一种基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统及工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统及工艺，主要包括脱轻塔和成品塔，脱轻塔和成品塔的底部均设有浅液层蒸发器，脱轻塔汽相进口和脱轻塔液相进口与闪蒸罐相连通，脱轻塔的顶部连接有冷凝器Ⅱ，脱轻塔底部通过出料泵Ⅱ与成品塔液相进口相连通。本发明有益的效果是：本发明采用双塔精馏更易分割轻组分和重组分，获得高品质的目标产物生物航空煤油，降低了加热托盘液层厚度，降低加热介质温度，提高加热汽化量，最大程度上消除因停留时间过长造成的高温分解、聚合和结焦，提高生物航空煤油的精馏得率和油品品质，降低能耗。
【专利说明】一种基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统及工
艺【技术领域】
[0001]本发明涉及生物航空煤油分离提纯【技术领域】，尤其是一种基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统及工艺。
【背景技术】
[0002]生物航空煤油是以废弃动植物油脂为原料，经过加氢脱氧、裂化、异构化等化学处理，再精馏分离出成分为C9~C16的烃类组分、馏程120~240°C、平均分子量为200~250，可直接或与传统航煤混合后，提供给喷气式飞机使用，与传统航空煤油相比，可较好地降低二氧化碳排放。由于生物燃料的原料易得、可再生、污染少等优点，生物航空煤油的开发已经得到世界许多国家的普遍重视。传统煤油一般通过单塔侧线出料的方式获得，但要获得高品质的航空煤油，则精馏塔往往较高，设备投资高，且轻组分和重组分较难分割，目标产物得率低，操作控制困难。航空煤油精馏属于高温精馏，再沸器形式一般为釜式或降膜式，釜式再沸器由于持液量大，停留时间长，加热管表面液层厚，增加了组分的汽压力，造成油料的沸腾温度加大，易导致油料高温聚合、分解和结焦，降低生物航空煤油的精馏得率，耗能大。降膜式再沸器虽较好地解决液层厚度对汽化过程的影响，但由于进料分布不均，油料易在换热管表面出现干涸现象，高温下油料聚合结焦会造成加热管堵塞，污垢热阻增大，造成传热面积和总传热系数明显下降，造成蒸发量下降，需要经常清洗必修，不利于设备的稳定运行，往往用大流量泵循环操作，运行成本较大。
【发明内容】
[0003]本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种能耗更低、成品油品质更高的基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统及工艺。
[0004]本发明解决其技术问题采用的技术方案:这种基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统，主要包括脱轻塔和成品塔，脱轻塔和成品塔的底部均设有浅液层蒸发器，脱轻塔汽相进口和脱轻塔液相进口与闪蒸罐相连通，脱轻塔的顶部连接有冷凝器II，脱轻塔底部通过出料泵II与成品塔液相进口相连通，成品塔顶部与脱轻塔的浅液层蒸发器的一侧连通，脱轻塔的浅液层蒸发器的另一侧依次连接有冷凝器1、中间罐及出料泵I，再与成品塔连通，成品塔的底部连接有出料泵III。
[0005]所述浅液层蒸发器的内部设有3-12层加热盘，上下相邻两层加热盘的间隔间距为50-200mm，加热盘与脱轻塔和成品塔的塔体留有50_100mm的环隙。
[0006]所述加热盘主要由集液盘、加热托盘和加热盘管构成，集液盘的中心设有引流管，集液盘内部设有加热托盘，其高度高于加热托盘20-50mm，加热托盘的高度为50_150mm，加热托盘内置有1-5层加热盘管，加热托盘与集液盘之间留有50-100mm的环隙和底缝。
[0007]这种基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏工艺，主要包括脱轻塔和成品塔，脱轻塔和成品塔的底部均设有作为再沸器的浅液层蒸发器，具体工艺步骤如下:[0008]a、来自反应器的反应液经闪蒸罐后分两股分别与脱轻塔的脱轻塔汽相进口和脱轻塔液相进口相连通进入脱轻塔；
[0009]b、脱轻塔塔顶的蒸汽进入冷凝器II冷凝，冷凝后的轻组分一部分流回脱轻塔塔顶进行回流，其余的作为轻组分成品输出精馏系统；
[0010]C、脱轻塔底部的脱轻液通过出料泵II输送到成品塔液相进口，进入成品塔；
[0011]d、成品塔塔顶蒸汽经脱轻塔浅液层蒸发器的各层加热盘管后，再进冷凝器I冷凝，然后流入中间te ；
[0012]e、从中间罐流出后通过出料泵I，一部分输送到成品塔塔顶进行回流，其余的作为成品航空煤油成品输出精馏系统；
[0013]f、成品塔底部的重组分通过出料泵III返回反应器。
[0014]所述成品塔塔顶温度为140-240°c，高于脱轻塔浅液层蒸发器釜底温度10_50°C。
[0015]本发明有益的效果是:本发明采用双塔精馏更易分割轻组分和重组分，获得高品质的目标产物生物航空煤油，并在脱轻塔和成品塔内均采用浅液层蒸发方式加热汽化，降低了加热托盘液层厚度，从而可降低加热管表面汽化压力，降低加热介质温度，提高加热汽化量，通过加热托盘 的层数可控制油料的加热汽化停留时间，最大程度上消除因停留时间过长造成的高温分解、聚合和结焦，提高生物航空煤油的精馏得率和油品品质，将成品塔塔顶汽相作为脱轻塔浅液层蒸发器的热源，回收利用汽相冷凝热能，降低能耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明系统结构示意图；
[0017]图2是加热盘的结构示意图；
[0018]图3是螺旋型加热盘管主视结构图；
[0019]图4是螺旋型加热盘管俯视结构图。
[0020]附图标记说明:中间罐1，冷凝器I 2-1，冷凝器II 2-2，闪蒸罐3，脱轻塔4，成品塔5，出料泵I 6-1，出料泵II 6-2，出料泵III6-3，加热盘7，环形集液引流板8，脱轻塔液相进口9-1，成品塔液相进口 9-2，脱轻塔汽相进口 10，塔体11，引流管12，集液盘13，加热托盘14，加热盘管15。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0022]如图所示，这种基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统，主要包括脱轻塔4和成品塔5，脱轻塔4和成品塔5的底部均设有浅液层蒸发器，脱轻塔汽相进口 10和脱轻塔液相进口 9-1与闪蒸罐3相连通，脱轻塔4的顶部连接有冷凝器II 2-2，脱轻塔4底部通过出料泵II 6-2与成品塔液相进口 9-2相连通，成品塔5顶部与脱轻塔4的浅液层蒸发器的一侧连通，脱轻塔4的浅液层蒸发器的另一侧依次连接有冷凝器I 2-1、中间罐I及出料泵I 6-1，再与成品塔5连通，成品塔5的底部连接有出料泵III 6-3。脱轻塔4和成品塔5的填料底部均设有环形集液引流板8。
[0023]浅液层蒸发器的内部设有3-12层加热盘7，上下相邻两层加热盘7的间隔间距为50-200mm，加热盘7与脱轻塔4和成品塔5的塔体11留有50_100mm的环隙。加热盘7主要由集液盘13、加热托盘14和加热盘管15构成，集液盘13的中心设有引流管12，集液盘13内部设有加热托盘14,其高度高于加热托盘20-50mm,加热托盘14的高度为50_150mm,加热托盘14内置有1-5层加热盘管15，加热盘管15形式为螺旋型盘管。加热托盘14与集液盘13之间留有50-100mm的环隙和底缝。
[0024]成品塔5内加热盘管15的加热介质为高温导热油，脱轻塔4内加热盘管15的加热介质为成品塔5塔顶的汽相蒸汽。冷凝器I 2-1和冷凝器II 2-2的冷却介质均为冷却水。
[0025]这种基于浅液层 蒸发器的生物航空煤油连续精馏工艺，主要包括脱轻塔4和成品塔5，脱轻塔4和成品塔5的底部均设有作为再沸器的浅液层蒸发器，具体工艺步骤如下:
[0026]a、来自反应器的反应液经闪蒸罐3后分两股分别与脱轻塔4的脱轻塔汽相进口 10和脱轻塔液相进口 9-1相连通进入脱轻塔4 ；
[0027]b、脱轻塔4塔顶的蒸汽进入冷凝器II 2-2冷凝，冷凝后的轻组分一部分流回脱轻塔4塔顶进行回流，其余的作为轻组分成品输出精馏系统；
[0028]C、脱轻塔4底部的脱轻液通过出料泵II 6-2输送到成品塔液相进口 9-2，进入成品塔5 ;
[0029]d、成品塔5塔顶蒸汽经脱轻塔4浅液层蒸发器的各层加热盘管15后，再进冷凝器I 2-1冷凝，然后流入中间罐I;
[0030]e、从中间罐I流出后通过出料泵I 6-1，一部分输送到成品塔5塔顶进行回流，其余的作为成品航空煤油成品输出精馏系统；
[0031]f、成品塔5底部的重组分通过出料泵III 6-3返回反应器。
[0032]通过操作条件的控制，将成品塔5塔顶的汽相作为脱轻塔4浅液层蒸发器的热源，回收利用汽相冷凝热能，成品塔5塔顶温度为140-240°C，高于脱轻塔4浅液层蒸发器釜底温度 10-50°C。
[0033]脱轻塔4和成品塔5填料底部的液体经环形集液引流板8引流到顶层的加热盘7汽化，液体由加热托盘14溢流至集液盘13，再由引流管12引流至下一层加热盘7进一步汽化，这样自上而下逐级流动，汽相由加热盘7与塔体11间环隙通道由下而上进入填料。由于液层薄，汽化压力降低，降低汽化温度，可提高加热汽化量，通过加热托盘的层数可控制油料的加热汽化停留时间，最大程度上消除因停留时间过长造成的高温分解、聚合和结焦。且采用双塔精馏更易分割轻组分和重组分，因此可提高生物航空煤油的精馏得率和油品品质。经检测:上述实例制得生物航空煤油性质为:密度(20°C )782kg/m3，冰点小于47°C，闪点46°C，烟点28mm，总酸值0.004mgK0H/g,芳烃含量12v%，硫醇性硫3.5 μ g/g，银片腐蚀O级，与民航飞机的3号喷气燃料相当。
[0034]本发明采用浅液层汽化的双塔精馏技术使生物燃油易于分割轻组分和重组分，汽化温度低，不易聚合和结焦，并充分利用了热能，可提高生物航空煤油的精馏收率和品质，适用于连续工业生产过程。
[0035]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统，主要包括脱轻塔(4)和成品塔(5)，其特征是:脱轻塔(4)和成品塔(5)的底部均设有浅液层蒸发器，脱轻塔汽相进口(10)和脱轻塔液相进口(9-1)与闪蒸罐(3)相连通，脱轻塔⑷的顶部连接有冷凝器II (2-2)，脱轻塔(4)底部通过出料泵II (6-2)与成品塔液相进口(9-2)相连通，成品塔(5)顶部与脱轻塔(4)的浅液层蒸发器的一侧连通，脱轻塔(4)的浅液层蒸发器的另一侧依次连接有冷凝器I (2-1)、中间罐⑴及出料泵I (6-1)，再与成品塔(5)连通，成品塔(5)的底部连接有出料泵III (6-3) 0
2.根据权利要求1所述的基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统，其特征是:所述浅液层蒸发器的内部设有3-12层加热盘(7)，上下相邻两层加热盘(7)的间隔间距为50-200mm，加热盘(7)与脱轻塔(4)和成品塔(5)的塔体(11)留有50_100mm的环隙。
3.根据权利要求2所述的基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统，其特征是:所述加热盘⑵主要由集液盘(13)、加热托盘(14)和加热盘管(15)构成，集液盘(13)的中心设有引流管(12)，集液盘(13)内部设有加热托盘(14)，其高度高于加热托盘(14)20-50mm，加热托盘(14)的高度为50_150mm，加热托盘(14)内置有1-5层加热盘管(15)，加热托盘(14)与集液盘(13)之间留有50-100_的环隙和底缝。
4.根据权利要求3所述的基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统，其特征是:所述加热盘管(15)形式为螺旋型盘管。
5.根据权利要求 1所述的基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统，其特征是:所述脱轻塔(4)和成品塔(5)的填料底部均设有环形集液引流板(8)。
6.根据权利要求1、2或3所述的基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统，其特征是:所述成品塔(5)内加热盘管(15)的加热介质为高温导热油，脱轻塔⑷内加热盘管(15)的加热介质为成品塔(5)塔顶的汽相蒸汽。
7.根据权利要求1所述的基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏系统，其特征是:所述冷凝器I (2-1)和冷凝器II (2-2)的冷却介质均为冷却水。
8.一种基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏工艺，主要包括脱轻塔(4)和成品塔(5)，其特征是:脱轻塔(4)和成品塔(5)的底部均设有作为再沸器的浅液层蒸发器，具体工艺步骤如下:a、来自反应器的反应液经闪蒸罐(3)后分两股分别与脱轻塔(4)的脱轻塔汽相进口(10)和脱轻塔液相进口(9-1)相连通进入脱轻塔(4)； b、脱轻塔(4)塔顶的蒸汽进入冷凝器II(2-2)冷凝，冷凝后的轻组分一部分流回脱轻塔(4)塔顶进行回流，其余的作为轻组分成品输出精馏系统； C、脱轻塔(4)底部的脱轻液通过出料泵II (6-2)输送到成品塔液相进口(9-2)，进入成品塔(5)； d、成品塔(5)塔顶蒸汽经脱轻塔(4)浅液层蒸发器的各层加热盘管(15)后，再进冷凝器I (2-1)冷凝，然后流入中间罐(I)； e、从中间罐(I)流出后通过出料泵I(6-1)，一部分输送到成品塔(5)塔顶进行回流，其余的作为成品航空煤油成品输出精馏系统； f、成品塔(5)底部的重组分通过出料泵III(6-3)返回反应器。
9.根据权利要求8所述的基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏工艺，其特征是:所述成品塔(5)塔顶温度为140-240°C，高于脱轻塔(4)浅液层蒸发器釜底温度10-50。C。
10.根据权利要求8所述的基于浅液层蒸发器的生物航空煤油连续精馏工艺，其特征是:所述脱轻塔(4)和成品塔(5)填料底部的液体经环形集液引流板(8)引流到顶层的加热盘(7)汽化，液体由加热托盘(14)溢流至集液盘(13)，再由引流管(12)引流至下一层加热盘(7)进一步汽化，这样自上而下逐级流动，汽相由加热盘(7)与塔体(11)间环隙通道自下而上进入填料。
【文档编号】C10G7/00GK104017599SQ201410212016
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月19日 优先权日:2014年5月19日
【发明者】计建炳, 俞云良, 刘学军, 朱萃汉 申请人:浙江工业大学, 杭州能源工程技术有限公司