[發(fā)明專利]一種利用熱耦合隔壁反應(yīng)精餾塔制備生物柴油的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510553668.3
• 申請(qǐng)日: 2015-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN105194895B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫蘭義;田雅楠;羅晶;李軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(華東)
• 主分類號(hào): B01D3/14
• 分類號(hào): B01D3/14;C10G3/00;C10L1/02
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11514
• 代理人: 李娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物化工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用熱耦合隔壁反應(yīng)精餾塔制備生物柴油的方法。

背景技術(shù)

生物柴油(Biodiesel Fuel)是以植物油或動(dòng)物脂肪等為原料油制成的長鏈單烷基酯，可代替石化柴油用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中的再生性柴油燃料，與傳統(tǒng)的石化能源相比，其硫及芳烴含量低、閃點(diǎn)高、十六烷值高、具有良好的潤滑性，可部分添加到石化柴油中。

近年來，隨著礦物能源的日益枯竭和人類對(duì)燃料能源需求量的急劇攀升，生物柴油產(chǎn)業(yè)受到廣泛重視。能否提高能源凈增益，是否具有環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭力，并能在不減少糧食供應(yīng)的前提下大量生產(chǎn)是生物柴油能否實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的前提。在生產(chǎn)生物柴油過程中，催化劑起著關(guān)鍵的作用，常用的有堿性催化劑、酸性催化劑、酶催化劑和無機(jī)催化劑等。

生物酶法生產(chǎn)生物柴油具有反應(yīng)條件溫和，能耗低，對(duì)設(shè)備要求低等優(yōu)點(diǎn)。專利CN1436834A提供了一種短鏈脂肪酸酯合成生物油料的方法，在適宜的溫度下利用生物酶催化動(dòng)植物油脂等可再生資源生產(chǎn)生物柴油。但生物酶法生產(chǎn)成本高、反應(yīng)效率低，且催化酶易失活，這阻礙了生物酶法技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，對(duì)其的研究現(xiàn)處于探索階段。

與生物酶法合成生物柴油相比，化學(xué)法生產(chǎn)生物柴油具有生產(chǎn)成本較低、反應(yīng)容易控制、油脂轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本具有重要意義。專利CN 103756791A利用廢棄油脂，在復(fù)合催化劑的作用下生產(chǎn)生物柴油，油脂轉(zhuǎn)化率較高、催化劑可循環(huán)利用。專利CN 103756792A通過預(yù)處理除去油脂中大部分游離脂肪酸并有效降低含水量，通過酯交換中活性白土處理有效除去生物柴油中的皂、甘油、部分有色雜質(zhì)等，并在后處理中加入穩(wěn)定劑，增加了生物柴油的穩(wěn)定性。

雖然化學(xué)法能夠提高生物油脂的轉(zhuǎn)化率，降低生產(chǎn)成本，但其較高的能耗負(fù)荷也成為此法在工業(yè)中廣泛應(yīng)用面臨的問題之一。國內(nèi)外專家學(xué)者在降低裝置能耗，減少操作費(fèi)用方面做出了杰出貢獻(xiàn)。專利CN 103320233A提出了一種利用連續(xù)管式反應(yīng)器生產(chǎn)生物柴油的方法，該方法酯化反應(yīng)過程不加熱、不攪拌，高效節(jié)能，整個(gè)流程在低溫常壓環(huán)境下進(jìn)行，能量消耗低、利用率高，節(jié)能環(huán)保；專利US 2008312460A1開發(fā)了一種超聲裝置，利用多頻率超聲能量，將植物油或動(dòng)物油轉(zhuǎn)化為生物柴油，節(jié)省能耗。

發(fā)明內(nèi)容

為降低化學(xué)法生產(chǎn)生物柴油過程中能耗較高這一問題，本發(fā)明提出一種通過利用熱耦合隔壁反應(yīng)精餾塔生產(chǎn)生物柴油以降低設(shè)備投資減少能耗的高純度生物柴油制備方法。

本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)高純度生物柴油的工藝方法及裝置。本發(fā)明通過利用熱耦合隔壁反應(yīng)精餾塔將傳統(tǒng)的兩塔流程簡化為單塔流程，減少了設(shè)備投資，并利用塔內(nèi)熱耦合降低了生物柴油生產(chǎn)的能耗，再之后將塔底高溫產(chǎn)品用于原料預(yù)熱，大幅度地提高了能量利用效率。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明用于制備生物柴油的熱耦合隔壁反應(yīng)精餾塔包括具有分隔壁的主塔、塔頂水冷凝器，塔頂醇冷凝器和塔底再沸器；主塔內(nèi)部分為反應(yīng)分離區(qū)域，采出區(qū)域和塔底區(qū)域，塔底區(qū)域位于精餾塔下部，反應(yīng)分離區(qū)域和采出區(qū)域位于精餾塔的中上部，兩者通過豎直的隔板分隔開來，豎直隔板上端與精餾塔塔頂連接，下端在塔底區(qū)域上方懸空。

反應(yīng)分離區(qū)域的精餾塔外部連有原料油進(jìn)料管和原料醇進(jìn)料管，兩個(gè)管道上分別設(shè)有原料油預(yù)熱器和原料醇預(yù)熱器；塔頂水冷凝器通過管道連接反應(yīng)分離區(qū)域的塔頂；塔頂醇冷凝器通過管道連接采出區(qū)域的塔頂；精餾塔的塔底設(shè)有出料管，出料管一分為二，一根連接塔底再沸器再連接采出區(qū)域的精餾塔體，另一根依次連接原料油預(yù)熱器和原料醇預(yù)熱器。

所述反應(yīng)分離區(qū)域填充反應(yīng)催化劑，起到反應(yīng)精餾作用，采出區(qū)域和塔底區(qū)域填充高效規(guī)整填料或塔板，起到精餾分離作用。

利用本發(fā)明的熱耦合隔壁反應(yīng)精餾塔制備生物柴油的方法是：

原料油和醇經(jīng)過預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)分離區(qū)域與催化劑接觸進(jìn)行反應(yīng)預(yù)分離，副產(chǎn)物水由反應(yīng)分離區(qū)域頂部流出，目標(biāo)產(chǎn)物高純度生物柴油組分由塔底區(qū)域流出并提供原料預(yù)熱所需能量，未反應(yīng)的組分甲醇經(jīng)由采出區(qū)域頂部采出。

所述的原料油為游離脂肪酸。

所述的原料醇為一元醇，優(yōu)選為甲醇。

所述的催化劑是固相酸催化劑。

熱耦合隔壁反應(yīng)精餾塔操作壓力為100～1000kPa，反應(yīng)區(qū)塔頂操作溫度為117～152℃，反應(yīng)分離區(qū)域(Ⅰ)操作溫度為102～145℃，塔底區(qū)域(Ⅲ)操作溫度為120～350℃。

具體步驟如下：