入食用油系统，对于大中城市的绿色化具有重要意义。另外，海南正和生物能源公司还以黄连木树果油为原料，并建有约10万亩原料种植基地。北京市科委可持续发展科技促进中心正与石油大学合作，利用北京市餐饮业废油为原料来制造生物柴油。江西巨邦化学公司进口美国转基因大豆油和国产菜籽油生产生物柴油，正在建设年产10万吨生产装置。四川大学生命科学院正筹备以麻疯树果油为原料，计划建立年产2万吨的生产装置。最近利用低档菜籽油和
16、动植物再生油资源的高新技术和环保项目，已落户上海金山工业区。项目投资方阗仁德(上海)环保能源有限公司将首次把生物柴油的国际生产标准引入中国，生产出符合欧洲最严格标准(EN14214标准)的生物柴油。该项目总投资5000万美元，一年半后形成年产5万吨生物柴油和6050吨工业甘油的生产规模，3年后形成年产量10万吨生物柴油的规模。上述项目将在国内首次实现废油脂和菜籽油同时作为原料，而且基本可实现1吨原料生产1吨生物柴油。我国是一个石油净进口国，石油资源相对贫乏，2000年探明储量为3040亿吨，如果按2000年石油年开采量计算，到2020年我国石油资源已趋于枯竭。但是，石油的消费量因国民经济的发展
17、而不断增加，特别是近几年，我国石油消费进一步加快，2004年的需求增长量占全球总需求增长量近三分之一。由于国内原油产量仅1.8亿吨左右，不足部分只能依靠进口解决，对外依存程度接近50%。据预测，我国石油消费增长势头将持续到2040年，能源短缺将长期制约我国经济发展。我国是柴油消费大国，2003年我国消费柴油8307万吨，汽油4016万吨， 2005年柴油产量突破1亿吨，达到1.09亿吨，进口量达274万吨，但这仍然不能满足国内柴油的消费需求，柴油供需平衡问题将是我国未来较长时间石油市场发展的焦点问题。为了适应我国特殊的燃油消费结构，近年来炼化企业不断提高柴汽比，2004年生产柴汽比达到1.94
18、。但是，我国消费柴汽比在2.0以上，而且呈增加的趋势，2005年柴汽比为2.35， 2006年进一步增加到2.42。因此，发展生物柴油将在一定程度上缓解柴汽比供求失衡的紧张局面，专家认为，生物柴油将对我国农业结构调整、能源安全和生态环境综合治理等方面具有十分重大的战略意义。2.2 产品价格分析由于目前我国柴油供求矛盾仍然突出，供给明显不能满足需求，因此，原则上可将产品价格定得相对高些，但考虑到原料品质对产品品质的影响，为了提高产品的竞争力，仍然以较低价格进入市场，参考同行的一些定价，暂定7750/吨的含税价。副产品甘油和硫酸钾以市场为导向，分别暂定6000元/吨及800元/吨的含税价。3、生产
19、规模与产品方案3.1 生产规模根据原料供应半径和规模效应，本项目生产规模为年产10万吨生物柴油。为降低投资风险和针对不同品质原料，生物柴油分三条生产线，布置在两个厂房生产，分期建设投产。3.2 产品方案本项目主导产品生物柴油年产10万吨，副产品根据目前意向的原料来源和品质估算如表3-1。表3-1 产品方案表 序号 产品名称单位数量备注1生物柴油吨/年1000002粗甘油吨/年8668副产品3硫酸钾吨/年1058副产品合计吨/年1097263.3 产品技术指标生物柴油产品技术指标执行国标GB/T20828-2007柴油机燃料调和用生物柴油。4、工艺技术方案4.1 工艺技术方案4.1.1工艺技术方
20、案的选择生物柴油的制备方法有化学法，生物酶法，工程微藻法。化学法生产就是采用植物或动物油脂与甲醇等低碳醇在酸或碱性催化剂作用下进行酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯，即生物柴油。酶法是另一种制备生物柴油的方法，即用动植物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小，无污染物排放等优点。2003年日本采用酶法生物柴油的转化率已达到95。但酶法也面临着一些关键问题制约着其产业化进程，即：（1）脂肪酶成本较高，酶使用寿命短。（2）副产物甘油和水难于回收，不但形成产物抑制，而且甘油、甲醇均对固定化酶有毒性，使固定化酶使用寿命缩短。工业微藻法是一
21、种处于研究前沿的生物柴油生产方法，主要是利用微藻发酵生产生物柴油。该法目前仍处在研究阶段。目前已商业化生产的主要是化学法。综上所述，本项目采用化学法生产生物柴油。4.1.2工艺技术原理生物柴油产业化生产的主要障碍是生产成本高，生产成本的75%是原料成本。除油料作物、动物油脂外，油脂加工企业产生的各种废弃油脚、酸化油、餐饮业的煎炸废油、泔水油等都可作为生物柴油原料，因此选择廉价的废弃原料是确定项目工艺路线必须考虑的理由。酯交换法制备生物柴油，要求原料的酸值必须小于1.0mgKOH/g，若为废弃油脚、酸化油等高酸值原料要预先进行降酸处理，方法有碱炼法和酸催化酯化法，某某院广州能源所的技术为酸催化酯
22、化法。酸化油（含脂肪酸及脂肪酸酯）在酸性催化剂存在下，与甲醇先进行预酯化，以降低酸值。然后加入适量的甲醇，在碱性催化剂存在下，进行转酯化，制得脂肪酸甲酯（生物柴油）。化学反应如下：预酯化反应： 催化剂转酯化反应：反应属于可逆的，因此，增加反应物含量及除去反应物中的水或甘油均有利于正反应的进行，提高反应转化率。催化剂只能加快反应速度，并不能提高转化率。4.1.3工艺技术特点4.1.3.1技术路线主要包括如下4个过程：（1）预酯化反应：酸值在1.0mg KOH/g以上的原料均需经过预酯化处理。酸值在50mgKOH/g以下的酸化油（流程图中的UFO油脂），利用固体酸作催化剂，进行预酯化反应。酸值大的
23、酸化油（流程图中的地沟油）利用浓硫酸做催化剂，进行预酯化反应。（2）转酯化反应：以液体碱为催化剂，将油脂转换为甲酯（生物柴油）和甘油。（3）后处理过程：就是反应生成的各组分分离、脱除甲醇以及甲醇的回收提纯。酯化反应过量的甲醇按一定的比例存在于产物甲酯与甘油相中，甲酯与甘油分离后需要分别脱除甲醇；地沟油预酯化水相分离、中和后，过量的甲醇溶解在硫酸钾溶液中，需要脱除。（4）产品精制：脱除甲醇后的粗生物柴油的进一步精制。4.1.3.2技术路线特点：（1）本项目采用某某院广州能源所提供的工艺路线，其技术特点是使用管式反应器作为酯交换反应器，可以实现生物柴油的连续、高效和快速生产。（2）本项目选择液体酸
24、催化预酯化和管式转酯化反应器串联、或固定床催化预酯化和管式转酯化反应器串联、或单独使用转酯化管式反应器三种工艺流程，可以适应多种原料，如地沟油、油脂厂下脚料、优质动植物油等。（3）对各种产物进行综合利用和回收，如粗甘油和硫酸钾溶液经过脱醇后作为副产品出售，甲醇回收套用等。（4）生产过程采取密闭。对于原料脱桶及预处理过程，通过抽气、并将废气送锅炉燃烧的方法避免环境污染。含有甲醇蒸汽的槽罐的呼吸管口通过集气、碱液吸收后15m高空排放。生产过程的蒸汽冷凝水回用、冷却水循环，过程中无生产废水排放。本项目是基于选用廉价的废弃原料、连续高效转酯化生产、产物综合利用为原则确定工艺路线。4.2 工艺流程和消耗
25、定额4.2.1工艺流程说明化学法生产生物柴油的技术流程与原料性质和特点具有很大关系，本项目的生物柴油是由三类原料生成，分别是地沟油脂、UFO油脂和优质油脂。其中地沟油和油脂厂下脚料等废动植物油的酸值很高，在利用碱性催化剂进行转酯化反应前，需要进行酯化反应预处理，以降低酸值，避免在反应过程中产生皂化现象，使生产不能进行。UFO油脂的酸值是在1 mg KOH/g油与10 mg KOH/g油之间，也需要经过固体酸预处理降酸后再进行转酯化反应。优质油脂酸值低，可直接进入生产线生产。综合评估了当前生物柴油各项的生产技术，本项目优选的技术路线如下。（1）使用地沟油脂的生产工艺工艺流程如下图：地沟油脂脱 水
26、甲醇、浓硫酸预酯化 氢氧化钾 中 和分 离 水相甲醇、氢氧化钾 油相 硫酸钾脱醇转酯化 硫酸钾溶液 水相 分 离甲酯脱醇粗柴油脱水提 纯甘油脱醇 油相 粗甘油甲醇提纯 回收甲醇套用 沥青 生物柴油此工艺地沟油需在75时进行真空脱水，而后在浓硫酸的催化作用下进行预酯化反应，温度控制在55-60；反应得到的甲酯和油脂混合物在混有静态混合器的管式活塞流中与甲醇及碱催化剂进行转酯化反应，温度控制在65；产物甲酯和甘油分离后，分别在升膜蒸发器和薄膜蒸发器中脱醇，得到粗甲酯和粗甘油；粗甲酯在干洗器中脱水后，在薄膜蒸发器里进一步精制，最终得到生物柴油。预酯化分离出的含甲醇的酸性混合物中和后，在闪蒸罐中脱除甲
27、醇，得到粗硫酸钾溶液。脱除的甲醇进行回收套用。（2）使用酸化油的生产工艺 酸化油甲醇、固体酸预酯化 甲醇、氢氧化钾转酯化 水相甘油脱醇分 离柴油脱醇柴油脱水提 纯 粗甘油 油相 甲醇 甲醇提纯 回收甲醇套用 沥青 生物柴油此工艺酸化油需先在固体酸的催化作用下进行预酯化反应，温度控制在65；反应得到的甲酯和油脂混合物在混有静态混合器的管式活塞流中与甲醇及碱催化剂进行转酯化反应，温度控制在65；然后经过气液分离器里脱醇，干洗器中脱水，薄膜蒸发器里进一步精制，最终得到生物柴油。而分离出的甲醇及油脂在薄膜蒸发器里分离，得到粗甘油及甲醇。（3）优质油脂的生产工艺优质油脂甲醇、碱转酯化 甘油脱醇分 离柴油
28、脱醇柴油脱水 粗甘油 甲醇提纯 提 纯 回收甲醇套用沥青 生物柴油此工艺比地沟油及UFO油脂工艺省略了预酯化过程，优质油脂可直接与甲醇及碱催化剂（KOH）在混有静态混合器的管式活塞流中进行转酯化反应，温度控制在65；然后经过气液分离器里脱醇，干洗器中脱水，薄膜蒸发器里进一步精制，最终得到生物柴油。而分离出的甲醇及油脂在薄膜蒸发器里分离，得到粗甘油及甲醇。4.2.2 物料平衡4.2.2.1以年产10万吨生物柴油为基准，单位：t/a（1） 地沟油脂物料平衡地沟油脂 30000甲醇 17842浓硫酸 598氢氧化钾 684干洗剂： 51小计： 49175生物柴油 25500残渣 3003硫酸钾 10
29、58粗甘油 1202甲醇 14645残液 3767小计： 49175甲醇用量为17842-14645=3197t/a（2）UFO油脂的物料平衡UFO油脂 50000甲醇 23220固体酸 220氢氧化钾 1138干洗剂： 90小计： 74668生物柴油 45000残渣 1242粗甘油 4428甲醇 18562固体酸 220残液 5216小计： 74668甲醇用量为23220-18562=4658t/a（3）优质油脂的物料平衡生物柴油 29500残渣 318粗甘油 3038甲醇 3226残液 1112小计： 37194优质油脂 30000甲醇 6451氢氧化钾 684干洗剂： 59小计： 37194甲醇用量为6451-3226=3225t/a4.2.2.2以每小时的用量为基准，单位：kg/h（1）地沟油脂物料平衡地沟油脂 4167甲醇 2478浓硫酸 83氢氧化钾 95干洗剂 2小计： 6825生物柴油 3542残渣 412硫酸钾 147粗甘油 167甲醇 2034残液 523
