除此之外，尋找替代能源，也是很重要的課題。本報告將說明一個生質柴油生產製程的設計。
本製程生質柴油的年產量達到8萬公秉，純度達99.8wt以上，需要使用到的主要設備包括熱交換器、幫浦、反應器、蒸餾塔、驟沸器、萃取塔等。設計工作首先由系統初步質量平衡決定原物料之用量，繼而進行設備之設計條件決定，再利用Aspen Plus進行整體流程模擬，最後決定設備尺寸，完成成本分析，此外，並利用模擬探討重要變數改變之影響，進行最適化分析。本報告也包括了製程控制系統之規劃與安全性之討論。
成本分析結果顯示，設備之總購置成本為529,520美元，總裸模成本為2,666,378美元，總投資成本為3,800,973美元，總製造成本為68,394,681美元，其中以生質柴油蒸餾塔及甘油蒸餾塔之成本最高，因此針對此二塔另進行最適化探討。
目錄 摘要I 目錄II 圖目錄V 表目錄VII 一、前言1 二、程序設計3 2.1設計規範3 2.2程序說明3 2.3系統初步質量平衡13 2.4反應器之設計15 2.5萃取塔之設計17 2.6蒸餾塔之設計19 2.6.1甲醇驟沸塔之設計20 2.6.2生質柴油蒸餾塔之設計21 2.6.3甘油蒸餾塔之設計23 2.7熱交換器之設計24 2.8幫浦之設計26 三、成本分析28 3.1設備成本及裸模成本28 3.1.1反應器、攪拌器之設備成本及裸模成本28 3.1.2蒸餾塔、萃取塔設備成本及裸模成本29 3.1.3熱交換器設備成本及裸模成本30 3.1.3.1蒸餾塔冷凝器設備成本及裸模成本30 3.1.3.2加熱器、冷凝器設備成本及裸模成本30 3.1.3.3蒸餾塔再沸器設備成本及裸模成本31 3.1.4幫浦設備成本及裸模成本31 3.1.5投資成本表32 3.2製造成本33 3.2.1公用設施成本33 3.2.2原物料成本34 3.2.3廢棄物處理成本35 3.2.4人力操作成本36 3.2.5製造成本表37 四、控制系統之設計38 五、本質安全及風險危害評估40 六、最適化分析41 6.1甘油塔最適化41 6.2生質柴油塔最適化43 七、結論46 八、致謝47 九、符號說明48 十、參考文獻51 十一、附錄52 附錄一 系統初步質量平衡53 附錄二 各設備之設計54 附錄三 設備成本及裸模成本之設計59 附錄四 製造成本之設計63 圖目錄 圖 1 程序模擬流程圖5 圖 2 系統初步質量平衡圖14 圖 3 反應器R-101之程序流程圖15 圖 4 轉化率對時間圖16 圖 5 萃取操作流程圖17 圖 6 萃取塔T-301之程序流程圖19 圖 7 冷凝器的類型19 圖 8 甲醇驟沸塔T-101之程序流程圖20 圖 9 生質柴油蒸餾塔T-103之程序流程圖22 圖 10 甘油蒸餾塔T-104之程序流程圖24 圖 11 驅動效率對軸功圖27 圖 12 CEPCI值28 圖 13 設備購置成本對功率消耗圖29 圖 14 幫浦設備購置成本圖31 圖 15 幫浦壓力因子圖32 圖 16 幫浦裸模因子對壓力材質因子圖32 圖 17 控制系統設計39 圖 18 調整迴流比所需增加的板數41 圖 19 Qc與Qr對迴流比的影響42 圖 20 迴流比對公用設施成本的影響42 圖 21 總裸模成本對迴流比的影響42 圖 22 總年成本對迴流比的影響43 圖 23 冷凝器熱負荷對迴流比圖43 圖 24 再沸器熱負荷對迴流比圖44 圖 25 總年成本對迴流比圖44 圖 26 甘油蒸餾塔之冷凝器E-109物流配置示意圖55 圖 27 冷凝器E-104物流配置示意圖56 圖 28 加熱器E-101物流配置示意圖56 圖 29 甘油蒸餾塔之再沸器E-111物流配置示意圖57 表目錄 表 1 物流資料表6 表 1續 物流資料表7 表 1續 物流資料表8 表 1續 物流資料表9 表 2 各蒸餾塔的熱交換器之公用設施及設備規格10 表 3 熱交換器之公用設施及設備規格11 表 4 塔及反應器設備規格12 表 5 幫浦公用設施之及設備規格12 表 6 反應器R-101之物流資料表16 表 7 萃取塔T-201之物流資料表18 表 8 甲醇驟沸塔T-101之物流資料表20 表 9 160 oC、170 oC、180 oC下的飽和蒸氣壓21 表 10 生質柴油蒸餾塔T-103之物流資料表22 表 11 甘油蒸餾塔T-104之物流資料表23 表 12 熱交換器-冷凝器、加熱器設計條件及結果表25 表 13 各蒸餾塔熱交換器-冷凝器、再沸器模擬結果表25 表 14 冷凝器熱傳面積表25 表 15 加熱器、再沸器熱傳面積表25 表 16 幫浦設計條件及結果表26 表 17 反應器購置成本及裸模成本表29 表 18 攪拌器購置成本及裸模成本表29 表 19 蒸餾塔及萃取塔之塔身塔板購置成本表29 表 20 蒸餾塔及萃取塔之購置成本與裸模成本表30 表 21 蒸餾塔冷凝器之購置成本與裸模成本表30 表 22 加熱器、冷凝器之購置成本與裸模成本表30 表 23 蒸餾塔再沸器之購置成本與裸模成本表31 表 24 幫浦設備成本及裸模成本表31 表 25 設備成本與固定設備成本表33 表 26 冷卻水之成本表與用量表33 表 27 低壓水蒸汽之成本與用量表34 表 28 高壓水蒸汽之成本與用量表34 表 29 設備耗電量及用電成本表34 表 30 原物料用量與成本表35 表 31 廢棄物流量與棄置成本表35 表 32 廢水流量與棄置成本表35 表 33 操作人員需求估計表36 表 34 總製造成本表37 表 35 甘油蒸餾塔在不同迴流比下的模擬結果41 表 36 甘油蒸餾塔與生質柴油蒸餾塔最適化結果表45 表 37 各項設備成本資料表60 表 38 裸模因子常數表61 表 39 程序設備之壓力因子表62 一、前言 地球的資源有限，人口卻日益增加， 2000年人口人成長已經達到了60億；
由於石化燃料為目前人類活動主要能量來源之一，故每年大量消耗石化燃料，不僅產生能源危機，更造成地球環境變遷，其中以大氣污染最為嚴重，並導致溫室效應、地球溫暖化、酸雨或氣候變化等現象。因此近幾年來，全球科學家多年來不斷研究開發替代能源，以取代日進耗竭的高污染高耗能石化燃料，其中之一即為生質柴油Biodiesel。
1911年，Dr. Diesel為前瞻提出以植物油為發動引擎的未來願景，他認為以植物油當作燃料可同時大幅提升農業發展，1912年，Dr. Diesel再度指出以植物油作為引擎燃料雖然暫時不及石化燃料重要，但終究在長遠的未來會證明，生質柴油與石化燃料具有相同的重要性。Dr. Diesel是柴油引擎的發明者，亦是以植物油作為引擎燃料的倡導者，並為未來發展生質柴油建立基礎。
生質柴油有許多特性；
1.閃火點高生物柴油的閃火點約為190℃比石化柴油的52℃高出許多，相對也提升了安全性。
2.無毒性不含有石化聚芳香烴化合物等致癌物質 3.可生物分解生物柴油的原料本身就是自然界的物質，所以能在自然環境下分解，28天內其分解率可達95。
4.安全性高除了閃火點高這種安全性之外，生物柴油的火勢只需使用水即可撲滅。
5.高十六烷值生質柴油的十六烷值較石化柴油高，十六烷值較高則容易起動、燃燒均勻、輸出功率大。
6.適應低溫狀態具有較好的低溫發動機啟動性能。經添加劑得調配冷濾點可達-20℃。
7.潤滑性具有較好的潤滑性能。使喷油泵、發動機缸的磨損率低，使用壽命長。
8.再生性為可再生能源，與石油為有限儲量不同。
9.可直接添加使用不需要更改柴油機，生質柴油使用方式與石化柴油亦同。
10.降低油耗與石化柴油以35％的混合使用，可達到降低油耗的功能。
經由歐美等先進國家進行各種實驗及實車測試，發現可有效減少空氣污染物硫化物、粒狀污染物、黑煙、一氧化碳、碳氫化合物排放，對於減少石化燃料使用量及改善空氣品質具有相當效益。
美國是最早提出生質柴油商業化量產的國家，當初大力提倡生質柴油開發，原因在於消化國內過剩的大豆產量。但之後歐洲卻是最積極發展生質柴油的地區，其在於歐洲國家的農業部門在1992年重新檢討歐洲的農業政策，特別針對當初為防止農產品過剩或為穩定價格而讓部分田地休耕，政府因而給予農民補貼的政策進行檢討。
歐盟在2001年11月通過兩項建議1要求會員國2005年在汽柴油中生質燃料比率需達2以上，持續增加到2010年達到5.75。2會員國將稅率優惠運用在乾淨燃料純生質燃料或摻配之生質燃料。
而生質柴油的爆發性成長是近年來化學工業產品所少見的，從2001年初開始發展，2002年全世界的生質柴油產量達到 106萬公噸，2003年143萬公噸，2004年225萬公噸。這種世界趨勢也是台灣科技產業未來的風向球，相對於石油工業百年的發展歷史，以及未來石油工業的式微世界石油的缺鑿未來生質柴油的前景將不可限量。
在世界上可供為生質柴油的製造所需油脂原料為精製的植物油，如可大量不斷供應而價格較廉的大豆油或菜籽油均是。以其供應量充足而且價格合理或價廉為考量因素。在歐洲以菜籽油及葵花油而在美國以大豆油黃豆油為主要的油脂原料。其他如熱帶地區的棕櫚油與椰子油、米糠油、紅花籽油、芥子油以及動物油如牛脂與猪油，均可使用。通常考量供應量、價格、儲存品質，以及引擎作業功能為其選擇標準依據。例如飽和脂肪成份較高的原料則其產品生質柴油容易產生低溫流動性問題。
另外，價廉的回收廢油脂包括植物油與動物脂亦可供用，但由於多含高溫處理所產生的遊離