商务计划书
清华大学化工系
二零零五年四月
一、项目简介
1.生物柴油简介
生物柴油是以含油植物（大豆、花生、油菜籽、玉米、棉籽、葵花籽、小桐籽、光皮树、黄连木、芒属作物、工程藻类等）、动物油脂（猪油、牛油、鱼油）以及废弃油脂（地沟油、泔水油等）为原料制成的可再生燃料。同传统石化柴油相比，生物柴油具有可再生性、环境友好性及生物可降解性等优点。
目前已实现产业化的生物柴油生产工艺主要是化学催化转酯法，即用动植物油脂和一些低碳醇（甲醇或乙醇）在碱或者酸性催化剂作用下进行转酯反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯。化学法制备生物柴油 存在如下一些不可避免的缺点：如反应过程中使用过量的甲醇、后续处理过程较复杂、油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油得率及品质、废碱（酸）液容易造成二次污染等。
由于化学方法生产生物柴油存在以上一些不可避免的问题，特别是对油脂原料的品质要求十分苛刻，因而近年来利用生物酶法制备生物柴油的研究就越来越受到政府和业界的重视和青睐。
3.生物酶法合成生物柴油新工艺
视频客服系统
菊花链逻辑 生物酶法合成生物柴油具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放等优点，具有环境友好性，符合绿化学的发展方向。但利用生物酶法工业化生产生物柴油必须解决反应物甲醇容易导致酶失活、副产物甘油影响酶反应活性及稳定性、酶的使用寿命太短等瓶颈问题。
针对传统酶法工艺瓶颈问题，清华大学化工系可再生能源实验室创新性提出利用新型有机介质体系进行酶促油脂原料和甲醇进行生物柴油制备的新工艺。该新工艺从根本上解除了传统工艺中反应物甲醇及副产物甘油对酶反应活性及稳定性的负面影响，大大延长了酶的使用寿命。利用新工艺生产生物柴油，操作简单，常温常压下可将动植物油脂（大豆油脂、菜籽油、废食用油脂等）有效转化生成生物柴油，单程转化率达90%以上。另外，在该新工艺中，脂肪酶不需任何处理就可直接用于下一批次反应，并且表现出相当好的操作稳定性。目前该新工艺已在实验室反应240批次，50升中试规模反应器上连续运转了160个反应批次（3个月），酶反应活性未表现出
锅巴生产设备
任何下降的趋势。而采用传统的生物酶法，酶回用10次左右，催化活性就几乎全部丧失。
采用新工艺生产的生物柴油经“中国石化集团石油化工科学研究院”检测，各项指标均符合生物柴油的国际标准。清华大学汽车安全与节能国家重点实验室对产品进行了“含生物柴油FAME的混合柴油发动机台架对比试验”，表明其动力性能与普通柴油基本不变，排放物则有明显下降。
新工艺显著降低了生物酶的使用成本，如果在新工艺中采用废食用油脂作反应原料，可以进一步降低生物酶法合成生物柴油的成本，有望实现利用环境友好的生物酶法进行生物柴油的产业化生产。2005年1月教育部对该成果进行了科技成果鉴定。鉴定结论为:“该项目工艺技术达到了国际先进水平，是生物酶法制备生物柴油研发领域的重要创新，为生物酶法生产生物柴油的产业化提供了很好的技术基础，应用前景广阔。建议有关部门大力支持，促进该工艺技术尽快产业化”。
4.项目意义及必要性
由于利用生物酶法合成生物柴油具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放等优点，符合绿化学的发展方向，故立足于我国丰富的动植物油脂，利用环境友好的生物酶法生产可替代石油柴油的清洁能源生物柴油，对保障我国石油安全、解决三农问题、加快科技成果转化为现实生产力、改善环境等方面无疑都具有极其重要的经济、社会战略意义，符合科学发展观和走新型工业化道路的要求。
生物柴油产业已得到了国务院领导和国家发改委、科技部等政府部门的支持，生物柴油产业已被列为国家重点发展产业方向之一。 但根据国外成功发展生物柴油的经验, 要在我国大力推广使用生物柴油, 需要许多部门的共同努力, 如国家有关部门必须就生物柴油的使用实行一定的优惠政策, 如税收优惠、环保政策推动、国家发改委资金资助等，结合先进生产技术，无疑会推进生物柴油项目的产业化进程。
二、项目的技术基础
1．成果来源及知识产权情况
清华大学作为“有机介质中脂肪酶转化可再生油脂合成生物柴油的新工艺”项目的承担单位，有关脂肪酶催化油脂合成生物柴油的成果已申请了5项中国发明专利，其中两项已获授权，2项国际专利申请进入PCT阶段。发表相关论文10余篇，其中SCI收录8篇，EI收录5篇。该项目核心技术已在2005年1月通过了教育部的科技成果鉴定。
2．项目特点和创新点
①采用新型有机介质体系
采用新型有机介质体系作为脂肪酶催化油脂醇解合成生物柴油的反应介质，酰基受体短链醇（甲醇、
乙醇等）可以一次性加入到反应体系当
中，新工艺操作简单，常温常压下可将动植物油脂有效转化生成生物柴油，生物柴油单程得率可达90%以上。
②脂肪酶可直接回用
新工艺中，脂肪酶不经任何处理就可直接回用，已在50升反应器上连续运转了3个多月（160多个反应批次），酶反应活性没有明显下降；新工艺显著延长了酶法工艺的操作寿命，大大降低了生物酶的操作成本，有望实现生物酶法生物柴油的产业化生产。
③有机介质可反复回用
所使用的有机溶剂为惰性反应介质，本身并不参与反应，且沸点不高、因此在反应结束后可较易地蒸馏分离出来，并进行反复回用。通过精馏精制可以获得很高纯度（>99%）的生物柴油产品，少量未完全反应的油脂可以进一步混入到新鲜油脂原料中进行二次转酯化。
④可转化廉价的废油脂
在上述新型有机反应介质中，脂肪酶可以有效转化廉价的废油脂（比如游离脂肪酸或水含量较高的地
沟油、泔水油、酸化油等）进行生物柴油的制备，而且在操作过程中脂肪酶表现出很好的操作稳定性。
⑤副产物甘油可进一步转化为价值很高的1,3-丙二醇
在生物柴油的生产工艺中，重要的副产物甘油可以很容易地分离出来并进一步通过生物发酵转化为附加值很高的1,3-丙二醇。
3．项目的进展
①中试进展
针对传统酶法工艺瓶颈问题，清华大学化工系可再生能源实验室提出在新型有机介质体系中采用脂肪酶催化油脂与短链醇（甲醇、乙醇）的转酯反应合成生物柴油，由于脂肪酶在所用有机介质体系中具有较高的催化活性，并且该介质能够有效地溶解甲醇及副产物甘油，从而有效地克服了传统工艺中反应物甲醇及副产物甘油对酶反应活性及稳定性的负面影响，显著延长了酶的使用寿命。利用该新工艺生产生物柴油，操作简单，常温常压下可将动植物油脂（菜籽油、大豆油、泔水油、地沟油等）有效转化生成生物柴油，单程产率达90%以上。另外，在该新工艺中，脂肪酶不需任何处理就可直接用于下一批次反应，在实验室中酶已经回用了240多个批次，脂肪酶催化活性没有明显下降；而常规酶法工
艺中，反应10个批次左右，酶活性就明显下降。目前该新工艺在中试反应器上已经连续运转了160多个批次，脂肪酶表现出很好的稳定性。
副产物甘油可以进一步通过生物发酵转化为高附加值产品1，3－丙二醇。由甘油转化为1，3－丙二醇的生产工艺于2003年底在5吨发酵罐上完成了中试鉴定。
②产品的质量检测
震动报警器
通过该新工艺生产所得的生物柴油产品的各种物理化学特性参数如表1所列。采用新工艺生产的生物柴油2005年1月经“中国石化集
团石油化工科学研究院”检测，各项指标均既符合我国0#优等柴油的指标要求，也达到了美国和德国的生物柴油标准。
③产品的发动机台架试验
2005年1月清华大学汽车安全与节能国家重点实验室对生物产品进行了“含生物柴油FAME的混合柴油发动机台架对比试验”。试验结果表明本产品动力性能与普通石化柴油基本不变，可以满足柴油发动机的动力需求，而排放物则有明显下降。
④中试成果鉴定
2005年1月教育部对 “有机介质中脂肪酶转化可再生油脂合成生物柴油的新工艺”进行了科技成果鉴定。鉴定结论为:“该项目工艺技术达到了国际先进水平，是生物酶法制备生物柴油研发领域的重要创新，为生物酶法生产生物柴油的产业化提供了很好的技术基础，应用前景广阔。建议有关部门大力支持，促进该工艺技术尽快产业化”。
三．原料供应及产品销售
可利用一些廉价油脂原料如一些非食用油脂以及废弃油脂如地沟油、泔水油等。本生产过程利用环境友好的生物酶法生产生物柴油,“三废”排放少，产生的少量“三废”经简单处理后可循环用于生产, 整个生产过程环境友好。
根据欧美生物柴油的销售实际情况与经验，生物柴油一般与传统石油柴油按5%、20%的比例混合以后销往市场。因此，生产出来的生物柴油产品也将依托中石化、中石油的零售网络—加油站销往市场。只要生物柴油产品质量指标达到0#柴油国家标准（我们的中试产品质量指标已符合我国0号优等柴油及德国和美国生物柴油标准），加之生物柴油又是国家大力推广的可再生清洁能源，其进入中石化、中石油的零售网络系统不存在任何技术、政策障碍。
四．物料衡算及工艺流程
> 物料衡算（按日产30吨算）：
> 工艺流程：
五、年产1万吨生物柴油投资概算
建设年产1万吨生物柴油的生产线。固定资产投资清单如下：
激光打孔10000吨生物柴油装置明细表
一、设备
序号
名称
型号
材质
数量
估价（万元）
1
加热缸
φ3000*3500*δ8
Q235
2台
7.2
2
液料泵
H=60m Q=5m3/h
Q235
2台
1.2
3
板框
F=60m2
聚丙烯
3台
18
4
板框收集槽
φ1500*800*δ4
Q235
3台
0.36
5
清液泵
H=20m Q=2m3/h
Q235
3台
0.9
6
清液高位槽
φ1800*3500*δ6
Q235
3台
3.36
7
溶剂A高位槽
φ1800*3500*δ6
Q235
2台
2.64
8
溶剂贮缸
φ2200*4000*δ6
Q235
3台
2.7
9
溶剂B高位槽
φ1800*3500*δ6
Q235
1台
1.12
10
高位槽 φ1600*3000*δ6
Q235
2台
1.9
11
蠕动泵
30l/min
组合
4台
2.4
12
反应器
v=5m3
304
8台
48
13
气泵
1.5m3/min
组合
2台
4
14
物料受槽
φ1000*3000*δ6
304
4台
8
15
物料贮缸
φ2800*5000*δ8
Q235
2台
7.5
16
溶剂回收器
Q=2t/h
304
1套
30
17
真
空系统
溶剂A
组合
1套
6.5
18
回收贮缸
Q235
2台
2.24
19
蒸馏贮缸
φ1800*3500*δ6
Q235
4台
4.48
20
精馏塔
组合
1套
66
21
真空系统
组合
1套
9.2
22
导热油锅炉
组合
1套
11.3
23
产品贮缸
φ4000*10000*δ10
Q235
8台
56
24
地磅
组合
1台
8
25
分子筛柱
304
4台
4
合计：
307
二
安装工程 85万
三
配电 60万
四
实验室设备 10万
五
土建及总图运输 156万 1、框架 700m2*80
0=56万
2、砖混 1000m2*500=50万
3、总图运输（围墙、道路、传达、堆场）50万
六
消防设施 5万
七
设计勘测费 70万
八
预备费 80万
九
工程费用总计 773万
50000吨生物柴油装置明细表
一
设备
序号
名称
型号
材质
数量
估价（万元）
1
加热缸
φ4800*6000*δ10
Q235
2个
17.6
2
材料泵
H=60m Q=10m3/h
Q235
2台
1.8
3
板框
F=100m2
聚丙烯
6台
72
4
板框收集槽
v=5m3
Q235
4台
4
5
清液泵
H=20m Q=5m3/h
Q235
4台
2
6
清液高位槽
φ4800*6000*δ10
Q235
2台
10
7
配料池
φ2500*2000*δ6
Q235
5台
3
8
计量泵
Q=10m3/h
Q235
5台
5
9
溶剂贮缸
φ4000*10000*δ10
Q235
4台
30
10
高位槽 φ2200*3500*δ6
Q235
10台
12
11
溶剂高位槽
φ1800*3500*δ6
组合
10台
11
12
反应器
v=10m3
304
20台
200
13
气泵
Q=4m3/min
组合
5台
20
14
物料受槽
φ1800*3500*δ6
304
10台
11
15
物料贮缸
φ4800*7000*δ10
Q235
2台
14
16
溶剂回收器
Q=8t/h
304
1套
60
17
溶剂贮缸
φ4000*10000*δ10
Q235
2台
15
18
蒸馏贮缸
φ4000*10000*δ10
Q235
2台
15
19
溶剂回收真空系统
Q235
1套
10
20
精馏系统
Q=7t/h
组合
1套
200
21
导热油锅炉
组合
1套
20
22
真空系统
组合
1套
18
23
地磅
组合
1台
8
24
分子筛柱
304
10台
20
合计
779.4
二
安装工程 194万
三
配电 260万
四
实验室设备 10万
五
土建及总图运输 474万 1、框架 2800m2*800=224万
2、砖混 3000m2*500=150万
3、总图运输（围墙、道路、传达、堆场）100万
六
消防设施 30万
七
设计勘测费 120万
八
预备费 270万
九
工程费用总计 2137.4万
六、经济效益初步分析
利用可再生动植物油脂或废油脂进行生物柴油的生产，理论上每吨油脂原料可生产1吨生物柴油，同时可得到约0.1吨的副产物甘油。
生物柴油的成本与油脂原料成本、酶的回用次数密切相关，通过开发廉价的油脂作为反应原料和提高酶的回用次数可以大大降低生物柴油的成本，满足市场需求(下表是生物柴油的初步成本测算)。
成本计算依据：
原料油：地沟油、泔水油： 2400元/t；其它原料油：3500元/t
脂肪酶1： 使用200次；使用量：基于油脂重的2%
脂肪酶2: 使用400批次; 使用量：基于油脂重的1%
表 2 生物柴油成本测算
胶布
品名 单耗（kg/t） 单
价（元/kg）
单项成本（元/t）
主要原材料
泔水油/其它原料油 1040 2.4 /3.5 2496 /3640 脂肪酶1 0.1 800 80 脂肪酶2 0.025 8500 212.5 甲醇 110 2.8 308 溶
剂 10 7.6 76 合计 ? ?
3172.5 /4316.5
动力消耗 水 10t/t 1元/t 10 电 100kw·h/t 0.55元/度 55 煤 0.5t/t 400元/t 200 合计 ? ? 265 不变成本总计（元/t） 3427.5 /4581.5 从上表测算数据可以看出，利用廉价废油脂进行生物柴油的生产，经济效益明显(反应过程中生成副产物甘油, 如果甘油按8000元/吨算, 则每生产1吨生物柴油副产物甘油的价值约为800元)。另外，如果考虑国家有可能推行的30-50%燃油税政策，及参考发达国家为推广生物柴油而对生物柴油实行的免除燃油税政策，生物柴油生产的效益将会成倍地增加。
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