CN201632252U - 一种塔式超临界反应装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种塔式超临界反应装置，包括多个塔节，塔节由塔壳和多层塔板构成，所述塔节数目为2-5个，塔节上部设有原料油或脂肪酸进料口和气态醇出料口，塔节下部设有气态醇进料口、脂肪酸甲酯出料口和甘油出料口；塔节通过上部的原料油或脂肪酸进料口和气态醇出料口分别与相邻塔节下部的脂肪酸甲酯出料口和气态醇进料口相连通。超临界反应在塔节内进行，原料油或脂肪酸和低碳醇逆向加料，反应物混合充分、均匀，使低碳醇以超临界的方式进入塔节内，有助于分子扩散、提高分子活性，使反应更加充分。一套装置能同时完成酯化反应和精馏分离两项工作任务，设备简单，一机多用，降低投资，节能省耗。
Description
技术领域
本实用新型属于生物柴油的制备装置技术领域，特别涉及一种塔式超临界反应装置。
背景技术
目前，精制油脂制备生物柴油的生产技术比较成熟，通常采用间歇反应釜和常压酯交换法生产。以高酸值油脂为原料制备生物柴油多采用一步酸催化或先酸后碱的两步催化法进行。高酸值油脂的酸值一般大于10，且成分复杂，以此为原料来生产生物柴油存在不少技术问题，例如：在高酸值油脂酯化反应的间歇生产过程中，酸性催化剂造成设备腐蚀非常严重，设备投资大，容易产生“跑、冒、滴、漏”等现象，存在严重的安全隐患。
专利号为200820040677.8的申请公开了一种用于制备生物柴油的复合式精馏塔，其包括塔釜、精馏塔塔体、塔顶冷凝器，所述精馏塔塔体分为上、下两部分，上部为塔板精馏段，塔壳上均匀设有多块塔板，在塔板上设有丝网，固体催化剂附着于丝网上；下部为填料催化反应段，在塔壳内填充有填料，填料内填充固体催化剂。该复合式精馏塔可用于高酸值原料油，但不能用于超临界条件下。
另外，现有的生物柴油超临界生产装置，一般有超临界反应釜和管式反应器，其仅能实现生物柴油的生产，但不能在同一装置中同时完成反应和分离。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可以在同一个装置内完成反应和分离、实现连续化生产、适合高酸值原料油、生产能耗较低的塔式超临界反应装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种塔式超临界反应装置，包括多个塔节，塔节由塔壳和多层塔板构成，所述塔节数目为2-5个，塔节上部设有原料油或脂肪酸进料口和气态醇出料口，塔节下部设有气态醇进料口、脂肪酸甲酯出料口和甘油出料口；塔节通过上部的原料油或脂肪酸进料口和气态醇出料口分别与相邻塔节下部的脂肪酸甲酯出料口和气态醇进料口相连通。
所述塔节内设有2-40块塔板，且塔板数目为偶数；相邻塔节通过法兰固定连接。
所述塔板为板式，其包括塔盘、泡罩、甘油分离通道和降液管，泡罩设在塔盘上，塔盘通过定距管和拉杆固定，甘油分离通道设在塔盘底部，降液管设在塔盘外侧端部。
所述塔盘与塔壳间的缝隙内填充有密封填料，密封填料上面设有压圈，压圈通过压紧装置固定。
相邻塔板交错倾斜设置，倾斜角度为0～10°。
下层塔板上设有进口堰，进口堰位于上层塔板上的降液管和甘油分离通道之间，且进口堰与降液管和甘油分离通道部分叠合。
相邻或者间隔相邻的甘油分离通道在塔体内呈直线分布。
所述塔盘上设有升气管，设有升气管的塔板与板式塔板交替设置。
所述塔体直径为100～1200mm，泡罩直径≤80mm，板间距为100-1000mm，出口堰高度为20-100mm。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
1、本实用新型通常设有2-5个塔节，塔节内设有整体板式塔板，相邻塔节之间用法兰固定连接，安装维修方便。超临界反应在塔节内进行，原料油或脂肪酸和低碳醇逆向加料，反应物混合充分、均匀，使低碳醇以超临界的方式进入塔节内，有助于分子扩散、提高分子活性，使反应更加充分；塔节内无需添加催化剂，节约原材料、节约生产成本；一套装置能同时完成酯化反应和精馏分离两项工作任务，实现连续化生产，反应产物可随时分离，加快了反应速度，阻止发生逆反应，设备简单，一机多用，降低投资，节能省耗。
2、相邻塔板交错倾斜设置，倾斜角度为0～10°，便于原料油或脂肪酸向下和气态醇向上混合，有助于提高反应速度，提高生产率。
3、本实用新型对原料的适应性强，不但适合精制油脂，还特别适合高酸值油脂和脂肪酸，酸值可在10～180之间，适用范围广。
4、本实用新型的油醇摩尔比低，可低至1∶1.5，未反应的气态低碳醇量很少，避免造成原料浪费。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为实施例一的塔节结构示意图；
图3为实施例二的塔节结构示意图；
图4为实施例三的塔节结构示意图。
具体实施方式
实施例一，如图1、图2所示的塔式超临界反应装置，由三个塔节1连通构成，塔节1由塔壳7和2-40块塔板8构成，塔板8数目为偶数，塔板8倾斜设置在塔壳7上，其倾斜角度为0-10°。在塔节1上部设有原料油或脂肪酸进料口2和气态醇出料口3，气态醇出料口3向上设置，便于气态醇的排放；塔节1下部设有气态醇进料口4、脂肪酸甲酯出料口6和甘油出料口5，脂肪酸甲酯出料口6和甘油出料口5分别用于排出生物柴油和甘油。上、下相邻的塔节1通过上部的原料油或脂肪酸进料口2和气态醇出料口3分别与相邻塔节1下部的脂肪酸甲酯出料口6和气态醇进料口4相连通。
塔板8为板式，板式塔板8包括塔盘81、泡罩84、甘油分离通道83、降液管82和进口堰85，泡罩84的直径≤80mm；塔盘81固设在塔壳7内侧，在塔盘81上部均匀设有泡罩84、塔盘81底部向下设有甘油分离通道83，可分离塔板8上沉积的甘油，间隔设置的塔盘81上的甘油分离通道83在塔体2内呈直线分布，即甘油分离通道83设置在靠近降液管82一端；进口堰85设在塔盘81内侧，即靠近塔盘81与塔壳7相连一侧，位于泡罩84和塔壳7之间，出口堰高度为20-100mm；降液管82设在塔盘81外侧端部，且上端伸出塔盘81、下端与甘油分离通道83有部分重叠，但降液管82下端高于甘油分离通道83下端。相邻塔板8交错相对设置在相对侧的塔壳7上，塔板8的间距为100-1000mm，下层塔板8上的进口堰85位于上层塔板8上的降液管82和甘油分离通道83之间，且进口堰85与降液管82和甘油分离通道83部分叠合。
在本实用新型中，反应过程的操作压力为8-16Mpa、操作温度240-300℃，原料油或脂肪酸从原料油或脂肪酸进料口2进料，低碳醇连续从气态醇进料口4进入，两者逆向加料，油、醇加料摩尔比为1∶1.5，反应过程中无需催化剂、无回流。未反应的低碳醇从气态醇出料口3送入后续的甲醇塔进行精制，生成的生物柴油和甘油经脂肪酸甲酯出料口6和甘油出料口5流出。
实施例二：如图1、图3所示的塔式超临界反应装置，其与实施例一的不同之处在于：塔盘81上的甘油分离通道83在塔节1内呈直线分布，即甘油分离通道83均靠近同一侧的塔壳7设置；另外，在塔盘81上设有升气管86，即设有升气管86的塔板与板式塔板交替设置，升气管86作为气体通道向上排放多余气态醇。
实施例三，如图1、4所示的塔式超临界反应装置，其与实施例一的不同之处在于：塔板8包括塔盘81、泡罩84、甘油分离通道83和降液管82，泡罩84设在塔盘81上；塔盘81通过定距管811和拉杆812固定安装，定距管811和拉杆812固定在塔节1的底部，通过调节定距管811和拉杆812，可调整塔板8之间的距离；甘油分离通道83设在塔盘81底部，降液管82设在塔盘81外侧端部。在塔盘81与塔壳7之间的缝隙内填充有密封填料87，密封填料87上面设有压圈88，压圈88通过压紧装置89固定。在塔盘81上还设有塔盘圈810，使塔盘上保持一定液位，塔盘圈810上设有吊耳10。
Claims (9)
1.一种塔式超临界反应装置，包括多个塔节，塔节由塔壳和多层塔板构成，其特征在于：所述塔节数目为2-5个，塔节上部设有原料油或脂肪酸进料口和气态醇出料口，塔节下部设有气态醇进料口、脂肪酸甲酯出料口和甘油出料口；塔节通过上部的原料油或脂肪酸进料口和气态醇出料口分别与相邻塔节下部的脂肪酸甲酯出料口和气态醇进料口相连通。
2.如权利要求1所述的塔式超临界反应装置，其特征在于：所述塔节内设有2-40块塔板，且塔板数目为偶数；相邻塔节通过法兰固定连接。
3.如权利要求2所述的塔式超临界反应装置，其特征在于：所述塔板为板式，其包括塔盘、泡罩、甘油分离通道和降液管，泡罩设在塔盘上，塔盘通过定距管和拉杆固定，甘油分离通道设在塔盘底部，降液管设在塔盘外侧端部。
4.如权利要求3所述的塔式超临界反应装置，其特征在于：所述塔盘与塔壳间的缝隙内填充有密封填料，密封填料上面设有压圈，压圈通过压紧装置固定。
5.如权利要求1所述的塔式超临界反应装置，其特征在于：相邻塔板交错倾斜设置，倾斜角度为0～10°。
6.如权利要求5所述的塔式超临界反应装置，其特征在于：下层塔板上设有进口堰，进口堰位于上层塔板上的降液管和甘油分离通道之间，且进口堰与降液管和甘油分离通道部分叠合。
7.如权利要求6所述的塔式超临界反应装置，其特征在于：相邻或者间隔相邻的甘油分离通道在塔体内呈直线分布。
8.如权利要求7所述的塔式超临界反应装置，其特征在于：所述塔盘上设有升气管，设有升气管的塔板与板式塔板交替设置。
9.如权利要求4或8所述的塔式超临界反应装置，其特征在于：所述塔体直径为100～1200mm，泡罩直径≤80mm，板间距为100-1000mm，出口堰高度为20-100mm。
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|---|---|---|---|---|
| CN102952749A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-03-06 | 中国农业大学 | 一种两相式高浓度有机固体废弃物发酵装置 |
| CN103611331A (zh) * | 2013-12-09 | 2014-03-05 | 大连工业大学 | 一种超临界萃取/反应一体化装置 |
| CN105482898A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-13 | 陕西合盛生物柴油技术开发有限公司 | 生物柴油连续酯化反应塔 |
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