一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺。其技术方案是包括以下步骤：第一工段：将原料池中的脂肪酸加热熔化，与甲醇进入一级固定床反应器，反应物经一级固定床反应器反应后，过量的甲醇循环使用；反应生成脂肪酸甲酯和没反应的脂肪酸，以液相的形态进入二级固定床反应；第二工段：采用三塔流程工艺，原料经与重组份，精馏塔侧线采出换热器及重组份油采出换热器进行热交换后，预热到一定的温度，进入初分馏塔分离，分离出轻重两个组份，塔底产品为重组份油。本发明的有益效果是：改变传统液相进料精馏方式，极大的降低了能耗；在重组份精馏塔开一侧线采出，易于控制采出温度，因而可获得高质量成品。
【专利说明】一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备生物柴油的新方法，特别涉及一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺。
【背景技术】
[0002]生物柴油的生产方法有物理合成与化学合成方法，其中，化学合成法是用低碳醇(主要是甲醇或乙醇)与天然油脂进行酯交换，酯交换后得到长链脂肪酸的低碳醇酯，相对分子质量便降到300左右，接近柴油的相对分子质量，理化性质接近于柴油，燃油性能同柴油无多大差别。在温和的条件下，催化剂的作用对酯交换反应时很重要的。
[0003]目前国内生物柴油生产仅有一条蒸馏工艺路线，该法具有设备投资少，工艺简单，产品质量一般，只适合于底层的产品。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺，该方法为新工艺，采用过滤分离、精馏和化学合成法，技术先进，设备投资大，工艺复杂，区别于一般的抽提装置，产品质量有质的提升。
[0005]其技术方案是包括以下步骤:
第一工段:
将原料池中的脂肪酸加热熔化，并经加热釜加热，脂肪酸进量13750kg/h，甲醇进量3500kg/h进入一级固定床反应器，控制一级固定床反应器的温度在95° C左右；反应物经一级固定床反应器反应后，过量·的甲醇和反应生成的水，以气相形式进入甲醇精镏塔，经精馏可得到99.9%以上甲醇，循环使用；反应生成脂肪酸甲酯和没反应的脂肪酸，以液相的形态进入二级固定床反应，经过一级固定床反应器没反应的脂肪酸再一次进行反应，从二级固定床反应器流出液态物质经刮板蒸发器，真空脱除微量的甲醇和水份即为成品；
第二工段:
采用三塔流程工艺，原料经与重组份，重组份为中温煤焦油，精馏塔侧线采出换热器及重组份油采出换热器进行热交换后，预热到一定的温度，进入初分馏塔分离，分离出轻重两个组份，轻组份以气相的形式进入轻组份精馏塔，分离出轻组份从塔顶，经冷凝器冷凝得轻组份产品；重组份从初分馏塔底泵入重组份精馏塔，塔顶得馏份重新返回初分馏塔再次分离，侧线采出150~2000C为成品产品，塔底产品为重组份油。
[0006]上述的第二工段的中温煤焦油的馏程为100-140°C，重组份油指馏程大于200°C以上。
[0007]本发明的有益效果是:原料经三级分离，一次初级分离，一次重组份精馏，一次轻组份精馏可得三种产品，提高原材料的利用率；原料经初馏塔分离，轻组份以气相形式直接进入轻组份精馏塔进行精馏，改变传统液相进料精馏方式，极大的降低了能耗；在重组份精馏塔开一侧线采出，易于控制采出温度，因而可获得高质量成品。【专利附图】
【附图说明】
[0008]附图1是本发明的第一工段的工艺流程图；
附图2是本发明的第二工段的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0009]结合附图1和2，对本发明作进一步的描述:
本发明的工艺流程是:
将原料池中的脂肪酸加热熔化，并经加热釜加热至60度以上。脂肪酸进量13750kg/h，甲醇进量3500kg/h进入一级固定床反应器，控制一级固定床反应器的温度在95° C左右；反应物经一级固定床反应器反应后，过量的甲醇和反应生成的水，以气相形式进入甲醇精镏塔，经精馏可得到99.9%以上甲醇，循环使用；反应生成脂肪酸甲酯和没反应的脂肪酸，以液相的形态进入二级固定床反应，经过一级固定床反应器没反应的脂肪酸再一次进行反应，从二级固定床反应器流出液态物质经刮板蒸发器，真空脱除微量的甲醇和水份即为成品O
[0010]本发明的第二工段的工艺流程如下:
采用三塔流程工艺。原料经与重组份(中温煤焦油)精馏塔侧线采出换热器及重组份油采出换热器进行热交换后，预热到一定的温度，进入初分馏塔分离，分离出轻重两个组份。轻组份以气相的形式进入轻组份精馏塔，分离出轻组份从塔顶，经冷凝器冷凝得轻组份产品；重组份从初分馏塔底泵入重组份精馏塔，塔顶得馏份重新返回初分馏塔再次分离，侧线采出150~200°C为成品产品，塔底产品为重组份油。
[0011]本发明的工艺特点是:
原料经三级分离，一次初级分离，一次重组份精馏，一次轻组份精馏可得三种产品，提高原材料的利用率；原料经初馏塔分离，轻组份以气相形式直接进入轻组份精馏塔进行精馏，改变传统液相进料精馏方式，极大的降低了能耗；在重组份精馏塔开一侧线采出，易于控制采出温度，因而可获得高质量成品。
[0012]本发明的物料平衡数据如下:
1、第一工段
方程式 RCOOH + CH3OH — RCOOCH3 + H2O
若脂肪酸进量为13750 kg，需投甲醇3259 kg，生成脂肪酸甲酯11570 kg，生成水733 kg,反应用去甲醇1304 kg，未反应甲醇1955 kg，未反应的脂肪酸2750 kg。
[0013]二级反应器的物料衡算:
进入二级反应器的脂肪酸2750 kg，脂肪酸甲酯11570 kg，依据反应方程式:
RCOOH + CH3OH — RCOOCH3 + H2O需投甲醇3259 kg，生成脂肪酸甲酯2603 kg，生成水165 kg，反应用去甲醇293 kg，未反应甲醇2966 kg，未反应脂肪酸275 kg。[0014]第二工段:中温煤焦油指馏程100_140°C，重组份油指馏程大于200°C以上:
本发明采用的装置主要包括如下:
1、原料池。长X宽X高=12X6X2.5 (m3)外衬不锈钢板，安装有不锈钢加热管，换热面积约200 m2 ；
2、中转罐。(均带液位计)。一、二级反应器中转罐，容积3m3，材质不锈钢或陶瓷，各35台；精馏塔甲醇接收罐，容积5m3，材质不锈钢或陶瓷。刮板蒸发器下液体接收罐，容积5m3，材质不锈钢或陶瓷，刮板蒸发器蒸汽液化接收罐，容积3 m3，材质不锈钢或陶瓷22台；真空缓冲罐,容积0.3~0.5 m3，材质碳钢12台；
3、反应釜。容积10m3(厂里有许多釜协商定)，材质不锈钢或陶瓷11台；
4、固定床反应器。Φ1500Χ1ι4000~5000 (mm)材质不锈钢12台；
5、刮板蒸发器。材质不锈钢。S=12m2,11台；
6、真空泵。水力喷射泵，型号360;
7、甲醇精馏塔。材质不锈钢，Φ800Xh约20000(mm).11台；
8、冷凝器。反应釜上放空冷凝器，列管式，S=15m2，材质不锈钢，22台；甲醇精馏塔冷凝器，列管式，材质不锈钢S=SO m2,11台；甲醇接收罐上的冷凝器，列管式，材质不锈钢S=30m2,11台；刮板蒸发器配冷凝器，列管式，材质不锈钢S=50 m2,11台；公用放空冷凝器11台，S=20 m2,成品冷却器,螺旋板式，S=50 m2,材质碳钢，16台；
9、泵。将精馏塔甲醇接收罐和甲醇原料贮罐的甲醇打入反应釜,流量20m3/h，材质不锈钢，11台；将原料池脂肪酸打入反应釜，流量40 m3/h,自吸式，材质不锈钢，11台；一级固定床反应器反应液输送泵，流量10 m3/h,扬程≥40m材质不锈钢，12台(双配);一级固定床反应器产液输出泵，流量10 m3/h，杨程≥40m材质不锈钢，12台(双配);管道混合器甲醇打入泵，流量I m3/h，杨程≥40m材质不锈钢，12台(双配);二级固定床反应器反应液输出泵，流量10 m3/h，扬程≥20m材质不锈钢，12台(双配);成品转出泵，自吸式，吸程≥8m材质不锈钢，16台；甲醇回流泵，1~2 m3/h,扬程≥40m材质不锈钢，22台(双配)；
10、流量计。打入反应釜中的甲醇计量计，累积式，误差≤1%，不锈钢，13台；打入反应釜中的脂肪酸计量计，累积式，误差≤1%，不锈钢，18台；一级固定床反应器进料流量计，瞬时流量在9m3/h，电容靶式流量计(或金属管浮子流量计)，不锈钢，36台；一、二级固定床反应器液体流出转子流量计，流量9m3/h各16台；管道混合器甲醇进料流量计，电容靶式流量计，流量700升/小时，不锈钢，16台；精馏塔甲醇流出流量计，玻璃转子流量计，量程O~3m3/h, 16台；回流流量计，电容靶式流量计，流量，700升/小时，11台；
11、管道混合器。不锈钢，液体流量20m3/h，18台；
12、阀门。除设备随带外，其余材质均为不锈钢，与管道相配；
13、管道。不锈钢，脂肪酸管道部分应考虑用套管(或伴热器)以防凝固；
14、iip区:30万吨。
【权利要求】
1.一种采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺，其特征是包括以下步骤: 第一工段: 将原料池中的脂肪酸加热熔化，并经加热釜加热，脂肪酸进量13750kg/h，甲醇进量3500kg/h进入一级固定床反应器，控制一级固定床反应器的温度在95° C左右；反应物经一级固定床反应器反应后，过量的甲醇和反应生成的水，以气相形式进入甲醇精镏塔，经精馏可得到99.9%以上甲醇，循环使用；反应生成脂肪酸甲酯和没反应的脂肪酸，以液相的形态进入二级固定床反应，经过一级固定床反应器没反应的脂肪酸再一次进行反应，从二级固定床反应器流出液态物质经刮板蒸发器，真空脱除微量的甲醇和水份即为成品； 第二工段: 采用三塔流程工艺，原料经与重组份，重组份为中温煤焦油，精馏塔侧线采出换热器及重组份油采出换热器进行热交换后，预热后进入初分馏塔分离，分离出轻重两个组份，轻组份以气相的形式进入轻组份精馏塔，分离出轻组份从塔顶，经冷凝器冷凝得轻组份产品；重组份从初分馏塔底泵入重组份精馏塔，塔顶得馏份重新返回初分馏塔再次分离，侧线采出150~2000C为成品产品，塔底产品为重组份油。
2.根据权利要求1所述的采用化学合成法制备生物柴油的生产工艺，其特征是:第二工段的中温煤焦油的馏程为100`-140°C，重组份油指馏程大于200°C以上。
【文档编号】C10L1/02GK103865657SQ201410026552
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】徐如思, 薛福利 申请人:徐如思, 宁夏大生生物科技有限公司