柴油机生产线（通用8篇）
柴油机生产线 篇1
0 引言
生产系统是一个高度动态、高度变化的复杂系统,对整个系统的性能进行分析和优化是非常困难的。然而计算机仿真技术作为一种系统建模和实验分析方法,能够把制造系统中的生产资源、产品工艺数据及库存等信息动态的结合起来,以系统活动过程的“复现”代替以往数学方法单纯的抽象描述,能够全面反映生产系统动态活动过程和特征,因此被广泛地应用在生产系统的规划、预测决策、分析及优化的各个阶段[1,2]。
某船用柴油机制造企业连杆生产线所涉及的产品结构及工艺路线复杂、工序繁多,属于典型的多品种、小批量混流生产方式,生产过程的调度和组织具有明显的动态性和复杂性,且生产过程中时常发生瓶颈现象。本文利用Plant Simulation软件对该生产线进行建模与仿真,通过生产系统仿真分析,找出该生产线存在的瓶颈环节并分析产生瓶颈的本质原因,为生产实际改善提供决策依据,并最终实现优化车间生产资源配置、优化产品工艺流程以及提高提高生产线产能的目标。
1 离散生产系统仿真流程
系统仿真一般可以划分为连续系统仿真和离散生产系统仿真,船用柴油机连杆生产系统仿真属于离散系统仿真的范畴。离散系统仿真的流程一般可以归结为系统调研、仿真目标确立、收集数据、系统模型建立、仿真模型运行、仿真结果分析、仿真结果输出以及优化方案的比较[3],如图1所示。
2 连杆生产系统仿真模型的建立
2.1 连杆生产系统分析
该生产系统主要生产两种类型的连杆L1和L2,生产方式为混流生产,连杆的工艺路线复杂、工序繁多,具体工艺流程如图2和图3所示。主要的加工工序集中在几台关键加工设备上,如PAMA加工中心、NC3×10龙门铣床、NC1.8×6龙门铣床等,因此这些设备的加工任务较为紧张,生产系统内部存在“瓶颈”现象。零件的加工要跨越3加工车间,车间加工设备布局如图4所示,车间内工件利用行车运送,车间之间利用轨道车运送。
2.2 模型的简化与假设
复杂系统的建模无法反映全部现实系统,仿真模型也不是全部现实系统的重复或预演,因此必须对模型进行合理的简化和假设,本文对所建仿真模型作如下假设[4]:
1)在模型中每道工序的操作时间都按定额工时设定,而实际的加工时间应该是符合某种数学分布,如正态分布。
2)不考虑有残次品出现的情况。
3)假设所有设备不发生故障,而且人力资源总能满足生产需求。
2.3 生产系统模型的构建
根据上述所收集的生产实际信息,按照建模的简化与假设原则在Plant Simulation上建立船用柴油机连杆生产系统仿真模型(如图4所示),将产品工艺流程信息、车间与设备、人员配置、车间调度策略及物流方式等具体生产信息完整地映射在仿真模型中。
2.4 仿真模型的验证
模型的验证主要是确保仿真模型能够准确的展现实际生产系统的运行情况。验证方法就是检测模型运行参数与实际生产中的信息是否吻合,输入系统模型的基础数据是从实际生产中收集获得,模型的仿真结果与实际生产情况基本保持吻合,从而验证了仿真模型的有效性和仿真结果的可靠性[5]。
3 仿真结果分析
以该生产线一个月的加工任务为数据基础,根据车间的生产计划在模型中设定待加工任务表。设定仿真时间为30天,运行模型并观察生产线的工作情况,利用仿真软件提供的统计模块或SimTalk编程获得相关的仿真数据,各主要加工设备的负荷情况如图5所示。
通过对该生产系统仿真数据的分析,发现该生产系统存在以下主要问题:
1)设备利用率低
部分设备的加工能力没有得到充分利用,设备利用率较低。
2)在制品库存量较大
在生产现场的几个半成品堆场的待加
工产品数量比较多,过多的在制品积压不仅会影响成品的交货期,还会带来更高的库存成本和资金积压成本等。
3)产品生产周期长
L1连杆在系统中平均逗留时间为19天13个小时左右,是相关工序的总加工时间的6.1倍以上;L2连杆在系统中平均逗留时间为7天15个小时左右,是相关工序的总加工时间的4.6倍以上。因此,系统的物流存在改善余地。
4)存在瓶颈设备
NC3×10龙门铣床基本处于满负荷状态,其后续加工设备的利用率偏低,且该设备前的半成品堆场有大量的制造品堆积。因此,NC3×10龙门铣床是生产过程中的瓶颈设备,易造成生产线出现堵塞现象,影响生产线整体工作效率。
通过调研分析,造成以上问题的主要原因是该生产系统采用混流生产方式,连杆L1和L2在生产过程中存在工序设备交叉使用的状况,即某些工序的加工要使用同一设备;连杆L1生产过程中存在产品重入(工序集中)现象,即同一种零件有多道工序重复在同一台设备上加工。发生交叉和重入现象的设备的负荷率相对较高,大量的在制品堆积在这些设备前的半成品堆场,导致整个系统的物流不顺畅,产品生产周期过长等,从而影响整个生产系统的生产效率。
4 改进方案
根据仿真分析结果以及车间的实际生产情况,对该生产系统进行改进,改进的目标是:1)降低在制品库存量,保证生产系统物流畅通,缩短产品生产周期;2)平衡关键设备的负荷,提高设备的利用率,从而提高车间整体生产效率。
考虑到车间的实际生产状况及成本控制,现拟定如下改进方案:
1)修改半成品堆场产品排队策略,根据系统特点,本文制定了更为合理的排队策略。此策略的关键是确定在制品的优先级,包括产品订单优先级和工序优先级。完成此排队策略需要经过以下步骤:首先,采用最早交货期(Earliest Due Date,EDD)策略,从待加工产品中选择具有最早交货期的产品;其次,在已选工件的基础上,采用优先选择最早交货期工序(Earliest Operation Due Date,EOPNDD)策略,选择同种类型工序靠后的工件;最后,在已选工件的基础上,采用先入先出(First Come First Serve,FCFS)策略,选择排在队列最前面的工件进行加工。这种混合排队策略的好处在于:充分利用设备能力,减少处理不同类型产品的换型时间及在制品数量等。通过simtalk编程在模型中实现此混合排队策略。
2)根据车间设备的加工能力,调整相关的工艺路线:L1连杆的第五道工序可在NC1.8×6龙门铣床或NC2×6龙门铣床上加工,即该工序存在并行机,可分配适量的L1连杆的半精加工任务至NC1.8×6龙门铣床或NC2×6龙门铣床;分配适量的L1连杆盖的第三道工序加工任务至武镗;分配适量的L2曲柄销轴承盖的第五道工序加工任务至武镗;分配适量的L1连杆盖的第一道工序加工任务至NC1.8×6龙门铣床。
3)建议利用率在90%左右的加工设备的采用两班制运转,加工任务紧急时考虑适量的加班。
将改进方案输入到仿真模型中,设定相同的加工任务,再次运行模型。图6为改进后各主要加工设备的负荷情况,改进前后各相关数据的对比如表1和表2所示。
通过对比改进前后的仿真结果可以发现,两种连杆的平均生产周期均缩短,系统产能明显提高;系统中关键加工设备的负荷趋于平衡,非关键设备的利用率也有所提高,生产过程中的瓶颈现象得到缓解。同时,部分关键设备采用两班制运转,充分发挥了这些设备的加工能力,从而优化了车间生产资源的配置。
5 结束语
本文以在生产制造领域应用较广泛的仿真工具Plant Simulation为平台,利用其提供的物流单元、信息流单元及统计分析单元等,对某船用柴油机制造企业的连杆生产线进行建模与仿真,对系统中存在的问题进行深入分析并提出改善方案。仿真结果表明,连杆的生产系统建模仿真能够对生产线进行产能和设备负荷分析,从而识别生产过程中的瓶颈环节;能够优化车间生产资源配置和调度方案,从而为企业的生产管理和优化调度提供有效的决策支持。
摘要：以某船用柴油机制造企业连杆生产线为例进行仿真建模与分析,根据仿真结果诊断生产过程中的瓶颈环节并提出相应的优化调整措施,对优化前后的仿真结果进行对比分析,证明优化方案的有效性,为企业生产系统优化方案的确定提供了决策参考。
关键词：生产系统,建模,仿真,PlantSimulation
参考文献
[1]张青.基于Plant Simulation的离散制造系统仿真研究[J].柴油机设计与制造,2011,17(2):43-46.
[2]纪维东.面向数字化工厂的车间任务型离散生产系统仿真研究与应用[D].重庆:重庆大学,2007:1-3.
[3]张晓萍,刘玉坤.系统仿真软件Flexsim3.0使用教程[M].北京:清华大学出版社,2006.
[4]毛健.基于Witness的汽车零部件生产物流系统仿真研究[J].工业工程,2011,14(3):125-127.
[5]杨堃.基于eM—P1ant的生产物流系统仿真与应用[J].工业工程,2010,13(5):97-98.
柴油机生产线 篇2
【摘要】在柴油发动机制造领域，铸铁工件的铣削加工过程十分普遍，本文采用故障树分析方法，对主要原因采用冲击振动实验法得到夹具和主轴系统的频响函数，检查机械系统的正确性，同时对伺服进给控制系统进行检查，使得其控制系统达到最佳状态，然后针对盘铣刀加工发动机缸体顶面的自激振动进行频谱研究，得到过程振动频谱和大小规律，刀具耐用度的影响规律以及对表面几何精度[1]加工质量的影响规律。最后成功的找到本案例中面铣生产率低的根本原因。
【关键词】铸铁；铣刀寿命；频响函数；自激振动
灰铸铁具有成本低廉，生产工艺简单，铸造和切削加工性能良好，且具有很高的耐磨减摩性、消振性以及较低的缺口敏感性等，是机械制造业中应用最为广泛的重要材料之一，福田康明斯ISF3.8L系列发动机的缸体采用的就是铸铁材料，对于铣顶面工序，我们采用的是德国MAG专机，加工方式采用高速断续切削；X轴与Y轴进给控制采用的是西门子611U伺服控制系统；
目前该设备在单班加工1500件左右时，刀具急剧磨损、掉渣，刀具在切削灰铸铁时产生的崩碎切屑碎片及脱落的碳化物硬质点引起工件表面和后刀片研磨作用导致后刀面磨料磨损，后刀面一旦磨损后其发热效果明显，切削温度明显升高，同时尺寸不合格，加工质量不稳定，只能通过换刀具解决问题，频繁换刀严重影响正常生产和制造成本；
主要原因表现在颤振[2]，即加工过程中的自激振动[3]导致较大的切削力、振动位移，刀具寿命及加工表面精度[4]降低。
1、故障树分析
故障树分析是一种描述事故因果关系的有方向的"树"，是系统安全工程中的重要的分析方法之一，他能对各种系统的危险性进行识别评价，既适用于定性分析，又能进行定量分析，具有简明，形象化的特点，体现了以系统工程方法研究安全问题的系统性，准确性和预测性。它是一种从系统到部件，再到零件，按“下降形”分析的方法。也可以用来分析零件、部件或子系统故障对系统故障的影响，其中包括人为因素和环境条件等在内。
2、主轴及夹具系统的稳定性测量
主轴系统刀尖点和夹紧状态下的工件频响函数是衡量和评价机床切削稳定性的重要指标，是优化机床加工工艺、评价机床动态特性以及综合性能的依据。
获得频响函数的方法一般可以分为理论法和试验法两种。理论法是以某种理论（例如有限元法等）为依据，根据主轴和夹具系统的具体结构建立其动力学分析模型，利用Ansys或是Matlab等软件分析或仿真得到频响函数的方法。试验法是指针对实际的机床主轴和夹具系统，利用振动试验，一般采用锤击法来获得刀盘和工件与夹具的频响函数。
2.1夹具的频响函数
首先介绍下频响函数（传递函数）相关信号处理知识。
通过图2频响函数及其对应的相干函数我们可以得出：由于锤头过硬，导致低频相干不是很好，相干函数整体表现不错，在整个分析频域将系统激励起来，相干函数显示结果可以接受，试验结果可信且低频处没有产生共振峰值，在1.5kHz后面，产生共振最大峰值；
2.2刀盘的频响函数
同样FFT采用5次线性平均的方法得到相应的相干函数和频响图：
通过图3频响函数及其对应的相干函数我们可以得出：由于锤头过硬，导致低频相干不是很好，相干函数整体表现不错，力在整个2.5kHZ内衰减不大，在整个分析频域将系统激励起来，相干函数显示结果可以接受，试验结果可信且低频处没有产生共振峰值；
通过对加工过程的速度频谱（图4）进行分析，可以看出，高频处没有产生较大的振幅；
不需要进行模态分析，仅通过简单的频响函数测量，排除了共振对刀具磨损影响，对生产率低的贡献；
3、伺服控制系统的测试
机床采用西门子611U伺服控制系统，我们对X，Y轴进给控制进行参考频率响应测试，如下：
通过图5观察，我们可以得到：
1.响应带宽远大于200Hz。
2.响应带宽内，增益水平没有超过10dB。
此部分可以得出，伺服控制系统运行平稳，对系统振动和生产率低的原因没有产生贡献；
4、加工频谱测量
刀具参数及加工质量要求如下：
此盘铣刀直径为315mm，均布40个刀片，材料为立方氮化硼（CBN），中性切削，前角为0°，32个切削刃，8个修光刃。
刀盘与刀片在出厂时装配后保证配合精度，达到端面切削刃跳动为0.025mm以内，修光刃跳动为0.003mm以内，总体径向跳动0.06mm以内，相邻齿跳动0.03mm以内；
加工质量要求为：粗糙度Rz小于15um，波纹度小于12.5um，局部平面度小于25um/25mm×25mm，整体平面度小于75um；
通過进一步观察刀片磨损情况来看，修光刃磨损情况较为严重，为冲击导致掉渣，而切削刃为带状摩擦。
根据图7中刀具磨损状况，可以看出修光刃的径向跳动整体高于切削刃径向跳动，参与切削过程，导致磨损严重，故我们在调刀的时候记录了径跳数据：
刀盘2的修光刃径向跳动明显低于到刀盘1的跳动，且刀盘2的加工件数明显高于刀盘1，可以证明刀盘和刀片之间的配合尺寸十分关键，进一步对刀盘2修光刃径向跳动值低于切削刃的加工进行频谱分析：
此部分可以看出，当修光刃的径向跳动低于切削刃时，修光刃的磨损降低，且生产效率明显提高，可见，由于刀盘与刀片间配合不好造成修光刃的状态差是影响生产率低的主要原因。
5、结论
截至目前为止，针对本案例，我们采用故障树分析方法对盘铣刀加工发动机缸体顶面的生产效率低进行了系统的分析和验证，得出以下结论：
1.分析出MAG加工机床的主轴与夹具（夹紧工件下）系统的固有属性；
2.伺服系统运行平稳，对生产效率没有影响；
3.刀具的修光刃径向跳动对加工质量，刀具寿命和生产效率有着显著影响；
在盘铣刀加工过程中，虽然机床及刀具厂家对刀具的端面跳动及径向跳动有整体要求，但是控制修光刃相对于切削刃的径向跳动使得整体加工自激力大幅减小，振动减弱，刀具寿命明显提高。
参考文献
[1]史定华.故障树分析技术方法和理论[M].北京师范大学出版社， 1993.
[2]谢德金，徐绍原，赵连瑞.强力铣削时硬质合金端铣刀切削用量及几何参数对耐用时间的影响[J].机床与工具， 1955（9）.
[3]李欣，李亮，何宁.过程阻尼对铣削系统稳定性的影响[J].振动与冲击，2014，33（9）：16-20.
原油性质对柴油生产的影响 篇3
在日常生产中炼油企业原油品种的选择多以取得经济效益最大化为主要考虑因素,通常会选择价格低的原油油种进行采购加工,而且会择机采购“机会油种”以进一步降低原油成本。这些油种基本上是重质、劣质、高含硫品种,造成生产过程中产品各项指标合格困难。如成品柴油十六烷值、十六烷指数、密度等指标难以合格,调和组分因个别性能指标不能满足要求无法全部调入,出现过剩的情况。
炼油企业柴油的生产一般是直馏柴油组分、催化柴油经加氢精制后组分、裂化柴油组分按一定配比混合,满足柴油标准后出厂。上述组分油品若性能指标超出产品质量指标过大,就不能大量调入柴油中,导致个别组分过剩,生产陷入困难。
2 分析
2.1 实际情况分析
对于燃料型炼油企业,近年来加工原油性质多变。以某企业为例,其近5 年加工原油多达30 余种,石蜡基、环烷基、中间基原油均混合加工。加工的39 种原油油种多以环烷基原油、中间基原油为主,石蜡基原油较少,仅占23%左右。“机会油种”(即某一时间,油价最低的原油油种)也不断地掺混加工,直馏柴油作为柴油组分参与调和,对产品柴油影响较大。
在不同原油配比情况下,直馏柴油的指标变化很大,这点尤其体现在对环烷基原油的加工比例上。同时装置加工物料的变化,对装置馏出口的变化影响也比较大。比如柴油加氢、蜡油加氢裂化装置掺炼催化柴油比例的多少,直接影响其馏出组分密度和十六烷值指数(图1)。
图1 中横轴为抽验次数,可以看出,原油环烷基比例增大,直馏柴油十六烷值指数明显降低,只有当环烷基含量控制在30% 以下时,十六烷值指数达到47~48,才可满足柴油正常生产指标要求。
2.2 理论分析
2.2.1 原油性质分析
原油按照其性质可划分为石蜡基原油、环烷基原油、中间基原油3 种。环烷基原油(又称沥青基原油)是地质年代较年轻的原油,特点是含环烷烃和芳烃较多,密度大、凝点低,一般含硫、胶质、沥青质较多(环烷烃含量CN ≥ 50% 则是高纯度环烷基原油,一般CN ≥ 40%)[1]。石蜡基原油含烷烃较多,属地质年代古老的原油。中间基原油介于环烷基、石蜡基两者之间,但随着油田开采年数增加,原油密度、金属含量增加[2],胶质量增加,接近环烷基原油性质。
随着国Ⅳ[3]柴油标准实施,柴油十六烷值与十六烷指数作为两项柴油指标必须同时达到要求方为合格。一般情况下,环烷基原油的柴油馏分十六烷值小于十六烷指数;石蜡基原油的柴油馏分十六烷值大于十六烷指数,两者关联性在芳烃含量偏高时偏差较大[4]。
柴油的十六烷值与指数计算公式参考公式(1)、(2),与实际值存在偏差。
式中:T为柴油的苯胺点, ℃。ρ为柴油15.6℃时的密度,g·cm-3。
由上述两式可以看出,柴油的点火性能指标与柴油苯胺点、密度关系密切。各类烃类苯胺点的排序为:正构烷烃>环烷烃>烯烃>芳香烃。
由此可以确定,环烷基原油和开采年数较久油田的中间基原油因芳香烃含量多,尤其含较多双环或多环芳香烃,致使直馏柴油组分十六烷指数偏低。在原油加工时要充分考虑这一因素,避免直馏柴油组分因指数过低无法全部参与调和,造成组分过剩,影响企业连续生产。
2.2.2 加工装置分析
成品柴油的组分中,催化柴油(LCO)占有量较大,在我国约占柴油总量的1/3[5]。催化柴油自身是较高的杂原子化合物,烯烃和芳烃含量高,因此颜色深,氧化安定性差,十六烷值低。近年来,随着原料劣质(原油)及重油催化裂化技术发展,催化柴油表现为密度升高,杂质硫、氮含量增加,十六烷值下降,芳烃等不饱和烃组分含量增高[6],不能直接作为柴油调和组分,或只能少量调入,必须进一步进行加氢精制加工。原因在于:1)国外原油加工后减渣中沥青质含量普遍高。2)催化反应含裂化反应,生产柴油时油气在提升管内停留时间2s,各类烃在催化剂表面上的化学反应速度以烯烃最快,稠环芳烃最慢。受催化裂化反应机理限制,催化柴油中高富集芳烃,尤其是多环芳烃。
加氢精制装置一般表现为压力升高十六烷值得以提高[7]。对于当前劣质原油生产的催化柴油,中、低压条件不能满足产品对十六烷值的要求。关键原因在于无法实现催化柴油中双环、三环以上的芳烃饱和及环烷烃开环,无法有效降低催化柴油中的芳烃,特别是多环芳烃的含量。高压加氢精制装置是劣质柴油处理的有效手段,但相当一部分柴油被转化为石脑油馏分,且投资和操作费高。
有鉴于此,对劣质催化柴油进行柴油改质装置加工成为必然。柴油改质就是将中压加氢裂化或缓和加氢裂化技术用于劣质柴油的改质。它可以实现部分双环、三环芳烃转化为烷基苯,其分子碳数不变,而且可以大幅提高柴油中的十六烷值组分。对于直馏柴油同样可以经过柴油改质装置加工,提高其中的芳烃转化率(10%~15%),实现柴油组分优化。
3 结论
在柴油生产调和过程中,原油的性质决定成品质量。生产要从源头抓起,控制芳烃含量。
1)多年实践摸索发现,在直馏柴油作为成品柴油组分时(一般占总量的30% 以下),必须严格控制加工原油中环烷基原油的总量,掺混量控制在30%以下。
2)伴随着世界原油劣质化的大趋势,一般的加氢精制工艺无法满足催化柴油成为合格组分。应通过改质装置加工,虽然多环芳烃的转化率不高,但基本可满足产品质量指标,同样应考虑原油油种配比。
3)直馏柴油组分视原油质量,也可经改质装置加工后再作为调和组分。
参考文献
[1]郑鹏宇,秦鹤年.环烷基原油的特性就、加工及应用[J].现代商贸工业,2008,20(4):267-269.
[2]靳海燕,张宏庆.MCI柴油加氢改质技术的应用[J].石油炼制与化工,2002,33(8):61-62.
[3]GB 19147-2013,车用柴油(Ⅳ)[S].
[4]高波,李哲.柴油组成对十六烷值与十六烷指数关联性的影响[J].石化技术与应用,2010,28(1):27-30.
[5]王甫村,吕倩,郭淑芝,等.催化柴油加氢改制反应原理及影响因素分析[J].工业催化,2008,16(s1):191-193.
[6]黄小波,石勇刚.中压加氢裂化装置催化柴油改质的工业应用[J].石油化工技术与经济,2014,30(5):49-51
液压榨油机的生产和推广 篇4
一、制油行业的现状及制油工艺简介
目前, 大豆油的制取工艺主要有压榨法和浸出法两种。浸出法:先将大豆粒压扁成坯, 让溶剂与处理过的大豆坯接触, 大豆中的油脂及部分脂溶性物质被萃取溶解出来, 再按一定的生产工艺脱除油脂中的溶剂, 之后得到豆油。浸出法制油具有豆粕中含残油少的优点。压榨法:是通过机械作用把大豆的细胞破碎, 常称压坯, 再用外力挤压, 使油脂和豆粕分离而得到豆油。压榨法制油又可分为两种:即热榨和冷榨。热榨法来源于传统作坊的制油方法。热榨工艺现在仍存在于农村和边远山区。缺点是能耗高、毛油含有水分与杂质。但豆油的香味已习惯了群众, 兑换方便, 吃的放心, 也给了这种老工艺存在的空间。冷榨工艺:将大豆直接送入螺旋榨油机的进料口中, 螺旋主轴旋转, 原料在前进中与金属表面接触, 产生摩擦, 摩擦产生热量, 热使得大豆软化, 被挤压扁, 通过容积变化, 挤压力加大, 直至油脂与豆粕分离, 豆油通过缝隙流出。
豆粕被挤成不规则的圆弧状, 从出料口排出, 俗称豆饼。现用的典型机型为95型、100型螺旋榨油机。冷榨工艺中油脂与豆粕分离时间短, 导至豆粕中残油含量高, 高达14%～20%, 摩擦生热, 导至机械零件磨损快, 费用高。但现代养殖业的发展, 消耗大量饲料, 饲料的需求带来冷榨行业的大发展, 国内外大型企业采用很多。螺旋榨油机已向大型化发展, 单机主机功率达45～75 kW, 双螺杆榨油机功率已达2×45 kW, 单机日处理达400 t左右, 单条生产线日处理量达3000多吨。机器的大型化, 摩擦产生的热量远远满足不了大豆的软化, 相应增加辅助设备:蒸汽预热、电预热。
二、液压机榨油行业现状
我们都知道, 动植物通过自然选择发展到今天, 一个生产行业的生存与发展也必须适应于社会发展, 否则将被淘汰。
液压机及其液压系统是当今小油房首选设备。主要包括:液压机、油泵、预压机等辅助设备。液压系统有:压力表、阀、分配器、增压器、接头、油管等。
液压榨油工艺中还应有压坯设备。螺旋榨油压坯机可用于冷榨或热榨。热榨时可用双辊压坯机和相应的烘干和加热设备, 从发展看, 冷榨将逐渐取代热榨。
大豆榨油简单地说:把大豆挤扁成坯, 放入榨膛加压即可出油, 但要想把油榨好, 或者形成一定规模, 就要根据实力和需要而购置不同的设备组合。
液压榨油最简单的组合:一台液压机、一台螺旋压坯机。日处理大豆600 kg。豆粕中含残油<6.5%。6YL—75—Ⅲ型螺旋榨油压坯机可配1～4台液压机。通过实践和用户反映;一台压坯机配4台液压机较为合理, 日处理大豆2400 kg左右, 占用厂房面积20 m2左右, 要求室内净高2.8 m, 室内冬季温度20 ℃左右即可。油泵用电3 kW, 压坯机用电7.5～10 kW, 或12～15马力柴油机亦可。
三、液压榨油机的生产
一台好的机器应当具备:物美价廉、经久耐用、操作简单、维修方便、性能先进才有生命力不被淘汰, 才能便于推广。四柱液压机用于榨油行业, 替代了原有的螺旋杆压力机, 曾兴盛于20世纪70～80年代, 全国多家生产的200型 (100T) 液压榨油机曾被收入“农业机械设计手册”, 现在仍有使用。机械传动的螺杆卧式榨油机也还存在, 现在使用较多的是90型 (90T) 液压机。其技术规格:公称压力90 t, 油缸柱塞直径×行程:180 mm×500 mm, 单位压力35 MPa, (实际工作单位压力为45±5 MPa) , 主要部件:柱塞式液压缸。缸筒和柱塞一般为铸造而成。缸筒只加工外部, 定位台阶和导向套部分及密封环槽, 下部加工进油口的螺纹孔。柱塞加工上端面及外圆表面, 工作表面要达到要求的表面粗糙度。也可以用无缝钢管制成缸筒和柱塞。原液压机为四柱结构。制造时也可以用24号槽钢和工字钢焊接框架, 一个框架内放置2个油缸, 这样增强了稳定性。导向柱用轻轨焊接。
液压油泵是非标准的定量轴向柱塞泵。高压油泵工作压力50 MPa, 柱塞和缸用45#钢制成, 柱塞直径25 mm, 行程30 mm。配套动力3 kW。
外购压坯机:6YL—75—Ⅲ型螺旋榨油压坯机。
生物柴油的生产工艺及发展趋势 篇5
一、生物柴油的生产工艺
1. 间歇式生产工艺
间歇式生产工艺的主要特点是花费在设备上的投入较小, 生产工艺也比较简单。比较适合小型企业生产运用。
间歇式均相碱催化工艺主要的生产过程就是将原料油经过预处理, 在达到一定温度之后加入碱催化剂和甲醇进行酯交换反应, 此时的反应温度最好控制在50-85℃, 但考虑到醇类易挥发的特性, 主要还是控制在60-65℃, 催化剂的使用量宜为油量的0.3-1.5%, 整个的反应时间一般在30-120min之间, 生产出来的粗生物柴油再经过产物分离, 将生物柴油水系及精制, 精制之后变成生物柴油, 最后将甲醇做回收利用处理。均相碱工艺中使用的碱类催化剂主要是氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠和甲醇钾等。均相碱生产工艺的主要特点在于油脂的转换率较高、反应时间较短、设备的选择通用性高[1]。
间歇式均相酸催化工艺比较适合高酸价的油脂制备生物柴油。与间歇式均相碱催化工艺大致相同, 主要区别在于使用的均相酸催化剂是硫酸, 在反应过程中温度一般在100℃以上, 压力需要维持在0.5MPa以上, 都是利用原料油和酸催化剂通过酯交换反应制成的粗生物柴油进行精制变成生物柴油。
2. 连续式生产工艺
随着我国生物柴油的年使用量逐渐增加, 间歇式生产工艺已经不能满足社会需求, 连续式生产工艺能够较好的提高生物柴油的生产量[2]。
连续均相催化工艺是将原料油与甲醇、催化剂放入两台串联起来的搅拌釜反应器, 增加反应停留时间, 再通过精制生产出生物柴油, 同时将甲醇回收。
连续非均相催化工艺主要是将原料油与甲醇混合通过固定床反应器进行第一步的酯交换反应, 通过甲醇回收、甲醇和甘油级间分离、第二步酯交换反应, 得到精制的生物柴油。
二、目前我国生物柴油的发展现状
我国针对生物柴油的研究正在加快, 政府也制定出了相关的法律法规, 在规范整个生物柴油行业的同时也给相关研究与开发的企业与机构一定的资金支持和优惠政策。我国许多知名高校已经开始进入了对生物柴油的研究与开发, 一些比较成熟的工艺已经运用到了实际的生产中。但是我国在发展生物柴油的过程中, 还是存在了许多问题, 例如原料成本过高、生物柴油的应用范围有限等[3]。特别是原料成本过高的问题, 如何利用成本较低的原料实现生物柴油的工业化生产是推广生物柴油的重要途径。另外一个原因是我国在生物柴油生产技术方面还没有得到有效的提高。
三、未来我国生物柴油的发展趋势
从目前来看, 解决生物柴油中的成本偏高的问题是未来我国生物柴油的主要发展趋势。针对我国的国情, 可以在荒地建造大面积的生物柴油原料林, 不仅能够很好的降低原料油的价格, 还能够绿化环境。针对我国在餐饮垃圾油方面的处理还不健全, 特别是地沟油的回收与管理可以建立专门的机构, 对地沟油等垃圾油进行专门的回收, 收集起来用作生物柴油的生产。
1. 随着我国政府对能源危机的长远认识以及生物柴油的良好发展前景, 政府更加规范相关法律法规, 在税收与资金补贴方面将做得更加全面。从根本上解决了相关企业与机构的资金问题。
2. 政府应该制定相关的生物柴油的生产质量、流程、工艺等操作规范章程, 生产出合格的生物柴油, 作为打开市场的第一步。政府应该将发展科再生能源作为重点方向, 特别是我国在石油方面, 努力改善我国能源结构不协调的局面。
3. 加大生物柴油的市场推广。就目前市场来看, 我国因生产技术与研发的水平还不够高, 在将生物柴油推进市场的进程中比较缓慢, 所以在推广手段与方法中应该寻求更高效率的办法。建立可提供生物柴油的加油站, 在加油站中宣传使用生物柴油的益处, 扩大生物柴油的影响面。
结语
综上所述, 我国在如此严峻的能源紧张形势下, 研究开发生物柴油对缓解我国的能源危机具有重要作用。而针对生物柴油的开发与研究需要的是政府与相关机构的紧密配合, 制定规范的生产标准, 联合有关渠道努力开拓市场, 更好的推动生物柴油在我国的良好发展。
摘要：我国在经济飞速发展的同时, 能源的消耗也在增长。生物柴油的出现不仅有效缓解了我国能源消耗过高的紧张局面, 在环保方面也具有显著成效。作为能够代替柴油的生物柴油的出现, 国内外对其的研究与应用也在深入。本文主要讲述生物柴油的生产工艺和目前我国生物柴油的发展现状以及未来我国生物柴油的发展趋势。
关键词：生物柴油,生产工艺,发展趋势
参考文献
[1]邬国英, 巫淼鑫, 林西平.菜籽油制备生物柴油放大实验研究[J].江苏工业学院学报, 2010, 11 (02) :103-104.
[2]吕涯, 李骏, 欧阳福生.生物柴油调合对其低温流动性能的改善[J].燃料化学学报, 2011, 19 (03) :156-157.
柴油机生产线 篇6
汽车尾气排放引起的环境污染问题促使世界各国对于车用燃料的标准日益严格。西欧、美国和日本等发达国家已经于2005年执行欧I V清洁燃料标准, 北京已于2008年1月1日起率先执行相当于欧IV标准的京IV清洁燃料标准, 全国于2011年7月1日起也已经全面执行国Ⅲ清洁燃料标准。这十几年来, 随着标准的不断严格和提高, 加之劣质原油加工比例的增加, 促使着各个炼油厂不断寻求和改进清洁柴油的生产技术。
1 现行柴油标准状况
自2011年7月1日起, 国内车用柴油全面升级到国Ⅲ标准;在北京、上海继续执行京Ⅳ、沪Ⅳ标准。在其它消耗柴油的领域, 从7月1日起执行强制性国家标准《普通柴油》 (GB252-2000) , 见表1。
注:十六烷值、十六烷值指数数值对应5#～-10#柴油指标。
2 大港石化公司的清洁柴油生产发展
加氢过程是清洁柴油生产的最有效手段和必由之路, 而高性能催化剂及工艺技术是实现高效加氢过程的关键技术。中国石油大港石化公司于2008年投产建成了100万吨/年蜡油加氢装置, 柴油调合组分在直馏柴油+柴油加氢柴油+D R非加氢催化精制柴油的基础上增加了加氢裂化柴油。随后2009年又更换了50万吨/年柴油加氢装置催化剂, 进一步完善了生产工艺结构、优化柴油调合组份, 提高加工能力、增加市场竞争力。
2.1 引进先进加氢裂化技术, 改变柴油调合构成
2008年7月加氢裂化装置开工运行, 在常减压-催化裂化-焦化-产品加氢精制-催化重整总工艺流程的基础上, 将部分蜡油馏分进现有催化裂化装置加工, 一部分蜡油进新建的加氢裂化加工, 加氢裂化柴油硫含量低、不饱和烃含量少、十六烷值高, 提高了全厂成品柴油品质。
该装置的核心技术采用的是UOP加氢裂化专利技术——采用单反应器双剂串联全循环的加氢裂化工艺。
2008年10月进行装置标定, 原料减压蜡油:焦化蜡油=9.7:1, 脱硫、脱氮情况理想, 柴油色号达到要求。物料数据见表2。
2008年成品柴油质量我们就蜡油加氢裂化装置投产前后进行了对比, 一是成品柴油硫含量有了适当的降低、十六烷值有大幅度改善, 密度也明显降低。二是随着催化柴油调合比例明显降低, 提高了柴油的储存期限。三是柴油的冷滤点、凝固点、95%点温度更大限度的向指标接近, 提高经济效益。另外低附加值的3#溶剂油料明显减少, 提高柴汽比。在当时情况下不仅完全满足GB252-2000<轻柴油>的产品质量要求, 而且具备了生产车用柴油的能力。
由于焦化蜡油清洁程度较差, 在这几年实际生产中加氢裂化装置原料都是由减压二线蜡油和部分催化重柴油构成。按照产品销售计划, 目前装置各操作参数均在可控范围内, 产品质量满足实际调合需求。
2.2 更换高效催化剂, 提高柴油加氢精制效果
大港石化公司柴油加氢装置原设计加工能力40万吨/年, 1999年12月竣工投产, 2003年装置扩能改造至50万吨/年, 原料油主要以焦化柴油和催化柴油为主。2009年4月, 用中国石油大学 (华东) CNPC催化重点实验室研制的FDS-1催化剂替换了已使用9年的原催化剂, 进行工业应用试验。该催化剂从“十五”期间就开始进行研发, 前期已经历了小试研究、中试放大制备试验。
为了全面掌握FDS-1催化剂对催化柴油和焦化柴油的脱硫、脱氮活性及脱氮率达到90%时的操作参数, 2009年10月26日至27日对该装置进行连续24小时标定。在反应器入口温度315±1℃、高分压力、6.5±0.1Mpa、处理量:65吨/小时、氢油比320:1的操作条件下脱氮率可以达到90%以上。
当原料的脱氮率达到90%以上的时候, 反应条件比较高。这样石油酸、氮化物等一些天然润滑性物质减少, 会导致柴油的润滑性有所降低。基于在标定前的操作参数条件下, 使用柴油加氢出来的调合组分完全能够满足成品柴油的各项指标要求, 从催化剂寿命和装置的长周期运行角度考虑, 该装置这两年来基本按照比较缓和的操作条件控制, 在维持较高的脱硫率同时, 脱氮率控制在70%左右的水平。
FDS-1柴油加氢精制催化剂使用两年来原料、产品含硫、含氮量以及脱硫脱氮率数据汇总如表3
从表中可看到这两年来, 装置原料的品质越来越差, 表现在硫氮含量逐渐上升, 而脱硫率、脱氮率却稳中有升, 表现出此催化剂良好的活性稳定性。
另外这两年装置虽经过生产波动, 但催化剂床层的压降却一直很稳定, 一方面表明车间的停工操作比较得当, 另一方面也显示出了其级配保护剂良好的容垢、脱金属、脱硅活性高、容硅能力大的性能。空速也一直维持在设计的1.1h左右, 反应器入口温度控制的也一直比较平稳, 体现出催化剂良好的活性和稳定性。反应器压降见表4, 反应器入口温度见表5。
总的来说, 在比设计条件缓和的情况下, 使用该种催化剂, 完全能生产出符合优质产品质量标准的柴油, 初步证明该公司更换该种催化剂是成功的, 为自己顺利调合出国Ⅲ车用柴油创造了有利的条件。
2.3 抗磨剂的选择
为保证润滑性要求, 大港石化公司又组织了抗磨剂的添加试验。
基础油按照柴油加氢柴油:加氢裂化柴油:碱洗后直馏柴油=30:40:30 (m/m%) 调合, 共试验了两种抗磨剂。具体数据如下表:
由以上数据可以看出:1、调合的车用柴油加入抗磨剂后;磨痕直径明显变小;2、T9113加入50ppm磨痕直径最小;3、T9137HF随加入量的增大, 磨痕直径逐渐减小。
试验效果明显, 该公司对此进行了相关的技术储备。
3 结论
3.1 大港石化公司目前的生产工艺流程和加工能力, 能够生产出满足标准的国Ⅲ车用柴油。
3.2 受到二次加工能力的限制, 该公司还必须要同时生产普通柴油。
3.3 建议该公司寻求低含硫原油, 从源头降低产品的硫含量。
3.4 建议该公司进行产品质量升级, 投产一套大规模的汽柴油加氢装置, 将所有柴油 (加氢裂化柴油除外) 全部实现加氢处理, 所有柴油质量均达到更高标准。
参考文献
[1]:李玉萍、王志强, 《国Ⅲ车用柴油技术质量要求与分析技术》, 《河南化工》第27卷, 第12期 (上) 。2010.12
⑵:大港石化公司, 《柴油加氢精制催化剂及工艺技术研究报告》。2010.03
⑶:大港石化公司, 《50万吨/年柴油加氢装置标定报告》。2009.10
⑷:大港石化公司, 《100万吨/年蜡油加氢裂化装置标定报告》。2008.10
生物柴油研究生产现状及发展趋势 篇7
1 生物柴油
生物柴油的主要成分是脂肪酸甲酯 (FAME) , 是以可再生资源 (如油菜子油、大豆油、玉米油、棉籽油、花生油、棕榈油、回收烹饪油及动物油等) 为原料而制成, 具备与石油柴油相近的性能。
1.1 生物柴油的特性
(1) 生物柴油的理化性质
生物柴油基本不含硫和芳烃, 十六烷值高达5219, 可被生物降解、无毒、对环境无害。它的高含氧CN值十分有利于压燃机的正常燃烧从而降低尾气有害物质排放, 所以被称为低污染燃料。与柴油相比, 生物柴油有较好的发动机低温启动性能, 无添加剂时冷凝点达-0℃;有较好的润滑性能, 可降低喷油泵、发动机缸和连杆的磨损率, 延长其使用寿命;有较好的安全性能, 闪点高, 不属于危险品;含氧量高, 十六烷值高, 燃烧性能优于普通柴油;可生物降解, 对土壤和水的污染较少, 可以降低90%的空气毒性, 降低94%的致癌率;生物柴油的开口闪点高, 储存、使用、运输都非常安全, 不在危险品之列;没有硫散发, 可减少酸雨发生。
(2) 压燃机燃用生物柴油时尾气排放物
美国科学家进行了大量试验, 结果显示:CO、HCV、芳香烃、SO2及炭粒随燃料中的生物柴油含量增加而减少, 从而减少了“温室效应”。
(3) 生产生物柴油的能耗
以每生产1 MJ燃料的总能耗和效率表示。生物柴油与石油柴油总能耗及效率基本相近。但生物柴油的石油消耗仅为01311 MJ, 远低于柴油。而且榨油植物生长过程中大部分能量来自太阳能。
(4) 生物柴油燃烧排放物对人体健康的影响
美国研究人员通过有害气体对人的体重、食欲、死亡率、血液、神经、肺部、眼睛及DNA等方面的影响得到结论:生物柴油的燃烧尾气对人体没有明显副作用。B—20 (含20%生物柴油的混合油) 可降低16%的毒性危害程度, B—100 (含100%生物柴油的混合油) 则可降低80%。
1.2 生物柴油应用的历史
1896年德国热机工程师Rudolph Diesel经10多年反复试验, 试制成功压力点火内燃机——柴油机, 当时所选用的燃料是花生油[1]。此后, 柴油机得到了大力推广, 几乎所有的载重车船及农用设备的动力发动机都采用柴油机。虽然柴油机最初选用的是植物油作为驱动燃料, 但由于植物油粘度较高, 易导致发动机故障, 便逐渐被矿物燃料柴油 (Diesel Fuel) 所取代。但是随着柴油的迅速普及, 诸多问题逐渐暴露出来, 比如柴油机尾气含有过量的有毒气体和颗粒, 包括硫、挥发性有机化合物、氮的氧化物和煤烟等。但随着许多科学家和环境学家的研究发现, 当将植物油转化成其酯类, 液体的黏度降低, 可成为性能良好的燃料。任何一种植物油, 甚至餐饮业废油脂都可转化为被称为生物柴油 (Biodiesel) 的燃料, 而且它的功能完全可与石油柴油相媲美, 也可与柴油以任意比率混合使用。污染少使得它得以在环境敏感地区作为一种理想的燃料使用。
1.3 生物柴油的生产方法与工艺流程
生物柴油的制造方法有以下4种:直接使用和混合、微乳法、热解和酯交换[2、3]。生产实践中, 普遍采用的方法是利用植物油或动物脂肪的酯交换反应制备生物柴油。化学酯交换法的反应方程式如下:
2 生物柴油在美国、欧洲国家的应用
2.1 美国
应用与政策支持生物柴油在美国的商业应用始于20世纪90年代初, 但直到最近两年才逐渐形成规模, 并已成为该国发展最快的替代燃油[4]。生物柴油的研制过程中, 美国在生产成本的合理化、适宜原料的选择及理化特性的改进等方面取得了突破性的进展。考虑到促进农业生产和增加就业机会等好处, 美国许多州政府已立法加速推广使用生物柴油。美国能源部2001年新建了国家生物质能中心强化推广生物柴油, 加利福尼亚州成为美国首先使用生物柴油的州。美国近几年对生物柴油做了较多的研究探索。
2.2 欧洲国家
目前, 生物柴油运用最多的是欧洲。在欧盟各国以前通常被用来作饲料用油的废食用油脂, 现在也正转向生产生物柴油[5]。欧洲议会免除了生物柴油90%的税收, 而高额燃油税一般要占普通柴油燃料零售价格的50%甚至更多。欧洲国家对替代燃料的立法支持、差别税收以及对油籽生产的补贴共同促进了生物柴油的价格对其他柴油燃料价格的竞争性。
3 我国生物柴油研究与生产现状及展望
3.1 发展石油替代能源的紧迫性和生产研究现状
在过去的10年里, 我国原油产量年均增长率仅为118%, 但石油消费平均增长速度却达到419%, 成为世界上石油消费增长最快的国家。按照我国目前7%左右的经济增长速度计算, 我国对进口石油的依赖程度将越来越大。如果不及时发展替代能源, 我国将面临石油安全问题, 严重时将导致能源危机, 影响我国经济的可持续发展。我国政府为解决能源节约、替代和绿色环保等问题制定了一系列政策和措施, 一些学者和专家已致力于生物柴油的研究、倡导工作。但是与国外相比, 我国在发展生物柴油方面还有相当大的差距, 长期徘徊在初级研究阶段, 未能形成生物柴油的产业化;政府尚未针对生物柴油提出一套扶植、优惠和鼓励的政策办法;更没有制定生物柴油统一的标准和实施产业化发展的战略。
3.2 发展生物柴油的对策及展望
3.2.1 生产生物柴油解决的技术问题
(1) 催化剂的研制开发
酯基转移反应所用的催化剂是关键技术, 为了提高生物柴油的产量和品质, 需要进行大量的实验以获得最佳的催化剂。
(2) 酶的选择性、寿命及反应时间
在利用酶进行酯交换反应时, 不使用有机溶剂就达不到高的酯交换率。反应系统中甲醇达到一定量时, 酶就失活, 反应时间较长。可采用固定化酶连续生产生物柴油的技术初步解决这一问题。
(3) 生物柴油的倾点高, 影响低温启动性
由于生物柴油的碳数分布集中在14~18, 因此低温启动性差。可采取可控分段裂解的方法使生物柴油的碳数分布与石油柴油接近, 从而改善生物柴油的低温启动性。
(4) 反应的接触界面问题
甲醇和动植物油脂互溶性差, 反应体系呈两相, 酯基转移反应只在界面进行, 反应速率低。采用合适的技术增加界面面积以及提高催化剂的有效浓度是非常必要的。
(5) 甘油皂对油品质量的影响
甘油皂容易堵塞输油管道和喷油嘴。可从反应器底部排出甘油皂, 生物柴油中残留的甘油皂可用孔径为10μm的过滤器进行过滤除去。
(6) 生物柴油的品质
生物柴油的燃料特性必须符合柴油发动机性能的品质规格。生物柴油 (脂肪酸甲酯) 作为燃料, 首先必须保证制造时的酯交换反应完全, 以避免杂质造成发动机工作不正常和废气排放不良。而且必须彻底去除其反应的副产品甘油, 有效的精练回收甘油还可降低生物柴油的成本。其次必须注意脂肪酸甲酯的氧化稳定性, 因为如果甲酯受到氧化, 则会改变其燃料性质, 导致燃烧生成的胶质或油渣阻塞过滤器。
3.2.2 发展展望
(1) 实行政府引导、支持和市场机制结合的发展方针, 在税收与补贴方面予以适当的政策支持。
(2) 将生物柴油纳入油品目录, 尽快建立有关生物柴油的质量、生产流程、工艺设计以及安全生产方面的国家标准, 以保证生物柴油的产品质量。
(3) 在科研攻关以及产业创新方面予以支持, 走科研部门与企业联合承担项目的道路。
4 结语
大力发展生物柴油, 对我国实施可持续发展战略具有十分重要的意义。首先, 发展生物柴油可以部分缓解我国柴油供应紧张的状况并有助于部分替代进口产品;其次, 种植油料作物, 发展生物柴油, 可以调整农业产业结构, 提高农民收入;发展生物柴油对于改变我国现有的燃油结构, 保护城市环境和节约能源资源, 进一步实施可持续发展战略具有十分重要的意义。
参考文献
[1]Olaf Schroder, Jurhen Krahl, Jurgen Bunger“Environmental and Health Effects Caused bythe Use of Biodiesel”, SEA1999
[2]杨艳, 卢滇楠, 李春, 曹竹安.化工进展.2002, 21 (5)
[3]Fangrui Ma, Milford A, Hanna.BioresourceTechnology, 1999, (70) :1～15
[4]燕林.炼油设计.1999, 29:16
辽阳石化开发生产国Ⅴ标准柴油 篇8
近日, 辽阳石化公司成功开发并生产出3 800t符合国Ⅴ标准的车用0号柴油。辽阳石化由此成为中国石油首家能够生产国Ⅴ标准车用柴油的企业。
今年年初以来, 辽阳石化从优化资源配置入手, 细化生产方案, 努力实现装置上下游物料平衡。按照装置和产品边际贡献, 突出抓好负35号柴油、93号汽油、己二酸、环氧乙烷和PTA等创效产品的生产。
辽阳石化按照中国石油天然气集团公司部署, 践行“奉献能源、创造和谐”的理念, 在2009年率先生产出京Ⅳ、负50号等标准车用柴油的基础上, 抽调精兵强将, 集中研发力量, 精心研究国Ⅴ车用柴油生产方案。通过装置内分段切割, 优化工艺参数和生产条件, 最终在国Ⅴ车用柴油生产技术上取得了重大突破。生产出的国Ⅴ车用柴油各项指标达到了预定各项指标, 尤其硫含量控制在10ppm (百万分之一) 以内, 比京Ⅳ车用柴油含硫量减少80%。