專利名稱：由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法
技術領域：
本發明涉及一種甘油的制備方法。
背景技術：
由于將動植物油酯化以獲得生質柴油的制程會產出動植物凝膠、粗甘油、 游離脂肪酸、甲醇(或乙醇)、以及氫氧化鉀所組成的皂化副產物。
這些皂化副產物雖有商業價值，但如不能將的進行細部處理，會對環境造 成一定的危害。
一般中小型生質柴油煉制廠由于無適當的技術以及設備處理這
些副產品。因此，大都將這些副產品以每/>噸200 250美元(2007年第四季度) 不等的價格出售，讓下游廠商進行處理。
雖然已有具專業技術的廠商提供技術能夠將這種粗甘油進行精煉，以獲得 精煉的甘油，但由于投資額龐大，鮮有廠商進行此項投資；而多數下游廠商， 則在收到這些副產品之后，部分會將的當成原料制成肥皂，再將殘余物攙入燃 料油之中當成燃料；或者將的作為原料制成飼料。而部分廠商則是將這些副產 品加入重燃料油中作為燃料油；這些做法其末端產品附加價值不高，殊為可惜。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種由生質柴油制程的副 產物制備甘油的方法，提高末端產品的附加價值。 為實現上述目的，本發明采用的技術方案包括
一種由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特征在于所需設備包 括一只用于儲存由生質柴油轉酯化制程所產生的副產物的調合槽(IOI)、 一只磷 酸儲槽(102)、 一只清水儲槽(103)、 一組均質機(104)、 一組物料暫存槽(201)、 一 組三相離心機(202)以及復數輸送泵(105—108、 203)，所述的方法包括以下步驟
在磷酸儲槽(102)中放入磷酸；將生質柴油酯化制程所產生的副產物送入調 合槽(IOI)，再將一定比例的清水導入暫存槽中酯化制程副產物進行混合以及攪拌；完成攪拌的酯化制程副產物則以輸送泵(107)送入均質機(104)中進行轉化處 理，同時啟動輸送泵(203);將磷酸以特定比例送入均質機(104)與酯化制程副產 物進行混合以及轉化，完成混合以及轉化的酯化制程副產物混合物暫放在物料 暫存槽(201);物料暫存槽(201)內的物料將會轉化以及分離出粘稠狀的游離脂肪 酸、碎粒結晶狀的磷酸鉀合成物、以及液狀的粗甘油、水分以及甲醇混成物， 再以三相離心機(202)對上述分離出的物質進行三相分離。 為實現上述目的，本發明采用的技術方案還包括
一種由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特征在于包括一個將 甘油精煉的分子蒸餾制程單元(500)，所述的分子蒸餾制程單元(500),包括有一 組預熱器(501)、 一組分子蒸餾器(502)、 一組冷井(503)、 一組半成品收受槽(504)、 一組半成品輸出泵(505)、 一組副產品收受槽(506》 一組副產品緩沖槽(507)、 一 只副產品輸出泵(508)、 一組抽真空緩沖槽(509)、 一組線上氣液分離器(510)、 一 組真空泵(511)、 一組導熱油循環泵(512)、 一組導熱油加熱爐(513)、 一組導熱油 膨脹槽(514)、以及組成系統以及連接個別單元組件所需的管線、溫度控制器、 液位控制器、電動控制閥和操作控制盤，所述的制程方法包括
在水水機組(703)的冰水槽中加入清水以及乙二醇；啟動冰水機組(703)，所 述的冰水機組(703)開始制造冰水，并由內建的水水泵將水水送至冷井(503)的冷 凝回路以及分子蒸餾器(502)的機械軸封冷卻回路，再回到水水機組(703)的水水 槽中形成循環泵回路；
啟動導熱油循環泵(512),讓導熱油流經膨脹槽(514)后送入需要間接加熱的 預熱器(501)以及分子蒸餾器(502)，然后再回到導熱加油爐(513),完成自體循環；
啟動真空泵(511),經由管線對系統的進料管路進行抽氣，讓整個進料管路、 分子蒸餾器(502)、半成品收受槽(504)等進出料回路的管中大氣壓力下降；
將半成品收受槽(404)到達高液位時，半成品輸出泵(406)開始啟動，并將半 成品收受槽(404)內的物料送入預熱器(501)之后先升高溫度，再進入分子蒸餾器 (502)的缸體內側，同時內建在分子蒸餾器(502)的刮板則持續的旋轉，將物料均 勻涂抹在分子蒸餾器(502)的缸體內部形成厚度的薄膜；
在分子蒸餾器(502)的缸體內側以及外殼之間的夾層有溫度的導熱油通過， 與沾附在分子蒸餾器(502)缸體內部的油膜產生迅速的熱傳遞，讓物料的油膜能 保除升溫；
而由于分子蒸發餾器(502)內的工作壓力是在40Pa以下，因此油膜內的甘油未達常溫的蒸餾溫度即開始蒸發，甘油的分子進入分子蒸餾器(502)的內置冷凝 器時，即被冷凝下來而沿管線進入半成品收受槽(504),半成品收受槽(504)的半 成品為工業級甘油。
為實現上述目的，本發明釆用的技術方案還包括
一種由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，用來將工業級甘油再精煉 成醫藥級甘油，其特征在于其設備包括有一組預熱器(601)、 一組分子蒸餾器 (602)、 一組冷井(603)、 一組副產品收受槽(604)、 一組副產品輸出泵(605)、 一組 成品收受槽(606)、 一只成品輸出泵(607)、 一組抽真空緩沖槽(608)、 一組線上氣 液分離器(609)、 一組真空泵(610)、 一組導熱油循環泵(611)、 一組導熱油加熱爐 (612)、 一組導熱油膨脹槽(613)、以及組成系統以及連接個別單元組件所需的管 線、.溫度控制器、液位控制器、電動控制閥、操作控制盤以及外部冷卻系統； 外部的冷卻系統其制程包括
在冰水槽中加入清水以及乙二醇，讓水水機組(703)開始制造冰水，并由內
卻回路，再回到)水水才幾組(703)的冰水槽中形成循環泵回路；
啟動導熱油循環泵(611),讓導熱油流經膨脹槽(613)后送入需要間接加熱的 預熱器(601)以及薄膜蒸發器(602)，然后再回到導熱油加熱爐(612)，完成自體循 環；
啟動真空泵(611)經由管線對系統的進料管路進行抽氣，使進料管路、分子 蒸餾器(602)、成品收受槽(606)等進出料回路的管中大氣壓力下降；
并將半成品收受槽(504)內的物料送入預熱器(601)后先升高溫度，再進入分 子蒸餾器(602),所述的分子蒸餾器(602)的刮板則持續的旋轉，將物料均勻涂抹 在分子蒸餾器(602)內部形成薄膜；
在分子蒸餾器(602)的缸體內側以及外殼之間的夾層有溫度的導熱油通過， 而與沾附在分子蒸餾器(602)缸體內部的油膜產生迅速的熱傳遞，將物料的油膜 溫度迅速升溫而在40Pa負壓環境蒸發；
甘油的分子則在抵達分子蒸餾器(602)的內置冷凝器時即被冷凝下來而沿管 線進入成品收受槽(606)，而在成品收受槽(606)液位達到預設的高液位時輸送泵 (607)開始啟動將成品送入成品收受槽(606)。
與現有技術相比較，本發明具有的有益效果是是一種經濟且容易操作的 方法，可將這些生質柴油制程的副產物制備成(醫藥級)甘油。
圖1是本發明的粗甘油以及工業級甘油的精煉制程流程示意圖2是本發明的由生質柴油酯化制程副產品轉化成副產物的預處理制程單 元流程示意圖3是本發明的副產物分離制程單元流程示意圖； 圖4是本發明的曱醇回收的薄膜蒸發制程單元流程示意圖； 圖5是本發明的粗甘油混合物脫水制程單元流程示意圖； 圖6是本發明的工業級甘油精煉的分子蒸餾制程單元流程示意圖； 圖7是本發明的醫藥級甘油精煉的分子蒸餾制程單元流程示意圖； 圖8是本發明的公用設備示意圖。 .附圖標記說明酯化制程副產品轉化成副產物的預處理制程單元100;調合 槽101;磷酸儲槽102;清水儲槽103;均質機104;輸送泵105—108;副產物 分離制程單元200;物料暫存槽201;三相離心機202;輸送泵203;曱醇回收 的薄膜蒸發制程單元300;原料調合槽；301輸送泵302;原料調整槽；303;進 料泵304;預熱器305;薄膜蒸發器306;熱交換器307;半成品收受槽308;曱 醇收受槽309;輸送泵310;曱醇儲存槽311;線上氣液分離器312;真空泵313; 導熱油循環泵314;導熱油加熱爐315;導熱油膨脹槽316;輸送泵317;粗甘 油混合物脫水制程單元400;預熱器401;薄膜蒸發器402;熱交換器403;半 成品收受槽404;半成品輸出泵406;廢水回收槽405;輸送泵407;線上氣液 分離器408;真空泵409;導熱油循環泵410;導熱油加熱爐411;導熱油膨脹 槽412;工業級甘油精煉的分子蒸餾制程單元500;預熱器501;分子蒸餾器502; 冷井503;半成品收受槽504;半成品輸出泵505;副產品收受槽506;副產品 緩沖槽507;副產品輸出泵508;抽真空緩沖槽509;線上氣液分離器510;真 空泵511;導熱油循環泵512;導熱油加熱爐513;導熱油膨脹槽514;醫藥級 甘油精煉的分子蒸餾制程單元500、 600;預熱器601;分子蒸餾器602;冷井 603;副產品收受槽604;副產物輸出泵605;成品收受槽606;成品輸出泵607; 抽真空緩沖槽608;線上氣液分離器609;真空泵610;導熱油循環泵611;導 熱油加熱爐612;導熱油膨脹槽613;公用設備以及制程700;冷卻水塔701; 冷卻水泵702A、 702B、 702C、 702D;冰水4幾組703。
具體實施方式
茲將有關本發明的技術內容配合圖式說明如下
圖1是本發明由生質柴油制程的副產物制備(醫藥級)甘油的制程流程示意 圖。如圖所示本發明是由生質柴油制程的副產物制備(醫藥級)甘油的方法，包 括一個將酯化制程副產物轉化成可回收的副產物預處理制程單元100、 一副產物 分離制程單元200、 一回收曱醇的薄膜蒸發制程單元300、 一粗甘油混合物脫水 制程單元400、 一工業級甘油精煉的分子蒸餾制程單元500， 一醫藥級甘油精煉 的分子蒸餾制程單元600，以供精煉、工業級以及醫藥級甘油。前述所提的副產 品為 一般市面上由生質柴油制程殘留的粗甘油或急化甘油。
圖2是顯示本發明中有關將酯化制程副產品轉化成副產物的預處理制程單 元流程示意圖。如圖所示本制程單元100所需設備包括一只調合槽101、 一只 磷酸儲槽102、 一只清水儲槽103、 一組均質機1.04、以及輸送泵105—108。
在作業時，在磷酸儲槽102中放入純度85%以上的磷酸，在清水儲槽103 導入清水，然后將生質柴油酯化制程所產生的副產物送入調合槽101，再將一定 比例的清水以及比例為0.75~1%濃度為85%的磷酸導入調合槽101中與酯化制 程副產物進行混合以及反應(所述磷酸的特定比例是指磷酸占酯化制程副產物的 重量百分比的0.75—1%)，同時降低酯化制程副產物的粘度。完成反應的酯化制 程副產物則以輸送泵107送入均質才iL 104中進行轉化處理，同時，完成混合以 及轉化的酯化制程副產物混合物則進入物料暫存槽201(如圖3所示)之中累積， 以準備進行分離制程。
圖3是本發明中將副產物進行分離的制程單元流程示意圖。如圖所示在 本制程單元200所需的設備包括一組物料暫存槽201、 一組三相離心機202,以 及兩組tr送泵203。
完成混合以及轉化的酯化制程副產物混合物進入物料暫存槽201后，所述 的物料暫存槽201內的物料將會轉化以及分離出粘稠狀的游離脂肪酸FFA(Free Fat Acid)、碎粒結晶狀的褲酸鐘合成物Potassium Phosphoric Acid、以及液體狀 的粗甘油、水分、以及曱醇以及粗甘油混合物(以下簡稱粗甘油混合物)；由于此 三類的混合物其質量以及比重不同，因此可以釆用三相高速離心機將的進行分 離。
實際作業時，啟動輸送泵203,將轉化反應完成的酯化制程副產物送入三相 離心機202中，憑借三相離心機202的離心力將游離脂肪酸FFA、磷酸鉀結晶 物、以及粗甘油混合物分別分離出來。分離后的游離脂肪酸FFA可作為動物祠
12料的添加物或加入重油成為燃料油，磷酸鉀結晶即所稱的磷酸鐘肥可以出售給 肥料廠作為磷酸鉀肥的原料，而粗甘油混合物則被泵入次一階段的制程暫存槽
作為原料(Feedstock)，以進行甘油精煉制程。
圖4是顯示本發明用于回收甲醇的薄膜蒸發制程單元流程示意圖。如圖所 示經過預處理后(圖2、圖3)的粗甘油混合物中含有甲醇、水分、粗甘油(約 50~85%)、以及無機物雜質(MONG-Matter of Nonorganic)。由于上述的各個組 成份其蒸餾點各有不同，為能將這些物質完全分離以便獲得精煉的甘油，則需 要使用兩組薄膜蒸發器以及兩組分子蒸餾器，以便于不同工作溫度條件下，逐 步的將這些物質進行分離。茲分述如下
首先，用于回收甲醇的薄膜蒸發制程單元300,其所需設備包括一組原料調 合槽301、 一組輸送泵302、 一組原料調整槽303、 一組輸送泵304、 一組預熱 器305、 一組薄膜蒸發器(Wiper Type Thin Film Evaporator)306、 一組熱交換器 307、 一組半成品收受槽308、 一組甲醇收受槽309、 一組輸送泵310、 一組甲醇 儲存槽311、 一組線上氣液分離器312、 一組真空泵313、 一組導熱油循環泵314、 一組導熱油加熱爐315、 一組導熱油膨脹槽316、 一組輸送泵317以及組成系統 以及連接個別單元組件所需的管線、溫度控制器、液位控制器、控制閥、操作 控制盤等等所需組件，以及不屬于本單元的各別組件但需提供本單元功能性服 務的公用設備700(圖8所示)的冷卻水塔701、以及冷卻水泵702A、 702B、 702C、 702D等。
在作業時，冷卻水需導入本單元中需進行冷卻的單體設備包括薄膜蒸發器 306的軸封(Mechanical Seal)、真空泵313的軸封、以及熱交換器307的冷凝的 回路等。
作業時，啟動冷卻水泵702A、 702B、 702C、 702D以及冷卻塔701之后， 開始啟動導熱油循環泵314,讓導熱油流經膨脹槽316后送入需要間接加熱的預 熱器305以及薄膜蒸發器306，然后再回到導熱油加熱爐315,完成自體循環， 然后設定導熱油工作溫度，再啟動導熱油加熱爐315，讓導熱油逐漸加熱并升溫 至140 。C。
啟動真空泵3B,讓真空泵313經由管線對系統的進料管路進行抽氣，讓整 個進料管路、薄膜蒸發器306、半成品收受槽308、甲醇收受槽309等進出料回 路管線的壓力降至100mBar(0.1bar)以下。抽除真空過程的氣體則經由線上氣液 分離器312排入真空泵313,再經由排氣口排入大氣中。
13開始啟動輸送泵302,將原料調合槽301中的物料Feedstock送入原料調整 槽303進行調合(conditioning),再經由輸送泵304送入預熱器305提升其工作溫 度至58。C以上，之后再進入薄膜蒸發器306的缸體內側(Cylinder),同時內建在 薄膜蒸發器306的刮板(Wiper)則持續旋轉將物料均勻的涂抹粘附在薄膜蒸發器 306的氣缸體內部形成厚度介于4一5/1000mm(4um—5Mm)的薄膜；由于在薄 膜蒸發器306的缸體內側以及外殼之間的夾層間有溫度約140 °C的導熱油通過以 保持油膜的溫度不降；同時，由于進料以及出料管線內的工作壓力是在lOOmBar 的負壓之下，使得油膜內的甲醇分子在負壓情況未達63°C的蒸餾溫度前即開始 蒸發，甲醇蒸汽則沿出口管線進入熱交換器307,經過熱交換過程而被冷凝下來 進入甲醇收受槽309，而在甲醇收受槽309的液位達到預設的高液位時自動啟動 輸送泵310,將回收的甲醇溶液送入儲存槽311。.
未回收的副產品也即粗甘油混合物以及水分由于其蒸餾溫度較高，無法在 58。C的工作溫度蒸發，因此在薄膜蒸發器306的缸體內沿著缸壁下滑，進入半 成品收受槽308內，并在高液位時被輸送泵(317)泵送進入下一段的脫水制程。
在l個大氣壓之下，甲醇的蒸餾溫度為63°C,但由于其工作環境是在 100mBar的工作環境，因此曱醇在達到58°C時即開始蒸發。這樣的設計其目的 是要盡量避免讓物料中的甘油成份提前曝露在高溫環境下，而影響其品質，另 一方面也避免甲醇蒸汽接近閃火點而釀成危險。
圖5,是本發明的粗甘油混合物脫水制程單元程流程示意圖。如圖所示所 述的粗甘油混合物脫水制程單元400所需用的設備包括有一組預熱器401、 一組 薄膜蒸發器(Wiper Type Thin Film Evaporator)402、 一組熱交換器403、 一組半成 品收受槽404、 一組半成品輸出泵406、 一組廢水回收槽405、 一組輸送泵407、 一組線上氣液分離器408、 一組真空泵409、 一組導熱油循環泵410、 一組導熱 油加熱爐411、 一組導熱油膨脹槽412、以及組成系統以及連4矣個別單元組件所 需的管線、溫度控制器、液位控制器、電動控制閥、操作控制盤等等所需組件， 以及不屬于本單元的各別組件但需提供本單元功能服務屬于公用設備(圖8所 示)700的冷卻水塔701、以及冷卻水泵702A、 702B、 702C、 702D等。
在冷卻水進入本單元需行冷卻的單元包括薄膜蒸發器402的軸封 (Mechanical Seal)、真空泵409的軸封、以及熱交換器403的冷凝的回路等。
啟動導熱油循環泵410,讓導熱油流經膨脹槽412后送入需要間接加熱的預 熱器401以及薄膜蒸發器402，然后再回到導熱油爐，完成自體循環，然后設定導熱油工作溫度，再啟動導熱油加熱爐411,讓導熱油逐漸加熱并升溫至170°C左右。
啟動真空泵409,讓真空泵409經由管線對系統的進料管路進行抽氣，讓整 個進料管路、薄膜蒸發器402、半成品收受槽404、廢水回收槽405等進出料回 路的管中大氣壓力降至100mBar以下。抽除真空過程的氣體則經由線上氣液分 離器408排入真空泵409，再經由真空泵409排入大氣中。
在前一制程內的半成品收受槽308到達高液位時，輸送泵317開始啟動， 將半成品收受槽308內的物料送入預熱器401溫度維持至95。C左右，再進入薄 膜蒸發器402的缸體內側(Cylinder)，同時內建在薄膜蒸發器402的刮板(Wiper) 則持續的旋轉，將物料均勻涂抹在薄膜蒸發器402的缸體內部形成厚度介于4 一5/1000mm(4jum—5 pm)的薄膜；由于在薄膜蒸發器402的缸體內側以及外殼 之間的夾層有溫度約170。C的導熱油通過，與沾附在薄膜蒸發器402缸體內部的 油膜產生迅速的熱傳遞，因此避免了物料薄膜在均勻涂抹的過程產生降溫；同 時，由于進料以及出料管線內的工作壓力是在100mBar的負壓之下，使得物料 油膜內的水分在95 。C的溫度下即開始蒸發，水蒸汽則沿出口管線進入熱交換器 403,經過熱交換過程而被冷凝下來進入廢水回收槽405。而未回收的副產品也 即粗甘油混合物以及由于其蒸餾溫度較高，無法在接近95 。C的工作溫度下蒸發， 因此在薄膜蒸發器402的缸體內沿著缸壁下滑，進入半成品收受槽404內，并 在半成品收受槽404達到高液位時被半成品輸出泵406送入下一段的甘油精煉 制程。
水的蒸餾溫度為IO(TC,但由于其工作環境是在100mBar的負壓工作環境 下，因此，水分在95。C時即開始蒸發。這樣設計其目的是要盡量避免物料中的 甘油成份提前曝露在高溫環境下，也可避免高溫的水蒸汽對甘油形成局部的乳 化，而影響其品質。
圖6是本發明用于工業級甘油精煉的分子蒸餾制程單元流程示意圖。如圖 所示工業級甘油精煉的分子蒸餾制程單元500的目的是將由前制程單元所獲 得的粗甘油混合物精煉成工業級甘油，使甘油純度達到95%以上；本制程需用 的設備包括有一組殼式預熱器501、 一組刮板式分子蒸餾器(WiperType Molecular Still Evaporator)502、 一組冷井503、 一組半成品收受槽504、 一組半 成品輸出泵505、 一組副產品收受槽506、 一組副產品緩沖槽507、 一只副產品 輸出泵508、 一組抽真空緩沖槽509、一組線上氣液分離器510、一組真空泵511、一組導熱油循環泵512、 一組導熱油加熱爐513、 一組導熱油膨脹槽514、以及組成系統以及連接個別單元組件所需的管線、溫度控制器、液位控制器、電動控制閥、操作控制盤等組件，以及不屬于本單元但需提供本單元功能性服務而屬于〃^用設備(圖8)700的冷卻水塔701、以及冷卻水泵702A、 702B、 702C、 702D等組件。
冷卻水進入本單元需進行冷卻的設備單體包括分子蒸餾器的內置冷凝器、真空泵511的機械軸封、以及冰水機組703的冷卻回路等。
作業時，先在水水機組703的冰水槽中加入清水以及與總水量相比約為65%的乙二醇；啟動冰水機組703，讓冰水機組開始制造冰水，并由內建的冰水泵將冰水送至冷井503的冷凝回路以及分子蒸餾器的機械軸封冷卻回路，再回到冰水機的水水槽中形成循環泵回路，直到循環在管線中的冰水溫度達到零下l(TC(-10。C)為止。
開始啟動導熱油循環泵512，讓導熱油流經膨脹槽514后進入需要間接加熱的預熱器501以及薄膜蒸發器502夾層，然后再回到導熱油加熱爐513,完成自體循環；然后，設定導熱油工作溫度至240°C，再啟動導熱油加熱爐513,讓導熱油逐漸加熱并升溫至240°C 。
啟動真空泵511，讓真空泵511經由管線對系統的進料管路進行抽氣，讓整個進料管路、分子蒸餾器502、半成品收受槽504等進出料回路的管線壓力降至40Pa以下。抽除真空過程的氣體則經由線上氣液分離器510進入真空泵511,再經由真空泵511排氣口的氣液分離器排氣口排入大氣中。
在前一制程內的半成品收受槽404到達高液位時，半成品輸出泵406開始啟動，并將半成品收受槽404內的物料送入預熱器501之后先升高溫度至240。C,再進入分子蒸餾器502的缸體內側(Cylinder)，同時內建在分子蒸餾器502的刮板(Wiper)則持續的旋轉，將物料均勻涂抹在分子蒸餾器502的缸體內部形成厚度介于4一5/1000mm(4iam—5 iam)的薄膜；由于在分子蒸餾器502的缸體內側以及外殼之間的夾層有溫度約240'C的導熱油通過，與沾附在分子蒸餾器502缸體內部的油膜產生迅速的熱傳遞，將物料的油膜溫度迅速加熱升溫至195。C以上；同時，由于進料以及出料管線內的工作壓力是在40Pa以下的負壓環境，使得物料油膜內的甘油在工作溫度達到195。C時即開始蒸發，甘油的分子則開始飛行而在觸以及分子蒸餾器502的內置冷凝器時即被冷凝下來而沿管線進入半成品收受槽504,而半成品收受槽504的液位達到預設的高液位時，半成品輸出泵505自動啟動將半成品送入下一個甘油精煉制程。
未回收的副產品包括絮狀固體物、動植物膠、以及無機物等混合物則由于其分子量較重，依其分子自由程無法飛行至觸以及分子蒸餾器502的內建冷凝器，因此在飛行至半途時即墜落至分子蒸餾器502下方，經收料板集中后再導至下方的副產品收受槽506再流入副產品緩沖槽507中，而在副產品緩沖槽507液位達到高液位時，副產品輸出泵508啟動，將副品送至外部其他儲槽以供出售。另 一方面，落入半成品收受槽504的半成品其甘油(Glycerol)純度已在95%以上，可以工業級甘油出售，或將的作為原料在下一制程提煉醫藥級甘油。預設情況是在半成品收受槽504的液位達到高液位時啟動半成品輸出泵505,將此半成品原料送入下一階段制程，以便提煉成醫藥級甘油。
.另外，在送入第一段甘油精煉制程的原料有部分甘油成份其分子質量很輕，而在分子蒸餾制程中無法完全被分子蒸餾器502的內建冷凝器冷凝下來而會逸出分子蒸餾器502而一直飛入冷井503的遮罩內，由于這些薄霧狀的甘油分子其溫度高達195°C,因此必須使用極低溫的水水與冷井503的內見冷凝器進行熱交換，才能將這些質量很輕的甘油分子冷凝下來進入真空緩沖槽509中。因此，冰水機組703必須持續的泵送水水進入冷井503中的冷凝器管路中與未在分子蒸餾器502中被冷凝下來的殘存甘油分子進行熱交換，以便將這些逸出分子蒸餾器502的甘油分子冷凝下來。
在常壓中，甘油的蒸餾溫度約為250 2卯。C,但由于在分子蒸餾器中502的工作壓力在40Pa以下，因此在工作溫度到達195。C即已開始蒸發。這樣的設計其目的是要盡量避免甘油處在高溫環境下而影響其品質。
圖7是本發明用于醫藥級甘油精煉的分子蒸餾制程單元流程示意圖。如圖所示本醫藥級甘油制程600是將先前制程中所獲得的工業級甘油再精煉成醫藥級甘油，卩吏甘油的純度達到99.75%以上。
本制程需用的設備與前一段的分子蒸餾制成完全相同，不過由于本階段的原料為高純度的工業級甘油，而其制品則為純度高達99.75%以上純度極高的醫藥級甘油。
如圖所示，本制程包括有一組預熱器601、 一組分子蒸餾器(WiperTypeMolecular Still Evaporator)602、 一組冷井603、 一組副產品收受槽604、 一組副產品輸出泵605、 一組成品收受槽606、 一只成品輸出泵607、 一組抽真空緩沖槽608、 一組線上氣液分離器609、 一組真空泵610、 一組導熱油循環泵611、
17一組導熱油加熱爐612、 一組導熱油膨脹槽613、以及組成系統以及連接個別單元組件所需的管線、溫度控制器、液位控制器、電動控制閥、操作控制盤等等所需組件以及外部冷卻系統，以及不屬于本單元的各別組件但需提供本單元功能服務屬于公用設備(圖8)700的冷卻水塔701 、以及冷卻水泵702A、702B、702C、702D等等。
實際作業時，確認外部的冷卻;荅701以及冷卻水泵702A、 702B、 702C、 702D已經啟動，且冷卻水已進入本單元需行冷卻的單元包括分子蒸餾器602的軸封(Mechanical Seal)以及分子蒸餾器602的內置冷凝器、真空泵610的機械軸封、以及冰水機組703的冷卻回路等等。
確認冰水機組703已經啟動，且內建的水水泵已將水水送至冷井603的冷凝回路以及分子蒸餾器602的機械軸封冷卻回路，再回到冰水機的冰水槽中形成循環泵回路。
開始啟動導熱油循環泵611,讓導熱油流經膨脹槽613后送入需要間接加熱的預熱器601以及分子蒸餾器602的夾層中，然后再回到導熱油加熱爐612,完成自體循環，然后設定導熱油工作溫度至240°C,再啟動導熱油加熱爐612，讓導熱油逐漸加熱并升溫至240。C左右。
啟動真空泵610,讓真空泵610經由管線對系統的進料管路進行抽氣，讓整個進料管路、分子蒸餾器602、成品收受槽606等進出料回路的管中大氣壓力降至40Pa以下。抽除真空過程的氣體則經由線上氣液分離器609進入真空泵610，再經由真空泵610排氣口排入大氣中。
在前一制程內的半成品收受槽504到達高液位時，半成品輸出泵505開始啟動，將半成品收受槽504內的物料送入預熱器601之后先升高溫度至240。C左右，再進入分子蒸餾器602的缸體內側(Cylinder),同時內建在分子蒸餾器602的刮板(Wiper)則持續的旋轉，將物料均勻涂抹在分子蒸餾器602的缸體內部形成厚度介于4一5/1000mm(4Mm—5 (am)的薄膜；由于在分子蒸餾器602的缸體內側以及外殼之間的夾層有溫度240。C的導熱油通過，與沾附在分子蒸餾器602缸體內部的油膜產生迅速的熱傳遞，將物料的油膜溫度迅速加熱升溫至195。C以上；同時，由于進料以及出料管線內的工作壓力是在40Pa的負壓環境中，使得物料油膜內的甘油在工作溫度達到195。C時即開始蒸發，甘油的分子則開始飛行而在觸抵分子蒸餾器602的內置冷凝器時即被冷凝下來而沿管線進入成品收受槽606，而在成品收受槽606液位達到預設的高液位時，成品輸出泵607開始啟
18動將成品送入成品收受槽606等待包裝出售。
而未回收的副產品包括絮狀固體物、動植物膠、以及無機物(MONG)等混合物則由于其分子量較重，依其分子自由程無法飛行觸抵分子蒸餾器602的內建冷凝器，因此在飛行至半途時即墜落至分子蒸餾器602下方，經收料板集中后再導至下方的副產品收受槽604中，而在副產品收受槽604液位達到高液位時，副產品輸出泵605開始啟動，將此副品送至前制程共用的副產品收受槽604以供出售。另一方面，落至成品收受槽606的成品其純度已達到99.75%以上，已達到醫藥級甘油的成份要求。
另外，由于送入此一階段醫藥級甘油精煉制程的甘油原料中有部分成份其分子質量很輕，而在分子蒸餾制程中會逸出分子蒸餾器602的內置冷凝器而一直飛入冷井603的遮罩中，而由于這些甘油分子的溫度高達195°C,因此必須以極低溫的冰水與冷井603內內建的冷凝器進行交換，才能將這些質量很輕的甘油的分子冷凝下來，進入抽真空緩沖槽608中。因此，冰水機組必須持續的泵送冰水進入冷井603之中與這些質量很輕的甘油分子進行熱交換，以便將這些薄霧狀的甘油的分子冷凝下來。
以上說明對本實用新型而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本實用新型的保護范圍之內。
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權利要求
1、一種由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特征在于所需設備包括一只用于儲存由生質柴油轉酯化制程所產生的副產物的調合槽(101)、一只磷酸儲槽(102)、一只清水儲槽(103)、一組均質機(104)、一組物料暫存槽(201)、一組三相離心機(202)以及復數輸送泵(105～108、203)，所述的方法包括以下步驟在磷酸儲槽(102)中放入磷酸；將生質柴油酯化制程所產生的副產物送入調合槽(101)，再將一定比例的清水導入暫存槽中酯化制程副產物進行混合以及攪拌；完成攪拌的酯化制程副產物則以輸送泵(107)送入均質機(104)中進行轉化處理，同時啟動輸送泵(203)；將磷酸以特定比例送入均質機(104)與酯化制程副產物進行混合以及轉化，完成混合以及轉化的酯化制程副產物混合物暫放在物料暫存槽(201)；物料暫存槽(201)內的物料將會轉化以及分離出粘稠狀的游離脂肪酸、碎粒結晶狀的磷酸鉀合成物、以及液狀的粗甘油、水分以及甲醇混成物，再以三相離心機(202)對上述分離出的物質進行三相分離。
2、 根據權利要求1所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特 征在于所述的磷酸的純度為85%以上，所述磷酸的特定比例是指磷酸占酯化 制程副產物的重量百分比的0.75~1%。
3、 根據權利要求1所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特 征在于添加清水比例以添加清水后的粗甘油易于攪拌并具備較佳的流動性為 準。
4、 根據權利要求1所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特 征在于將所述的轉化反應完成的酯化制程副產物送入三相離心機(202)中，憑 借三相離心機(202)的離心力將游離脂肪酸FFA、磷酸鉀合成物、以及粗甘油混 合物分別分離出來。
5、 根據權利要求1所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特 征在于更包括有一將甲醇回收的薄膜蒸發制程單元(300),其包括有一組原料 調合槽(301)、 一組輸送泵(302)、 一組原料調整槽(303)、 一組輸送泵(304)、 一組 預熱器(305)、 一組薄膜蒸發器(306)、 一組熱交換器(307)、 一組半成品收受槽 (308)、 一組甲醇收受槽(309)、 一組輸送泵(310)、 一組曱醇儲存槽(311)、 一組線 上氣液分離器(312)、 一組真空泵(313)、 一組導熱油循環泵(314)、 一組導熱油加熱爐(315)、 一組導熱油膨脹槽(316)、 一組輸送泵(317)以及組成系統以及連接個 別單元組件所需的管線、溫度控制器、液位控制器、電動控制閥與操作控制盤。
6、 根據權利要求5所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特 征在于在啟動外部冷卻水泵以及冷卻塔(701)之后，開始啟動導熱油循環泵 (314),讓導熱油流經膨脹槽(316)后送入需要間接加熱的預熱器(305)以及薄膜蒸 發器(306),再回到導熱油加熱爐(315)，完成自體循環，然后設定導熱油工作溫 度，再啟動導熱油加熱爐(315),讓導熱油逐漸加熱并升溫至140°C;再啟動真 空泵(313),讓真空泵(313)經由管線對系統的進料管路進行抽氣，讓整個進料管 路、薄膜蒸發器(306)、半成品收受槽(308)、曱醇或乙醇收受槽(309)的進出料回 路的管中大氣壓力降至100mBar以下；抽除真空過程的氣體則經由線上氣液分 離器(312)排入真空泵(313),再經由真空泵(313)排氣口排入大氣中；開始啟動輸送泵(302)，將原料調合槽(301)中的物料送入原料調整槽(303)進 行調合，再經由輸送泵(304)送入預熱器(305)提升其工作溫度至58°C,之后再進 入薄膜蒸發器(306)的缸體內，同時內建在薄膜蒸發器(306)的刮板則持續的旋轉， 將物料均勻的涂抹粘附在薄膜蒸發器(306)的缸體內部形成厚度介于4lam—5 n m的薄膜。
7、 根據權利要求6所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特 征在于在薄膜蒸發器(306)的缸體內側以及外殼之間的夾層有溫度約140。C的 導熱油通過，與沾附在薄膜蒸發器(306)缸體內部的油膜產生迅速的熱傳遞，將 物料的油膜溫度迅速加熱升溫至58。C以上；同時，由于進料以及出料管線內的工作壓力是在100mBar的負壓之下，使 得物料油膜內的曱醇或乙醇在此一負壓情況下即開始蒸發，甲醇或乙醇蒸汽則 沿出口管線進入熱交換器(307),經過熱交換過程而被冷凝下來進入甲醇或乙醇 收受槽(309),而在收受槽(309)液位達到預設的高液位時自動啟動輸送泵(310)， 將回收的曱醇或乙醇溶液送入儲存槽(311);未回收的副產品也即粗甘油混合物 以及水分由于其蒸餾溫度較高，無法在58。C以下的工作溫度下蒸發，因此在薄 膜蒸發器(306)的缸體內沿著缸壁下滑，進入半成品收受槽內(308),并在高液位 時被輸送泵(317)泵送入下一段的脫水制程。
8、 根據權利要求1所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特 征在于包括一個粗甘油混合物脫水制程單元(400)，所述的粗甘油混合物脫水 制程單元(400)，包括有一組預熱器(401)、 一組薄膜蒸發器(402)、 一組熱交換器(403)、 一組半成品收受槽(404)、 一組半成品輸出泵(406)、 一組廢水回收槽(405)、 一組廢水輸送泵(407)、 一組線上氣液分離器(408)、 一組真空泵(409)、 一組導熱 油循環泵(410)、 一組導熱油加熱爐(411)、 一組導熱油膨脹槽(412)、以及組成系 統以及連接個別單元組件所需的管線、溫度控制器、液位控制器、電動控制閥 和操作控制盤。
9、 根據權利要求8所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特 征在于在啟動導熱油循環泵(410)之后，讓導熱油流經膨脹槽(412)后送入需要 間接加熱的預熱器(401)以及薄膜蒸發器(402),然后再回到導熱油爐，完成自體 循環，然后設定導熱油工作溫度，再啟動導熱油加熱爐(411),讓導熱油逐漸加熱并升溫至no。c;在啟動真空泵(409),讓真空泵(409)經由管線對系統的進料管路進行4^氣， 讓整個進料管路、薄膜蒸發器(402)、半成品收受槽(404)與廢水回收槽(407)等進 出料回路的管中大氣壓力降至lOOmBar以下，抽除真空過程的氣體則經由線上 氣液分離器(408)排入真空泵(409),再經由真空泵(409)排氣口排入大氣中。
10、 根據權利要求9所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其 特征在于在前一制程內的半成品收受槽(308)到達高液位時，輸送泵(317)開始 啟動，并半成品收受槽(308)內的物料送入預熱器(401)維持溫度至95'C左右，再 進入薄膜蒸發器(402)的缸體內側，同時內建在薄膜蒸發器(402)的刮板則持續的 旋轉，將物料均勻涂抹在薄膜蒸發器(402)的缸體內部形成厚度介于4 m m—5 m m的薄膜；由于在薄膜蒸發器(402)的缸體內側以及外殼之間的夾層有溫度170 。C的導熱油通過，與沾附在薄膜蒸發器(402)缸體內部的油膜產生迅速的熱傳遞， 將物料的油膜溫度維持在95'C以上；由于進料以及出料管線內的工作壓力是在100mBar的負壓之下，使得物料 油膜內的水分在此一負壓情況雖未達IOO'C的蒸餾溫度即開始蒸發，水蒸汽則沿 出口管線進入熱交換器(403),經過熱交換過程而被冷凝下來進入廢水回收槽 (405)。
11、 根據權利要求IO所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其 特征在于而未回收的副產品也即粗甘油混合物以及由于其蒸餾溫度較高，無 法在95。C以下的工作溫度下蒸發，因此在薄膜蒸發器(402)的缸體內沿著缸壁下 滑，進入半成品收受槽(404)內，并在半成品收受槽(404)達到高液位時被送入下 一段的甘油精煉制程；雖然，水的蒸餾溫度為IO(TC,但由于其工作環境是在lOOmBar的工作環 境，因此水在未達IO(TC的蒸餾溫度前即開始蒸發。
12、 一種由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其特征在于包括一 個將甘油精煉的分子蒸餾制程單元(500)，所述的分子蒸餾制程單元(500),包括 有一組預熱器(501)、 一組分子蒸餾器(502)、 一組冷井(503)、 一組半成品收受槽 (504)、 一組半成品輸出泵(505)、 一組副產品收受槽(506)、 一組副產品緩沖槽 (507)、 一只副產品輸出泵(508)、 一組抽真空緩沖槽(509)、 一組線上氣液分離器 (510)、 一組真空泵(511)、 一組導熱油循環泵(512)、 一組導熱油加熱爐(513)、 一 組導熱油膨脹槽(514)、以及組成系統以及連接個別單元組件所需的管線、溫度 控制器、液位控制器、電動控制閥和操作控制盤，所述的制程方法包括在水水機組(703)的冰水槽中加入清水以及乙二醇；啟動冰水機組(703)，所 述的水水機組(703)開始制造冰水，并由內建的冰水泵將水水送至冷井(503)的冷 凝回路以及分子蒸餾器(502)的機械軸封冷卻回路，再回到冰水機組(703)的冰水 槽中形成循環泵回路；啟動導熱油循環泵(512)，讓導熱油流經膨脹槽(514)后送入需要間接加熱的 預熱器(501)以及分子蒸餾器(502),然后再回到導熱加油爐(513)，完成自體循環；啟動真空泵(511),經由管線對系統的進料管路進行抽氣，讓整個進料管路、 分子蒸餾器(502)、半成品收受槽(504)等進出料回路的管中大氣壓力下降；將半成品收受槽(404)到達高液位時，半成品輸出泵(406)開始啟動，并將半 成品收受槽(404)內的物料送入預熱器(501)之后先升高溫度，再進入分子蒸餾器 (502)的缸體內側，同時內建在分子蒸餾器(502)的刮板則持續的旋轉，將物料均 勻涂抹在分子蒸餾器(502)的缸體內部形成厚度的薄膜；在分子蒸餾器(502)的缸體內側以及外殼之間的夾層有溫度的導熱油通過， 與沾附在分子蒸餾器(502)缸體內部的油膜產生迅速的熱傳遞，讓物料的油膜能 保除升溫；而由于分子蒸發餾器(502)內的工作壓力是在40Pa以下，因此油膜內的甘油 未達常溫的蒸餾溫度即開始蒸發，甘油的分子進入分子蒸餾器(502)的內置冷凝 器時，即被冷凝下來而沿管線進入半成品收受槽(504)，半成品收受槽(504)的半 成品為工業級甘油。
13、 根據權利要求12所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其 特征在于所述的清水與總水量相比約為65%的乙二醇；循環在管線中的水水溫度達到零下10。C為止；所述的導熱油工作溫度至240°C，啟動導熱油加熱爐 (513),使導熱油逐漸加熱并升溫至240°C;所述的管線中的壓力則持續降至40Pa 以下，抽除真空過程的氣體則經由線上氣液分離器(510)進入真空泵(511),再經 由真空泵(511)排氣口排入大氣中。
14、 根據權利要求12所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其 特征在于所述的預熱器(501)的溫度至240。C左右，而缸體內部形成厚度介于4 Mm—5ium的薄膜；所述的夾層的溫度240°C ,而油膜溫度升溫至195°C以上；由于進料以及出料管線內的工作壓力是在40Pa的負壓條件下，使得物料油 膜內的甘油在工作溫度達到195。C時即開始蒸發。
15.根據權利要求14所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其 特征在于未回收的副產品包括絮狀固體物、動植物膠、以及無機物等混合物 則由于其分子量較重，依分子自由程的局限而無法觸以及分子蒸餾器的內建冷 凝器，因此在飛行至半途時即墜落至分子蒸餾器下方，經收料板集中再導至下 方的副產品收受槽(506)再流入副產品緩沖槽(507)中，而在副產品緩沖槽(507)液 位達到高液位時，則副產品輸出泵(508)后被啟動將此一副品送至外部其他儲槽。
16、 一種由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，用來將工業級甘油再 精煉成醫藥級甘油，其特征在于其設備包括有一組預熱器(601)、 一組分子蒸 餾器(602)、 一組冷井(603)、 一組副產品收受槽(604)、 一組副產品輸出泵(605)、 一組成品收受槽(606)、 一只成品輸出泵(607)、 一組抽真空緩沖槽(608)、 一組線 上氣液分離器(609)、 一組真空泵(610)、 一組導熱油循環泵(611)、 一組導熱油加 熱爐(612)、 一組導熱油膨脹槽(613)、以及組成系統以及連接個別單元組件所需 的管線、溫度控制器、液位控制器、電動控制閥、操作控制盤以及外部冷卻系 統；外部的冷卻系統其制程包括在冰水槽中加入清水以及乙二醇，讓水水機組(703)開始制造冰水，并由內卻回路，再回到水水機組(703)的冰水槽中形成循環泵回路；啟動導熱油循環泵(611),讓導熱油流經膨脹槽(613)后送入需要間接加熱的 預熱器(601)以及薄膜蒸發器(602)，然后再回到導熱油加熱爐(612),完成自體循 環；啟動真空泵(611)經由管線對系統的進料管路進行抽氣，使進料管路、分子 蒸鎦器(602)、成品收受槽(606)等進出料回路的管中大氣壓力下降；并將半成品收受槽(504)內的物料送入預熱器(601)后先升高溫度，再進入分 子蒸餾器(602),所述的分子蒸餾器(602)的刮板則持續的旋轉，將物料均勻涂抹 在分子蒸餾器(602)內部形成薄膜；而與沾附在分子蒸餾器(602)缸體內部的油膜產生迅速的熱傳遞，將物料的油膜 溫度迅速升溫而在40Pa負壓環境蒸發；甘油的分子則在抵達分子蒸餾器(602)的內置冷凝器時即被冷凝下來而沿管 線進入成品收受槽(606),而在成品收受槽(606)液位達到預設的高液位時輸送泵 (607)開始啟動將成品送入成品收受槽(606)。
17、 根據權利要求16所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其 特征在于所述的清水與總水量相比約為65%的乙二醇；所述的循環在管線中 的冰水溫度達到零下l(TC為止；所述的導熱油工作溫度至240°C,再啟動導熱 油加熱爐(612)，讓導熱油逐漸加熱并升溫至240。C左右；所述的管現中的氣壓 降至40Pa以下，抽除真空過程的氣體則經由線上氣液分離器(609)進入真空泵 (611)，再經由真空泵(611)排氣口排入大氣中。
18、 根據權利要求16所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其 特征在于所述的預熱器(601)的溫度至240°C,而缸體內部形成厚度介于4 |u m 一5nm的薄膜；所述的夾層的溫度240。C,而油膜溫度升溫至195。C以上，而 能在40Pa負壓條件下蒸發。
19、 根據權利要求16所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其 特征在于由于進料以及出料管線內的工作壓力是在30 40Pa的高度真空壓力 下，使得物料油膜內的甘油在工作溫度達到195。C時即開始蒸發。
20、 根據權利要求16所述的由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，其 特征在于未回收的副產品包括絮狀固體物、動植物膠、以及無機物等混合物 則由于其分子量較重，其分子自由程無法飛行觸抵分子蒸餾器(602)的內建冷凝 器，因此在飛行至半途時即墜落至分子蒸鎦器(602)下方，經收料板集中再導至 下方的副產品收受槽(604)中，而在副產品收受槽(604)液位達到高液位時，則副 產品輸出泵(605)后啟動將此一副品送至外部其他儲槽。
全文摘要
本發明是一種由生質柴油制程的副產物制備甘油的方法，在磷酸儲槽中放入磷酸；將生質柴油酯化制程所產生的副產物送入調合槽，再將一定比例的清水導入暫存槽中酯化制程副產物進行混合以及攪拌；完成攪拌的酯化制程副產物則以輸送泵送入均質機中進行轉化處理，同時啟動輸送泵；將磷酸以特定比例送入均質機與酯化制程副產物進行混合以及轉化，完成混合以及轉化的酯化制程副產物混合物暫放在物料暫存槽；物料暫存槽內的物料將會轉化以及分離出粘稠狀的游離脂肪酸、碎粒結晶狀的磷酸鉀合成物、以及液狀的粗甘油、水分以及甲醇混成物，再以三相離心機對上述分離出的物質進行三相分離。
文檔編號C07C31/00GK101633605SQ200810134229
公開日2010年1月27日 申請日期2008年7月23日 優先權日2008年7月23日
發明者張偉民 申請人:張偉民;臺灣渥茂股份有限公司;張正穎;張正霖;張蕓甄