生物柴油项目可行性分析

1生物柴油项目可行性分析2006-10-23温州飞宇新能源科技有限公司李旭一、总论生物柴油的定义是从可再生脂质资源，如植物油或动物脂中得到的长链脂肪酸烷基单酯，因其的性质和石化柴油接近，所以叫做生物柴油。1.1生产生物柴油的背景1.1.1石油作为一种天然矿物资源的出现，极大的推动了现代文明，为丰富人类的生活做出了极大的贡献。然而，由于世界各国对石油需求量的增加及国际地缘政治格局变化的影响等，最近几年国际石油价格飚升，一度突破75美元／桶大关，随着石油储量的日益减少，资源逐渐枯竭以及欧、美等国对产油区控制力度的加强，全世界正面临着能源短缺，价格上涨的危机。1.1.2随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，人们逐渐认识到石油作为燃料对空气造成污染的严重性。目前，城市空气中的一氧化碳（CO）大部分来自汽车尾气，主要是汽油、柴油不完全燃烧产生的，容易造成人体缺氧、胸闷、头痛等不良反应。碳氢化合物尽管在汽车尾气中含量很少，但其中含有强致癌物质。汽车尾气中二氧化硫具有强烈的刺激性气味，达到一定浓度时易导致“酸雨”的发生，造成土壤和水源酸化，影响农作物和森林的生长。因此，国际能源机构认为开发一种新的能源替代石油原料已迫在眉睫，生物柴油是最重要2的清洁环保燃料之一1.2生物柴油与矿物柴油相比有其无法比拟的性能特点，其表现在以下几方面：1.2.1具有较好的润滑特性，使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低。1.2.2由于其闪点高于矿物柴油，通常在100℃以上,所以生物柴油不属于危险品。因此，在运输、储存、使用方面的优点是显而易见的。1.2.3由于含硫量低，使得二氧化硫和硫化物的排放量低，可减少30%的排放量，有添加剂时可减少排放量70%以上。1.2.4生物柴油中不含对环境造成污染的芳香族烷烃，因而废气对人体损害低于矿物柴油。检测表明，与矿物柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空气毒性，致癌物排放量降低94%。1.2.5生物柴油的生物分解率高（三星期后分解率：生物柴油98%，矿物柴油70%），有利于环境保护。1.2.6由于生物柴油分子中含有氧原子，燃烧较为完全，废气中没有CO、NOX（各种氮氧化合物）。苯并芘及二噁英等毒素，故为绿色燃料。1.2.7由于生物柴油燃烧所排放的二氧化碳远低于植物生长过程中所吸收的二氧化碳。因此，与使用矿物柴油不同，理论上其用量的增加不仅不会增加，反而会降低因二氧化碳的排放,从而能缓解全球变暖这个影响人类生存的重大环境问题。31.2.8作为可再生能源，与石油不同，其可以通过农业和生物科学家的努力，使其可供应量不会枯竭。原料供应有保证，价格较稳定。油料作物增产空间大，加之转基因技术可使油料含油达70%左右，有一定降价空间。1.2.9燃料油供应不受欧佩克（石油输出国组织）的控制，更有利于国际燃油市场的稳定和发展。二、前景分析2.1国外的生物柴油的发展前景世界各国，尤其是发达国家对发展生物柴油非常重视，纷纷制订激励政策。如欧共体对生物柴油采取原料（菜子油）种植补贴、生物柴油差别税收刺激等政策，还要求各国降低生物柴油税率，并将从2009年开始强制性地将生物燃料调入车用燃料中，调和量最少1％。2002年，美国参议院提出了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；2004年10月美国总统签署了对生物柴油的税收鼓励法案，大力支持生物柴油在美国的发展。其他国家如巴西、菲律宾、韩国、日本、加拿大等国都已经或正在制定相应的措施。从欧洲生物柴油委员会获得的数据显示，2002年欧共体共生产生物柴油106.5万吨，2003年产量提高到143.4万吨，同比增加35％；2003年的生产能力为204.8万吨／年，2004年提高到224.6万吨／年，同比增加10％；欧共体计划于2010年生物柴油产量达到800——1000万吨。从美国国家生物柴油委员会获得的数据显示，2002年美国生4物柴油销售量为5万吨，2005年提高到25万吨；美国规划2011年生产生物柴油115万吨，2016年增加到330万吨。日本目前利用废弃食用油生产生物柴油的能力已达到40万吨／年。韩国从德国引进了生产技术，2002年生物柴油的生产能力为10万吨／年，正扩建至年产20万吨。其他一些国家的生物柴油产量也在逐年增加。2.2我国生物柴油产业的发展我国生物柴油产业起步不久，且率先在民营企业实现，四川、海南、福建等地都分别建成了2万吨/年以上的生产装置。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。发展生物柴油对我国有很重要的意义。2004年，我国石油净进口量为1.436亿吨，预计2020年的净进口量将达到2.3-2.7亿吨。我国是柴油消费大国，我国柴油消耗量每年约7000万吨左右，其中，三分之一靠进口来平衡市场的供需矛盾，同时也花费了大量外汇。而且每年以10.4％的速度递增。根据国际能源署IEA的评估，中国己经是仅次于美国的全球第二大石油消费国，对海外石油的依赖程度越来越大。国家统计局预计，到2020年，中国对进口石油的依赖程度将超过50%,甚至达到60%,超过美国目前58％的水平。权威人士分析，2050年之后，进口额将会达到90％以上。最近两年，我国政府和一些企业对生物柴油已越来越重视。2004年科技部高新技术和产业化司启动了“十五”国家科技攻关计划“生物燃料油技术开发”项目，包括生物柴油的内容。2005年由石元春院士主持的国家专项农林生物质工程开始启动，规划生物柴油在20105年的产量为200万吨／年，2020年的产量为1200万吨／年。2005年由侯祥湖院士主持的替代燃料发展战略研究开始进行，替代燃料中包括了生物柴油。2005年4月，国家发展改革委员会工业司主办了生物能源和生物化工产品科技与产业发展战略研讨会，也包括生物柴油。2005年5月，国家863计划生物和现代农业技术领域决定提前启动“生物能源技术开发与产业化”项目，已发布了指南，其中设有“生物柴油生产关键技术研究与产业化”课题。2005年2月28日国务院颁布《中华人民共和国可再生能源法》(2006年1月1日以实施)，这充分说明国家鼓励利用可再生能源改善中国目前的能源结构，发展生物柴油代替部分燃料以减少石油的进口。生物柴油是清洁易运输燃料，发展生物柴油有利于保护环境；发展生物柴油将增加就业机会，能增加农民的收入，是贯彻我国以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观的一条途径。所以在中国推行生物柴油是势在必行的！三、工艺分析3.1工艺原理目前制造生物柴油的方法主要有：直接使用和混合，微乳法，热解法和酯交换法。这几种方法的比较见下表：原料生产方法优缺点对比植物油直接使用或与常规柴油混合优点：液态、轻便、可再生、热值高缺点：高粘度、易变质、不完全燃烧植物油微乳法有助于充分燃烧，可与其他方法结合使用6与动物脂肪植物油与动物脂肪热解法高温带压下进行，需要常规的化学催化剂，反应产物难以控制，设备造价昂贵。植物油与动物脂肪碱催化的酯交换反应高附加值产物甘油，反应速率比酸催化快，但剩于碱时有皂生成，乳化，堵塞管道，后处理麻烦植物油与动物脂肪酸催化的酯交换反应油脂中游离脂肪酸和水的含量高时，催化效果比碱好，但速度较慢植物油与动物脂肪脂肪酶催化的酯交换反应游离脂肪酸和水的含量对反应无影响，相当清洁，但酶价格偏高，且易失活，反应时间较长生产过程中，目前普遍采用的方法是利用植物油或者动物脂肪的酯交换反应来生产生物柴油，反应化学方程式如下：主反应：CH2OCOR1CH2OHR1COOR︱催化剂︱CHOCOR2+3ROH———→CHOH+R2COOR︱︱7CH2OCOR3CH2OHR3COOR催化剂R1-COOH+3ROH———→H2O+R1COOR副反应：催化剂RCOOCH3+H2O———→R-COOH+ROHCH2OCOR1CH2OHR1COOM︱催化剂︱CHOCOR2+3MOH———→CHOH+R2COOM︱︱CH2OCOR3CH2OHR3COOM（皂）催化剂RCOOCH3+MOH———→R-COOM+ROH3.2工艺流程在生物柴油生产过程中，酸性催化剂对于甘三酯转化为生物柴油的作用是很慢的。醇和油的摩尔比是30：1，在65℃的情况下大约69个小时才能能够达到90％的转化率。酸性催化剂酯化反应的优点是油或者脂肪中的游离脂肪酸在酸性催化剂作用下也可以直接一次转化成生物柴油，但是由于甲醇要求非常高，必须较大的反应器和分8离单元。然而，酸性催化剂对于游离脂肪酸转化为酯的作用表现非常明显。事实上，仅仅使用单一的酸性催化剂不能够达到生物柴油生产的最优化的目的的。碱性催化剂酯交换反应采用NaOH或者KOH作为催化剂来催化生产生物柴油。对于新鲜纯油脂来说，甲醇和油脂的摩尔比为6：1，在65℃下，一个小时内有93-98％的转化率。与酸性催化剂相比，拥有高产出率和较短反应时间。但是，采用废弃油脂作为原料时，废弃油脂中含有较高的游离脂肪酸，在使用碱性催化剂催化废弃油脂时易形成皂类物质而不能直接转化为生物柴油。在生产过程中生成的皂粒能阻止生物柴油从甘油中的分离。在我国目前的国情和当前的油价下，使用食品级油脂作为原料来生产生物柴油还不太现实，餐饮废油和部分工业用油脂相对于食品级油脂来说成本是非常低的。但是，这些废弃油脂通常含有较高的游离脂肪酸，所以对于这些废弃油脂要先用酸性催化剂预处理工艺使FFA转化为酯，然后通过碱性催化剂进行酯交换反应。我公司研发的生物柴油集成生产线主要采用目前国际上成熟、稳定的两步法工艺，即先进行酸性催化酯化反应，再进行碱性催化酯交换反应。在配合我公司研制的预酯化助剂，可以适应包括纯油脂和废弃油脂再内的多种不同品质的原料油。该集成生产线操作简单，工艺先进，反应时间短，产品质量高，转化率可达95%以上（以甘油计），得率可得95%以上（以油计），可接近并符合美国ASTMD6751标准。四、经济分析（以我公司3000型生物柴油集成生产线为例）94.1生产成本分析（按中酸价油脂计算）：4.1.1生产单位成本（所有原料单价按2006年6月市场综合价格计算）序号项目名称价格用量每吨油成本（元）备注说明1原料油3000.00元/吨1000㎏3000.002辅料2700.00元/吨150㎏405.003酸性催化剂600.00元/吨10㎏6.004酸性助剂6800.00元/吨10㎏68.005碱性催化剂2300.00元/吨10㎏23.006PH调节剂600.00元/吨30㎏18.007磷酸4000.00元/吨2㎏8.00脱胶工段8标准煤550.00元/吨50㎏27.509电费0.80元/kw·h26kw·h20.8生产单位成本合计（元/吨）3576.3104.1.2年生产成本年生产成本=生产单位成本（万元）×处理油脂量（吨）=0.35763×3000=1072.89万元4.2销售额分析（按中酸价油脂计算）：4.2.1销售单价成品生物柴油单价4900.00元/吨粗甘油单价2300.00元/吨4.2.2年销售总额每年可处理油脂3000吨，可生产生物柴油（按95%计）2850吨，粗甘油（按6%计）180吨。生物柴油年销售额=成品生物柴油单价（万元）×年产量（吨）=0.49×2850=1396.50万元粗甘油年销售额=粗甘油单价（万元）×年产量（吨）=0.23×180=41.4万元年销售总额=生物柴油年销售额＋粗干油年销售额11=1396.5+41.4=1437.9万元4.3经营成本分析（按中酸价油脂计算）：4.3.1年纳税额按小规模纳税人计年纳税额=年销售总额（万元）×征收率（%）=1437.9×6％=86.274万元4.3.2教育附加费教育附加费=实缴增值税（万元）×征收率（%）=86.274×3％=2.588万元4.3.3城市维护建设税城市维护建设税=实缴增值税（万元）×征收率（%）=86.274×5％=4.314万元4.3.4人员费用12序号项目名称人数月工资（元）备注1管理人员36000.002财务人员22000.003车间人员87000.004销售人员21600.00可浮动5化验人员21600.006其