CN101423457B - 一种甘油沉降耦合酯交换连续式反应装置 - Google Patents

一种甘油沉降耦合酯交换连续式反应装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及生物柴油的制备装置，具体的说，本发明是关于利用中性油脂进行酯交换反应的专用反应装置。本发明提供的酯交换连续式反应装置，是在原有的反应器之后增加一个反应器，在该反应器中设有导流筒，前一反应器中的反应产物进入该反应器后，先通过其中的导流筒，导流筒底部设有托料盘，托料盘上有填料；该反应器的底部设有甘油出口；该反应器的上部的出料口与后续工艺的设备连接。本发明通过反应器内部结构的创新，实现了在酯交换反应过程中将甘油有效地分离出来，提高了生物柴油单程转化率，简化了生产流程。

Description

一种甘油沉降耦合酯交换连续式反应装置
一、技术领域
本发明涉及生物柴油的制备装置，具体的说，本发明是关于利用中性油脂进行酯交换反应的专用反应装置。
二、技术背景
要实现生物柴油的规模效益，就必须实现真正的连续式生产。以中性油脂酯交换制备生物柴油的化学反应为可逆化学反应，反应生成的副产物甘油对反应的转化率影响很大。如何有效地去掉反应中生成的甘油，是实现生物柴油连续式生产，并提高生物柴油的转化率的关键技术之一。据报道，目前国内外有关化学法生产生物柴油的工艺均采用二段式酯交换工艺来实现上述目的。譬如，德国汉高(Henkel)公司采用管式反应器/沉降槽的二段酯交换工艺，而德国凯姆瑞亚·斯凯特公司(CIMBRIA SKET)采用塔式反应器/离心机的二段式酯交换工艺来分离反应中生成的甘油，从而提高后一段反应器中生物柴油的转化率。但上述工艺均未能在反应的过程中直接将甘油从反应体系中分离出来，未能将甘油的负面影响降低到最低程度。国内生物柴油研究与开发起步较晚，目前均以间歇式生产工艺为主，在连续式生产工艺方面和国外存在较大差距。寻求一种连续式高效酯交换反应器对于降低生物柴油产品的生产成本具有重要的现实意义。
三、发明内容
本发明目的在于消除酯交换反应中副产物甘油对反应转化率的负面影响，提供一种连续式酯交换反应器，其内部结构简洁、高效、节能、生产成 本低，能很好地与现有的生物柴油生产工艺相结合。
本发明提供的酯交换连续式反应装置，是在原有的反应器之后增加一个反应器，在该反应器中设有导流筒，前一反应器中的反应产物进入该反应器后，先通过其中的导流筒，导流筒底部设有托料盘，托料盘上有填料；该反应器的底部设有甘油出口；该反应器的上部的出料口与后续工艺的设备连接。
在本发明中，原有的反应器被称为预反应器，其后增加的反应器被称为甘油沉降耦合酯交换反应器。
在甘油沉降耦合酯交换反应器之后还可再增设二级甘油沉降耦合酯交换反应器，进一步有效地控制产品分离的效果。
本反应装置主要包括三个反应区(A、B和C)。A区和B区通过管道相连，A区为预反应区，B区和C区为反应和沉降耦合区。利用导流筒作为甲酯和生物柴油界面分离的主要界面，定期将沉降的甘油从反应体系中分离出来，从而增加反应体系的单程转化率。
本发明提供的酯交换连续式反应装置适用于任何油脂酯交换反应体系。
本发明的优点在于：与传统的酯交换反应器相比，本发明具有以下三方面的优点。首先，通过导流筒的引入，有效地实现甘油和酯类产品的界面分离，在反应进行的同时将甘油分离出反应体系，从而有效提高了反应的单程转化率；其次，在生产实践中可以通过二级沉降反离来有效地控制产品分离的效果，实现了连续式生产并避免了离心机的引入，降低了生产和投资成本在实现连续生产的同时，可以避免采用离心机来分离甘油，从而大大降低了生产投资和运行成本；第三，通过反应器导流筒进行体系内部的热能传递，有效地避免了反应体系内部的热损耗，属于环保节能的高效反应器。总体来说，本发明是一种具有明显经济意义和工业应用前景的油脂酯交换反应器。
本发明针对油脂酯交换反应过程中甘油对反应转化率的不利影响，通过反应器内部结构的创新，实现了在酯交换反应过程中将甘油有效地分离出来，提高了生物柴油单程转化率，简化了生产流程，从而有效地降低了生产成本。该反应装置通过甘油沉降耦合酯交换反应过程，缩短了工艺路线，有效地降低了生产成本，提高了生产效率，是关于生物柴油连续式生产工艺关键技术的一大突破。
四、附图说明
图1为本发明提供的反应器结构原理示意图。其中，(1，1′)进料口，(2，2′)温度计插孔，(3，3′)上封头，(4，4′)法兰，(5)出料口，(6，6′)加热夹套，(7，7′)反应器主体，(8)导流筒，(9，9′)填料，(10，10′)托料盘，(11，11′)热水进口，(12)甘油出口，(13，13′)排空口，(14，14′)分配盘，(15，15′)热水出口，(16)视镜，(17，17′)下封头，(18)连接管道，(19)流量计。
图2为本发明的生产流程示意图。其中，(20)比配泵，(21)静态混合器，(A区)预反应器，(B区)一级甘油沉降耦合酯交换反应器，(22)混合泵，(C区)二级甘油沉降耦合酯交换反应器，(23)甘油接收器。
五、具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的工作原理、具体结构。
本发明主要包括静态混合器、预反应器、甘油沉降耦合酯交换反应器以及甘油分离系统。精炼后的油脂和甲醇通过比配泵20进入静态混合器21，经混合后进入预反应器A，再经过两次甘油沉降耦合酯交换后，可以获得生物柴油和甘油的粗产品。
实施例：
连续酯交换高效反应装置，A区、B区和C区中的反应器均高1.8m，高径比为10—12，其中B区的反应器内设一个导流筒，导游筒直径120mm，高1.2m。原料和催化剂等经由静态混合器混合后再进入反应器，并通过物料的流速来控制反应的进行。该反应装置为动植物油脂与短碳链醇进行酯交换反应的一种高效反应装置，反应中含有易挥发的液体，通过将物料从反应器上部加入，利用加热时短碳链醇的汽化可以进一步增强A区反应体系的混合效果，并在B区和C区通过导流筒产生明显的相分离效果。这种连续式酯交换反应装置通过内部结构的创新，有效地提高了油脂酯交换反应的单程转化率，避免了生产过程中离心机的引入，却达到了很好的分离效果。

Claims (2)

1.一种甘油沉降耦合酯交换连续式反应装置，其特征在于在原有的反应器之后增加一个反应器，该反应器为甘油沉降耦合酯交换反应器；在该反应器中设有导流筒，前一反应器中的反应产物进入该反应器后，先通过其中的导流筒，导流筒底部设有托料盘，托料盘上有填料；该反应器的底部设有甘油出口；该反应器的上部的出料口与后续工艺的设备连接。
2.根据权利要求1所述的酯交换连续式反应装置，其特征在于在甘油沉降耦合酯交换反应器之后还可再增设二级甘油沉降耦合酯交换反应器。
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CN1710026A (zh) * 2005-06-24 2005-12-21 清华大学 利用反应分离过程耦合技术制备生物柴油的工艺方法
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