CN101633605A - 由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，在磷酸储槽中放入磷酸；将生质柴油酯化制程所产生的副产物送入调合槽，再将一定比例的清水导入暂存槽中酯化制程副产物进行混合以及搅拌；完成搅拌的酯化制程副产物则以输送泵送入均质机中进行转化处理，同时启动输送泵；将磷酸以特定比例送入均质机与酯化制程副产物进行混合以及转化，完成混合以及转化的酯化制程副产物混合物暂放在物料暂存槽；物料暂存槽内的物料将会转化以及分离出粘稠状的游离脂肪酸、碎粒结晶状的磷酸钾合成物、以及液状的粗甘油、水分以及甲醇混成物，再以三相离心机对上述分离出的物质进行三相分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种甘油的制备方法。
背景技术
由于将动植物油酯化以获得生质柴油的制程会产出动植物凝胶、粗甘油、游离脂肪酸、甲醇(或乙醇)、以及氢氧化钾所组成的皂化副产物。
这些皂化副产物虽有商业价值，但如不能将的进行细部处理，会对环境造成一定的危害。一般中小型生质柴油炼制厂由于无适当的技术以及设备处理这些副产品。因此，大都将这些副产品以每公吨200～250美元(2007年第四季度)不等的价格出售，让下游厂商进行处理。
虽然已有具专业技术的厂商提供技术能够将这种粗甘油进行精炼，以获得精炼的甘油，但由于投资额庞大，鲜有厂商进行此项投资；而多数下游厂商，则在收到这些副产品之后，部分会将的当成原料制成肥皂，再将残余物搀入燃料油之中当成燃料；或者将的作为原料制成饲料。而部分厂商则是将这些副产品加入重燃料油中作为燃料油；这些做法其末端产品附加价值不高，殊为可惜。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，提高末端产品的附加价值。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：
一种由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：所需设备包括一只用于储存由生质柴油转酯化制程所产生的副产物的调合槽(101)、一只磷酸储槽(102)、一只清水储槽(103)、一组均质机(104)、一组物料暂存槽(201)、一组三相离心机(202)以及复数输送泵(105～108、203)，所述的方法包括以下步骤：
在磷酸储槽(102)中放入磷酸；将生质柴油酯化制程所产生的副产物送入调合槽(101)，再将一定比例的清水导入暂存槽中酯化制程副产物进行混合以及搅拌；完成搅拌的酯化制程副产物则以输送泵(107)送入均质机(104)中进行转化处理，同时启动输送泵(203)；将磷酸以特定比例送入均质机(104)与酯化制程副产物进行混合以及转化，完成混合以及转化的酯化制程副产物混合物暂放在物料暂存槽(201)；物料暂存槽(201)内的物料将会转化以及分离出粘稠状的游离脂肪酸、碎粒结晶状的磷酸钾合成物、以及液状的粗甘油、水分以及甲醇混成物，再以三相离心机(202)对上述分离出的物质进行三相分离。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：
一种由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：包括一个将甘油精炼的分子蒸馏制程单元(500)，所述的分子蒸馏制程单元(500)，包括有一组预热器(501)、一组分子蒸馏器(502)、一组冷井(503)、一组半成品收受槽(504)、一组半成品输出泵(505)、一组副产品收受槽(506)、一组副产品缓冲槽(507)、一只副产品输出泵(508)、一组抽真空缓冲槽(509)、一组线上气液分离器(510)、一组真空泵(511)、一组导热油循环泵(512)、一组导热油加热炉(513)、一组导热油膨胀槽(514)、以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、电动控制阀和操作控制盘，所述的制程方法包括：
在冰水机组(703)的冰水槽中加入清水以及乙二醇；启动冰水机组(703)，所述的冰水机组(703)开始制造冰水，并由内建的冰水泵将冰水送至冷井(503)的冷凝回路以及分子蒸馏器(502)的机械轴封冷却回路，再回到冰水机组(703)的冰水槽中形成循环泵回路；
启动导热油循环泵(512)，让导热油流经膨胀槽(514)后送入需要间接加热的预热器(501)以及分子蒸馏器(502)，然后再回到导热加油炉(513)，完成自体循环；
启动真空泵(511)，经由管线对系统的进料管路进行抽气，让整个进料管路、分子蒸馏器(502)、半成品收受槽(504)等进出料回路的管中大气压力下降；
将半成品收受槽(404)到达高液位时，半成品输出泵(406)开始启动，并将半成品收受槽(404)内的物料送入预热器(501)之后先升高温度，再进入分子蒸馏器(502)的缸体内侧，同时内建在分子蒸馏器(502)的刮板则持续的旋转，将物料均匀涂抹在分子蒸馏器(502)的缸体内部形成厚度的薄膜；
在分子蒸馏器(502)的缸体内侧以及外壳之间的夹层有温度的导热油通过，与沾附在分子蒸馏器(502)缸体内部的油膜产生迅速的热传递，让物料的油膜能保除升温；
而由于分子蒸发馏器(502)内的工作压力是在40Pa以下，因此油膜内的甘油未达常温的蒸馏温度即开始蒸发，甘油的分子进入分子蒸馏器(502)的内置冷凝器时，即被冷凝下来而沿管线进入半成品收受槽(504)，半成品收受槽(504)的半成品为工业级甘油。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：
一种由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，用来将工业级甘油再精炼成医药级甘油，其特征在于：其设备包括有一组预热器(601)、一组分子蒸馏器(602)、一组冷井(603)、一组副产品收受槽(604)、一组副产品输出泵(605)、一组成品收受槽(606)、一只成品输出泵(607)、一组抽真空缓冲槽(608)、一组线上气液分离器(609)、一组真空泵(610)、一组导热油循环泵(611)、一组导热油加热炉(612)、一组导热油膨胀槽(613)、以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、电动控制阀、操作控制盘以及外部冷却系统；外部的冷却系统其制程包括：
在冰水槽中加入清水以及乙二醇，让冰水机组(703)开始制造冰水，并由内建的冰水泵将冰水送至冷井(603)的冷凝回路以及分子蒸馏器(602)的机械轴封冷却回路，再回到冰水机组(703)的冰水槽中形成循环泵回路；
启动导热油循环泵(611)，让导热油流经膨胀槽(613)后送入需要间接加热的预热器(601)以及薄膜蒸发器(602)，然后再回到导热油加热炉(612)，完成自体循环；
启动真空泵(611)经由管线对系统的进料管路进行抽气，使进料管路、分子蒸馏器(602)、成品收受槽(606)等进出料回路的管中大气压力下降；
并将半成品收受槽(504)内的物料送入预热器(601)后先升高温度，再进入分子蒸馏器(602)，所述的分子蒸馏器(602)的刮板则持续的旋转，将物料均匀涂抹在分子蒸馏器(602)内部形成薄膜；
在分子蒸馏器(602)的缸体内侧以及外壳之间的夹层有温度的导热油通过，而与沾附在分子蒸馏器(602)缸体内部的油膜产生迅速的热传递，将物料的油膜温度迅速升温而在40Pa负压环境蒸发；
甘油的分子则在抵达分子蒸馏器(602)的内置冷凝器时即被冷凝下来而沿管线进入成品收受槽(606)，而在成品收受槽(606)液位达到预设的高液位时输送泵(607)开始启动将成品送入成品收受槽(606)。
与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：是一种经济且容易操作的方法，可将这些生质柴油制程的副产物制备成(医药级)甘油。
附图说明
图1是本发明的粗甘油以及工业级甘油的精炼制程流程示意图；
图2是本发明的由生质柴油酯化制程副产品转化成副产物的预处理制程单元流程示意图；
图3是本发明的副产物分离制程单元流程示意图；
图4是本发明的甲醇回收的薄膜蒸发制程单元流程示意图；
图5是本发明的粗甘油混合物脱水制程单元流程示意图；
图6是本发明的工业级甘油精炼的分子蒸馏制程单元流程示意图；
图7是本发明的医药级甘油精炼的分子蒸馏制程单元流程示意图；
图8是本发明的公用设备示意图。
附图标记说明：酯化制程副产品转化成副产物的预处理制程单元100；调合槽101；磷酸储槽102；清水储槽103；均质机104；输送泵105～108；副产物分离制程单元200；物料暂存槽201；三相离心机202；输送泵203；甲醇回收的薄膜蒸发制程单元300；原料调合槽；301输送泵302；原料调整槽；303；进料泵304；预热器305；薄膜蒸发器306；热交换器307；半成品收受槽308；甲醇收受槽309；输送泵310；甲醇储存槽311；线上气液分离器312；真空泵313；导热油循环泵314；导热油加热炉315；导热油膨胀槽316；输送泵317；粗甘油混合物脱水制程单元400；预热器401；薄膜蒸发器402；热交换器403；半成品收受槽404；半成品输出泵406；废水回收槽405；输送泵407；线上气液分离器408；真空泵409；导热油循环泵410；导热油加热炉411；导热油膨胀槽412；工业级甘油精炼的分子蒸馏制程单元500；预热器501；分子蒸馏器502；冷井503；半成品收受槽504；半成品输出泵505；副产品收受槽506；副产品缓冲槽507；副产品输出泵508；抽真空缓冲槽509；线上气液分离器510；真空泵511；导热油循环泵512；导热油加热炉513；导热油膨胀槽514；医药级甘油精炼的分子蒸馏制程单元500、600；预热器601；分子蒸馏器602；冷井603；副产品收受槽604；副产物输出泵605；成品收受槽606；成品输出泵607；抽真空缓冲槽608；线上气液分离器609；真空泵610；导热油循环泵611；导热油加热炉612；导热油膨胀槽613；公用设备以及制程700；冷却水塔701；冷却水泵702A、702B、702C、702D；冰水机组703。
具体实施方式
兹将有关本发明的技术内容配合图式说明如下：
图1是本发明由生质柴油制程的副产物制备(医药级)甘油的制程流程示意图。如图所示：本发明是由生质柴油制程的副产物制备(医药级)甘油的方法，包括一个将酯化制程副产物转化成可回收的副产物预处理制程单元100、一副产物分离制程单元200、一回收甲醇的薄膜蒸发制程单元300、一粗甘油混合物脱水制程单元400、一工业级甘油精炼的分子蒸馏制程单元500，一医药级甘油精炼的分子蒸馏制程单元600，以供精炼、工业级以及医药级甘油。前述所提的副产品为一般市面上由生质柴油制程残留的粗甘油或皂化甘油。
图2是显示本发明中有关将酯化制程副产品转化成副产物的预处理制程单元流程示意图。如图所示：本制程单元100所需设备包括一只调合槽101、一只磷酸储槽102、一只清水储槽103、一组均质机104、以及输送泵105～108。
在作业时，在磷酸储槽102中放入纯度85％以上的磷酸，在清水储槽103导入清水，然后将生质柴油酯化制程所产生的副产物送入调合槽101，再将一定比例的清水以及比例为0.75～1％浓度为85％的磷酸导入调合槽101中与酯化制程副产物进行混合以及反应(所述磷酸的特定比例是指磷酸占酯化制程副产物的重量百分比的0.75～1％)，同时降低酯化制程副产物的粘度。完成反应的酯化制程副产物则以输送泵107送入均质机104中进行转化处理，同时，完成混合以及转化的酯化制程副产物混合物则进入物料暂存槽201(如图3所示)之中累积，以准备进行分离制程。
图3是本发明中将副产物进行分离的制程单元流程示意图。如图所示：在本制程单元200所需的设备包括一组物料暂存槽201、一组三相离心机202，以及两组输送泵203。
完成混合以及转化的酯化制程副产物混合物进入物料暂存槽201后，所述的物料暂存槽201内的物料将会转化以及分离出粘稠状的游离脂肪酸FFA(FreeFat Acid)、碎粒结晶状的磷酸钾合成物Potassium Phosphoric Acid、以及液体状的粗甘油、水分、以及甲醇以及粗甘油混合物(以下简称粗甘油混合物)；由于此三类的混合物其质量以及比重不同，因此可以采用三相高速离心机将的进行分离。
实际作业时，启动输送泵203，将转化反应完成的酯化制程副产物送入三相离心机202中，凭借三相离心机202的离心力将游离脂肪酸FFA、磷酸钾结晶物、以及粗甘油混合物分别分离出来。分离后的游离脂肪酸FFA可作为动物饲料的添加物或加入重油成为燃料油，磷酸钾结晶即所称的磷酸钾肥可以出售给肥料厂作为磷酸钾肥的原料，而粗甘油混合物则被泵入次一阶段的制程暂存槽作为原料(Feedstock)，以进行甘油精炼制程。
图4是显示本发明用于回收甲醇的薄膜蒸发制程单元流程示意图。如图所示：经过预处理后(图2、图3)的粗甘油混合物中含有甲醇、水分、粗甘油(约50～85％)、以及无机物杂质(MONG-Matter of Non Organic)。由于上述的各个组成份其蒸馏点各有不同，为能将这些物质完全分离以便获得精炼的甘油，则需要使用两组薄膜蒸发器以及两组分子蒸馏器，以便于不同工作温度条件下，逐步的将这些物质进行分离。兹分述如下：
首先，用于回收甲醇的薄膜蒸发制程单元300，其所需设备包括一组原料调合槽301、一组输送泵302、一组原料调整槽303、一组输送泵304、一组预热器305、一组薄膜蒸发器(Wiper Type Thin Film Evaporator)306、一组热交换器307、一组半成品收受槽308、一组甲醇收受槽309、一组输送泵310、一组甲醇储存槽311、一组线上气液分离器312、一组真空泵313、一组导热油循环泵314、一组导热油加热炉315、一组导热油膨胀槽316、一组输送泵317以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、控制阀、操作控制盘等等所需组件，以及不属于本单元的各别组件但需提供本单元功能性服务的公用设备700(图8所示)的冷却水塔701、以及冷却水泵702A、702B、702C、702D等。
在作业时，冷却水需导入本单元中需进行冷却的单体设备包括薄膜蒸发器306的轴封(Mechanical Seal)、真空泵313的轴封、以及热交换器307的冷凝的回路等。
作业时，启动冷却水泵702A、702B、702C、702D以及冷却塔701之后，开始启动导热油循环泵314，让导热油流经膨胀槽316后送入需要间接加热的预热器305以及薄膜蒸发器306，然后再回到导热油加热炉315，完成自体循环，然后设定导热油工作温度，再启动导热油加热炉315，让导热油逐渐加热并升温至140℃。
启动真空泵313，让真空泵313经由管线对系统的进料管路进行抽气，让整个进料管路、薄膜蒸发器306、半成品收受槽308、甲醇收受槽309等进出料回路管线的压力降至100mBar(0.1bar)以下。抽除真空过程的气体则经由线上气液分离器312排入真空泵313，再经由排气口排入大气中。
开始启动输送泵302，将原料调合槽301中的物料Feedstock送入原料调整槽303进行调合(conditioning)，再经由输送泵304送入预热器305提升其工作温度至58℃以上，之后再进入薄膜蒸发器306的缸体内侧(Cylinder)，同时内建在薄膜蒸发器306的刮板(Wiper)则持续旋转将物料均匀的涂抹粘附在薄膜蒸发器306的气缸体内部形成厚度介于4～5/1000mm(4μm～5μm)的薄膜；由于在薄膜蒸发器306的缸体内侧以及外壳之间的夹层间有温度约140℃的导热油通过以保持油膜的温度不降；同时，由于进料以及出料管线内的工作压力是在100mBar的负压之下，使得油膜内的甲醇分子在负压情况未达63℃的蒸馏温度前即开始蒸发，甲醇蒸汽则沿出口管线进入热交换器307，经过热交换过程而被冷凝下来进入甲醇收受槽309，而在甲醇收受槽309的液位达到预设的高液位时自动启动输送泵310，将回收的甲醇溶液送入储存槽311。
未回收的副产品也即粗甘油混合物以及水分由于其蒸馏温度较高，无法在58℃的工作温度蒸发，因此在薄膜蒸发器306的缸体内沿着缸壁下滑，进入半成品收受槽308内，并在高液位时被输送泵(317)泵送进入下一段的脱水制程。
在1个大气压之下，甲醇的蒸馏温度为63℃，但由于其工作环境是在100mBar的工作环境，因此甲醇在达到58℃时即开始蒸发。这样的设计其目的是要尽量避免让物料中的甘油成份提前曝露在高温环境下，而影响其品质，另一方面也避免甲醇蒸汽接近闪火点而酿成危险。
图5，是本发明的粗甘油混合物脱水制程单元程流程示意图。如图所示：所述的粗甘油混合物脱水制程单元400所需用的设备包括有一组预热器401、一组薄膜蒸发器(Wiper Type Thin Film Evaporator)402、一组热交换器403、一组半成品收受槽404、一组半成品输出泵406、一组废水回收槽405、一组输送泵407、一组线上气液分离器408、一组真空泵409、一组导热油循环泵410、一组导热油加热炉411、一组导热油膨胀槽412、以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、电动控制阀、操作控制盘等等所需组件，以及不属于本单元的各别组件但需提供本单元功能服务属于公用设备(图8所示)700的冷却水塔701、以及冷却水泵702A、702B、702C、702D等。
在冷却水进入本单元需行冷却的单元包括薄膜蒸发器402的轴封(Mechanical Seal)、真空泵409的轴封、以及热交换器403的冷凝的回路等。
启动导热油循环泵410，让导热油流经膨胀槽412后送入需要间接加热的预热器401以及薄膜蒸发器402，然后再回到导热油炉，完成自体循环，然后设定导热油工作温度，再启动导热油加热炉411，让导热油逐渐加热并升温至170℃左右。
启动真空泵409，让真空泵409经由管线对系统的进料管路进行抽气，让整个进料管路、薄膜蒸发器402、半成品收受槽404、废水回收槽405等进出料回路的管中大气压力降至100mBar以下。抽除真空过程的气体则经由线上气液分离器408排入真空泵409，再经由真空泵409排入大气中。
在前一制程内的半成品收受槽308到达高液位时，输送泵317开始启动，将半成品收受槽308内的物料送入预热器401温度维持至95℃左右，再进入薄膜蒸发器402的缸体内侧(Cylinder)，同时内建在薄膜蒸发器402的刮板(Wiper)则持续的旋转，将物料均匀涂抹在薄膜蒸发器402的缸体内部形成厚度介于4～5/1000mm(4μm～5μm)的薄膜；由于在薄膜蒸发器402的缸体内侧以及外壳之间的夹层有温度约170℃的导热油通过，与沾附在薄膜蒸发器402缸体内部的油膜产生迅速的热传递，因此避免了物料薄膜在均匀涂抹的过程产生降温；同时，由于进料以及出料管线内的工作压力是在100mBar的负压之下，使得物料油膜内的水分在95℃的温度下即开始蒸发，水蒸汽则沿出口管线进入热交换器403，经过热交换过程而被冷凝下来进入废水回收槽405。而未回收的副产品也即粗甘油混合物以及由于其蒸馏温度较高，无法在接近95℃的工作温度下蒸发，因此在薄膜蒸发器402的缸体内沿着缸壁下滑，进入半成品收受槽404内，并在半成品收受槽404达到高液位时被半成品输出泵406送入下一段的甘油精炼制程。
水的蒸馏温度为100℃，但由于其工作环境是在100mBar的负压工作环境下，因此，水分在95℃时即开始蒸发。这样设计其目的是要尽量避免物料中的甘油成份提前曝露在高温环境下，也可避免高温的水蒸汽对甘油形成局部的乳化，而影响其品质。
图6是本发明用于工业级甘油精炼的分子蒸馏制程单元流程示意图。如图所示：工业级甘油精炼的分子蒸馏制程单元500的目的是将由前制程单元所获得的粗甘油混合物精炼成工业级甘油，使甘油纯度达到95％以上；本制程需用的设备包括有一组壳式预热器501、一组刮板式分子蒸馏器(Wiper TypeMolecular Still Evaporator)502、一组冷井503、一组半成品收受槽504、一组半成品输出泵505、一组副产品收受槽506、一组副产品缓冲槽507、一只副产品输出泵508、一组抽真空缓冲槽509、一组线上气液分离器510、一组真空泵511、一组导热油循环泵512、一组导热油加热炉513、一组导热油膨胀槽514、以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、电动控制阀、操作控制盘等组件，以及不属于本单元但需提供本单元功能性服务而属于公用设备(图8)700的冷却水塔701、以及冷却水泵702A、702B、702C、702D等组件。
冷却水进入本单元需进行冷却的设备单体包括分子蒸馏器的内置冷凝器、真空泵511的机械轴封、以及冰水机组703的冷却回路等。
作业时，先在冰水机组703的冰水槽中加入清水以及与总水量相比约为65％的乙二醇；启动冰水机组703，让冰水机组开始制造冰水，并由内建的冰水泵将冰水送至冷井503的冷凝回路以及分子蒸馏器的机械轴封冷却回路，再回到冰水机的冰水槽中形成循环泵回路，直到循环在管线中的冰水温度达到零下10℃(-10℃)为止。
开始启动导热油循环泵512，让导热油流经膨胀槽514后进入需要间接加热的预热器501以及薄膜蒸发器502夹层，然后再回到导热油加热炉513，完成自体循环；然后，设定导热油工作温度至240℃，再启动导热油加热炉513，让导热油逐渐加热并升温至240℃。
启动真空泵511，让真空泵511经由管线对系统的进料管路进行抽气，让整个进料管路、分子蒸馏器502、半成品收受槽504等进出料回路的管线压力降至40Pa以下。抽除真空过程的气体则经由线上气液分离器510进入真空泵511，再经由真空泵511排气口的气液分离器排气口排入大气中。
在前一制程内的半成品收受槽404到达高液位时，半成品输出泵406开始启动，并将半成品收受槽404内的物料送入预热器501之后先升高温度至240℃，再进入分子蒸馏器502的缸体内侧(Cylinder)，同时内建在分子蒸馏器502的刮板(Wiper)则持续的旋转，将物料均匀涂抹在分子蒸馏器502的缸体内部形成厚度介于4～5/1000mm(4μm～5μm)的薄膜；由于在分子蒸馏器502的缸体内侧以及外壳之间的夹层有温度约240℃的导热油通过，与沾附在分子蒸馏器502缸体内部的油膜产生迅速的热传递，将物料的油膜温度迅速加热升温至195℃以上；同时，由于进料以及出料管线内的工作压力是在40Pa以下的负压环境，使得物料油膜内的甘油在工作温度达到195℃时即开始蒸发，甘油的分子则开始飞行而在触以及分子蒸馏器502的内置冷凝器时即被冷凝下来而沿管线进入半成品收受槽504，而半成品收受槽504的液位达到预设的高液位时，半成品输出泵505自动启动将半成品送入下一个甘油精炼制程。
未回收的副产品包括絮状固体物、动植物胶、以及无机物等混合物则由于其分子量较重，依其分子自由程无法飞行至触以及分子蒸馏器502的内建冷凝器，因此在飞行至半途时即坠落至分子蒸馏器502下方，经收料板集中后再导至下方的副产品收受槽506再流入副产品缓冲槽507中，而在副产品缓冲槽507液位达到高液位时，副产品输出泵508启动，将副品送至外部其他储槽以供出售。另一方面，落入半成品收受槽504的半成品其甘油(Glycerol)纯度已在95％以上，可以工业级甘油出售，或将的作为原料在下一制程提炼医药级甘油。预设情况是在半成品收受槽504的液位达到高液位时启动半成品输出泵505，将此半成品原料送入下一阶段制程，以便提炼成医药级甘油。
另外，在送入第一段甘油精炼制程的原料有部分甘油成份其分子质量很轻，而在分子蒸馏制程中无法完全被分子蒸馏器502的内建冷凝器冷凝下来而会逸出分子蒸馏器502而一直飞入冷井503的遮罩内，由于这些薄雾状的甘油分子其温度高达195℃，因此必须使用极低温的冰水与冷井503的内见冷凝器进行热交换，才能将这些质量很轻的甘油分子冷凝下来进入真空缓冲槽509中。因此，冰水机组703必须持续的泵送冰水进入冷井503中的冷凝器管路中与未在分子蒸馏器502中被冷凝下来的残存甘油分子进行热交换，以便将这些选出分子蒸馏器502的甘油分子冷凝下来。
在常压中，甘油的蒸馏温度约为250～290℃，但由于在分子蒸馏器中502的工作压力在40Pa以下，因此在工作温度到达195℃即已开始蒸发。这样的设计其目的是要尽量避免甘油处在高温环境下而影响其品质。
图7是本发明用于医药级甘油精炼的分子蒸馏制程单元流程示意图。如图所示：本医药级甘油制程600是将先前制程中所获得的工业级甘油再精炼成医药级甘油，使甘油的纯度达到99.75％以上。
本制程需用的设备与前一段的分子蒸馏制成完全相同，不过由于本阶段的原料为高纯度的工业级甘油，而其制品则为纯度高达99.75％以上纯度极高的医药级甘油。
如图所示，本制程包括有一组预热器601、一组分子蒸馏器(Wiper TypeMolecular Still Evaporator)602、一组冷井603、一组副产品收受槽604、一组副产品输出泵605、一组成品收受槽606、一只成品输出泵607、一组抽真空缓冲槽608、一组线上气液分离器609、一组真空泵610、一组导热油循环泵611、一组导热油加热炉612、一组导热油膨胀槽613、以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、电动控制阀、操作控制盘等等所需组件以及外部冷却系统，以及不属于本单元的各别组件但需提供本单元功能服务属于公用设备(图8)700的冷却水塔701、以及冷却水泵702A、702B、702C、702D等等。
实际作业时，确认外部的冷却塔701以及冷却水泵702A、702B、702C、702D已经启动，且冷却水已进入本单元需行冷却的单元包括分子蒸馏器602的轴封(Mechanical Seal)以及分子蒸馏器602的内置冷凝器、真空泵610的机械轴封、以及冰水机组703的冷却回路等等。
确认冰水机组703已经启动，且内建的冰水泵已将冰水送至冷井603的冷凝回路以及分子蒸馏器602的机械轴封冷却回路，再回到冰水机的冰水槽中形成循环泵回路。
开始启动导热油循环泵611，让导热油流经膨胀槽613后送入需要间接加热的预热器601以及分子蒸馏器602的夹层中，然后再回到导热油加热炉612，完成自体循环，然后设定导热油工作温度至240℃，再启动导热油加热炉612，让导热油逐渐加热并升温至240℃左右。
启动真空泵610，让真空泵610经由管线对系统的进料管路进行抽气，让整个进料管路、分子蒸馏器602、成品收受槽606等进出料回路的管中大气压力降至40Pa以下。抽除真空过程的气体则经由线上气液分离器609进入真空泵610，再经由真空泵610排气口排入大气中。
在前一制程内的半成品收受槽504到达高液位时，半成品输出泵505开始启动，将半成品收受槽504内的物料送入预热器601之后先升高温度至240℃左右，再进入分子蒸馏器602的缸体内侧(Cylinder)，同时内建在分子蒸馏器602的刮板(Wiper)则持续的旋转，将物料均匀涂抹在分子蒸馏器602的缸体内部形成厚度介于4～5/1000mm(4μm～5μm)的薄膜；由于在分子蒸馏器602的缸体内侧以及外壳之间的夹层有温度240℃的导热油通过，与沾附在分子蒸馏器602缸体内部的油膜产生迅速的热传递，将物料的油膜温度迅速加热升温至195℃以上；同时，由于进料以及出料管线内的工作压力是在40Pa的负压环境中，使得物料油膜内的甘油在工作温度达到195℃时即开始蒸发，甘油的分子则开始飞行而在触抵分子蒸馏器602的内置冷凝器时即被冷凝下来而沿管线进入成品收受槽606，而在成品收受槽606液位达到预设的高液位时，成品输出泵607开始启动将成品送入成品收受槽606等待包装出售。
而未回收的副产品包括絮状固体物、动植物胶、以及无机物(MONG)等混合物则由于其分子量较重，依其分子自由程无法飞行触抵分子蒸馏器602的内建冷凝器，因此在飞行至半途时即坠落至分子蒸馏器602下方，经收料板集中后再导至下方的副产品收受槽604中，而在副产品收受槽604液位达到高液位时，副产品输出泵605开始启动，将此副品送至前制程共用的副产品收受槽604以供出售。另一方面，落至成品收受槽606的成品其纯度已达到99.75％以上，已达到医药级甘油的成份要求。
另外，由于送入此一阶段医药级甘油精炼制程的甘油原料中有部分成份其分子质量很轻，而在分子蒸馏制程中会选出分子蒸馏器602的内置冷凝器而一直飞入冷井603的遮罩中，而由于这些甘油分子的温度高达195℃，因此必须以极低温的冰水与冷井603内内建的冷凝器进行交换，才能将这些质量很轻的甘油的分子冷凝下来，进入抽真空缓冲槽608中。因此，冰水机组必须持续的泵送冰水进入冷井603之中与这些质量很轻的甘油分子进行热交换，以便将这些薄雾状的甘油的分子冷凝下来。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (20)
1、一种由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：所需设备包括一只用于储存由生质柴油转酯化制程所产生的副产物的调合槽(101)、一只磷酸储槽(102)、一只清水储槽(103)、一组均质机(104)、一组物料暂存槽(201)、一组三相离心机(202)以及复数输送泵(105～108、203)，所述的方法包括以下步骤：
在磷酸储槽(102)中放入磷酸；将生质柴油酯化制程所产生的副产物送入调合槽(101)，再将一定比例的清水导入暂存槽中酯化制程副产物进行混合以及搅拌；完成搅拌的酯化制程副产物则以输送泵(107)送入均质机(104)中进行转化处理，同时启动输送泵(203)；将磷酸以特定比例送入均质机(104)与酯化制程副产物进行混合以及转化，完成混合以及转化的酯化制程副产物混合物暂放在物料暂存槽(201)；物料暂存槽(201)内的物料将会转化以及分离出粘稠状的游离脂肪酸、碎粒结晶状的磷酸钾合成物、以及液状的粗甘油、水分以及甲醇混成物，再以三相离心机(202)对上述分离出的物质进行三相分离。
2、根据权利要求1所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：所述的磷酸的纯度为85％以上，所述磷酸的特定比例是指磷酸占酯化制程副产物的重量百分比的0.75～1％。
3、根据权利要求1所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：添加清水比例以添加清水后的粗甘油易于搅拌并具备较佳的流动性为准。
4、根据权利要求1所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：将所述的转化反应完成的酯化制程副产物送入三相离心机(202)中，凭借三相离心机(202)的离心力将游离脂肪酸FFA、磷酸钾合成物、以及粗甘油混合物分别分离出来。
5、根据权利要求1所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：更包括有一将甲醇回收的薄膜蒸发制程单元(300)，其包括有一组原料调合槽(301)、一组输送泵(302)、一组原料调整槽(303)、一组输送泵(304)、一组预热器(305)、一组薄膜蒸发器(306)、一组热交换器(307)、一组半成品收受槽(308)、一组甲醇收受槽(309)、一组输送泵(310)、一组甲醇储存槽(311)、一组线上气液分离器(312)、一组真空泵(313)、一组导热油循环泵(314)、一组导热油加热炉(315)、一组导热油膨胀槽(316)、一组输送泵(317)以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、电动控制阀与操作控制盘。
6、根据权利要求5所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：在启动外部冷却水泵以及冷却塔(701)之后，开始启动导热油循环泵(314)，让导热油流经膨胀槽(316)后送入需要间接加热的预热器(305)以及薄膜蒸发器(306)，再回到导热油加热炉(315)，完成自体循环，然后设定导热油工作温度，再启动导热油加热炉(315)，让导热油逐渐加热并升温至140℃；再启动真空泵(313)，让真空泵(313)经由管线对系统的进料管路进行抽气，让整个进料管路、薄膜蒸发器(306)、半成品收受槽(308)、甲醇或乙醇收受槽(309)的进出料回路的管中大气压力降至100mBar以下；抽除真空过程的气体则经由线上气液分离器(312)排入真空泵(313)，再经由真空泵(313)排气口排入大气中；
开始启动输送泵(302)，将原料调合槽(301)中的物料送入原料调整槽(303)进行调合，再经由输送泵(304)送入预热器(305)提升其工作温度至58℃，之后再进入薄膜蒸发器(306)的缸体内，同时内建在薄膜蒸发器(306)的刮板则持续的旋转，将物料均匀的涂抹粘附在薄膜蒸发器(306)的缸体内部形成厚度介于4μm～5μm的薄膜。
7、根据权利要求6所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：在薄膜蒸发器(306)的缸体内侧以及外壳之间的夹层有温度约140℃的导热油通过，与沾附在薄膜蒸发器(306)缸体内部的油膜产生迅速的热传递，将物料的油膜温度迅速加热升温至58℃以上；
同时，由于进料以及出料管线内的工作压力是在100mBar的负压之下，使得物料油膜内的甲醇或乙醇在此一负压情况下即开始蒸发，甲醇或乙醇蒸汽则沿出口管线进入热交换器(307)，经过热交换过程而被冷凝下来进入甲醇或乙醇收受槽(309)，而在收受槽(309)液位达到预设的高液位时自动启动输送泵(310)，将回收的甲醇或乙醇溶液送入储存槽(311)；未回收的副产品也即粗甘油混合物以及水分由于其蒸馏温度较高，无法在58℃以下的工作温度下蒸发，因此在薄膜蒸发器(306)的缸体内沿着缸壁下滑，进入半成品收受槽内(308)，并在高液位时被输送泵(317)泵送入下一段的脱水制程。
8、根据权利要求1所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：包括一个粗甘油混合物脱水制程单元(400)，所述的粗甘油混合物脱水制程单元(400)，包括有一组预热器(401)、一组薄膜蒸发器(402)、一组热交换器(403)、一组半成品收受槽(404)、一组半成品输出泵(406)、一组废水回收槽(405)、一组废水输送泵(407)、一组线上气液分离器(408)、一组真空泵(409)、一组导热油循环泵(410)、一组导热油加热炉(411)、一组导热油膨胀槽(412)、以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、电动控制阀和操作控制盘。
9、根据权利要求8所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：在启动导热油循环泵(410)之后，让导热油流经膨胀槽(412)后送入需要间接加热的预热器(401)以及薄膜蒸发器(402)，然后再回到导热油炉，完成自体循环，然后设定导热油工作温度，再启动导热油加热炉(411)，让导热油逐渐加热并升温至170℃；
在启动真空泵(409)，让真空泵(409)经由管线对系统的进料管路进行抽气，让整个进料管路、薄膜蒸发器(402)、半成品收受槽(404)与废水回收槽(407)等进出料回路的管中大气压力降至100mBar以下，抽除真空过程的气体则经由线上气液分离器(408)排入真空泵(409)，再经由真空泵(409)排气口排入大气中。
10、根据权利要求9所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：在前一制程内的半成品收受槽(308)到达高液位时，输送泵(317)开始启动，并半成品收受槽(308)内的物料送入预热器(401)维持温度至95℃左右，再进入薄膜蒸发器(402)的缸体内侧，同时内建在薄膜蒸发器(402)的刮板则持续的旋转，将物料均匀涂抹在薄膜蒸发器(402)的缸体内部形成厚度介于4μm～5μm的薄膜；由于在薄膜蒸发器(402)的缸体内侧以及外壳之间的夹层有温度170℃的导热油通过，与沾附在薄膜蒸发器(402)缸体内部的油膜产生迅速的热传递，将物料的油膜温度维持在95℃以上；
由于进料以及出料管线内的工作压力是在100mBar的负压之下，使得物料油膜内的水分在此一负压情况虽未达100℃的蒸馏温度即开始蒸发，水蒸汽则沿出口管线进入热交换器(403)，经过热交换过程而被冷凝下来进入废水回收槽(405)。
11、根据权利要求10所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：而未回收的副产品也即粗甘油混合物以及由于其蒸馏温度较高，无法在95℃以下的工作温度下蒸发，因此在薄膜蒸发器(402)的缸体内沿着缸壁下滑，进入半成品收受槽(404)内，并在半成品收受槽(404)达到高液位时被送入下一段的甘油精炼制程；
虽然，水的蒸馏温度为100℃，但由于其工作环境是在100mBar的工作环境，因此水在未达100℃的蒸馏温度前即开始蒸发。
12、一种由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：包括一个将甘油精炼的分子蒸馏制程单元(500)，所述的分子蒸馏制程单元(500)，包括有一组预热器(501)、一组分子蒸馏器(502)、一组冷井(503)、一组半成品收受槽(504)、一组半成品输出泵(505)、一组副产品收受槽(506)、一组副产品缓冲槽(507)、一只副产品输出泵(508)、一组抽真空缓冲槽(509)、一组线上气液分离器(510)、一组真空泵(511)、一组导热油循环泵(512)、一组导热油加热炉(513)、一组导热油膨胀槽(514)、以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、电动控制阀和操作控制盘，所述的制程方法包括：
在冰水机组(703)的冰水槽中加入清水以及乙二醇；启动冰水机组(703)，所述的冰水机组(703)开始制造冰水，并由内建的冰水泵将冰水送至冷井(503)的冷凝回路以及分子蒸馏器(502)的机械轴封冷却回路，再回到冰水机组(703)的冰水槽中形成循环泵回路；
启动导热油循环泵(512)，让导热油流经膨胀槽(514)后送入需要间接加热的预热器(501)以及分子蒸馏器(502)，然后再回到导热加油炉(513)，完成自体循环；
启动真空泵(511)，经由管线对系统的进料管路进行抽气，让整个进料管路、分子蒸馏器(502)、半成品收受槽(504)等进出料回路的管中大气压力下降；
将半成品收受槽(404)到达高液位时，半成品输出泵(406)开始启动，并将半成品收受槽(404)内的物料送入预热器(501)之后先升高温度，再进入分子蒸馏器(502)的缸体内侧，同时内建在分子蒸馏器(502)的刮板则持续的旋转，将物料均匀涂抹在分子蒸馏器(502)的缸体内部形成厚度的薄膜；
在分子蒸馏器(502)的缸体内侧以及外壳之间的夹层有温度的导热油通过，与沾附在分子蒸馏器(502)缸体内部的油膜产生迅速的热传递，让物料的油膜能保除升温；
而由于分子蒸发馏器(502)内的工作压力是在40Pa以下，因此油膜内的甘油未达常温的蒸馏温度即开始蒸发，甘油的分子进入分子蒸馏器(502)的内置冷凝器时，即被冷凝下来而沿管线进入半成品收受槽(504)，半成品收受槽(504)的半成品为工业级甘油。
13、根据权利要求12所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：所述的清水与总水量相比约为65％的乙二醇；循环在管线中的冰水温度达到零下10℃为止；所述的导热油工作温度至240℃，启动导热油加热炉(513)，使导热油逐渐加热并升温至240℃；所述的管线中的压力则持续降至40Pa以下，抽除真空过程的气体则经由线上气液分离器(510)进入真空泵(511)，再经由真空泵(511)排气口排入大气中。
14、根据权利要求12所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：所述的预热器(501)的温度至240℃左右，而缸体内部形成厚度介于4μm～5μm的薄膜；所述的夹层的温度240℃，而油膜温度升温至195℃以上；
由于进料以及出料管线内的工作压力是在40Pa的负压条件下，使得物料油膜内的甘油在工作温度达到195℃时即开始蒸发。
15、根据权利要求14所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：未回收的副产品包括絮状固体物、动植物胶、以及无机物等混合物则由于其分子量较重，依分子自由程的局限而无法触以及分子蒸馏器的内建冷凝器，因此在飞行至半途时即坠落至分子蒸馏器下方，经收料板集中再导至下方的副产品收受槽(506)再流入副产品缓冲槽(507)中，而在副产品缓冲槽(507)液位达到高液位时，则副产品输出泵(508)后被启动将此一副品送至外部其他储槽。
16、一种由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，用来将工业级甘油再精炼成医药级甘油，其特征在于：其设备包括有一组预热器(601)、一组分子蒸馏器(602)、一组冷井(603)、一组副产品收受槽(604)、一组副产品输出泵(605)、一组成品收受槽(606)、一只成品输出泵(607)、一组抽真空缓冲槽(608)、一组线上气液分离器(609)、一组真空泵(610)、一组导热油循环泵(611)、一组导热油加热炉(612)、一组导热油膨胀槽(613)、以及组成系统以及连接个别单元组件所需的管线、温度控制器、液位控制器、电动控制阀、操作控制盘以及外部冷却系统；外部的冷却系统其制程包括：
在冰水槽中加入清水以及乙二醇，让冰水机组(703)开始制造冰水，并由内建的冰水泵将冰水送至冷井(603)的冷凝回路以及分子蒸馏器(602)的机械轴封冷却回路，再回到冰水机组(703)的冰水槽中形成循环泵回路；
启动导热油循环泵(611)，让导热油流经膨胀槽(613)后送入需要间接加热的预热器(601)以及薄膜蒸发器(602)，然后再回到导热油加热炉(612)，完成自体循环；
启动真空泵(611)经由管线对系统的进料管路进行抽气，使进料管路、分子蒸馏器(602)、成品收受槽(606)等进出料回路的管中大气压力下降；
并将半成品收受槽(504)内的物料送入预热器(601)后先升高温度，再进入分子蒸馏器(602)，所述的分子蒸馏器(602)的刮板则持续的旋转，将物料均匀涂抹在分子蒸馏器(602)内部形成薄膜；
在分子蒸馏器(602)的缸体内侧以及外壳之间的夹层有温度的导热油通过，而与沾附在分子蒸馏器(602)缸体内部的油膜产生迅速的热传递，将物料的油膜温度迅速升温而在40Pa负压环境蒸发；
甘油的分子则在抵达分子蒸馏器(602)的内置冷凝器时即被冷凝下来而沿管线进入成品收受槽(606)，而在成品收受槽(606)液位达到预设的高液位时输送泵(607)开始启动将成品送入成品收受槽(606)。
17、根据权利要求16所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：所述的清水与总水量相比约为65％的乙二醇；所述的循环在管线中的冰水温度达到零下10℃为止；所述的导热油工作温度至240℃，再启动导热油加热炉(612)，让导热油逐渐加热并升温至240℃左右；所述的管现中的气压降至40Pa以下，抽除真空过程的气体则经由线上气液分离器(609)进入真空泵(611)，再经由真空泵(611)排气口排入大气中。
18、根据权利要求16所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：所述的预热器(601)的温度至240℃，而缸体内部形成厚度介于4μm～5μm的薄膜；所述的夹层的温度240℃，而油膜温度升温至195℃以上，而能在40Pa负压条件下蒸发。
19、根据权利要求16所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：由于进料以及出料管线内的工作压力是在30～40Pa的高度真空压力下，使得物料油膜内的甘油在工作温度达到195℃时即开始蒸发。
20、根据权利要求16所述的由生质柴油制程的副产物制备甘油的方法，其特征在于：未回收的副产品包括絮状固体物、动植物胶、以及无机物等混合物则由于其分子量较重，其分子自由程无法飞行触抵分子蒸馏器(602)的内建冷凝器，因此在飞行至半途时即坠落至分子蒸馏器(602)下方，经收料板集中再导至下方的副产品收受槽(604)中，而在副产品收受槽(604)液位达到高液位时，则副产品输出泵(605)后启动将此一副品送至外部其他储槽。
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