一种生物柴油中连续化脱除甘油系统及工艺.pdf

本发明涉及一种生物柴油中连续化脱除甘油系统及工艺，包括相分离器以及与相分离器连接的界面自动控制系统；相分离器上连接有需要处理的生物柴油的进口管道、分离甘油后的出口管道和收集甘油的收集管道；进口管道上安装有流量计和进口阀门，出口管道上安装有出口阀门；本发明结构简单、使用方便，工作效率高；相分离器为静设备无需任何外部动力即可实现高效脱甘油，装置内部采用纤维填料与折流板组结合的高效模块化结构，有效减小设备大小，同时满足足够的停留时间，生物柴油脱甘油过程中，高粘度物料不会堵塞设备，能保证分离设备长期正常运行，从而将生物柴油中甘油含量降至最低水平。

权利要求书
1.  一种生物柴油中连续化脱除甘油系统，其特征在于：所述系统包括相分离器以及与相分离器连接的界面自动控制系统；相分离器上连接有需要处理的生物柴油的进口管道、分离甘油后的出口管道和收集甘油的收集管道；进口管道上安装有流量计和进口阀门，出口管道上安装有出口阀门；进口管道连接需要处理的盛装生物柴油的混合物罐；出口管道连接去除了大部分甘油的生物柴油储罐；收集管道连接收集甘油的甘油储罐；
所述相分离器包括：
一筒体；
一设置在筒体一端上侧的物料进口端，所述物料进口端上设有进口阀门，所述物料进口端的一端连接一进料管，所述进料管上设有流量计；
一与物料进口端另一端连接的进口件，所述进口件通过法兰与物料进口端连接，并延伸至筒体的中部；
一与进口件连接的整流器；
一设置在整流器后方的纤维填料段，所述纤维填料段通过焊接在筒体内的填料段支架进行固定；
一设置在纤维填料段后方的折流板组段，所述折流板组段通过焊接在筒体内的板组支架进行固定；
一设置在折流板组段后方的沉降段，所述沉降段为液液分离提供足够的停留时间，防止轻相和重相相互夹带；
一设置在筒体底部外侧面上的小筒体，所述小筒体的上端与筒体内部导通，所述小筒体的底部设有甘油出口；所述小筒体内的液面高度受界面自动控制系统控制；
一设置在筒体顶部的轻相出口，所述轻相出口上设有出口阀门。

2.  根据权利要求1所述的生物柴油中连续化脱除甘油系统，其特征在于：所述界面自动控制系统包括：
一设置在筒体及小筒体上的液液界面计，所述的液液界面计通过筒体及小筒体上的界面计口，以法兰形式连接，所述的液液界面计带远传功能，能将液液界面转换为电信号；
一设置在相分离器重相出口管路上的四功能阀组，所述的四功能阀组由一个自动控制阀和三个手动闸阀组成，所述的自动控制阀为电动球阀或气动球阀，能与液液界面计形成联锁，液液界面计输出的电信号通过信号采集模块进入可编程控制柜/集散控制系统，作为系统自动控制模块的信号反馈端，自动模式下，操作员输入设定值，自动控制模块通过计算设定值与信号反馈值的差值，并结合自动控制模块中预先设定好的比例系数和积分时间等参数，通过内置数学模型计算输出阀门开度信号值，该值即为执行机构调节阀的开度值，从而完成控制阀门开度的动作。

3.  根据权利要求1所述的生物柴油中连续化脱除甘油系统，其特征在于：所述流量计为金属转子流量计。

4.  根据权利要求1所述的生物柴油中连续化脱除甘油系统，其特征在于：所述整流器为分布有10-100mm直径开孔的钢板，其焊接在筒体的内部。

5.  根据权利要求1所述的生物柴油中连续化脱除甘油系统，其特征在于：所述筒体的底部设有排污口。

6.  根据权利要求1所述的生物柴油中连续化脱除甘油系统，其特征在于：所述筒体上设有两个人孔。

7.  根据权利要求1所述的生物柴油中连续化脱除甘油系统，其特征在于：所述筒体上设有若干界面计口，所述界面计口上设有远程功能的界面计。

8.  根据权利要求1所述的生物柴油中连续化脱除甘油系统，其特征在于： 所述筒体的顶部设有安全阀口。

9.  根据权利要求1所述的生物柴油中连续化脱除甘油系统，其特征在于：所述筒体的顶部设有排空口。

10.  一种采用权利要求1-8之一所述的系统的生物柴油中连续化脱除甘油的工艺，其特征在于：所述的工艺包括如下步骤：
(1)、首先将体系中分散有甘油的生物柴油通过进料管输送到相分离器的物料进口端，然后从与物料进口端连接的进口件进入到筒体内部，进口阀门用于调节流量大小，流量计用于观察流量大小；生物柴油在1～6barg的操作压力下被送至相分离器内；
(2)、生物柴油在进口件和整流器的作用下，以层流状态流入由填料段支架固定的纤维填料段，甘油小液滴吸附在纤维上并在纤维上聚结变大，在重力及流体推动力作用下，变大的液滴脱离纤维填料段进入折流板组段；
(3)、甘油大液滴吸附在折流板组段表面，表面累积的液滴相互碰撞后相互吸附进一步增大，并在浅池效应下，缩短沉降时间，在重力作用下实现生物柴油与甘油的高效分离，经过沉降段后，甘油大液滴在设备筒体底部沉积，自流进入小筒体内形成连续液层，通过界面自动控制系统控制小筒体内的液液界面，保证液液界面稳定，甘油由小筒体底部的甘油出口排出，调节轻相出口的出口阀门，使生物柴油由轻相出口连续排出。

说明书一种生物柴油中连续化脱除甘油系统及工艺
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种结构简单、使用方便，工作效率 高的生物柴油中连续化脱除甘油系统及工艺。
背景技术
应用最广泛的生物柴油生产方法为酯交换法，由油脂与甲醇反应得到，但 反应后会带来10％的副产物甘油，其中极少部分甘油溶解在生物柴油中，其它以 游离形式存在，较高浓度的游离甘油的存在会使生物柴油粘度增大，在使用过 程中会产生积碳、影响发动机性能，车辆尾气排放超标。所以，生物柴油标准 对游离甘油浓度由严格的控制。
CN102234566A公布了一种分离生物柴油中游离甘油的方法，包括：(1)、从 粗生物柴油中分离出一元烷基醇，(2)、剩余物与弱极性有机溶剂混合，分离甘 油。分离一元烷基醇采用常减压蒸馏，分离甘油通过有机溶剂萃取后静置沉降 或离心方式，得到的生物柴油产品采用吸附剂提纯。该工艺流程复杂，使用蒸 馏操作造成较高能耗，同时使用有机溶剂萃取，吸附剂提纯会增加成本。
CN103773611A公布了一种去除生物柴油中甘油的方法，采用蒸馏加水洗工 艺去除粗生物柴油中的甘油，该工艺的蒸馏操作会造成较高能耗，同时水洗工 艺采用4次以上水洗，水应用量大，造成成本增加，同时使废水量增加，对废 水处理系统造成压力。
CN103013673A公布一种生物柴油生产甘油连续分离方法与装置，该装置包 括液体分布器、冷凝回流器、防震腔、一级沉降腔、一级水浴控温区、二级沉 降腔、二级水浴控温区、分液器、生物柴油出口、甘油出口。将反应后的生物 柴油和甘油混合液由料液泵经液体分布器送入防震腔中，调节一级水浴控温区 温度使之在40～55℃之间，调节二级水浴控温区温度使之在10～40℃之间；待 分液器物料充满时打开生物柴油出口、甘油出口并调节甘油相液体流量使分液 器甘油相液面高度达到平衡，该装置结构复杂，设备投资大，在水浴控温区会 造成较高能耗，该工艺对水浴控温要求较高，操作成本增大。
发明内容
针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种结构简单、使用方便，工 作效率高的生物柴油中连续化脱除甘油系统及工艺。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种生物柴油中连续 化脱除甘油系统，所述系统包括相分离器以及与相分离器连接的界面自动控制 系统；相分离器上连接有需要处理的生物柴油的进口管道、分离甘油后的出口 管道和收集甘油的收集管道；进口管道上安装有流量计和进口阀门，出口管道 上安装有出口阀门；进口管道连接需要处理的盛装生物柴油的混合物罐；出口 管道连接去除了大部分甘油的生物柴油储罐；收集管道连接收集甘油的甘油储 罐；
所述相分离器包括：
一筒体；
一设置在筒体一端上侧的物料进口端，所述物料进口端上设有进口阀门， 所述物料进口端的一端连接一进料管，所述进料管上设有流量计；
一与物料进口端另一端连接的进口件，所述进口件通过法兰与物料进口端 连接，并延伸至筒体的中部；
一与进口件连接的整流器；
一设置在整流器后方的纤维填料段，所述纤维填料段通过焊接在筒体内的 填料段支架进行固定；
一设置在纤维填料段后方的折流板组段，所述折流板组段通过焊接在筒体 内的板组支架进行固定；
一设置在折流板组段后方的沉降段，所述沉降段为液液分离提供足够的停 留时间，防止轻相和重相相互夹带；
一设置在筒体底部外侧面上的小筒体，所述小筒体的上端与筒体内部导通， 所述小筒体的底部设有甘油出口；所述小筒体内的液面高度受界面自动控制系 统控制；
一设置在筒体顶部的轻相出口，所述轻相出口上设有出口阀门；
在本发明的具体实施例子中，所述界面自动控制系统包括：
一设置在筒体及小筒体上的液液界面计，所述的液液界面计通过筒体及小 筒体上的界面计口，以法兰形式连接，所述的液液界面计带远传功能，能将液 液界面转换为电信号；
一设置在相分离器重相出口管路上的四功能阀组，所述的四功能阀组由一 个自动控制阀和三个手动闸阀组成，所述的自动控制阀为电动球阀或气动球阀， 能与液液界面计形成联锁，液液界面计输出的电信号通过信号采集模块进入可 编程控制柜/集散控制系统，作为系统自动控制模块的信号反馈端，自动模式下， 操作员输入设定值，自动控制模块通过计算设定值与信号反馈值的差值，并结 合自动控制模块中预先设定好的比例系数和积分时间等参数，通过内置数学模 型计算输出阀门开度信号值，该值即为执行机构调节阀的开度值，从而完成控 制阀门开度的动作。
在本发明的具体实施例子中，所述流量计为金属转子流量计。
在本发明的具体实施例子中，所述整流器为分布有10-100mm直径开孔的钢 板，其焊接在筒体的内部。
在本发明的具体实施例子中，所述筒体的底部设有排污口。
在本发明的具体实施例子中，所述筒体上设有两个人孔。
在本发明的具体实施例子中，所述筒体上设有若干界面计口，所述界面计 口上设有远程功能的界面计。
在本发明的具体实施例子中，所述筒体的顶部设有安全阀口。
在本发明的具体实施例子中，所述筒体的顶部设有排空口。
一种采用上述的系统的生物柴油中连续化脱除甘油的工艺，所述的工艺包 括如下步骤：
(1)、首先将体系中分散有甘油的生物柴油通过进料管输送到相分离器的 物料进口端，然后从与物料进口端连接的进口件进入到筒体内部，进口阀门用 于调节流量大小，流量计用于观察流量大小；生物柴油在1～6barg的操作压力 下被送至相分离器内；
(2)、生物柴油在进口件和整流器的作用下，以层流状态流入由填料段支 架固定的纤维填料段，甘油小液滴吸附在纤维上并在纤维上聚结变大，在重力 及流体推动力作用下，变大的液滴脱离纤维填料段进入折流板组段；
(3)、甘油大液滴吸附在折流板组段表面，表面累积的液滴相互碰撞后相 互吸附进一步增大，并在浅池效应下，缩短沉降时间，在重力作用下实现生物 柴油与甘油的高效分离，经过沉降段后，甘油大液滴在设备筒体底部沉积，自 流进入小筒体内形成连续液层，通过界面自动控制系统控制小筒体内的液液界 面，保证液液界面稳定，甘油由小筒体底部的甘油出口排出，调节轻相出口的 出口阀门，使生物柴油由轻相出口连续排出。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的生物柴油中连续化脱除甘油系 统及工艺具有以下优点：本发明结构简单、使用方便，工作效率高；且本发明 脱甘油工艺中所采用的相分离器为静设备无需任何外部动力即可实现高效脱甘 油，装置内部采用纤维填料与折流板组结合的高效模块化结构，有效减小设备 大小，同时满足足够的停留时间，生物柴油脱甘油过程中，高粘度物料不会堵 塞设备，能保证分离设备长期正常运行，从而将生物柴油中甘油含量降至最低 水平。
附图说明
图1为本发明总的工艺流程图。
图2为本发明中相分离器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
图1为本发明总的工艺流程图。图2为本发明中相分离器结构示意图。如 图1-2所示，本发明中的生物柴油连续化脱甘油系统，包括相分离器300以及 与相分离器300连接的界面自动控制系统400；相分离器300上连接有需要处理 的生物柴油的进口管道、分离甘油后的出口管道和收集甘油的收集管道；进口 管道上安装有流量计200和进口阀门321，出口管道上安装有出口阀门312；进 口管道连接需要处理的盛装生物柴油的混合物罐100；出口管道连接去除了大部 分甘油的生物柴油储罐600；收集管道连接收集甘油的甘油储罐500。
相分离器300包括筒体310、设置在筒体310一端上侧的物料进口端320、 与物料进口端320连接的进口件322、与进口件322连接的整流器330、设置在 整流器330后方且的纤维填料段340、设置在纤维填料段340后方的折流板组段 350、设置在折流板组段350后方的沉降段360、设置在筒体310底部外侧面上 的小筒体370以及设置在筒体310顶部的轻相出口311；物料进口端320上设有 进口阀门321，物料进口端320连接一进料管(图中未画出)，进料管上设有流 量计200，本发明流量计200为金属转子流量计，其结构简单，维修方便；进口 件322通过法兰与物料进口端320连接，并延伸至筒体的中部；纤维填料段340 通过焊接在筒体310内的填料段支架341进行固定；折流板组段350通过焊接 在筒体310内的板组支架351进行固定；沉降段360为液液分离提供足够的停 留时间，防止轻相和重相相互夹带；小筒体370的上端与筒体310内部导通， 小筒体370的底部设有甘油出口371；小筒体370内的液面高度受界面自动控制 系统控制400；轻相出口311上设有出口阀门312。
本发明中整流器330为分布有10～100mm直径开孔的钢板，其焊接在筒体 310的内部；为了便于筒体的排污，本发明在筒体310的底部设有排污口313， 排污口的个数可以设置为多个，其根据实际需要而定。
本发明中的筒体310上设有两个人孔314以及若干界面计口315，人孔方 便设备安装与检修，界面计口上设有远程功能的界面计便于自动控制界面位置， 有效防止分散相夹带；为了提高筒体加工时的安全性，在筒体的顶部设有安全 阀口316；筒体的顶部还设有排空口317，排空口317用于排出设备中的气体， 使物料充满整个设备。
本发明中的界面自动控制系统400包括：
一设置在筒体及小筒体上的液液界面计，所述的液液界面计通过筒体及小 筒体上的界面计口，以法兰形式连接，所述的液液界面计带远传功能，能将液 液界面转换为电信号；
一设置在相分离器重相出口管路上的四功能阀组，所述的四功能阀组由一 个自动控制阀和三个手动闸阀组成，所述的自动控制阀为电动球阀或气动球阀， 能与液液界面计形成联锁，液液界面计输出的电信号通过信号采集模块进入可 编程控制柜/集散控制系统，作为系统自动控制模块的信号反馈端，自动模式下， 操作员输入设定值，自动控制模块通过计算设定值与信号反馈值的差值，并结 合自动控制模块中预先设定好的比例系数和积分时间等参数，通过内置数学模 型计算输出阀门开度信号值，该值即为执行机构调节阀的开度值，从而完成控 制阀门开度的动作。
本发明一种生物柴油连续化脱甘油新工艺步骤如下：
(1)首先将体系中分散有甘油的生物柴油100通过进料管输送到相分离器 300的物料进口端320，然后从与物料进口端320连接的进口件322进入到筒体 310内部，通过进口阀门321调节流量大小，以及流量计200观察流量大小； 生物柴油是在1-6barg的操作压力下被送至相分离器内的；
(2)进入筒体310内部的生物柴油在进口件322和整流器330的作用下， 以层流状态流入由填料段支架341固定的纤维填料段340，甘油小液滴吸附在 纤维填料段430的纤维上并在纤维上聚结变大，增大后的液滴在重力及流体推 动力作用下脱离纤维填料段340进入由板组支架351固定的折流板组段350；
(3)甘油大液滴吸附在折流板组段350表面，表面累积的液滴相互碰撞后 相互吸附进一步增大，并在浅池效应下，缩短沉降时间，在重力作用下实现生 物柴油与甘油的高效分离，得到甘油500和甘油含量较低的未乳化的生物柴油 600；经过沉降段后，甘油大液滴在设备筒体底部沉积，自流进入小筒体内形成 连续液层，通过界面自动控制系统400中现场远传界面计的界面信号，与DCS 系统中的自动控制模块连锁控制相应的调节阀动作，从而将小筒体内的液液界 面稳定在小筒体上下视镜之间，甘油由小筒体底部的甘油出口371排出，调节 轻相出口311的出口阀门312，使甘油含量低未乳化的生物柴油600由轻相出 口311连续排出。
本发明脱甘油系统结构简单、使用方便，工作效率高；且本发明脱甘油工 艺中所采用的相分离器为静设备无需任何外部动力即可实现高效脱甘油，装置 内部采用纤维填料与折流板组结合的高效模块化结构，有效减小设备大小，同 时满足足够的停留时间，生物柴油脱甘油过程中，高粘度物料不会堵塞设备， 能保证分离设备长期正常运行，从而将生物柴油中甘油含量降至最低水平。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。