利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备及工艺

摘要

本发明公开了利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备，包括换热器，所述换热器的一侧通过管道等间距连接有三个酯化塔，其中一个酯化塔的一侧通过管道连接有分离罐；利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯设备的工艺，包括以下步骤。本发明反应条件温和，可将废弃的动植物油脂充分的转化为十八碳甲酯，得到的十八碳甲酯纯度可达99％，碘值为135以上，凝点≤‑8℃，同时本发明的精馏设备反应速度快，相比于常规的设备极大提升了反应时间和反应质量，得出高纯度油脂混合物，同时还能够保证精馏时粗脂肪酸甲酯的充分融合，通过精馏设备的改进极大的保证了高纯度十八碳甲酯的产出。

说明书

技术领域

本发明涉及化工生产领域，尤其涉及利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备及工艺。

背景技术

十八碳甲酯具有不溶于水、闪点在185℃以上、芳香气味、不含致癌物、使用安全等特点，作为一种新兴的生物新材料被主要应用于高精度仪器仪表的清洗、合成尼龙的原材料、新型酯类清洗剂等方面，且其应用领域不断被研究开发，市场需求也随之增加。

现有的利用废弃动植物油脂生产十八碳甲酯的工艺技术，存在原料利用率低、十八碳甲酯纯度低等缺点，工艺难度大、生产成本高，不利于将废弃动植物油脂转化成十八碳甲酯的工艺在工业化生产中进行大规模应用，为此，我们提出了利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备及工艺来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备及工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

S1、酯化：将动植物油脂经换热器进入酯化塔，在酯化塔中在有机酸催化剂作用下与甲醇进行酯化反应后，得到油脂混合物；

S2、静置分离：上述油脂混合物经分离罐分离后，将杂质除去，得到油脂溶液，上述油脂溶液经管道进入储罐内；

S3、酯交换：储罐内的油脂溶液进入到酯交换塔内在碱性催化剂作用下与甲醇进行酯交换反应，得到甘油与粗脂肪酸甲酯的混合物；

S4、分离：将上述甘油与粗脂肪酸甲酯的混合物通入分离器内进行分离，分别得到甘油和粗脂肪酸甲酯；

S5、精馏：将粗脂肪酸甲酯通入第一精馏塔内，第一精馏塔顶部精馏出轻组分、中部精馏出混合脂肪酸甲酯、底部得到重质生物柴油；

S6、再精馏：将上述混合脂肪酸甲酯通入第二精馏塔内，第二精馏塔的塔顶精馏出C

优选地，所述步骤S1中有机酸催化剂为对甲苯磺酸或甲基磺酸中的一种，所述甲醇用量为动植物油脂的12％以上，所述有机酸催化剂用量为动植物油脂的5‰。

优选地，所述步骤S3中储罐内油脂溶液放置到温度为50-80℃时进入到酯交换塔内，所述碱性催化剂为氢氧化钠。

优选地，所述动植物油脂为包括酸化油、地沟油、动物内脏油、抽油烟机的凝析油、白土精炼脱附油、榨油过程中产生的油泥、牛羊皮油中的一种或多种。

优选地，所述步骤S1中酯化反应为连续酯化反应。

优选地，所述步骤S1中酯化反应的压力为常压。

优选地，所述步骤S1中酯化反应的温度为50-120℃。

利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备，包括换热器，所述换热器的一侧通过管道等间距连接有三个酯化塔，其中一个酯化塔的一侧通过管道连接有分离罐，所述分离罐的一端通过管道连接有储罐，所述储罐的一端通过管道连接有酯交换塔，所述酯交换塔的一端通过管道连接有分离器，所述分离器的一侧通过管道连接有第一精馏塔，所述第一精馏塔内设有双向喷淋机构和液体分布机构，所述第一精馏塔的一侧中部通过管道连接有第二精馏塔，所述第一精馏塔和第二精馏塔的下端一侧均连接有再沸器。

优选地，所述双向喷淋机构包括固定套装在第一精馏塔一侧的固定管，所述固定管的一端连接有连接管，所述连接管的两侧均连接有固定环，所述固定环的两端通过卡箍固定在第一精馏塔内的相对侧壁上，所述固定环的上端一周等间距倾斜固定有多个喷头。

优选地，所述液体分布机构包括设置在第一精馏塔内的液体分布器，且液体分布器设置在第一精馏塔内的顶部，所述第一精馏塔内安装有两个填料层，所述填料层的上端设有两个分散板，且两个分散板之间通过多个支撑杆固定，其中一个分散板的下端抵触在填料层的上端，所述分散板的一周等间距设有多个分布孔。

本发明反应条件温和，可将废弃的动植物油脂充分的转化为十八碳甲酯，得到的十八碳甲酯纯度可达99％，碘值为135以上，凝点≤-8℃，废弃的动植物油脂还可以转化成甘油、C8-C12甲酯、重质生物柴油等，原料可充分被利用，变废为宝、绿色环保，同时本发明的精馏设备反应速度快，相比于常规的设备极大提升了反应时间和反应质量，得出高纯度油脂混合物，同时还能够保证精馏时粗脂肪酸甲酯的充分融合，通过精馏设备的改进极大的保证了高纯度十八碳甲酯的产出。

附图说明

图1为本发明提出的利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备的工艺流程图。

图2为本发明提出的利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备第一精馏塔内部结构示意图。

图3为本发明提出的利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备分散板结构示意图。

图4为本发明提出的利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯的设备A处结构放大图。

图中：1换热器、2酯化塔、3分离罐、4储罐、5酯交换塔、6分离器、7第一精馏塔、8再沸器、9第二精馏塔、10分散板、11支撑杆、12填料层、13液体分布器、14固定环、15连接管、16固定管、17卡箍、18喷头、19分布孔。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图2-4，在本发明中，包括换热器1，换热器1的一侧通过管道等间距连接有三个酯化塔2，其中一个酯化塔2的一侧通过管道连接有分离罐3，分离罐3的一端通过管道连接有储罐4，储罐4的一端通过管道连接有酯交换塔5，酯交换塔5的一端通过管道连接有分离器6，分离器6的一侧通过管道连接有第一精馏塔7，第一精馏塔7的一侧中部通过管道连接有第二精馏塔9，第二精馏塔9的中部用于排出纯度99％的十八碳甲酯。

在本发明中，第一精馏塔7和第二精馏塔9的下端一侧均连接有再沸器8，可将废弃的动植物油脂充分的转化为十八碳甲酯，得到的十八碳甲酯纯度可达99％，碘值为135以上，凝点≤-8℃，废弃的动植物油脂还可以转化成甘油、C

在本发明中，双向喷淋机构包括固定套装在第一精馏塔7一侧的固定管16，固定管16的一端连接有连接管15，连接管15的两侧均连接有固定环14，固定环14的两端通过卡箍17固定在第一精馏塔7内的相对侧壁上，固定环14的上端一周等间距倾斜固定有多个喷头18，呈环形设置的喷头18可以进行均匀的喷洒，同时倾斜设置，进一步提升了液体喷洒后的分撒性，能够保证粗脂肪酸甲酯和填料层12的充分融合。

在本发明中，液体分布机构包括设置在第一精馏塔7内的液体分布器13，且液体分布器13设置在第一精馏塔7内的顶部，第一精馏塔7内安装有两个填料层12，填料层12的上端设有两个分散板10，且两个分散板10之间通过多个支撑杆11固定，其中一个分散板10的下端抵触在填料层12的上端，分散板10的一周等间距设有多个分布孔19，分布孔19设置为多个不规则状的孔，有矩形、圆形等，能够充分的截留液滴，使之低落再次充分融合，同时分散板10抵触在填料层12上，能够防止填料层12随轻质组分上升。

参照图1，在本发明中，利用废弃动植物油脂生产高纯度十八碳甲酯设备的工艺：

酯化：将动植物油脂经换热器1进入酯化塔2，在酯化塔2中在有机酸催化剂作用下与甲醇进行酯化反应后，得到油脂混合物，其中，有机酸催化剂为对甲苯磺酸或甲基磺酸中的一种，甲醇用量为动植物油脂的12％以上，有机酸催化剂用量为动植物油脂的5‰，酯化反应为连续酯化反应，酯化反应的压力为常压，酯化反应的温度为50-120℃。

静置分离：油脂混合物经分离罐3分离后，将杂质除去，得到油脂溶液，上述油脂溶液经管道进入储罐4内，动植物油脂为包括酸化油、地沟油、动物内脏油、抽油烟机的凝析油、白土精炼脱附油、榨油过程中产生的油泥、牛羊皮油中的一种或多种。

酯交换：储罐4内的油脂溶液进入到酯交换塔5内在碱性催化剂作用下与甲醇进行酯交换反应，得到甘油与粗脂肪酸甲酯的混合物，储罐4内油脂溶液放置到温度为50-80℃时进入到酯交换塔5内，碱性催化剂为氢氧化钠。

分离：将上述甘油与粗脂肪酸甲酯的混合物通入分离器6内进行分离，分别得到甘油和粗脂肪酸甲酯；

精馏：将粗脂肪酸甲酯通入第一精馏塔7内，第一精馏塔7顶部精馏出轻组分、中部精馏出混合脂肪酸甲酯、底部得到重质生物柴油；

再精馏：将上述混合脂肪酸甲酯通入第二精馏塔9内，第二精馏塔9的塔顶精馏出C

在本发明中，需要进行十八碳甲酯生产时，预先将酸化油、地沟油、动物内脏油经换热器1加热后，送入到酯化塔2内，在酯化塔2中与甲醇、对甲苯磺酸有机酸催化剂进行酯化反应后，甲醇用量为动植物油脂的12％以上，对甲苯磺酸有机酸催化剂用量为动植物油脂的5‰，反应的温度为70℃，反应压力为常压，然后将高纯度油脂混合物经分离罐3分离后，将杂质除去，得到高纯度油脂溶液，再将高纯度油脂溶液经管道输送进入储罐4内，之后将储罐4内的高纯度油脂溶液送入到酯交换塔5内与碱性催化剂和甲醇进行酯交换反应，得到甘油与粗脂肪酸甲酯的混合物，然后将甘油与粗脂肪酸甲酯的混合物通入分离器6内进行分离，分别得到甘油和粗脂肪酸甲酯，之后将粗脂肪酸甲酯通入第一精馏塔7内，在第一精馏塔7内进行精馏时，粗脂肪酸甲酯通过固定管16和连接管15进入到两个固定环14内，然后通过倾斜的喷头18均匀喷洒至两个填料层12的两侧，下端的液体在经过分散板10上的分布孔19后，呈液滴充分低落在下端的填料层12上，保证充分融合，较轻的组分经过上填料层12以及上端的分散板10将较轻组分内的液体再次均匀分散，使之低落充分融合，最轻质的部分在第一精馏塔7顶部精馏出轻组分，在中部精馏出混合脂肪酸甲酯，在底部得到重质生物柴油，最后将混合脂肪酸甲酯通入第二精馏塔9内，第二精馏塔9的塔顶精馏出C

以上，仅为本较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本揭露的技术范围内，根据本的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本的保护范围之内。