專利名稱：生物柴油甲醇階梯式回收提純方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及油脂化工產品生物柴油的生產裝置，具體涉及生產生物柴油生產過程中甲醇階梯式回收提純工藝與裝置。
背景技術：
生物柴油生產，特別以廢棄植物油與甲醇為原料生產的生物柴油，由于廢棄植物油以游離脂肪酸為主要原料成分，生成生物柴油同時生成水，在反應過程中甲醇會吸收反應過程中的水分而逐步變稀，而酯化反應及酯交換過量的甲醇需要回收重復使用，這樣才能降低生產成本，為此甲醇的回收提純變得尤為重要。目前生物柴油生產企業中，甲醇的精餾均采用單蒸餾釜間歇操作來進行實際生產時，把廢棄動植物油、催化劑、過量甲醇等反應物料加入反應器中，使原料進行甲酯化反應，在甲酯化反應過程中蒸發的甲醇與反應過程中生成的水通過冷凝出過剩甲醇與水的混合液；或以氣相甲醇代替液體甲醇進行生物柴油生產時，由氣相甲醇帶出反應過程中生成的水，然后經冷凝器冷凝成甲醇與水的混合液，再把甲醇與水的混合液經精餾器后收集成符合要求的甲醇。這種設備能耗大，熱損也大，經濟效益低，而蒸出的甲醇濃度也不能保證。采用單一的精餾塔精餾，大量的甲醇在回流中浪費了能量，且精餾塔要制成相當的高度才能達到生物柴油生產甲醇的使用純度。怎樣克服以上所述缺陷，高效率、低能耗的回收甲醇，是目前亟需解決的一個問題。

發明內容
本發明的目的在于提供一種環保高效、能耗較低的生物柴油甲醇階梯式回收提純
工藝與裝置。為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案本發明的生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置它包括中和釜、固體酸釜、薄膜蒸發器、干熱空氣發生器、串聯設置的精餾釜和汽提塔、并聯設置的兩個分子篩塔。其中兩個分子篩塔頂部和底部分別并聯設置有入口閥、出口閥和再生入口閥、再生出口閥，汽提塔頂部通過換熱器連接分子篩塔入口閥，分子篩再生入口閥連接干熱空氣發生器出口，出口閥連接甲醇槽，另一出口閥與兩個換熱器相連。中和釜底部出口通過進料泵、換熱器與精餾釜相連通；固體酸釜入口與換熱器相連通，出口通過換熱器、冷凝器經管道連接在分子篩塔第一入口閥和第二入口閥之間，物料進入固體酸釜前先經換熱器預熱，熱量來自固體酸釜出口甲醇蒸汽余熱、干熱空氣余熱；薄膜蒸發器入口與換熱器相連通，出口通過換熱器、冷凝器經管道連接在分子篩塔第一入口閥和第二入口閥之間，物料進入薄膜蒸發器前先經換熱器預熱，熱量來自薄膜蒸發器出口甲醇蒸汽余熱、干熱空氣余熱；汽提塔頂部經管道通過換熱器、冷凝器連接在分子篩塔第一入口閥和第二入口閥之間；精餾釜底部通過管道經換熱器連通外界廢水系統；第一分子篩塔和第二分子篩塔頂部通過并聯設置的分別順次串聯的第一入口閥和第二入口閥以及第一再生入口閥和第二再生入口閥相連通；第一分子篩塔和第二分子篩塔底部通過并聯設置的分別順次串聯的第一出口閥和第二出口閥以及第一再生出口閥和第二再生出口閥連通；甲醇槽通過管道經甲醇成品泵連接在兩分子篩塔第一出口閥和第二出口閥之間。來自預酯化含水量高的廢硫酸甲醇液中和后經過換熱進入精餾釜；從固體酸釜、薄膜蒸發器出來的含水量低甲醇蒸汽冷卻后進入分子篩塔。這樣通過設置進料預熱器、干熱空氣加熱器，既提高了進料物料的溫度，又回收了甲醇蒸汽余熱及干熱空氣余熱，節約了各單元加熱物料的能量，降低了系統的能耗。作為一種優化方式，它還設有干熱空氣發生器、風機、調節閥、預熱器、中間罐，其中干熱空氣發生器的出口通過風機、管道連接在兩分子篩塔第一再生入口閥和第二再生入口閥之間，中間罐的入口通過換熱器連接兩分子篩塔第一再生出口閥和第二再生出口閥之間，出口經甲醇泵通過管道與精餾釜相連。分子篩再生時從分子篩塔吹出的干熱空氣一部分通過換熱器回收余熱加熱粗生物柴油；一部分通過換熱器回收余熱加熱油脂。干熱空氣帶出來的水、甲醇蒸汽經換熱器冷凝后進入中間罐，含有部分甲醇的混合液體再經甲醇泵 輸送返回精餾釜。這樣可以既回收了干熱空氣的余熱，同時又回收了分子篩所吸附的甲醇，減少了甲醇的損耗。作為進一步的優化方式，它還設有廢水余熱回收換熱器，這樣可以回收利用廢水中的余熱，進一步降低系統能耗。本發明的生產工藝為來自上一單元預酯化后含水量高的廢硫酸甲醇液中和經進料泵輸送經過預熱器預熱后送至精餾釜，甲醇蒸汽經精餾釜進入上升到汽提塔并為汽提塔提供熱量，精餾塔頂部出來的甲醇蒸汽通過加熱器回收余熱，冷凝器冷凝，從第一入口閥進入第一分子篩塔。甲醇除去水分后，經第一出口閥、甲醇成品泵輸送至甲醇槽，得到純品。來自固體酸釜的含水量低的甲醇蒸汽通過加熱器回收甲醇蒸汽余熱后，冷凝器冷凝，從第一入口閥進入第一分子篩塔，除去水分后，經第一出口閥，甲醇成品泵輸送至甲醇槽，得到純品。來自固體酸釜的含水量低的甲醇蒸汽通過加熱器回收甲醇蒸汽余熱后，冷凝器冷凝，從第一入口閥進入第一分子篩塔，除去水分后，經第一出口閥，甲醇成品泵輸送至甲醇槽，得到純品。來自薄膜蒸發器的含水量低的甲醇蒸汽通過加熱器回收甲醇蒸汽余熱后，冷凝器冷凝，從第一入口閥進入第一分子篩塔，除去水分后，經第一出口閥，甲醇成品泵輸送至甲醇槽，得到純品。當第一分子篩塔分子篩吸水飽和后，打開第二入口閥、第二出口閥，經過冷凝的甲醇通過第二入口閥進入第二分子篩塔，除去水分后，經第二出口閥，甲醇成品泵輸送至甲醇槽，得到純品甲醇。精餾釜底的廢水經預熱器換熱回收廢水余熱后排到廢水系統；當切換至第二分子篩塔在線時，第一分子篩塔切出進行分子篩再生關閉第一入口閥、第一出口閥、第二再生入口閥、第二再生出口閥，打開第一再生入口閥、第一再生出口閥，干熱空氣發生器通過風機利用干熱空氣將第一分子篩塔內的分子篩水分蒸發吹出后離線備用；當第二分子篩塔分子篩吸水飽和后，打開第一入口閥和第一出口閥，第一分子篩塔并入，并切出第二分子篩塔進行分子篩再生。分子篩再生時，開動干熱空氣發生器，干熱空氣從再生入口閥吹入，并將分子篩水分蒸發吹出，干熱空氣帶來的水、甲醇蒸汽經預熱器冷凝后進入中間罐，含有部分甲醇的混合液體經甲醇泵輸送返回精餾釜。中間罐內的含水甲醇經甲醇泵輸送返回精餾釜內，所述的分子篩塔里面裝填的分子篩為3A或者4A級分子篩。分子篩塔內的吸附壓力為常壓，溫度為30 65°C。本發明與現有技術相比，具有如下優點解決了現有技術能耗大、汽提塔過高的缺點，生產時能量消耗小，熱量的回收利用率高，甲醇純度高，生產過程無污染，整體效率高。


圖I為本發明的工藝設備原理圖；附圖標記說明1、中和釜，2、固體酸釜，3、薄膜蒸發器，4、精餾釜，5、汽提塔，6、干熱空氣發生器，7、甲醇槽，8、中間罐，9、進料泵，10、廢水余熱換熱器，11、第一甲醇蒸汽余熱換熱器，12、第二甲醇蒸汽余熱換熱器，13、第一干熱空氣余熱換熱器，14、第二干熱空氣余熱換熱器，15、甲醇泵，16、第三甲醇蒸汽余熱換熱器，17、冷凝器，18、風機，19、甲醇成品泵， 20、第一再生入口閥，21、第二再生入口閥，22、第一入口閥，23、第二入口閥，24、第一再生出口閥，25、第二再生出口閥，26、第一出口閥，27、第二出口閥，28、第一調節閥，29、第二調節閥，A、第一分子篩塔，B、第二分子篩塔。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明的內容做進一步詳細說明。實施例如圖I所示，年產I萬噸的生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置，它包括中和釜I、固體酸釜2、薄膜蒸發器3、串聯設置的精餾釜4和汽提塔5、并聯設置的第一分子篩塔A和第二分子篩塔B、干熱空氣發生器6。其中中和釜I底部出口通過進料泵9、廢水余熱換熱器10、第三甲醇蒸汽余熱換熱器16與精餾釜4相連通；固體酸釜入口與第二甲醇蒸汽余熱換熱器12、第一干熱空氣余熱換熱器13相連通，甲醇蒸汽出口經過第二甲醇蒸汽余熱換熱器12、冷凝器17經管道連接在分子篩塔第一入口閥22和第二入口閥23之間；薄膜蒸發器3入口與第一甲醇蒸汽余熱換熱器11、第二干熱空氣余熱換熱器14相連通，甲醇蒸汽出口經過第一甲醇蒸汽余熱換熱器11、冷凝器17經管道連接在分子篩塔第一入口閥22和第二入口閥23之間；汽提塔5頂部經管道通過第三甲醇蒸汽余熱換熱器16、冷凝器17連接在分子篩塔第一入口閥22和第二入口閥23之間，精餾釜4底部通過管道經廢水余熱換熱器10連通外界廢水系統；第一分子篩塔A和第二分子篩塔B頂部通過并聯設置的分別順次串聯的第一入口閥22和第二入口閥23以及第一再生入口閥20和第二再生入口閥21相連通；兩分子篩塔底部通過并聯設置的分別順次串聯的第一出口閥26和第二出口閥27以及第一再生出口閥24和第二再生出口閥25連通；干熱空氣發生器6的出口通過風機18、管道連接在兩分子篩塔第一再生入口閥20和第二再生入口閥21之間；甲醇槽7通過管道經甲醇成品泵19連接在兩分子篩塔第一出口閥26和第二出口閥27之間；中間罐8的入口分別通過第二干熱空氣余熱換熱器14、第一干熱空氣余熱換熱器13連接兩分子篩塔第一再生出口閥24和第二再生出口閥25之間，出口經甲醇泵15通過管道與精餾釜4相連。本實施例還提供了生物柴油甲醇階梯式回收提純方法，來自預酯化的廢硫酸甲醇中和后經進料泵9抽吸經過廢水余熱換熱器10、第三甲醇蒸汽余熱換熱器16預熱后送至精餾釜4，甲醇蒸汽從精餾釜4塔釜上升到汽提塔5，汽提塔頂部出來的甲醇蒸汽經過第三甲醇蒸汽余熱換熱器16、冷凝器17冷卻后從第一入口閥22進入第一分子篩塔A，除去水分后，經第一出口閥26進入甲醇槽7，得到純品甲醇。來自固體酸釜2甲醇蒸汽經第二甲醇蒸汽余熱換熱器12、冷凝器17冷卻后從第一入口閥22進入第一分子篩塔A，除去水分后，經第一出口閥26進入甲醇槽7，得到純品甲醇。來自薄膜蒸發器3甲醇蒸汽經第一甲醇蒸汽余熱換熱器11、冷 凝器17冷卻后從第一入口閥22進入第一分子篩塔A，除去水分后，經第一出口閥26進入甲醇槽7，得到純品甲醇。當第一分子篩塔A吸水飽和后，打開第二入口閥23、第二出口閥27，關閉第一入口閥22，甲醇液體通過第二入口閥23進入第二分子篩塔B，除去水分后，經第二出口閥27，進入甲醇槽7，得到純品甲醇。當切換至第二分子篩塔B在線時，第一分子篩塔A進行分子篩再生打開第一再生入口閥20，關閉第二再生入口閥21，打開第一再生出口閥24，干熱空氣發生器6通過風機18利用干熱空氣將第一分子篩塔A內的分子篩水分蒸發吹出后離線備用；當第二分子篩塔B吸水飽和后，打開第二再生入口閥21和第二再生出口閥25，第一分子篩塔A并入，并切出第二分子篩塔B進行再生。來自精餾釜4的廢水經廢水余熱換熱器10回收余熱后排到外界廢水系統。分子篩再生時從分子篩塔吹出的干熱空氣一部分通過第二干熱空氣余熱換熱器14回收余熱加熱粗生物柴油；一部分通過第一干熱空氣余熱換熱器13回收余熱加熱油脂。分子篩再生時，干熱空氣帶來的水、甲醇蒸汽經第二干熱空氣余熱換熱器14、第一干熱空氣余熱換熱器13冷凝后進入中間罐8，含有部分甲醇的混合液體再經甲醇泵15輸送返回精餾釜4。分子篩塔里面裝填的為3A或者4A級分子篩；分子篩塔內的吸附壓力為常壓，溫度為 30 65°C。上列詳細說明是針對本發明可行實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發明的專利范圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均應包含于本案的專利范圍中。
權利要求
1.生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置，包括中和釜(I)、固體酸釜(2)、薄膜蒸發器(3)、串聯設置的精餾釜(4)和汽提塔(5)、并聯設置的第一分子篩塔(a)和第二分子篩塔(b)、干熱空氣發生器(6)，其中中和釜(I)底部出口通過進料泵(9)、廢水余熱換熱器(10)、第三甲醇蒸汽余熱換熱器(16)與精餾釜(4)相連通；固體酸釜(2)的甲醇蒸汽出口通過第二甲醇蒸汽余熱換熱器(12)、冷凝器(17)經管道連接在分子篩塔第一入口閥(22)和第二入口閥(23)之間，固體酸釜(2)入口與第二甲醇蒸汽余熱換熱器(12)、第一干熱空氣余熱換熱器(13)相連通；薄膜蒸發器(3)的甲醇蒸汽出口通過第一甲醇蒸汽余熱換熱器(11)、冷凝器(17)經管道連接在分子篩塔第一入口閥(22)和第二入口閥(23)之間，薄膜蒸發器(3)入口與第一甲醇蒸汽余熱換熱器(11 )、第二干熱空氣余熱換熱器(14)相連通；汽提塔(5)頂部經管道通過冷凝器(17)連接在分子篩塔第一入口閥(22)和第二入口閥(23)之間；第一分子篩塔(A)和第二分子篩塔(B)頂部通過并聯設置的分別順次串聯的第一入口閥(22)和第二入口閥(23)以及第一再生入口閥(20)和第二再生入口閥(21)相連通；第一分子篩塔(A)和第二分子篩塔(B)底部通過并聯設置的分別順次串聯的第一出口閥(26)和第二出口閥(27)以及第一再生出口閥(24)和第二再生出口閥(25)連通；甲醇槽(7)通過管道經甲醇成品泵(19)連接在兩分子篩塔的第一出口閥(26)和第二出口閥(27)之間，出口經甲醇泵(15)通過管道與精餾釜(4)相連。
2.根據權利要求I所述生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置，其特征在于它設有干熱空氣發生器(6)、風機(18)、第二干熱空氣余熱換熱器(14)、第一干熱空氣余熱換熱器(13)和中間罐(8)，其中干熱空氣發生器(6)的出口通過風機(18)、管道連接在兩分子篩塔第一再生入口閥(20)和第二再生入口閥(21)之間，中間罐(8)的入口分別通過第二干熱空氣余熱換熱器(14)、第一干熱空氣余熱換熱器(13)連接兩分子篩塔第一再生出口閥(24)和第 二再生出口閥(25)之間。
3.根據權利要求I所述的生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置，其特征在于還設有廢水余熱換熱器(10)回收廢水余熱，第三甲醇蒸汽余熱換熱器(16)回收汽提塔甲醇蒸汽余熱，所述精餾釜(4 )底部經廢水余熱換熱器(10 )連通外界廢水系統，汽提塔(5 )頂部經管道通過第三甲醇蒸汽余熱換熱器(16)、冷凝器(17)連接在分子篩塔第一入口閥(22)和第二入口閥(23)之間。
4.根據權利要求I所述的生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置，其特征在于第一干熱空氣余熱換熱器(13)、第二甲醇蒸汽余熱換熱器(12)為油脂加熱換熱器，加熱熱量分別來自于分子篩再生時干熱空氣余熱，固體酸釜(2)出口甲醇蒸汽余熱。
5.根據權利要求I所述的生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置，其特征在于第二干熱 空氣余熱換熱器(14)、第一甲醇蒸汽余熱換熱器(11)為粗生物柴油加熱換熱器，加熱熱量分別來自于分子篩再生時干熱空氣余熱，薄膜蒸發器(3)出口甲醇蒸汽余熱。
6.一種根據權利要求I所述生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置的提純方法，其特征在于來自預酯化的廢硫酸甲醇中和后經進料泵(9)抽吸經過廢水余熱換熱器(10)、第三甲醇蒸汽余熱換熱器(16)預熱后送至精餾釜(4)，甲醇蒸汽從精餾釜(4)塔釜上升到汽提塔(5)，汽提塔頂部出來的甲醇蒸汽經過第三甲醇蒸汽余熱換熱器(16)、冷凝器(17)冷卻后從第一入口閥(22)進入第一分子篩塔(A)，除去水分后，經第一出口閥(26)進入甲醇槽(7)，得到純品甲醇。來自固體酸釜(2)甲醇蒸汽經第二甲醇蒸汽余熱換熱器(12)、冷凝器(17)冷卻后從第一入口閥(22)進入第一分子篩塔(A)，除去水分后，經第一出口閥(26)進入甲醇槽(7)，得到純品甲醇。來自薄膜蒸發器(3)甲醇蒸汽經第一甲醇蒸汽余熱換熱器(11)、冷凝器(17)冷卻后從第一入口閥(22)進入第一分子篩塔(A)，除去水分后，經第一出口閥(26 )進入甲醇槽(7 )，得到純品甲醇； 當第一分子篩塔(A)吸水飽和后，打開第二入口閥(23)、第二出口閥(27)，關閉第一入口閥(22)，甲醇液體通過第二入口閥(23)進入第二分子篩塔(B)，除去水分后，經第二出口閥(27)，進入甲醇槽(7)，得到純品甲醇； 當切換至第二分子篩塔(B)在線時，第一分子篩塔(A)進行分子篩再生打開第一再生入口閥(20)、關閉第二再生入口閥(21)、打開第一再生出口閥(24)，干熱空氣發生器(6)通過風機(18)送入干熱空氣并將第一分子篩塔(A)內的分子篩水分蒸發吹出后離線備用；當第二分子篩塔(B)分子篩吸水飽和后，打開第二再生入口閥(21)和第二再生出口閥(25)，第一分子篩塔(A)并入，并切出第二分子篩塔(B)進行再生。
7.根據權利要求6所述的生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置的提純方法，其特征在于分子篩再生時從分子篩塔吹出的干熱空氣一部分通過第二干熱空氣余熱換熱器(14)回收余熱加熱粗生物柴油；一部分通過第一干熱空氣余熱換熱器(13)回收余熱加熱油脂。
8.根據權利要求6所述的生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置的提純方法，其特征在于分子篩再生時，干熱空氣帶來的水、甲醇蒸汽經第二干熱空氣余熱換熱器(14)、第一干熱空氣余熱換熱器(13)冷凝后進入中間罐(8)，含有部分甲醇的混合液體再經甲醇泵(15)輸送返回精餾釜(4)。
9.根據權利要求6所述的生物柴油甲醇階梯式回收提純裝置的提純方法，其特征在于分子篩塔里面裝填的為3A或者4A級分子篩；分子篩塔內的吸附壓力為常壓，溫度為30^65 0C ο
全文摘要
本發明公開了一種生物柴油甲醇階梯式回收提純工藝與裝置，根據甲醇回收時含水量不同采用階梯式回收提純工藝。它包括中和釜、固體酸釜、薄膜蒸發器、串聯設置的精餾釜和汽提塔、并聯設置的兩個分子篩塔、干熱空氣發生器。其中兩個分子篩塔頂部和底部分別并聯設置有入口閥、再生入口閥和出口閥、再生出口閥，汽提塔頂部通過換熱器、冷凝器連接分子篩塔入口閥，分子篩塔再生入口閥連接干熱空氣發生器出口，分子篩塔出口閥連接甲醇槽，再生出口閥與兩個換熱器相連。來自預酯化含水量高的廢硫酸甲醇液中和后經過換熱進入精餾釜；從固體酸釜、薄膜蒸發器出來的含水量低甲醇蒸汽冷卻后進入分子篩塔。本發明生產時甲醇回收提純能量消耗小，熱量的回收利用率高，甲醇純度高，生產過程無污染，整體效率高。
文檔編號C07C31/04GK102839056SQ20121034641
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者李惠文, 呂鵬梅, 袁振宏, 王忠銘, 羅文 , 楊玲梅 申請人:中國科學院廣州能源研究所