CN101974370A - 一种工业化生产生物柴油的换热系统 - Google Patents

一种工业化生产生物柴油的换热系统 Download PDF

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叶正尧
周位
端木勉
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Abstract

本发明公开了一种工业化生产生物柴油的换热系统。该系统包括蒸发器、换热器I、换热器II、换热器III、脱醇工段加热、酶法反应温度维持、原料油融化、预热、原料油真空脱水系统，并通过特定的工艺方法。这种系统适用于酸-碱两步法、酸一步法或酶法工业化生产生物柴油，其充分利用生物柴油生产过程中换热器回收的余热用于其它工段物料的加热，有效节省了生产能耗、减少了生物柴油生产成本、明显提高了经济效益。

Description

一种工业化生产生物柴油的换热系统
技术领域
本发明涉及节能领域，尤其涉及生物柴油节能降耗系统，特别是一种工业化生产生物柴油的换热系统。
背景技术
生物柴油的化学成分是脂肪酸甲酯或脂肪酸乙酯(简称甲酯或乙酯)，是以动植物油脂、废弃食用油脂(地沟油)、微生物油脂等为原料油，通过酯化、酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料，是一种典型的“绿色能源”，是优质的石化柴油的代用品。大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、减轻环境压力、控制城市大气污染具有重要的战略意义。
目前，我国生物柴油的生产工艺技术已近成熟，但生物柴油生产成本一直居高不下，困扰着许多生物柴油生产企业。其主要原因为：1、原料油价格偏高，尚无解决价格低廉、来源稳定的原料油问题；2、生产工艺技术有待进一步完善，开发酶催化或无催化剂醇解反应工艺技术，降低醇油摩尔比、节省能耗、简化生产工艺流程等。目前国内外生产生物柴油的工艺主要采用酸-碱两步法和酶法工艺。其中，酸-碱两步法生产工艺在酯化、酯交换过程中能耗较高且产生大量废水；酶法生产工艺在反应过程中能耗要求低，但是在后续的粗甲酯精制过程中，粗甲酯需要减压精馏提纯为精甲酯(即生物柴油)，此工段需较高的生产能耗，精制过程中生产能耗占整个生产成本近40％，因此降低单位生产能耗对降低生物柴油生产成本显得尤为重要。
发明内容
本发明提供一种工业化生产生物柴油的换热系统，要解决生物柴油生产过程中单位生产的能量消耗高的问题。
本发明的这种工业化生产生物柴油的换热系统包括蒸发器、换热器I、换热器II、换热器III、脱醇工段加热、酶法反应温度维持、原料油融化、预热、原料油真空脱水系统，并通过下述工艺：
通入导热油的蒸发器蒸馏出的精甲酯蒸汽通过换热器I、换热器II、换热器III进行三级冷却换热，得到成品精甲酯；
通入导热油的蒸发器加热的精甲酯蒸汽通过换热器I与预蒸馏的粗甲酯进行热交换，对粗甲酯进行预热升温；
通入换热器II的冷却水与经一级冷却后的精甲酯进行热交换后产生的热水用于生物柴油脱醇工段的加热；
通入换热器III的冷却水与经二级冷却后的精甲酯进行热交换后产生的热水用于预处理工段原料油的融化、预热；
在生产生物柴油脱醇工段中，通过热交换后产生的热水用于酶法反应温度的维持；
经一级冷却后的精甲酯可用于预处理工段原料油真空脱水的换热系统，对离心除杂后的原料油进行闪蒸脱水，经真空脱水换热后的精甲酯进入换热器III。
本发明提供的这种工业化生产生物柴油的换热系统适用于酸-碱两步法、酸一步法或酶法工业化生产生物柴油，降低了生物柴油生产过程中单位生产的能量消耗。其充分利用生物柴油生产过程中换热器回收的余热用于其它工段物料的加热，有效节省了生产能耗、减少了生物柴油生产成本、明显提高了经济效益。
附图说明
图1是本发明工业化生产生物柴油的工艺流程参考图。
图2是本发明工业化生产生物柴油的换热系统工艺流程图。
具体实施方式
由图1可知，首先将预处理工段的原料油融化、预热，采用离心分离法去除杂质，除杂后的原料油进入闪蒸系统进行真空闪蒸脱水，闪蒸脱水后的原料油精密过滤即为预处理后的精制原料油。预处理后的精制原料油打入密闭反应釜，加入甲醇及催化剂进行酯化、酯交换反应。酯化、酯交换反应完成后进入脱醇工段，通过加热升温回收反应后的过量的甲醇。甲醇脱除完毕后，将反应过程中产生的副产品——粗甘油分离出去，粗甲酯进入减压蒸馏系统蒸馏精制，得到精甲酯，即生物柴油。
由图2可知，该系统主要包括蒸发器、换热器I、换热器II、换热器III、脱醇工段加热、酶法反应温度维持、原料油融化、预热，并通过下述工艺：
通入导热油的蒸发器蒸馏出的精甲酯蒸汽(约210℃)通过换热器I、换热器II、换热器III进行三级冷却换热，最后得到成品精甲酯；
通入导热油的蒸发器蒸馏出的精甲酯蒸汽(约210℃)通过换热器I与预蒸馏的粗甲酯(约60℃)进行热交换，对粗甲酯在进入蒸发器之前进行预热升温约120℃；
通入换热器II的冷却水(常温)与经一级冷却后的精甲酯(约140℃)进行热交换后产生的热水(约80℃)用于生物柴油脱醇工段的加热，脱醇工段换热之后的热水(约45℃)用于酶法反应温度的维持，酶法反应的维持温度一般为30～45℃；
经一级冷却后的精甲酯(约140℃)也可用于预处理工段原料油真空脱水的换热系统，对离心除杂后的原料油进行闪蒸脱水，经真空脱水换热后的精甲酯进入换热器III；
通入换热器III的冷却水(常温)与经二级冷却后精甲酯(约80℃)进行热交换后产生的热水(约50℃)用于预处理工段原料油的融化、预热。

Claims (1)

1.一种工业化生产生物柴油的换热系统，包括蒸发器、换热器I、换热器II、换热器III、脱醇工段加热、酶法反应温度维持、原料油融化、预热、原料油真空脱水系统，其特征在于通过下述工艺：
通入导热油的蒸发器蒸馏出的精甲酯蒸汽通过换热器I、换热器II、换热器III进行三级冷却换热，得到成品精甲酯；
通入导热油的蒸发器加热的精甲酯蒸汽通过换热器I与预蒸馏的粗甲酯进行热交换，对粗甲酯进行预热升温；
通入换热器II的冷却水与经一级冷却后的精甲酯进行热交换后产生的热水用于生物柴油脱醇工段的加热；
通入换热器III的冷却水与经二级冷却后的精甲酯进行热交换后产生的热水用于预处理工段原料油的融化、预热；
在生产生物柴油脱醇工段中，通过热交换后产生的热水用于酶法反应温度的维持；
经一级冷却后的精甲酯可用于预处理工段原料油真空脱水的换热系统，对离心除杂后的原料油进行闪蒸脱水，经真空脱水换热后的精甲酯进入换热器III。
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