CN204455053U - 一种改进型生物柴油酯化反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种改进型生物柴油酯化反应器，结构依次相连一级反应罐、纳米胶体磨、三通连接阀和二级反应罐。本实用新型可有效处理含有长链的大分子原料油脂、降低甲醇浪费率、提升原料与甲醇的反应率，保证生物柴油的产品质量。

Description

一种改进型生物柴油酯化反应器

技术领域

本实用新型涉及生物柴油生产制备技术领域，特别涉及一种改进型生物柴油酯化反应器。

背景技术

随着世界范围的能源短缺以及人们对环境保护的日益重视，开发和研究生物柴油这一绿色环保型燃料以替代不断枯竭的石油的任务己成为当前迫切解决的技术问题。国内生物柴油生产原料大多为废弃油脂（地沟油、湘水油、酸化油等），普遍采用酸碱两步法进行生产。此方法一般采用甲醇与废弃油脂中的游离脂肪酸和甘油三酯反应，生成脂肪酸甲酯（生物柴油）。

在上述生物柴油的制备过程中，由于醇类物质的沸点较低，因而其容易挥发，随着反应过程的进行，反应温度不断提高，部分醇类物质并未进行反应，而是挥发至大气中，使得醇类物质的实际反应量较少，这不但造成醇类物质的浪费以及对环境的污染，还会导致生物柴油制备反应不能完全反应，造成生物柴油的制备量较低，同时影响生物柴油的质量。与此同时，现有应用于生物柴油制备的酯化反应器其原料入口及甲醇入口均设置于反应器顶部，甲醇出口阀门亦设置于反应器顶部，此种设计结构一定程度上限制了反应原料与甲醇的充分反应，浪费了大量的甲醇资源，而且降低了生物柴油的产出率。

除此之外，用于制备生物柴油的原料包括动物油脂、餐饮垃圾油、酸化油等含有长链的大分子原料油脂，在进行酯交换反应时，容易结团致使酯化反应过程缓慢。

基于上述分析，提供一种可有效处理含有长链的大分子原料油脂、降低甲醇浪费率、提升原料与甲醇的反应率，增加生物柴油产出率的生物柴油酯化反应器显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的是，针对现有的用于制备生物柴油的酯化反应器，结构设计不合理，导致甲醇浪费率高，原料与甲醇接触面积小，不利于充分反应，降低了生物柴油的产出率，而且遇到大分子原料油脂易于出现结团降低反应率等技术问题，提高一种改进型生物柴油酯化反应器，有效处理含有长链的大分子原料油脂、降低甲醇浪费率、提升原料与甲醇的反应率，保证生物柴油的产品质量。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，结构依次相连一级反应罐（1）、纳米胶体磨（2）、三通连接阀（3）和二级反应罐（4）；

所述一级反应罐（1）设置有一级搅拌机构（101），一级搅拌机构（101）上设置有驱动一级搅拌机构（101）转动的一级驱动电机（102），一级驱动电机（102）连接有一级减速机（103），一级反应罐（1）外侧壁设置有一级蒸汽加热套（104），一级蒸汽加热套（104）设置有一级循环蒸汽进口（105）和一级循环蒸汽出口（106）；

所述一级搅拌机构（101）上设置有一级搅拌桨（107）；

所述一级反应罐（1）中下部设置有一级取样阀门（108）；

所述一级反应罐（1）顶部右侧设置有一级进料口（109）；

所述一级反应罐（1）顶部左侧设置有一级甲醇出口（110），一级甲醇出口（110）的出口端设置有一级消泡器（111）；

所述一级反应罐（1）底部左侧设置有一级甲醇输入管道（112），一级反应罐（1）底部内壁设置有一级甲醇喷射器（113），一级甲醇输入管道（112）连通至一级甲醇喷射器（113），一级甲醇输入管道（112）与一级甲醇喷射器（113）之间设置有一级换热器（5）；

所述二级反应罐（4）设置有二级搅拌机构（401），二级搅拌机构（401）上设置有驱动二级搅拌机构（401）转动的二级驱动电机（402），二级驱动电机（402）连接有二级减速机（403），二级反应罐（1）外侧壁设置有二级蒸汽加热套（404），二级蒸汽加热套（404）设置有二级循环蒸汽进口（405）和二级循环蒸汽出口（406）；

所述二级搅拌机构（401）上设置有二级搅拌桨（407）；

所述二级反应罐（4）中下部设置有二级取样阀门（408）；

所述二级反应罐（4）顶部右侧设置有二级进料口（409）；

所述二级反应罐（4）顶部左侧设置有二级甲醇出口（410），二级甲醇出口（410）的出口端设置有二级消泡器（411）；

所述二级反应罐（4）底部左侧设置有二级甲醇输入管道（412），二级反应罐（4）底部内壁设置有二级甲醇喷射器（413），二级甲醇输入管道（412）连通至二级甲醇喷射器（413），二级甲醇输入管道（412）与二级甲醇喷射器（413）之间设置有二级换热器（8）。

进一步，所述三通连接阀（3）一端与纳米胶体磨（2）相连接，三通连接阀（3）另一端连接至二级进料口（409）。

进一步，所述一级搅拌桨（107）设置为工字型结构，数量为沿一级搅拌桨（107）长度方向等距离设置为3个。

进一步，所述一级消泡器（111）与一级换热器（5）之间依次设置有一级精馏塔（6）和一级溶剂暂存罐（7），一级消泡器（111）、一级精馏塔（6）、一级溶剂暂存罐（7）和一级换热器（5）依次相连通。

进一步，所述一级反应罐（1）与纳米胶体磨（2）之间设置有三通转换阀（114），三通转换阀（114）一端与一级反应罐（1）出料口相连通，三通转换阀（114）另一端与纳米胶体磨（2）相连通。

进一步，所述一级循环蒸汽进口（105）与一级循环蒸汽出口（106）之间设置有一级阻隔板（115）。

进一步，所述二级搅拌桨（407）设置为工字型结构，数量为沿二级搅拌桨（407）长度方向等距离设置为3个。

进一步，所述二级消泡器（411）与二级换热器（8）之间依次设置有二级精馏塔（9）和二级溶剂暂存罐（10），二级消泡器（411）、二级精馏塔（9）、二级溶剂暂存罐（10）和二级换热器（8）依次相连通。

进一步，所述二级循环蒸汽进口（405）与二级循环蒸汽出口（406）之间设置有二级阻隔板（415）。

进一步，所述二级反应罐（4）底部连接有三通出料阀（414）。

本实用新型提供了一种改进型生物柴油酯化反应器，与现有技术相比，有益效果在于：

1、本实用新型将一级反应罐（1）和二级反应罐（4）依次相串联，由一级反应罐（1）反应后的物料可直接进入二级反应罐（4），进行二次反应，此种设计结构，使得反应原料与甲醇得到充分反应，提升了生物柴油的产出率。

2、本实用新型一级消泡器（111）与一级换热器（5）之间依次设置有一级精馏塔（6）和一级溶剂暂存罐（7），一级消泡器（111）、一级精馏塔（6）、一级溶剂暂存罐（7）和一级换热器（5）依次相连通，经由一级甲醇出口（110）排出的未参加反应的甲醇直接进入一级精馏塔（6），通过一级精馏塔（6）蒸馏出未参加反应的甲醇，蒸馏出的甲醇随后进入一级溶剂暂存罐（7），并经由一级溶剂暂存罐（7）进入一级换热器（5），在一级换热器（5）中进行换热处理后，直接通过一级甲醇喷射器（113）进入一级反应罐（1）参加酯化反应，此种设计结构，实现了对排出甲醇的再次应用，避免了甲醇的浪费，提升了甲醇的利用率。

3、本实用新型在一级反应罐（1）与二级反应罐（4）之间增加有纳米胶体磨（2），对于在一级反应罐（1）排出的未彻底反应长链的大分子原料油脂，可通过纳米胶体磨（2）进行研磨，使得进入二级反应罐（4）的物料更均质化，反应物料的比表面增大，甲醇和原料油的接触面积增大，酯化反应速度大大加快，反应效果更好。

4、本实用新型中二级消泡器（411）与二级换热器（8）之间依次设置有二级精馏塔（9）和二级溶剂暂存罐（10），二级消泡器（411）、二级精馏塔（9）、二级溶剂暂存罐（10）和二级换热器（8）依次相连通，经由二级甲醇出口（410）排出的未参加反应的甲醇直接进入二级精馏塔（9），通过二级精馏塔（9）蒸馏出未参加反应的甲醇，蒸馏出的甲醇随后进入二级溶剂暂存罐（10），并经由二级溶剂暂存罐（10）进入二级换热器（8），在二级换热器（8）中进行换热处理后，直接通过二级甲醇喷射器（413）进入二级反应罐（4）参加酯化反应，此种设计结构，实现了对排出甲醇的再次应用，避免了甲醇的浪费，提升了甲醇的利用率。

5、本实用新型中一级反应罐（1）与纳米胶体磨（2）之间增加有三通转换阀（114），纳米胶体磨（2）与二级进料口（409）之间增加有三通连接阀（3），二级反应罐（4）底部连接有三通出料阀（414），此种设计结构便于在现有酯化反应系统中增加分支反应器，便于对现有的酯化反应系统进行优化，延长了本实用新型涉及的酯化反应器的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型改进型生物柴油酯化反应器的结构示意图。

具体实施方式

参阅附图1对本实用新型做进一步描述。

本实用新型涉及一种改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，结构依次相连一级反应罐（1）、纳米胶体磨（2）、三通连接阀（3）和二级反应罐（4）；

所述一级反应罐（1）设置有一级搅拌机构（101），一级搅拌机构（101）上设置有驱动一级搅拌机构（101）转动的一级驱动电机（102），一级驱动电机（102）连接有一级减速机（103），一级反应罐（1）外侧壁设置有一级蒸汽加热套（104），一级蒸汽加热套（104）设置有一级循环蒸汽进口（105）和一级循环蒸汽出口（106）；

所述一级搅拌机构（101）上设置有一级搅拌桨（107）；

所述一级反应罐（1）中下部设置有一级取样阀门（108）；

所述一级反应罐（1）顶部右侧设置有一级进料口（109）；

所述一级反应罐（1）顶部左侧设置有一级甲醇出口（110），一级甲醇出口（110）的出口端设置有一级消泡器（111）；

所述一级反应罐（1）底部左侧设置有一级甲醇输入管道（112），一级反应罐（1）底部内壁设置有一级甲醇喷射器（113），一级甲醇输入管道（112）连通至一级甲醇喷射器（113），一级甲醇输入管道（112）与一级甲醇喷射器（113）之间设置有一级换热器（5）；

所述二级反应罐（4）设置有二级搅拌机构（401），二级搅拌机构（401）上设置有驱动二级搅拌机构（401）转动的二级驱动电机（402），二级驱动电机（402）连接有二级减速机（403），二级反应罐（1）外侧壁设置有二级蒸汽加热套（404），二级蒸汽加热套（404）设置有二级循环蒸汽进口（405）和二级循环蒸汽出口（406）；

所述二级搅拌机构（401）上设置有二级搅拌桨（407）；

所述二级反应罐（4）中下部设置有二级取样阀门（408）；

所述二级反应罐（4）顶部右侧设置有二级进料口（409）；

所述二级反应罐（4）顶部左侧设置有二级甲醇出口（410），二级甲醇出口（410）的出口端设置有二级消泡器（411）；

所述二级反应罐（4）底部左侧设置有二级甲醇输入管道（412），二级反应罐（4）底部内壁设置有二级甲醇喷射器（413），二级甲醇输入管道（412）连通至二级甲醇喷射器（413），二级甲醇输入管道（412）与二级甲醇喷射器（413）之间设置有二级换热器（8）。

优选地，作为改进，所述三通连接阀（3）一端与纳米胶体磨（2）相连接，三通连接阀（3）另一端连接至二级进料口（409）。

优选地，作为改进，所述一级搅拌桨（107）设置为工字型结构，数量为沿一级搅拌桨（107）长度方向等距离设置为3个。

优选地，作为改进，所述一级消泡器（111）与一级换热器（5）之间依次设置有一级精馏塔（6）和一级溶剂暂存罐（7），一级消泡器（111）、一级精馏塔（6）、一级溶剂暂存罐（7）和一级换热器（5）依次相连通。

优选地，作为改进，所述一级反应罐（1）与纳米胶体磨（2）之间设置有三通转换阀（114），三通转换阀（114）一端与一级反应罐（1）出料口相连通，三通转换阀（114）另一端与纳米胶体磨（2）相连通。

优选地，作为改进，所述一级循环蒸汽进口（105）与一级循环蒸汽出口（106）之间设置有一级阻隔板（115）。

优选地，作为改进，所述二级搅拌桨（407）设置为工字型结构，数量为沿二级搅拌桨（407）长度方向等距离设置为3个。

优选地，作为改进，所述二级消泡器（411）与二级换热器（8）之间依次设置有二级精馏塔（9）和二级溶剂暂存罐（10），二级消泡器（411）、二级精馏塔（9）、二级溶剂暂存罐（10）和二级换热器（8）依次相连通。

优选地，作为改进，所述二级循环蒸汽进口（405）与二级循环蒸汽出口（406）之间设置有二级阻隔板（415）。

优选地，作为改进，所述二级反应罐（4）底部连接有三通出料阀（414）。

与现有技术相比，本实用新型将一级反应罐（1）和二级反应罐（4）依次相串联，由一级反应罐（1）反应后的物料可直接进入二级反应罐（4），进行二次反应，此种设计结构，使得反应原料与甲醇得到充分反应，提升了生物柴油的产出率。

本实用新型一级消泡器（111）与一级换热器（5）之间依次设置有一级精馏塔（6）和一级溶剂暂存罐（7），一级消泡器（111）、一级精馏塔（6）、一级溶剂暂存罐（7）和一级换热器（5）依次相连通，经由一级甲醇出口（110）排出的未参加反应的甲醇直接进入一级精馏塔（6），通过一级精馏塔（6）蒸馏出未参加反应的甲醇，蒸馏出的甲醇随后进入一级溶剂暂存罐（7），并经由一级溶剂暂存罐（7）进入一级换热器（5），在一级换热器（5）中进行换热处理后，直接通过一级甲醇喷射器（113）进入一级反应罐（1）参加酯化反应，此种设计结构，实现了对排出甲醇的再次应用，避免了甲醇的浪费，提升了甲醇的利用率。

本实用新型在一级反应罐（1）与二级反应罐（4）之间增加有纳米胶体磨（2），对于在一级反应罐（1）排出的未彻底反应长链的大分子原料油脂，可通过纳米胶体磨（2）进行研磨，使得进入二级反应罐（4）的物料更均质化，反应物料的比表面增大，甲醇和原料油的接触面积增大，酯化反应速度大大加快，反应效果更好。

本实用新型中二级消泡器（411）与二级换热器（8）之间依次设置有二级精馏塔（9）和二级溶剂暂存罐（10），二级消泡器（411）、二级精馏塔（9）、二级溶剂暂存罐（10）和二级换热器（8）依次相连通，经由二级甲醇出口（410）排出的未参加反应的甲醇直接进入二级精馏塔（9），通过二级精馏塔（9）蒸馏出未参加反应的甲醇，蒸馏出的甲醇随后进入二级溶剂暂存罐（10），并经由二级溶剂暂存罐（10）进入二级换热器（8），在二级换热器（8）中进行换热处理后，直接通过二级甲醇喷射器（413）进入二级反应罐（4）参加酯化反应，此种设计结构，实现了对排出甲醇的再次应用，避免了甲醇的浪费，提升了甲醇的利用率。

本实用新型中一级反应罐（1）与纳米胶体磨（2）之间增加有三通转换阀（114），纳米胶体磨（2）与二级进料口（409）之间增加有三通连接阀（3），二级反应罐（4）底部连接有三通出料阀（414），此种设计结构便于在现有酯化反应系统中增加分支反应器，便于对现有的酯化反应系统进行优化，延长了本实用新型涉及的酯化反应器的使用寿命。

本实用新型在使用时，反应原料经由一级进料口（109）进入，甲醇经由一级甲醇输入管道（112）进入一级换热器（5），在一级换热器（5）换热后通过一级甲醇喷射器（113）进入一级反应罐（1）参加反应，反应后的物料依次经由三通转换阀（114）、纳米胶体磨（2）、三通连接阀（3）和二级进料口（409）进入二级反应罐（4），物料在二级反应罐（4）进行二次反应后生物柴油初品经由三通出料阀（414）排出进入纯化分离工序，进行分离纯化后，即可获得高品质的生物柴油。

按照上述说明，即可完成对本实用新型的应用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，结构依次相连一级反应罐（1）、纳米胶体磨（2）、三通连接阀（3）和二级反应罐（4）；

所述一级反应罐（1）设置有一级搅拌机构（101），一级搅拌机构（101）上设置有驱动一级搅拌机构（101）转动的一级驱动电机（102），一级驱动电机（102）连接有一级减速机（103），一级反应罐（1）外侧壁设置有一级蒸汽加热套（104），一级蒸汽加热套（104）设置有一级循环蒸汽进口（105）和一级循环蒸汽出口（106）；

所述一级搅拌机构（101）上设置有一级搅拌桨（107）；

所述一级反应罐（1）中下部设置有一级取样阀门（108）；

所述一级反应罐（1）顶部右侧设置有一级进料口（109）；

所述一级反应罐（1）顶部左侧设置有一级甲醇出口（110），一级甲醇出口（110）的出口端设置有一级消泡器（111）；

所述一级反应罐（1）底部左侧设置有一级甲醇输入管道（112），一级反应罐（1）底部内壁设置有一级甲醇喷射器（113），一级甲醇输入管道（112）连通至一级甲醇喷射器（113），一级甲醇输入管道（112）与一级甲醇喷射器（113）之间设置有一级换热器（5）；

所述二级反应罐（4）设置有二级搅拌机构（401），二级搅拌机构（401）上设置有驱动二级搅拌机构（401）转动的二级驱动电机（402），二级驱动电机（402）连接有二级减速机（403），二级反应罐（1）外侧壁设置有二级蒸汽加热套（404），二级蒸汽加热套（404）设置有二级循环蒸汽进口（405）和二级循环蒸汽出口（406）；

所述二级搅拌机构（401）上设置有二级搅拌桨（407）；

所述二级反应罐（4）中下部设置有二级取样阀门（408）；

所述二级反应罐（4）顶部右侧设置有二级进料口（409）；

所述二级反应罐（4）顶部左侧设置有二级甲醇出口（410），二级甲醇出口（410）的出口端设置有二级消泡器（411）；

所述二级反应罐（4）底部左侧设置有二级甲醇输入管道（412），二级反应罐（4）底部内壁设置有二级甲醇喷射器（413），二级甲醇输入管道（412）连通至二级甲醇喷射器（413），二级甲醇输入管道（412）与二级甲醇喷射器（413）之间设置有二级换热器（8）。

2.根据权利要求1所述的改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，所述三通连接阀（3）一端与纳米胶体磨（2）相连接，三通连接阀（3）另一端连接至二级进料口（409）。

3.根据权利要求1所述的改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，所述一级搅拌桨（107）设置为工字型结构，数量为沿一级搅拌桨（107）长度方向等距离设置为3个。

4.根据权利要求1所述的改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，所述一级消泡器（111）与一级换热器（5）之间依次设置有一级精馏塔（6）和一级溶剂暂存罐（7），一级消泡器（111）、一级精馏塔（6）、一级溶剂暂存罐（7）和一级换热器（5）依次相连通。

5.根据权利要求1所述的改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，所述一级反应罐（1）与纳米胶体磨（2）之间设置有三通转换阀（114），三通转换阀（114）一端与一级反应罐（1）出料口相连通，三通转换阀（114）另一端与纳米胶体磨（2）相连通。

6.根据权利要求1所述的改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，所述一级循环蒸汽进口（105）与一级循环蒸汽出口（106）之间设置有一级阻隔板（115）。

7.根据权利要求1所述的改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，所述二级搅拌桨（407）设置为工字型结构，数量为沿二级搅拌桨（407）长度方向等距离设置为3个。

8.根据权利要求1所述的改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，所述二级消泡器（411）与二级换热器（8）之间依次设置有二级精馏塔（9）和二级溶剂暂存罐（10），二级消泡器（411）、二级精馏塔（9）、二级溶剂暂存罐（10）和二级换热器（8）依次相连通。

9.根据权利要求1所述的改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，所述二级循环蒸汽进口（405）与二级循环蒸汽出口（406）之间设置有二级阻隔板（415）。

10.根据权利要求1所述的改进型生物柴油酯化反应器，其特征在于，所述二级反应罐（4）底部连接有三通出料阀（414）。