一种酶法生物柴油生产过程中的甲醇回收系统的制作方法

1.本实用新型属于生物柴油生产中的回收技术领域，具体涉及一种酶法生物柴油生产过程中的甲醇回收系统。

背景技术：

2.生物柴油作为绿可再生能源，具有可生物降解，无毒、燃烧完全，沸点较高不易挥发，运输及储藏比石化柴油更安全，能提供润滑作用，增加引擎的耐用性，延长使用寿命等优点，成为石化柴油的重要替代燃料之一。目前用于生产生物柴油的方法主要有化学法、生物酶法、超临界法等。近年来，由于利用生物酶法生产生物柴油的工艺反应条件相对温和，对废弃油脂原料要求低，已成为生物柴油领域的研究热点，并得到了越来越广泛的应用。
3.生物柴油酶法生产工艺在反应过程中原料脂肪酸甘油酯在酶的催化作用下反应生成生物柴油并产生副产物甘油，生物柴油和甘油通常可通过重力沉降的手段分离，但由于反应原料中甲醇的过量加入，以及酶法生物柴油工艺中大量水的产生，使得生物柴油相和甘油相都含有大量甲醇和水，且甘油相中存在的甲醇和水分含量较多。
4.为了在精制生物柴油的过程中针对产物生物柴油和副产物甘油进一步精制除杂，同时回收体系内过量的甲醇并实现重复利用，需要分别对两相蒸发脱除甲醇并且对蒸发脱轻后得到的轻相甲醇水混合物进行进一步处理，分离得到高纯甲醇回收，重复用于生物柴油的制备。所以有必要针对酶法生产生物柴油并沉降分离后得到的生物柴油相和甘油相提供一套甲醇回收系统，分别针对两相的物料组成，实现甲醇的深度脱除并且提高甲醇纯度，达到回收的要求。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的是为了针对酶法生物柴油生产过程中分离得到的生物柴油相和甘油相提供一种甲醇回收系统，实现甲醇的深度脱除，并提高甲醇的精制效率，实现甲醇的重复利用。
6.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种酶法生物柴油生产过程中的甲醇回收系统，所述甲醇回收系统包括多层蒸发单元、薄膜蒸发单元和甲醇精馏单元，其中：
8.所述多层蒸发单元用于甘油相的脱醇，包括多层蒸发器，所述多层蒸发器上设有若干层换热组件，所述多层蒸发器顶端的出气口通过第一冷却器与第一甲醇水储罐连接，使得蒸发的气相经所述出气口排出经第一冷却器冷凝后收集于所述第一甲醇水储罐内；
9.所述薄膜蒸发单元用于生物柴油相的脱醇，包括薄膜蒸发器，所述薄膜蒸发器的中心设有转轴，所述转轴上固定连接有若干段螺旋分布器和若干段刮板结构，所述薄膜蒸发器顶端的气相出口依次通过缓冲罐和第二冷却器与第二甲醇水储罐连接，使得蒸发的气相经所述气相出口排出经缓冲罐和第二冷却器冷凝后收集于所述第二甲醇水储罐内；
10.所述甲醇精馏单元用于精制脱醇后的粗甲醇，包括甲醇精馏塔，所述甲醇精馏塔的精馏塔进口与所述第一甲醇水储罐和第二甲醇水储罐的出口连接，所述甲醇精馏塔的塔体内，在所述精馏塔进口下方设置塔板段，上方设置填料段；所述塔体的精馏塔气相出口依次连接一级冷凝器、二级冷却器和甲醇回流罐后连接于所述塔体的回流进口；所述塔体的精馏塔液相出口连接再沸器后与所述塔体的蒸汽进口连接，所述精馏塔液相出口通过一段高于所述精馏塔液相出口的溢流管与废水罐连接，所述废水罐内设置加热器，所述废水罐的上端设有与所述蒸汽进口连接的废水罐出气口。
11.本实用新型进一步设置为，所述多层蒸发单元还包括第一换热器，所述第一换热器的管程进口与上游甘油相出口连接，管程出口与所述多层蒸发器的进料口连接；所述多层蒸发器的出液口与所述第一换热器的壳程进口连接，所述第一换热器的壳程出口用于脱醇并冷却后的甘油排出。
12.本实用新型进一步设置为，所述多层蒸发器中的所述换热组件包括与所述壳体内壁固定连接的托盘、安装于所述托盘内的换热管和安装于所述壳体外壁且位于所述换热管外侧的管箱，所述托盘水平设置且其一侧与所述壳体的内壁留有间隙，所述管箱上设有第一蒸汽进口和第一蒸汽凝液出口，所述换热管的两端穿过所述壳体的侧壁且在所述管箱内分别与所述第一蒸汽进口和第一蒸汽凝液出口连通。
13.本实用新型进一步设置为，所述多层蒸发器中的所述换热组件在所述壳体上交错排列设置，具体的，所述换热组件沿着所述壳体的纵向交替与所述壳体侧壁的两侧连接固定。
14.本实用新型进一步设置为，所述托盘为弓形，其弧形侧与所述壳体的内壁连接固定，弦侧竖直设置溢流堰，所述换热管为u形管或蛇形管，布置于所述托盘内。
15.本实用新型进一步设置为，所述溢流堰的高度与所述托盘内的换热管的高度相同或略高于所述换热管的高度；具体的，高出所述换热管高度的5％～10％。
16.本实用新型进一步设置为，沿着所述壳体轴向向下，所述托盘的面积依次增大，即所述托盘与所述壳体内壁的间隙依次变窄。
17.本实用新型进一步设置为，所述多层蒸发器包括六层换热组件，沿着所述壳体轴向向下，每层换热组件的托盘与所述壳体内壁的间隙最大处的宽度与所述壳体内径的比例依次为0.30～0.35、0.25～0.30、0.20～0.25、0.15～0.20、0.10～0.15、0.05～0.10。
18.本实用新型进一步设置为，所述托盘与所述壳体内壁的间隙最大处的宽度与所述壳体内径的比例等比例减小。
19.本实用新型进一步设置为，所述薄膜蒸发单元还包括第二换热器，所述第二换热器的冷源进口与上游生物柴油相出口连接，冷源出口与所述薄膜蒸发器的进液口连接；所述薄膜蒸发器的液相出口与所述第二换热器的热源进口连接，所述第二换热器的热源出口用于脱醇并冷却后的生物柴油排出。
20.本实用新型进一步设置为，所述薄膜蒸发器包括内壳体和设置于所述内壳体外部的换热夹套，所述换热夹套的上端设有第二蒸汽进口，下端设有第二蒸汽凝液出口。
21.本实用新型进一步设置为，所述薄膜蒸发器的螺旋分布器为沿着所述转轴设置的螺旋叶片结构，所述刮板结构包括垂直连接于所述转轴的若干个支撑杆，所述支撑杆沿圆周均匀分布，所述支撑杆的另一端固定连接一竖直的杆状刮板，所述杆状刮板在转动过程
中贴近所述内壳体的内壁面。
22.本实用新型进一步设置为，所述螺旋分布器和所述刮板结构沿着所述转轴依次交替排列。
23.本实用新型进一步设置为，所述螺旋分布器和刮板结构设置为3～6段；优选的，所述螺旋分布器设置为4段，所述刮板结构设置为3段。
24.本实用新型进一步设置为，所述溢流管的高度与所述再沸器的换热壳程的最高处相等，一方面可以保证所述甲醇精馏塔塔釜液面高度的稳定，另一方面还可以保证所述再沸器的换热面积的利用率，避免换热面积的牺牲。
25.本实用新型进一步设置为，所述甲醇精馏塔的塔板段包括若干平行设置，固定于所述塔体内壁的塔板，所述塔板可选择为筛板塔板、泡罩塔板、浮阀塔板等，所述塔板的上下方分别设置溢流板和降液管，用于在各塔板上保持一定厚度的液层，并通过所述降液管流至下一层塔板上。
26.本实用新型进一步设置为，所述塔板段下方且位于所述蒸汽进口上方设有气体分布器，用于将来自塔釜再沸的含水甲醇蒸汽均匀分布于塔体内，同时减少含水甲醇蒸汽中的液沫夹带，提高精馏的纯度。
27.本实用新型进一步设置为，所述填料段包括若干层填料层，所述填料层置于固定于所述塔体内壁的支撑栅板的上方，所述填料层可选择为规整填料或是散堆填料，所述填料层上方设置液体分布器，用于将自上流下的冷凝回流的甲醇液体均匀分布于填料上，提高精馏的纯度。
28.本实用新型进一步设置为，所述填料段上方且位于所述回流进口下方设有除沫器，用于进一步除去精馏过程中的液沫夹带，同时还可起到回流的甲醇液体初步分布的作用，所述除沫器选择为不锈钢丝网除沫器。
29.本实用新型进一步设置为，所述一级冷凝器中甲醇走壳程，冷却介质走管程，所述一级冷凝器包括上下两段冷凝管；所述二级冷却器中甲醇走管程，冷却介质走壳程，对冷凝后的甲醇凝液进一步冷却，提高甲醇的收率并且避免甲醇的浪费。
30.本实用新型进一步设置为，所述甲醇回流罐的上端设有尾气出口，与尾气排放管线连接，所述一级冷凝器和二级冷却器的连接管线与所述尾气排放管线连接，用于将甲醇冷凝后的不凝气体及时排放。
31.本实用新型进一步设置为，所述甲醇回流罐的回流罐出口连接一精甲醇罐，用于将冷凝收集的精制甲醇部分回流后，部分通入所述精甲醇罐内储存；所述精甲醇罐的上端设有甲醇罐尾气出口，与所述尾气排放管线连接，用于将所述精甲醇罐上方聚集的气体及时排放；所述精甲醇罐设有甲醇罐出口，用于精制甲醇的排出并通往下游装置，如作为原料返回至酶法生物柴油的反应器内。
32.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
33.(1)本实用新型为酶法生物柴油工艺制备并分离得到的甘油相和生物柴油相设置组合蒸发脱醇和精馏分离的甲醇回收系统，根据两相中轻相的比例，分别设置多层蒸发单元和薄膜蒸发单元，保证两相的脱醇效率，实现甘油相和生物柴油相中甲醇的深度脱除；所述甲醇精馏塔塔体内的下部为塔板段，上部为填料段，分别用于初步提馏甲醇蒸汽和对初步提馏的甲醇蒸汽进行精馏，提高甲醇精馏的纯度，通过所述甲醇精馏单元可以得到纯度
高于99.99％的甲醇。
34.(2)所述多层蒸发单元通过设置若干层的换热组件实现甘油相中轻相的逐层换热，且换热组件的托盘的面积逐层增大，一方面上层的用于蒸汽上升的间隙较宽有利于蒸发气相上升时的阻力减小，降低压降，另一方面，下层的换热组件提供更大的托盘，可容纳更多或是更长的换热管，带来更大的蒸发换热面积。
35.(3)所述薄膜蒸发单元利用夹套通入热源换热，在若干层的螺旋分布器和刮板结构的共同作用下在内壳体的内壁面上形成连续均匀的液膜，传热效率高，停留时间短。
36.(4)所述甲醇精馏单元的精馏塔液相出口通过一段溢流管连接废水罐，一方面可以保证所述甲醇精馏塔塔釜液面高度的稳定，另一方面还可以保证所述再沸器的换热面积的利用率，避免换热面积的牺牲；且所述废水罐内设置加热器，当废水罐内的水中甲醇含量过高时可通过所述加热器进一步蒸发，从而保证出水的合格同时提高了甲醇的回收率。
附图说明
37.图1为本实用新型的甲醇回收系统的流程示意图；
38.图2为本实用新型的多层蒸发器的结构示意图；
39.图3为本实用新型的薄膜蒸发器的结构示意图；
40.图4为本实用新型的甲醇精馏塔的结构示意图。
具体实施方式
41.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
42.根据图1所示为本实用新型的酶法生物柴油生产过程中的甲醇回收系统，所述甲醇回收系统包括多层蒸发单元、薄膜蒸发单元和甲醇精馏单元，分别针对甘油相、生物柴油相深度脱醇以及精制脱醇后的粗甲醇，其中：
43.所述多层蒸发单元包括多层蒸发器1、第一换热器2、第一冷却器3和第一甲醇水储罐4，结合图2所示，所述多层蒸发器1包括壳体1-1，所述壳体1-1上部设有进料口1-2，顶端设有出气口1-3，底端设有出液口1-4，所述壳体1-1上设有若干层换热组件，所述多层蒸发器1具有比传统蒸发器更大的换热面积，有利于轻相含量更高的甘油相的脱醇；所述第一换热器2的管程进口与上游酶法生物柴油生产过程中甘油分离系统的甘油相出口连接，管程出口与所述进料口1-2连接，用于将甘油相物料经换热器预热后通入所述多层蒸发器1内；所述出液口1-4与所述第一换热器2的壳程进口连接，使得脱醇后的甘油利用原料甘油相的温度降温冷却并同时预热进料，壳程出口用于冷却后的甘油排出；所述出气口1-3通过所述第一冷却器3与所述第一甲醇水储罐4连接，使得蒸发的气相经所述出气口1-3排出经第一冷却器3冷凝后收集于所述第一甲醇水储罐4内。
44.所述薄膜蒸发单元包括薄膜蒸发器5、第二换热器6、缓冲罐7、第二冷却器8和第二甲醇水储罐9，结合图3所示，所述薄膜蒸发器5包括内壳体5-1和设置于所述内壳体5-1外部的换热夹套5-2，所述内壳体5-1的上部设有进液口5-3，顶端设有气相出口5-4，底端设有液相出口5-5，所述换热夹套5-2的上端设有第二蒸汽进口5-2-1，下端设有第二蒸汽凝液出口5-2-2；所述第二换热器6的冷源进口与上游酶法生物柴油生产过程中甘油分离系统的生物柴油相出口连接，冷源出口与所述进液口5-3连接，用于将生物柴油相物料经换热器预热后
通入所述薄膜蒸发器5内；所述内壳体5-1的中心设有转轴5-6，由安装于所述内壳体5-1上方的电机驱动转动，所述转轴5-6上固定连接有若干段螺旋分布器5-7和若干段刮板结构5-8，使得进料的生物柴油相经所述螺旋分布器5-7均匀布料，在离心力的作用下均布于所述内壳体5-1的内壁面并沿着内壁面向下流动，且在所述刮板结构5-8的作用下在所述内壳体5-1的内壁面形成连续均匀的液膜，强化生物柴油相的换热蒸发；所述液相出口5-5与所述第二换热器6的热源进口连接，使得脱醇后的生物柴油利用原料生物柴油相的温度降温冷却并同时预热进料，热源出口用于冷却后的生物柴油排出；所述气相出口5-4依次通过缓冲罐7和第二冷却器8与所述第二甲醇水储罐9连接，使得蒸发的气相经所述气相出口5-4排出经缓冲罐7和第二冷却器8冷凝后收集于所述第二甲醇水储罐9内。
45.由于所述多层蒸发单元和薄膜蒸发单元的蒸发脱醇过程中同时会蒸出水分，所以蒸出气相为甲醇和水的混合物，所述第一甲醇水储罐4和第二甲醇水储罐9的出口与所述甲醇精馏单元连接，将两个储罐内的甲醇水汇和后一并进入下游工段精馏分离出水分，实现甲醇的精制和回收利用。
46.所述甲醇精馏单元包括甲醇精馏塔，结合图4所示，所述甲醇精馏塔包括塔体11，所述塔体11的侧壁设有精馏塔进口11-1，与所述第一甲醇水储罐4和第二甲醇水储罐9的出口连接，所述塔体11内的精馏塔进口11-1下方设置为塔板段11-2，上方设置为填料段11-3，分别用于初步提馏甲醇蒸汽和对初步提馏的甲醇蒸汽进行精馏；所述塔体11的顶端设有精馏塔气相出口11-4，所述填料段11-3的上方设有回流进口11-5，所述精馏塔气相出口11-4依次连接一级冷凝器12、二级冷却器13和甲醇回流罐14后连接于所述回流进口11-5，塔顶通过冷凝后的凝液部分回流至所述甲醇精馏塔内，所述甲醇回流罐14内即得到精制后的甲醇；所述塔体11的底端设有精馏塔液相出口11-6，所述塔板段11-2的下方设有蒸汽进口11-7，所述精馏塔液相出口11-6连接再沸器15下端的管程进口15-1，经换热再沸后所述再沸器15上端的管程出口15-2与所述蒸汽进口11-7连接；所述精馏塔液相出口11-6通过一段高于所述精馏塔液相出口11-6的溢流管16-4与废水罐16的废水进口16-1连接，或者再沸器15下端的管程进口15-1通过溢流管16-4与废水罐16的废水进口16-1连接，用于将塔釜的水相排出至废水罐16并且通过溢流管16-4的设置控制所述甲醇精馏塔塔釜的液面高度，所述废水罐16内设置加热器16-2，所述废水罐16的上端设有废水罐出气口16-3，所述废水罐出气口16-3与所述蒸汽进口11-7连接，或者所述废水罐出气口16-3通过连接所述再沸器15上端管程的一通气口15-3从而与所述蒸汽进口11-7连接，当废水罐16内的水中甲醇含量过高时可开启所述加热器16-2进一步蒸发，从而保证出水的合格同时提高了甲醇的回收率，所述废水罐16设有废水出口16-5，用于分离后废水的排出，通往下游处理装置。
47.进一步的，所述多层蒸发器1中的所述换热组件包括与所述壳体1-1内壁固定连接的托盘1-5、安装于所述托盘1-5内的换热管1-6和安装于所述壳体1-1外壁且位于所述换热管1-6外侧的管箱1-7，所述托盘1-5水平设置且其一侧与所述壳体1-1的内壁留有间隙，所述管箱1-7上设有第一蒸汽进口1-7-1和第一蒸汽凝液出口1-7-2，所述换热管1-6的两端穿过所述壳体1-1的侧壁且在所述管箱1-7内分别与所述第一蒸汽进口1-7-1和第一蒸汽凝液出口1-7-2连通，使得热源蒸汽从上述管箱1-7的第一蒸汽进口1-7-1通入后流经所述托盘1-5内的换热管1-6，与托盘1-5内的甘油相物料换热后由所述第一蒸汽凝液出口1-7-2流出；所述换热组件在所述壳体1-1上交错排列设置，具体的，所述换热组件沿着所述壳体1-1
的纵向交替与所述壳体1-1侧壁的两侧连接固定(即图2所示的视图中奇数层的换热组件均与所述壳体1-1的左侧连接而右侧留有间隙，偶数层的换热组件均与右侧连接而左侧留有间隙)，使得所述托盘1-5内的甘油相经换热蒸发后溢流至下一层的换热组件中的托盘1-5中继续换热蒸发。
48.进一步的，所述托盘1-5为弓形，其弧形侧与所述壳体1-1的内壁连接固定，弦侧竖直设置溢流堰1-5-1，所述换热管1-6为u形管或蛇形管，布置于所述托盘1-5内，所述溢流堰1-5-1的高度与所述托盘内的换热管1-6的高度相同或略高于所述换热管1-6的高度，具体的，高出所述换热管1-6高度的5％～10％，使得托盘内的甘油相物料可没过所述换热管1-6，充分利用换热面积，且通过所述溢流堰1-5-1流入下一层换热组件的托盘1-5内，同时弓形托盘与溢流堰的设置也有助于甘油相物料溢流时的均匀分布。
49.进一步的，沿着所述壳体1-1的轴向向下，所述托盘1-5的面积依次增大，即所述托盘1-5与所述壳体1-1的内壁的间隙依次变窄，一方面上方换热组件的托盘内的轻相含量较高，留有较宽的间隙有利于蒸发气相上升时的阻力减小，降低压降；另一方面，随着甘油相的向下溢流，轻相的含量逐渐减小，分离难度逐渐增大，更大的托盘面积能容纳更多或更长的换热管，以提供更大的换热面积，提高轻相含量较少时的脱醇分离效率。
50.优选的，所述多层蒸发器1包括六层换热组件，沿着所述壳体1-1的轴向向下，每层换热组件的所述托盘1-5与所述壳体1-1内壁的间隙最大处的宽度与所述壳体1-1内径的比例依次为0.30～0.35、0.25～0.30、0.20～0.25、0.15～0.20、0.10～0.15、0.05～0.10，且所述托盘1-5与所述壳体1-1内壁的间隙最大处的宽度与所述壳体1-1内径的比例等比例减小。
51.进一步的，所述薄膜蒸发器5的螺旋分布器5-7为沿着所述转轴5-6设置的螺旋叶片结构，所述刮板结构5-8包括垂直连接于所述转轴5-6的若干个支撑杆5-8-1，所述支撑杆5-8-1沿圆周均匀分布，所述支撑杆5-8-1的另一端固定连接一竖直的杆状刮板5-8-2，所述杆状刮板5-8-2在转动过程中贴近所述内壳体5-1的内壁面，有助于将内壁面上的液体形成连续的和均匀的液膜，提高蒸发效率。
52.所述螺旋分布器5-7和所述刮板结构5-8沿着所述转轴5-6依次交替排列，结构上互不干扰，所述螺旋分布器5-7和刮板结构5-8设置为3～6段；优选的，所述螺旋分布器5-7设置为4段，所述刮板结构5-8设置为3段。
53.进一步的，所述甲醇精馏单元中的溢流管16-4的高度与所述再沸器15的换热壳程的最高处相等，一方面可以保证所述甲醇精馏塔塔釜液面高度的稳定，另一方面还可以保证所述再沸器15的换热面积的利用率，避免换热面积的牺牲。
54.进一步的，所述精馏塔进口11-1与所述第一甲醇水储罐4和第二甲醇水储罐9的连接管线上设置一预热器17，用于将待精制的粗甲醇经所述预热器17先预热后再通入所述甲醇精馏塔内。
55.进一步的，所述甲醇精馏塔的塔板段11-2包括若干平行设置，固定于所述塔体11内壁的塔板11-2-1，所述塔板11-2-1可选择为筛板塔板、泡罩塔板、浮阀塔板等，所述塔板11-2-1的上下方均分别设置溢流板11-2-2和降液管11-2-3，用于在各塔板上保持一定厚度的液层，并通过所述降液管流至下一层塔板上。
56.进一步的，所述塔板段11-2下方且位于所述蒸汽进口11-7上方设有气体分布器
11-2-4，用于将来自塔釜再沸的含水甲醇蒸汽均匀分布于塔体11内，同时减少含水甲醇蒸汽中的液沫夹带，提高精馏的纯度。
57.进一步的，所述填料段11-3包括若干层填料层11-3-1，所述填料层11-3-1置于固定于所述塔体11内壁的支撑栅板11-3-2的上方，所述填料层11-3-1可选择为规整填料或是散堆填料，所述填料层11-3-1上方设置液体分布器11-3-3，用于将自上流下的冷凝回流的甲醇液体均匀分布于填料上，提高精馏的纯度。
58.进一步的，所述填料段11-3上方且位于所述回流进口11-5下方设有除沫器11-3-4，用于进一步除去精馏过程中的液沫夹带，同时还可起到回流的甲醇液体初步分布的作用，所述除沫器11-3-4选择为不锈钢丝网除沫器。
59.进一步的，所述一级冷凝器12中甲醇走壳程，冷却介质走管程，所述一级冷凝器12包括上下两段冷凝管12-1，依次对甲醇蒸汽进行冷凝；所述二级冷却器13中甲醇走管程，冷却介质走壳程，对冷凝后的甲醇凝液进一步冷却，提高甲醇的收率并且避免甲醇的浪费。
60.进一步的，所述甲醇回流罐14的上端设有尾气出口14-1，与尾气排放管线19连接，所述一级冷凝器12和二级冷却器13的连接管线与所述尾气排放管线19连接，用于将甲醇冷凝后的不凝气体及时排放。
61.进一步的，所述甲醇回流罐14的回流罐出口14-2连接一精甲醇罐18，用于将冷凝收集的精制甲醇部分回流后，部分通入所述精甲醇罐18内储存；所述精甲醇罐18的上端设有甲醇罐尾气出口18-1，与所述尾气排放管线19连接，用于将所述精甲醇罐18上方聚集的气体及时排放；所述精甲醇罐18设有甲醇罐出口18-2，用于精制甲醇的排出并通往下游装置，如作为原料返回至酶法生物柴油的反应器内。
62.进一步的，所述组合蒸发脱醇系统的各设备的连接管线上根据实际流体输送需求，设置泵或压缩机，为流体输送提供动力。
63.根据本实用新型提供的上述系统，酶法生物柴油生产过程中的甲醇回收的过程具体如下：
64.酶法生物柴油生产过程中经甘油分离系统得到的生物柴油相和甘油相两相物料，其中甘油相通入所述第一换热器预热后进入所述多层蒸发器，多层蒸发器内的换热组件中通入蒸汽提供热源，甘油相物料在最上层换热组件的托盘内与换热管内的蒸汽换热蒸发，随着不断地进料，甘油相物料溢流至下一层换热组件并依次经过下方的若干层换热组件不断被换热蒸发，实现甘油相的深度脱醇，脱醇后的甘油从底部的出液口排出并通入所述第一换热器中与进料的甘油相换热，热量综合利用，利用脱醇后甘油的热量预热进料同时实现自身的冷却降温，蒸发后的气相从顶端的出气口排出，经第一冷却器冷凝后收集于所述第一甲醇水储罐内。
65.生物柴油相通入第二换热器预热后进入所述薄膜蒸发器，薄膜蒸发器的换热夹套内通入蒸汽提供热源，生物柴油相进料后在旋转的螺旋分布器和刮板结构的共同作用下，均布于内壁面上并沿着内壁面向下流动，且在内壁面形成连续均匀的液膜，实现生物柴油相的深度脱醇，脱醇后的生物柴油从底部的液相出口排出并通入所述第二换热器中与进料的生物柴油相换热，蒸发后的气相从顶端的气相出口排出，经缓冲罐缓冲和第二冷却器冷凝后收集于所述第二甲醇水储罐内。所述第一甲醇水储罐和第二甲醇水储罐中的甲醇水汇和后进入下游甲醇精馏单元。
66.甲醇水混合物经所述预热器预热后进入所述甲醇精馏塔内，所述精馏塔塔体的下部为塔板段，上部为填料段，经所述再沸器再沸的含水甲醇蒸汽在所述塔板段上升，与向下流动的甲醇水溶液接触传质换热，初步提馏甲醇蒸汽；所述精馏塔塔釜的水相通过所述溢流管输送至所述废水罐，当废水罐内的水中甲醇含量过高时可开启所述废水罐内的加热器进一步蒸发，从而保证出水的合格；塔体内初步提馏的甲醇蒸汽进入所述填料段，与向下流动的甲醇回流液体接触传质换热，进一步精馏提高甲醇蒸汽的纯度；甲醇蒸汽自塔顶排出依次经过一级冷凝器和二级冷却器，甲醇凝液收集于所述甲醇回流罐内，部分甲醇凝液回流回所述精馏塔内，部分输送至所述精甲醇罐内贮存并输送至下游装置，如作为原料返回至酶法生物柴油的反应器内。
67.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型为酶法生物柴油工艺制备并分离得到的甘油相和生物柴油相设置组合蒸发脱醇和精馏分离的甲醇回收系统，根据两相中轻相的比例，分别设置多层蒸发单元和薄膜蒸发单元，保证两相的脱醇效率，实现甘油相和生物柴油相中甲醇的深度脱除；所述甲醇精馏塔塔体内的下部为塔板段，上部为填料段，分别用于初步提馏甲醇蒸汽和对初步提馏的甲醇蒸汽进行精馏，提高甲醇精馏的纯度，通过所述甲醇精馏单元可以得到纯度高于99.99％的甲醇。所述多层蒸发单元通过设置若干层的换热组件实现甘油相中轻相的逐层换热，且换热组件的托盘的面积逐层增大，一方面上层的用于蒸汽上升的间隙较宽有利于蒸发气相上升时的阻力减小，降低压降，另一方面，下层的换热组件提供更大的托盘，可容纳更多或是更长的换热管，带来更大的蒸发换热面积。所述薄膜蒸发单元利用夹套通入热源换热，在若干层的螺旋分布器和刮板结构的共同作用下在内壳体的内壁面上形成连续均匀的液膜，传热效率高，停留时间短。所述甲醇精馏单元的精馏塔液相出口通过一段溢流管连接废水罐，一方面可以保证所述甲醇精馏塔塔釜液面高度的稳定，另一方面还可以保证所述再沸器的换热面积的利用率，避免换热面积的牺牲；且所述废水罐内设置加热器，当废水罐内的水中甲醇含量过高时可通过所述加热器进一步蒸发，从而保证出水的合格同时提高了甲醇的回收率。
68.以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

技术特征：

1.一种酶法生物柴油生产过程中的甲醇回收系统，其特征在于，所述甲醇回收系统包括多层蒸发单元、薄膜蒸发单元和甲醇精馏单元，其中：所述多层蒸发单元用于甘油相脱醇，包括多层蒸发器，所述多层蒸发器上设有若干层换热组件，所述多层蒸发器顶端的出气口通过第一冷却器与第一甲醇水储罐连接；所述薄膜蒸发单元用于生物柴油相脱醇，包括薄膜蒸发器，所述薄膜蒸发器的中心设有转轴，所述转轴上固定连接有若干段螺旋分布器和若干段刮板结构，所述薄膜蒸发器顶端的气相出口依次通过缓冲罐和第二冷却器与第二甲醇水储罐连接；所述甲醇精馏单元用于精制脱醇后的粗甲醇，包括甲醇精馏塔，所述甲醇精馏塔的精馏塔进口与所述第一甲醇水储罐和第二甲醇水储罐的出口连接，所述甲醇精馏塔的塔体内，在所述精馏塔进口下方设置塔板段，上方设置填料段；所述塔体的精馏塔气相出口依次连接一级冷凝器、二级冷却器和甲醇回流罐后连接于所述塔体的回流进口；所述塔体的精馏塔液相出口连接再沸器后与所述塔体的蒸汽进口连接，所述精馏塔液相出口通过一段高于所述精馏塔液相出口的溢流管与废水罐连接，所述废水罐内设置加热器，所述废水罐的上端设有与所述蒸汽进口连接的废水罐出气口。2.根据权利要求1所述的甲醇回收系统，其特征在于，所述多层蒸发单元还包括第一换热器，所述第一换热器的管程进口与上游甘油相出口连接，管程出口与所述多层蒸发器的进料口连接；所述多层蒸发器的出液口与所述第一换热器的壳程进口连接，所述第一换热器的壳程出口用于脱醇并冷却后的甘油排出；所述薄膜蒸发单元还包括第二换热器，所述第二换热器的冷源进口与上游生物柴油相出口连接，冷源出口与所述薄膜蒸发器的进液口连接；所述薄膜蒸发器的液相出口与所述第二换热器的热源进口连接，所述第二换热器的热源出口用于脱醇并冷却后的生物柴油排出。3.根据权利要求1所述的甲醇回收系统，其特征在于，所述多层蒸发器包括壳体，所述换热组件包括与所述壳体内壁固定连接的托盘、安装于所述托盘内的换热管和安装于所述壳体外壁且位于所述换热管外侧的管箱；所述托盘为弓形，其弧形侧与所述壳体的内壁连接固定，弦侧竖直设置溢流堰且与所述壳体的内壁留有间隙；所述管箱上设有第一蒸汽进口和第一蒸汽凝液出口，所述换热管的两端穿过所述壳体的侧壁且在所述管箱内分别与所述第一蒸汽进口和第一蒸汽凝液出口连通。4.根据权利要求3所述的甲醇回收系统，其特征在于，所述换热组件在所述壳体上交错排列设置；所述溢流堰的高度与所述托盘内的换热管的高度相同或高出所述换热管高度的5％～10％。5.根据权利要求3所述的甲醇回收系统，其特征在于，沿着所述壳体轴向向下，所述托盘的面积依次增大，即所述托盘与所述壳体内壁的间隙依次变窄。6.根据权利要求5所述的甲醇回收系统，其特征在于，沿着所述壳体轴向向下，所述托盘与所述壳体内壁的间隙最大处的宽度与所述壳体内径的比例等比例减小；所述多层蒸发器包括六层换热组件，沿着所述壳体轴向向下，每层换热组件的托盘与所述壳体内壁的间隙最大处的宽度与所述壳体内径的比例依次为0.30～0.35、0.25～0.30、0.20～0.25、0.15～0.20、0.10～0.15、0.05～0.10。7.根据权利要求1所述的甲醇回收系统，其特征在于，所述薄膜蒸发器的螺旋分布器为
沿着所述转轴设置的螺旋叶片结构，所述刮板结构包括垂直连接于所述转轴的若干个支撑杆，所述支撑杆沿圆周均匀分布，所述支撑杆的另一端固定连接一竖直的杆状刮板；所述螺旋分布器和所述刮板结构沿着所述转轴依次交替排列。8.根据权利要求1所述的甲醇回收系统，其特征在于，所述溢流管的高度与所述再沸器的换热壳程的最高处相等。9.根据权利要求1所述的甲醇回收系统，其特征在于，所述甲醇精馏塔的塔板段包括若干平行设置，固定于所述塔体内壁的塔板，所述塔板的上下方分别设置溢流板和降液管；所述塔板段下方且位于所述蒸汽进口上方设有气体分布器；所述填料段包括若干层填料层，所述填料层置于固定于所述塔体内壁的支撑栅板的上方，所述填料层上方设置液体分布器；所述填料段上方且位于所述回流进口下方设有除沫器，所述除沫器为不锈钢丝网除沫器。10.根据权利要求1所述的甲醇回收系统，其特征在于，所述甲醇回流罐的上端设有尾气出口，与尾气排放管线连接，所述一级冷凝器和二级冷却器的连接管线与所述尾气排放管线连接；所述甲醇回流罐的回流罐出口连接精甲醇罐，所述精甲醇罐的上端设有甲醇罐尾气出口，与所述尾气排放管线连接。

技术总结

本实用新型提供了一种酶法生物柴油生产过程中的甲醇回收系统，包括多层蒸发单元、薄膜蒸发单元和甲醇精馏单元，所述多层蒸发单元用于甘油相脱醇，包括设有若干层换热组件的多层蒸发器；所述薄膜蒸发单元用于生物柴油相脱醇，包括中心设有转轴，转轴上固定若干段螺旋分布器和刮板结构的薄膜蒸发器；所述甲醇精馏单元包括用于精制上述脱醇后粗甲醇的甲醇精馏塔，塔体内下方设置塔板段，上方设置填料段，精馏塔液相出口通过一段高于所述液相出口的溢流管连接废水罐，废水罐内设置加热器，废水罐的上端设有与精馏塔蒸汽进口连接的出气口。所述甲醇回收系统实现了甘油和生物柴油相中甲醇的深度脱除，并通过所述甲醇精馏单元得到了纯度高于99.99％的甲醇。了纯度高于99.99％的甲醇。了纯度高于99.99％的甲醇。