專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)和工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物柴油分離提純技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)和工藝。
背景技術(shù)：
工業(yè)生物柴油精餾過(guò)程是一個(gè)涉及高溫(加熱導(dǎo)熱油的溫度通?？刂圃?50 300°C之間)高真空(操作絕壓通常低于IOOOPa)的單元操作，操作的關(guān)鍵之一就是高真空條件的維持。高真空操作的目的主要有兩方面1)生物柴油組分甲酯沸點(diǎn)高，高真空操作可降低甲酯沸點(diǎn)，從而降低加熱介質(zhì)導(dǎo)熱油溫度，減少能耗。生物柴油主要由碳16甲酯和碳18甲酯組成，因原料不一樣，也會(huì)含有一定量的低碳甲酯(碳數(shù)小于16個(gè))和高碳甲酯 (碳數(shù)大于18個(gè))，操作絕壓在IOOOPa條件下，碳16甲酯、碳18甲酯的沸點(diǎn)仍處在較高的溫度，約在170°C 200°C之間。2)生物柴油組分碳18甲酯中不飽和鍵含量較多(油酸甲酯、亞油酸甲酯和亞麻酸甲酯等)，高真空可降低甲酯沸點(diǎn)，進(jìn)而減少甲酯在高溫汽化的過(guò)程不飽和鍵的分解。操作的另一關(guān)鍵是生物柴油加熱汽化過(guò)程的停留時(shí)間控制，過(guò)長(zhǎng)也會(huì)造成甲酯中不飽和鍵的分解，產(chǎn)品酸值升高，顏色加深，甲酯精餾得率下降。工業(yè)生物柴油精餾過(guò)程還需要考慮的一個(gè)問(wèn)題就是熱能回收。生物柴油的汽化熱平均值約為65kcal/kg，比熱約為O. 5kcal/(kg. °C )，這意味著Ikg生物柴油液體產(chǎn)品從飽和溫度冷到室溫所釋放的熱量與Ikg甲酯蒸汽冷凝釋放的汽化潛熱相當(dāng)，因而熱量回收應(yīng)不僅僅考慮甲酯顯熱，同時(shí)也要考慮甲酯的潛熱一起回收?，F(xiàn)有的工業(yè)生物柴油精餾系統(tǒng)并不能在上述三個(gè)方面同時(shí)實(shí)現(xiàn)，分別是1)維持較高的真空度；2)再沸器中生物柴油的停留時(shí)間不能控制；3)熱能回收。中國(guó)專(zhuān)利CN100547056C，CN100503533C, CN201125232Y在生物柴油精餾過(guò)程中再沸器均采用釜式結(jié)構(gòu)，因釜式再沸器內(nèi)持液量大，加熱盤(pán)管表面液層厚，從而增加了甲酯汽化的絕對(duì)壓力，造成生物柴油的沸騰溫度加大，同時(shí)加熱汽化過(guò)程生物柴油的停留時(shí)間也無(wú)法控制，停留時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致生物柴油高溫聚合和結(jié)焦，降低生物柴油精餾得率且能耗高。針對(duì)上述問(wèn)題，中國(guó)專(zhuān)利CN101033411B所述裝置采用降膜式再沸器，同時(shí)采用換熱器回收生物柴油產(chǎn)品的熱能，較好的解決液層厚度對(duì)生物柴油汽化過(guò)程的影響，然而，因?yàn)榇稚锊裼统煞謴?fù)雜，粗生物柴油在降膜式再沸器內(nèi)走管程，高溫下少量聚合和結(jié)焦就容易造成加熱管堵塞，污垢熱阻增大，造成傳熱面積和總傳熱系數(shù)明顯下降，造成蒸發(fā)量明顯下降，不利于穩(wěn)定運(yùn)行，此外，對(duì)塔頂生物產(chǎn)品冷凝所釋放的熱量(潛熱)并未進(jìn)行回收， 整體能耗較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高效、低耗的基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)和工藝。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案這種基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)，包括進(jìn)料泵，進(jìn)料泵連有產(chǎn)品-原料換熱器，產(chǎn)品-原料換熱器通過(guò)組合冷凝器連有多層蒸發(fā)器，多層蒸發(fā)器上方連有冷凝器，冷凝器連有產(chǎn)品中間罐，產(chǎn)品中間罐連有出料泵，多層蒸發(fā)器下方通過(guò)中間進(jìn)料泵連有精餾塔，精餾塔上方通過(guò)組合冷凝器連有輕組分中間罐，輕組分中間罐經(jīng)回流泵連有產(chǎn)品-原料換熱器以及預(yù)熱器，預(yù)熱器連回精餾塔。作為優(yōu)選，所述精餾塔的底部設(shè)有多層蒸發(fā)加熱托盤(pán)。作為優(yōu)選，所述多層蒸發(fā)器和精餾塔底部的多層蒸發(fā)加熱托盤(pán)內(nèi)的加熱管均為U 型加熱管，加熱托盤(pán)的層數(shù)可以是3-10層。作為優(yōu)選，所述多層蒸發(fā)器、精餾塔底部多層蒸發(fā)加熱裝置和預(yù)熱器的加熱介質(zhì)均采用高溫導(dǎo)熱油。作為優(yōu)選，所述組合冷凝器由兩組U型列管換熱器組合而成。作為優(yōu)選，所述組合冷凝器、冷凝器、輕組分中間罐和產(chǎn)品中間罐上均設(shè)有與真空泵連接的出口。作為優(yōu)選，所述組合冷凝器接真空泵段和冷凝器的冷卻介質(zhì)均采用冷卻水。一種基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾工藝，包括以下步驟I)通過(guò)進(jìn)料泵輸送，粗生物柴油原料依次通過(guò)產(chǎn)品-原料換熱器、組合冷凝器預(yù)熱，進(jìn)入多層蒸發(fā)器脫除低碳甲酯等輕組分，輕組分蒸汽通過(guò)與多層蒸發(fā)器頂部連接的冷凝器冷凝后，收集在輕組分中間罐，經(jīng)出料泵輸送作為生物柴油輕組分產(chǎn)品；2)脫凈低碳甲酯等輕組分后的粗生物柴油再經(jīng)中間進(jìn)料泵輸送，進(jìn)入精餾塔精制，進(jìn)入精餾塔內(nèi)的粗生物柴油由精餾塔底部多層蒸發(fā)加熱托盤(pán)汽化，生物柴油蒸汽經(jīng)與精餾塔頂部連接的組合冷凝器冷凝，收集在產(chǎn)品中間罐，經(jīng)回流泵輸送，部分經(jīng)預(yù)熱器加熱回流至精餾塔內(nèi)，部分經(jīng)產(chǎn)品-原料換熱器冷卻后出料作為生物柴油產(chǎn)品，精餾塔底部出料為生物浙青。本發(fā)明有益的效果是一、粗生物柴油經(jīng)多層蒸發(fā)器脫凈低碳甲酯等輕組分后，促使后續(xù)精餾塔體系維持較高的真空度，提高產(chǎn)能，降低能耗，提高產(chǎn)品的收率；二、在多層蒸發(fā)器和精餾塔內(nèi)，均采用淺液層多層蒸發(fā)方式加熱汽化，從而可降低加熱托盤(pán)液層厚度，提高加熱管表面真空度，降低加熱介質(zhì)溫度，提高加熱汽化量，通過(guò)加熱托盤(pán)的層數(shù)可控制粗生物柴油加熱汽化停留時(shí)間，最大程度上消除因停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成的高溫分解和聚合，提高生物柴油精餾得率，較釜式再沸器提高10%以上；三、通過(guò)組合冷凝器和產(chǎn)品-原料換熱器，回收高溫生物柴油產(chǎn)品的冷凝潛熱和顯熱，極大的降低能耗，節(jié)能50%以上。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明進(jìn)料栗1_1、回流栗1_2、中間進(jìn)料栗1-3、出料栗1_4、廣品_原料換熱器2、組合冷凝器3、輕組分中間罐4-1、產(chǎn)品中間罐4-2、預(yù)熱器5、精餾塔6、多層蒸發(fā)器7、冷凝器8。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例如圖I所示，這種基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)，包括進(jìn)料泵1-1，A為粗生物原料進(jìn)料口，進(jìn)料泵1-1連有產(chǎn)品-原料換熱器2，產(chǎn)品-原料換熱器2通過(guò)組合冷凝器3連有多層蒸發(fā)器7，多層蒸發(fā)器7上的L為導(dǎo)熱油進(jìn)油口，M為導(dǎo)熱油出油口，多層蒸發(fā)器7上方連有冷凝器8，冷凝器8上的O為冷卻水進(jìn)水口，P為冷卻水出水口， N為真空泵接口，冷凝器8連有產(chǎn)品中間罐4-2，產(chǎn)品中間罐4-2上Q為真空泵接口，產(chǎn)品中間罐4-2連有出料泵1-4，R為輕組分產(chǎn)品出口，多層蒸發(fā)器7下方通過(guò)中間進(jìn)料泵1-3連有精餾塔6，精餾塔6上I為導(dǎo)熱油進(jìn)油口，J為導(dǎo)熱油出油口，精餾塔6上方通過(guò)組合冷凝器3連有輕組分中間罐4-1，組合冷凝器3上C為冷卻水進(jìn)口，D為冷卻水出口，E為真空泵接口，輕組分中間罐4-1上H為真空泵接口，輕組分中間罐4-1經(jīng)回流泵1-2連有產(chǎn)品-原料換熱器2以及預(yù)熱器5，產(chǎn)品-原料換熱器2上B為生物柴油產(chǎn)品出口，預(yù)熱器5上F為導(dǎo)熱油進(jìn)口，G為導(dǎo)熱油出口，預(yù)熱器5連回精餾塔6，精餾塔6下方K為生物浙青出口。其中精餾塔6的底部設(shè)有多層蒸發(fā)加熱托盤(pán)，起到精餾塔再沸器作用。多層蒸發(fā)器7和精餾塔6底部的多層蒸發(fā)加熱托盤(pán)內(nèi)的加熱管均為U型加熱管，加熱托盤(pán)的層數(shù)可以是3-10層。組合冷凝器3由兩組U型列管換熱器組合而成。組合冷凝器3、冷凝器8、輕組分中間罐4-1和產(chǎn)品中間罐4-2上均設(shè)有與真空泵連接的出口。多層蒸發(fā)器7、精餾塔6底部多層蒸發(fā)加熱裝置和預(yù)熱器5的加熱介質(zhì)均采用高溫導(dǎo)熱油。組合冷凝器3接真空泵段和冷凝器8的冷卻介質(zhì)均采用冷卻水。這種基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾工藝，包括以下步驟I)通過(guò)進(jìn)料泵1-1輸送，粗生物柴油原料依次通過(guò)產(chǎn)品-原料換熱器2、組合冷凝器3預(yù)熱，進(jìn)入多層蒸發(fā)器7脫除低碳甲酯等輕組分，輕組分蒸汽通過(guò)與多層蒸發(fā)器7頂部連接的冷凝器8冷凝后，收集在輕組分中間罐4-2，經(jīng)出料泵1-4輸送作為生物柴油輕組分
女口
廣叩；2)脫凈低碳甲酯等輕組分后的粗生物柴油再經(jīng)中間進(jìn)料泵1-3輸送，進(jìn)入精餾塔 6精制，進(jìn)入精餾塔6內(nèi)的粗生物柴油由精餾塔6底部多層蒸發(fā)加熱托盤(pán)汽化，生物柴油蒸汽經(jīng)與精餾塔6頂部連接的組合冷凝器3冷凝，收集在產(chǎn)品中間罐4-1，經(jīng)回流泵1-2輸送， 部分經(jīng)預(yù)熱器5加熱回流至精餾塔6內(nèi)，部分經(jīng)產(chǎn)品-原料換熱器2冷卻后出料作為生物柴油產(chǎn)品，精餾塔6底部出料為生物浙青。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)，包括進(jìn)料泵(1-1)，其特征是進(jìn)料泵 (1-1)連有產(chǎn)品-原料換熱器(2)，產(chǎn)品-原料換熱器(2)通過(guò)組合冷凝器(3)連有多層蒸發(fā)器(7)，多層蒸發(fā)器(7)上方連有冷凝器(8)，冷凝器(8)連有產(chǎn)品中間罐(4-2)，產(chǎn)品中間罐(4-2)連有出料泵(1-4)，多層蒸發(fā)器(7)下方通過(guò)中間進(jìn)料泵(1-3)連有精餾塔(6)， 精餾塔(6)上方通過(guò)組合冷凝器(3)連有輕組分中間罐(4-1)，輕組分中間罐(4-1)經(jīng)回流泵(1-2)連有產(chǎn)品-原料換熱器(2)以及預(yù)熱器(5)，預(yù)熱器(5)連回精餾塔(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)，其特征是所述精餾塔(6)的底部設(shè)有多層蒸發(fā)加熱托盤(pán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)，其特征是所述多層蒸發(fā)器(X)和精餾塔(6)底部的多層蒸發(fā)加熱托盤(pán)內(nèi)的加熱管均為U型加熱管，加熱托盤(pán)的層數(shù)可以是3-10層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)，其特征是所述多層蒸發(fā)器(7)、精餾塔(6)底部多層蒸發(fā)加熱裝置和預(yù)熱器(5)的加熱介質(zhì)均采用高溫導(dǎo)熱油。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)，其特征是所述組合冷凝器(3)由兩組U型列管換熱器組合而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)，其特征是所述組合冷凝器(3)、冷凝器(8)、輕組分中間罐(4-1)和產(chǎn)品中間罐(4-2)上均設(shè)有與真空泵連接的出口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)，其特征是所述組合冷凝器(3)接真空泵段和冷凝器(8)的冷卻介質(zhì)均采用冷卻水。
8.一種采用權(quán)利要求I所述的基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)的精餾工藝，包括以下步驟1)通過(guò)進(jìn)料泵(1-1)輸送，粗生物柴油原料依次通過(guò)產(chǎn)品-原料換熱器(2)、組合冷凝器(3)預(yù)熱，進(jìn)入多層蒸發(fā)器(7)脫除低碳甲酯等輕組分，輕組分蒸汽通過(guò)與多層蒸發(fā)器(7)頂部連接的冷凝器(8)冷凝后，收集在輕組分中間罐(4-2)，經(jīng)出料泵(1-4)輸送作為生物柴油輕組分產(chǎn)品；2)脫凈低碳甲酯等輕組分后的粗生物柴油再經(jīng)中間進(jìn)料泵(1-3)輸送，進(jìn)入精餾塔(6)精制，進(jìn)入精餾塔(6)內(nèi)的粗生物柴油由精餾塔(6)底部多層蒸發(fā)加熱托盤(pán)汽化，生物柴油蒸汽經(jīng)與精餾塔(6)頂部連接的組合冷凝器(3)冷凝，收集在產(chǎn)品中間罐(4-1)，經(jīng)回流泵(1-2)輸送，部分經(jīng)預(yù)熱器(5)加熱回流至精餾塔(6)內(nèi)，部分經(jīng)產(chǎn)品-原料換熱器(2)冷卻后出料作為生物柴油產(chǎn)品，精餾塔(6)底部出料為生物浙青。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于多層蒸發(fā)的生物柴油連續(xù)精餾系統(tǒng)和工藝，該系統(tǒng)包括進(jìn)料泵，進(jìn)料泵連有產(chǎn)品-原料換熱器，產(chǎn)品-原料換熱器通過(guò)組合冷凝器連有多層蒸發(fā)器，多層蒸發(fā)器上方連有冷凝器，冷凝器連有產(chǎn)品中間罐，產(chǎn)品中間罐連有出料泵，多層蒸發(fā)器下方通過(guò)中間進(jìn)料泵連有精餾塔，精餾塔上方通過(guò)組合冷凝器連有輕組分中間罐，輕組分中間罐經(jīng)回流泵連有產(chǎn)品-原料換熱器以及預(yù)熱器，預(yù)熱器連回精餾塔。本發(fā)明有益的效果是粗生物柴油經(jīng)多層蒸發(fā)器脫凈低碳甲酯等輕組分后，促使后續(xù)精餾塔體系維持較高的真空度，提高產(chǎn)能，降低能耗，提高產(chǎn)品的收率。
文檔編號(hào)C10G3/00GK102604665SQ20121008032
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者俞云良, 徐之超, 聶勇, 計(jì)建炳, 陸向紅 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)