一种粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统及其应用方法

技术领域

本申请涉及生物柴油精制领域，尤其是涉及一种粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统及其应用方。

背景技术

地沟油中含有动植物油脂和醇，经酯交换制得生物柴油，其主要成分为脂肪酸单烷基酯，最典型的为脂肪酸甲酯，是一种优良的石化柴油补充和替代品，生物柴油在提炼过程中，存在很多杂质，如甘油、甲醇、低沸物等，导致产品纯度低，产品质量差，物料消耗多，而且粗甲酯中甲醇含量较低时，蒸发难度大，在温度受限的情况下，粗甲酯脱甲醇很困难，投入大，效果差，工艺复杂。

现有的技术方案中，一般通过对含有甲醇的粗甲酯进行加热处理，但是由于粗甲酯在加热的过程中，为了充分脱除甲醇，需要提高加热温度，在150℃以上高温作用下，进行充分的加热处理，以脱除甲醇。

针对上述相关技术，发明人发现，现有的粗甲酯在脱除甲醇的过程中，由于长时间高温作用下，粗甲酯会出现炭化的现象，从而影响甲酯的提纯质量。同时粗甲酯脱除甲醇的效率较低，需要充分加热才能有效脱除甲醇。

发明内容

为了改善现有粗甲酯无法在常压低温状态下进行连续脱甲醇处理的缺陷，本申请提供一种粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统及其应用方法。

第一方面，本申请提供一种粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统，采用如下的技术方案：

一种粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统，包括：

分离罐，所述分离罐内设有沿其轴向贯通的分离腔室；

多个低温蒸发装置，多个所述低温蒸发装置沿所述分离罐轴向间隔设于所述分离腔室内，每个所述低温蒸发装置均设有容纳物料的蒸发腔室，每个所述蒸发腔室相连通；

进料件，所述进料件设于所述分离腔室的一端以输送粗甲酯至所述低温蒸发装置中进行加热蒸发粗甲酯中的甲醇。

通过采用上述技术方案，同时本申请技术方案通过优化传统的粗甲酯脱甲醇的系统，采用多个低温蒸发装置对粗甲酯进行多次持续性的蒸发处理，由于本申请采用的多个低温蒸发装置均设有蒸发腔室，通过蒸发腔室的多层加热处理，有效改善传统脱除甲醇单一结构脱除甲醇效率和脱除质量不佳的缺陷，从而进一步提高了粗甲酯脱甲醇的效果。

优选的，每个所述低温蒸发装置包括：

加热托盘，所述加热托盘设有一端开口的蒸发腔室，所述进料件的正投影位于蒸发腔室内；

至少一层加热部，所述加热部形成为盘管且所述盘管的至少一部分设于所述蒸发腔室内；

物料收集托盘，所述物料收集托盘设于所述加热托盘远离所述进料件的一侧，所述加热托盘的正投影位于物料收集托盘内，所述物料收集托盘上设有沿其厚度方向贯通的漏孔。

通过采用上述技术方案，本申请通过设置双托盘结构的技术方案，通过加热托盘和加热部，实现对粗甲酯的有效加热处理，使低沸点的甲醇有效气化脱除，当每层低温蒸发装置中的加热托盘中的粗甲酯装满后，粗甲酯溢出并落入至物料收集托盘中，在物料收集托盘中设置的漏孔的作用下，层层下落进行多层处理，从而进一步提高粗甲酯的加热处理程度，改善了粗甲酯脱除甲醇的脱除质量。

优选的，所述低温蒸发装置还包括：

蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置的一端与所述低温加热装置的一端相连通；

蒸汽输出装置，所述蒸汽输出装置的一端与所述低温加热装置的另一端相连通。

通过采用上述技术方案，本申请选用蒸汽作为低温蒸发装置中加热处理的介质，由于蒸汽在实际生产过程中便宜易得，便于实际生产，有效提高了脱除效率。在此基础上，本申请进一步优化采用的蒸汽温度，通过降低蒸发处理的温度，有效改善传统高温脱除甲醇过程中，会炭化甲酯的缺陷，从而在有效提高脱除甲醇的效率的同时，还进一步提高脱除甲醇质量。

优选的，所述粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统还包括滑动加热驱动组件，所述滑动加热驱动组件设于所述蒸汽发生装置与所述低温蒸发装置之间，以使所述加热部沿所述分离罐的径向方向循环往复运动。

通过采用上述技术方案，本申请通过进一步设置了滑动加热驱动组件对加热部进行驱动，使加热部在对粗甲酯进行加热的过程中，通过往复运动实现对粗甲酯的搅拌，从而提高了粗甲酯脱除甲醇的效率，改善了粗甲酯脱除甲醇的质量。

优选的，所述滑动加热驱动组件包括：

滑动板，所述滑动板的一侧设有滑轨，所述滑轨的设置方向与所述分离罐的径向方向一致；

固定块，所述固定块一端设有软管且与所述蒸汽发生装置相连通，所述固定块的另一端设有支撑管，所述支撑管的一端与所述加热部固定连接，所述固定块的一侧设有滑槽以使固定块与所述滑动板滑动连接；

驱动气缸，所述驱动气缸的一端与所述固定块固定相连，所述固定块在驱动气缸的驱动下可滑动。

通过采用上述技术方案，本申请通过固定块作为支撑管和软管的连接枢纽，通过驱动气缸驱动固定块的循环滑移，实现加热部的有效运动，从而提高了粗甲酯脱除甲醇的效率，改善了粗甲酯脱除甲醇的质量。

优选的，每层所述加热部沿所述分离罐的轴线位置，相对设置有两层第一加热盘管和两层第二加热盘管，每层所述第一加热盘管与每层所述第二加热盘管间隔设置。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了加热部的结构，通过相对设置的两层第一加热盘管和两层第二加热盘管进行相对运动，提高粗甲酯在加热部上蒸发处理的面积，从而提高了粗甲酯脱除甲醇的效率，改善了粗甲酯脱除甲醇的质量。

优选的，所述第一加热盘管与所述第二加热盘管相对运动。

通过采用上述技术方案，本申请进一步优化了第一加热盘管与第二加热盘管运动方向，通过相对运动的设置，对粗甲酯形成良好的分散，从而进一步改善了加热部对粗甲酯的蒸发处理的面积，提高了粗甲酯脱除甲醇的效率，改善了粗甲酯脱除甲醇的质量。

优选的，所述进料件还包括：

物料收集口，所述物料收集口设于所述分离罐的下端，所述物料收集口的一端设有物料收集罐以回收分离甲醇后的甲酯物料；

气体收集口，所述气体收集口设于所述分离罐的上端，所述气体收集口的一端设有真空泵以对分离罐中的气体进行抽吸处理。

通过采用上述技术方案，本申请分别在分离罐的上端和下端对产品进行收集，通过对粗甲酯脱甲醇处理后产生的两种产品进行分区域收集，有效提高分离效率的同时，体改了粗甲酯脱甲醇的质量。

第二方面，本申请提供一种应用上述的粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统脱甲醇的方法，采用如下的技术方案：

一种常压低温连续脱甲醇的方法，包括以下制备步骤：

S1、低温预热：先通过蒸汽发生装置产生蒸汽后，经支撑管输送至低温蒸发装置中，再由所述蒸汽输出装置流出，完成整体分离罐内的预热处理；

S2、通入物料：将含有甲醇的粗甲酯作为物料，由进料件通入至所述低温蒸发装置内，经进料件的喷雾装置的喷雾处理下，洒落至加热部表面进行低温蒸发加热处理；

S3、多层低温蒸发处理：持续通入物料直至物料由加热托盘落入至物料收集托盘内，再由物料收集托盘上设置的漏孔，下落至下一层的低温蒸发装置，重复蒸发保证脱除完全；

S4、产品收集：采用真空泵对气化后的甲醇进行收集，脱除甲醇后的甲酯不断下落直至分离罐的罐底，经分离罐罐底设置的物料收集口收集，即可完成含甲醇的粗甲酯的分离和收集。

通过采用上述技术方案，本申请通过蒸汽作为粗甲酯脱甲醇的加热介质，对低沸点的甲醇进行热处理，由于蒸汽作为加热介质时，其温度较低，不会对甲酯进行炭化。在此基础上，本申请通过多层低温蒸发处理的方案，进一步提高对粗甲酯脱甲醇的效果，从而有效降低粗甲酯中甲醇的含量，改善了现有粗甲酯无法在常压低温状态下进行连续脱甲醇处理的缺陷。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

第一、本申请通过优化传统的粗甲酯脱甲醇的系统，采用多个低温蒸发装置对粗甲酯进行多次持续性的蒸发处理，由于本申请采用的多个低温蒸发装置均设有蒸发腔室，通过蒸发腔室的多层加热处理，有效改善传统脱除甲醇单一结构脱除甲醇效率和脱除质量不佳的缺陷，从而进一步提高了粗甲酯脱甲醇的效果。

第二、进一步优化了第一加热盘管与第二加热盘管运动方向，通过相对运动的设置，对粗甲酯形成良好的分散，从而进一步改善了加热部对粗甲酯的蒸发处理的面积，提高了粗甲酯脱除甲醇的效率，改善了粗甲酯脱除甲醇的质量。

第三、通过设置双托盘结构的技术方案，通过加热托盘和加热部，实现对粗甲酯的有效加热处理，使低沸点的甲醇有效气化脱除，当每层低温蒸发装置中的加热托盘中的粗甲酯装满后，粗甲酯溢出并落入至物料收集托盘中，在物料收集托盘中设置的漏孔的作用下，层层下落进行多层处理，从而进一步提高粗甲酯的加热处理程度，改善了粗甲酯脱除甲醇的脱除质量。

附图说明

图1是本申请实施例的粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统的结构示意图；

图2是本申请实施例的粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统中分离罐的剖面图；

图3是本申请实施例的粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统中低温蒸发装置结构示意图；

图4是本申请实施例的粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统中加热托盘结构示意图；

图5是本申请实施例制备的粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统中原料收集托盘结构示意图。

附图标记说明：1、分离罐；11、低温蒸发装置；111、加热托盘；112、加热部；1121、第一加热盘管；1122、第二加热盘管；113、原料收集托盘；1131、漏孔；114、蒸汽发生装置；115、蒸汽输出装置；12、进料件；13、物料收集口；14、气体收集口；2、滑动加热驱动组件；21、滑动板；22、固定块；23、驱动气缸；3、真空泵；4、甲酯收集罐；5、进料管道。

具体实施方式

以下结合附图1～5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种粗甲酯常压低温连续脱甲醇系统。参照图1～图2，在分离罐1的左侧设有进料管道5，通过进料管道5与进料件12相连，进料件12位于分离罐1的顶端部分，通过进料件12将含有甲醇的粗甲酯由上至下输送至分离罐1内部的分离腔室内。在分离罐1的分离腔室内，竖直方向间隔设置有四组低温蒸发装置11，通过将含有甲醇的粗甲酯输送至低温蒸发装置11内进行低温蒸发处理，从而有效脱除粗甲酯中的甲醇。

参照图2～图3，在每个低温蒸发装置11中均设有一个物料收集托盘，在物料收集托盘的上方，还设置有一个加热托盘111，加热托盘111和物料收集托盘的一端均固定在分离罐1的内壁面上。在加热托盘111内部设有用于盛放进料件12输送的粗甲酯的盛放空间，在该盛放空间内，还设有用于对粗甲酯进行加热处理的两层加热部112，两层加热部112分别由分离罐1的相对两侧伸入分离腔室内的管道弯折形成第一加热盘管1121和第二加热盘管1122，弯折成型的第一加热盘管1121和第二加热盘管1122均设有上下两层。

参照图3，第一加热盘管1121和第二加热盘管1122的上层均为纵向连续弯折盘管结构，第一加热盘管1121和第二加热盘管1122的下层均为横向连续弯折盘管结构，第一加热盘管1121和第二加热盘管1122的上层通过竖直设置的连接管相连通。通过上下两层设置的第一加热盘管1121和上下设置的第二加热盘管1122交叉设置，进一步提高粗甲酯的加热蒸发效果，从而有效脱除粗甲酯中的甲醇。

参照图4～图5，加热托盘111的底面面积小于物料收集托盘的底面面积，由于加热托盘111在进料件12的持续进料后，加热托盘111内部注满粗甲酯，再持续注入时，加热托盘111内部经加热处理后的甲酯会逐渐溢出并流入物料收集托盘内部。同时，由于在物料收集托盘内部还设置有漏孔1131，所以加热托盘111内部溢出的粗甲酯由上层设置的物料收集托盘漏滴至第二层加热托盘111内部，形成二次加热脱甲醇处理。这样的双托盘结构，能有效提高粗甲酯在多层低温蒸发装置11之间充分加热，从而有效提高甲粗甲酯中醇的脱除效率和脱除结果。

参照图2～图3，加热部112的一端设有支撑管，支撑管的另一端与固定块22固定相连。固定块22内部设有贯通的腔室，通过在贯通的腔室一端与支撑管相连通，贯通的腔室的另一端与蒸汽发生装置114通过软管相连，这样，蒸汽发生装置114产生的蒸汽经软管、固定管和加热部112的运输后，最终全部收集至蒸汽输出装置115内，通过蒸汽输出装置115收集热量散失后的蒸汽，实现蒸汽的循环使用，降低脱甲醇的成本。

参照图3，在固定块22的底部还设置有滑动板21，滑动板21上设置的滑槽与固定块22底部设置的滑轨滑动连接，滑槽设置的方向与分离罐1内加热部112设置的方向平行，从而通过固定块22上设置的驱动气缸23对固定块22进行驱动，从而实现固定块22沿滑槽进行运动。由于固定块22一端连接有支撑管，循环往复运动的固定块22带动加热部112在加热托盘111内进行来回往复运动，从而通过有效的运动，提高粗甲酯与加热部112之间的接触面积，从而进一步提高甲粗甲酯中醇的脱除效率和脱除结果。

参照图1，在分离罐1的顶端和分离罐1的底端，分别依次设置有气体收集口14和物料收集口13，由于脱除的甲醇为高温气态，气态形态的甲醇富集在分离罐1的顶端，通过气体收集口14一端连通的真空泵3，有效抽吸高温甲醇气体。同时，脱除甲醇后的甲酯不断堆积在分离罐1的底部，通过在分离管底部设置的物料收集口13，有效收集甲酯并存放至甲酯收集罐4中，从而有效实现了甲酯和甲醇的双重分离，进一步提高甲粗甲酯中醇的脱除效率和脱除结果。

实施例

取甲醇含量15.58％的生物柴油为本申请采用的含甲醇的粗甲酯进行脱甲醇处理。

实施例1

粗甲酯常压低温连续脱甲醇的方法，包括以下步骤：

S1、低温预热：先通过蒸汽发生装置产生蒸汽后，经支撑管输送至低温蒸发装置中，再由所述蒸汽输出装置流出，完成整体分离罐内的预热处理；

S2、通入物料：将含有甲醇的粗甲酯作为物料，由进料件通入至所述低温蒸发装置内，经进料件的喷雾装置的喷雾处理下，洒落至加热部表面进行75℃低温蒸发加热处理；

S3、多层低温蒸发处理：持续通入物料直至物料由加热托盘落入至物料收集托盘内，再由物料收集托盘上设置的漏孔，下落至下一层的低温蒸发装置，重复蒸发保证脱除完全；

S4、产品收集：采用真空泵对气化后的甲醇进行收集，脱除甲醇后的甲酯不断下落直至分离罐的罐底，经分离罐罐底设置的物料收集口收集，即可完成含甲醇的粗甲酯的分离和收集。

实施例2

粗甲酯常压低温连续脱甲醇的方法，包括以下步骤：

S1、低温预热：先通过蒸汽发生装置产生蒸汽后，经支撑管输送至低温蒸发装置中，再由所述蒸汽输出装置流出，完成整体分离罐内的预热处理；

S2、通入物料：将含有甲醇的粗甲酯作为物料，由进料件通入至所述低温蒸发装置内，经进料件的喷雾装置的喷雾处理下，洒落至加热部表面进行77℃低温蒸发加热处理；

S3、多层低温蒸发处理：持续通入物料直至物料由加热托盘落入至物料收集托盘内，再由物料收集托盘上设置的漏孔，下落至下一层的低温蒸发装置，重复蒸发保证脱除完全；

S4、产品收集：采用真空泵对气化后的甲醇进行收集，脱除甲醇后的甲酯不断下落直至分离罐的罐底，经分离罐罐底设置的物料收集口收集，即可完成含甲醇的粗甲酯的分离和收集。

实施例3

粗甲酯常压低温连续脱甲醇的方法，包括以下步骤：

S1、低温预热：先通过蒸汽发生装置产生蒸汽后，经支撑管输送至低温蒸发装置中，再由所述蒸汽输出装置流出，完成整体分离罐内的预热处理；

S2、通入物料：将含有甲醇的粗甲酯作为物料，由进料件通入至所述低温蒸发装置内，经进料件的喷雾装置的喷雾处理下，洒落至加热部表面进行80℃低温蒸发加热处理；

S3、多层低温蒸发处理：持续通入物料直至物料由加热托盘落入至物料收集托盘内，再由物料收集托盘上设置的漏孔，下落至下一层的低温蒸发装置，重复蒸发保证脱除完全；

S4、产品收集：采用真空泵对气化后的甲醇进行收集，脱除甲醇后的甲酯不断下落直至分离罐的罐底，经分离罐罐底设置的物料收集口收集，即可完成含甲醇的粗甲酯的分离和收集。

性能检测试验

将实施例1～3中制备的粗甲酯进行甲醇含量检测。其余检测结果如下表表1所示：

表1性能检测表

结合实施例1～3性能检测表分析，可以发现：

本申请通过蒸汽作为粗甲酯脱甲醇的加热介质，对低沸点的甲醇进行热处理，由于蒸汽作为加热介质时，其温度较低，不会对甲酯进行炭化。在此基础上，本申请通过多层低温蒸发处理的方案，进一步提高对粗甲酯脱甲醇的效果，从而有效降低粗甲酯中甲醇的含量，改善了现有粗甲酯无法在常压低温状态下进行连续脱甲醇处理的缺陷。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。