专利名称：利用热耦合连续制备天然维生素e及植物甾醇的系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种以植物油生产过程中的产生的脱臭下脚料为原料油(即DD油)植物油脂为原料制备植物留醇及维生素E的方法，特别涉及一种利用醇回收塔与酯化、酯交换产物分离过程差压热耦合技术制备植物留醇及维生素E的工艺。
背景技术：
植物留醇，是从玉米、大豆中经过物理提纯而得，具有营养价值高、生理植物甾醇活性强等特点。植物留醇可通过降低胆固醇减少心血管病的风险。其广泛应用在食品、医药、化妆品、动物生长剂及纸张加工、印刷、纺织等领域，特别是在欧洲作为食品添加剂非常普遍，广泛用于食品中以降低人体胆固醇。维生素E，又名生育酚，是指具有a-生育酚生物活性的一类物质。生素E(VitaminE)是脂溶性维生素，易溶于脂肪和乙醇等有机溶剂中，不溶于水，对热、酸稳定，对碱不稳定，对氧敏感，对热不敏感，但油炸时维生素E活性明显降低。维生素E对人体最重要的生理功能是促进生殖。它能促进性激素分泌，使男子精子活力和数量增加；使女子雌性激素浓度增高，提高生育能力，预防流产。麦芽、大豆、植物油、坚果类、芽甘蓝、绿叶蔬菜、菠菜、有添加营养素的面粉、全麦、未精制的谷类制品、蛋均含有维生素E。目前天然留醇及维生素E的主要是从植物油生产过程中的产生的脱臭下脚料为原料油中提取。生产工艺以间歇方式为主，CN20101010433提供了一种全连续提取天然维生素VE及植物留醇的方法，采用了连续酯化反应及连续酯交换工艺技术，但该工艺由于采用传统的外给热方式，如图2所示，原料预热器、酯化脱水蒸发器、酯交换脱醇蒸发器的加热介质均为外给蒸汽或导热油，且大量的一元醇需要回收复用，能耗较高。在图2中，加热介质SI通入原料预热器I、加热介质S2通入酯化脱水蒸发器2、加热介质S3通入酯交换脱醇蒸发器3，醇回收塔再沸器4亦有外加介质供热。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明拟通过热耦合技术，藉此寻求经济有效的天然维生素E及植物留醇连续制备方法，提供了利用热耦合连续制备天然维生素E及植物甾醇的系统及方法。本发明的技术方案如下—种利用热耦合制备天然维生素E及植物留醇的系统在醇回收塔顶设置有一个热介质出口，引出管线依次连接到经原料预热器、酯化脱水蒸发器、交换脱醇蒸发器，换热后再回到醇回收塔。醇回收塔操作压力为绝对压力0. IMPa - I. OMPa,从防止目的产品热分解的角度考虑，优选0. 5MPa - 0. 8MPa，酯化脱水蒸发器操作压力为绝对压力OMPa - 0. IMPa,酯交换脱醇蒸发器操作压力为绝对压力OMPa - 0. IMPa。
流程中涉及热耦合的有第一单元和第二单元，详述如下(I)原料预处理(第一单元)原料油首先经原料预热器加热，再经气提脱水装置进行脱水预处理，得预制油。原料预热器与醇回收塔热耦合。(2)酯化、酯交换反应及醇回收(第二单元)预制油与醇在酸性催化剂存在条件下进行酯化反应，反应产物经酯化脱水蒸发器去除醇和水后得到酯化油；酯化油与醇在碱性催化条件下进行反应，反应产物脱经酯交换脱醇蒸发器去除去醇后得到酯交换油；接着中和水洗酯交换油，即将酯交换油进行加酸中和再水洗至中性得到中性油；醇通过醇回收塔分离回收。酯化脱水蒸发器和脱醇蒸发器与醇回收塔热耦合。本发明的优点在于将差压热耦合技术用于维生素E及留醇生产单元，实现醇回收塔与原料预热器、或醇回收塔与酯化脱水蒸发器、或醇回收塔与酯交换 脱醇蒸发器的热耦合，充分利用醇回收塔塔顶蒸汽，回收期热量。该节能系统能够减少维生素E及留醇生产过程中加热介质的用量，降低生产能耗。
图I为本发明提出的差压热耦合制备维生素E及留醇的工艺流程图。图2为非差压热耦合制备维生素E及留醇工艺流程图。第一单元为原料油预处理单元，第二单元为反应及醇回收单元，第三单元为维生素E及留醇提取、提纯单元。S为加热介质进，SC为加热介质出。附图中，各标号所代表的部件列表如下I-原料预热器、2-酯化脱水蒸发器、3-酯交换脱醇蒸发器、4-醇回收塔再沸器。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细描述本发明。对本领域的熟练技术人员来说，应该了解到是在下列实施例中公开的技术代表本发明人所发明的技术，其在本发明的实施中很好地起作用，并因而可以认为这些技术构成了其实施的优选模式。但本领域的熟练技术人员应该理解，基于这些公开内容，在不偏离本发明范围的情况下，可以对这里所公开的具体实施方案进行许多改变，并且仍然可以得到相同或类似结果。需要特别说明的是，以下示例中数据是仔细模拟的结果，试验或全规模的研究并不能改变结论性的东西。在热耦合工艺中，醇回收塔塔釜采用再沸器间接蒸汽或导热油加热，塔顶产生的物料蒸汽作为原料预热器或酯化脱水蒸发器或酯交换脱醇蒸发器的加热介质。如图I所示，醇回收塔釜采用再沸器间接蒸汽(或导热油)加热，塔顶与原料预热器I相连，塔顶产生的物料蒸汽作为原料预热器I的加热介质；同时，塔顶与酯化脱水蒸发器2相连，塔顶产生的物料蒸汽作为酯化脱水蒸发器2的加热介质；同时，塔顶与酯交换脱醇蒸发器3相连，塔顶产生的物料蒸汽作为酯交换脱醇蒸发器3的加热介质；物料蒸汽经过原料预热器I、酯化脱水蒸发器2和酯交换脱醇蒸发器3换热冷凝后再送至醇回收塔，形成系统内循环。在醇回收塔顶设置有一个热介质出口，引出管线依次连接到经原料预热器、酯化脱水蒸发器和交换脱醇蒸发器，换热后都返回到醇回收塔。醇回收塔操作压力为绝对压力0. IMPa-l. OMPa,酯化脱水蒸发器操作压力为绝对压力OMPa-0. IMPa，酯交换脱醇蒸发器操作压力为绝对压力OMPa—O. IMPa。醇回收塔优选操作0. 5MPa_0. 8MPa。
实施例I一种制备维生素E及留醇中醇回收塔的热耦合节能系统及操作方法，能够充分利用精馏设备即醇回收塔的余热，有效降低工艺中某些设备的能耗。以植物油脂为原料制备维生素E及甾醇的工艺，见图1，包括以下步骤a)原料油进行脱水预处理，得预制油；b)预制油与醇在酸性催化剂存在条件下进行酯化反应、反应产物脱去醇和水后得到酯化油；
c)酯化油与醇在碱性催化条件下进行反应、反应产物脱去甲醇后得到酯交换油；d)酯交换油加酸中和，再水洗至中性得到中性油；e)中性油经过结晶、过滤操作，分离出固相粗植物留醇，再经重结晶和干燥操作得到纯净的植物留醇；过滤母液经分子蒸馏得到脂肪酸甲酯和天然维生素E。f)将得到的稀醇汇总送入醇回收塔醇进行回收利用。回收塔顶得到的精醇回送步骤(a) (b)和(C)复用，塔顶产生的醇蒸汽作为原料预热器、酯化脱水蒸发器、酯交换脱醇蒸发器的加热介质。原料DD油1000kg/h、温度25°C，进入第一单元，首先通过原料预热器，加热温度至70°C，加热介质为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；送入气提脱水塔，将预制油中含水率降低到0. 1%以下，气提气为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；预制油进入第二单元酯化反应器，酯化反应液经酯化脱水蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；之后，送酯交换反应器，酯交换反应液经酯交换脱醇蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；脱醇后的酯交换反应液经水洗，油相送第三单元，制备维生素E及留醇，含醇水相，送醇回收塔，塔顶操作压力为绝对压力0. 5MPa，塔顶温度110°C，塔釜连续排出少量废水，醇回收塔再沸器采用外部加热介质加热。能耗情况列于表I中。比较例I如图2所示，原料DD油1000kg/h、温度25°C，进入第一单元，首先通过原料预热器，加热温度至70°C，加热介质为外部加热介质S ;送入气提脱水设备，将预制油中含水率降低到0. 1%以下，气提气为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；预制油进入第二单元酯化反应器，酯化反应液经酯化脱水蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为为外部加热介质S ;之后，送酯交换反应器，酯交换反应液经酯交换脱醇蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为外部加热介质S ;脱醇后的酯交换反应液经水洗，油相送第三单元，制备维生素E及留醇，含醇水相，送醇回收塔，常压操作，塔顶温度65°C，塔釜连续排出少量废水，醇回收塔再沸器采用外部加热介质加热。能耗情况列于表I中。实施例2如图I所示，原料DD油1000kg/h、温度25°C，进入第一单元，首先通过原料预热器，加热温度至100°c，加热介质为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；送入气提脱水设备，将预制油中含水率降低到0.1%以下，气提气为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；预制油进入第二单元酯化反应器，酯化反应液经酯化脱水蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；之后,送酯交换反应器,酯交换反应液经酯交换脱醇蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；脱醇后的酯交换反应液经水洗，油相送第三单元，制备维生素E及留醇，含醇水相，送醇回收塔，塔顶操作压力为绝对压力0. 8MPa，温度130°C，塔釜连续排出少量废水，醇回收塔再沸器采用外部加热介质加热。能耗情况列于表I中。比较例2如图2所示，原料DD油1000kg/h、温度25°C，进入第一单元。首先通过原料预热器，加热温度至100°c，加热介质为外部加热介质S ;送入气提脱水设备，将预制油中含水率降低到0. 1%以下，气提气为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；气提脱水油送酯化反应器，酯化反应液经酯化脱水蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为为外部加热介质S ;之后，送酯交换反应器，酯交换反应液经酯交换脱醇蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为外部加热介质S ;脱醇后的酯交 换反应液经水洗，油相送300#单元，制备维生素E及留醇，含醇(甲醇和甘油)水相，送醇回收塔，常压操作，塔顶温度65°C，塔釜连续排出少量废水，醇回收塔再沸器，采用外部加热介质加热。能耗情况列于表I中。实施例3如图I所示，原料DD油1000kg/h、温度25°C，进入第一单元，首先通过原料预热器，加热温度至120°C，加热介质为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；送入气提脱水设备，将预制油中含水率降低到0. 1%以下，气提气为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；预制油进入第二单元酯化反应器，酯化反应液经酯化脱水蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；之后,送酯交换反应器,酯交换反应液经酯交换脱醇蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；脱醇后的酯交换反应液经水洗，油相送第三单元，制备维生素E及留醇，含醇水相，送醇回收塔，塔顶操作压力为绝对压力I. OMPa，温度140°C，塔釜连续排出少量废水，醇回收塔再沸器采用外部加热介质加热。能耗情况列于表I中。比较例3如图2所示，原料DD油1000kg/h、温度25°C，进入第一单元。首先通过原料预热器，加热温度至100°c，加热介质为外部加热介质S ;送入气提脱水设备，将预制油中含水率降低到0. 1%以下，气提气为醇回收塔分出的甲醇气体馏分；气提脱水油送酯化反应器，酯化反应液经酯化脱水蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为为外部加热介质S ;之后，送酯交换反应器，酯交换反应液经酯交换脱醇蒸发器，操作压力为绝对压力0. 05MPa，加热介质为外部加热介质S ;脱醇后的酯交换反应液经水洗，油相送300#单元，制备维生素E及留醇，含醇(甲醇和甘油)水相，送醇回收塔，常压操作，塔顶温度65°C，塔釜连续排出少量废水，醇回收塔再沸器采用外部加热介质加热。能耗情况列于表I中。表I各换热器(或蒸发器、再沸器)温度及换热量
权利要求
1.一种利用热耦合连续制备天然维生素E及植物留醇的系统，其特征是在醇回收塔顶设置有一个热介质出口，引出管线依次连接到经原料预热器、酯化脱水蒸发器和交换脱醇蒸发器，换热后都返回到醇回收塔。
2.权利要求I的利用热耦合连续制备天然维生素E及植物留醇的方法，其特征是醇回收塔操作压力为绝对压力0. IMPa - I. OMPa，酯化脱水蒸发器操作压力为绝对压力OMPa -0.IMPa，酯交换脱醇蒸发器操作压力为绝对压力OMPa - 0. IMPa0
3.如权利要求2所述的方法，其特征是醇回收塔操作0.5MPa - 0. 8MPa。
全文摘要
本发明涉及利用热耦合连续制备天然维生素E及植物甾醇的系统及方法。在醇回收塔顶设置有一个热介质出口，引出管线依次连接到经原料预热器、酯化脱水蒸发器、交换脱醇蒸发器，换热后再回到醇回收塔。醇回收塔操作压力为绝对压力0.1MPa–1.0MPa，酯化脱水蒸发器操作压力为绝对压力0MPa–0.1MPa，酯交换脱醇蒸发器操作压力为绝对压力0MPa–0.1MPa。将差压热耦合技术用于维生素E及甾醇生产单元，实现醇回收塔与原料预热器、或醇回收塔与酯化脱水蒸发器、或醇回收塔与酯交换脱醇蒸发器的热耦合，充分利用醇回收塔塔顶蒸汽，回收期热量。该节能系统能够减少维生素E及甾醇生产过程中加热介质的用量，降低生产能耗。
文档编号C07J9/00GK102766127SQ20121023184
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者朱璟, 殷金柱, 汪宝和, 田红兵, 魏东炜 申请人:天津大学