CN217499190U - 一种酶法生物柴油生产过程中的反应和甘油分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种酶法生物柴油生产过程中的反应和甘油分离装置，所述装置包括酶反应器、分离器和沉降罐，所述酶反应器的底部设有出料口，顶部设有回流口，回流口和出料口连通；所述分离器的侧壁设有分离器入口，底部设有分离器重相出口，顶部设有分离器轻相出口，分离器入口与出料口连通，分离器轻相出口与回流口连通；所述沉降罐的侧壁设有沉降罐入口，底部设有沉降罐重相出口，顶部设有沉降罐轻相出口，沉降罐入口与分离器重相出口连通，沉降罐轻相出口与回流口连通，沉降罐重相出口与回流口连通。所述装置通过在反应过程中陆续分离出甘油重相，取消了沉降分离重相所需的时间，提高了生产效率并能有效提高反应的转化率。

Description

一种酶法生物柴油生产过程中的反应和甘油分离装置

技术领域

本实用新型属于生物柴油的技术领域，具体涉及一种酶法生物柴油生产过程中的反应和甘油分离装置。

背景技术

生物柴油是通过动植物油脂和废弃的餐饮油为原料制取的以脂肪酸甲酯为主的燃料，其性质与石化柴油相近，是一种清洁的可再生能源。目前用于生产生物柴油的方法主要有化学法、生物酶法、超临界法等。近年来，随着国家以及企业对环保的重视，利用生物酶法生产生物柴油的工艺由于其反应条件相对温和，对废弃油脂原料要求低，反应产物易分离，得到越来越广泛的应用，是一种非常有潜力、环境友好的生物柴油的生产工艺。

生物柴油酶法生产工艺在反应过程中原料油脂在酶的催化作用下与甲醇反应生成脂肪酸甲脂，并副产富含甘油的重相。在酶法反应前期，反应由动力学控制，反应速率较快；在酶法反应后期，反应速率变慢，反应趋于热力学控制，当反应达到化学平衡后，反应结束，静止沉降分离重相，并对产品进行提纯精制。与化学法相比，传统的间歇式的生物柴油酶法生产工艺的反应时间较长，重相沉降分离也需消耗较长的时间，生物柴油的生产效率降低，而且反应的转化率会受到热力学平衡的限制，因此有必要对现有的生物柴油酶法生产工艺进行优化和改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种新型的酶法生物柴油生产过程中的反应和甘油分离装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种酶法生物柴油生产过程中的反应和甘油分离装置，所述装置包括酶反应器、分离器和沉降罐，其中：

所述酶反应器的底部设有出料口，顶部设有回流口，所述回流口和出料口通过管道连通；所述分离器的侧壁设有分离器入口，底部设有分离器重相出口，顶部设有分离器轻相出口，所述分离器入口与所述出料口通过管道连通，所述分离器轻相出口与所述回流口通过管道连通；所述沉降罐的侧壁设有沉降罐入口，底部设有沉降罐重相出口，顶部设有沉降罐轻相出口，其中所述沉降罐入口与所述分离器重相出口通过管道连通；所述沉降罐轻相出口与所述回流口通过管道连通；所述沉降罐重相出口与所述回流口通过管道连通。

本实用新型进一步设置为，所述分离器为旋流器，所述旋流器包括旋流器本体，所述分离器入口为环绕所述旋流器本体并与所述旋流器本体连通的进料管结构。

本实用新型进一步设置为，所述进料管结构以切线型、渐开线型、螺旋线型或弧线型的方式与所述旋流器本体相接并连通。

本实用新型进一步设置为，所述进料管结构环绕所述旋流器本体的长度小于一周或大于一周或是数周。

本实用新型进一步设置为，所述进料管结构的截面为矩形、方形、圆形或椭圆形。

本实用新型进一步设置为，所述分离器的下部侧壁安装第一密度计，用于监测所述分离器内底部物料的密度并联锁控制从所述分离器通入所述沉降罐的物料，避免富含脂肪酸甲酯的轻油相从所述分离器底部通入所述沉降罐。

本实用新型进一步设置为，所述沉降罐的上部侧壁安装第二密度计，且所述第二密度计位于所述沉降罐轻相出口的下方，用于监测所述沉降罐内上层物料的密度并联锁控制通入所述酶反应器的回流口的物料，避免富含甘油的重相从所述沉降罐顶部通入所述酶反应器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型通过在反应过程中陆续分离出甘油重相，取消了沉降分离重相所需的时间，提高了生产效率；

(2)随着生产过程中反应生成物之一的甘油陆续被移出系统中，化学反应平衡正向移动，能有效提高反应的转化率；

(3)反应分离出的甘油在反应结束后可重新返回酶反应器内，洗涤反应产物，带走其他杂质，有助于反应产物的进一步分离。

附图说明

图1为本实用新型所涉及的反应和甘油分离装置的示意图；

图2为本实用新型所涉及的旋流器的结构示意图；

图3为图2的A-A截面的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

根据图1所示，本实用新型的酶法生物柴油生产过程中的反应和甘油分离装置，所述装置包括酶反应器1、分离器2和沉降罐3，其中所述酶反应器1的底部设有出料口11，顶部设有回流口12，所述回流口12和出料口11通过管道连通，用于酶法生物柴油反应过程中物料循环，强化反应物料的混合和传质；所述分离器2的侧壁设有分离器入口21，底部设有分离器重相出口22，顶部设有分离器轻相出口23，所述分离器入口21与所述出料口11通过管道连通，所述分离器轻相出口23与所述回流口12通过管道连通，用于在反应后期将酶反应器1循环的物料通入所述分离器2中将富含甘油的重相分离，脂肪酸甲酯所在的轻相循环至酶反应器1中继续反应，提高反应的转化率并节省重相分离的时间；所述沉降罐3的侧壁设有沉降罐入口31，底部设有沉降罐重相出口32，顶部设有沉降罐轻相出口33，其中所述沉降罐入口31与所述分离器重相出口22通过管道连通，用于将富含甘油的重相从分离器2底部分离出来至沉降罐3内沉降富集，所述沉降罐3的有效容积大于所述酶反应器1反应产生的重相的体积；所述沉降罐轻相出口33与所述回流口12通过管道连通，用于间歇性排出沉降罐3上层分离出的轻油相至酶反应器1中，减少产品的损失；反应结束后酶反应器1内加入甲醇和碱，中和未反应的脂肪酸，生成脂肪酸皂，所述沉降罐重相出口32与所述回流口12通过管道连通，用于反应结束后将部分分离出的重相甘油循环至酶反应器1中洗涤反应产物，中和反应生成的脂肪酸皂溶于甘油中随甘油重相分离。

进一步的，所述分离器2为静置沉降器或旋流器，所述分离器2为旋流器时，在离心力作用下，不同密度的轻重相发生初步分离，富含甘油的重相从旋流器底部分离，至沉降罐3中进一步沉降，富含脂肪酸甲酯的轻油相从旋流器顶部分离至酶反应器1；具体的，如图2和3所示，所述旋流器包括旋流器本体20，所述分离器入口21为环绕所述旋流器本体20并与所述旋流器本体20连通的进料管结构，所述进料管结构以切线型的方式与所述旋流器本体20相接并连通，或者以渐开线型、螺旋线型或弧线型的方式连接，可以有效提高所述分离器2的轻重相的分离效率。

进一步的，所述进料管结构的截面为矩形、方形、圆形或椭圆形等；所述进料管结构环绕所述旋流器本体20可以小于一周，也可以大于一周或是数周。

进一步的，所述分离器2的下部侧壁安装第一密度计24，用于监测所述分离器2内底部物料的密度，判断物料组成，并联锁控制从所述分离器2通入所述沉降罐3的物料，避免富含脂肪酸甲酯的轻油相从所述分离器2底部通入所述沉降罐3。

进一步的，所述沉降罐3的上部侧壁安装第二密度计34，且所述第二密度计34位于所述沉降罐轻相出口33的下方，用于监测所述沉降罐3内上层物料的密度，并联锁控制通入所述酶反应器1的回流口12的物料，避免反应过程中已经分离的富含甘油的重相从所述沉降罐3顶部通入所述酶反应器1。

进一步的，所述沉降罐3的下部侧壁安装第三密度计35，用于监测所述沉降罐3内底部物料的密度。

进一步的，所述酶反应器1、分离器2和沉降罐3之间设置的连接管道上可安装泵，用于物料的传输，或者利用重力不借助于外界供能传输物料。

根据本实用新型提供的上述装置，酶法生物柴油生产过程的方法具体如下：

原料油与甲醇和催化剂脂肪酶于所述酶反应器1内控制温度为38-40℃，发生反应约30h，前20h所述酶反应器1内底部出料，循环至所述酶反应器1顶部，强化反应物料的混合和反应；后10h所述酶反应器1内底部出料，至所述分离器2中轻重相分离，富含脂肪酸甲酯的轻相返回所述酶反应器1内，由于反应生成物甘油不断被移出反应物料体系，反应的平衡正向移动，可以提高反应的转化率，且随着反应的进行甘油不断与脂肪酸甲酯分离，大大节省了后续分离的时间；所述分离器2分离出的重相从底部排出，通入所述沉降罐3内进一步沉降，上层沉降分层的轻相间断性地输送回所述酶反应器1内；待反应结束时，反应产物中的甘油已随着反应过程分离。进一步的，由于酶反应器1内还有未反应的脂肪酸，反应结束后酶反应器1内可加入甲醇和碱，中和未反应的脂肪酸，生成脂肪酸皂，所述沉降罐3底部将部分甘油循环至所述酶反应器1中洗涤反应产物，中和反应生成的脂肪酸皂溶于甘油中并之后依次通过所述分离器2和沉降罐3随着甘油重相实现分离。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：在酶法反应后为了分离反应生成的重相，通常需静置分层，排出底部重相，此过程一般需12小时左右，本实用新型通过在反应过程中陆续分离出甘油重相，取消了沉降分离重相所需的时间，提高了生产效率；随着生产过程中反应生成物之一的甘油陆续被移出系统中，化学反应平衡正向移动，能有效提高反应的转化率；反应分离出的甘油可重新返回酶反应器内，洗涤反应产物，带走其他杂质，有助于反应产物的进一步分离。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (7)

1.一种酶法生物柴油生产过程中的反应和甘油分离装置，其特征在于，所述装置包括酶反应器、分离器和沉降罐，其中：

所述酶反应器的底部设有出料口，顶部设有回流口，所述回流口和出料口连通；

所述分离器的侧壁设有分离器入口，底部设有分离器重相出口，顶部设有分离器轻相出口，所述分离器入口与所述出料口连通，所述分离器轻相出口与所述回流口连通；

所述沉降罐的侧壁设有沉降罐入口，底部设有沉降罐重相出口，顶部设有沉降罐轻相出口，其中所述沉降罐入口与所述分离器重相出口连通；所述沉降罐轻相出口与所述回流口连通；所述沉降罐重相出口与所述回流口连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分离器为旋流器，所述旋流器包括旋流器本体，所述分离器入口为环绕所述旋流器本体并与所述旋流器本体连通的进料管结构。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述进料管结构以切线型、渐开线型、螺旋线型或弧线型的方式与所述旋流器本体相接并连通。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述进料管结构环绕所述旋流器本体的长度小于一周或大于一周或是数周。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述进料管结构的截面为矩形、方形、圆形或椭圆形。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分离器的下部侧壁安装第一密度计，用于监测所述分离器内底部物料的密度并联锁控制从所述分离器通入所述沉降罐的物料，避免富含脂肪酸甲酯的轻油相从所述分离器底部通入所述沉降罐。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述沉降罐的上部侧壁安装第二密度计，且所述第二密度计位于所述沉降罐轻相出口的下方，用于监测所述沉降罐内上层物料的密度并联锁控制通入所述酶反应器的回流口的物料，避免富含甘油的重相从所述沉降罐顶部通入所述酶反应器。

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