酶法生物柴油产业化技术
admin
2022-09-16
酶法生物柴油产业化技术
技术编号
BJ-119
提供单位
北京启迪德清生物能源科技有限公司
技术大类
资源能源利用技术
联系人
周小雯
技术类型
能源利用技术
电话
13683247324
邮箱
xwzhou2003@aliyun.com
适用范围
绿色制造,先进制造
推荐单位
中国石油和化学工业联合会
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技术简要说明创新性提出了酶法制备生物柴油新工艺,成功解决了常规酶法工艺技术瓶颈。新工艺从根本上解除了传统酶法工艺的技术瓶颈,酶的使用寿命较常规酶法工艺延长了30倍以上。该酶法新工艺具有广泛的油脂原料适用性,可以适用于高游离脂肪酸和水分的油脂原料,如地沟油、浦水油、棕榈油等。这些低品质油脂原料不需经过任何预处理就可被有效转化成生物柴油,油脂原料里的有效油脂到生物柴油的转化率高达98%以上。
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Technical Brief Description
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技术提供方北京启迪德清生物能源科技有限公司,清华大学
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技术主要指标信息高效酶催化剂和反应体系,解决酶快速失活的技术难点;温和条件下的在线脱水技术;中间产物、副产物高值化转化;高效生物反应器。
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商业应用情况该技术已成功应用于湖南信汇生物能源有限公司5万吨/年酶法生物柴油项目和四川惠盛新能源,该项目已顺利投产,正在改造、建设的还有河北隆海及广东东莞生物柴油项目。2011年4月被列进中国巴西两国政府重点支持合作项目,是能源与生物化工领域唯一项目(共6项)。2018年清华大学与马来西亚政府源产业部签署战略合作协议, 以酶法生物柴油技术为核心技术对马来西亚生物柴油产业进行支持,以便提升其生产效率,降低成本;并对其低品质原料开展商业化生产验证。2019年5月,在马来西亚第一产业部部长,清华大学副校长的见证下签署合作协议,推动酶法工艺技术与棕榈油产业的深度融合,同时启动棕榈基生物柴油在市政环卫车辆上测试
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
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商业应用单位联系人/电话/邮箱
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设备投资本估算为5万吨/年废弃油脂综合利用项目投资估算,为新建项目。 投资估算包括5万吨/年废弃油脂综合利用项目界区内的所有工程费用,主要包括总图竖向布置、建筑物、构筑物、金属结构、工艺设备、工业炉、工艺管道、储罐、电气、电信、自控仪表、给排水及辅助设施、公用工程等项内容。 5万吨建设投资估算 1.项目总投资9623.45万元,其中建设投资 7418.47万元,建设期利息 312.05万元,流动资金1892.93万元,其中铺底流动资金567.88万元。 2.资金筹措9623.45万元,其中项目资本金 3164.34万元,项目债务资金6459.11万元。 3.年均销售收入31518.26万元。 4.年均总成本费用29562.42万元。 5.年均销售税金及附加50.62万元。 6.年均增值税421.84万元。 7.年均息税前利润(EBIT)1916.82万元。 8.年均利润总额1740.68。 9. 年均净利润 1740.68。 10.总投资收益率19.92% 11.投资利税率23.00%。 12. 项目资本金净利润率55.01% 13.全部投资回收期5.69年。
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年运行维护费用包含水、电、汽和其他动力消耗量公用工程消耗。 1. 生活水2-4m3/h 2. 生产水8-10m3/h 3. 循环冷却水12-15 m3/h 4. 电(计算负荷/装机容量)1111-2000 kW 5. 0.6 MPa(G)低压蒸汽4.5-5.5 t/h(导热油热量也折算成蒸汽) 6. 仪表空气50-70Nm3/h 7. 吨耗电: 100-150kWh/吨 (南北环境差异大,含精馏) 8. 吨耗蒸汽: 0.55-0.80(南北环境差异大,含精馏) 9. 吨耗水: 0.2-0.4(原料差异与冷却塔差异) 10. 吨耗甲醇: 12.2—12.5% 11. 吨耗催化剂:液酶1kg/吨,固酶0.05kg/吨(吨成本不高于180元)
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投资回收期1.通过技术授权改造四川一家传统生物柴油工厂,85%以上的生产设备仍然可以继续使用,通过添加新型专用反应器和酶回收装置,改变原有工艺,实现了小投入,大产出。技术改造4万吨新增设备投入1500万,单吨新增利润约120-160元,静态投资回报期约为2.68年。 2. 河北与原有生产线并列建设双酶法生产线,提升原有批次反应的效率,在订单大小变化时优先选择低成本生产线,使得整个工厂在不大的投入下获得了较高的生产能力扩展,综合单吨折旧,能耗、人工、污染都得到了优化,降低了单吨摊销成本。扩产产能部分投资:4万吨新增产能投资2000万,新增产能单吨利润比原来多100-150元,静态投资回报期约为4.2年。
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附加效益对比酸碱两步法,双生物酶法有以下几个优点: (1)原料适应性广。酶法对原料的脂肪酸含量没有要求,脂肪酶可以直接催化脂肪酸与甲醇反应生成脂肪酸甲酯;酶法对原料的水含量没有严格的限制,普通的地沟油简单静置和过滤除杂后就可以直接使用。 (2)得率高。酶法的产品利率相对化学法要高3-5%。 (3)副产品易分离且品质更高。 (4)反应条件温和。反应在35-45℃下进行,常压,生产安全性更高,能耗相对化学法更低;因不使用酸碱催化剂,酶法对设备要求低,碳钢和普通不锈钢反应釜都满足要求。 (5)对酸碱两步法生产成本更低。①能耗:酶法的电耗略高,但蒸汽用量少,总能耗要低于化学法,整体单吨能耗低于化学法50-60元。②催化剂:酶法催化剂成本高于化学法,每吨成本约高出50-80元。③收率:酶法收率相对化学法高3-5%,产品按6500元/吨计算,酶法收益提高195-325元。④副产品:对比单吨生物柴油产品,酶法副产品甘油价值要高10-30元,但因酸碱两步法原料消耗多所以副产物植物沥青更多,所以对应单吨生物柴油化学法副产品价值要高于酶法约50-70元。 综合起来酶法的生产成本要比酸碱两步法低约190元每吨
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综合效益研发团队研究了不同脂肪酶的底物特异性,并由此提出将不同催化性能的脂肪酶组合来匹配不同原料混合,完善了酶法新工艺对不同碳链长度、不同饱和度的油脂原料的适用性。进而,针对工艺流程进行专项研究开发,根据生物柴油反应体系的相平衡特征,设计出了高效节能的新型气升式环流反应器; 根据反应条件常温常压的特点,将部分原材料回收循环利用,提高材料利用率;部分反应过程的副产品水也进行回收利用,降低外排总量,不仅有效实现了整个反应过程的连续化操作运行,而且还显著提高了整个过程的综合经济效益。另外充分将生产与存储环节和新能源结合,最大程度实现绿色能源供应。 生物酶法具备以下特点和优势: 创新点1:酶的回收利用技术 酶的使用寿命由常规不到3个批次延长至300个批次以上 创新点2:高效反应装置技术 创新点3: 简化预处理工艺 创新点4:甲醇与水的回收利用技术 生物柴油生产过程中有一部分未参与反应的甲醇, 以低品质油脂为原料制备生物柴油过程中产生副产物水,通过特殊工艺设计和装备研发,可以将反应过程产生的水和未反应的甲醇不经精制直接再次使用,使得甲醇回收率相对传统工艺大幅提高,单吨甲醇消耗量降低。
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障碍对技术转移影响等级当地居民对该技术的接受程度和当地居民的经济承受能力影响了技术的转移。
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提交日期2020/12/22
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技术成熟度该技术已成功应用于湖南信汇生物能源有限公司5万吨/年酶法生物柴油项目,四川惠盛新能源有限公司5万吨/年酶法生物柴油也是采用的该技术,该装置已顺利投产。正在建设的还有河北隆海及广东东莞生物柴油项目。目前广东信汇生物能源有限公司20万吨/年酶法生物柴油项目,该项目正在建设中。 该技术工艺路线、设备及系统集成技术成熟完善。
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技术适用性与使用条件该技术适于对传统化学法制备生物柴油生产线的改造,或者在其它酶法生物柴油生产线的技术提升,以及新建生物柴油项目。 传统的化学法碱催化制备生物柴油的技术在国际和国内已发展多年,但由于碱催化法对原料质量要求较高,特别是对游离脂肪酸(FFA)的要求苛刻。对FFA>1%的原料油碱催化法不能直接使用,需要付出额外的处理成本和损失,所以FFA超过1%的高酸大豆油其FFA含量每提高1%,价格要降3%。
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技术稳定性酶法工艺操作简单易控,反应在常温常压下进行,反应温度在35-45℃,可调控范围大;对环境友好,反应不加强酸强碱催化剂。 该技术原料适应广泛,生产节拍柔性大,调节灵活,自动化程度高,三废排放少,宜处理,无危废产生,整个生产稳定安全。
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技术安全性对比国内化学法中最常用的酸碱两步法,双生物酶法整个反应过程中不产生废水、废渣、废气; 本项目反应在常温常压下进行,相比于需要较高温度的化学酸、碱工艺,本项目具有更高的操作安全性;同时酶法工艺中甲醇用量相比化学方法要少很多。酶法工艺整体相对简单,要求的配套设施容易落实。另外,生物柴油是可降解的,生化性能好,且产品闪点高,运输、储存也较为安全。
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技术转移推广障碍当地居民对该技术的接受程度低,当地居民的经济承受能力低
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知识产权转让北京启迪德清生物能源科技有限公司和清华大学分别拥有相应的知识产权。