本發(fā)明涉及一種利用廢棄油脂生產(chǎn)甘油的降酸工藝，屬于油脂加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人們對(duì)不可再生能源日益減少及環(huán)境污染的日趨關(guān)注，廢棄資源綜合利用，開(kāi)發(fā)新型環(huán)境友好的可再生燃料或高價(jià)值的工業(yè)原料已成為當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)課題之一。將廢棄油脂轉(zhuǎn)化為柴油的代用燃料有著可再生及可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)減輕大氣溫室氣體濃度、改善人類的生存環(huán)境、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。我國(guó)每年有著大量的廢棄油脂，充分利用這類油脂具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，又可以解決地溝油流向餐桌，威脅人們的飲食安全。但是由于這類油脂酸值高、雜質(zhì)多、成分復(fù)雜，不宜直接用于制取生物柴油，必須先對(duì)其進(jìn)行降酸除雜。
現(xiàn)有的降酸工藝一:脫除原料油中的雜質(zhì)、膠質(zhì)、水分后，采用酸堿兩步法制備生物柴油、加入硫酸催化（或其他固體酸），通入過(guò)量甲醇與原料中的游離脂肪酸進(jìn)行預(yù)酯化反應(yīng)，來(lái)降低原料的酸價(jià)并帶走生成的水分促進(jìn)反應(yīng)向正方向進(jìn)行，經(jīng)預(yù)酯化充分反應(yīng)后，加入氫氧化鈉，甲醇，進(jìn)行酯交換反應(yīng)，反應(yīng)完全后靜置分離出副產(chǎn)物甘油，分離出甘油后，分別脫醇、水洗干燥、精餾得精制甲酯。
現(xiàn)有的降酸工藝二：經(jīng)預(yù)處理后的原料，采用物理脫酸的方法，脫除原料中的游離脂肪酸后，加入氫氧化鈉，甲醇，進(jìn)行酯交換反應(yīng)，反應(yīng)完全后脫醇，并靜置分離出副產(chǎn)物甘油后，水洗干燥、精餾得精制甲酯。經(jīng)脫酸生成的游離脂肪酸與甲醇在對(duì)苯磺酸（或其他催化劑）催化條件下生成脂肪酸甲酯。
現(xiàn)有工藝中無(wú)論是降酸工藝一或降酸工藝二，都使用了酸，不可避免的造成了含酸廢水的排放，對(duì)環(huán)境影響較大。
采用酸堿兩步法制備生物柴油方法，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求高，對(duì)管道腐蝕嚴(yán)重，產(chǎn)生酸水造成環(huán)境污染，處理困難，采用固體催化劑成本高，催化效果不好。采用氣相甲醇預(yù)酯化反應(yīng)，甲醇蒸汽易跑冒滴漏，易造成損耗，甲醇蒸汽有毒、易燃、易泄漏，不利于操作人員的健康且對(duì)車間電器防爆等級(jí)要求高。甲醇?xì)饣^(guò)程中相變消耗能量，過(guò)量甲醇經(jīng)冷凝后含水多需精餾，需消耗較高的能量，增大了精餾負(fù)荷且需要大量的蒸汽。
采用物理方法脫出游離脂肪酸，能耗高；脫出的游離脂肪酸進(jìn)行甲酯化反應(yīng)時(shí)，甲醇消耗高，反應(yīng)生成的脂肪酸甲酯的品質(zhì)差；工藝相對(duì)復(fù)雜，設(shè)備初次投入的成本高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種利用廢棄油脂生產(chǎn)甘油的降酸工藝，可以減少對(duì)設(shè)備的腐蝕，減少酸水的產(chǎn)生、使工藝更環(huán)保、節(jié)能且降低生產(chǎn)成本。
為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的一種利用廢棄油脂生產(chǎn)甘油的降酸工藝，包括如下步驟：脫除雜質(zhì)及水分后的廢棄油脂進(jìn)入原料油調(diào)質(zhì)罐，被加熱后由原料油泵送往靜態(tài)混合器一，含皂粗甘油進(jìn)入粗甘油暫存罐，被加熱后由粗甘油添加泵送往靜態(tài)混合器一，原料油與粗甘油通過(guò)靜態(tài)混合器一充分混合后進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)塔進(jìn)行預(yù)酯化反應(yīng)，粗甘油在皂催化作用下，與原料油中的游離脂肪酸反應(yīng)生成甘油酯，使原料油的酸價(jià)降低。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明取得了以下有益效果：在預(yù)酯化反應(yīng)塔中，在無(wú)水的情況下，粗甘油在皂催化作用下，與原料油中的游離脂肪酸反應(yīng)生成甘油酯，反應(yīng)過(guò)程為：
作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述預(yù)酯化反應(yīng)過(guò)程中，沸點(diǎn)低于甘油的水分和小分子雜質(zhì)從所述預(yù)酯化反應(yīng)塔的氣相出口排出。利用甘油的沸點(diǎn)高于水的沸點(diǎn)，預(yù)酯化反應(yīng)塔內(nèi)的溫度和負(fù)壓使得沸點(diǎn)低于甘油的水分和小分子雜質(zhì)提前從預(yù)酯化反應(yīng)塔頂部的氣相出口排出，保證后續(xù)工段可以得到比較純的甘油。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，預(yù)酯化反應(yīng)得到的甘油酯進(jìn)入薄膜蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸餾，薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)出的氣相物質(zhì)進(jìn)入汽液分離器分離，從汽液分離器頂部排出的甘油蒸汽經(jīng)甘油冷凝器冷凝后得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%以上的甘油。本發(fā)明在堿酯化交換前即可得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)96%以上的甘油，可以作為本發(fā)明的產(chǎn)品直接出售，提高經(jīng)濟(jì)效益。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，從汽液分離器底部排出的浮油回到原料油調(diào)質(zhì)罐中繼續(xù)參與循環(huán)。本發(fā)明杜絕了浮油的排放，避免環(huán)境的污染及后續(xù)處理的成本，提高了本發(fā)明成品及半成品的得率。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，從所述薄膜蒸發(fā)器底部排出的中性油降溫后，加入氫氧化鈉及甲醇，經(jīng)靜態(tài)混合器二混合后共同進(jìn)入酯交換反應(yīng)裝置進(jìn)行酯交換反應(yīng)得到含醇甲酯，含醇甲酯經(jīng)脫醇得到生物柴油。降低酸價(jià)后的中性油降溫至符合堿酯化交換的溫度后，加入氫氧化鈉作為催化劑，利用甲醇與中性油進(jìn)入酯交換反應(yīng)，脫醇后得到生物柴油，可以作為產(chǎn)品出售，使本發(fā)明具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，生物柴油經(jīng)蒸餾可以得到純度更高的精甲酯和瀝青，使廢棄油脂可以得到高效益的轉(zhuǎn)化利用，且生產(chǎn)過(guò)程中非常環(huán)保，無(wú)污染物的排放及腐蝕物質(zhì)的產(chǎn)生。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，從所述薄膜蒸發(fā)器底部排出的中性油先與原料油調(diào)質(zhì)罐排出的原料油通過(guò)換熱器進(jìn)行間接換熱，再由水冷卻器將中性油的油溫調(diào)節(jié)至酯交換反應(yīng)所需的溫度。利用原料油對(duì)薄膜蒸發(fā)器排出的中性油進(jìn)行冷卻，使其符合酯交換反應(yīng)裝置所需的溫度，實(shí)現(xiàn)了中性油的余熱利用，減輕后道油溫冷卻的負(fù)荷，同時(shí)可以提高原料油的溫度，達(dá)到節(jié)能增效的目的。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述酯交換反應(yīng)裝置底部排出的酯交換副產(chǎn)品包括含甲醇的粗甘油和少量甲酯，進(jìn)入隔油槽靜置分層后，從上層溢出的甲酯回到酯交換反應(yīng)裝置循環(huán)，隔油槽下部含甲醇的粗甘油被送入甲醇精餾塔的中部入口，甲醇蒸汽從甲醇精餾塔的頂部被抽出，經(jīng)甲醇冷凝器冷凝成為液態(tài)，進(jìn)入甲醇暫存罐，甲醇暫存罐回收的甲醇一部分進(jìn)入甲醇精餾塔頂部的回流口，另一部分回到所述酯交換反應(yīng)裝置中循環(huán)，粗甘油從甲醇精餾塔的底部排出。酯交換反應(yīng)中難免有極少量的產(chǎn)品甲酯隨副產(chǎn)品含甲醇的粗甘油排出，本發(fā)明利用密度差，將甲酯溢出并回到酯交換反應(yīng)裝置循環(huán)，重新參與反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了閉式循環(huán)，避免了排出物的排放，確保所有反應(yīng)生成的甲酯都得到回收，提高了產(chǎn)品的得率。利用甲醇與甘油的沸點(diǎn)差，通過(guò)甲醇精餾塔將粗甘油與甲醇分離開(kāi)來(lái)，甲醇為前道的酯交換反應(yīng)提供原料，得以全部回收利用。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，從甲醇精餾塔底部排出的粗甘油進(jìn)入甘油干燥塔循環(huán)干燥，徹底脫水的粗甘油被泵回到粗甘油暫存罐中，為預(yù)酯化反應(yīng)提供含皂粗甘油。本發(fā)明利用本系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物為預(yù)酯化反應(yīng)提供含皂粗甘油，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自身系統(tǒng)的連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，并產(chǎn)出較高純度的甘油，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述酯交換反應(yīng)裝置包括反應(yīng)罐和分離罐，所述反應(yīng)罐的下部通過(guò)連通管與分離罐的下部連通，在反應(yīng)罐中攪拌槳葉的攪動(dòng)下，反應(yīng)生成的甲酯和溶有甲醇的甘油由于密度差在反應(yīng)罐的沉降分離區(qū)進(jìn)行初步分離，密度較大的甘油位于反應(yīng)罐的底部，密度較小的甲酯位于上方從連通管進(jìn)入分離罐的內(nèi)腔，部分未徹底分離的甘油也進(jìn)入分離罐的內(nèi)腔繼續(xù)進(jìn)行分離，在分離罐中由于沒(méi)有槳葉的擾動(dòng)，甲酯和甘油能夠得到很好地分離，在反應(yīng)罐和分離罐的底部分別設(shè)有界面?zhèn)鞲衅髋c副產(chǎn)物出口氣動(dòng)閥連鎖控制甘油相與甲酯相的界面，實(shí)現(xiàn)從兩罐體的錐底連續(xù)排出反應(yīng)生成的副產(chǎn)物，甲酯從分離罐的上部排出。該酯交換反應(yīng)裝置使反應(yīng)、分離分別同步進(jìn)行，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，既保證了反應(yīng)物的充分接觸，又保證了副產(chǎn)品沉降分離的時(shí)間，還通過(guò)界面?zhèn)鞲衅髋c副產(chǎn)物出口氣動(dòng)閥的連鎖使甘油相與甲酯相的界面不會(huì)過(guò)于靠近副產(chǎn)物出口，避免甲酯混入甘油中從副產(chǎn)物出口排出，可根據(jù)生產(chǎn)需要自主調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)域與分離區(qū)域。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述酯交換反應(yīng)裝置設(shè)有兩級(jí)，中性油與氫氧化鈉及甲醇混合后，進(jìn)入第一級(jí)酯交換反應(yīng)，然后繼續(xù)加入氫氧化鈉及甲醇進(jìn)行第二級(jí)酯交換反應(yīng)。采用二級(jí)酯交換可以縮短酯交換反應(yīng)的時(shí)間，提高甲酯的轉(zhuǎn)化率，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，預(yù)酯化反應(yīng)塔內(nèi)的溫度為185±5℃，表壓為-0.06mpa，預(yù)酯化反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)以上；薄膜蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)溫度為200±5℃，表壓為-0.095mpa；中性油酯交換反應(yīng)的溫度為60±2℃。與無(wú)催化劑的狀態(tài)下，純甘油與游離脂肪酸的反應(yīng)時(shí)間需要八小時(shí)，本發(fā)明在有皂作為催化劑的情況下，原料油與粗甘油的酯化反應(yīng)速度大幅度提高；預(yù)酯化反應(yīng)塔內(nèi)的溫度及較大的負(fù)壓使得水分和小分子雜質(zhì)在預(yù)酯化反應(yīng)過(guò)程中排出，保證后續(xù)工段可以得到比較純的甘油；薄膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度及更大的負(fù)壓使得甘油得以蒸發(fā)。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述甲醇精餾塔的進(jìn)料溫度為60±2℃，塔頂溫度為65±2℃，塔底溫度為105±2℃，塔頂回流比為1/3，塔底回流比為2/3；所述甘油干燥塔內(nèi)的脫水溫度為100±5℃，表壓為-0.095mpa。在此工藝參數(shù)下，甲醇和粗甘油可以得到迅速?gòu)氐椎姆蛛x。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述反應(yīng)罐和分離罐內(nèi)腔的表壓為-3～-5毫巴；第一級(jí)酯交換反應(yīng)中甲醇添加量為中性油重量的15%、氫氧化鈉添加量為中性油重量的0.3%，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘；第二級(jí)酯交換反應(yīng)中甲醇添加量為中性油重量的6%、氫氧化鈉添加量為中性油重量的0.1%，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘。反應(yīng)罐和分離罐在微負(fù)壓下反應(yīng)，可防止甲醇等有毒物質(zhì)泄漏，有利于提高反應(yīng)的安全性；甲醇添加量和氫氧化鈉的添加量可以正好滿足反應(yīng)的需要，可以使反應(yīng)迅速、徹底。
附圖說(shuō)明
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，附圖僅提供參考與說(shuō)明用，非用以限制本發(fā)明。
圖1為本發(fā)明利用廢棄油脂生產(chǎn)甘油的降酸工藝的流程圖。
圖中：1.原料油調(diào)質(zhì)罐；1a.原料油加熱器；2.粗甘油暫存罐；2a.粗甘油加熱器；3.預(yù)酯化反應(yīng)塔；4.薄膜蒸發(fā)器；5.中性油接收罐；5a.換熱器；6.酯交換反應(yīng)裝置；6a.反應(yīng)罐；6a1.酯交換進(jìn)料口；6a2.反應(yīng)罐氣相出口；6a3.反應(yīng)罐副產(chǎn)品出口；6a4.連通管；6b.分離罐；6b1.酯交換產(chǎn)品出口；6b2.分離罐氣相出口；6b3.分離罐副產(chǎn)品出口；6c.界面?zhèn)鞲衅鳎?d.副產(chǎn)物出口氣動(dòng)閥；7.甲醇精餾塔；8.甘油干燥塔；9.汽液分離器；10.甲醇暫存罐；11.脫醇裝置；12.水冷卻器；b1.原料油泵；b2.粗甘油添加泵；b3.酯化油泵；b4.甘油輸出泵；b5.浮油泵；b6.中性油泵；b7.甘油甲醇輸出泵；b8.回收酯泵；b9.精餾塔甘油泵；b10.甲醇添加泵；b11.粗甘油循環(huán)泵；g1.原料油管；g2.甘油管；g3.浮油回流管；g4.生物柴油輸出管；g5.酯交換副產(chǎn)品管；g6.氫氧化鈉及甲醇添加管；g7.粗甘油循環(huán)管；g8.粗甘油回用管；h1.靜態(tài)混合器一；h2.靜態(tài)混合器二；h3.靜態(tài)混合器三；n1.蒸汽冷凝器；n2.甘油冷凝器；n3.甲醇冷凝器；n4.水汽冷凝器；p1.水封池；p2.甘油收集池；p3.隔油槽；s1.反應(yīng)負(fù)壓系統(tǒng)；s2.蒸餾甘油負(fù)壓系統(tǒng)；s3.微負(fù)壓系統(tǒng)；s4.甲醇精餾負(fù)壓系統(tǒng)；s5.甘油脫水負(fù)壓系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，廢棄油脂的降酸系統(tǒng)包括原料油調(diào)質(zhì)罐1、預(yù)酯化反應(yīng)塔3和粗甘油暫存罐2，原料油調(diào)質(zhì)罐1的入口與原料油管g1相連，原料油調(diào)質(zhì)罐1的出口通過(guò)原料油泵b1與靜態(tài)混合器一h1的入口相連，靜態(tài)混合器一h1的出口與預(yù)酯化反應(yīng)塔3的進(jìn)料口相連，粗甘油暫存罐2的底部與粗甘油添加泵b2的入口相連，粗甘油添加泵b2的出口與靜態(tài)混合器一h1的入口相連，原料油調(diào)質(zhì)罐1及粗甘油暫存罐2分別設(shè)有加熱裝置。
預(yù)酯化反應(yīng)塔3頂部的氣相出口通過(guò)蒸汽冷凝器n1與反應(yīng)負(fù)壓系統(tǒng)s1相連，蒸汽冷凝器n1的排液口連接有水封管，水封管的下端插入于水封池p1的下部。
預(yù)酯化反應(yīng)塔3的底部出口通過(guò)酯化油泵b3與薄膜蒸發(fā)器4的進(jìn)料口相連，薄膜蒸發(fā)器4上部的氣相出口與汽液分離器9的入口相連，汽液分離器9的頂部出口通過(guò)甘油冷凝器n2與蒸餾甘油負(fù)壓系統(tǒng)s2相連，甘油冷凝器n2的冷凝液出口通過(guò)液封管插入甘油收集池p2的右半池中，甘油收集池p2的右半池下部通過(guò)甘油輸出泵b4與甘油管g2相連。
汽液分離器9的底部出口通過(guò)液封管插入甘油收集池p2的左半池，甘油收集池p2的左半池下部通過(guò)浮油泵b5及浮油回流管g3與原料油調(diào)質(zhì)罐1的入口相連。
薄膜蒸發(fā)器4的底部出口與中性油接收罐5的入口相連，中性油接收罐5的出口通過(guò)中性油泵b6及水冷卻器12與靜態(tài)混合器二h2的入口相連，靜態(tài)混合器二h2的入口還連接有氫氧化鈉及甲醇添加管g6，靜態(tài)混合器二h2的出口與酯交換反應(yīng)裝置6的酯交換進(jìn)料口6a1相連，酯交換反應(yīng)裝置6的酯交換氣相出口與微負(fù)壓系統(tǒng)s3相連，酯交換反應(yīng)裝置6的酯交換產(chǎn)品出口6b1與脫醇裝置11相連，脫醇裝置11的出口與生物柴油輸出管g4相連。
中性油接收罐5的內(nèi)腔設(shè)有換熱器5a，原料油泵b1的出口安裝有原料油直通閥，原料油直通閥的入口與換熱器5a的入口相連，換熱器5a的出口與原料油直通閥的出口相連。
酯交換反應(yīng)裝置6底部的酯交換副產(chǎn)品出口通過(guò)酯交換副產(chǎn)品管g5接入隔油槽p3的右半池中，隔油槽p3的右半池下部通過(guò)甘油甲醇輸出泵b7與甲醇精餾塔7中部入口相連，甲醇精餾塔7的頂部氣相出口通過(guò)甲醇冷凝器n3與甲醇精餾負(fù)壓系統(tǒng)s4相連，甲醇冷凝器n3的冷凝液出口與甲醇暫存罐10的入口相連，甲醇暫存罐10的底部出口與甲醇精餾塔7頂部的回流口相連。隔油槽p3的左半池下部通過(guò)回收酯泵b8與靜態(tài)混合器二h2的入口管道相連。
甲醇精餾塔7的底部出口通過(guò)精餾塔甘油泵b9與甘油干燥塔8的上部入口相連，甘油干燥塔8頂部的抽氣口通過(guò)水汽冷凝器n4與甘油脫水負(fù)壓系統(tǒng)s5相連；甘油干燥塔8的底部出口與粗甘油循環(huán)泵b11的入口相連，粗甘油循環(huán)泵b11的出口通過(guò)粗甘油循環(huán)管g7與甘油干燥塔8的中部入口相連，粗甘油循環(huán)泵b11的出口通過(guò)粗甘油回用管g8與粗甘油暫存罐2的入口相連。
酯交換反應(yīng)裝置6包括反應(yīng)罐6a和分離罐6b，反應(yīng)罐6a的內(nèi)腔包括位于上部的反應(yīng)區(qū)和位于下部的沉降分離區(qū)，反應(yīng)罐6a的頂部設(shè)有酯交換進(jìn)料口6a1和反應(yīng)罐氣相出口6a2，反應(yīng)罐6a的底部設(shè)有反應(yīng)罐副產(chǎn)品出口6a3，反應(yīng)罐6a的下部通過(guò)連通管6a4與分離罐6b的下部相互連通，分離罐6b的上部設(shè)有分離罐氣相出口6b2和酯交換產(chǎn)品出口6b1，分離罐6b的底部設(shè)有分離罐副產(chǎn)品出口6b3。
酯交換反應(yīng)裝置6設(shè)有兩級(jí)，前一級(jí)的酯交換產(chǎn)品出口6b1通過(guò)靜態(tài)混合器三h3與后一級(jí)的酯交換進(jìn)料口6a1相連，靜態(tài)混合器三h3的入口也同時(shí)與氫氧化鈉及甲醇添加管g6相連。
本發(fā)明利用廢棄油脂生產(chǎn)甘油的降酸工藝，包括如下步驟：脫除雜質(zhì)及水分后的廢棄油脂進(jìn)入原料油調(diào)質(zhì)罐，被原料油加熱器1a加熱后由原料油泵送往靜態(tài)混合器一，含皂粗甘油進(jìn)入粗甘油暫存罐，被粗甘油加熱器2a加熱后由粗甘油添加泵送往靜態(tài)混合器一，原料油與粗甘油通過(guò)靜態(tài)混合器一充分混合后進(jìn)入預(yù)酯化反應(yīng)塔進(jìn)行預(yù)酯化反應(yīng)，粗甘油在皂催化作用下，與原料油中的游離脂肪酸反應(yīng)生成甘油酯，使原料油的酸價(jià)降低。
在預(yù)酯化反應(yīng)塔中，在無(wú)水的情況下，粗甘油在皂催化作用下，與原料油中的游離脂肪酸反應(yīng)生成甘油酯，反應(yīng)過(guò)程為：
預(yù)酯化反應(yīng)過(guò)程中，沸點(diǎn)低于甘油的水分和小分子雜質(zhì)從預(yù)酯化反應(yīng)塔的氣相出口排出。利用甘油的沸點(diǎn)高于水的沸點(diǎn)，在185±5℃，表壓為-0.06mpa下，沸點(diǎn)低于甘油的水分和小分子雜質(zhì)提前從預(yù)酯化反應(yīng)塔頂部的氣相出口排出，保證后續(xù)工段可以得到比較純的甘油。
從預(yù)酯化反應(yīng)塔3底部排出的酯化油由酯化油泵b3送入薄膜蒸發(fā)器4中進(jìn)行蒸餾，氣相物質(zhì)從薄膜蒸發(fā)器4上部的氣相出口進(jìn)入汽液分離器9分離，甘油蒸汽從汽液分離器9的頂部出口排出，進(jìn)入甘油冷凝器n2冷凝，冷凝得到的液態(tài)甘油通過(guò)液封管插入甘油收集池p2的右半池，再被甘油輸出泵b4經(jīng)甘油管g2送出，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%以上的甘油，薄膜蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)溫度為200±5℃，表壓為-0.095mpa，在此溫度及較大負(fù)壓下，甘油得以蒸發(fā)。甘油可以作為本發(fā)明的產(chǎn)品直接出售，提高經(jīng)濟(jì)效益。
薄膜蒸發(fā)器4蒸餾出的氣相物質(zhì)中含有少量浮油，浮油經(jīng)汽液分離器9分離出后，從汽液分離器9的底部出口通過(guò)液封管排入甘油收集池p2的左半池，被浮油泵b5抽出，經(jīng)浮油回流管g3回到原料油調(diào)質(zhì)罐1中繼續(xù)參與循環(huán)，杜絕了浮油的排放，避免環(huán)境的污染及后續(xù)處理的成本，提高了本發(fā)明成品及半成品的得率。
酯化油經(jīng)薄膜蒸發(fā)器4將甘油蒸發(fā)后，中性油從薄膜蒸發(fā)器4的底部出口進(jìn)入中性油接收罐5，經(jīng)中性油泵b6送入水冷卻器12中間接冷卻，將中性油的油溫調(diào)節(jié)至酯交換反應(yīng)所需的溫度60±2℃，然后進(jìn)入靜態(tài)混合器二h2的入口；氫氧化鈉（催化劑）及甲醇也進(jìn)入靜態(tài)混合器二h2的入口，中性油與氫氧化鈉及甲醇混合后進(jìn)入酯交換反應(yīng)裝置6進(jìn)行酯交換反應(yīng)得到甲酯，經(jīng)脫醇裝置11脫醇得到精甲酯即通常的生物柴油，生物柴油經(jīng)蒸餾裝置蒸餾可以得到純度更高的精甲酯和瀝青。微負(fù)壓系統(tǒng)s3保持酯交換反應(yīng)裝置6內(nèi)微負(fù)壓，防止甲醇等有毒物質(zhì)泄漏，有利于提高反應(yīng)的安全性。生物柴油可以作為產(chǎn)品出售，使本發(fā)明具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)蒸餾可以得到純度更高的精甲酯和瀝青，使廢棄油脂可以得到高效益的轉(zhuǎn)化利用，且生產(chǎn)過(guò)程中非常環(huán)保，無(wú)污染物的排放及腐蝕物質(zhì)的產(chǎn)生。
從薄膜蒸發(fā)器4底部排出的中性油先與原料油調(diào)質(zhì)罐1排出的原料油通過(guò)換熱器5a進(jìn)行間接換熱，再由水冷卻器12將中性油的油溫降至酯交換反應(yīng)所需的溫度，中性油酯交換反應(yīng)的溫度為60±2℃。利用原料油對(duì)薄膜蒸發(fā)器4排出的中性油進(jìn)行冷卻，使其符合酯交換反應(yīng)裝置所需的溫度，實(shí)現(xiàn)了中性油的余熱利用，減輕后道水冷卻器12的負(fù)荷，同時(shí)可以提高原料油的溫度，達(dá)到節(jié)能增效的目的。
酯交換反應(yīng)裝置6中反應(yīng)產(chǎn)生的酯交換副產(chǎn)品包括含甲醇的粗甘油和少量甲酯，酯交換反應(yīng)中難免有極少量的產(chǎn)品甲酯隨副產(chǎn)品含甲醇的粗甘油排出，進(jìn)入隔油槽p3的右半池中進(jìn)一步靜置分層后，甲酯從隔油槽p3上部的溢流口溢流進(jìn)入左半池中，通過(guò)靜態(tài)混合器重新回到酯交換反應(yīng)裝置6重新參與反應(yīng)。隔油槽p3右半池的甲醇和甘油被甘油甲醇輸出泵b7送入甲醇精餾塔7的中部入口，甲醇蒸汽從甲醇精餾塔7的頂部排出，經(jīng)甲醇冷凝器n3冷凝成為液態(tài)，進(jìn)入甲醇暫存罐10，甲醇暫存罐10回收的甲醇一部分進(jìn)入甲醇精餾塔7頂部的回流口。甲醇暫存罐10的下部出口通過(guò)甲醇添加泵b10與氫氧化鈉及甲醇添加管g6相連。甲醇暫存罐10回收的甲醇另一部分由甲醇添加泵b10經(jīng)氫氧化鈉及甲醇添加管g6送入酯交換反應(yīng)裝置6中，使酯交換反應(yīng)裝置6使用甲醇來(lái)自于自身酯交換反應(yīng)的副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)閉式循環(huán)，降低了物料的消耗，避免了有毒物質(zhì)的排放。
甲醇精餾塔的進(jìn)料溫度為60±2℃，塔頂溫度為65±2℃，塔底溫度為105±2℃，塔頂回流比為1/3，塔底回流比為2/3，甲醇精餾塔內(nèi)腔的表壓為-3～-5毫巴。在此工藝參數(shù)下，甲醇和粗甘油可以得到迅速?gòu)氐椎姆蛛x。
酯交換反應(yīng)裝置6產(chǎn)生的反應(yīng)副產(chǎn)品甲醇和甘油經(jīng)甲醇精餾塔7精餾后，粗甘油從甲醇精餾塔7的底部出口排出，經(jīng)粗甘油循環(huán)泵b11送入甘油干燥塔8的上部入口，粗甘油在粗甘油循環(huán)泵b11的作用下在甘油干燥塔8中循環(huán)，甘油干燥塔內(nèi)的脫水溫度為100±5℃，表壓為-0.095mpa，在甘油脫水負(fù)壓系統(tǒng)s5的作用下脫水，水蒸汽從甘油干燥塔8頂部的抽氣口排出，由水汽冷凝器n4將其冷凝為液態(tài)，并排入水封池p1。經(jīng)徹底脫水的粗甘油經(jīng)粗甘油回用管g8回到粗甘油暫存罐2中，為預(yù)酯化反應(yīng)提供含皂粗甘油。本發(fā)明利用本系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物為預(yù)酯化反應(yīng)提供含皂粗甘油，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自身系統(tǒng)的連續(xù)循環(huán)運(yùn)行，并產(chǎn)出較高純度的甘油，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
在反應(yīng)罐6a中攪拌槳葉的攪動(dòng)下，反應(yīng)生成的產(chǎn)品甲酯和副產(chǎn)品溶有甲醇的甘油由于密度不同在反應(yīng)罐6a的沉降分離區(qū)進(jìn)行初步分離，密度較大的甘油位于下方可以從反應(yīng)罐副產(chǎn)品出口6a3排出，密度較小的甲酯位于上方從反應(yīng)罐連通口通過(guò)連通管6a4進(jìn)入分離罐6b的內(nèi)腔，部分未徹底分離的甘油也進(jìn)入分離罐6b的內(nèi)腔繼續(xù)進(jìn)行分離；在分離罐6b中由于沒(méi)有槳葉的擾動(dòng)，甲酯和甘油能夠得到很好地分離，反應(yīng)生成的副產(chǎn)物甘油從兩罐體的錐底排出。在反應(yīng)罐6a和分離罐6b的底部分別設(shè)有界面?zhèn)鞲衅?c與副產(chǎn)物出口氣動(dòng)閥6d連鎖控制甘油相與甲酯相的界面，實(shí)現(xiàn)連續(xù)排出反應(yīng)生成的副產(chǎn)物。甲酯最終從分離罐6b上部的酯交換產(chǎn)品出口6b1排出，甘油從反應(yīng)罐副產(chǎn)品出口6a3和分離罐副產(chǎn)品出口6b3排出。
該酯交換反應(yīng)裝置6使反應(yīng)、分離分別同步進(jìn)行，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高，既保證了反應(yīng)物的充分接觸，又保證了副產(chǎn)品沉降分離的時(shí)間。反應(yīng)罐和分離罐內(nèi)腔的表壓為-3～-5毫巴，防止甲醇等有毒物質(zhì)泄漏，有利于提高反應(yīng)的安全性。還通過(guò)界面?zhèn)鞲衅髋c副產(chǎn)物出口氣動(dòng)閥的連鎖使甘油相與甲酯相的界面不會(huì)過(guò)于靠近副產(chǎn)物出口，避免甲酯混入甘油中從副產(chǎn)物出口排出，可根據(jù)生產(chǎn)需要自主調(diào)節(jié)反應(yīng)區(qū)域與分離區(qū)域。
酯交換反應(yīng)裝置設(shè)有兩級(jí)，中性油與氫氧化鈉及甲醇混合后，進(jìn)入第一級(jí)酯交換反應(yīng)，然后繼續(xù)加入氫氧化鈉及甲醇進(jìn)行第二級(jí)酯交換反應(yīng)。采用二級(jí)酯交換可以縮短酯交換反應(yīng)的時(shí)間，提高甲酯的轉(zhuǎn)化率，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
第一級(jí)酯交換反應(yīng)中甲醇添加量為中性油重量的15%、氫氧化鈉添加量為中性油重量的0.3%，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘；第二級(jí)酯交換反應(yīng)中甲醇添加量為中性油重量的6%、氫氧化鈉添加量為中性油重量的0.1%，反應(yīng)時(shí)間為30分鐘。甲醇添加量和氫氧化鈉的添加量可以正好滿足反應(yīng)的需要，可以使反應(yīng)迅速、徹底。
以上所述僅為本發(fā)明之較佳可行實(shí)施例而已，非因此局限本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過(guò)或采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述。