CN205730426U - 一种精馏塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精馏塔，该精馏塔在塔底设置双再沸器强制循环系统，以降低塔底物料在高温条件下的结焦，且在再沸器返回物料部分设置了重组分抽屉式交替过滤单元，可以对塔底物料中的重组分进行过滤，以除去其中的固体焦质；精馏段和提馏段采用分别供热的方式，塔底再沸器采用高温导热油供热，塔上部采用加热底板与填料的组合结构进行供热。本实用新型的精馏塔适用于对酯交换反应生产的生物柴油进行精馏提纯，生物柴油产品满足或优于中国国家标准BD100的指标要求的同时，可以有效的解决塔底物料结焦、堵塞、能耗高的问题，而且可以比现有技术节能10%～30%。

Description

一种精馏塔

技术领域

本实用新型涉及一种精馏塔，尤其适用于对生物柴油产物进行精馏提纯的装置。

背景技术

在酯交换反应生产生物柴油过程中，由于生物柴油粗产品（脂肪酸甲酯）中含有一定量的未反应和部分反应的原料油三甘酯、二甘酯组分，需要通过精馏的方法将其去除才能得到合格产品。生物柴油粗产品分馏工艺目前均采用普通的减压蒸馏，该方法主要存在以下几个问题：（1）生物柴油产品脂肪酸甲酯的沸点非常高，1kpa下的沸点为170～200℃，因此即使采用高真空的分离温度也非常高，而粗生物柴油的粘度大、其中不饱和键含量多，具有在高温下容易结焦的特性，不但在塔底容易堵塞，而且影响产品质量；（2）生物柴油粗产品还含有微量的轻组分（水分、甲醇组分、甘油、不凝气等轻组分），这些轻组分分离不彻底会使生物柴油产品指标中闪点及总甘油含量不合格，同样影响产品质量，而由于轻组分沸点低，去除轻组分时的温度又不需要太高，因此塔的设计过程需要考虑几个因素，如塔底物料在高温下的结焦与堵塞以及精馏塔的温度合理分布、热源供给和能耗问题。

CN1869163A提出了一种利用分子蒸馏技术生产生物柴油的方法，该方法采用分离蒸馏技术，实现和完成生物柴油的提纯和精制工艺，能够生产出符合国际标准的达标生物柴油，省略水洗及干燥过程，没有废水污染。该方法为一种理想的生物柴油的提纯和精制工艺，但该工艺不但流程复杂，包括分子蒸发器、脱气系统、进料系统、加热系统、冷却真空系统和控制系统等，而且技术和设备要求高、设备的制造成本高、生产规模有限，因而制约了该技术的在工业发展和大规模应用。

CN102604665A公开了一种基于多层蒸发的生物柴油连续精馏系统和工艺，该系统包括进料泵、换热器、冷凝器、多层蒸发器、产品中间罐、出料泵、精馏塔、轻组分中间罐、回流泵、预热器等设备，该方法的有益效果是粗生物柴油经多层蒸发器脱净轻组分后，促使后续精馏塔体系维持较高的真空度。该工艺系统实质上为首先将轻组分连续蒸发，从而提高后续精馏塔的真空度，不但工艺流程复杂，涉及到的设备多，而且并没有从根本上解决精馏塔塔底物料结焦、堵塞等问题。

通过以上分析，现有技术中生物柴油粗产品分馏过程存在的塔底温度高而带来的结焦与堵塞问题、精馏塔的温度合理分布、热源供给和能耗等问题亟待解决。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种精馏塔，尤其适用于酯交换反应生产生物柴油的产品分馏过程，首先为了减少塔底重组分温度高及停留时间长带来的结焦问题，将塔底设置为双再沸器强制循环工艺，可以提高塔底物料在再沸过程中的流速，减少物料的结焦；在再沸器返回物料部分设置了抽屉式重组分交替过滤单元，对塔底物料中的重组分进行过滤，以除去其中的固体焦质，防止塔底堵塞；此外，精馏段和提馏段采用分别供热的方式，塔底高温部分采用高温导热油供热，塔上部低温部分采用塔内蒸汽热源供热的方式，有利于减少轻组分的挥发损失和降低塔的能耗。

本实用新型的精馏塔，从上至下依次为塔顶回流段、外供热精馏段、提馏段、塔底过滤段；其中进料位置到塔侧线抽出位置之间为外供热精馏段，塔侧线抽出位置到塔顶之间为塔顶回流段，进料位置到再沸器返回物料之间为提馏段，再沸器返回物料与塔底之间为过滤段；精馏塔的顶部设置塔顶气相出料管，与抽真空设备相连；塔顶回流段与精馏段之间设置侧线抽出管线，抽出物料的一部分经返回口回到塔顶部，另一部分作为产品引出；精馏段设置若干带有加热底板的填料单元；在提馏段下部设置过滤段，过滤段内设置了多个上下交替放置的抽屉式过滤器；精馏塔底部的两侧设置双再沸器强制循环系统。

本实用新型中，所述冷凝回流段所需的理论板数为1~3层，外供热精馏段所需的理论板数为4~8层，提馏段所需的理论板数为2~4层。

本实用新型中，所述的双再沸器强制循环系统，以塔底的封头底部为中心，设置了塔底出料口位于封头的两侧，并依次连接塔底抽料泵、抽料泵出口管线、再沸器及出口管线，最后至位于提馏段与过滤段之间的物料返回管线。

本实用新型中，所述的再沸器的结构为立式或卧式，管侧介质为塔底物料，壳侧介质为蒸汽及冷凝水；再沸器优选采用J型或X型壳体，以保证再沸器管侧压降低于2kpa，控制管内流速为0.3～1.2m/s，以防止管侧物料结焦。

本实用新型中，所述的抽屉式过滤器的个数为2～6个，过滤器整体固定在抽屉滑道上，滑道固定在焊接在塔内壁的支撑圈上，过滤器靠近外侧的位置设置有抽拉把手。

本实用新型中，所述的双再沸器强制循环系统采用高温导热油供热，其中的导热油入口温度为300～350℃，导热油入口与出口温差不大于50℃；所述的精馏段供热方式采用蒸汽供热，其中的蒸汽压力为0.5～1.0MPaG。

本实用新型中，所述的精馏段加热底板为多组固定在塔截面上的盘管结构，盘管的一侧连接加热蒸汽入口管线，另一侧连接冷凝水出口管线。

本实用新型中，所述精馏塔内的精馏段和提馏段为塔板结构或填料结构；所述塔板选自泡罩塔板、筛孔形塔板、导向筛板、多降液管筛板、浮阀型塔板、立体传质塔板或复合塔板中的一种或多种；所述填料的形状为矩鞍环、阶梯环、鲍尔环、θ环、扁环、螺旋形、孔板波纹、丝网波纹中的至少一种。

本实用新型中，所述抽真空设备为螺杆真空泵、水环泵和液环泵中的一种；抽真空级数为一级或多级，通过抽真空使精馏塔内产生负压。

本实用新型中，精馏塔的塔底重组分主要包括三甘酯、二甘酯及其它酯类或脂肪酸类物质，控制进料，使重组分占生物柴油粗品总进料量的0.5wt%～5wt%。

本实用新型中，控制精制塔的塔顶温度为120～160℃，压力为1.0kpa～15kpa，塔底温度为140～180℃，压力为2.0～15kpa。

由于生物柴油粗品中存在未反应原料三甘酯、中间产物二甘酯等重组分，一方面使其沸点十分高，且含有很多饱和键，在采用减压蒸馏精制产品时，温度≥220℃会出现聚合结焦现象，容易出现产品质量不合格、塔底结焦、堵塞以及能耗高等问题，影响装置长周期运行。本实用新型的精馏塔，塔底设置为双再沸器强制循环系统，可以提高塔底物料在再沸过程中的流速，减少物料的结焦；在再沸器返回物料部分设置了抽屉式重组分交替过滤单元，对塔底物料中的重组分进行过滤，以除去其中的固体焦质，可以有效防止塔底堵塞；精馏段和提馏段采用分别供热的方式，塔底高温部分采用高温导热油供热，塔上部低温部分采用塔内蒸汽热源供热的方式，有利于减少轻组分的挥发损失和降低塔的能耗。本实用新型精馏塔适用于酯交换反应生产生物柴油的精馏过程，精馏产物或优于中国国家标准BD100的指标要求的同时，可以有效的解决塔底物料结焦、堵塞、能耗高的问题，而且可以比现有技术节能10%～30%。

附图说明

图1是本实用新型的生物柴油产品精馏装置，见结构示意图。

其中：1-精馏塔进料，2-精馏塔；3-塔顶回流段，4-外供热精馏段，5-提馏段，6-塔底过滤段，7-抽真空系统，8-抽屉式过滤器，9-蒸汽加热底板，10-再沸器，11-冷却器。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型装置的结构和使用方法。

本实用新型的产品精馏装置，用于酯交换生产生物柴油的产品精馏过程如下：进料1（生物柴油粗产品）进入精馏塔2的进料管，经闪蒸后的轻组分进入外供热精馏段4，其中的外供热精馏段内是由填料和蒸汽加热底板构成，经精馏段完成精制分离后，更轻的组分进入塔顶回流段3，且在外供热精馏段4和塔顶回流段3之间设置有侧线抽出管线，抽出的物料部分经冷却器11冷却后返回塔顶用于控制塔顶温度，部分离开精馏塔作为塔顶产品；精馏塔进料管经闪蒸后的重组分进入提馏段，汽提出其中的轻组分后再进入塔底过滤段6，在6内设置了若干组抽屉式过滤器单元8，用于将塔底的粘稠结焦物料进行过滤，塔底物料利用再沸器10进行供热。

下面结合实施例对于本实用新型所述的使用效果进一步说明，但不受下述实施例的限制。

本实用新型采用的原料见表1：

表1

对比例1

采用常规的生物柴油的产品分馏塔（原料性质见表1），塔顶抽真空，塔顶气经冷凝冷却后进行气液分离，分离出的液体部分作为塔顶回流，部分作为生物柴油产品。分馏塔内填装不锈钢鲍尔环填料，塔径：φ500mm，塔高：6800mm。

操作条件如下：

进料量：600kg/h，其中的脂肪酸甲酯组分占进料量的95.2%；

进料温度为80℃；

塔顶温度为40℃；

塔顶压力0.5～1.0kpa。

在该操作条件下，实现的塔底温度为249.7℃，得到的生物柴油流量为486.0kg/h，生物柴油收率为81.0%，单位产品能耗为65kg标油/吨产品，塔底在运行7天后发生塔底塔板、塔底再沸器的结焦堵塞现象。由此可见，采用该方法进行生物柴油产品分馏，一方面分馏塔的塔底温度较高，会造成物料结焦堵塞、产品损失大、能耗高等问题。

实施例1

采用本实用新型的精馏塔，原料性质见表1，采用的精馏塔塔径：φ500mm，塔高：6800mm；提馏段和精馏段均采用不锈钢鲍尔环填料，冷凝回流段采用波纹丝网填料，抽屉式过滤器为耐高温不锈钢丝网过滤器，塔上部未采用加热底板进行供热，热源全部来自塔底再沸器。

操作条件与对比例1相同。

经该装置处理后，实现的塔底温度为206.4℃，得到的生物柴油流量为548.4kg/h，生物柴油产品收率为91.4%，单位产品能耗为58kg标油/吨产品，塔底在每运行5天交替拉出清洗过滤器，30天未发现塔底结焦堵塞现象。由此可见，采用该方法进行生物柴油产品分馏，一方面分馏塔的塔底温度较低，有利于减少物料结焦、消除塔底堵塞的现象，且得到的产品收率高。

实施例2

采用本实用新型的精馏塔，原料性质见表1，采用的精馏塔塔径：φ500mm，塔高：6800mm；提馏段和精馏段均采用不锈钢鲍尔环填料，冷凝回流段采用波纹丝网填料，抽屉式过滤器为耐高温不锈钢丝网过滤器。塔上部的加热底板通入蒸汽进行供热。

操作条件与对比例1相同。

经该装置处理后，实现的塔底温度为206.4℃，得到的生物柴油流量为548.4kg/h，生物柴油产品收率为91.4%，单位产品能耗为51kg标油/吨产品。塔底在每运行5天交替拉出清洗过滤器，30天未发现塔底结焦堵塞现象。由此可见，采用该方法进行生物柴油产品分馏，一方面分馏塔的塔底温度较低，有利于减少物料结焦、消除塔底堵塞的现象，且得到的产品收率高、能耗低。

Claims (9)

1.一种精馏塔，其特征在于：从上至下依次为塔顶回流段、外供热精馏段、提馏段、塔底过滤段；其中进料位置到塔侧线抽出位置之间为外供热精馏段，塔侧线抽出位置到塔顶之间为塔顶回流段，进料位置到再沸器返回物料之间为提馏段，再沸器返回物料与塔底之间为过滤段；精馏塔的顶部设置塔顶气相出料管，与抽真空设备相连；塔顶回流段与精馏段之间设置侧线抽出管线，抽出物料的一部分经返回口回到塔顶部，另一部分作为产品引出；精馏段设置若干带有加热底板的填料单元；在提馏段下部设置过滤段，过滤段内设置了多个上下交替放置的抽屉式过滤器；精馏塔底部的两侧设置双再沸器强制循环系统。

2.按照权利要求1所述的精馏塔，其特征在于：所述塔顶回流段所需的理论板数为1~3层，外供热精馏段所需的理论板数为4~8层，提馏段所需的理论板数为2~4层。

3.按照权利要求1所述的精馏塔，其特征在于：所述的双再沸器强制循环系统，以塔底的封头底部为中心，设置了塔底出料口位于封头的两侧，并依次连接塔底抽料泵、抽料泵出口管线、再沸器及出口管线，最后至位于提馏段与过滤段之间的物料返回管线。

4.按照权利要求2所述的精馏塔，其特征在于：所述的再沸器的结构为立式或卧式，管侧介质为塔底物料，壳侧介质为蒸汽及冷凝水。

5.按照权利要求1所述的精馏塔，其特征在于：所述的抽屉式过滤器的个数为2～6个，过滤器整体固定在抽屉滑道上，滑道固定在焊接在塔内壁的支撑圈上，过滤器靠近外侧的位置设置有抽拉把手。

6.按照权利要求1所述的精馏塔，其特征在于：所述的双再沸器强制循环系统采用高温导热油供热，其中的导热油入口温度为300～350℃，导热油入口与出口温差不大于50℃；所述的精馏段供热方式采用蒸汽供热，其中的蒸汽压力为0.5～1.0MPaG。

7.按照权利要求1所述的精馏塔，其特征在于：所述的精馏段加热底板为多组固定在塔截面上的盘管结构，盘管的一侧连接加热蒸汽入口管线，另一侧连接冷凝水出口管线。

8.按照权利要求1所述的精馏塔，其特征在于：所述精馏塔内的精馏段和提馏段为塔板结构或填料结构；所述塔板选自泡罩塔板、筛孔形塔板、导向筛板、多降液管筛板、浮阀型塔板、立体传质塔板或复合塔板中的一种或多种；所述填料的形状为矩鞍环、阶梯环、鲍尔环、θ环、扁环、螺旋形、孔板波纹、丝网波纹中的至少一种。

9.按照权利要求1所述的精馏塔，其特征在于：所述抽真空设备为螺杆真空泵、水环泵和液环泵中的一种；抽真空级数为一级或多级，通过抽真空使精馏塔内产生负压。