CN110918032A - 一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜 - Google Patents

一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜 Download PDF

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Abstract

一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，包括釜体、控制模块、安装架、驱动电机和供电电源；安装架设置在釜体的顶部，供电电源和驱动电机均设置在安装架上；安装架上设置有竖直向下的传动杆；传动杆伸入釜体的内部，传动杆的底部设置有搅拌叶片；传动杆的底部设置有第二温度监测模块；传动杆上设置有第二加热模块；釜体上设置有第一进料口和第二进料口；釜体的底部设置有下料口；釜体的内壳的外壁上设置有换热池，换热池与釜体的内壳进行热交换；换热池的内部设置有第一加热模块和第一温度监测模块；釜体的外壳上设置有水泵；本发明结构简单使用方便，减少了反应过程中甲醇的浪费，同时提高了热能的循环利用，降低经济成本。

Description

一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜。
背景技术
脂肪酸甲酯是一种可再生能源，它来自可再生的植物油或动物脂肪，做为石油产品的替代品，由于其具有优良的环保性能，含硫量低，含氧量高，燃烧时排放的HC、CO等有害物质少，不仅可以减轻世界石油能源日益短缺的局面，而且还能降低空气污染物和二氧化碳的排放量，非常有利于环境保护，因此脂肪酸甲酯是一种新型绿色的环保能源。脂肪酸甲酯的生产一般使用脂肪酸与甲醇为原料，在酸性或者碱性催化剂作用以及高温条件下进行酯化反应得到脂肪酸甲酯产品。酯化反应釜是脂肪酸甲酯生产中最常用的反应容器。由于脂肪酸甲酯的酯化反应一般需要酸或碱做催化剂，因此传统的酯化反应釜一般为搪瓷反应釜，反应釜的底部设有物料出口，上部设有物料进口，因此生产一般为间歇式进行：物料自反应釜上部进入反应釜进行酯化反应，反应完毕物料从反应釜底部排出。这种酯化反应釜只能采取间歇式生产，生产效率低，而且由于反应需要在高温条件下进行，而甲醇的沸点又较低，为64.7℃，因此反应过程中，甲醇大多呈气相聚集在反应釜的上部，很难与脂肪酸进行充分酯化反应，因此往往存在酯化反应不完全，转化率低的问题。目前为了提高转化率，一般采取添加过量甲醇以及延长反应时间等方法，但这又会导致反应时间长，生产效率低以及甲醇消耗高的问题。
为解决上述问题，本申请中提出一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜。
发明内容
(一)发明目的
为解决背景技术中存在的目前为了提高转化率，一般采取添加过量甲醇以及延长反应时间等方法，但这又会导致反应时间长，生产效率低以及甲醇消耗高的问题的技术问题，本发明提出一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，本发明结构简单使用方便，减少了反应过程中甲醇的浪费，同时提高了热能的循环利用，降低经济成本。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，包括釜体、控制模块、安装架、驱动电机和供电电源；
安装架设置在釜体的顶部，供电电源和驱动电机均设置在安装架上；安装架上设置有竖直向下的传动杆，传动杆上设置有齿轮盘；驱动电机的输出端设置有传动齿轮，传动齿轮与齿轮盘啮合传动连接；传动杆伸入釜体的内部，传动杆的底部设置有搅拌叶片，传动杆内部中空，便于布置导线；传动杆的底部设置有第二温度监测模块，用于监测釜体内部反应物的温度；传动杆上设置有第二加热模块；
釜体上设置有第一进料口和第二进料口，釜体内部设置有导管，导管与第二进料口导通连接；导管的底部水平高度与第二温度监测模块的水平高度相同；釜体的底部设置有下料口；釜体为双层板结构，釜体的外壳与内壳之间形成安装腔；釜体的内壳的外壁上设置有换热池，换热池与釜体的内壳进行热交换；换热池的内部设置有第一加热模块和第一温度监测模块；第一加热模块、第一温度监测模块均通过导线与供电电源电性连接；换热池的顶部设置有补液口，补液口伸出釜体外壳外部；釜体的外壳上设置有水泵，釜体的内壳上设置有换热管，水泵与换热管导通连接；
控制模块安装在釜体的外壳上。
优选的，釜体的底部设置有支撑地脚，支撑地脚的高度为50-100cm。
优选的，搅拌叶片上设置有多个通孔，用于降低搅拌叶片启动力矩。
优选的，釜体的侧壁上设置有溢流口，溢流口与回收装置连接。
优选的，釜体上设置有信号采集模块，信号采集模块与第一加热模块、第二加热模块、第一温度监测模块、第二温度监测模块均为通讯连接，用于采集加热模块的开启、关闭状态信息以及温度检测模块检测的温度数据。
优选的，控制模块上设置有显示模块、计时模块和通讯模块；显示模块为触控式显示屏。
优选的，通讯模块通讯连接至监控终端。
优选的，通讯模块基于GSM网络和LTE网络通讯。
优选的，计时模块与通讯模块通讯连接，用于与网络时钟进行校正。
优选的，搅拌叶片为导热性能好的材料制成。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本发明中，先对釜体进行预热，开启第一加热模块对换热池内的换热液进行加热；加热到合适温度后，关闭第一加热模块；将原料通过第一进料口送入釜体内部，再加入浓硫酸作为催化剂；之后通过驱动电机带动传动齿轮转动，传动齿轮与齿轮盘啮合传动连接，从而带动传动杆转动使得搅拌叶片与原料进行充分混合，便于提高反应速率，开启传动杆上的第二加热模块；随着反应的进行，釜体内部的反应物释放出大量的热量，使得釜体整体的温度较高；第一温度监测模块和第二温度监测模块监测换热池和釜体内部的温度，并适当停止或降低第二加热模块的输出功率；随着反应的持续进行，甲醇逐渐挥发，此时通过第二进料口朝向釜体内部注入甲醇，第二进料口与导管连接，导管底部的水平高度较低，保证甲醇溶液与原料进行充分反应；而加热蒸发后的甲醇蒸汽会从溢流口排出装置外进入回收装置，经过蒸馏和冷凝重新形成液态甲醇，重复使用，降低甲醇的浪费率；待反应结束后，通过水泵向换热管中注入冷水，冷水带走换热池内的热量，使得釜体温度快速下降，从而方便的取出成品；而冷水被加热后可以通过水泵输送至生产生活区重复利用；同时热水也可以被存储起来，再次开启反应釜时注入换热管内，对换热池中的换热液进行预热，降低第一加热模块的耗电量，节约能源。
附图说明
图1为本发明提出的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜的外部结构示意图。
图2为本发明提出的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜的内部结构示意图。
图3为本发明提出的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜中传动杆的结构示意图。
图4为本发明提出的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜中的电性关系连接结构示意图。
附图标记：1、安装架；2、供电电源；3、第一进料口；4、驱动电机；5、第二进料口；6、溢流口；7、水泵；8、控制模块；9、釜体；10、支撑地脚；11、下料口；12、信号采集模块；13、补液口；14、传动杆；15、齿轮盘；16、传动齿轮；17、换热管；18、换热池；19、第一加热模块；20、第一温度监测模块；21、导管；22、搅拌叶片；23、通孔；24、第二温度监测模块；25、第二加热模块；26、显示模块；27、计时模块；28、通讯模块；29、监控终端。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1-4所示，本发明提出的一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，包括釜体9、控制模块8、安装架1、驱动电机4和供电电源2；
安装架1设置在釜体9的顶部，供电电源2和驱动电机4均设置在安装架1上；安装架1上设置有竖直向下的传动杆14，传动杆14上设置有齿轮盘15；驱动电机4的输出端设置有传动齿轮16，传动齿轮16与齿轮盘15啮合传动连接；传动杆14伸入釜体9的内部，传动杆14的底部设置有搅拌叶片22，传动杆14内部中空，便于布置导线；传动杆14的底部设置有第二温度监测模块24，用于监测釜体9内部反应物的温度；传动杆14上设置有第二加热模块25；
釜体9上设置有第一进料口3和第二进料口5，釜体9内部设置有导管21，导管21与第二进料口5导通连接；导管21的底部水平高度与第二温度监测模块24的水平高度相同；釜体9的底部设置有下料口11；釜体9为双层板结构，釜体9的外壳与内壳之间形成安装腔；釜体9的内壳的外壁上设置有换热池18，换热池18与釜体9的内壳进行热交换；换热池18的内部设置有第一加热模块19和第一温度监测模块20；第一加热模块19、第一温度监测模块20均通过导线与供电电源2电性连接；换热池18的顶部设置有补液口13，定期开启补液口13适当添加换热液；补液口13伸出釜体9外壳外部；釜体9的外壳上设置有水泵7，釜体9的内壳上设置有换热管17，水泵7与换热管17导通连接；
控制模块8安装在釜体9的外壳上。
本发明中，先对釜体9进行预热，开启第一加热模块19对换热池18内的换热液进行加热；加热到合适温度后，关闭第一加热模块19；将原料通过第一进料口3送入釜体9内部，再加入浓硫酸作为催化剂；之后通过驱动电机4带动传动齿轮16转动，传动齿轮16与齿轮盘15啮合传动连接，从而带动传动杆14转动使得搅拌叶片22与原料进行充分混合，便于提高反应速率，开启传动杆14上的第二加热模块25；随着反应的进行，釜体9内部的反应物释放出大量的热量，使得釜体9整体的温度较高；第一温度监测模块20和第二温度监测模块24监测换热池18和釜体9内部的温度，并适当停止或降低第二加热模块25的输出功率；随着反应的持续进行，甲醇逐渐挥发，此时通过第二进料口5朝向釜体9内部注入甲醇，第二进料口5与导管21连接，导管21底部的水平高度较低，保证甲醇溶液与原料进行充分反应；而加热蒸发后的甲醇蒸汽会从溢流口6排出装置外进入回收装置，经过蒸馏和冷凝重新形成液态甲醇，重复使用，降低甲醇的浪费率；待反应结束后，通过水泵7向换热管17中注入冷水，冷水带走换热池18内的热量，使得釜体9温度快速下降，从而方便的取出成品；而冷水被加热后可以通过水泵7输送至生产生活区重复利用；同时热水也可以被存储起来，再次开启反应釜时注入换热管17内，对换热池18中的换热液进行预热，降低第一加热模块19的耗电量，节约能源。
在一个可选的实施例中，釜体9的底部设置有支撑地脚10，支撑地脚10的高度为50-100cm。
需要说明的是，支撑地脚10高度较高，便于安装输送装置与下料口11连接。
在一个可选的实施例中，搅拌叶片22上设置有多个通孔23，用于降低搅拌叶片22启动力矩。
需要说明的是，随着搅拌叶片22的转动，原料能够从通孔23中穿过形成涡流，有利于提高反应物的结合，提高反应效率。
在一个可选的实施例中，釜体9的侧壁上设置有溢流口6，溢流口6与回收装置连接。
需要说明的是，便于回收蒸发出来的甲醇。
在一个可选的实施例中，釜体9上设置有信号采集模块12，信号采集模块12与第一加热模块19、第二加热模块25、第一温度监测模块20、第二温度监测模块24均为通讯连接，用于采集加热模块的开启、关闭状态信息以及温度检测模块检测的温度数据。
在一个可选的实施例中，控制模块8上设置有显示模块26、计时模块27和通讯模块28；显示模块26为触控式显示屏。
在一个可选的实施例中，通讯模块28通讯连接至监控终端29。
需要说明的是，通过监控终端29能够监控釜体9的运行时长、温度等信息。
在一个可选的实施例中，通讯模块28基于GSM网络和LTE网络通讯。
在一个可选的实施例中，计时模块27与通讯模块28通讯连接，用于与网络时钟进行校正。
在一个可选的实施例中，搅拌叶片22为导热性能好的材料制成。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，包括釜体(9)、控制模块(8)、安装架(1)、驱动电机(4)和供电电源(2)；
安装架(1)设置在釜体(9)的顶部，供电电源(2)和驱动电机(4)均设置在安装架(1)上；安装架(1)上设置有竖直向下的传动杆(14)，传动杆(14)上设置有齿轮盘(15)；驱动电机(4)的输出端设置有传动齿轮(16)，传动齿轮(16)与齿轮盘(15)啮合传动连接；传动杆(14)伸入釜体(9)的内部，传动杆(14)的底部设置有搅拌叶片(22)，传动杆(14)内部中空，便于布置导线；传动杆(14)的底部设置有第二温度监测模块(24)，用于监测釜体(9)内部反应物的温度；传动杆(14)上设置有第二加热模块(25)；
釜体(9)上设置有第一进料口(3)和第二进料口(5)，釜体(9)内部设置有导管(21)，导管(21)与第二进料口(5)导通连接；导管(21)的底部水平高度与第二温度监测模块(24)的水平高度相同；釜体(9)的底部设置有下料口(11)；釜体(9)为双层板结构，釜体(9)的外壳与内壳之间形成安装腔；釜体(9)的内壳的外壁上设置有换热池(18)，换热池(18)与釜体(9)的内壳进行热交换；换热池(18)的内部设置有第一加热模块(19)和第一温度监测模块(20)；第一加热模块(19)、第一温度监测模块(20)均通过导线与供电电源(2)电性连接；换热池(18)的顶部设置有补液口(13)，补液口(13)伸出釜体(9)外壳外部；釜体(9)的外壳上设置有水泵(7)，釜体(9)的内壳上设置有换热管(17)，水泵(7)与换热管(17)导通连接；
控制模块(8)安装在釜体(9)的外壳上。
2.根据权利要求1所述的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，釜体(9)的底部设置有支撑地脚(10)，支撑地脚(10)的高度为50-100cm。
3.根据权利要求1所述的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，搅拌叶片(22)上设置有多个通孔(23)，用于降低搅拌叶片(22)启动力矩。
4.根据权利要求1所述的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，釜体(9)的侧壁上设置有溢流口(6)，溢流口(6)与回收装置连接。
5.根据权利要求1所述的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，釜体(9)上设置有信号采集模块(12)，信号采集模块(12)与第一加热模块(19)、第二加热模块(25)、第一温度监测模块(20)、第二温度监测模块(24)均为通讯连接，用于采集加热模块的开启、关闭状态信息以及温度检测模块检测的温度数据。
6.根据权利要求1所述的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，控制模块(8)上设置有显示模块(26)、计时模块(27)和通讯模块(28)；显示模块(26)为触控式显示屏。
7.根据权利要求6所述的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，通讯模块(28)通讯连接至监控终端(29)。
8.根据权利要求6所述的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，通讯模块(28)基于GSM网络和LTE网络通讯。
9.根据权利要求6所述的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，计时模块(27)与通讯模块(28)通讯连接，用于与网络时钟进行校正。
10.根据权利要求1所述的用于脂肪酸甲酯酯化的高效反应釜，其特征在于，搅拌叶片(22)为导热性能好的材料制成。
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