本发明专利技术涉及一种超高效油脂水解反应器，包括原料油脂储罐、水储罐、蒸汽进口管、气液喷射混合器、内筒、外筒、甘油闪蒸罐、脂肪酸闪蒸罐、刮板蒸发器、甘油精馏塔和脂肪酸精馏塔，是采用高温高压蒸汽动力源，以气液喷射混合器作为物料强制混合、传质和反应的核心部件。本发明专利技术还提供了该反应器的反应工艺。本发明专利技术大幅提高了油脂与水之间的相界面积，从而可大幅缩短水解的反应时间，在此基础上，可适当降低反应温度与压力，从而减小了过程能耗与操作费用，同时也提高了设备的安全系数，可以用于各类不同脂肪酸组成的油脂水解过程，并可在水解完成后对不同脂肪酸和甘油水进行高效分离，得到对应的脂肪酸产品和甘油产品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工领域，涉及一种超高效油脂水解反应器及反应工艺。
技术介绍
脂肪酸是油脂化工领域最基础、应用最广泛的化工原料之一。以脂肪酸为原料，可以制备各种脂肪酸衍生物以及多种表面活性剂，广泛用于洗涤、医药、化妆品、塑料、纺织、造纸、橡胶、食品、石油、合成纤维、制革、选矿、机械等行业。脂肪酸的工业来源主要有两条途径：一是通过天然油脂水解得到，二是通过石油化工原料合成，前者是目前脂肪酸工业生产的主要方法。天然油脂水解法又可分为常压催化水解法、酶水解法、加压水解法等。常压水解法主要利用硫酸或烧碱等催化剂来进行水解，此法水解时间长，能源消耗高，且催化剂对设备腐蚀性强。酶水解法是利用解脂酶来进行水解，此法反应不完全，反应速度慢，工业应用价值不高。加压水解法是利用高温高压条件下水电离产生的H+和OH-来催化反应，因此不需要额外的催化剂，对设备腐蚀小，并且反应时间短，水解反应转化率高，是一种绿色的化学水解方法，因此成为目前国际国内油脂水解的主流方法。油脂高温高压无催化剂连续水解工艺是目前世界上最先进的油脂水解方法，其油脂水解率可达98~99%，脂肪酸收率高，甘油水的浓度也可达10~16%，简单处理即可得到高质量的甘油。然而到目前为止，该工艺的反应压力大多高达6MPa左右，温度高达275℃左右，操作安全性较差，且对设备的要求相对较高，生产成本较大。另外，其反应时间虽然较常压水解法和酶水解法要短，但仍然偏长，缩短的空间较大。而缩短反应时间，则意味着过程能耗和操作费用的节省。因此，很有必要开发一种新型的更加高效节能的油脂水解反应器及工艺，以降低油脂高温高压连续水解过程的操作成本，提高反应效率和生产效率。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种超高效油脂水解反应器，达到能耗低、收率高、操作安全、并能将油脂水解反应效果进一步强化提升的目的。本专利技术第二目的是提供上述超高效油脂水解反应器的反应工艺。本专利技术通过以下技术方案来实现：一、一种超高效油脂水解反应器，包括原料油脂储罐、水储罐、蒸汽进口管、气液喷射混合器、内筒、外筒、甘油闪蒸罐、脂肪酸闪蒸罐、刮板蒸发器、甘油精馏塔和脂肪酸精馏塔，其中，气液喷射混合器为管状，底端侧壁上开有多个小孔，气液喷射混合器顶端与蒸汽进口管连接，底端进入内筒中，内筒顶部敞口，底部通过管线连接原料油脂储罐和水储罐，内筒外侧套装有外筒，且内筒和外筒之间有环形空间；所述的外筒顶端通过管线连接脂肪酸闪蒸罐，脂肪酸闪蒸罐的底端和脂肪酸精馏塔连接，脂肪酸精馏塔从上到下依次对应连接四个储罐；同时，外筒底端通过管线连接甘油闪蒸罐，甘油闪蒸罐的底端和刮板蒸发器连接，刮板蒸发器的底端通过管线连接残渣收集槽，顶端通过管线连接甘油精馏塔，甘油精馏塔从上到下也依次对应连接四个储罐。进一步的，所述的水储罐和内筒之间的管线上还装有换热器一和换热器二，脂肪酸闪蒸罐的顶端通过管线连接换热器一，甘油闪蒸罐的顶端通过管线连接换热器二。进一步的，所述的甘油精馏塔和脂肪酸精馏塔采用板式塔或填料塔，或两种塔型的复合塔。二、一种根据上述的超高效油脂水解反应器的反应工艺，该工艺包括以下步骤：（1）蒸汽进口管喷出的水蒸汽经过气液喷射混合器的作用后，高度湍流喷射到内筒中，促使内筒中的油水混合物高度乳化发生水解；（2）水解后的混合产物从内筒顶部敞口溢出，进入内筒和外筒之间的环形空间中，脂肪酸水混合物从外筒顶部进入脂肪酸闪蒸罐中，同时甘油水混合物从外筒底部进入甘油闪蒸罐中；（3）脂肪酸闪蒸罐底料进入脂肪酸精馏塔，精馏后从上到下不同的组分依次进入不同的储罐；（4）甘油闪蒸罐底料进入刮板蒸发器中进行蒸发处理，刮板蒸发器顶部出料进入甘油精馏塔，精馏后从上到下不同的组分依次进入不同的储罐。进一步的，还包括甘油闪蒸罐和脂肪酸闪蒸罐分离出的水蒸汽重新进入内筒中进行水解反应。进一步的，步骤（1）中所用的水蒸汽压力为3~5MPa，温度为234~264℃。进一步的，步骤（1）中所用的水蒸汽压力为4MPa，温度为250℃。进一步的，所述的甘油精馏塔和脂肪酸精馏塔的塔顶压力为5mmHg-100mmHg。进一步的，所述的甘油精馏塔和脂肪酸精馏塔的塔顶压力为10mmHg-20mmHg。采用上述技术方案的积极效果：本专利技术采用高温高压蒸汽动力源，以气液喷射混合器作为物料强制混合、传质和反应的核心部件，与高温高压蒸汽自然鼓入相比，大幅提高了油脂与水之间的相界面积，从而可大幅缩短水解的反应时间，在此基础上，可适当降低反应温度与压力，从而减小了过程能耗与操作费用，同时也提高了设备的安全系数；本专利技术的超高效油脂水解反应器及反应工艺，可以用于各类不同脂肪酸组成的油脂水解过程，并可在水解完成后对不同脂肪酸和甘油水进行高效分离，得到对应的脂肪酸产品和甘油产品，其产品既可以是医药级、食品级，也可以是普通工业级；另外，在本专利技术的工艺中，两个闪蒸罐蒸出的气体冷却放出的热量直接用来预热原料油脂，实现了热量的循环利用，可进一步降低整个过程的能耗，达到了节能减排之目的；经工业应用表明，采用本专利技术后，单位油脂的水解率提高至99~99.8%，平均能耗降低近30%以上，反应时间缩短35%-45%。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图中，1原料油脂储罐，2水储罐，3蒸汽进口管，4气液喷射混合器，5内筒，6外筒，7甘油闪蒸罐，8脂肪酸闪蒸罐，9刮板蒸发器，10甘油精馏塔，11脂肪酸精馏塔，12换热器一，13换热器二，14、15、16、17、18、19、20、21储罐，22残渣收集槽。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的限制，但不应理解为对本专利技术的限制：实施例1一种超高效油脂水解反应器，包括原料油脂储罐1、水储罐2、蒸汽进口管3、气液喷射混合器4、内筒5、外筒6、甘油闪蒸罐7、脂肪酸闪蒸罐8、刮板蒸发器9、甘油精馏塔10和脂肪酸精馏塔11，其中，气液喷射混合器4为管状，底端为螺旋管，且螺旋管侧壁上开有多个小孔，气液喷射混合器的功能是通过高压蒸汽的高度湍流喷射作用，与油脂形成强烈的混合作用，促使难以互溶的油水两相得以高度乳化混合并发生快速水解反应。气液喷射混合器4顶端与蒸汽进口管3连接，底端进入内筒5中，内筒5顶部敞口，底部通过管线连接原料油脂储罐1和水储罐2，内筒的功能是为乳化后的液体提供进行深度反应的场所和条件。内筒5外侧套装有外筒6，且内筒5和外筒6之间有环形空间。外筒分上中下三段：中部直径较大部分（上、中、下直径可以一样大小）为水解反应核心区域，为主反应段，料液在其中发生混合并发生水解反应，水解反应的结果是将油脂水解为脂肪酸和甘油两种新的化合物（即目标产物）；上部直径较小部分是继续反应与脂肪酸分离段（简称脂肪酸段），脂肪酸与水的混合物通过顶部管道输出；下部直径较小部分是继续反应与甘油分离段（简称甘油段），甘油与水的混合物通过底部管道输出。所述的外筒6顶端通过管线连接脂肪酸闪蒸罐8，脂肪酸闪蒸罐8的底端和脂肪酸精馏塔11连接，脂肪酸精馏塔11从上到下依次对应连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超高效油脂水解反应器，其特征在于：包括原料油脂储罐（1）、水储罐（2）、蒸汽进口管（3）、气液喷射混合器（4）、内筒（5）、外筒（6）、甘油闪蒸罐（7）、脂肪酸闪蒸罐（8）、刮板蒸发器（9）、甘油精馏塔（10）和脂肪酸精馏塔（11），其中，气液喷射混合器（4）为管状，底端侧壁上开有多个小孔，气液喷射混合器（4）顶端与蒸汽进口管（3）连接，底端进入内筒（5）中，内筒（5）顶部敞口，底部通过管线连接原料油脂储罐（1）和水储罐（2），内筒（5）外侧套装有外筒（6），且内筒（5）和外筒（6）之间有环形空间；所述的外筒（6）顶端通过管线连接脂肪酸闪蒸罐（8），脂肪酸闪蒸罐（8）的底端和脂肪酸精馏塔（11）连接，脂肪酸精馏塔（11）从上到下依次对应连接四个储罐；同时，外筒（6）底端通过管线连接甘油闪蒸罐（7），甘油闪蒸罐（7）的底端和刮板蒸发器（9）连接，刮板蒸发器（9）的底端通过管线连接残渣收集槽（22），顶端通过管线连接甘油精馏塔（10），甘油精馏塔（10）从上到下也依次对应连接四个储罐。
【技术特征摘要】
1.一种超高效油脂水解反应器，其特征在于：包括原料油脂储罐（1）、水储罐（2）、蒸汽进口管（3）、气液喷射混合器（4）、内筒（5）、外筒（6）、甘油闪蒸罐（7）、脂肪酸闪蒸罐（8）、刮板蒸发器（9）、甘油精馏塔（10）和脂肪酸精馏塔（11），其中，气液喷射混合器（4）为管状，底端侧壁上开有多个小孔，气液喷射混合器（4）顶端与蒸汽进口管（3）连接，底端进入内筒（5）中，内筒（5）顶部敞口，底部通过管线连接原料油脂储罐（1）和水储罐（2），内筒（5）外侧套装有外筒（6），且内筒（5）和外筒（6）之间有环形空间；所述的外筒（6）顶端通过管线连接脂肪酸闪蒸罐（8），脂肪酸闪蒸罐（8）的底端和脂肪酸精馏塔（11）连接，脂肪酸精馏塔（11）从上到下依次对应连接四个储罐；同时，外筒（6）底端通过管线连接甘油闪蒸罐（7），甘油闪蒸罐（7）的底端和刮板蒸发器（9）连接，刮板蒸发器（9）的底端通过管线连接残渣收集槽（22），顶端通过管线连接甘油精馏塔（10），甘油精馏塔（10）从上到下也依次对应连接四个储罐。
2.根据权利要求1所述的超高效油脂水解反应器，其特征在于：所述的水储罐（2）和内筒（5）之间的管线上还装有换热器一（12）和换热器二（13），脂肪酸闪蒸罐（8）的顶端通过管线连接换热器一（12），甘油闪蒸罐（7）的顶端通过管线连接换热器二（13）。
3.根据权利要求1所述的超高效油脂水解反应器，其特征在于：所述的甘油精馏塔（10）和脂肪酸精馏塔（11）采用板式塔或填料塔，或两种塔型的复合塔。
4.一种根据权利要求1所述的超高效...
【专利技术属性】
技术研发人员：周政，张志炳，王宝荣，孟为民，张锋，贺向坡，张玲玲，罗华勋，杨程，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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