CN204848822U - 一种连续化生产生物柴油装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种连续化生产生物柴油装置，包括混合液的混合装置、生物柴油的反应装置、水和甲醇的回收装置、混合液循环装置以及产品分离装置。能够让混合液在静态混合器内高效混合后进入反应精馏塔，反应后流入反应精馏塔底部经再沸器加热，使水和甲醇以蒸汽形式上升，对蛇形管内的液体起到保温作用，减少混合液的热量散失；在蒸汽到达反应精馏塔顶部后，水蒸气经第一冷凝器冷凝分离，甲醇蒸汽经第二冷凝器冷凝回流或返回物料的添入口，由此循环参与反应，实现了脱水、甲醇回收与反应的同步进行，降低了甲醇消耗，加快了整个反应进程；反应精馏塔底部的再沸器内的混合液也可再经循环泵泵入物料的添入口，循环参与反应，提高了产品转化率。

Description

一种连续化生产生物柴油装置

技术领域

本实用新型涉及生物柴油生产的技术领域，特别是涉及一种连续化生产生物柴油装置。

背景技术

生物柴油的主要成分为脂肪酸甲酯。以动植物油脂、餐饮废油、工业废油及酸化油等为原料，在酸性或碱性催化剂的作用下，与甲醇等低碳醇反应生成。生物柴油的理化性质与石化柴油非常相近甚至更好，是可替代石化柴油的可再生燃料，具有良好的燃烧性能及环境友好性能。

目前工业上主要采用化学法生产生物柴油，对于高酸值原料，一般首先在酸性催化剂的作用下与甲醇等低碳醇发生酯化反应，降低原料酸值，然后在碱性催化剂的作用下与甲醇等低碳醇发生酯交换反应，最终得到以脂肪酸甲酯为主要成分的生物柴油。

目前工业上生物柴油生产方式多为间歇式，反应器多为间歇式搅拌装置，另外还需设置脱水及甲醇回收装置。存在生产间难以连续进行、产品质量不稳定、能耗大、设备投资成本高及反应效率低等问题。

实用新型专利CN203890323U公开了一种新型生物柴油的反应装置，其特点是采用了循环匀料装置实现反应液充分混合。该装置不设置搅拌，降低了设备的能耗，但是反应液的混合发生在进入反应釜以前，反应釜内没有其他混合装置，反应速度会降低。

实用新型专利CN203768335U公开了一种生物柴油反应装置，其特点是将原料储罐和管式反应器设计于一体，减少了设备的占地面积，降低了投资成本，但是忽略了甲醇回收和脱水环节，会影响整个反应进程。

发明内容

本实用新型针对现有生物柴油生产技术存在的能耗高、反应时间长、反应效率低、甲醇回收困难以及难以实现连续化生产等问题，提出了一种连续化生产生物柴油装置，以实现反应与甲醇回收同步进行，反应能耗低，反应效率高，能够实现连续化生产。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种连续化生产生物柴油装置，包括静态混合器、内部设有蛇形管的反应精馏塔、第一冷凝器、储水罐、第二冷凝器、再沸器、循环泵、计量泵以及产品分离器；所述静态混合器的入口作为生产生物柴油的混合液的添入口，出口与所述蛇形管的入口连接，该蛇形管固定在所述反应精馏塔内部的塔板上，蛇形管的出口连接所述再沸器的入口，该再沸器一个出口回流至所述反应精馏塔的下部壳程入口，另一个出口经由所述循环泵连接回所述静态混合器入口，再一个出口经由所述计量泵连接所述产品分离器；所述反应精馏塔的顶部出口依次连接第一冷凝器、第二冷凝器，所述储水罐设置在第一冷凝器与第二冷凝器之间的管路上，第二冷凝器的一个出口回流至所述反应精馏塔的上部壳程入口，另一个出口回流至所述静态混合器入口。

本实用新型结构简单合理，能够让混合液在静态混合器内高效混合后进入反应精馏塔，反应后的混合液流入反应精馏塔底部经再沸器加热，使水和甲醇以蒸汽的形式上升，从而对蛇形管内的液体起到保温作用，减少了混合液的热量散失；在蒸汽到达反应精馏塔顶部后，水蒸气经第一冷凝器冷凝分离，甲醇蒸汽经第二冷凝器冷凝回流或返回物料的添入口，由此循环参与反应，实现了脱水、甲醇回收与反应的同步进行，降低了甲醇消耗，加快了整个反应进程；反应精馏塔底部的再沸器内的混合液也可再经循环泵泵入物料的添入口，循环参与反应，提高了产品的转化率。

所述蛇形管内设有多块环形挡板，所述多块环形挡板由沿蛇形管轴向布置的至少一根支架串接并固定在蛇形管内。在混合液进入反应精馏塔时，可在环形挡板的作用下形成反速涡流，增强物料的混合强度，提高反应速率。

所述支架为三根，并均布在所述蛇形管内，每根支架与蛇形管的管径之比小于等于0.5。

所述蛇形管内设有沿轴向布置的波纹板。在混合液进入反应精馏塔时，可在波纹板的作用下形成反速涡流，增强物料的混合强度，提高反应速率。

所述蛇形管的直径为塔板直径的1/10。

本实用新型的优点是：

1、能够增强了物料的混合强度，提高了反应速率；

2、反应精馏塔内的上升的蒸汽对蛇形管内液体起到保温作用，减少了混合液的热量散失；

3、能够实现了脱水、甲醇回收与反应的同步进行，降低了甲醇消耗，加快了整个反应进程；

4、再沸器内的混合液经循环泵泵入物料入口，循环参与反应，提高了产品的转化率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是实施例1的蛇形管内部结构示意图；

图3是实施例2的蛇形管内部结构示意图；

附图标记说明：

1-混合液，2-静态混合器，3-反应精馏塔，31-蛇形管，32-塔板，33-环形挡板，34-支架，4-第一冷凝器，5-储水罐，6-第二冷凝器，7-再沸器，8-循环泵，9-计量泵，10-产品分离器。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

如图1、图2所示，一种连续化生产生物柴油装置，包括静态混合器2、内部设有蛇形管31的反应精馏塔3、第一冷凝器4、储水罐5、第二冷凝器6、再沸器7、循环泵8、计量泵9以及产品分离器10；所述静态混合器2的入口作为生产生物柴油的混合液1的添入口，出口与所述蛇形管31的入口连接，该蛇形管31固定在所述反应精馏塔3内部的塔板32上，蛇形管31的出口连接所述再沸器7的入口，该再沸器7一个出口回流至所述反应精馏塔3的下部壳程入口，另一个出口经由所述循环泵8连接回所述静态混合器2入口，再一个出口经由所述计量泵9连接所述产品分离器10；所述反应精馏塔3的顶部出口依次连接第一冷凝器4、第二冷凝器6，所述储水罐设置在第一冷凝器4与第二冷凝器6之间的管路上，第二冷凝器6的一个出口回流至所述反应精馏塔3的上部壳程入口，另一个出口回流至所述静态混合器2入口。

本实用新型的连续化生产生物柴油装置，包括混合液1的混合装置、生物柴油的反应装置、水和甲醇的回收装置、混合液1循环装置以及产品分离装置。混合液1的混合装置即为静态混合器2，混合液1通过静态混合器2进入反应装置；反应装置为反应精馏塔3，混合液1在蛇形管31内连续流动并发生反应，直到流入塔底再沸器7；水和甲醇回收装置为塔底的再沸器7、顶部的第一冷凝器4、储水罐5及第二冷凝器6，混合液1流入再沸器7后，经加热至100℃，水和甲醇以蒸汽形式在塔内上升，至塔顶后，水蒸气被第一冷凝器4冷凝后流入储水罐5，甲醇经第二冷凝器6冷凝后回流或返回物料入口循环使用；混合液1循环装置主要为循环泵8，流入再沸器7的混合液1经循环泵8泵回物料的添入口，再次混合并反应；产品分离装置为计量泵9和产品分离器10，完全反应后的混合液1经计量泵9泵入产品分离器10，静置分离，产品分离器10由一个或多个沉降分离器串联组成。

进一步地，所述蛇形管31内设有多块环形挡板33，所述多块环形挡板33由沿蛇形管31轴向布置的至少一根支架34串接并固定在蛇形管31内。

如图2，所述支架34为三根，并均布在所述蛇形管31内，每根支架34与蛇形管31的管径之比小于等于0.5。

所述蛇形管31的直径为塔板32直径的1/10。

塔板32为筛板，筛孔直径为4～6mm，呈正三角形排列，开孔率为10％～20％，溢流堰高度为25～50mm，塔板32数视实际情况而定，一般为30～50块。

在混合液1进入反应精馏塔3时，可在环形挡板33的作用下形成反速涡流，增强物料的混合强度，提高反应速率。

在实际生产中，可以用低酸值的菜籽油为原料，配合油重1％液体碱催化剂、油重20％的甲醇，组成生产生物柴油的混合液1，加入静态混合器2内混合后，进入反应精馏塔3，混合液1在反应精馏塔3的蛇形管31内连续流动并高效反应。控制混合液1在静态混合器2内的停留时间为5min，混合液1在蛇形管31内的停留时间为15min，混合液1流入塔底的再沸器7后，经再沸器7加热至100℃，混合液1中的水和甲醇以蒸汽的形式在塔内上升，可以为蛇形管31内混合液1保温，蒸汽至塔顶后，第一冷凝器4将蒸汽冷凝至70℃左右，水蒸汽液化并流入储水罐5，甲醇蒸汽经第二冷凝器6冷凝回流或返回物料的添入口循环使用。经过100min左右的循环反应后，打开计量泵9，将完全反应后的混合液1泵入产品分离器10，控制计量泵9的流量，保证产品足够的沉降时间，经过沉降以后，产品分离器10内上层为甲酯，下层为甘油，液体碱催化剂融于甘油中。经过该反应，菜籽油转化率可达95％以上，产品经精制后，可制得纯度为98％以上的生物柴油。

实施例2

如图3，与实施例1区别在于，所述蛇形管31内设有沿轴向布置的波纹板。

同样，在混合液1进入反应精馏塔3时，可在波纹板的作用下形成反速涡流，增强物料的混合强度，提高反应速率。

其它技术特征与实施例1相同或对应，此处不再赘述。

上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (5)

1.一种连续化生产生物柴油装置，其特征在于：

包括静态混合器(2)、内部设有蛇形管(31)的反应精馏塔(3)、第一冷凝器(4)、储水罐(5)、第二冷凝器(6)、再沸器(7)、循环泵(8)、计量泵(9)以及产品分离器(10)；

所述静态混合器(2)的入口作为生产生物柴油的混合液(1)的添入口，出口与所述蛇形管(31)的入口连接，该蛇形管(31)固定在所述反应精馏塔(3)内部的塔板(32)上，蛇形管(31)的出口连接所述再沸器(7)的入口，该再沸器(7)一个出口回流至所述反应精馏塔(3)的下部壳程入口，另一个出口经由所述循环泵(8)连接回所述静态混合器(2)入口，再一个出口经由所述计量泵(9)连接所述产品分离器(10)；

所述反应精馏塔(3)的顶部出口依次连接第一冷凝器(4)、第二冷凝器(6)，所述储水罐(5)设置在第一冷凝器(4)与第二冷凝器(6)之间的管路上，第二冷凝器(6)的一个出口回流至所述反应精馏塔(3)的上部壳程入口，另一个出口回流至所述静态混合器(2)入口。

2.根据权利要求1所述的连续化生产生物柴油装置，其特征在于：所述蛇形管(31)内设有多块环形挡板(33)，所述多块环形挡板(33)由沿蛇形管(31)轴向布置的至少一根支架(34)串接并固定在蛇形管(31)内。

3.根据权利要求2所述的连续化生产生物柴油装置，其特征在于：所述支架(34)为三根，并均布在所述蛇形管(31)内，每根支架(34)与蛇形管(31)的管径之比小于等于0.5。

4.根据权利要求1所述的连续化生产生物柴油装置，其特征在于：所述蛇形管(31)内设有沿轴向布置的波纹板。

5.根据权利要求1所述的连续化生产生物柴油装置，其特征在于：所述蛇形管(31)的直径为塔板(32)直径的1/10。