一種生物柴油工藝中產(chǎn)生甘油與甲醇的分離裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工設(shè)備及工藝方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種生物柴油工藝中產(chǎn)生甘油與甲醇的分離裝置及方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]生物柴油是以油料作物、野生油料植物、微藻等植物油脂和動(dòng)物油脂等為原料油，與醇類通過(guò)酯交換工藝制成的可代替石化柴油的燃料，是一種環(huán)境友好的可再生能源。工業(yè)常用的生物柴油生產(chǎn)方法有低酸價(jià)油脂的醇解方法、酸堿二步催化的酯化加醇解法，無(wú)論何種方法，在油脂與醇(主要是甲醇)反應(yīng)過(guò)程中除了生成脂肪酸酯(生物柴油)外，還會(huì)生成大量的副產(chǎn)物一一甘油。
[0004]目前的生產(chǎn)過(guò)程中，普遍使用過(guò)量的甲醇，而甘油與甲醇是相互溶解的，所以用一般的沉降分離方式是難以分離的。因此現(xiàn)在通常采取的作法是:先將甘油與甲醇分離均是將甲醇與甘油混合物收集，再采用精餾分離。這種分離方式不僅使用的設(shè)備造價(jià)高，而且甘油在塔內(nèi)精餾時(shí)極易造成填料或塔板堵塞。另外，由于甘油與甲醇互溶，需要很大的回流比才能進(jìn)行精餾，導(dǎo)致分離能耗高、處理能力較弱。
[0005]如何解決甘油與甲醇分離時(shí)堵塞、降低能耗是本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種不易堵塞、能耗低、分離后產(chǎn)物純度高的生物柴油工藝中產(chǎn)生甘油與甲醇的分離裝置及方法。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種生物柴油工藝中產(chǎn)生甘油與甲醇的分離裝置，包括原料輸送系統(tǒng)、一次分離系統(tǒng)和二次分離系統(tǒng);所述的原料輸送系統(tǒng)包括送料栗和加熱器，所述的送料栗與所述加熱器的進(jìn)料口連通，所述加熱器的出料口與一次分離系統(tǒng)連通;所述的一次分離系統(tǒng)為塔釜式結(jié)構(gòu)的脫醇塔;該脫醇塔的進(jìn)料管的一端與所述加熱器的出料口連通，另一端為位于脫醇塔內(nèi)腔上部的螺旋噴嘴，該螺旋噴嘴位于所述脫醇塔的中軸線上，用于將甘油-甲醇混合液以氣霧形式噴于脫醇塔內(nèi)；所述脫醇塔的頂部設(shè)置有一次甲醇分離管，用于將一次分離系統(tǒng)分離出的甲醇輸送到二次分離系統(tǒng);所述脫醇塔的底部設(shè)置有甘油輸出管，用于將液態(tài)甘油排出所述的脫醇塔;在所述的螺旋噴嘴與所述的一次甲醇分離管之間設(shè)置有反射擋液錐，該反射擋液錐為下端開口的圓錐形，用于截留蒸氣中的甘油組分;所述的二次分離系統(tǒng)為旋液分離器，該旋液分離器中部與所述的一次甲醇分離管連通，頂部設(shè)置有用于排出甲醇的二次甲醇分離管，底部設(shè)置有二次甘油回流管;該二次甘油回流管與所述的脫醇塔連通，用于將旋液分離器分離出的甘油回流至脫醇塔中。
[0008]進(jìn)一步，還包括甘油循環(huán)系統(tǒng)，所述的甘油循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)栗和再沸器;所述的甘油輸出管與所述的循環(huán)栗連通，所述的循環(huán)栗與所述再沸器的進(jìn)液口通過(guò)甘油循環(huán)管連通;所述再沸器的出液口與所述脫醇塔的循環(huán)甘油進(jìn)口連通;所述的循環(huán)甘油進(jìn)口位于所述的螺旋噴嘴下方;所述的甘油循環(huán)管上設(shè)置有甘油回收管。
[0009]進(jìn)一步，所述的脫醇塔內(nèi)還設(shè)置有與其內(nèi)徑相匹配的液體分布器;所述的液體分布器位于所述的反射擋液錐和螺旋噴嘴之間，并與所述的二次甘油回流管連通。
[0010]進(jìn)一步，所述的脫醇塔上設(shè)置有觀察鏡，用于觀察脫醇塔內(nèi)部的反應(yīng)情況。
[0011]進(jìn)一步，所述的甘油輸出管、甘油循環(huán)管和甘油回收管上均設(shè)置有閥門。
[0012]進(jìn)一步，所述的加熱器和再沸器為管板式換熱器;所述的加熱器的上、下部分別設(shè)置有加熱介質(zhì)進(jìn)出口；所述的再沸器的上、下部分別設(shè)置有再沸介質(zhì)進(jìn)出口。
[0013]進(jìn)一步，在所述的循環(huán)甘油進(jìn)口和所述的螺旋噴嘴之間還設(shè)置有規(guī)整填料，該規(guī)整填料與所述的脫醇塔的內(nèi)徑相適應(yīng)。
[0014]—種生物柴油工藝中產(chǎn)生甘油與甲醇的分離方法，包括以下步驟:
1)先將制備生物柴油過(guò)程中產(chǎn)生的甘油-甲醇混合液栗入加熱器中加熱，再將其通過(guò)螺旋噴嘴噴淋在真空度為-0.06?0.07MPa的脫醇塔的上部，以形成80°C?90°C的噴霧;使該噴霧在溫度和真空的作用下，形成氣相的一次蒸氣和液相的沉降液;再使所述的一次蒸氣經(jīng)過(guò)反射擋液錐，讓其中的部分組分形成截留液;所述的沉降液、截留液均形成下落液滴；
2)將步驟1)中經(jīng)過(guò)反射擋液錐的一次蒸氣導(dǎo)入旋液分離器進(jìn)行分離，得到氣相的二次蒸氣和液相的回流液;再將二次蒸氣排出到甲醇回收裝置，把回流液回流到脫醇塔;使回流液形成液滴與上升的一次蒸氣接觸，形成回流液滴；
3)將步驟1)中的下落液滴和步驟2)中的回流液滴在脫醇塔底部匯集成沉降液體，并將其排出。
[0015]進(jìn)一步，還可以包括以下步驟:
4)將排出的沉降液體栗入再沸器，使之形成140°C的循環(huán)蒸氣和循環(huán)液，并輸送到脫醇塔的上部、螺旋噴嘴的下方;使向上運(yùn)動(dòng)的循環(huán)蒸氣進(jìn)入脫醇塔內(nèi)的規(guī)整填料中，并與從規(guī)整填料上方進(jìn)入其中的回流液滴和下落液滴接觸;循環(huán)液則向下運(yùn)動(dòng)進(jìn)入沉降液體；
5)重復(fù)步驟1)_4)，并檢驗(yàn)沉降液體的組分，當(dāng)其甲醇含量<0.5%時(shí)，將其導(dǎo)出甘油回收裝置。
[0016]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
1、本發(fā)明將加熱至一定溫度的甘油、甲醇混合物料通過(guò)螺旋噴嘴的霧化作用極大地增加了液體的比表面積，利用甲醇與甘油沸點(diǎn)相差大的原理，使甲醇快速汽化，使其從甘油中分咼出來(lái)。
[0017]2、本發(fā)明脫醇塔內(nèi)連續(xù)實(shí)現(xiàn)兩次甘油、甲醇的傳熱與傳質(zhì)交換，提高了分離出來(lái)的甘油及甲醇的純度。本發(fā)明利用擋液錐及旋液分離器結(jié)合，解決甲醇蒸發(fā)甘油夾帶問(wèn)題。利用沸點(diǎn)差，采用擋液錐與旋液分離器兩次將甘油從氣相甲醇內(nèi)脫出，提高了氣相甲醇產(chǎn)物的濃度。
[0018]3、本發(fā)明利用再沸器，使脫醇塔底部的甘油及微量甲醇中的甲醇汽化，進(jìn)入塔內(nèi)氣相，極佳地脫除甘油中的甲醇。
[0019]4、本發(fā)明將采用真空系統(tǒng)，利用甲醇(沸點(diǎn)64.7°C)與甘油(290°C)沸點(diǎn)差值大的特點(diǎn)進(jìn)行分離，在確保甘油不會(huì)聚合與分解的同時(shí)，最大程度地節(jié)約了能源，其能源消耗量只有精餾塔的2/5左右。
[0020]5、本發(fā)明內(nèi)無(wú)任何塔板，在一定的溫度下連續(xù)操作，不易堵塞。
[0021]
【附圖說(shuō)明】
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖中:11一送料栗；12—加熱器;121—加熱介質(zhì)進(jìn)出口； 2—脫醇塔;21 一螺旋噴嘴；22一反射擋液錐;23一液體分布器；24一觀察鏡；25一一次甲醇分離管；26一甘油輸出管；27—循環(huán)甘油進(jìn)口 ； 28—規(guī)整填料;3—旋液分離器;31—二次甲醇分離管;32—二次甘油回流管;41 一循環(huán)栗;42—再沸器;421—再沸介質(zhì)進(jìn)出口；43—甘油循環(huán)管;44 一甘油回收管。
[0023]
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]一、一種生物柴油工藝中產(chǎn)生甘油與甲醇的分離裝置，包括原料輸送系統(tǒng)、一次分離系統(tǒng)和二次分離系統(tǒng):
所述的原料輸送系統(tǒng)包括送料栗11和加熱器12，所述的送料栗11與所述加熱器12的進(jìn)料口連通，所述加熱器12的出料口與一次分離系統(tǒng)連通。
[0026]所述的一次分離系統(tǒng)為塔釜式結(jié)構(gòu)的脫醇塔2;該脫醇塔2的進(jìn)料管的一端與所述加熱器12的出料口連通，另一端為位于脫醇塔2內(nèi)腔上部的螺旋噴嘴21，該螺旋噴嘴21位于所述脫醇塔2的中軸線上，用于將甘油-甲醇混合液以氣霧形式噴于脫醇塔2內(nèi)；所述脫醇塔2的頂部設(shè)置有一次甲醇分離管25，用于將一次分離系統(tǒng)分離出的甲醇輸送到二次分離系統(tǒng);所述脫醇塔2的底部設(shè)置有甘油輸出管26，用于將液態(tài)甘油排出所述的脫醇塔2;在所述的螺旋噴嘴21與所述的一次甲醇分離管25之間設(shè)置有反射擋液錐22，該反射擋液錐22為下端開口的圓錐形，用于截留蒸氣中的甘油組分。螺旋噴嘴21的選擇應(yīng)確保形成的噴淋液面的直徑與塔下段直徑相同，以保證霧化處于最佳狀態(tài)。
[0027]所述的二次分離系統(tǒng)為旋液分離器3，該旋液分離器3中部與所述的一次甲醇分離管25連通，頂部設(shè)置有用于排出甲醇的二次甲醇分離管31，底部設(shè)置有二次甘油回流管32;該二次甘油回流管32與所述的脫醇塔2連通，用于將旋液分離器3分離出的甘油回流至脫醇塔2中。
[0028]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，本裝置還可以設(shè)有甘油循環(huán)系統(tǒng)，所述的甘油循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)栗41和再沸器42;所述的甘油輸出管26與所述的循環(huán)栗41連通，所述的循環(huán)栗41與所述再沸器42的進(jìn)液口通過(guò)甘油循環(huán)管43連通;所述再沸器42的出液口與所述脫醇塔2的循環(huán)甘油進(jìn)口 27連通;所述的循環(huán)甘油進(jìn)口 27位于所述的螺旋噴嘴21下方;所述的甘油循環(huán)管43上設(shè)置有甘油回收管44。
[0029]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的脫醇塔2內(nèi)還設(shè)置有與其內(nèi)徑相匹配的液體分布器23;所述的液體分布器23位于所述的反射擋液錐22和螺旋噴嘴21之間，并與所述的二次甘油回流管32連通。
[0030]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的脫醇塔2上設(shè)置有觀察鏡24，用于觀察脫醇塔2內(nèi)部的反應(yīng)情況。
[0031]作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的甘油輸出管26、甘油循環(huán)管43和甘油回收管44上均設(shè)置有閥門?？梢酝ㄟ^(guò)甘油輸出管26、甘油循環(huán)管43上的閥門來(lái)調(diào)節(jié)流量、