專利名稱：一種油脂中壓水解反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化工領(lǐng)域的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備，特別涉及一種油脂中壓水解的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
油脂是各種脂肪酸甘油酯的總稱。水解可得脂肪酸和甘油，油脂水解是工業(yè)上獲取脂肪酸的主要途徑。 油脂水解可用酸或堿以及生物酶作水解劑，輔助一定的溫度、壓力等條件完成。油脂水解為可逆反應(yīng)，存在一定化學(xué)平衡，應(yīng)盡量使反應(yīng)在反應(yīng)速率高的同時(shí)促進(jìn)產(chǎn)物分離，抑制反應(yīng)的產(chǎn)物濃度盡量低。一般認(rèn)為油脂水解反應(yīng)是分階段進(jìn)行的，每階段都為雙分子反應(yīng)，即一個(gè)分子油脂和一個(gè)分子水反應(yīng)生成一個(gè)分子脂肪酸和一個(gè)分子二甘酯。一個(gè)分子二甘酯又和一個(gè)分子水反應(yīng)生成一個(gè)分子脂肪酸和一個(gè)分子單甘酯。一個(gè)分子單甘酯再和一個(gè)分子水反應(yīng)生成一個(gè)分子脂肪酸和一個(gè)分子甘油，這才完成油脂的水解反應(yīng)，最終的產(chǎn)物是3分子脂肪酸和I分子甘油。油脂水解速度取決于溫度。在低溫時(shí)，油脂水解速度極慢，要用催化劑來(lái)加速水解反應(yīng)，隨著反應(yīng)溫度的升高，水解反應(yīng)速度加快，在高溫時(shí)(200°C以上)，即使沒(méi)有催化劑，水解速度也是很快的。高溫不僅使反應(yīng)物碰撞機(jī)會(huì)增多，反應(yīng)速度加快，而且能促進(jìn)水的離解，生成更多的氫離子和氫氧根離子，成為油脂水解的催化劑。高溫增大了水在油中的溶解度(32°C時(shí)棉籽油在水中溶解度為O. 14%，180°C時(shí)為3%，230°C時(shí)為8%，250°C時(shí)為20%)，增大了油脂與水的接觸面積。因此，適宜的水解溫度不僅能增加水解速度，而且不需添加水解催化劑。但水解溫度不能過(guò)高，例如不能超過(guò)260°C，因這時(shí)除主反應(yīng)外，還會(huì)發(fā)生油脂或甘油的裂解、聚合等副反應(yīng)，使脂肪酸得率下降，產(chǎn)品色澤加深，氣味加重。在超過(guò)100°C的溫度下進(jìn)行油脂水解時(shí)，因水在100°C沸騰，為保持水呈液態(tài)，反應(yīng)系統(tǒng)必須加壓。溫度越高，需要的壓力也越大，而單純只加壓而不加溫對(duì)水解反應(yīng)的影響則不大。油脂水解方法很多，已工業(yè)化的有酸化法、分解劑法、皂化-酸化法、分批熱壓觸媒法、熱壓無(wú)觸媒法、高溫?zé)o觸媒水解法和酶分解法。發(fā)展趨勢(shì)是常壓一低壓一中壓一高壓，有觸媒一無(wú)解媒，分批間歇一連續(xù)式。由于環(huán)境污染問(wèn)題，現(xiàn)代工藝已不用觸媒水解法，目前較先進(jìn)的方法有熱壓無(wú)觸媒法和高溫?zé)o觸媒法。常規(guī)工藝中，熱壓無(wú)觸媒法(又稱中壓法)可分為間歇法和連續(xù)法兩種。熱壓無(wú)觸媒間歇法的水解溫度為200 240°C，相應(yīng)的壓力為2 3. 5MPa，一般進(jìn)行兩次水解，油脂水解率可達(dá)95%以上。將油脂，淡甘油水打入配料罐，均勻混合后用泵送入中壓水解器，通入3. OMPa直接蒸氣加熱，當(dāng)分解度達(dá)到85%左右時(shí)，停止進(jìn)入蒸氣，靜置分去濃度為15%的甘油水，油相配入新鮮水再返回重新水解，直至水解率達(dá)95%以上。甘油水經(jīng)降壓器，中間分層鍋，甘油水貯罐，最后送甘油回收車間。脂肪酸經(jīng)分離器，分層器，最后進(jìn)入貯罐。這種水解法每天可處理油脂7 16t ;熱壓無(wú)觸媒連續(xù)水解法用2 3個(gè)熱壓釜串聯(lián)連續(xù)水解。油脂和水在三只串聯(lián)的熱壓釜系統(tǒng)中保持逆向流動(dòng)，油脂進(jìn)入一號(hào)熱壓釜，而新鮮水進(jìn)入最后一只熱壓釜。甘油水從釜底部進(jìn)入分離器，再經(jīng)閃蒸后進(jìn)入貯罐。脂肪酸從熱壓釜系統(tǒng)頂部進(jìn)入分離器，再入貯罐.水解溫度230°C左右，壓力3. OMPa，水解率可達(dá)96% 98%，甘油水濃度12% 15%，一天可處理油脂40t。單塔式高壓無(wú)觸媒連續(xù)水解是目前世界上最先進(jìn)的油脂水解方法。每套裝置處理能力可以達(dá)到(5 6)萬(wàn)t/a。此法反應(yīng)溫度250 260°C，壓力5. 5 6. OMPa0油脂從塔底進(jìn)入，水從塔頂進(jìn)入，通過(guò)分布器使水分散成微細(xì)液滴。6. OMPa高壓蒸氣分別從上、中、下三點(diǎn)進(jìn)入水解塔，維持塔內(nèi)250°C的反應(yīng)溫度，油脂與水逆向接觸，逐步進(jìn)行水解反應(yīng)。水把 甘油洗出，變成甘油水從塔釜引出，濃度約15%左右，脂肪酸從塔頂引出。油脂從塔底進(jìn)入升到塔頂，歷時(shí)I 3h，水解率高達(dá)98% 99%。熱壓無(wú)觸媒水解工藝與高壓無(wú)觸媒水解工藝，中國(guó)都有引進(jìn)裝置。有關(guān)廠家對(duì)兩法作了仔細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估，認(rèn)為高壓無(wú)觸媒水解工藝生產(chǎn)率高，能耗低，造價(jià)低，有明顯的優(yōu)越性。中壓水解，關(guān)鍵設(shè)備為中壓水解反應(yīng)器。上述傳統(tǒng)工藝中水解反應(yīng)器均使用直接蒸汽。這要求中壓蒸汽鍋爐不間斷產(chǎn)汽，且蒸汽及水解反應(yīng)器相關(guān)系統(tǒng)全部要求達(dá)到對(duì)應(yīng)壓力條件設(shè)計(jì)。整體能耗高，設(shè)備管道粗重，鋼材消耗大。金屬隨時(shí)間造成的腐蝕等褪變易造成安全隱患，在薄弱部位高溫帶壓物料突然泄放危害嚴(yán)重。蒸汽溫度與壓力相關(guān)，水解用直接蒸汽需要一直維持反應(yīng)壓力2 3. 5MPa。溫度低于反應(yīng)要求時(shí)仍需系統(tǒng)輸入大量能量，維持壓力，且無(wú)法回收熱能。而導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)可在很低壓力(泵輸出壓力O. 6MPa-0. 9MPa)時(shí)穩(wěn)定輸出熱量(300°C )，給物料傳熱后導(dǎo)熱油溫度降低，剩余的熱量回導(dǎo)熱油爐，升溫成高品位熱能后再次用于水解反應(yīng)器。現(xiàn)有的油脂水解設(shè)備和工藝尚未有與導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)適應(yīng)的反應(yīng)器。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種油脂中壓水解反應(yīng)器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的油脂水解設(shè)備不能與導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)適應(yīng)的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種油脂中壓水解反應(yīng)器，其特征在于，包括反應(yīng)器桶身，反應(yīng)器桶身的兩端分別設(shè)置有第一封蓋和第二封蓋，所述反應(yīng)器桶身上設(shè)置有物料進(jìn)出口，反應(yīng)器桶身內(nèi)設(shè)置有供導(dǎo)熱油對(duì)物料加熱用的U型傳熱管，且U型傳熱管的進(jìn)、出口與外部導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)連接。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述反應(yīng)器桶身上連接有壓力表及放空裝置，該壓力表及放空裝置連接在第一封蓋上，用于了解內(nèi)部壓力，及升溫初期排除空氣和出料時(shí)放空。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一封蓋上設(shè)置有安全閥，用于超壓保護(hù)。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述反應(yīng)器桶身外壁上設(shè)有用于物料降溫和回收熱能用的盤管。[0019]在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述物料進(jìn)出口設(shè)置在第二封蓋上。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述第二封蓋上設(shè)置有溫度計(jì)接口，可安裝現(xiàn)場(chǎng)指示雙金屬溫度計(jì)或遠(yuǎn)傳的熱電偶溫度計(jì)。溫度計(jì)接口處設(shè)置有底部盲堵的專用護(hù)管。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一封蓋和第二封蓋與反應(yīng)器桶身之間通過(guò)法蘭可拆卸連接，以便于檢修。在本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述反應(yīng)器桶身外壁的上部設(shè)置有承重托架，便于豎向安裝。本實(shí)用新型能與導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)適應(yīng)，采用導(dǎo)熱油加熱，并將水解壓力封閉在反 應(yīng)器桶身內(nèi)，對(duì)生產(chǎn)線其他單元顯著降低要求，可整體降低工廠建設(shè)費(fèi)用和省略中壓蒸汽鍋爐，顯著節(jié)約能耗。本實(shí)用新型采用標(biāo)準(zhǔn)件材料設(shè)計(jì)制造，強(qiáng)度高、簡(jiǎn)潔靈活，便于安裝維護(hù)和使用；在需要檢修和更換零件時(shí)，可通過(guò)拆卸第一封蓋和第二封蓋實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型可現(xiàn)場(chǎng)指示壓力溫度，也可用電子傳感器采集實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。此實(shí)用新型可同型號(hào)多組串并聯(lián)使用，提高產(chǎn)能和轉(zhuǎn)化率。串聯(lián)兩級(jí)使用，3小時(shí)內(nèi)即可達(dá)到98%以上水解率。本實(shí)用新型的特點(diǎn)可參閱本案圖式及以下較好實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明而獲得清楚地了解。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為反應(yīng)器桶身上第一封蓋的俯視示意圖。圖3為第二封蓋的示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。參見(jiàn)圖1，一種油脂中壓水解反應(yīng)器，主要包括反應(yīng)器桶身8，反應(yīng)器桶身8的兩端分別設(shè)置有第一封蓋6和第二封蓋13。第一封蓋6與反應(yīng)器桶身的上法蘭7連接，第二封蓋13與反應(yīng)器桶身的下法蘭12連接，以便于檢修。第一封蓋6、上法蘭7、第二封蓋13和反應(yīng)器桶身的下法蘭12的材質(zhì)、尺寸選用SUS316(0Crl7Nil2Mo2)，DN400，PN6. 3MPa。反應(yīng)器桶身8選用SUS316(0Crl7Nil2Mo2)，DN400，壁厚14mm完整鋼管裁制，中間不得有任何焊接等缺陷，保證關(guān)鍵部位的強(qiáng)度。反應(yīng)器桶身內(nèi)設(shè)置有供導(dǎo)熱油對(duì)物料加熱用的U型傳熱管11，且U型傳熱管11的進(jìn)、出口均從第一封蓋6穿出。參見(jiàn)圖2，U型傳熱管11的進(jìn)、出口端均分別設(shè)置有進(jìn)口法蘭4和出口法蘭5，以便于U型傳熱管11與外部導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)連接。為避免熱脹冷縮傷害設(shè)備，導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)的導(dǎo)熱油出口閥不得關(guān)閉，用導(dǎo)熱油溫度和進(jìn)口閥調(diào)整流量為物料供熱。進(jìn)口法蘭4和出口法蘭5的材質(zhì)、尺寸選用SUS316(0Crl7Nil2Mo2)，DN50, PN6. 3MPa,對(duì)應(yīng)的U型傳熱管11材質(zhì)相同，DN50壁厚5. 5mm。U型傳熱管11做同材質(zhì)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)和內(nèi)部角鋼斜牽補(bǔ)強(qiáng)。第一封蓋6上設(shè)置有壓力表及放空裝置I，壓力表量程選用-O. lMPa-5. OMPa,因加熱時(shí)期為正壓，冷卻可能會(huì)有負(fù)壓出現(xiàn)，需選正負(fù)壓力表。放空用在加熱初期，排出物料中帶有的空氣，避免氧化，以及冷后排料，破除真空使用。為防止對(duì)壓力表劇烈沖擊，放空處均使用針型閥細(xì)微調(diào)節(jié)。壓力表及放空裝置I通過(guò)壓力表接口法蘭2安裝在反應(yīng)器上。排氣不得妨礙人身安全。第一封蓋6上還設(shè)置有安全閥，用于超壓保護(hù)，安全閥與第一封蓋6上的安全閥接口法蘭3連接。安全閥設(shè)定為4. lMPa-4. 3MPa起跳。閥后排氣不得妨礙人身安全。壓力表接口法蘭2、安全閥接口法蘭3的材質(zhì)、尺寸選用SUS316(0Crl7Nil2Mo2)，DN25，PN6. 3MPa，對(duì)應(yīng)的管子材質(zhì)相同，DN25壁厚4. 5mm。參見(jiàn)圖3，第二封蓋13上設(shè)置有物料進(jìn)出口 15。物料出入口 15法蘭材質(zhì)SUS316(0Crl7Nil2Mo2)，DN50，PN6. 3MPa，鋼管同材質(zhì) DN50，壁厚 5. 5_。均同材質(zhì)補(bǔ)強(qiáng)。第二封蓋13上還設(shè)置有溫度計(jì)接口，可安裝現(xiàn)場(chǎng)指示雙金屬溫度計(jì)或遠(yuǎn)傳的熱電偶溫度計(jì)。溫度計(jì)接口處設(shè)置有底部盲堵的專用護(hù)管?！し磻?yīng)器桶身外壁上設(shè)有用于物料降溫和回收熱能用的盤管10。盤管10的材質(zhì)和尺寸選用SUS04(0Crl8Ni9)，DN25，壁厚3. 5_，對(duì)應(yīng)的法蘭材質(zhì)相同，DN25, PN2. 5MPa?？捎糜趨⑴c水解反應(yīng)的軟水冷卻。反應(yīng)器桶身外壁的上部設(shè)置有承重托架(四組)9，便于豎向安裝。承重托架采用材質(zhì)SUS04(0Crl8Ni9)6mm鋼板裁制，桶身墊板(底X高)150 X 200，梯形筋板(上底X下底 X 高)100 X 250 X 160，平板 150X200。嚴(yán)格按對(duì)應(yīng)材質(zhì)不銹鋼焊接技術(shù)規(guī)程焊接，并經(jīng)過(guò)X光探傷檢驗(yàn)。本實(shí)用新型豎向安裝，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)可多組串并聯(lián)使用。試運(yùn)行完好后外壁加IOcm巖棉保溫層，2mm鋁板保護(hù)。反應(yīng)器桶身外壁允許點(diǎn)焊掛保溫層的鋼針。使用時(shí)，放空閥打開(kāi)，經(jīng)過(guò)計(jì)量的軟水和油脂打入反應(yīng)器桶身內(nèi)。關(guān)閉物料出入口上的閥門，打開(kāi)導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)的導(dǎo)熱油閥向物料傳熱升溫，約升溫15min后排凈殘余空氣，關(guān)閉放空閥。升溫升壓至反應(yīng)區(qū)段220°C-260°C，維持反應(yīng)2小時(shí)。之后關(guān)閉導(dǎo)熱油閥，自然降溫O. 5小時(shí)，開(kāi)啟外冷卻的盤管，用軟水繼續(xù)降溫至低于90°C。壓力低于O. 3MPa打開(kāi)物料出入口上的閥門出料，若出現(xiàn)負(fù)壓則打開(kāi)放空閥后出料，甚至自放空閥補(bǔ)入低壓蒸汽協(xié)助出料。排出的物料靜置分液，取樣化驗(yàn)。達(dá)到分解效果去后續(xù)工段，若未達(dá)到98%水解率則補(bǔ)充軟水，再次水解。水解的下層水為甜水，可濃縮制取甘油。正常生產(chǎn)，油水比3:1-4: 1，裝填系數(shù)O. 9，兩次3小時(shí)220°C _260°C水解，無(wú)催化劑可穩(wěn)定水解率到98%以上。輔助系統(tǒng)的導(dǎo)熱油一般可控制在270°C _290°C之間。換熱回收熱能的軟水可供其他水解器油脂水解使用。正常使用情況，每一年拆檢第一封蓋和第二封蓋一次。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求1.一種油脂中壓水解反應(yīng)器，其特征在于，包括反應(yīng)器桶身，反應(yīng)器桶身的兩端分別設(shè)置有第一封蓋和第二封蓋，所述反應(yīng)器桶身上設(shè)置有物料進(jìn)出口，反應(yīng)器桶身內(nèi)設(shè)置有供導(dǎo)熱油對(duì)物料加熱用的U型傳熱管，且U型傳熱管的進(jìn)、出口與外部導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油脂中壓水解反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器桶身上連接有壓力表及放空裝置，該壓力表及放空裝置連接在第一封蓋上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油脂中壓水解反應(yīng)器，其特征在于，所述第一封蓋上設(shè)置有安全閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油脂中壓水解反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器桶身外壁上設(shè)有用于物料降溫和回收熱能用的盤管。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油脂中壓水解反應(yīng)器，其特征在于，所述物料進(jìn)出口設(shè)置在第二封蓋上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油脂中壓水解反應(yīng)器，其特征在于，所述第二封蓋上設(shè)置有溫度計(jì)接口，溫度計(jì)接口處設(shè)置有底部盲堵的專用護(hù)管。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油脂中壓水解反應(yīng)器，其特征在于，所述第一封蓋和第二封蓋與反應(yīng)器桶身之間通過(guò)法蘭可拆卸連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油脂中壓水解反應(yīng)器，其特征在于，所述反應(yīng)器桶身外壁的上部設(shè)置有承重托架。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種油脂中壓水解反應(yīng)器，包括反應(yīng)器桶身，反應(yīng)器桶身的兩端分別設(shè)置有第一封蓋和第二封蓋，所述反應(yīng)器桶身上設(shè)置有物料進(jìn)出口，反應(yīng)器桶身內(nèi)設(shè)置有供導(dǎo)熱油對(duì)物料加熱用的U型傳熱管，且U型傳熱管的進(jìn)、出口與外部導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)連接。本實(shí)用新型能與導(dǎo)熱油供熱系統(tǒng)適應(yīng)，采用導(dǎo)熱油加熱，并將水解壓力封閉在反應(yīng)器桶身內(nèi)，對(duì)生產(chǎn)線其他單元顯著降低要求，可整體降低工廠建設(shè)費(fèi)用和省略中壓蒸汽鍋爐，顯著節(jié)約能耗。
文檔編號(hào)C11C1/04GK202762413SQ20122048241
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者姚東陽(yáng), 陳濤, 高靜 申請(qǐng)人:陜西德融新能源股份有限公司