专利名称:利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置，其中，高温发生器包含工质入口，工质出口和工质蒸汽出口；所述节能装置采用溴化锂-水作为工质溶液；所述节能装置包含吸收器，吸收器的出口设置管路，该管路上并联两路支管，一个支管经由高温换热器后接入高温发生器的工质入口，另一个支管经由低温换热器后接入低温发生器；所述高温发生器的工质出口连接管路，该管路经由上述高温发生器后接回吸收器；所述高温发生器的工质蒸汽出口连接管路，该管路远端接入所述低温发生器；水管经过吸收器后再经过冷凝器后将可利用的低温热水进料提升至可利用热水排出。
【专利说明】利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生物柴油制备领域，具体用于生物柴油制备过程中的能源再分配。
【背景技术】
[0002]生物柴油是指以油料作物等植物油脂、动物油脂，以及废弃食用油脂等为原料通过酯交换工艺制成的甲酯燃料，压缩内燃(柴油)发动机可使用生物柴油而毋须做任何大改动。
[0003]废弃食用油脂，是指餐厨垃圾中的油脂、油水混合物和经油水分离器、隔油池等分离处理后产生的油脂。包括泔水油、地沟油、煎炸废油等。
[0004]废弃食用油脂中含有大量危险致癌物质，其中剧毒的黄曲霉素是目前发现最强的化学致癌物质，其毒性是砒霜的100倍。鉴于此，餐厨垃圾污染问题已被国家领导人和有关部门高度重视，相继出台了《国务院办公厅关于加强废弃食用油脂整治和餐厨废弃物管理的意见》、《关于组织开展城市餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点工作的通知》、《关于印发餐厨废弃物资源化利用和无害化处理试点城市(区)初选名单及编报实施方案的通知》等政策文件，要求各地尽快开展食品安全整顿工作，探索适宜的废弃食用油脂无害化利用和资源化技术，杜绝废弃食用油脂再次流回餐桌。
[0005]通过酯交换反应，将废弃食用油脂与甲醇酯交换制备脂肪酸甲酯产品，合格的脂肪酸甲酯产品达到GB/T20828-2007《柴油机燃料调和用生物柴油》国家标准，用于内燃机燃油，彻底实现了废弃食用油脂最大程度的“无害化、减量化、资源化”处理。
[0006]现有技术对废弃食用油脂采用蒸汽直接加热到80°C后，采用筛网和卧式离心机将废弃食用油脂分离成油脂相、水相、及固体残渣相。其中的油脂相泵送反应釜进行酯化反应，酯化反应后进行精馏分离得到合格的脂肪酸甲酯。精馏过程中需对馏分冷却降温，馏分中的热量通过冷却塔释放到大气环境中。馏分冷却时产生的热能未能得到利用，增加了冷却塔的水量、功率和占地面积。
实用新型内容
[0007]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置，其能够将生物柴油制备过程的耗能降低。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置，连接现有精馏塔，所述精馏塔包含设置在精馏塔顶部的高温热源，所述高温热源设置在精馏塔的顶部高程，所述精馏塔还包含底部高程；其特征在于:所述高温热源为高温发生器，所述高温发生器为列管式换热器；所述高温发生器包含工质入口，工质出口和工质蒸汽出口；
[0009]所述节能装置采用溴化锂-水作为工质溶液；所述节能装置包含吸收器，吸收器的出口设置管路，该管路上并联两路支管，一个支管经由高温换热器后接入高温发生器的工质入口，另一个支管经由低温换热器后接入低温发生器；所述高温发生器的工质出口连接管路，该管路经由上述高温发生器后接回吸收器；所述高温发生器的工质蒸汽出口连接管路，该管路远端接入所述低温发生器；
[0010]所述低温发生器包含气体出口，溶液出口和液体出口，气体出口和液体出口通过管路连接至冷凝器；溶液出口连接管路，该管路经由低温换热器后接回吸收器；
[0011]所述冷凝器包含有冷凝水出口，冷凝水出口通过管路连接至蒸发器，该管路上设置节流阀；所述蒸发器包含水蒸气出口，水蒸气出口通过管路接回至吸收器；
[0012]所述蒸发器上接入循环的低温热源；可利用的低温热水进料通过水管接入所述吸收器，水管经过吸收器后再经过冷凝器后将可利用的低温热水进料提升至可利用热水排出。
[0013]进一步的是:所述低温热源为循环冷却水。
[0014]进一步的是:所述管路上安装有工质泵或者水泵。
[0015]本实用新型所述的利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置，其具有以下优占.V.
[0016]本实用新型以溴化锂溶液作为工质，采用馏分冷却时释放的高温热能作为高温热源，采用冷却塔循环水作为低温热源，制成90°C的可利用热水，用于油脂相的加温。
[0017]本实用新型遵循热力学第一定律(能量守恒定律)、热力学第二定律(热能不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体，必须消耗其他能量)。本实用新型是把低温位的冷却循环水中的热能传输到可利用热水中。本实用新型采用增热型设计，即利用高温热源驱动，可得到1.6?1.8倍的可利用热水，节能装置输出功率与输入功率之比即性能系数COP能达到L 6?L 8。
[0018]本实用新型能回收利用精馏馏分中的热能；本实用新型采用溴化锂-水工质溶液循环使用，不污染环境；本实用新型符合环保、节能、经济等理念。
[0019]本实用新型的溴化锂-水溶液工质溶液浓度为56%?64%;高温发生器的列管式换热器支管段直径为DN32。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型一种【具体实施方式】的整体结构示意图；
[0021]图2为本实用新型的工况循环示意图；
[0022]图3为本实用新型的结构原理图。
[0023]附图标记说明:
[0024]100-精馏塔，200-节能装置，300-可利用热水，400-高温热源，500-低温热源；
[0025]101-可利用热水，102-冷凝器，103-低温热源，104-蒸发器，105-水泵，106-冷剂蒸汽，107-低温发生器，108-驱动热源，109-节点，110-工质浓溶液，111-高温热源，112-高温换热器，113-凝水换热器，114-高温热源冷凝液，115-低温换热器，116-吸收器，117-工质泵，118-工质稀溶液，119-可利用热水进料，120-被加热水，121-水蒸气。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图及实施例描述本实用新型【具体实施方式】:
[0027]图1?图3示出了本实用新型的【具体实施方式】，如图所示，本实用新型利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置，连接现有精馏塔，所述精馏塔包含设置在精馏塔顶部的高温热源，所述高温热源设置在精馏塔的顶部高程，所述精馏塔还包含底部高程；所述高温热源为高温发生器，所述高温发生器为列管式换热器；所述高温发生器包含工质入口，工质出口和工质蒸汽出口；
[0028]所述节能装置采用溴化锂-水作为工质溶液；所述节能装置包含吸收器，吸收器的出口设置管路，该管路上并联两路支管，一个支管经由高温换热器后接入高温发生器的工质入口，另一个支管经由低温换热器后接入低温发生器；所述高温发生器的工质出口连接管路，该管路经由上述高温发生器后接回吸收器；所述高温发生器的工质蒸汽出口连接管路，该管路远端接入所述低温发生器；所述低温发生器包含气体出口，溶液出口和液体出口，气体出口和液体出口通过管路连接至冷凝器；溶液出口连接管路，该管路经由低温换热器后接回吸收器；所述冷凝器包含有冷凝水出口，冷凝水出口通过管路连接至蒸发器，该管路上设置节流阀；所述蒸发器包含水蒸气出口，水蒸气出口通过管路接回至吸收器；所述蒸发器上接入循环的低温热源；可利用的低温热水进料通过水管接入所述吸收器，水管经过吸收器后再经过冷凝器后将可利用的低温热水进料提升至可利用热水排出。
[0029]优选的，所述低温热源为循环冷却水；优选的，所述管路上安装有工质泵或者水栗O
[0030]本实用新型使用304号不锈钢制造，整个装置由高温热交换器、低温热交换器、发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、工质泵、低温热源泵、可利用热水泵构成。
[0031]高温发生器采用列管式换热器的形式，设置在精馏塔的顶部高程。本实用新型低温发生器、冷凝器、蒸发器与吸收器设计为一体，与其他辅助机电设备构成主体，安装在精馏塔的底部高程。主体部分长5m，宽3m，高4m。
[0032]本实用新型节能装置遵循热力学第一定律(能量守恒定律)、热力学第二定律(热能不可能自发地从温度低的物体传递到温度高的物体，必须消耗其他能量)O本实用新型的节能装置是把低温位的冷却循环水中的热能(?)传输到可利用热水(Qu)中。本实用新型采用增热型设计，即利用高温热源(qH)驱动，可得到1.6?1.8倍的可利用热水(qu)，节能装置输出功率(Qu)与输入功率(qH)之比即性能系数COP能达到1.6?1.8。
[0033]即qu= q H+qL^ 1.6 ?1.8q H
[0034]如附图2所示，本实用新型采用溴化锂-水为工质溶液。横坐标轴ξ为工质溶液浓度。纵坐标轴为工质溶液温度。
[0035]吸收器出口的工质稀溶液(工况2)，由溶液泵输送，经低温换热器和高温换热器后升温至工况7Η，被高温热源(精馏塔馏分)加热，产生一部分工质蒸汽，工质溶液浓缩至工况4Η的中间溶液。中间溶液经高温换热器降温至工况8Η，进入吸收器；工质蒸汽进入低温发生器。
[0036]在低温发生器中，中间溶液被高温热源产生的工质蒸汽进一步加热浓缩，成为工况4的工质浓溶液，同时再次产生工质蒸汽。工质浓溶液在低温换热器中降温到工况8，然后进入吸收器吸收来自蒸发器的工质蒸汽，成为工况2的工质稀溶液。
[0037]在高温热源产生的工质蒸汽工况为3Η，在低温发生器中被冷却凝结成状态3Η的工质水。
[0038]在低温发生器产生的工质蒸汽工况为3’，在冷凝器中冷凝为工况3的冷剂水。工况为工质水也进入冷凝器中冷却为工况3的冷剂水。工况3的冷剂水经节流后进入蒸发器，在蒸发器中蒸发为工况I’的工质蒸汽，然后进入吸收器被吸收。
[0039]以年生产2万吨生物柴油系统为例，高温热源(精馏塔馏分)为6666.7kg/d，生物柴油摩尔量平均为0.29kg/mol，汽化潜热为60KJ/mol。则高温热源qHS 1.38X 10 6KJ/d。COP取1.7则可产生的可利用热水热值为2.34X 106KJ/d，可将18.6吨热水从60°C (焓值251.lKJ/kg)加热到90°C (焓值377KJ/kg)，提供给油脂加工生产使用。
[0040]并且可将29吨冷却循环水从38 0C (焓值159.2KJ/kg)降温到30 °C (焓值125.8KJ/kg)。
[0041]上面结合附图对本实用新型优选实施方式作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的如提下做出各种变化。
[0042]不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。
【权利要求】
1.利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置，连接现有精馏塔，所述精馏塔包含设置在精馏塔顶部的高温热源，所述高温热源设置在精馏塔的顶部高程，所述精馏塔还包含底部高程；其特征在于:所述高温热源为高温发生器，所述高温发生器为列管式换热器；所述高温发生器包含工质入口，工质出口和工质蒸汽出口 ； 所述节能装置采用溴化锂-水作为工质溶液；所述节能装置包含吸收器，吸收器的出口设置管路，该管路上并联两路支管，一个支管经由高温换热器后接入高温发生器的工质入口，另一个支管经由低温换热器后接入低温发生器；所述高温发生器的工质出口连接管路，该管路经由上述高温发生器后接回吸收器；所述高温发生器的工质蒸汽出口连接管路，该管路远端接入所述低温发生器； 所述低温发生器包含气体出口，溶液出口和液体出口，气体出口和液体出口通过管路连接至冷凝器；溶液出口连接管路，该管路经由低温换热器后接回吸收器； 所述冷凝器包含有冷凝水出口，冷凝水出口通过管路连接至蒸发器，该管路上设置节流阀；所述蒸发器包含水蒸气出口，水蒸气出口通过管路接回至吸收器； 所述蒸发器上接入循环的低温热源；可利用的低温热水进料通过水管接入所述吸收器，水管经过吸收器后再经过冷凝器后将可利用的低温热水进料提升至可利用热水排出。2.如权利要求1所述的利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置，其特征在于:所述低温热源为循环冷却水。3.如权利要求1所述的利用废弃油脂制备生物柴油系统的节能装置，其特征在于:所述管路上安装有工质泵或者水泵。
【文档编号】F25B15-06GK204301353SQ201420761368
【发明者】陈建湘, 杨友强, 刘瑜, 方勇, 黄杰, 李帅, 袁艺东, 章开, 张卓 [申请人]深圳市朗坤环保有限公司