CN108753460A - 一种脱除挥发性组分的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脱除挥发性组分的装置，包括圆柱形的罐体，所述罐体的上方和下方分别设置上封头和下封头；所述上封头中心位置设置进料管，所述进料管的内侧套接主出气管，所述主出气管伸入罐体的一端连接第一蒸发单元，所述第一蒸发单元的下方设置第二蒸发单元，使得从上至下每一级蒸发单元上的布膜面与水平面的夹角逐渐增大，以维持布膜面上液体的表面更新速度，通过温控装置控制从上至下各布膜面下方的加热元件的温度逐渐升高有利于挥发性物质的排出，设置全锯齿堰布膜系统以获得较好的布膜效果。

Description

一种脱除挥发性组分的装置

技术领域

本发明设涉及一种脱除挥发性物质的设备，具体为一种脱除生物柴油中挥发性组分的装置。

背景技术

生物柴油作为传统石化柴油的替代品，它是以可再生的生物质资源动植物油为原料，使其与一元醇，主要是甲醇或乙醇反应生成的一种脂肪酸酯。一方面，由于生物柴油的原料来源于可再生资源，因此，生物柴油本身也就具有可再生性，对于应对未来石油资源短缺危机具有重要的意义，另一方面，生物柴油的制备工艺中几乎不存在硫，因此生物茶柴油的使用有助于减小有害气体的排放。

目前，主要的生物柴油制备工艺是酯交换法，在反应的过程中，为了促进动植物油的反应，一元醇的用量是过量的，根据催化剂的不同以及工艺的具体情况而言，一元醇的用量一般为动植物油的10-20倍（摩尔比）。因此，在反应结束后，虽然经过的初步的托甲醇实验，制备的生物柴油粗酯中仍含有较多一元醇。因此，需要对上述生物柴油粗酯中的低沸点一元醇进行脱除。

CN103509583A公开了一种生物柴油的精制方法，将生成的生物柴油粗酯送入醇回收塔中进行蒸馏以除去一元醇。该种方法是生物柴油制备领域脱一元醇的常用的方法，通过蒸馏塔进行蒸馏脱出一元醇，使用常压塔设备进行上述作业，塔底液体温度为150℃。因此，在脱醇作业中需要大量的能耗。

CN105861150A公开了一种生物柴油循环薄膜脱醇装置，该装置通过将生物柴油粗酯经锥形布液器导流至塔壁进行降膜蒸发，通过扩大装置的布液面积以增强脱醇效率。该方法的缺点在于虽然通过降膜获得了较大的布液面积，但是相对于传统的填料蒸发塔或是塔板蒸发塔，物料在塔中的停留时间大大缩短，对于甲醇的脱除是非常不利的。

CN105879415A公开了一种多折面蒸发器，通过在塔体内部设置交错的多折面锥面，使得液体从上部至下经历多个锥形蒸发面，即扩大的蒸发面积又提升了待蒸发液体的停留时间。但是在使用的过程，具有以下缺点：待蒸发液体进入罐体从上向下进行折流蒸发的过程中，由于低沸点物质，逐渐脱除，物料的整体粘度是增加的，因此，对于处于罐体下部分的蒸发面而言，随着时间的推移，其薄层的厚度逐渐增加，对脱挥发性物质是不利的，另一方面，对于处于罐体下部分蒸发面上物料而言，由于其中所含的挥发性物质比例降低，其脱挥发性物质的难度更大，对托挥发性物质而言也是不利的；此外，而对于整个罐体而言，从上至下罐体的真空度是下降的，对于位于罐体下部蒸发锥面上的物料脱挥发性物质是不利的。此外，由于装置中的下锥面是与筒体的内壁连接，需要通过在蒸发面上设置相应的升气管以实现气体的排除，这一方面使得从液体中蒸发出的低沸点物质需经过较长路径才能排除罐体，降低了罐体的真空度，另一方面，在蒸发面上设置的升气管阻碍了蒸发面上液体的流动，使得蒸发面上液体厚度增大，导致蒸发面下方的加热元件的传热效率降低，不利于液体中低沸点物质的蒸发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种脱除挥发性组分的装置，该装置可用于对经酯交换反应生成的生物柴油粗酯进行脱醇处理，并克服现有技术存在的技术问题的至少一个，在减小能耗的基础上达到更高的脱醇效率。

本发明提供了一种脱除挥发性组分的装置，包括圆柱形的罐体，所述罐体的上方和下方分别设置上封头和下封头；所述上封头中心位置设置进料管，所述进料管的内侧套接主出气管，所述主出气管伸入罐体的一端连接第一蒸发单元，所述第一蒸发单元的下方设置第二蒸发单元。

所述第一蒸发单元包括第一上部布液器，第一上布膜面，第一中部布液器和第一下布膜面；所述第一上部布液器包括锥形体和分布筒，锥形体上端开口小于下端开口，上端开口与所述主出气管下端密封连接，分布筒为圆柱形筒体，分布筒下端与锥形体的下端开口密封连接，分布筒的上端为锯齿堰；第一上布膜面为锥形体，锥形体上端开口小于下端开口，锥形体上端开口与所述第一上部布液器的分布筒的下端连接；所述第一中部布液器包括外筒体、内筒体和环形底板，外筒体与环形底板的外侧端密封连接，内筒体与环形底板的内侧端密封连接，外筒体上端的水平高度高于内筒体上端的水平高度，内筒体的上端为锯齿堰，第一中部布液器设置在所述第一上部布膜面的下方；所述第一下布膜面为锥形体，锥形体上端开口大于下端开口，锥形体上端开口与所述第一中部布液器的内筒体的下端连接。

所述第二蒸发单元包括第二上部布液器，第二上布膜面，第二中部布液器和第二下布膜面；所述第二上部布液器包括外筒体、锥形体和内筒体，锥形体上端开口小于下端开口，外筒体与锥形体的下端连接，内筒体与锥形体的上端连接，内筒体的上端水平高度高于外筒体的上端水平高度，外筒体的上端为锯齿堰；第二上布膜面的结构与第一上布膜面结构相同，第二中部布液器与第一中部布液器结构相同，第二下布膜面与第一下布膜面结构相同，第二上布膜面与所述第二上布液器的外筒体的下端连接。

所述第一上布膜面、第一下布膜面、第二上布膜面、第二下布膜面与水平面的夹角依次增大。

所述第一上布膜面、第一下布膜面、第二上布膜面和第二下布膜面的下表面上均设置加热元件，所述加热元件分别于温控装置连接，使得从上至下各加热元件的温度逐渐增大。

进一步地，在所述罐体中第二蒸发单元下方依次设置第三蒸发单元，所述第三蒸发单元包括第三上部布液器，第三上布膜面，第三中部布液器和第三下布膜面，所述第三上部布液器，所述第三上布膜面，所述第三中部布液器和所述第三下布膜面与第二蒸发单元中对应的部件结构相同；第三上布膜面和第三下布膜面与水平面的夹角依次增大；所述第三上布膜面和第三下布膜面下表面的加热元件与所述温控装置连接，使得加热元件的温度从下至下逐渐增大。

进一步地，在所述第三蒸发单元的下方依次设置若干个与第二蒸发单元结构相同的蒸发单元，且使得从上至下该若干个蒸发单元中的布膜面与水平面的夹角依次增大，将该若干个蒸发单元中各布膜面下表面的加热元件与所述温控装置连接，使得从上至下各布膜面下表面的加热元件的温度逐渐增大。

进一步地，所述进料管伸入筒体的一端向内弯折形成喇叭口。

进一步地，所述主出气管与冷凝装置，抽真空装置依次连接。

进一步地，所述下封头上设置出料管，且出料管上设置阀门。

进一步地，在所述上封头的设置若干子出气管，所述子出气管以主出气管为中心设置在其周围，所处子出气管与冷凝装置，抽真空装置依次连接。

本发明提供的装置具有以下技术优势：（1）本发明通过使得从上至下每一级蒸发单元上的布膜面与水平面的夹角逐渐增大，可以以此克服由带蒸发生物柴油粘度增大而导致在布膜面上流动速度减缓的缺陷。布膜面上液层流速减缓一方面使得待蒸发粗生物柴油的表面更新减小，另一方面使得布膜面上液层变厚，导致布膜面下方加热元件传热效率低下，均不利于蒸发的进行。（2）由于待蒸发的粗生物柴油从上至下蒸发的过程中，使得生物柴油的待脱挥发性物质含量减少，因此脱挥发性物质的难度加大，通过温控装置控制从上至下各布膜面下方的加热元件的温度逐渐升高有利于挥发性物质的排出。（3）本发明通过设置全锯齿堰布膜的方式，克服了传统折流蒸发器广泛存在的布膜不均匀的缺点，尤其是蒸发单元中任何蒸发面中的不均匀布膜会使得后续的布膜全是失效，导致均匀布膜失效。本申请中通过在每一层蒸发单元中均设置两级锯齿堰布膜器，可以使得每一层蒸发面上均可实现均匀布膜，另一方面，即使某一级蒸发单元中存在不均匀，还可通过下一级锯齿堰布膜器进行纠正。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为第一上部布液器的结构示意图。

图3为附图1中第一中部布液器的A局部结构示意图。

图4位第二上部布液器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明提供的技术方案做进一步描述。

如图1-4所示，一种脱除挥发性组分的装置，包括圆柱形的罐体1，所述罐体1的上方和下方分别设置上封头2和下封头3；所述上封头2中心位置设置进料管4，所述进料管4的内侧套接主出气管5，所述主出气管5伸入罐体1的一端连接第一蒸发单元，所述第一蒸发单元的下方设置第二蒸发单元。所述第一蒸发单元包括第一上部布液器6，第一上布膜面7，第一中部布液器8和第一下布膜面9；所述第一上部布液器6包括锥形体和分布筒，锥形体上端开口小于下端开口，上端开口与所述主出气管5下端密封连接，分布筒为圆柱形筒体，分布筒下端与锥形体的下端开口密封连接，分布筒的上端为锯齿堰；第一上布膜面7为锥形体，锥形体上端开口小于下端开口，锥形体上端开口与所述第一上部布液器6的分布筒的下端连接；所述第一中部布液器8包括外筒体、内筒体和环形底板，外筒体与环形底板的外侧端密封连接，内筒体与环形底板的内侧端密封连接，外筒体上端的水平高度高于内筒体上端的水平高度，内筒体的上端为锯齿堰，第一中部布液器8设置在所述第一上部布膜面的下方；所述第一下布膜面9为锥形体，锥形体上端开口大于下端开口，锥形体上端开口与所述第一中部布液器8的内筒体的下端连接。所述第二蒸发单元包括第二上部布液器10，第二上布膜面11，第二中部布液器12和第二下布膜面13；所述第二上部布液器10包括外筒体、锥形体和内筒体，锥形体上端开口小于下端开口，外筒体与锥形体的下端连接，内筒体与锥形体的上端连接，内筒体的上端水平高度高于外筒体的上端水平高度，外筒体的上端为锯齿堰；第二上布膜面11的结构与第一上布膜面7结构相同，第二中部布液器12与第一中部布液器8结构相同，第二下布膜面13与第一下布膜面9结构相同，第二上布膜面11与所述第二上布液器的外筒体的下端连接。所述第一上布膜面7、第一下布膜面9、第二上布膜面11、第二下布膜面13与水平面的夹角依次增大。所述第一上布膜面7、第一下布膜面9、第二上布膜面11和第二下布膜面13的下表面上均设置加热元件，所述加热元件分别于温控装置连接，使得从上至下各加热元件的温度逐渐增大。

在进一步地实施例中，第一蒸发单元和第二蒸发单元中从下至下第一上布膜面至第二下布膜面与水平面的夹角为25°，28°，32°和36°，且使得从上至下各布膜面下的加热元件分别保持在55℃，58℃，64℃和70℃，经预加热使得含甲醇量为15wt%进料维持在50℃。在对比例中，各布膜面与水平面的夹角为25°，且使得从上至下各布膜面下的加热元件均保持在55℃。经过实验可以发现，相对于对比例，本实施例的工作效率提升了32%，且最终产物中甲醇的含量为1.5wt%，远低于对比例中3.4wt%的甲醇含量。

在进一步的实施例中，在所述罐体1中第二蒸发单元下方依次设置第三蒸发单元，所述第三蒸发单元包括第三上部布液器14，第三上布膜面15，第三中部布液器16和第三下布膜面17，所述第三上部布液器14，所述第三上布膜面15，所述第三中部布液器16和所述第三下布膜面17与第二蒸发单元中对应的部件结构相同；第三上布膜面15和第三下布膜面17与水平面的夹角依次增大；所述第三上布膜面15和第三下布膜面17下表面的加热元件与所述温控装置连接，使得加热元件的温度从下至下逐渐增大。

在进一步的实施例中，在所述第三蒸发单元的下方依次设置若干个与第二蒸发单元结构相同的蒸发单元，且使得从上至下该若干个蒸发单元中的布膜面与水平面的夹角依次增大，将该若干个蒸发单元中各布膜面下表面的加热元件与所述温控装置连接，使得从上至下各布膜面下表面的加热元件的温度逐渐增大。

在进一步的实施例中，所述进料管4伸入筒体的一端向内弯折形成喇叭口。

在进一步的实施例中，所述主出气管5与冷凝装置，抽真空装置依次连接。

在进一步的实施例中，所述下封头3上设置出料管，且出料管上设置阀门。

在进一步的实施例中，在所述上封头2的设置若干子出气管18，所述子出气管18以主出气管5为中心设置在其周围，所处子出气管18与冷凝装置，抽真空装置依次连接。

上述实施例用于对本发明的技术方案进行说明，不能将上述实施例用以解读对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种脱除挥发性组分的装置，包括圆柱形的罐体，所述罐体的上方和下方分别设置上封头和下封头；所述上封头中心位置设置进料管，所述进料管的内侧套接主出气管，所述主出气管伸入罐体的一端连接第一第一蒸发单元，所述第一蒸发单元的下方设置第二蒸发单元；

所述第一蒸发单元包括第一上部布液器，第一上布膜面，第一中部布液器和第一下布膜面；所述第一上部布液器包括锥形体和分布筒，锥形体上端开口小于下端开口，上端开口与所述主出气管下端密封连接，分布筒为圆柱形筒体，分布筒下端与锥形体的下端开口密封连接，分布筒的上端为锯齿堰；第一上布膜面为锥形体，锥形体上端开口小于下端开口，锥形体上端开口与所述第一上部布液器的分布筒的下端连接；所述第一中部布液器包括外筒体、内筒体和环形底板，外筒体与环形底板的外侧端密封连接，内筒体与环形底板的内侧端密封连接，外筒体上端的水平高度高于内筒体上端的水平高度，内筒体的上端为锯齿堰，第一中部布液器设置在所述第一上部布膜面的下方；所述第一下布膜面为锥形体，锥形体上端开口大于下端开口，锥形体上端开口与所述第一中部布液器的内筒体的下端连接；

所述第二蒸发单元包括第二上部布液器，第二上布膜面，第二中部布液器和第二下布膜面；所述第二上部布液器包括外筒体、锥形体和内筒体，锥形体上端开口小于下端开口，外筒体与锥形体的下端连接，内筒体与锥形体的上端连接，内筒体的上端水平高度高于外筒体的上端水平高度，外筒体的上端为锯齿堰；第二上布膜面的结构与第一上布膜面结构相同，第二中部布液器与第一中部布液器结构相同，第二下布膜面与第一下布膜面结构相同，第二上布膜面与所述第二上布液器的外筒体的下端连接；

所述第一上布膜面、第一下布膜面、第二上布膜面、第二下布膜面与水平面的夹角依次增大；

所述第一上布膜面、第一下布膜面、第二上布膜面和第二下布膜面的下表面上均设置加热元件，所述加热元件分别于温控装置连接，使得从上至下各加热元件的温度逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的一种脱除挥发性组分的装置，其特征在于：在所述罐体中第二蒸发单元下方依次设置第三蒸发单元，所述第三蒸发单元包括第三上部布液器，第三上布膜面，第三中部布液器和第三下布膜面，所述第三上部布液器，所述第三上布膜面，所述第三中部布液器和所述第三下布膜面与第二蒸发单元中对应的部件结构相同；第三上布膜面和第三下布膜面与水平面的夹角依次增大；所述第三上布膜面和第三下布膜面下表面的加热元件与所述温控装置连接，使得加热元件的温度从下至下逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的一种脱除挥发性组分的装置，其特征在于：在所述第三蒸发单元的下方依次设置若干个与第二蒸发单元结构相同的蒸发单元，且使得从上至下该若干个蒸发单元中的布膜面与水平面的夹角依次增大，将该若干个蒸发单元中各布膜面下表面的加热元件与所述温控装置连接，使得从上至下各布膜面下表面的加热元件的温度逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的一种脱除挥发性组分的装置，其特征在于：所述进料管伸入筒体的一端向内弯折形成喇叭口。

5.根据权利要求1所述的一种脱除挥发性组分的装置，其特征在于：所述主出气管与冷凝装置，抽真空装置依次连接。

6.根据权利要求1所述的一种脱除挥发性组分的装置，其特征在于：所述下封头上设置出料管，且出料管上设置阀门。

7.根据权利要求1所述的一种脱除挥发性组分的装置，其特征在于：在所述上封头的设置若干子出气管，所述子出气管以主出气管为中心设置在其周围，所处子出气管与冷凝装置，抽真空装置依次连接。