一种单塔逆流超临界非催化连续的酯化工艺方法_5

文档序号:9343902阅读:来源:国知局
后再经栗入 粗丙三醇储罐分离静置后后,送入后序粗丙三醇精制纯化处理或进一步深加工为其它丙三 醇衍生物产品,而从酯化反应塔顶部排出的未反应完全的过量高温高压低碳醇汽,大部分 先经高温高压气液缓冲分离器后入低碳醇预热器回收热量,少部分醇送入脱醇喷射器作动 力汽源后再入低碳醇回收总管汇集,同时操作中从酯化反应塔顶放空管线排出的低碳醇高 温高压蒸汽经过气液缓冲分离器后也送入喷射器作补充动力汽源,第一级降压闪蒸器顶部 排出的低碳醇汽先经冷却器冷却分离液态残留物后进入脱醇喷射器与第二级脱醇器顶部 排出的汽醇一起汇集入低碳醇回收汇集总管,再入低碳醇气液分离器分离夹带的油、酯、丙 三醇等残液后,入低碳醇常压回收塔以回收再利用低碳醇,粗脂肪酸酯储罐的粗酯必要时 先经预处理(脱酸、脱皂)后再进行后工序通过高真空蒸馏、分馏(压力〇· 05-0. 30Kpa,温 度180-290°C )或分子蒸馏技术去除微量丙三醇和轻馏分后精制提纯,其精制酯纯度超过 99.0%,产率接近100%,制得的精脂肪酸酯混合物,品质优良,无色或淡黄棕色透明液体, 既可单离精制作日用精细化学品用,也可单独作生物燃油用,同时与其它普通燃油也可混 用。 E、 原料路线和生产方法:采取多样化原料,重点考虑高品质精制植物油脂;生产方法 采用单塔、逆流、超临界、非催化、连续生产脂肪酸酯混合物的酯化工艺技术,后续工序主要 采用先进的高真空降膜再沸器蒸馏、分馏及分子蒸馏技术。 F、 酯化工艺技术来源:发明人长期对以动植物油脂为原料生产油化产品,如脂肪酸、月旨 肪酸甲酯、脂肪醇系列及其下游衍生物和副产品的工艺技术不断地探索和生产实践应用、 研究与总结,同时,对现有本行业国际先进技术和引进技术或装置的多年消化吸收与改进 创新。 G、 工艺技术路线选择:多原料油预处理+++单塔逆流超临界非催化连续酯化反应+++ 高真空蒸馏或分馏或分子蒸馏+++副产品高真空蒸馏回收与深加工。另外,根据生产经营 和发展需要,工艺技术路线选择也可是:多原料油预处理+++单塔逆流高压非催化连续水 解反应和单塔逆流超临界非催化连续酯化反应+++高真空蒸馏或分馏及分子蒸馏+++副产 品尚真空蒸馈回收与深加工。 H、 本酯化工艺技术方法,不需引进国外技术和设备,完全采取自主研发的相关先进工 艺和设备技术进行设计,系国产化样板酯化工艺技术流程;本酯化工艺技术方法,安全、经 济、高效、可靠,系低碳经济,节能减排,资源综合利用的环保型高新技术产业化项目,可得 到政府的相关政策和资金的支持。 I、 本酯化工艺技术方法,填补了以油脂或脂肪酸及其混合物为原料生产脂肪酸乙酯、 丙酯、丁酯混合物的国内或国际空白。 J、 生产制备的脂肪酸酯及其衍生物系列产品,可出口创汇,为国家增加外汇收入,并可 带动同行业的工艺技术革命,提高油脂可再生生物能源及其衍生物行业的整体技术水平, 该行业的快速发展又必将带动油脂及其下游衍生品的发展,从而对可再生生物质能源利用 和经济建设具有重要的现实和经济意义;有利于利用油脂及其衍生物为原料生产脂肪酸酯 新能源产品的建设单位综合优势的发挥,可建设多功能装置,根据市场需求生产适销对路 的产品,有利于现有单位扩能技改和挖潜耗,有效降低生产制造成本,经济效益明显,同时, 也可以生产准备脂肪酸酯为圆点建立相关集群产业。 K、 本酯化工艺技术方法,对后序精制纯化生产高纯度脂肪酸酯的工艺技术提供了可靠 的保证条件和技术支持,也为尚真空蒸馈精制纯化副广品丙二醇及其深加工的工艺技术提 供了保证,从而可生产生物医药级和军供丙三醇及其衍生物产品,大大增强了生产脂肪酸 酯的产业价值链和高附加值。 L、 本酯化工艺技术方法实施后,可很好地实现工业化和规模化生产,并且可作为可再 生生物质的油脂及其衍生物生产脂肪酸酯产品先进的酯化工艺技术流程,进行大量推广与 实施应用,前景光明。实施意见:接产者可先进行项目可行性研究和立项,再找有资格和经 验的化工设计院承担前期设计工作,相关专业技术人员参与,把好工艺技术设计关和设备 设施设计与选型关口,努力搞好装置设备设施国产化和安装调试及试生产阶段的组织管理 和技术管理工作,应按危险品化工项目建设要求搞好岗位操作技术培训与日常工艺、设备 设施运行管理,以保证生产正常稳定运行,以达到预设条件要求,以确保项目做到科学、健 康、持续地工业化、规模化发展和达到安全、经济、长周期永续经营。 M、 一种单塔逆流超临界非催化连续生产脂肪酸酯的酯化工艺方法,具体地讲有两种实 施情况:一种是利用油脂或脂肪酸及其混合物为原料,在甲醇(或乙醇)工艺介质超临界状 态下,酯化反应塔操作压力8. 1-8. 5MPa (乙醇为6. 2-6. 6MPa),操作温度均为240-250°C,酯 化塔容积50m3,甲醇常压回收塔顶采取回流温度63-68Γ (乙醇为76-81°C ),采用单塔逆 流、非催化、连续的生产操作运行方式进行酯化反应的工艺技术方法来制备脂肪酸甲酯或 乙酯混合物产品;另一种是利用油脂或脂肪酸及其混合物为原料,在丙醇(或丁醇)超临界 状态下,酯化反应塔操作压力均为5. 2-5. 6MPa,操作温度265-270°C ( 丁醇为287-290°C ), 酯化塔容积70m3,丙醇常压回收塔顶采取回流温度95-KKTC ( 丁醇为115-120°C ),采用单 塔逆流、非催化、连续的生产操作运行方式进行酯化反应的工艺技术方法来制备脂肪酸丙 酯或丁酯混合物产品。2. 本权利要求1所述的一种单塔逆流超临界非催化连续的酯化工艺方法,其特征在于 它生产制备的脂肪酸酯产品特性为: A、尚清洁、绿色、环保;B、品质尚,性能优;C、用途边缘、精细广泛;D、精制和深加工容 易; E、制造成本经济合理,综合效果和效益最佳;F、市场竞争优势明显;G、系本世纪油脂 及其衍生物可再生生物质行业朝阳产品。3. 本权利要求1所述的一种单塔逆流超临界非催化连续的酯化工艺方法,其特征在于 它生产制备脂肪酸甲酯或乙酯或丙酯或丁酯的工艺技术操作规程为: A、生产制备脂肪酸酯的酯化工艺技术操作规程,编制程序与步骤顺序为: 1)酯化工序目的和任务;2)酯化工艺技术反应原理;3)酯化工艺技术流程叙述;4)主 要生产工艺设备设施一览表;5)主要工艺控制参数与质量指标;6)工艺操作程序与步骤; 7)检测分析化验要求;8)安全操作要求与注意事项;9)附图、附件说明。4. 本权利要求1所述的一种单塔逆流超临界非催化连续的酯化工艺方法,其特征在于 它生产制备脂肪酸甲酯或乙酯的酯化反应与低碳醇回收工序的主要工艺操作程序与步骤 为: A酯化工序操作: Al准备与检查工作: (1) 检查原料(油脂、低碳醇等)是否充足够用,电源和蒸汽是否满足工艺要求。 (2) 检查设备、电气仪表是否正常,阀门位置是否正确。 (3) 检查各设备、管线、阀门等有无泄漏,进出料管路和粗酯输送栗管路是否畅通。 (4) 惰性化处理:第一次开车和长时间停车,必须向系统充入大于理论数量的惰性气 体---氮气进行惰性化处理,用氧含量测定仪检测排出气体的氧含量不大于8%,防止低碳 醇进入时,在生产过程中引起安全和环境事故。(第一次开车也可在进油后进低碳醇前进行 惰性化处理)。系统(或低碳醇贮槽)惰性气体用量(V为容器或系统容积): C02:Vx = (21-11)/11*V ^ 0. 91*V (a) N2:Vx = (21-8)/8*V ^ I. 63*V (b) (5) 循环冷却水启动运行正常。 ① 、检查循环水池的水位应淹没循环水管道入口管。 ② 、冷却水系统各冷却设备进或出水阀处于开启状态。 ③ 、启动冷却水循环栗,缓慢打开栗出口阀,调整栗出口压力< 0. 45MPa。 (6) 具备开车条件后,方可通知供热岗位对导热油升温至220~285°C。 A2进料开车: A2-1进原料油: (1) 打开酯化反应塔放空阀,并控制放空阀合适开度。 (2) 打开脱水原料暂存罐至酯化塔进料管线的伴热蒸汽和打开进油加热器导热油进出 阀。 (3) 打开油柱塞栗进出口阀及进料管线上所有阀和弹簧减压阀,然后低负荷启动栗,将 经脱胶、脱水脱气后的合格油脂注入酯化反应塔,随后关闭弹簧减压阀。进酯化塔的油脂经 预热器先预热至130-150°C再经油脂加热器加热至240-250°C,开车初期先按规定量低负 荷进油,计量并密切注意计量罐液位,严禁注油超量,否则使酯化反应困难。 (4) 进料过程应注意计量罐液位,并巡检罐区和输送管线有无跑冒滴漏情况,有则应及 时处理。 (5) 随后保持每次酯化反应塔进油量为塔空容积的50%左右。 (6) 当酯化塔注油完毕(可通过进料频率估算进料负荷和入塔总量),停进油栗,将各 阀门置于正确位置。视计量罐液位情况考虑是否停栗和关脱水闪蒸器出口阀及破真空,以 防止计量罐内油跑料泄漏。 (7) 注油到一定程度,开始进低碳醇。 A2-2进低碳醇: (1) 检查低碳醇储罐区、栗、进醇管线是否畅通并将所有阀置于正确位置后,启动醇给 料栗和醇柱塞栗。 (2) 进酯化塔的低碳醇经醇预热器和醇过热器后,再按要求从下、中、上部分别入酯化 塔内,在进醇时放空阀应处于打开状态;进醇过程应加强巡查储罐区和输送管线有无跑冒 滴漏情况,有则应及时处理。 (3) 进醇过程应严格控制酯化塔的进醇量,防止酯化塔内压力急速上升,第一次进醇量 应不超过满负荷的10%,后逐渐增大(每次增加不超过10%,间隔时间大于30分钟)。如 初次将栗频率控制在20-25 %的频率上。 A2-3升温升压与连续运行: (1)酯化塔升压时应稍关小放空阀,缓慢升压至8. 1~8. 5MPa后(乙醇为 6. 2-6. 6MPa),调节放空阀开度,使酯化塔内压力维持在8. 1~8. 5MPa,最高压力不应超过 8. 5MPa(乙醇应不超过6. 6MPa)。 (2) 当酯化塔酯化反应进行了 2-4小时后,取粗脂肪酸酯样送化验室分析,当其酸值 彡0. 8mgK0H/g时即可确认合格而开始出料,进而转入连续进出料,同时控制酯化塔内操作 压力彡8. 5MPa(乙醇应不超过6. 6MPa)。 (3) 在酯化塔连续进出料时,保持酯化塔出料粗脂肪酸酯管线畅通,控制好进出酯化塔 的物料量使之进出达到平衡,保持酯化塔顶部液位在1/2-3/4之间,严格限制超过上、下液 位线运行。 (4) 通过控制酯化塔进油和进醇温度,使塔上、中、下部温度分别保持在为240~ 250。。。 (5) 岗位操作者应密切注视且控制低碳醇回收塔顶部回流温度63-68Γ (乙醇为 76-81°C ),塔底95-1KTC (乙醇为108-123°C ),且应及时调节回收塔顶部回流量以控制醇 回流温度,使高纯度的低碳醇冷却回到醇中间罐再利用,多余的低碳醇栗入低碳醇贮罐。 A2-4放料操作步骤: (1) 放料前应检查出料过滤器及管路是否畅通,开管路伴热蒸汽。 (2) 放料前应打开脱醇喷射器工作醇汽,控制真空压力在0. 02-0. 04MPa。 (3) 然后缓慢打开酯化塔底部粗脂肪酸酯放料阀,并先后启动粗酯中转栗和输送栗,放 料出口压力不得超过〇· 40MPa。 A2-5丙三醇排料操作:当酯化反应进行到一段时间后,可根据情况间歇排放粗丙三醇 操作。 (1) 在排粗丙三醇前,要检查管路是否畅通,并开管路伴热蒸汽。 (2) 开粗丙三醇闪蒸器及其排料管线阀及加热蒸汽阀,然后缓慢打开酯化塔底部粗丙 三醇放料阀进行排料操作,但排料压力应不超过〇. 40MPa,先入闪蒸器脱醇后经栗入粗丙三 醇观测槽后,再入粗丙三醇贮罐。 (3) 低碳醇汽液分离器底部排液管路应保持畅通,如排出的液量过大或过小时都应及 时查找原因,严格防止酯化塔跑料入低碳醇回收系统。 A3低碳醇回收工序操作: A3-1检查与准备工作: (1) 首先应穿戴好劳动防护用品,工作服需防静电,不得穿带铁钉或铁板的鞋。准备好 各种常用工器具。 (2) 检查电源和蒸汽等公用系统是否满足工艺要求。 (3) 检查设备设施、电气仪表是否正常,阀门位置是否正确。 (4) 检查各设备、管线、阀门和过滤器等有无泄漏。 (5) 惰性化处理:第一次开车和长时间停车,必须向系统充入大于理论数量的惰性气 体---氮气进行惰性化处理,用氧含量测定仪检测排出气体的氧含量不大于8%为合格。 A3-2开车操作步骤: (1) 开冷却水系统:打开低碳醇回收塔顶冷凝器和废水塔顶冷却器进水阀。如低碳醇 回收至中间罐区贮罐时,则在启动醇回流栗前应先开低碳醇冷却器进水阀。 (2) 当醇回收塔液位达1/2时,打开其降膜蒸发器加热蒸汽阀,控制塔底温度不大于 105°C (乙醇不大于118°C ),塔顶回流温度63~68°C (乙醇为76-81 °C )。 (3) 当尾吸塔釜液位达1/2时,打开釜底加热蒸汽阀,启动临时备用栗并调节釜循环 废水阀开度,保持醇回收塔和尾吸塔釜液位在1/3~2/3 ;同时,调节尾吸塔釜加热蒸汽 阀及其塔顶冷却进水阀,控制釜温度不大于ll〇°C (乙醇不低于123°C ),塔顶温度75~ 90°C (乙醇为88-103Γ ),并检查低碳醇回收系统管线阀门的开闭状态。 (4) 当低碳醇中间罐液位达到1/2时,打开醇回流栗,回流至醇回收塔顶喷淋冷却,并 控制回收塔顶回流温度63-68°C (乙醇为76-81°C )。当醇计量罐液位高于2/3时,则应打 开醇回收管路阀门,使多余低碳醇回收至低碳醇贮罐或打开至醇柱塞栗阀门。应严禁低碳 醇从醇计量罐溢出至尾洗器系统造成损失和引起安全和环境事故发生。 (5) 调节回收塔和尾吸塔釜废液管线阀门开度,控制其液位在1/3~2/3。废液循环至 中部,如底液温度较低时,则应打开尾吸塔至釜阀使废液回流到釜中加热后再循环。 (6) 低碳醇回收完毕,应取样分析废水塔釜废水:低碳醇含量不大于0. 5%,废水由临 时备用栗输送至污水处理工段,否则输送入至粗丙三醇储罐待进一步处理或待深加工用。 A3-3停车操作步骤: (1) 在酯化工序完全停车后,待低碳醇回收一定时间后即可关闭再沸器和相关加热蒸 汽,待回收塔顶温度降到60°C以下后关闭醇回流阀,同时注意塔顶回流温度不得回升,否则 应打开醇回流阀。 (2) 当回收塔底部温度降到60°C以下,则可停栗,关闭冷却水系统。 (3) 当醇计量罐的液位降到1/2以下,则可停醇回流栗,关闭醇回收管路上的阀门。 (4) 关闭冷却水系统及各冷凝、冷却器的进水阀。 A3-4停车后操作处理步骤: (1) 系统电气、仪表及阀门开关至待机状态,关电源。 (2) 停车后应及时处理开车过程中发现的问题,并清洗各工艺管线的过滤器滤网,若不 能处理的问题应及时上报生产主管领导以落实解决。 (3) 对酯化和低碳醇回收系统进行惰性化处理。充入氮气至系统成微正压后停止充氮 气,如长时间停车,在开车前应用氧含量测定仪检测系统气体含氧量,如超标则必须先惰性 化处理后方能开车。 (4) 停电处理: ① 停电时,应及时关闭回收塔和相关的加热蒸汽阀,关小酯化塔的放空阀,酯化塔顶部 压力在3. 5Mpa以下关闭放空阀,并通知配电房在10分钟之内供电,如系外部停电则应启动 自备发电机供电。 ② 操作人员不得擅自离开操作岗位,应密切观察系统变化,发生异常情况应及时处理 与上报。 ③ 当恢复供电时,应首先启用循环冷却水栗,防止低碳醇泄漏。如发现低碳醇尾气回收 温度超过45°C或报警,应立即开启醇尾洗器系统冷却水阀喷淋。 (5) 停水处理: ① 停水时,应及时关闭醇回收塔和相关的加热蒸汽阀,关小酯化塔放空阀,酯化塔顶压 力在3. 5Mpa以下关闭放空阀,生产运行值班长通知生产部有关人员处理。 ② 操作人员不得擅自离开操作岗位,应密切观察系统工艺条件变化,发生异常情况应 紧急处理与上报。 ③ 当恢复供水时,应首先启用循环冷却水栗,防止低碳醇向大气环境泄漏。如发现低碳 醇尾气回收温度超过45°C或报警应,立即开启尾洗器系统冷却水阀喷淋。 ④ 待生产供电、供水正常后,根据岗位正常开车操作步骤再组织开车。 B停车步骤 Bl酯化正常停车 (1) 停止系统各单元加热。 (2) 停酯化塔进油、进醇。根据出料粗脂肪酸酯的酸值分析或计划停车情况,决定是否 停进醇柱塞栗、醇输送栗等,同时关闭酯化塔进油、进醇进料阀。 (3) 关闭酯化塔出料阀。根据间断性分析出料粗脂肪酸酯的酸值情况,关闭粗酯出料 阀,包括粗丙三醇排料阀,待粗酯排净后停栗。 (4) 关闭喷射器进口阀,调小放空阀,使塔内压力逐渐下降。如果短时间停车,塔内压力 降至3. 5MPa时可关闭放空阀;如果长期停车,塔内压力降至常压后关闭放空阀,然后补氮 或者降压至1.5Mpa以下即可。 B2紧急停车 酯化生产厂房,如遇突然停电等情况或发生较大故障时,系统应作紧急停车处理。运行 值班长(或生产调度)应及时通知配电房启用柴油发电机供电。同时,应作如下操作: (1) 停止酯化反应塔和醇回收系统加热,关各导热油和加热蒸汽阀。 (2) 关酯化进油、进醇柱塞栗的进、出口阀,同时关酯化塔粗酯和粗丙三醇出料阀。 (3) 如酯化塔顶压力在3. 5Mpa以下关放空阀,使系统保温保压,并随时注意观察系统 压力,如在3. 5Mpa以上,先保持放空阀稍微打开以降低系统压力在正常范围。 (4) 严密注视低碳醇回收塔系统温度和压力的变化,应不能超过工艺最高要求值,同 时,应当严密注视醇回收塔顶部的冷却器出口及计量罐的温度变化,并控制好醇尾洗器液 位及其顶端冷却水量,保持降温冷却有效。 (5) 再次检查确认系统其它管线阀门是否处理到位。 (6) 在恢复来电时,岗位操作人员应首先启用循环冷却水栗,防止低碳醇大量外泄,如 发现醇计量罐至尾洗器温度超过45 °C或报警,应立即开启尾洗器顶端冷却水阀及其旁通阀 喷淋。 (7) 待生产供电正常后,根据工艺操作规程要求,按正常开车操作步骤再组织开车。 C正常操作要点 (1)应严格控制入脱水闪蒸器的水份和温度,稳定系统真空,如真空变差,应查找原因, 降低脱水负荷或排放脱水原料暂存罐的积水。 ⑵酯化塔系统,应严格稳定控制进油和进醇负荷,保持适当比例。应严格控制酯化塔 系统温度,平衡进油和进醇温度,尤其是应严控进醇温度。在进油和进醇负荷一定情况下, 主要通过喷射器旁路放空阀及粗酯出料量大小来稳定和控制酯化塔系统压力。 (3) 应严格控制入回收塔醇汽量及其系统热负荷,严格控制降膜再沸器的加热蒸汽,回 收塔顶回流温度主要通过回流量来调节控制。 (4) 应严格控制回收塔顶醇汽量的冷却,随时保证循环冷却水系统正常供给。 (5) 应严格控制醇计量罐和尾
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