專利名稱：一種基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統和工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及生物柴油分離提純技術領域，尤其是一種基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統和工藝。
背景技術：
工業生物柴油精餾過程是一個涉及高溫(加熱導熱油的溫度通常控制在250 300°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高，高真空操作可降低甲酯沸點，從而降低加熱介質導熱油溫度，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，也會含有一定量的低碳甲酯(碳數小于16個)和高碳甲酯 (碳數大于18個)，操作絕壓在IOOOPa條件下，碳16甲酯、碳18甲酯的沸點仍處在較高的溫度，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，進而減少甲酯在高溫汽化的過程不飽和鍵的分解。操作的另一關鍵是生物柴油加熱汽化過程的停留時間控制，過長也會造成甲酯中不飽和鍵的分解，產品酸值升高，顏色加深，甲酯精餾得率下降。工業生物柴油精餾過程還需要考慮的一個問題就是熱能回收。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，因而熱量回收應不僅僅考慮甲酯顯熱，同時也要考慮甲酯的潛熱一起回收。現有的工業生物柴油精餾系統并不能在上述三個方面同時實現，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間不能控制；3)熱能回收。中國專利CN100547056C，CN100503533C, CN201125232Y在生物柴油精餾過程中再沸器均采用釜式結構，因釜式再沸器內持液量大，加熱盤管表面液層厚，從而增加了甲酯汽化的絕對壓力，造成生物柴油的沸騰溫度加大，同時加熱汽化過程生物柴油的停留時間也無法控制，停留時間長導致生物柴油高溫聚合和結焦，降低生物柴油精餾得率且能耗高。針對上述問題，中國專利CN101033411B所述裝置采用降膜式再沸器，同時采用換熱器回收生物柴油產品的熱能，較好的解決液層厚度對生物柴油汽化過程的影響，然而，因為粗生物柴油成分復雜，粗生物柴油在降膜式再沸器內走管程，高溫下少量聚合和結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明顯下降，造成蒸發量明顯下降，不利于穩定運行，此外，對塔頂生物產品冷凝所釋放的熱量(潛熱)并未進行回收， 整體能耗較大。

發明內容
本發明要解決上述現有技術的缺點，提供一種高效、低耗的基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統和工藝。本發明解決其技術問題采用的技術方案這種基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統，包括進料泵，進料泵連有產品-原料換熱器，產品-原料換熱器通過組合冷凝器連有多層蒸發器，多層蒸發器上方連有冷凝器，冷凝器連有產品中間罐，產品中間罐連有出料泵，多層蒸發器下方通過中間進料泵連有精餾塔，精餾塔上方通過組合冷凝器連有輕組分中間罐，輕組分中間罐經回流泵連有產品-原料換熱器以及預熱器，預熱器連回精餾塔。作為優選，所述精餾塔的底部設有多層蒸發加熱托盤。作為優選，所述多層蒸發器和精餾塔底部的多層蒸發加熱托盤內的加熱管均為U 型加熱管，加熱托盤的層數可以是3-10層。作為優選，所述多層蒸發器、精餾塔底部多層蒸發加熱裝置和預熱器的加熱介質均采用高溫導熱油。作為優選，所述組合冷凝器由兩組U型列管換熱器組合而成。作為優選，所述組合冷凝器、冷凝器、輕組分中間罐和產品中間罐上均設有與真空泵連接的出口。作為優選，所述組合冷凝器接真空泵段和冷凝器的冷卻介質均采用冷卻水。一種基于多層蒸發的生物柴油連續精餾工藝，包括以下步驟I)通過進料泵輸送，粗生物柴油原料依次通過產品-原料換熱器、組合冷凝器預熱，進入多層蒸發器脫除低碳甲酯等輕組分，輕組分蒸汽通過與多層蒸發器頂部連接的冷凝器冷凝后，收集在輕組分中間罐，經出料泵輸送作為生物柴油輕組分產品；2)脫凈低碳甲酯等輕組分后的粗生物柴油再經中間進料泵輸送，進入精餾塔精制，進入精餾塔內的粗生物柴油由精餾塔底部多層蒸發加熱托盤汽化，生物柴油蒸汽經與精餾塔頂部連接的組合冷凝器冷凝，收集在產品中間罐，經回流泵輸送，部分經預熱器加熱回流至精餾塔內，部分經產品-原料換熱器冷卻后出料作為生物柴油產品，精餾塔底部出料為生物浙青。本發明有益的效果是一、粗生物柴油經多層蒸發器脫凈低碳甲酯等輕組分后，促使后續精餾塔體系維持較高的真空度，提高產能，降低能耗，提高產品的收率；二、在多層蒸發器和精餾塔內，均采用淺液層多層蒸發方式加熱汽化，從而可降低加熱托盤液層厚度，提高加熱管表面真空度，降低加熱介質溫度，提高加熱汽化量，通過加熱托盤的層數可控制粗生物柴油加熱汽化停留時間，最大程度上消除因停留時間過長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、通過組合冷凝器和產品-原料換熱器，回收高溫生物柴油產品的冷凝潛熱和顯熱，極大的降低能耗，節能50%以上。


圖I是本發明的結構示意圖；附圖標記說明進料栗1_1、回流栗1_2、中間進料栗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、產品中間罐4-2、預熱器5、精餾塔6、多層蒸發器7、冷凝器8。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步說明實施例如圖I所示，這種基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統，包括進料泵1-1，A為粗生物原料進料口，進料泵1-1連有產品-原料換熱器2，產品-原料換熱器2通過組合冷凝器3連有多層蒸發器7，多層蒸發器7上的L為導熱油進油口，M為導熱油出油口，多層蒸發器7上方連有冷凝器8，冷凝器8上的O為冷卻水進水口，P為冷卻水出水口， N為真空泵接口，冷凝器8連有產品中間罐4-2，產品中間罐4-2上Q為真空泵接口，產品中間罐4-2連有出料泵1-4，R為輕組分產品出口，多層蒸發器7下方通過中間進料泵1-3連有精餾塔6，精餾塔6上I為導熱油進油口，J為導熱油出油口，精餾塔6上方通過組合冷凝器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經回流泵1-2連有產品-原料換熱器2以及預熱器5，產品-原料換熱器2上B為生物柴油產品出口，預熱器5上F為導熱油進口，G為導熱油出口，預熱器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的底部設有多層蒸發加熱托盤，起到精餾塔再沸器作用。多層蒸發器7和精餾塔6底部的多層蒸發加熱托盤內的加熱管均為U型加熱管，加熱托盤的層數可以是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和產品中間罐4-2上均設有與真空泵連接的出口。多層蒸發器7、精餾塔6底部多層蒸發加熱裝置和預熱器5的加熱介質均采用高溫導熱油。組合冷凝器3接真空泵段和冷凝器8的冷卻介質均采用冷卻水。這種基于多層蒸發的生物柴油連續精餾工藝，包括以下步驟I)通過進料泵1-1輸送，粗生物柴油原料依次通過產品-原料換熱器2、組合冷凝器3預熱，進入多層蒸發器7脫除低碳甲酯等輕組分，輕組分蒸汽通過與多層蒸發器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中間進料泵1-3輸送，進入精餾塔 6精制，進入精餾塔6內的粗生物柴油由精餾塔6底部多層蒸發加熱托盤汽化，生物柴油蒸汽經與精餾塔6頂部連接的組合冷凝器3冷凝，收集在產品中間罐4-1，經回流泵1-2輸送， 部分經預熱器5加熱回流至精餾塔6內，部分經產品-原料換熱器2冷卻后出料作為生物柴油產品，精餾塔6底部出料為生物浙青。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統，包括進料泵(1-1)，其特征是進料泵 (1-1)連有產品-原料換熱器(2)，產品-原料換熱器(2)通過組合冷凝器(3)連有多層蒸發器(7)，多層蒸發器(7)上方連有冷凝器(8)，冷凝器(8)連有產品中間罐(4-2)，產品中間罐(4-2)連有出料泵(1-4)，多層蒸發器(7)下方通過中間進料泵(1-3)連有精餾塔(6)， 精餾塔(6)上方通過組合冷凝器(3)連有輕組分中間罐(4-1)，輕組分中間罐(4-1)經回流泵(1-2)連有產品-原料換熱器(2)以及預熱器(5)，預熱器(5)連回精餾塔(6)。
2.根據權利要求I所述的基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統，其特征是所述精餾塔(6)的底部設有多層蒸發加熱托盤。
3.根據權利要求2所述的基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統，其特征是所述多層蒸發器(X)和精餾塔(6)底部的多層蒸發加熱托盤內的加熱管均為U型加熱管，加熱托盤的層數可以是3-10層。
4.根據權利要求2所述的基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統，其特征是所述多層蒸發器(7)、精餾塔(6)底部多層蒸發加熱裝置和預熱器(5)的加熱介質均采用高溫導熱油。
5.根據權利要求I所述的基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統，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.根據權利要求I或5所述的基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統，其特征是所述組合冷凝器(3)、冷凝器(8)、輕組分中間罐(4-1)和產品中間罐(4-2)上均設有與真空泵連接的出口。
7.根據權利要求6所述的基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統，其特征是所述組合冷凝器(3)接真空泵段和冷凝器(8)的冷卻介質均采用冷卻水。
8.一種采用權利要求I所述的基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統的精餾工藝，包括以下步驟1)通過進料泵(1-1)輸送，粗生物柴油原料依次通過產品-原料換熱器(2)、組合冷凝器(3)預熱，進入多層蒸發器(7)脫除低碳甲酯等輕組分，輕組分蒸汽通過與多層蒸發器(7)頂部連接的冷凝器(8)冷凝后，收集在輕組分中間罐(4-2)，經出料泵(1-4)輸送作為生物柴油輕組分產品；2)脫凈低碳甲酯等輕組分后的粗生物柴油再經中間進料泵(1-3)輸送，進入精餾塔(6)精制，進入精餾塔(6)內的粗生物柴油由精餾塔(6)底部多層蒸發加熱托盤汽化，生物柴油蒸汽經與精餾塔(6)頂部連接的組合冷凝器(3)冷凝，收集在產品中間罐(4-1)，經回流泵(1-2)輸送，部分經預熱器(5)加熱回流至精餾塔(6)內，部分經產品-原料換熱器(2)冷卻后出料作為生物柴油產品，精餾塔(6)底部出料為生物浙青。
全文摘要
本發明涉及一種基于多層蒸發的生物柴油連續精餾系統和工藝，該系統包括進料泵，進料泵連有產品-原料換熱器，產品-原料換熱器通過組合冷凝器連有多層蒸發器，多層蒸發器上方連有冷凝器，冷凝器連有產品中間罐，產品中間罐連有出料泵，多層蒸發器下方通過中間進料泵連有精餾塔，精餾塔上方通過組合冷凝器連有輕組分中間罐，輕組分中間罐經回流泵連有產品-原料換熱器以及預熱器，預熱器連回精餾塔。本發明有益的效果是粗生物柴油經多層蒸發器脫凈低碳甲酯等輕組分后，促使后續精餾塔體系維持較高的真空度，提高產能，降低能耗，提高產品的收率。
文檔編號C10G3/00GK102604665SQ20121008032
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者俞云良, 徐之超, 聶勇, 計建炳, 陸向紅 申請人:浙江工業大學