CN104874195A - 一种基于薄膜蒸发装置的油处理系统 - Google Patents

Abstract

一种基于薄膜蒸发装置的油处理系统，其结构是预热器的底部通过油管与原料箱连通，预热器的顶部通过油管与薄膜蒸发器上部连通，薄膜蒸发器上部和下部分别与冷凝器和重组分接收罐连通，冷凝器下部与轻组分接收罐连通；轻组分接收罐、重组分接收罐和缓冲罐依次连通，并通过与缓冲罐相连的气压调节机组调节气压；所述轻组分接收罐和重组分接收罐的底部均设有电动流量控制阀。本发明是一种能实现对地沟油初级处理，分理出高品质的甘油的设备，它具有整体结构设计紧凑，控制精准，参数设定简单方便；可从地沟油中提纯高质量的甘油产品，并且具有生产效率高，非常适合对大批量地沟油的流水化处理。

Description

一种基于薄膜蒸发装置的油处理系统

技术领域

本发明涉及油提纯技术，尤其涉及一种基于薄膜蒸发装置的油处理系统。

背景技术

地沟油是一种质量极差、极不卫生的油品。一旦食用地沟油，它会破坏人们的白血球和消化道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌的严重后果。现在我国每年产生废油700万吨至1400万吨，其中高达350万吨地沟油重上餐桌；尽管近年来对地沟油的管理越来越严格，但在利益的驱使下仍有大量的地沟油流向了餐饮行业，只有为地沟油提供一个具有合理附加值的生产与处理渠道才能从根本上解决上述问题。

地沟油的主要成分为脂肪酸甘油三脂,与天然油脂的成分非常接近，但含有大量比重较大的杂质；目前地沟油再利用技术包括用于生物柴油、氢气等生物燃料或者润滑油等的生产；由于这类新兴技术并不成熟以及产品质量差与生产成本高等因素，使得地沟油再利用并不理想。

甘油是在工业、医药、日化等行业需求量均非常大的原料，至今为止，甘油的生产仍以天然油脂为主要原料，其中约42％的天然甘油得自制皂副产，58％得自脂肪酸生产。采用地沟油制备甘油比采用天然油脂具有明显的原材料成本优势，且能够很好地解决地沟油再利用问题。

目前利用地沟油制备甘油的工业化生产条件尚不成熟，甘油的提纯主要来自于地沟油生产燃料后的剩余产物，不仅成本高、工艺复杂，难以实现工业化，且生产的甘油也难以满足相关领域的原料质量要求，例如中国专利ZL201310720341.1公开的一种地沟油制备生物柴油的副产物粗甘油的纯化方法。当前从地沟油提纯甘油技术的主要问题是生产设备的选择、设备控制、工艺参数以及产品质量控制等。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于薄膜蒸发装置的油处理系统，它具有控制自动化程度高，产品分离效率高和可靠稳定的优点。

本发明是这样来实现的，一种基于薄膜蒸发装置的油处理系统，它包括薄膜蒸发器，其结构特点是，它还包括预热器、冷凝器、重组分接收罐、轻组分接收罐、缓冲罐以及位于预热器进油方向上的流量控制系统和用于薄膜蒸发器与预热器温度控制的温控系统；所述预热器的底部通过油管与原料箱连通，预热器的顶部通过油管与薄膜蒸发器上部连通，薄膜蒸发器上部和下部分别与冷凝器和重组分接收罐连通，冷凝器下部与轻组分接收罐连通；轻组分接收罐、重组分接收罐和缓冲罐依次连通，并通过与缓冲罐相连的气压调节机组调节气压；

所述轻组分接收罐和重组分接收罐的底部均设有电动流量控制阀。

所述流量控制系统设置在预热器与原料箱的油管上，它包括阀组、电动流量控制阀、流量控制器和转子流量计，电动流量控制阀和原料箱之间设有阀组，电动流量控制阀和预热器之间设置转子流量计，转子流量计和电动流量控制阀之间电连接有流量控制器，所述转子流量计的两端分别串联阀门后又与一阀门并联。

所述温控系统是在温控器的控制下，来自导热油进管的导热油经过四通阀分别被泵入到预热器和薄膜蒸发器，导热油的流量经阀门调节，从预热器和薄膜蒸发器排出的导热油再经四通阀进入到导热油出管。在使用时，温控系统与预热器和薄膜蒸发器中的温度传感器相连，可根据温度传感器信号调整导热油的流量，实现生产的自动化。

所述预热器包括出料口、测温口、管板、排气口、导热油出口、折流板、拉杆、定距管、换热管、导热油进口、放净口和进料口，出料口和测温口分别连通在预热器的顶部，进料口连通在预热器的底部；

预热器的上部和下部分别设有一管板，两管板与预热器内壁构成换热腔室，两并行换热管的上端和下端分别穿过管板与出料口和进料口连通；

位于预热器上部的排气口和导热油出口分别连通于换热腔室，位于预热器下部的导热油进口和放净口也分别连通于换热腔室；

换热腔室被若干个折流板、拉杆和定距管分割成若干个连续连通的折流腔；其中，折流板沿换热腔室竖直方向水平交错排布，折流板通过与其相连的定距管调整高度，定距管连接在拉杆的下端，拉杆的上端固定在预热器上部的管板底部。

来自原料箱的原料油从下向上，依次经进料口、换热管和出料口被换热腔室加热，换热腔室中若干个折流腔限制来自导热油进口的导热油从下向上环绕/返折在换热管外周流动，这样大大提高了换热的效率，保证原料油均匀受热，且更加优化的设计是：若干个连续连通的折流腔共同构成S型或Z型的连续通道。

薄膜蒸发器优选采用旋转刮板膜蒸发器；它包括出料口、底封头、加热盘管、分离筒、蒸汽出口、动力系统、活动刮板和入料口，所述动力系统连接在分离筒的顶部，分离筒的底部设有底封头，动力系统与位于分离筒内的活动刮板传动连接，分离筒的外周设有用于加热的加热盘管；位于加热盘管上方的入料口一端与分离筒内部连通，另一端与预热器的出料口连通；分离筒的上端和下端分别连通有蒸汽出口和出料口；

出料口与重组分接收罐连通；所述加热盘管至少两个，其上端为导热油出口，下端为导热油进口。在加热盘管的加热下，薄膜蒸发器对预热后的原料进行蒸馏提纯，合理控制加热温度，重组分和轻组分在分离筒内分离，其中轻组分以气态从蒸汽出口排出，并经汽相进口进入冷凝器中的凝腔室内冷凝，主要提纯得到甘油产品；而重组分物质则经出料口进入重组分接收罐。

所述冷凝器的顶部和底部分别连通有循环水出口和循环水进口，冷凝器的中部壳体和分别位于壳体顶部和底部的挡板构成冷凝腔室，位于冷凝腔室内的换热管两端分别与循环水出口和循环水进口连通；

冷凝腔室被若干个拉杆、折流板和定距管分割成若干个连续连通的折流腔；其中，折流板沿换热腔室竖直方向水平交错排布，折流板通过与其相连的定距管调整高度，定距管连接在拉杆的下端，拉杆的上端固定在壳体顶部的挡板底部；

汽相进口位于壳体的上部，其两端分别与薄膜蒸发器中的蒸汽出口和冷凝腔室连通；汽相出口和液相出口从上向下依次安装在壳体的下部，且均与冷凝腔室连通；汽相出口和液相出口通过管路连通后，又与轻组分接收罐连通。

本发明的有益效果为：本发明是一种能够从地沟油中自动化提纯甘油的流水线设备，尤其能实现对地沟油初级处理，分理出高品质的甘油的设备，它具有整体结构设计紧凑，控制精准，参数设定简单方便；可从地沟油中提纯高质量的甘油产品，并且具有生产效率高，非常适合对大批量地沟油的流水化处理。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图。

图2为本发明预热器的结构示意图。

图3为本发明薄膜蒸发器的结构示意图。

图4为本发明冷凝器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，本发明是这样来实现的，一种基于薄膜蒸发装置的油处理系统，它包括薄膜蒸发器3，其结构特点是，它还包括预热器2、冷凝器4、重组分接收罐5、轻组分接收罐6、缓冲罐7以及位于预热器2进油方向上的流量控制系统10和用于薄膜蒸发器3与预热器2温度控制的温控系统9；所述预热器2的底部通过油管与原料箱1连通，预热器2的顶部通过油管与薄膜蒸发器3上部连通，薄膜蒸发器3上部和下部分别与冷凝器4和重组分接收罐5连通，冷凝器4下部与轻组分接收罐6连通；轻组分接收罐6、重组分接收罐5和缓冲罐7依次连通，并通过与缓冲罐7相连的气压调节机组8调节气压；

其基本工作原理是，在温控系统9和流量控制系统10的控制下，原料油(地沟油)经预热器2，在薄膜蒸发器3被蒸发分离，将原料油初步分离为重组分油品和甘油，并分别存储在重组分接收罐5和轻组分接收罐6中，整个处理过程由缓冲罐7以及与其相连的气压调节机组8调整工作压强；该系统能将预处理后的地沟油中的甘油提纯，不仅控制简单方便，提纯效率和质量还大为提高，实现了地沟油处理的工业化生产。

所述轻组分接收罐6和重组分接收罐5的底部均设有电动流量控制阀；可根据产量要求，利用电动流量控制阀调整甘油产品的产出量，以及控制重组分接收罐5中次级油品原料的流量。

所述流量控制系统10设置在预热器2与原料箱1的油管上，它包括阀组、电动流量控制阀、流量控制器和转子流量计，电动流量控制阀和原料箱1之间设有阀组，电动流量控制阀和预热器2之间设置转子流量计，转子流量计和电动流量控制阀之间电连接有流量控制器，所述转子流量计的两端分别串联阀门后又与一阀门并联。利用流量控制系统10，可以合理设置原料油的供给流量，它与温控系统9协同，使得原料油在设定的环境下蒸发提纯，自动化程度大为提高。

所述温控系统9是在温控器的控制下，来自导热油进管的导热油经过四通阀分别被泵入到预热器2和薄膜蒸发器3，导热油的流量经阀门调节，从预热器2和薄膜蒸发器3排出的导热油再经四通阀进入到导热油出管。在使用时，温控系统9与预热器2和薄膜蒸发器3中的温度传感器相连，可根据温度传感器信号调整导热油的流量，实现生产的自动化。

如图2所示，所述预热器2包括出料口201、测温口202、管板203、排气口204、导热油出口205、折流板206、拉杆207、定距管208、换热管209、导热油进口210、放净口211和进料口212，出料口201和测温口202分别连通在预热器2的顶部，进料口212连通在预热器2的底部；

预热器2的上部和下部分别设有一管板203，两管板203与预热器2内壁构成换热腔室，两并行换热管209的上端和下端分别穿过管板203与出料口201和进料口212连通；

位于预热器2上部的排气口204和导热油出口205分别连通于换热腔室，位于预热器2下部的导热油进口210和放净口211也分别连通于换热腔室；

换热腔室被若干个折流板206、拉杆207和定距管208分割成若干个连续连通的折流腔；其中，折流板206沿换热腔室竖直方向水平交错排布，折流板206通过与其相连的定距管208调整高度，定距管208连接在拉杆207的下端，拉杆207的上端固定在预热器2上部的管板203底部。

来自原料箱1的原料油从下向上，依次经进料口212、换热管209和出料口201被换热腔室加热，换热腔室中若干个折流腔限制来自导热油进口210的导热油从下向上环绕/返折在换热管209外周流动，这样大大提高了换热的效率，保证原料油均匀受热，且更加优化的设计是：若干个连续连通的折流腔共同构成S型或Z型的连续通道，能进一步提高换热腔室的换热效率。利用测温口202的温度传感器，及时将换热腔室的温度传递给温控系统9，利用温控系统9和流量控制系统10调整原料油进入薄膜蒸发器3的温度，为蒸发提纯做准备。

薄膜蒸发器3是一种蒸发器的类型，它的特点是物料液体沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，优点是传热效率高，蒸发速度快，物料停留时间短，因此特别适合热敏性物质的蒸发。薄膜蒸发器3优选采用旋转刮板膜蒸发器；并且薄膜蒸发器3与物料接触部分均采用不锈钢制造，具有良好的耐腐蚀性能，经久耐用。薄膜蒸发器3的具体结构如图3所示，它包括出料口301、底封头302、加热盘管305、分离筒306、蒸汽出口307、动力系统308、活动刮板309和入料口310，所述动力系统308连接在分离筒306的顶部，分离筒306的底部设有底封头302，动力系统308与位于分离筒306内的活动刮板309传动连接，分离筒306的外周设有用于加热的加热盘管305；位于加热盘管305上方的入料口310一端与分离筒306内部连通，另一端与预热器2的出料口201连通；分离筒306的上端和下端分别连通有蒸汽出口307和出料口301；

出料口301与重组分接收罐5连通；所述加热盘管305至少两个，其上端为导热油出口304，下端为导热油进口303。在加热盘管305的加热下，薄膜蒸发器3对预热后的原料进行蒸馏提纯，合理控制加热温度，重组分和轻组分在分离筒306内分离，其中轻组分以气态从蒸汽出口307排出，并经汽相进口403进入冷凝器4中的凝腔室内冷凝，主要提纯得到甘油产品；而重组分物质则经出料口301进入重组分接收罐5。

如图4所示，所述冷凝器4的顶部和底部分别连通有循环水出口401和循环水进口409，冷凝器4的中部壳体和分别位于壳体顶部和底部的挡板402构成冷凝腔室，位于冷凝腔室内的换热管410两端分别与循环水出口401和循环水进口409连通；

冷凝腔室被若干个拉杆404、折流板405和定距管406分割成若干个连续连通的折流腔；其中，折流板405沿换热腔室竖直方向水平交错排布，折流板405通过与其相连的定距管406调整高度，定距管406连接在拉杆404的下端，拉杆404的上端固定在壳体顶部的挡板402底部；

汽相进口403位于壳体的上部，其两端分别与薄膜蒸发器3中的蒸汽出口307和冷凝腔室连通；汽相出口407和液相出口408从上向下依次安装在壳体的下部，且均与冷凝腔室连通；汽相出口407和液相出口408通过管路连通后，又与轻组分接收罐6连通。

冷凝器4的循环水出口401和循环水进口409分别连接于外部的循环水出管和循环水进管，冷凝器4的工作原理是：从汽相进口403进入的气态轻组分沿着折流腔环绕或折流在换热管410外周，气态轻组分被冷凝成液态，经液相出口408进入轻组分接收罐6，而未被冷凝的部分气态轻组分则重新经汽相出口407返回冷凝腔室，重新被冷凝；若冷凝腔室压强过大，则经缓冲罐7以及与其相连的气压调节机组8调节压强。

在实际生产中，需要在蒸汽出口307和汽相进口403之间设置温度传感器，以及冷凝器4、重组分接收罐5和轻组分接收罐6均需要设置温度传感器，利用温控系统9可以合理调节冷凝器4的冷凝温度以及进入重组分接收罐5和轻组分接收罐6中油品产品的温度，优化生产工艺。

本发明工作压强控制在0.09pa左右，能够有效防止整个生产过程中油脂被空气氧化；一般工作过程是，地沟油原理预处理后被存储在原料箱1中，根据甘油提纯质量要求以及生产速度，通过电动流量控制阀和原料箱1之间设有阀组控制原料的泵入流量，经电动流量控制阀、流量控制器和转子流量计构成的流量调节反馈，合理设定原料进入预热器2的流量，并控制相关压力进行控制；原料经预热器2预热后，进入薄膜蒸发器3中，通过薄膜蒸发器3提纯后的甘油经过冷凝器4冷凝后存储在轻组分接收罐6中，被提纯后的原料进入重组分接收罐5中，然后进入二级提纯。

预热器2和薄膜蒸发器3的温度均通过温控系统9控制，在温控器的控制下，分别通过阀门控制流向预热器2和薄膜蒸发器3中导热油的流量，控制提纯所需的物理条件，实现精细化、智能化的工业化生产。还在预热器2和薄膜蒸发器3设置了盘面温度计，利于实现温度的及时反馈；通过调节位于冷凝器中循环水的流量控制冷凝速率，并结合盘面温度计将甘油提纯的冷凝温度控制在较宜的区间。

Claims (7)

1.一种基于薄膜蒸发装置的油处理系统，它包括薄膜蒸发器(3)，其特征在于，它还包括预热器(2)、冷凝器(4)、重组分接收罐(5)、轻组分接收罐(6)、缓冲罐(7)以及位于预热器(2)进油方向上的流量控制系统(10)和用于薄膜蒸发器(3)与预热器(2)温度控制的温控系统(9)；

所述预热器(2)的底部通过油管与原料箱(1)连通，预热器(2)的顶部通过油管与薄膜蒸发器(3)上部连通，薄膜蒸发器(3)上部和下部分别与冷凝器(4)和重组分接收罐(5)连通，冷凝器(4)下部与轻组分接收罐(6)连通；轻组分接收罐(6)、重组分接收罐(5)和缓冲罐(7)依次连通，并通过与缓冲罐(7)相连的气压调节机组(8)调节气压；

所述轻组分接收罐(6)和重组分接收罐(5)的底部均设有电动流量控制阀。

2.如权利要求1所述的基于薄膜蒸发装置的油处理系统，其特征在于，所述流量控制系统(10)设置在预热器(2)与原料箱(1)的油管上，它包括阀组、电动流量控制阀、流量控制器和转子流量计，电动流量控制阀和原料箱(1)之间设有阀组，电动流量控制阀和预热器(2)之间设置转子流量计，转子流量计和电动流量控制阀之间电连接有流量控制器，所述转子流量计的两端分别串联阀门后又与一阀门并联。

3.如权利要求1或2所述的基于薄膜蒸发装置的油处理系统，其特征在于，所述温控系统(9)是在温控器的控制下，来自导热油进管的导热油经过四通阀分别被泵入到预热器(2)和薄膜蒸发器(3)，导热油的流量经阀门调节，从预热器(2)和薄膜蒸发器(3)排出的导热油再经四通阀进入到导热油出管。

4.如权利要求3所述的基于薄膜蒸发装置的油处理系统，其特征在于，所述预热器(2)包括出料口(201)、测温口(202)、管板(203)、排气口(204)、导热油出口(205)、折流板(206)、拉杆(207)、定距管(208)、换热管(209)、导热油进口(210)、放净口(211)和进料口(212)，出料口(201)和测温口(202)分别连通在预热器(2)的顶部，进料口(212)连通在预热器(2)的底部；

预热器(2)的上部和下部分别设有一管板(203)，两管板(203)与预热器(2)内壁构成换热腔室，两并行换热管(209)的上端和下端分别穿过管板(203)与出料口(201)和进料口(212)连通；

位于预热器(2)上部的排气口(204)和导热油出口(205)分别连通于换热腔室，位于预热器(2)下部的导热油进口(210)和放净口(211)也分别连通于换热腔室；

换热腔室被若干个折流板(206)、拉杆(207)和定距管(208)分割成若干个连续连通的折流腔；其中，折流板(206)沿换热腔室竖直方向水平交错排布，折流板(206)通过与其相连的定距管(208)调整高度，定距管(208)连接在拉杆(207)的下端，拉杆(207)的上端固定在预热器(2)上部的管板(203)底部。

5.如权利要求4所述的基于薄膜蒸发装置的油处理系统，其特征在于，所述若干个连续连通的折流腔共同构成S型或Z型的连续通道。

6.如权利要求4或5所述的基于薄膜蒸发装置的油处理系统，其特征在于，所述薄膜蒸发器(3)为旋转刮板薄膜蒸发器，它包括出料口(301)、底封头(302)、加热盘管(305)、分离筒(306)、蒸汽出口(307)、动力系统(308)、活动刮板(309)和入料口(310)，所述动力系统(308)连接在分离筒(306)的顶部，分离筒(306)的底部设有底封头(302)，动力系统(308)与位于分离筒(306)内的活动刮板(309)传动连接，分离筒(306)的外周设有用于加热的加热盘管(305)；位于加热盘管(305)上方的入料口(310)一端与分离筒(306)内部连通，另一端与预热器(2)的出料口(201)连通；分离筒(306)的上端和下端分别连通有蒸汽出口(307)和出料口(301)；

出料口(301)与重组分接收罐(5)连通；

所述加热盘管(305)至少两个，其上端为导热油出口(304)，下端为导热油进口(303)。

7.如权利要求6所述的基于薄膜蒸发装置的油处理系统，其特征在于，所述冷凝器(4)的顶部和底部分别连通有循环水出口(401)和循环水进口(409)，冷凝器(4)的中部壳体和分别位于壳体顶部和底部的挡板(402)构成冷凝腔室，位于冷凝腔室内的换热管(410)两端分别与循环水出口(401)和循环水进口(409)连通；

冷凝腔室被若干个拉杆(404)、折流板(405)和定距管(406)分割成若干个连续连通的折流腔；其中，折流板(405)沿换热腔室竖直方向水平交错排布，折流板(405)通过与其相连的定距管(406)调整高度，定距管(406)连接在拉杆(404)的下端，拉杆(404)的上端固定在壳体顶部的挡板(402)底部；

汽相进口(403)位于壳体的上部，其两端分别与薄膜蒸发器(3)中的蒸汽出口(307)和冷凝腔室连通；

汽相出口(407)和液相出口(408)从上向下依次安装在壳体的下部，且均与冷凝腔室连通；汽相出口(407)和液相出口(408)通过管路连通后，又与轻组分接收罐(6)连通。