CN216837878U - 一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置包括第一过滤器、一级反应器、二级反应器、沉降槽、水洗罐、脱水塔，一级反应器上设置有原油脂进料管和混合液进料管，第一过滤器串联设置在原油脂进料管上；脱水塔上设置有脱水塔用微波发生器。蒸汽发生器利用加热纯水的方式生成水蒸气，然后将水蒸气注入反应器中，以促进反应的进行。利用废弃油脂制备生物柴油，采用二级反应器的方式，制备达到的生物柴油有效成分甲酯，更为纯净，也能回收废弃油脂中更多的有机质，提供油脂的利用率。采用了精馏塔，精馏塔侧设置冷凝器和再沸器，经精馏反应，可以制得粗甘油，同时分离回收甲醇，获得副产物的同时，减少甲醇的投入，降低成本。

Description

一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置

技术领域

本实用新型涉及一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，尤其涉及一种耗时缩短、工作效率高、脱水效果好、甲醇/乙醇回收再利用的改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置。

背景技术

随着城市现代化建设的迅猛发展和人民生活水平的提高，我国餐饮业正以每10％以上的速度递增，随之而来的是日益增长的餐厨垃圾排放。餐饮行业固体废弃物以富含有机物的餐厨垃圾为主，突出表现为含水率高，油脂、盐分含量高，易腐烂、发酵、发臭等特点。由于绝大多数城市没有出台集中处理餐厨垃圾的措施，城市泔水垃圾回收仍处于无序状态中。餐厨垃圾将在相当长的一段时间内成为中国最严重的公害之一，因此，科学合理、经济有效地处理餐厨垃圾已成为现代环境保护工作中一个刻不容缓的问题。

生物柴油是一种清洁的可再生能源，也称之为“再生燃油”或“生物质燃料”，是优质的石油柴油代用品，通常所指的生物柴油是以大豆、油菜籽、棉籽等油料作物，油棕、黄连木等油料林木果实以及动物油脂、废餐饮油等为原料，在催化剂(碱或酸)的作用下与甲醇进行脂交换反应生成的脂肪酸甲酯。

随着环境保护和石化资源枯竭问题的日益突出，生物柴油已经成为新能源研制和开发的热点，现有技术存在如下问题，餐厨垃圾中大量的有机质没有得到充分的利用；现有生物柴油制备装置，存在反应时间长，转化率低，效率不够高的问题，因此对已有餐厨垃圾生产生物柴油的设备进行改进，从而得到更高效的生产设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，具有耗时缩短、工作效率高、脱水效果好、甲醇/乙醇回收再利用的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其创新点在于：所述改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置包括第一过滤器、与所述第一过滤器相连的一级反应器、与所述一级反应器相连的二级反应器、与所述二级反应器相连的沉降槽、与所述沉降槽相连的水洗罐、与所述水洗罐相连的脱水塔，所述一级反应器上设置有原油脂进料管和混合液进料管，所述第一过滤器串联设置在所述原油脂进料管上；所述一级反应器上设置有与精馏塔相连的一级甘油相出口、与混合液进料管相连的一级甘油相溢流口，所述一级反应器上设置有位于一级反应器内部底面的一级微波组件、位于一级反应器内壁侧面的一级微波发生器、与所述一级微波组件和所述一级微波发生器分别相连的一级微波电源器；所述二级反应器上设置有与所述一级甘油相溢流口相连的二级反应器补液口、与原油脂进料管相连的二级甘油相出口、与所述沉降槽相连的二级甘油相溢流口，所述二级反应器上设置有位于二级反应器内部底面的二级微波组件、位于一级反应器内壁侧面的二级微波发生器、与所述二级微波组件和所述二级微波发生器分别相连的二级微波电源器；所述水洗罐上设置有与所述沉降槽相连的混合液进口、与所述脱水塔相连的甲酯出口、与所述精馏塔相连的甲醇出口、与水洗用水相连的水洗用水进口，所述脱水塔上设置有脱水塔用微波发生器，所述微波发生器与微波发生器用电源器相连。

优选的，所述混合液进料管中的混合液由催化剂、甲醇/乙醇组成，所述催化剂、甲醇/乙醇的比例为1∶20-30。

优选的，所述第一过滤器内设置有若干层叠设置的过滤网，所述过滤网为不锈钢丝网或聚乙烯纤维滤网。

优选的，所述二级甘油相出口连接在原油脂进料管上第一过滤器进料侧。

优选的，所述精馏塔包括上层精馏装置和下层精馏装置，所述上层精馏装置上设置有位于精馏塔顶部的甲醇/乙醇出口，所述甲醇/乙醇出口与冷凝器相连后连接所述混合液进料管，所述下层精馏装置上设置有位于下层精馏装置侧面中部的混合液加热口、位于下层精馏装置底部的粗甘油出口，所述混合液加热口与再沸器相连后与粗甘油出口相连，所述精馏塔上在上层精馏装置和下层精馏装置连接处设置有与水洗罐甲醇出口相连的进液口。

优选的，所述精馏塔上粗甘油出口与甘油水蒸发器相连，所述甘油水蒸发器与粗甘油回收罐相连。

优选的，所述一级反应器上设置有伸入所述一级反应器内的第一搅拌机，所述二级反应器上设置有伸入所述二级反应器内的第二搅拌机。

优选的，所述一级反应器和所述二级反应器上分别设置有一级蒸汽进口和二级蒸汽进口，所述一级蒸汽进口和二级蒸汽进口分别通过第一管道和第二管道与蒸汽发生器相连，所述第一管道上串联设置有第一增压泵，所述第二管道上串联设置有第二增压泵，所述一级反应器上设置有第一压力检测装置和位于一级反应器顶面的第一泄压阀，第一压力检测装置的信号反馈端与第一增压泵的信号启闭端相连，所述二级反应器上设置有第二压力检测装置和位于二级反应器顶面的第二泄压阀，第二压力检测装置的信号反馈端与第二增压泵的信号启闭端相连。

优选的，所述沉降槽与沉淀物收集罐相连，所述脱水塔与废水储罐相连，所述废水储罐与第二过滤器相连，所述第二过滤器与净水储罐相连，所述第二过滤器内设置有若干层叠设置的过滤层，所述过滤层为不锈钢丝网或聚乙烯纤维滤网。

优选的，所述原油脂进料管上设置有与所述第一过滤器并联设置的第三过滤器，第一过滤器所在支路和第三过滤器所在支路上均设置有过滤器用阀门。

本实用新型的优点在于：微波加热具有迅速、均匀、有选择性等特点，可以强化反应器体系中的传质过程，促进油脂的提取和转化。微波辅助下用含油餐厨垃圾制备生物柴油，可以有效地缩短生物柴油制备工艺流程，减少生产时间，降低能耗，提高生产效率。经设备处理后得到的甲酯进入脱水塔脱水。脱水塔外部设置了微波发生器2，利用微波来强化脱水，微波加热时水分子更易于挥发，从而提高水的挥发性能，提高脱水的效率。

蒸汽发生器利用加热纯水的方式生成水蒸气，然后将水蒸气注入反应器中，以促进反应的进行。利用废弃油脂制备生物柴油，采用二级反应器的方式，制备达到的生物柴油有效成分甲酯，更为纯净，也能回收废弃油脂中更多的有机质，提供油脂的利用率。采用了精馏塔，精馏塔侧设置冷凝器和再沸器，经精馏反应，可以制得粗甘油，同时分离回收甲醇，获得副产物的同时，减少甲醇的投入，降低成本。

附图说明

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描述。

图1是本实用新型一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置的结构示意图。

图2是本实用新型一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置中一级反应器的部分结构示意图。

图3是本实用新型一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置中二级反应器的部分结构示意图。

图中：1-第一过滤器、2-一级反应器、21-一级甘油相出口、22-一级甘油相溢流口、23-一级微波组件、24-一级微波发生器、25-一级微波电源器、26-第一搅拌机、27-一级蒸汽进口、28-第一管道、3-二级反应器、31-二级反应器补液口、32-二级甘油相出口、33-二级甘油相溢流口、34-二级微波组件、35-二级微波发生器、36-二级微波电源器、37-第二搅拌机、38-二级蒸汽进口、39-第二管道、4-沉降槽、5-水洗罐、51-混合液进口、52-甲酯出口、53-甲醇出口、54-水洗用水进口、6-脱水塔、7-原油脂进料管、8-混合液进料管、9-精馏塔、91-上层精馏装置、92-下层精馏装置、93-甲醇/乙醇出口、94-冷凝器、95-混合液加热口、96-粗甘油出口、97-再沸器、98-进液口、10-脱水塔用微波发生器、11-微波发生器用电源器、12-甘油水蒸发器、13-粗甘油回收罐、14-蒸汽发生器、15-第一增压泵、16-第二增压泵、17-第一压力检测装置、18-第一泄压阀、19-第二压力检测装置、20-第二泄压阀、201-沉淀物收集罐、202-废水储罐、203-第二过滤器、204-净水储罐、205-第三过滤器、206-过滤器用阀门。

具体实施方式

本实用新型的改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置包括第一过滤器1、与第一过滤器相连的一级反应器2、与一级反应器相连的二级反应器3、与二级反应器相连的沉降槽4、与沉降槽相连的水洗罐5、与水洗罐相连的脱水塔6，一级反应器上设置有原油脂进料管7和混合液进料管8，第一过滤器串联设置在原油脂进料管上。一级反应器上设置有与精馏塔9相连的一级甘油相出口21、与混合液进料管相连的一级甘油相溢流口22，一级反应器上设置有位于一级反应器内部底面的一级微波组件23、位于一级反应器内壁侧面的一级微波发生器24、与一级微波组件和一级微波发生器分别相连的一级微波电源器25。水洗罐开展水洗工艺的罐体，呈圆柱状。在这里将甲醇和甲酯水洗分离，主要原理是利用甲醇溶于水，而甲酯不溶。

上述的二级反应器上设置有与一级甘油相溢流口相连的二级反应器补液口31、与原油脂进料管相连的二级甘油相出口32、与沉降槽相连的二级甘油相溢流口33，二级反应器上设置有位于二级反应器内部底面的二级微波组件34、位于一级反应器内壁侧面的二级微波发生器35、与二级微波组件和二级微波发生器分别相连的二级微波电源器36。相应的微波发生器设置于反应器的侧部，微波发生器和微波电源器连接，微波电源器提供稳定的电源，微波功率为500-900w，优选700w。微波加热具有迅速、均匀、有选择性等特点，可以强化反应体系中的传质过程，促进油脂的提取和转化。微波辅助下用含油餐厨垃圾制备生物柴油，可以有效地缩短生物柴油制备工艺流程，减少生产时间，降低能耗，提高生产效率。

水洗罐上设置有与沉降槽相连的混合液进口51、与脱水塔相连的甲酯出口52、与精馏塔相连的甲醇出口53、与水洗用水相连的水洗用水进口54，脱水塔上设置有脱水塔用微波发生器10，微波发生器与微波发生器用电源器11相连。微波加热具有迅速、均匀、有选择性等特点，可以强化反应器体系中的传质过程，促进油脂的提取和转化。微波辅助下用含油餐厨垃圾制备生物柴油，可以有效地缩短生物柴油制备工艺流程，减少生产时间，降低能耗，提高生产效率。经设备处理后得到的甲酯进入脱水塔脱水。脱水塔外部设置了微波发生器2，利用微波来强化脱水，微波加热时水分子更易于挥发，从而提高水的挥发性能，提高脱水的效率。

上述的混合液进料管中的混合液由催化剂、甲醇/乙醇组成，催化剂、甲醇/乙醇的比例为1∶20-30。废弃油脂经过滤器除杂后，进入一级反应器。甲醇(或乙醇)和催化剂混合配置成混合溶液，然后经除杂的废弃油脂与甲醇(或乙醇)的混合溶液用泵按一定比例连续打入一级反应器，在搅拌下反应，同时在反应时，开启微波发生器，通过微波来辅助，以促进反应的进行。生成的混合物分出甘油相后，溢流进入二级反应器，补充甲醇和催化剂，在搅拌下结合超声波辅助，继续反应，然后再溢流进入沉降槽分离。分离后的粗甲酯经水洗罐水洗，然后进入脱水塔，在脱水塔用微波反应器的辅助作用下脱水，得到生物柴油。

上述的第一过滤器内设置有若干层叠设置的过滤网，所述过滤网为不锈钢丝网或聚乙烯纤维滤网。内设多层过滤网，以过滤原油脂中的固体颗粒物质。上述的二级甘油相出口连接在原油脂进料管上第一过滤器进料侧。

上述的精馏塔包括上层精馏装置91和下层精馏装置92，上层精馏装置上设置有位于精馏塔顶部的甲醇/乙醇出口93，甲醇/乙醇出口与冷凝器94相连后连接混合液进料管，下层精馏装置上设置有位于下层精馏装置侧面中部的混合液加热口95、位于下层精馏装置底部的粗甘油出口96，混合液加热口与再沸器97相连后与粗甘油出口相连，精馏塔上在上层精馏装置和下层精馏装置连接处设置有与水洗罐甲醇出口相连的进液口98。精馏塔分两层，下层出粗甘油，上层出甲醇(或乙醇)。在精馏塔的上侧设有冷凝器，起降温冷凝作用，在下侧设置再沸器，对进入的液体进行加热。

上述的精馏塔上粗甘油出口与甘油水蒸发器12相连，甘油水蒸发器与粗甘油回收罐13相连。来自二级反应器中含过量甲醇(或乙醇)和催化剂的重甘油相被循环到一级反应器的入口。离开一级反应器的仍含有过量甲醇(或乙醇)的甘油相在精馏塔中蒸馏以回收甲醇(或乙醇)，蒸馏得到的甲醇(或乙醇)气体从精馏塔顶部排出，进入冷凝器，降温冷凝得到液体甲醇(或乙醇)，而后送回一级反应器。而混合液中的甘油由于沸点较高，较难挥发，不断地向下降液中转移，其中一部分作为釜液从底部排出，再送到甘油水蒸发塔处理，得到粗甘油，一部分送入再沸器，加热蒸发成气相返回到精馏塔循环处理。来自水洗塔中的洗水在甲醇(或乙醇)回收塔(精馏塔)中回用，因此所有的甲醇(或乙醇)只是在甲酯化过程中消耗，由于进行了回收循环利用，消耗量相比常规法降低许多。

上述的一级反应器上设置有伸入一级反应器内的第一搅拌机26，二级反应器上设置有伸入二级反应器内的第二搅拌机37。上述的一级反应器和二级反应器上分别设置有一级蒸汽进口27和二级蒸汽进口38，一级蒸汽进口和二级蒸汽进口分别通过第一管道28和第二管道39与蒸汽发生器14相连。第一管道上串联设置有第一增压泵15，第二管道上串联设置有第二增压泵16，一级反应器上设置有第一压力检测装置17和位于一级反应器顶面的第一泄压阀18，第一压力检测装置的信号反馈端与第一增压泵的信号启闭端相连，二级反应器上设置有第二压力检测装置19和位于二级反应器顶面的第二泄压阀20，第二压力检测装置的信号反馈端与第二增压泵的信号启闭端相连。蒸汽发生器利用加热纯水的方式生成水蒸气，然后将水蒸气注入反应器中，以促进反应的进行。

上述的沉降槽与沉淀物收集罐201相连，脱水塔与废水储罐202相连，废水储罐与第二过滤器203相连，第二过滤器与净水储罐204相连，第二过滤器内设置有若干层叠设置的过滤层，过滤层为不锈钢丝网或聚乙烯纤维滤网。原油脂进料管上设置有与第一过滤器并联设置的第三过滤器205，第一过滤器所在支路和第三过滤器所在支路上均设置有过滤器用阀门206。

以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利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发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其特征在于：所述改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置包括第一过滤器、与所述第一过滤器相连的一级反应器、与所述一级反应器相连的二级反应器、与所述二级反应器相连的沉降槽、与所述沉降槽相连的水洗罐、与所述水洗罐相连的脱水塔，所述一级反应器上设置有原油脂进料管和混合液进料管，所述第一过滤器串联设置在所述原油脂进料管上；所述一级反应器上设置有与精馏塔相连的一级甘油相出口、与混合液进料管相连的一级甘油相溢流口，所述一级反应器上设置有位于一级反应器内部底面的一级微波组件、位于一级反应器内壁侧面的一级微波发生器、与所述一级微波组件和所述一级微波发生器分别相连的一级微波电源器；所述二级反应器上设置有与所述一级甘油相溢流口相连的二级反应器补液口、与原油脂进料管相连的二级甘油相出口、与所述沉降槽相连的二级甘油相溢流口，所述二级反应器上设置有位于二级反应器内部底面的二级微波组件、位于一级反应器内壁侧面的二级微波发生器、与所述二级微波组件和所述二级微波发生器分别相连的二级微波电源器；所述水洗罐上设置有与所述沉降槽相连的混合液进口、与所述脱水塔相连的甲酯出口、与所述精馏塔相连的甲醇出口、与水洗用水相连的水洗用水进口，所述脱水塔上设置有脱水塔用微波发生器，所述微波发生器与微波发生器用电源器相连。

2.如权利要求1所述的一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其特征在于：所述第一过滤器内设置有若干层叠设置的过滤网，所述过滤网为不锈钢丝网或聚乙烯纤维滤网。

3.如权利要求1所述的一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其特征在于：所述二级甘油相出口连接在原油脂进料管上第一过滤器进料侧。

4.如权利要求1所述的一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其特征在于：所述精馏塔包括上层精馏装置和下层精馏装置，所述上层精馏装置上设置有位于精馏塔顶部的甲醇/乙醇出口，所述甲醇/乙醇出口与冷凝器相连后连接所述混合液进料管，所述下层精馏装置上设置有位于下层精馏装置侧面中部的混合液加热口、位于下层精馏装置底部的粗甘油出口，所述混合液加热口与再沸器相连后与粗甘油出口相连，所述精馏塔上在上层精馏装置和下层精馏装置连接处设置有与水洗罐甲醇出口相连的进液口。

5.如权利要求4所述的一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其特征在于：所述精馏塔上粗甘油出口与甘油水蒸发器相连，所述甘油水蒸发器与粗甘油回收罐相连。

6.如权利要求1所述的一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其特征在于：所述一级反应器上设置有伸入所述一级反应器内的第一搅拌机，所述二级反应器上设置有伸入所述二级反应器内的第二搅拌机。

7.如权利要求6所述的一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其特征在于：所述一级反应器和所述二级反应器上分别设置有一级蒸汽进口和二级蒸汽进口，所述一级蒸汽进口和二级蒸汽进口分别通过第一管道和第二管道与蒸汽发生器相连，所述第一管道上串联设置有第一增压泵，所述第二管道上串联设置有第二增压泵，所述一级反应器上设置有第一压力检测装置和位于一级反应器顶面的第一泄压阀，第一压力检测装置的信号反馈端与第一增压泵的信号启闭端相连，所述二级反应器上设置有第二压力检测装置和位于二级反应器顶面的第二泄压阀，第二压力检测装置的信号反馈端与第二增压泵的信号启闭端相连。

8.如权利要求1所述的一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其特征在于：所述沉降槽与沉淀物收集罐相连，所述脱水塔与废水储罐相连，所述废水储罐与第二过滤器相连，所述第二过滤器与净水储罐相连，所述第二过滤器内设置有若干层叠设置的过滤层，所述过滤层为不锈钢丝网或聚乙烯纤维滤网。

9.如权利要求1所述的一种改进型利用废弃油脂制备生物柴油的装置，其特征在于：所述原油脂进料管上设置有与所述第一过滤器并联设置的第三过滤器，第一过滤器所在支路和第三过滤器所在支路上均设置有过滤器用阀门。

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