一种利用热耦合隔壁反应精馏塔制备生物柴油的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于热耦合隔壁反应精馏塔制备生物柴油的生产方法。所述热耦合隔壁反应精馏塔包括冷凝器、再沸器和具有分隔壁的主塔；所述主塔包括反应分离区域、采出区域和塔底区域；所述高纯度生物柴油的制备方法包括原料油和醇经过预热后进入反应分离区域与催化剂接触进行反应预分离，副产物水由反应分离区域顶部采出，目标产物高纯度生物柴油组分由塔底区域采出并提供原料预热所需能量，未反应的组分原料醇经由采出区域顶部采出。本发明专利技术的方法将反应和三种物质的分离集成到一个塔内，由一个精馏塔实现两个精馏塔的效果，与常规工艺相比，所述热耦合隔壁反应精馏塔具有节省设备投资及降低能耗生产高纯度生物柴油的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及生物化工
，尤其设及一种用于制备生物柴油的热禪合隔壁反 应精馈塔及其生产方法。
技术介绍
生物柴油度iodiesel化el)是W植物油或动物脂肪等为原料油制成的长链单烧 基醋，可代替石化柴油用于压燃式发动机中的再生性柴油燃料，与传统的石化能源相比，其 硫及芳控含量低、闪点高、十六烧值高、具有良好的润滑性，可部分添加到石化柴油中。 近年来，随着矿物能源的日益枯竭和人类对燃料能源需求量的急剧攀升，生物柴 油产业受到广泛重视。能否提高能源净增益，是否具有环境效益和经济竞争力，并能在不减 少粮食供应的前提下大量生产是生物柴油能否实现工业应用的前提。在生产生物柴油过程 中，催化剂起着关键的作用，常用的有碱性催化剂、酸性催化剂、酶催化剂和无机催化剂等。 生物酶法生产生物柴油具有反应条件溫和，能耗低，对设备要求低等优点。专利CN 1436834A提供了一种短链脂肪酸醋合成生物油料的方法，在适宜的溫度下利用生物酶催化 动植物油脂等可再生资源生产生物柴油。但生物酶法生产成本高、反应效率低，且催化酶易 失活，运阻碍了生物酶法技术在工业生产中的应用，对其的研究现处于探索阶段。 阳0化]与生物酶法合成生物柴油相比，化学法生产生物柴油具有生产成本较低、反应容 易控制、油脂转化率高等优点，对于提高生产效率、降低生产成本具有重要意义。专利CN 103756791A利用废弃油脂，在复合催化剂的作用下生产生物柴油，油脂转化率较高、催化剂 可循环利用。专利CN103756792A通过预处理除去油脂中大部分游离脂肪酸并有效降低含 水量，通过醋交换中活性白±处理有效除去生物柴油中的皂、甘油、部分有色杂质等，并在 后处理中加入稳定剂，增加了生物柴油的稳定性。 虽然化学法能够提高生物油脂的转化率，降低生产成本，但其较高的能耗负荷也 成为此法在工业中广泛应用面临的问题之一。国内外专家学者在降低装置能耗，减少操作 费用方面做出了杰出贡献。专利CN103320233A提出了一种利用连续管式反应器生产生物 柴油的方法，该方法醋化反应过程不加热、不揽拌，高效节能，整个流程在低溫常压环境下 进行，能量消耗低、利用率高，节能环保；专利US2008312460A1开发了一种超声装置，利用 多频率超声能量，将植物油或动物油转化为生物柴油，节省能耗。
技术实现思路
为降低化学法生产生物柴油过程中能耗较高运一问题，本专利技术提出一种通过利用 热禪合隔壁反应精馈塔生产生物柴油W降低设备投资减少能耗的高纯度生物柴油制备方 法。 本专利技术的目的是提供一种生产高纯度生物柴油的工艺方法及装置。本专利技术通过利 用热禪合隔壁反应精馈塔将传统的两塔流程简化为单塔流程，减少了设备投资，并利用塔 内热禪合降低了生物柴油生产的能耗，再之后将塔底高溫产品用于原料预热，大幅度地提 高了能量利用效率。 阳009] 本专利技术采用如下技术方案： 本专利技术用于制备生物柴油的热禪合隔壁反应精馈塔包括具有分隔壁的主塔、塔顶 水冷凝器，塔顶醇冷凝器和塔底再沸器；主塔内部分为反应分离区域，采出区域和塔底区 域，塔底区域位于精馈塔下部，反应分离区域和采出区域位于精馈塔的中上部，两者通过竖 直的隔板分隔开来，竖直隔板上端与精馈塔塔顶连接，下端在塔底区域上方悬空。 反应分离区域的精馈塔外部连有原料油进料管和原料醇进料管，两个管道上分别 设有原料油预热器和原料醇预热器；塔顶水冷凝器通过管道连接反应分离区域的塔顶；塔 顶醇冷凝器通过管道连接采出区域的塔顶；精馈塔的塔底设有出料管，出料管一分为二，一 根连接塔底再沸器再连接采出区域的精馈塔体，另一根依次连接原料油预热器和原料醇预 热器。 所述反应分离区域填充反应催化剂，起到反应精馈作用，采出区域和塔底区域填 充高效规整填料或塔板，起到精馈分离作用。 利用本专利技术的热禪合隔壁反应精馈塔制备生物柴油的方法是： 原料油和醇经过预热后进入反应分离区域与催化剂接触进行反应预分离，副产物 水由反应分离区域顶部流出，目标产物高纯度生物柴油组分由塔底区域流出并提供原料预 热所需能量，未反应的组分甲醇经由采出区域顶部采出。 所述的原料油为游离脂肪酸。 所述的原料醇为一元醇，优选为甲醇。 所述的催化剂是固相酸催化剂。[001引热禪合隔壁反应精馈塔操作压力为100~lOOOkPa，反应区塔顶操作溫度为117~ 152°C，反应分离区域（I)操作溫度为102~145 °C，塔底区域（III)操作溫度为120~ 350 °C。 具体步骤如下： 原料醇经预热后由反应分离区域下部进入热禪合隔壁反应精馈塔，原料油经预热 后由反应分离区域上部进入热禪合隔壁反应精馈塔，两原料在固体酸催化剂的作用下发生 醋化反应，生成目标产物生物柴油和副产物水。在热禪合隔壁反应精馈塔的反应分离区域 反应副产物水得到分离，在塔顶得到高纯度的水，由塔顶冷凝器冷凝后一部分采出，另一部 分作为塔顶回流返回塔内。在热禪合隔壁反应精馈塔的塔底区域高沸点组分生物柴油得到 分离，并在塔底得到高纯度的生物柴油，经塔底再沸器换热后一部分作为进料预热的热源 由进料预热器进行换热后溫度降低的生物柴油作为产品采出，另一部分作为塔底回流上升 蒸气返回塔内。在热禪合隔壁反应精馈塔的采出区域未反应组分甲醇得到分离，并在塔顶 得到高纯度的甲醇，由塔顶醇冷凝器冷凝后一部分采出，另一部分作为塔顶回流返回塔内。 相对于现有技术，本专利技术的效果在于： 在热禪合隔壁反应精馈塔中实现高纯度生物柴油的生产，将传统的反应精馈和后 续分离提纯工艺的多塔整合到一座热禪合隔壁反应精馈塔中，节省了设备投资，降低了能 耗。热禪合隔壁反应精馈塔工艺实现闭路循环，未完全反应的原料回流重复利用，提高了总 转化率。 本专利技术在隔壁精馈塔的进料侧填充反应催化剂，使反应在预分离段中进行，即构 成了热禪合隔壁反应精馈塔。通过该工艺，原料油转化率在99%W上，所得生物柴油纯度在 99. 5 %W上，达到同样水解率及产品分离要求，比常规反应精馈流程可节能30 %W上。【附图说明】 图1为热禪合隔壁反应精馈塔生产高纯度生物柴油的工艺流程示意图； 阳0对附图标记说明：El塔顶水冷凝器；E2塔底再沸器；E3塔顶醇冷凝器；E4原料油预热器；E5原料醇 预热器；RDWC热禪合隔壁反应精馈塔主塔；1原料油；2预热后的原料油；3原料醇；4预热 后的原料醇；5反应分离区塔顶水蒸汽；6采出区塔顶甲醇蒸汽；7冷凝后的水；8冷凝后的 甲醇；9反应分离区塔顶回流；10采出区塔顶回流；11返塔部分生物柴油；12返塔生物柴油 蒸汽；13采出部分生物柴油；14与原料醇换热后的生物柴油产品；15与原料油换热后的生 物柴油产品；I反应分离区域；II采出区域；III塔底区域。【具体实施方式】 W下结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。 如图1所示：本专利技术的用于制备生物柴油的热禪合隔壁反应精馈塔包括具有分隔 壁的主塔畑WC、塔顶水冷凝器E1，塔顶醇冷凝器E3和塔底再沸器E2 ;主塔内部分为反应分 离区域I，采出区域II和塔底区域III，塔底区域III位于精馈塔下部，反应分离区域I和采出 区域II位于精馈塔的中上部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备生物柴油的热耦合隔壁反应精馏塔，其特征在于：所述的精馏塔包括具有分隔壁的主塔(RDWC)、塔顶水冷凝器(E1)，塔顶醇冷凝器(E3)和塔底再沸器(E2)；主塔内部分为反应分离区域(Ⅰ)，采出区域(Ⅱ)和塔底区域(Ⅲ)，塔底区域(Ⅲ)位于精馏塔下部，反应分离区域(Ⅰ)和采出区域(Ⅱ)位于精馏塔的中上部，两者通过竖直的隔板分隔开来，竖直隔板上端与精馏塔塔顶连接，下端在塔底区域(Ⅲ)上方悬空。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兰义，田雅楠，罗晶，李军，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37