一种用于生物柴油提纯的精馏设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于生物柴油提纯的精馏设备，该精馏设备包括塔体、汽向出口、残液出口、进料口、折流塔盘和加热板，其中，汽向出口开设于塔体的顶部，残液出口开设于塔体的底部，进料口开设于塔体的侧壁且与具有粗生物柴油原料的原料源连通，折流塔盘设置在进料口的上方，加热板设置在进料口的下方，该加热板为螺旋型结构，且螺旋型沿塔体的轴向延伸。本发明所提供的加热板呈整体螺旋式设置，则其内的流体在加热板上流动时不会出现加热中断，使得加热过程较为连续，从而改善了换热效果，提高了换热效率，进而提高了精馏设备的性能。
【专利说明】一种用于生物柴油提纯的精馏设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及生物柴油分离提纯【技术领域】，特别是涉及一种用于生物柴油提纯的精 馏设备。
【背景技术】
[0002] 生物柴油即脂肪酸甲酯，由于粗生物柴油中含有少量甲醇、甘油、脂肪酸皂、短链 脂肪酸甲酯等杂质，需经过精馏分离后才能达到符合标准的生物柴油制品。生物柴油精馏 系统是生物柴油生产的重要设备，其中精馏设备是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又 称为精馏塔，是生物柴油精馏系统的主要设备之一，该设备是否合理直接影响精馏效果，从 而影响精馏系统的正常运行，进而影响生物柴油品质和生产能耗。
[0003] 请参考图1，图1为一种典型的精馏设备的结构示意图。
[0004] 一种典型的精馏设备包括蒸馏塔本体11，在蒸馏塔本体11的塔顶开设有汽向出 口 12,在塔顶侧壁开设有回流口 13,回流口 13下方设置有填料14,填料14下方设置有多层 平行设置的加热托盘15,相邻两层加热托盘15错位设置，形成S形的液体通道，在加热托 盘15和填料14之间开设有进料口 16,蒸馏塔本体11的塔底开设有废料出料口 17。整流 过程中，蒸汽由塔底进入，从进料口 16流入的粗生物柴油在加热托盘15上流动并加热，在 加热托盘15和蒸汽的作用下蒸发出的汽相与下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中 的易挥发（低沸点）组分不断地向汽相中转移，汽相中的难挥发（高沸点）组分不断地向 下降液中转移，汽相愈接近塔顶，其易挥发组分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发 组分则愈富集，从而达到组分分离的目的。
[0005] 上述蒸馏塔中的多组加热托盘采用分层的结构设置，流体在其上流动时，遇到相 邻加热托盘的结合处会发生分离现象，导致换热不连续，影响换热效果；同时，各加热托盘 均为平板式的结构，多层加热托盘平行设置，导致换热面积有限，空间利用率较低；另外，上 述蒸馏塔无法根据塔内环境和原料特征等参数，自动进行进料量和换热程度的自动调节， 人工干预性较大，调节精度较低，对原料的适应性较差。
[0006] 因此，提供一种精馏设备，使其内的流体在加热托盘上的流动不会发生加热中断 位置，使得换热较为连续，从而改善换热效果，提高换热效率，进而提高精馏设备的性能，就 成为本领域技术人员亟需解决的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种用于用于生物柴油提纯的精馏设备，其加热板呈整体螺 旋式设置，则其内的流体在加热板上流动时不会出现加热中断，使得加热过程较为连续，从 而改善了换热效果，提1? 了换热效率，进而提1? 了精馈设备的性能。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明提供一种用于生物柴油提纯的精馏设备，包括顶部 开设有汽向出口的塔体，所述塔体的底部开设有残液出口，且其侧壁开设有与原料源连通 的进料口，所述进料口的上方设置有折流塔盘，其下方设置有加热板；所述加热板为螺旋型 结构，且所述螺旋型沿所述塔体的轴向延伸。
[0009] 优选地，所述加热板的周向边缘贴合于所述塔身的内侧壁。
[0010] 优选地，所述加热板的螺旋升角为1〇° _15°。
[0011] 优选地，还包括检测单元和与所述检测单元信号连接的控制单元，所述检测单元 检测所述精馏设备内部的工作参数，并将相应的参数信号传输至所述控制元件，所述控制 元件根据检测到的参数信号调整所述精馏设备内的汽化条件。
[0012] 优选地，所述检测单元包括设置于所述塔身顶部的压力探头，所述压力探头检测 所述塔身内的压力，并将压力信号传输至所述控制单元。
[0013] 优选地，所述检测单元包括设置于所述塔身顶部的温度探头，所述温度探头检测 所述塔身内的温度，并将温度信号传输至所述控制单元。
[0014] 优选地，所述检测单元包括设置于所述进料口处的流量探头，所述流量探头检测 输入的原料流量，并将流量信号传输至所述控制单元。
[0015] 本发明所提供的一种用于生物柴油提纯的精馏设备，该精馏设备包括塔体、汽向 出口、残液出口、进料口、折流塔盘和加热板，其中，汽向出口开设于塔体的顶部，残液出口 开设于塔体的底部，进料口开设于塔体的侧壁且与具有粗生物柴油原料的原料源连通，折 流塔盘设置在进料口的上方，加热板设置在进料口的下方，该加热板为螺旋型结构，且螺旋 型沿塔体的轴向延伸。
[0016] 在蒸馏过程中，粗生物柴油从粗生物柴油进料口进入精馏塔，沿螺旋加热板流动， 进行连续均匀加热，低沸点物质从原料中发生汽化分离，蒸发出的汽相与折流塔板上的下 降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发（低沸点）组分不断地向汽相中转移， 汽相中的难挥发（高沸点）组分不断地向下降液中转移，汽相愈接近塔顶，其易挥发组分浓 度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的，最终高 纯度的汽相产品进入汽相出口，从而得到高纯度的生物柴油，而经过螺旋加热板后未汽化 的液体从残液出口排出塔外。
[0017] 本发明所提供的加热板呈整体螺旋式设置，则其内的流体在加热板上流动时不会 出现加热中断，使得加热过程较为连续，从而改善了换热效果，提高了换热效率，进而提高 了精馏设备的性能；同时，螺旋型结构的加热板为粗生物柴油原液提供了更均匀的加热流 道，加热流程更长，显著增加了原液附着面积，并提升了塔内空间利用率，有利于生物柴油 更好的汽化，并降低了能耗。
[0018] 在一种【具体实施方式】中，本发明所提供的精馏设备，其加热板的周向边缘贴合于 塔身的内侧壁，以保证加热板具有较大的宽度，从而进一步增加了原液与加热板的接触面 积，提1?换热效率。
[0019] 在另一种【具体实施方式】中，本发明所提供的精馏设备还包括检测单元和与检测单 元信号连接的控制单元，所述检测单元检测所述精馏设备内部的工作参数，并将相应的参 数信号传输至所述控制元件，所述控制元件根据检测到的参数信号调整所述精馏设备内的 汽化条件；从而通过控制器的引入，改变了传统精馏塔单一的汽化环境，能够根据塔内环境 和原料特征等多种参数的不同，对各关键节点进行动态自动调整，在提升精馏效率的同时， 大幅提升了设备的原料适应性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为一种典型的精馏设备的结构示意图；
[0021] 图2为本发明所提供的精馏设备一种【具体实施方式】的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 本发明的核心是提供一种用于生物柴油提纯的精馏设备，其加热板呈整体螺旋式 设置，则其内的流体在加热板上流动时不会出现加热中断，使得加热过程较为连续，从而改 善了换热效果，提高了换热效率，进而提高了精馏设备的性能。
[0023] 为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和【具体实施方式】 对本发明作进一步的详细说明。
[0024] 请参考图2,图2为本发明所提供的精馏设备一种【具体实施方式】的结构示意图。
[0025] 在一种【具体实施方式】中，本发明所提供的一种用于生物柴油精馏系统的精馏设 备，该精馏设备包括塔体22、汽向出口 21、残液出口 23、进料口 24、折流塔盘25和加热板 26,其中，汽向出口 21开设于塔体22的顶部，残液出口 23开设于塔体22的底部，进料口 24 开设于塔体22的侧壁且与具有粗生物柴油原料的原料源连通，折流塔盘25设置在进料口 24的上方，加热板26设置在进料口 24的下方，该加热板26为螺旋型结构，且螺旋型沿塔体 22的轴向延伸。
[0026] 需要指出的是，本发明所提供的精馏设备并不局限于仅包括上述组件，其也应包 括现有技术中常规的其他零部件，例如开设在塔体22上的换热入口、换热出口、热交换器、 回流管等结构，这些结构由于与本发明关联不大，其结构和作用不做赘述。
[0027] 在蒸馏过程中，粗生物柴油从粗生物柴油进料口 24进入精馏塔，沿螺旋加热板26 流动，进行连续均匀加热，低沸点物质从原料中发生汽化分离，蒸发出的汽相与折流塔板上 的下降液进行逆流接触，两相接触中，下降液中的易挥发（低沸点）组分不断地向汽相中转 移，汽相中的难挥发（高沸点）组分不断地向下降液中转移，汽相愈接近塔顶，其易挥发组 分浓度愈高，而下降液愈接近塔底，其难挥发组分则愈富集，从而达到组分分离的目的，最 终高纯度的汽相产品进入汽相出口，从而得到高纯度的生物柴油，而经过螺旋加热板26后 未汽化的液体从残液出口 23排出塔外。
[0028] 本发明所提供的加热板26呈整体螺旋式设置，则其内的流体在加热板26上流动 时不会出现加热中断，使得加热过程较为连续，从而改善了换热效果，提高了换热效率，进 而提高了精馏设备的性能；同时，螺旋型结构的加热板26为粗生物柴油原液提供了更均匀 的加热流道，加热流程更长，显著增加了原液附着面积，并提升了塔内空间利用率，有利于 生物柴油更好的汽化，并降低了能耗。
[0029] 上述加热板26的周向边缘贴合于塔身的内侧壁，以保证加热板26具有较大的宽 度，从而进一步增加了原液与加热板26的接触面积，提高换热效率；显然地，加热板26的周 向边缘也不局限于贴合于塔身的内侧壁，从理论上来讲，只要能够保证原液具有足够的加 热面积即可，也可以令加热板26的周向边缘与塔身的内侧壁具有适当距离。
[0030] 由于原液需要沿着加热板26流动下降，因此，加热板26在坚直方向上应具有适当 的弧度，以避免原液流出。
[0031] 上述加热板26的螺旋升角可以为10° -15°，从而既保证足够的加热流程，又避 免了加热板26过于倾斜。该螺旋升角不局限于上述范围，只要能够实现加热板26在坚直 方向上螺旋下降即可，螺旋升角具体数值可以根据实际使用情况确定。
[0032] 本发明所提供的精馏设备还包括检测单元和与检测单元信号连接的控制单元，所 述检测单元检测所述精馏设备内部的工作参数，并将相应的参数信号传输至所述控制元 件，所述控制元件根据检测到的参数信号调整所述精馏设备内的汽化条件；从而通过控制 器的引入，改变了传统精馏塔单一的汽化环境，能够根据塔内环境和原料特征等多种参数 的不同，对各关键节点进行动态自动调整，在提升精馈效率的同时，大幅提升了设备的原料 适应性。
[0033] 上述检测单元可以包括设置于所述塔身顶部的压力探头27,所述压力探头27检 测所述塔身内的压力，并将压力信号传输至所述控制单元，以便实时检测塔身的压力。
[0034] 上述检测单元可以包括设置于所述塔身顶部的温度探头28,所述温度探头28检 测所述塔身内的温度，并将温度信号传输至所述控制单元，以便对加热温度进行实时监控。
[0035] 上述检测单元包括设置于所述进料口 24处的流量探头29,所述流量探头29检测 输入的原料流量，并将流量信号传输至所述控制单元，以便对原液流量进行实时监控。
[0036] 在一种优选的实施例中，上述检测单元同时包括压力探头27、温度探头28和流量 探头29,以便具备监控压力、加热温度和流量的多重功能。显然地，上述压力探头27、温度 探头28和流量探头29的功能互不干涉，三者既可单独设置，也可以与其他一者或者两者共 同设置。
[0037] 以上对本发明所提供的一种用于生物柴油提纯的精馏设备进行了详细介绍。本文 中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮 助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不 脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入 本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种用于生物柴油提纯的精馏设备，包括顶部开设有汽向出口（21)的塔体（22)，所 述塔体（22)的底部开设有残液出口（23)，且其侧壁开设有与原料源连通的进料口（24)，所 述进料口（24)的上方设置有折流塔盘（25)，其下方设置有加热板（26);其特征在于，所述 加热板（26)为螺旋型结构，且所述螺旋型沿所述塔体（22)的轴向延伸。
2. 根据权利要求1所述的用于生物柴油提纯的精馏设备，其特征在于，所述加热板 (26)的周向边缘贴合于所述塔身的内侧壁。
3. 根据权利要求2所述的用于生物柴油提纯的精馏设备，其特征在于，所述加热板 (26)的螺旋升角为10° -15°。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的用于生物柴油提纯的精馏设备，其特征在于，还包 括检测单元和与所述检测单元信号连接的控制单元，所述检测单元检测所述精馏设备内部 的工作参数，并将相应的参数信号传输至所述控制元件，所述控制元件根据检测到的参数 信号调整所述精馏设备内的汽化条件。
5. 根据权利要求4所述的用于生物柴油提纯的精馏设备，其特征在于，所述检测单元 包括设置于所述塔身顶部的压力探头（27)，所述压力探头（27)检测所述塔身内的压力，并 将压力信号传输至所述控制单元。
6. 根据权利要求4所述的用于生物柴油提纯的精馏设备，其特征在于，所述检测单元 包括设置于所述塔身顶部的温度探头（28)，所述温度探头（28)检测所述塔身内的温度，并 将温度信号传输至所述控制单元。
7. 根据权利要求4所述的用于生物柴油提纯的精馏设备，其特征在于，所述检测单元 包括设置于所述进料口（24)处的流量探头（29)，所述流量探头（29)检测输入的原料流量， 并将流量信号传输至所述控制单元。
【文档编号】C11B3/12GK104087413SQ201310110293
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年4月1日 优先权日:2013年4月1日
【发明者】赵旭, 黎帮清, 李沛润 申请人:成都恒润高新科技有限公司