CN103865657B - 一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺。其技术方案是包括以下步骤：第一工段：将原料池中的脂肪酸加热熔化，与甲醇进入一级固定床反应器，反应物经一级固定床反应器反应后，过量的甲醇循环使用；反应生成脂肪酸甲酯和没反应的脂肪酸，以液相的形态进入二级固定床反应；第二工段：采用三塔流程工艺，原料经与重组份，精馏塔侧线采出换热器及重组份油采出换热器进行热交换后，预热到一定的温度，进入初分馏塔分离，分离出轻重两个组份，塔底产品为重组份油。本发明的有益效果是：改变传统液相进料精馏方式，极大的降低了能耗；在重组份精馏塔开一侧线采出，易于控制采出温度，因而可获得高质量成品。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备生物柴油的新方法，特别涉及一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺。
背景技术
生物柴油的生产方法有物理合成与化学合成方法，其中，化学合成法是用低碳醇（主要是甲醇或乙醇）与天然油脂进行酯交换，酯交换后得到长链脂肪酸的低碳醇酯，相对分子质量便降到300左右，接近柴油的相对分子质量，理化性质接近于柴油，燃油性能同柴油无多大差别。在温和的条件下，催化剂的作用对酯交换反应时很重要的。
目前国内生物柴油生产仅有一条蒸馏工艺路线，该法具有设备投资少，工艺简单，产品质量一般，只适合于底层的产品。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺，该方法为新工艺，采用过滤分离、精馏和化学合成法，技术先进，设备投资大，工艺复杂，区别于一般的抽提装置，产品质量有质的提升。
其技术方案是包括以下步骤：
第一工段：
将原料池中的脂肪酸加热熔化，并经加热釜加热，脂肪酸进量13750kg/h，甲醇进量3500kg/h进入一级固定床反应器，控制一级固定床反应器的温度在95°C左右；反应物经一级固定床反应器反应后，过量的甲醇和反应生成的水，以气相形式进入甲醇精镏塔，经精馏可得到99.9%以上甲醇，循环使用；反应生成脂肪酸甲酯和没反应的脂肪酸，以液相的形态进入二级固定床反应，经过一级固定床反应器没反应的脂肪酸再一次进行反应，从二级固定床反应器流出液态物质经刮板蒸发器，真空脱除微量的甲醇和水份即为成品；
第二工段：
采用三塔流程工艺，原料经与重组份，重组份为中温煤焦油，精馏塔侧线采出换热器及重组份油采出换热器进行热交换后，预热到一定的温度，进入初分馏塔分离，分离出轻重两个组份，轻组份以气相的形式进入轻组份精馏塔，分离出轻组份从塔顶，经冷凝器冷凝得轻组份产品；重组份从初分馏塔底泵入重组份精馏塔，塔顶得馏份重新返回初分馏塔再次分离，侧线采出150～2000C为成品产品，塔底产品为重组份油。
上述的第二工段的中温煤焦油的馏程为100-140℃，重组份油指馏程大于200℃以上。
本发明的有益效果是：原料经三级分离，一次初级分离，一次重组份精馏，一次轻组份精馏可得三种产品，提高原材料的利用率；原料经初馏塔分离，轻组份以气相形式直接进入轻组份精馏塔进行精馏，改变传统液相进料精馏方式，极大的降低了能耗；在重组份精馏塔开一侧线采出，易于控制采出温度，因而可获得高质量成品。
附图说明
附图1是本发明的第一工段的工艺流程图；
附图2是本发明的第二工段的工艺流程图。
具体实施方式
结合附图1和2，对本发明作进一步的描述：
本发明的第一工段的反应原理及流程：
本发明的工艺流程是：
将原料池中的脂肪酸加热熔化，并经加热釜加热至60度以上。脂肪酸进量13750kg/h，甲醇进量3500kg/h进入一级固定床反应器，控制一级固定床反应器的温度在95°C左右；反应物经一级固定床反应器反应后，过量的甲醇和反应生成的水，以气相形式进入甲醇精镏塔，经精馏可得到99.9%以上甲醇，循环使用；反应生成脂肪酸甲酯和没反应的脂肪酸，以液相的形态进入二级固定床反应，经过一级固定床反应器没反应的脂肪酸再一次进行反应，从二级固定床反应器流出液态物质经刮板蒸发器，真空脱除微量的甲醇和水份即为成品。
本发明的第二工段的工艺流程如下：
采用三塔流程工艺。原料经与重组份（中温煤焦油）精馏塔侧线采出换热器及重组份油采出换热器进行热交换后，预热到一定的温度，进入初分馏塔分离，分离出轻重两个组份。轻组份以气相的形式进入轻组份精馏塔，分离出轻组份从塔顶，经冷凝器冷凝得轻组份产品；重组份从初分馏塔底泵入重组份精馏塔，塔顶得馏份重新返回初分馏塔再次分离，侧线采出150～2000C为成品产品，塔底产品为重组份油。
本发明的工艺特点是：
原料经三级分离，一次初级分离，一次重组份精馏，一次轻组份精馏可得三种产品，提高原材料的利用率；原料经初馏塔分离，轻组份以气相形式直接进入轻组份精馏塔进行精馏，改变传统液相进料精馏方式，极大的降低了能耗；在重组份精馏塔开一侧线采出，易于控制采出温度，因而可获得高质量成品。
本发明的物料平衡数据如下：
1、第一工段
方程式RCOOH﹢CH3OH→RCOOCH3﹢H2O
若脂肪酸进量为13750㎏，需投甲醇3259㎏，生成脂肪酸甲酯11570㎏，生成水733㎏，反应用去甲醇1304㎏，未反应甲醇1955㎏，未反应的脂肪酸2750㎏。
二级反应器的物料衡算：
进入二级反应器的脂肪酸2750㎏,脂肪酸甲酯11570㎏,依据反应方程式:
RCOOH﹢CH3OH→RCOOCH3﹢H2O需投甲醇3259㎏,生成脂肪酸甲酯2603㎏,生成水165㎏,反应用去甲醇293㎏,未反应甲醇2966㎏,未反应脂肪酸275㎏。
第二工段：中温煤焦油指馏程100-140℃，重组份油指馏程大于200℃以上：
本发明采用的装置主要包括如下：
1、原料池。长×宽×高=12×6×2.5（m3）外衬不锈钢板，安装有不锈钢加热管，换热面积约200m2；
2、中转罐。（均带液位计）。一、二级反应器中转罐，容积3m3，材质不锈钢或陶瓷，各35台；精馏塔甲醇接收罐，容积5m3，材质不锈钢或陶瓷。刮板蒸发器下液体接收罐，容积5m3，材质不锈钢或陶瓷，刮板蒸发器蒸汽液化接收罐，容积3m3，材质不锈钢或陶瓷22台；真空缓冲罐，容积0.3～0.5m3，材质碳钢12台；
3、反应釜。容积10m3（厂里有许多釜协商定），材质不锈钢或陶瓷11台；
4、固定床反应器。φ1500×h4000～5000（mm）材质不锈钢12台；
5、刮板蒸发器。材质不锈钢。S=12m2，11台；
6、真空泵。水力喷射泵，型号360；
7、甲醇精馏塔。材质不锈钢，φ800×h约20000（mm）.11台；
8、冷凝器。反应釜上放空冷凝器，列管式，S=15m2，材质不锈钢，22台；甲醇精馏塔冷凝器，列管式，材质不锈钢S=80m2，11台；甲醇接收罐上的冷凝器，列管式，材质不锈钢S=30m2，11台；刮板蒸发器配冷凝器，列管式，材质不锈钢S=50m2，11台；公用放空冷凝器11台，S=20m2，成品冷却器，螺旋板式，S=50m2，材质碳钢，16台；
9、泵。将精馏塔甲醇接收罐和甲醇原料贮罐的甲醇打入反应釜，流量20m3/h，材质不锈钢，11台；将原料池脂肪酸打入反应釜，流量40m3/h，自吸式，材质不锈钢，11台；一级固定床反应器反应液输送泵，流量10m3/h，扬程≥40m材质不锈钢，12台（双配）；一级固定床反应器产液输出泵，流量10m3/h，杨程≥40m材质不锈钢，12台（双配）；管道混合器甲醇打入泵，流量1m3/h，杨程≥40m材质不锈钢，12台（双配）；二级固定床反应器反应液输出泵，流量10m3/h，扬程≥20m材质不锈钢，12台（双配）；成品转出泵，自吸式，吸程≥8m材质不锈钢，16台；甲醇回流泵，1～2m3/h，扬程≥40m材质不锈钢，22台（双配）；
10、流量计。打入反应釜中的甲醇计量计，累积式，误差≤1%，不锈钢，13台；打入反应釜中的脂肪酸计量计，累积式，误差≤1%，不锈钢，18台；一级固定床反应器进料流量计，瞬时流量在9m3/h，电容靶式流量计（或金属管浮子流量计），不锈钢，36台；一、二级固定床反应器液体流出转子流量计，流量9m3/h各16台；管道混合器甲醇进料流量计，电容靶式流量计，流量700升/小时，不锈钢，16台；精馏塔甲醇流出流量计，玻璃转子流量计，量程0～3m3/h，16台；回流流量计，电容靶式流量计，流量，700升/小时，11台；
11、管道混合器。不锈钢，液体流量20m3/h，18台；
12、阀门。除设备随带外，其余材质均为不锈钢，与管道相配；
13、管道。不锈钢，脂肪酸管道部分应考虑用套管（或伴热器）以防凝固；
14、罐区：30万吨。
Claims (2)
1.一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺，其特征是包括以下步骤：
第一工段：
将原料池中的脂肪酸加热熔化，并经加热釜加热，脂肪酸进量13750kg/h，甲醇进量3500kg/h进入一级固定床反应器，控制一级固定床反应器的温度在95°C；反应物经一级固定床反应器反应后，过量的甲醇和反应生成的水，以气相形式进入甲醇精镏塔，经精馏可得到99.9%以上甲醇，循环使用；反应生成脂肪酸甲酯和没反应的脂肪酸，以液相的形态进入二级固定床反应，经过一级固定床反应器没反应的脂肪酸再一次进行反应，从二级固定床反应器流出液态物质经刮板蒸发器，真空脱除微量的甲醇和水份即为成品；
第二工段：
采用三塔流程工艺，原料与中温煤焦油精馏塔侧线采出换热器及重组份油采出换热器进行热交换后，预热后进入初分馏塔分离，分离出轻重两个组份，轻组份以气相的形式进入轻组份精馏塔，分离出轻组份从塔顶，经冷凝器冷凝得轻组份产品；重组份从初分馏塔底泵入重组份精馏塔，塔顶得馏份重新返回初分馏塔再次分离，侧线采出150～200℃为成品产品，塔底产品为重组份油。
2.根据权利要求1所述的采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺，其特征是：第二工段的中温煤焦油的馏程为100-140℃，重组份油指馏程大于200℃以上。
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