低能耗生产生物柴油的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种低能耗生产生物柴油的工艺。其中包括：a)脂肪酶催化酯化转酯化过程；b)脱酸反应过程；c)中和反应过程；d)甲醇回收系统；e)甘油提纯；f)甲酯纯化几个过程。本发明专利技术通过换热网络实现低能耗生产，并最大限度回收低碳醇。是一种低能耗高效率的生物柴油生产新工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物化工领域，具体涉及一种低能耗生产生物柴油的工艺。
技术介绍
生物柴油因其“环保性能优良、生物降解迅速、润滑性能优异、闪电高、无硫和芳烃等有害物质”的可再生性及环境相容性受到各国的广泛关注。生物柴油通常由植物油或动物脂肪与低碳醇类化合物进行酯化反应生成的脂肪酸甲酯类化合物。目前，生物柴油的生产方法主要有传统化学法，超临界法和生物酶催化法。化学法因其高转化率和反应时间短而得到广泛应用，与此同时，该方法也有高能耗、甲醇用量大和甘油回收难等缺点。超临界法是一种无需催化剂在高温高压下进行酯交换反应的过程，因其无催化剂而工艺简单。但是由于其超临界条件而导致不饱和脂肪酸链容易发生裂解，同时其苛刻的反应条件使得设备费用昂贵。生物酶催化法是近几年发展迅速的一种生产生物 柴油的方法，具有反应条件温和、无污染排放、可对高脂肪酸含量的油脂进行酶促反应等优点。酶催化过程的不足之处是其昂贵的催化剂费用和较长的反应时间。反应时间长造成其能耗高。因此，降低过程能耗是降低生产成本的关键因素。
技术实现思路
本专利技术针对一个酶法生产生物柴油的工艺进行换热网络集成，最终达到高效节能的目的。换热网路的集成运用夹点技术。方案Ia)酶催化反应阶段原料油加入酶催化反应器R-I，加入原料油重量O. 1%-I0%wt的脂肪酶催化剂，加入原料油重量0%-25%wt的水；之后加入醇油摩尔比1-3. 5:1的短链醇；反应共进行10-40小时，反应过程温度为35°C -65°C ；酶催化反应后的物料由泵打入换热器E-1，将物流加热到60°C -120°C，之后进入闪蒸器F-I脱水脱甲醇；闪蒸器F-I釜底物流用泵打入离心机S-I ;顶部物流进入储器Tank ;离心机将物流中的甘油提纯出来；b)脱酸反应过程从离心机S-I出来的物流进入脱酸反应器R-2，同时加入醇油比为5-20:1的短链醇和质量为原料油质量O. 5%-5%的固体酸；脱酸反应条件为60-900C，反应时间为2-6小时；脱酸反应器R-2出来的物流经过换热器E-2，将物流加热到600C -120°C，之后进入闪蒸器F-2脱水脱甲醇；F-2塔顶物流被分流器Split分为两股物流；其中一股物流流率刚好等同于酶催化反应过程所需醇的量；剩余部分打入到储罐Tank中，待后续纯化；c)中和反应过程闪蒸器F-2釜底物流泵入中和反应器中，同时加入能够完全中和中和反应器物流的碳酸钠；中和反应条件为30-70°C，反应时间为2-3小时；反应完成后泵入离心机S-2，去除甘油；之后泵入换热器E-3，将物流加热到80°C -105°C ;之后将物流泵入闪蒸器F-3中，脱除甘油和水；d)闪蒸器F-3塔顶物流进入储器Tank ;储器Tank中的物流经过换热器E_5预热到700C -120°C ;之后进入醇精制精馏塔D-2，将低碳醇提纯到99%后回用到脱酸反应器R-2 ；e)闪蒸器F-3塔釜物流进入换热器E-4，将物流加热到150°C -250°C ;之后泵入到甲酯纯化精馏塔D-I ； D-I塔顶物流先后经过换热器E-4、E-5、E-2、E-3、E-1作为热物流进行换热；方案2方案2与方案I的区别在于换热器的分配布置不同，主要的生产过程与方案I相同。其特征在于包括以下步骤a)其特征在于包括以下步骤酶催化反应阶段原料油加入酶催化反应器R-1，加入原料油重量O. 1%-I0%wt的脂肪酶催化剂，加入原料油重量0%-25%wt的水；之后加入醇油摩尔比1-3. 5:1的短链醇；反应共进行10-40小时，反应过程温度为35°C -65°C ;从酶催化反应器出来的物流进入换热器E-1，将物流加热到50°C -80°C ;之后通过分流器Split-I·将物流分为流量比为13-22:1的两股物流E2-cin和E3_Cin ;这两股物流分别进入换热器E-2和E-3，分别预热到80°C -IOO0C ；之后于Mix-I中混合，混合后进入闪蒸器F-I ;闪蒸器F-I釜底物流用泵打入离心机S-I ;顶部物流进入储器Tank ;离心机将物流中的甘油提纯出来；b)脱酸反应过程从离心机S-I出来的物流进入脱酸反应器R-2，同时加入醇油比为5-20:1的短链醇和质量为原料油质量O. 5%-5%的固体酸；脱酸反应条件为60-90°C，反应时间为2-6小时；从脱酸反应器R-2中出来的物流进入换热器E-4 ;之后进入换热器E-5，最终将物流预热到80°C -110°C最后进入闪蒸器F-2 ； F-2塔顶物流被分流器Split-2分为两股物流；其中一股物流E5-Hin，E5-Hin先后经过E-5、E_7、E_1换热，最后进入酶催化反应器R-I中；其流率刚好等同于酶催化反应过程所需醇的量；剩余部分打入到储罐Tank中，待后续纯化；c)中和反应过程闪蒸器F-2釜底物流泵入中和反应器中，同时加入能够完全中和中和反应器物流的碳酸钠；中和反应条件为30-70°C，反应时间为2-3小时；反应完成后泵入离心机S-2，去除甘油；从离心机S-2出来的物流进入换热器E-6，之后进入换热器E-7，最终将物流预热物流至80°C -IOO0C ;之后将物流泵入闪蒸器F-3中；d)闪蒸器F-3塔顶物流进入到储罐Tank中；Tank中的醇打入到醇精制精馏塔中；将醇精制到98. 5%-99. 5% ;之后回用到脱酸反应罐中；e)从闪蒸器F-3塔底出来的物流经过换热器E-8将物流预热至150°C -250°C ;之后泵入到甲酯纯化精馏塔D-1，将甲酯精制到纯度为98. 5%-99% ；D-1塔顶物流通过分流器Split-3分为质量流量比为3-4:1的两股物流E4-hin和E8_hin ;两股物流分别通过换热器E-4与E-8进行换热，换热后混合成一股物流E2-Hin，进入换热器E-2进行换热；方案3a)方案3与方案I方案2的区别在于换热器的分配布置不同，主要的生产过程与方案I和方案2相同。其特征在于包括以下步骤酶催化反应阶段原料油加入酶催化反应器R-1，加入原料油重量O. 1%-I0%wt的脂肪酶催化剂，加入原料油重量0%-25%wt的水；之后加入醇油摩尔比1-3. 5:1的短链醇；反应共进行10-40小时，反应过程温度为35-65°C ；从酶催化反应器R-I出来的物流进入换热器E-1，将物流加热到70°C -IOO0C ;之后进入闪蒸器F-I中；闪蒸器F-I釜底物流用泵打入离心机S-I ;顶部物流进入储器Tank ;离心机将物流中的甘油提纯出来；b)脱酸反应过程从离心机S-I出来的物流进入脱酸反应器R-2，同时加入醇油比为5-20:1的短链醇和质量为原料油质量O. 5%-5%的固体酸；脱酸反应条件为60-90°C，反应时间为2-6小时；从脱酸反应器R-2中出来的物流先后进入换热器E-2和E-3，将物流加热到80°C -110°C;后进入闪蒸器F-2中；F-2塔顶物流被分流器Split分为两股物流；其中一股物流E3-Hin，E3-Hin先后经过换热器E_3、E_5换热，之后回用到酶催化反应器R-I中；其流率刚好等同于酶催化反应过程所需醇的量；剩余部分打入到储罐Tank中，待后续纯化；c)中和反应过程闪蒸器F-2釜底物流泵入中和反应器中，同时加入能够完全中和中和反应器物流的碳酸钠；中和反本文档来自技高网...

【技术保护点】
低能耗高生产生物柴油的方法，其特征在于包括以下三个方案之一：方案1a)酶催化反应阶段：原料油加入酶催化反应器R？1，加入原料油重量0.1%？10%wt的脂肪酶催化剂，加入原料油重量0%？25%wt的水；之后加入醇油摩尔比1？3.5:1的短链醇；反应共进行10？40小时，反应过程温度为35℃？65℃；酶催化反应后的物料由泵打入换热器E？1，将物流加热到60℃？120℃，之后进入闪蒸器F？1脱水脱甲醇；闪蒸器F？1釜底物流用泵打入离心机S？1；顶部物流进入储器Tank；离心机将物流中的甘油提纯出来；b)脱酸反应过程：从离心机S？1出来的物流进入脱酸反应器R？2，同时加入醇油比为5？20:1的短链醇和质量为原料油质量0.5%？5%的固体酸；脱酸反应条件为60？90℃，反应时间为2？6小时；脱酸反应器R？2出来的物流经过换热器E？2，将物流加热到60℃？120℃，之后进入闪蒸器F？2脱水脱甲醇；F？2塔顶物流被分流器Split分为两股物流；其中一股物流流率刚好等同于酶催化反应过程所需醇的量；剩余部分打入到储罐Tank中，待后续纯化；c)中和反应过程：闪蒸器F？2釜底物流泵入中和反应器中，同时加入能够完全中和中和反应器物流的碳酸钠；中和反应条件为30？70℃，反应时间为2？3小时；反应完成后泵入离心机S？2，去除甘油；之后泵入换热器E？3,将物流加热到80℃？105℃；之后将物流泵入闪蒸器F？3中，脱除甘油和水；d)闪蒸器F？3塔顶物流进入储器Tank；储器Tank中的物流经过换热器E？5预热到70℃？120℃；之后进入醇精制精馏塔D？2，将低碳醇提纯到99%后回用到脱酸反应器R？2；e)闪蒸器F？3塔釜物流进入换热器E？4,将物流加热到150℃？250℃；之后泵入到甲酯纯化精馏塔D？1；？D？1塔顶物流先后经过换热器E？4、E？5、E？2、E？3、E？1作为热物流进行换热；方案2其特征在于包括以下步骤：a)酶催化反应阶段：原料油加入酶催化反应器R？1，加入原料油重量0.1%？10%wt的脂肪酶催化剂，加入原料油重量0%？25%wt的水；之后加入醇油摩尔比1？3.5:1的短链醇；反应共进行10？40小时，反应过程温度为35℃？65℃；从酶催化反应器出来的物流进入换热器E？1，将物流加热到50℃？80℃；之后通过分流器Split？1将物流分为流量比为13？22:1的两股物流E2？cin和E3？Cin；这两股物流分别进入换热器E？2和E？3，分别预热到80℃？100℃；？之后于Mix？1中混合，混合后进入闪蒸器F？1；闪蒸器F？1釜底物流用泵打入离心机S？1；顶部物流进入储器Tank；离心机将物流中的甘油提纯出来；b)脱酸反应过程：从离心机S？1出来的物流进入脱酸反应器R？2，同时加入醇油比为5？20:1的短链醇和质量为原料油质量0.5%？5%的固体酸；脱酸反应条件为60？90℃，反应时间为2？6小时；从脱酸反应器R？2中出来的物流进入换热器E？4；之后进入换热器E？5，最终将物流预热到80℃？110℃最后进入闪蒸器F？2；？F？2塔顶物流被分流器Split？2分为两股物流；其中一股物流E5？Hin,？E5？Hin先后经过E？5、E？7、E？1换热，最后进入酶催化反应器R？1中；其流率刚好等同于酶催化反应过程所需醇的量；剩余部分打入到储罐Tank中，待后续纯化；c)中和反应过程：闪蒸器F？2釜底物流泵入中和反应器中，同时加入能够完全中和中和反应器物流的碳酸钠；中和反应条件为30？70℃，反应时间为2？3小时；反应完成后泵入离心机S？2，去除甘油；从离心机S？2出来的物流进入换热器E？6，之后进入换热器E？7，最终将物流预热物流至80℃？100℃；之后将物流泵入闪蒸器F？3中；d)闪蒸器F？3塔顶物流进入到储罐Tank中；Tank中的醇打入到醇精制精馏塔中；将醇精制到98.5%？99.5%；之后回用到脱酸反应罐中；e)从闪蒸器F？3塔底出来的物流经过换热器E？8将物流预热至150℃？250℃；之后泵入到甲酯纯化精馏塔D？1，将甲酯精制到纯度为98.5%？99%；D？1塔顶物流通过分流器Split？3分为质量流量比为3？4:1的两股物流E4？hin和E8？hin；两股物流分别通过换热器E？4与E？8进行换热，换热后混合成一股物流E2？Hin，进入换热器E？2进行换热；方案3其特征在于包括以下步骤：a)酶催化反应阶段：原料油加入酶催化反应器R？1，加入原料油重量0.1%？10%wt的脂肪酶催化剂，加入原料油重量0%？25%wt的水；之后加入醇油摩尔比...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭天伟，云慧敏，王萌，聂开立，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：