[发明专利]一种生物柴油工艺中产生甘油与甲醇的分离装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于化工设备及工艺方法技术领域，具体涉及一种生物柴油工艺中产生甘油与甲醇的分离装置及方法。

背景技术

生物柴油是以油料作物、野生油料植物、微藻等植物油脂和动物油脂等为原料油，与醇类通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的燃料，是一种环境友好的可再生能源。工业常用的生物柴油生产方法有低酸价油脂的醇解方法、酸碱二步催化的酯化加醇解法，无论何种方法，在油脂与醇（主要是甲醇）反应过程中除了生成脂肪酸酯（生物柴油）外，还会生成大量的副产物——甘油。

目前的生产过程中，普遍使用过量的甲醇，而甘油与甲醇是相互溶解的，所以用一般的沉降分离方式是难以分离的。因此现在通常采取的作法是：先将甘油与甲醇分离均是将甲醇与甘油混合物收集，再采用精馏分离。这种分离方式不仅使用的设备造价高，而且甘油在塔内精馏时极易造成填料或塔板堵塞。另外，由于甘油与甲醇互溶，需要很大的回流比才能进行精馏，导致分离能耗高、处理能力较弱。

如何解决甘油与甲醇分离时堵塞、降低能耗是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种不易堵塞、能耗低、分离后产物纯度高的生物柴油工艺中产生甘油与甲醇的分离装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种生物柴油工艺中产生甘油与甲醇的分离装置，包括原料输送系统、一次分离系统和二次分离系统；所述的原料输送系统包括送料泵和加热器，所述的送料泵与所述加热器的进料口连通，所述加热器的出料口与一次分离系统连通；所述的一次分离系统为塔釜式结构的脱醇塔；该脱醇塔的进料管的一端与所述加热器的出料口连通，另一端为位于脱醇塔内腔上部的螺旋喷嘴，该螺旋喷嘴位于所述脱醇塔的中轴线上，用于将甘油-甲醇混合液以气雾形式喷于脱醇塔内；所述脱醇塔的顶部设置有一次甲醇分离管，用于将一次分离系统分离出的甲醇输送到二次分离系统；所述脱醇塔的底部设置有甘油输出管，用于将液态甘油排出所述的脱醇塔；在所述的螺旋喷嘴与所述的一次甲醇分离管之间设置有反射挡液锥，该反射挡液锥为下端开口的圆锥形，用于截留蒸气中的甘油组分；所述的二次分离系统为旋液分离器，该旋液分离器中部与所述的一次甲醇分离管连通，顶部设置有用于排出甲醇的二次甲醇分离管，底部设置有二次甘油回流管；该二次甘油回流管与所述的脱醇塔连通，用于将旋液分离器分离出的甘油回流至脱醇塔中。

进一步，还包括甘油循环系统，所述的甘油循环系统包括循环泵和再沸器；所述的甘油输出管与所述的循环泵连通，所述的循环泵与所述再沸器的进液口通过甘油循环管连通；所述再沸器的出液口与所述脱醇塔的循环甘油进口连通；所述的循环甘油进口位于所述的螺旋喷嘴下方；所述的甘油循环管上设置有甘油回收管。

进一步，所述的脱醇塔内还设置有与其内径相匹配的液体分布器；所述的液体分布器位于所述的反射挡液锥和螺旋喷嘴之间，并与所述的二次甘油回流管连通。

进一步，所述的脱醇塔上设置有观察镜，用于观察脱醇塔内部的反应情况。

进一步，所述的甘油输出管、甘油循环管和甘油回收管上均设置有阀门。

进一步，所述的加热器和再沸器为管板式换热器；所述的加热器的上、下部分别设置有加热介质进出口；所述的再沸器的上、下部分别设置有再沸介质进出口。

进一步，在所述的循环甘油进口和所述的螺旋喷嘴之间还设置有规整填料，该规整填料与所述的脱醇塔的内径相适应。

一种生物柴油工艺中产生甘油与甲醇的分离方法，包括以下步骤：

1）先将制备生物柴油过程中产生的甘油-甲醇混合液泵入加热器中加热，再将其通过螺旋喷嘴喷淋在真空度为-0.06～0.07MPa的脱醇塔的上部，以形成80℃～90℃的喷雾；使该喷雾在温度和真空的作用下，形成气相的一次蒸气和液相的沉降液；再使所述的一次蒸气经过反射挡液锥，让其中的部分组分形成截留液；所述的沉降液、截留液均形成下落液滴；

2）将步骤1）中经过反射挡液锥的一次蒸气导入旋液分离器进行分离，得到气相的二次蒸气和液相的回流液；再将二次蒸气排出到甲醇回收装置，把回流液回流到脱醇塔；使回流液形成液滴与上升的一次蒸气接触，形成回流液滴；

3）将步骤1）中的下落液滴和步骤2）中的回流液滴在脱醇塔底部汇集成沉降液体，并将其排出。

进一步，还可以包括以下步骤：