CN203833916U - 一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，属于生物柴油制备技术领域。本实用新型包括第一中间罐、酯化反应机构、甲醇回收机构、沉降罐、离心机和第二中间罐，酯化反应机构包括反应釜，反应釜与甲醇回收机构通过管道构成一循环回路；反应釜的上部开设有甲醇蒸汽出口，从所述甲醇蒸汽出口引出的管路分成两条支路，两条支路中的一条支路上依次串联有气液分离器和真空泵，所述真空泵出口通过管道与甲醇蒸馏塔相连，两条支路中的另一条支路直接与甲醇蒸馏塔相连。本实用新型为反应釜中甲醇进入甲醇蒸馏塔提供了2种路径，甲醇蒸汽可直接进入蒸馏塔进行蒸馏，整个回收过程耗能大大减少，为企业节约了生产成本。

Description

一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统

技术领域

本实用新型涉及生物柴油制备技术领域，更具体地说，涉及一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统。

背景技术

生物柴油(biodiesel fuel)是利用动植物油脂为原料，用甲醇或乙醇等低碳醇在催化剂作用下经脂交换制成的柴油。生物柴油具有优良的环保性能，含硫量低，二氧化硫和硫化物的排放比普通柴油减少约30％，因此生物柴油是目前一种新型绿色的环保能源。生物柴油主要采用化学法生产，即用动物和植物油脂与甲醇或乙醇，在酸性或者碱性催化剂以及高温下发生酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤、干燥等工艺得到生物柴油。

目前，生物柴油企业普遍采用碱催化方法合成生物柴油，要求原料油的游离脂肪酸含量小于1％。然而，普遍使用的废油脂游离脂肪酸含量高，地沟油经常达到50％，游离脂肪酸需要和甲醇反应将酸值降低，再通过碱催化酯交换两步法合成生物柴油。但是酯化过程是一个可逆反应，需要加入过量甲醇。后续的碱催化酯交换反应也需要加入过量甲醇，甲醇通常是所需理论量的2-3倍。以含游离脂肪酸50％的地沟油为例，预酯化和酯交换反应加入甲醇为理论摩尔数的10倍以上，这样就有超过9倍摩尔数的甲醇需要回收。

目前生物柴油生产采用蒸馏工艺提纯甲醇，具体的提纯过程为：将从反应釜中回收的液态甲醇加热汽化，通过真空泵将甲醇蒸汽经气缸传入冷凝器，甲醇蒸汽经冷凝器冷凝为液体后再进入甲醇液体储罐，对储罐中甲醇液体进行含水量检测，若含水量检测不合格，再将甲醇液体泵入蒸馏塔蒸馏。此过程需将甲醇先加热汽化再冷凝液化，非常耗能。正如上文分析，为了保证酯化反应的效果，需要加入过量甲醇，甲醇的回收耗能问题无疑增大了企业的生产成本，需要一个合理的解决方案。

经检索，关于甲醇回收耗能的问题，已有相关解决方案公开。如中国专利申请号201210027010.5，申请日为2012年2月8日，发明创造名称为：一种生物柴油生产中甲醇回收设备；该申请案包括回收装置和反应装置，所述回收装置包括一接收端和一输出端，所述反应装置包括若干反应釜，所述反应釜上端均设有一止回阀，各止回阀通过同一甲醇蒸汽管与所述接收端连通，所述反应釜下端还均设有原料进料管、进料泵和甲醇输送管，所述进料泵一端与所述反应釜连通，另一端与所述原料进料管和所述甲醇输送管连通，所述各甲醇输送管通过同一液体甲醇管与所述输出端连通。

又如中国专利号ZL201120115949.8，授权公告日为2011年11月2日，发明创造名称为：一种低能耗回收生物柴油生产中过量甲醇的装置；该申请案包括预酯化装置、转酯化装置及膜分离甲醇回收装置三部分。预酯化装置主设备包括：装有固体酸催化剂的固定床反应器，分离甲醇和油脂的连续分相器。转酯化装置主设备包括：活塞流反应器和分离粗甘油和粗生物柴油的连续分相器。膜分离甲醇回收装置包括渗透汽化膜组件，还包括与渗透汽化膜组件连通的由冷凝器和接收罐组成的甲醇蒸汽冷凝接收装置，及由渗透液冷凝系统、水接收罐、缓冲罐和真空泵组成的透过液的冷凝接收装置。上述申请案均在一定程度上达到了甲醇低能耗回收的效果，但上述申请案结构复杂，建造成本高，仍需进一步改进。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有酯化处理系统的甲醇回收装置回收甲醇耗能高的不足，提供了一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，本实用新型为反应釜中甲醇进入甲醇蒸馏塔提供了2种路径，待回收甲醇无需经冷凝、加热蒸发再冷凝的过程，甲醇蒸汽可直接进入蒸馏塔进行蒸馏，且回收得到的合格甲醇能够直接回流到反应釜中继续参加反应，整个回收过程耗能大大减少，为企业节约了生产成本。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，包括第一中间罐、酯化反应机构、沉降罐、离心机和第二中间罐，还包括甲醇回收机构，所述的第一中间罐、酯化反应机构、沉降罐、离心机和第二中间罐依次串联；所述的酯化反应机构包括反应釜、硫酸储罐和碱液储罐，第一中间罐、硫酸储罐和碱液储罐均与反应釜相连，所述的反应釜与甲醇回收机构通过管道构成一循环回路；其中，

所述的甲醇回收机构包括甲醇蒸馏塔、气液分离器、真空泵和再沸器，所述的反应釜的上部开设有甲醇蒸汽出口，从所述甲醇蒸汽出口引出的管路分成两条支路，两条支路中的一条支路上依次串联有气液分离器和真空泵，所述真空泵出口通过管道与甲醇蒸馏塔相连，两条支路中的另一条支路直接与甲醇蒸馏塔相连；所述的甲醇蒸馏塔还与再沸器组成循环回路。

更进一步地，甲醇回收装置还包括冷凝器、冷却器、甲醇储罐和预热器，所述甲醇蒸馏塔的顶部出料口通过管道与冷凝器的进口相连，冷凝器、冷却器、甲醇储罐依次相连，甲醇储罐出口引出的管路分成两条支路，两条支路中的一条支路通过预热器与甲醇蒸馏塔连接，两条支路中的另一条支路直接与反应釜相连。

更进一步地，所述甲醇蒸汽出口通过管道与三通阀相连，该三通阀将甲醇蒸汽出口引出的管路分成两条支路；所述甲醇储罐的出口也通过管道与三通阀相连，该三通阀将甲醇储罐出口引出的管路分成两条支路。

更进一步地，所述的甲醇蒸馏塔上安装有热电偶，所述热电偶与热电偶温度显示仪相连。3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，其反应釜的甲醇蒸汽出口引出的管路分成两条支路，一条支路将气液分离器、真空泵与甲醇蒸馏塔串联，另一条支路直接与甲醇蒸馏塔连接，当反应釜甲醇浓度高时，可控制甲醇蒸汽直接进入甲醇蒸馏塔，当反应釜内甲醇浓度偏低时再通过气液分离器和真空泵进入甲醇蒸馏塔，待回收甲醇无需经历冷凝过程，整个甲醇回收步骤更加简化且耗能大大减少，为企业节约了生产成本；

(2)本实用新型的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，其甲醇储罐出口引出的管路分成两条支路，两条支路中的一条支路直接与反应釜相连，回收得到的合格甲醇能够直接回流到反应釜中继续参加反应，方便快捷、节省能量；

(3)本实用新型的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，其甲醇蒸馏塔依次与冷凝器和冷却器相连，通过两级冷却加强了蒸馏后甲醇的冷却效果，为整个甲醇回收过程节省了时间。

附图说明

图1为本实用新型的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、反应釜；2、预热器；3、甲醇蒸馏塔；4、冷凝器；5、冷却器；6、甲醇储罐；7、气液分离器；8、真空泵；9、再沸器；10、第一中间罐；11、硫酸储罐；12、碱液储罐；13、沉降罐；14、离心机；15、第二中间罐。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

结合图1，本实施例的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，包括第一中间罐10、酯化反应机构、甲醇回收机构、沉降罐13、离心机14和第二中间罐15，所述的第一中间罐10、酯化反应机构、沉降罐13、离心机14和第二中间罐15依次串联。所述的酯化反应机构包括反应釜1、硫酸储罐11和碱液储罐12，第一中间罐10、硫酸储罐11和碱液储罐12均与反应釜1相连，所述的反应釜1与甲醇回收机构通过管道构成一循环回路。其中，所述的甲醇回收机构包括甲醇蒸馏塔3、气液分离器7、真空泵8和再沸器9，所述的反应釜1的上部开设有甲醇蒸汽出口，甲醇蒸汽出口通过管道与三通阀相连，该三通阀将甲醇蒸汽出口引出的管路分成两条支路。两条支路中的一条支路上依次串联有气液分离器7和真空泵8，本实施例的真空泵8采用干式螺杆泵。所述真空泵8出口通过管道与甲醇蒸馏塔3相连，两条支路中的另一条支路直接与甲醇蒸馏塔3相连。发明人指出传统的甲醇回收装置多数不考虑反应釜1内甲醇浓度高低，一律采用单通路回收方案，且目前普遍使用的将汽化甲醇先冷却再蒸馏的方案也会产生极大的能源浪费。本实施例为了克服上述问题，为反应釜1中甲醇进入甲醇蒸馏塔3提供了2条路径，当反应釜1中甲醇浓度较高时，反应釜1中压力可直接将甲醇蒸汽送入甲醇蒸馏塔3，此时，只需将三通阀直接通往甲醇蒸馏塔3的通路打开，甲醇蒸汽便可直接进入甲醇蒸馏塔3，无需消耗任何能源。而当反应釜1内甲醇浓度偏低，反应釜1中压力已不能很好的满足输送甲醇蒸汽的要求时，再先通过气液分离器7对甲醇蒸汽进行气液分离，真空泵8提供动力将待蒸馏甲醇送入甲醇蒸馏塔3，整个甲醇回收步骤更加简化且耗能大大减少，为企业节约了生产成本。同时，本实施例甲醇蒸馏塔3的一输出口还与再沸器9的进口相连，再沸器9的输出口再与甲醇蒸馏塔3相连，甲醇蒸馏塔3与再沸器9组成一循环回路。

所述的甲醇回收装置还包括冷凝器4、冷却器5、甲醇储罐6和预热器2，所述甲醇蒸馏塔3的顶部出料口通过管道与冷凝器4的进口相连，冷凝器4、冷却器5和甲醇储罐6依次相连，甲醇储罐6的出口通过管道与三通阀相连，该三通阀将甲醇储罐6出口引出的管路分成两条支路。两条支路中的一条支路通过预热器2与甲醇蒸馏塔3连接，两条支路中的另一条支路直接与反应釜1相连。本实施例通过冷凝器4和冷却器5进行两级冷却，蒸馏后甲醇的冷却效果更好，为整个甲醇回收过程节省了时间。同时，本实施例将甲醇储罐6与反应釜1直接连接，回收得到的合格甲醇能够直接回流到反应釜1中继续参加反应，方便快捷、节省能量。

此外，为了优化调控甲醇蒸馏塔3的蒸馏温度，保证甲醇蒸馏塔3具有更好地蒸馏效果，本实施例在甲醇蒸馏塔3上安装了3个热电偶，且所述热电偶与热电偶温度显示仪相连，现场工作人员能够更方便的观测甲醇蒸馏塔3的温度。

实际使用时，将第一中间罐10存储的预处理完成的原料油泵入反应釜1，开启硫酸储罐11，并加入过量甲醇进行原料油的预酯化，预酯化完成后，原料油酸值≤5mgKOH/g，开始酯化反应，开启碱液储罐12，往反应釜1中输送在调和釜中经甲醇溶解的KOH，酯化反应完成后，回收过量甲醇，开启反应釜1上部甲醇蒸汽出口，酯化反应产生的大量热使得加入的过量甲醇加热蒸发，此时反应釜1内部压力高，可将三通阀直接通往甲醇蒸馏塔3的通路打开，甲醇蒸汽直接进入甲醇蒸馏塔3，无需消耗任何能源。而随着时间的推移，反应釜1内甲醇蒸汽浓度偏低，反应釜1中压力已不能很好的满足输送甲醇蒸汽的要求，可将三通阀通往气液分离器7的支路打开，先通过气液分离器7对甲醇蒸汽进行气液分离，再通过真空泵8提供动力将待蒸馏甲醇送入甲醇蒸馏塔3，整个甲醇回收步骤更加简化且耗能大大减少。待蒸馏甲醇进入甲醇蒸馏塔3后，经塔底再沸器9加热蒸发，在甲醇蒸馏塔3内精馏提纯，再经冷凝器4和冷却器5进行两级冷却，冷却后甲醇液体进入甲醇储罐6。为了保证回收甲醇的质量，需对甲醇储罐6中甲醇进行检测，若检测不合格，需将甲醇储罐6中甲醇泵入预热器2中预热，再输送入甲醇蒸馏塔3中再次蒸馏，待检测合格后则关闭甲醇储罐6通往预热器2的通路，开启直接通往反应釜1的通路，使合格甲醇直接回流到反应釜中继续参加反应。同时，酯化反应的粗甲酯泵入沉降罐13中静置，最后经离心机14分离后输送入第二中间罐15储存。

实施例1所述的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，为反应釜1中甲醇进入甲醇蒸馏塔3提供了2种路径，反应釜1中甲醇蒸汽可直接进入甲醇蒸馏塔3进行蒸馏，整个回收过程耗能少，企业生产成本降低，且结构简单，便于推广应用。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，包括第一中间罐(10)、酯化反应机构、沉降罐(13)、离心机(14)和第二中间罐(15)，所述的第一中间罐(10)、酯化反应机构、沉降罐(13)、离心机(14)和第二中间罐(15)依次串联；其特征在于：还包括甲醇回收机构，所述的酯化反应机构包括反应釜(1)、硫酸储罐(11)和碱液储罐(12)，第一中间罐(10)、硫酸储罐(11)和碱液储罐(12)均与反应釜(1)相连，所述的反应釜(1)与甲醇回收机构通过管道构成一循环回路；其中，

所述的甲醇回收机构包括甲醇蒸馏塔(3)、气液分离器(7)、真空泵(8)和再沸器(9)，所述的反应釜(1)的上部开设有甲醇蒸汽出口，从所述甲醇蒸汽出口引出的管路分成两条支路，两条支路中的一条支路上依次串联有气液分离器(7)和真空泵(8)，所述真空泵(8)出口通过管道与甲醇蒸馏塔(3)相连，两条支路中的另一条支路直接与甲醇蒸馏塔(3)相连；所述的甲醇蒸馏塔(3)还与再沸器(9)组成循环回路。

2.根据权利要求1所述的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，其特征在于：甲醇回收装置还包括冷凝器(4)、冷却器(5)、甲醇储罐(6)和预热器(2)，所述甲醇蒸馏塔(3)的顶部出料口通过管道与冷凝器(4)的进口相连，冷凝器(4)、冷却器(5)、甲醇储罐(6)依次相连，甲醇储罐(6)出口引出的管路分成两条支路，两条支路中的一条支路通过预热器(2)与甲醇蒸馏塔(3)连接，两条支路中的另一条支路直接与反应釜(1)相连。

3.根据权利要求2所述的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，其特征在于：所述甲醇蒸汽出口通过管道与三通阀相连，该三通阀将甲醇蒸汽出口引出的管路分成两条支路；所述甲醇储罐(6)的出口也通过管道与三通阀相连，该三通阀将甲醇储罐(6)出口引出的管路分成两条支路。

4.根据权利要求2或3所述的一种高效回收利用甲醇的酯化处理系统，其特征在于：所述的甲醇蒸馏塔(3)上安装有热电偶，所述热电偶与热电偶温度显示仪相连。