本發(fā)明涉及生物柴油制備設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備生物柴油的反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

生物柴油作為一種清潔、廉價(jià)的可再生能源在我國(guó)得到高速的發(fā)展。國(guó)內(nèi)大規(guī)模生物柴油的制備工藝是以酸堿催化為主的酯交換法，生物柴油生產(chǎn)原料大多為廢棄油脂(地溝油、潲水油、酸化油等)，普遍采用酸堿兩步法進(jìn)行生產(chǎn)。由于廢棄油脂酸值普遍較高，通常大于100mgkoh/g，因此，在堿催化時(shí)需要經(jīng)過(guò)降酸預(yù)酯化處理。此方法一般采用甲醇與廢棄油脂中的游離脂肪酸和甘油三酯在催化劑催化作用下起反應(yīng)生成脂肪酸甲酯(生物柴油)。在此過(guò)程中，會(huì)加入過(guò)量的甲醇參與降酸預(yù)酯化反應(yīng)，同時(shí)，為了降低生產(chǎn)成本，多余的甲醇一般都需要通過(guò)各種方法回收；在反應(yīng)結(jié)束時(shí)，常常由于各種原因造成固體酸催化劑的流失。由于現(xiàn)有的降酸酯化反應(yīng)裝置普遍存在設(shè)備造價(jià)較高、防腐要求高、甲醇用量大和利用率較低、降酸酯化時(shí)間較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

故現(xiàn)有技術(shù)有待改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明提供一種高效、操作簡(jiǎn)單、甲醇用量小和利用率高、能快速去除反應(yīng)水分、縮短降酸預(yù)酯化時(shí)間、能夠多次重復(fù)使用固體酸催化劑和回收利用甲醇的反應(yīng)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種生物柴油制備反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜20及分別與反應(yīng)釜連通的原料油儲(chǔ)罐36、甲醇儲(chǔ)罐34、粗生物柴油儲(chǔ)罐38、廢液收集罐42、冷凝器14，反應(yīng)釜20外壁套有反應(yīng)釜夾套19；原料油儲(chǔ)罐36通過(guò)進(jìn)油管連通進(jìn)油泵35和反應(yīng)釜20，甲醇儲(chǔ)罐34通過(guò)甲醇進(jìn)料管33連通甲醇泵35和反應(yīng)釜20，粗生物柴油儲(chǔ)罐38通過(guò)出油管25與反應(yīng)釜內(nèi)的出油支管27連通，冷凝器14通過(guò)出氣管5與反應(yīng)釜20的上部連通，廢液收集罐42通過(guò)管道與反應(yīng)釜排渣管28連通；

還包括甲醇回收罐43、精餾塔44及真空泵40，甲醇回收罐43通過(guò)管道60與冷凝器14和精餾塔44連通，精餾塔44通過(guò)甲醇回流管46與甲醇儲(chǔ)罐34連通，真空泵40通過(guò)管道61與廢液收集罐42、甲醇回收罐43、粗生物柴油儲(chǔ)罐38連通，冷凝器進(jìn)水管13、冷凝器出水管16與外部冷卻水管連通，反應(yīng)釜夾套19的進(jìn)、出口通過(guò)管道與外部加熱管連通，精餾塔44通過(guò)冷凝水管45與外部管道連通，進(jìn)油管8、甲醇進(jìn)料管33上均設(shè)置有流量計(jì)、閥門和止回閥，排渣管28上設(shè)有止回閥58和閥門59，與反應(yīng)釜20連通。

反應(yīng)釜20上蓋設(shè)有攪拌電機(jī)1通過(guò)攪拌軸21和反應(yīng)釜20內(nèi)部的兩個(gè)槳葉50連接，槳葉50為錨式結(jié)構(gòu)，與攪拌軸21垂直連接。

反應(yīng)釜20上部設(shè)有檢修口6、帶閥門的排氣管3、壓力表4和電機(jī)機(jī)架2，檢修口6、帶閥門的排氣管3及壓力4表均設(shè)置于反應(yīng)釜20的上蓋，電機(jī)機(jī)架2設(shè)置于反應(yīng)釜20的頂端，用于支撐攪拌電機(jī)1。

反應(yīng)釜20內(nèi)上部設(shè)有沖洗管18，沖洗管18用管箍與反應(yīng)釜20內(nèi)壁的支架15固定，通過(guò)外部管道與甲醇泵32連通。

反應(yīng)釜20中部外壁設(shè)有液位計(jì)17、取樣管10、溫度探頭11和保溫層9。液位17計(jì)可方便觀察反應(yīng)釜20內(nèi)物料的增減量；通過(guò)取樣管10取樣監(jiān)測(cè)可分析釜20內(nèi)原料油的酸值大??；保溫層9可使反應(yīng)釜夾套19保持一定的溫度，減少熱量的損失。

反應(yīng)釜20內(nèi)下部設(shè)有甲醇支管23，甲醇支管23用管箍與反應(yīng)釜內(nèi)壁的支架固定并通過(guò)甲醇管22、24和甲醇泵32連通；反應(yīng)釜20內(nèi)下部設(shè)有排渣管28，利用釜內(nèi)物料的壓力，可通過(guò)排渣管28將釜內(nèi)物料排到廢液收集罐42。

出油支管27的每個(gè)管口設(shè)有一層200-300目的銅網(wǎng)，銅網(wǎng)層49與出油支管27用管箍固定。

反應(yīng)釜20外部出油管25設(shè)有帶閥門63的進(jìn)氣管26，進(jìn)氣管26與壓縮機(jī)出氣管連通時(shí)可沖洗出油支管27上銅網(wǎng)的細(xì)小雜質(zhì)。

甲醇儲(chǔ)罐34下部通過(guò)管道與精餾塔44下部連通。

排渣管28可定期排放管內(nèi)的細(xì)小雜質(zhì)，防止管口的銅網(wǎng)層49堵塞。

本發(fā)明的有益效果：

采用以上結(jié)構(gòu)本裝置單位時(shí)間通入反應(yīng)釜內(nèi)的甲醇量較少，能縮短降酸預(yù)酯化時(shí)間并快速去除反應(yīng)物中的水分，能夠多次重復(fù)使用反應(yīng)釜內(nèi)的固體酸催化劑，未參加反應(yīng)的甲醇通過(guò)回收提純裝置能重復(fù)利用，有利于促進(jìn)生物柴油產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明生物柴油制備反應(yīng)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明生物柴油制備反應(yīng)裝置的銅網(wǎng)安裝示意圖。

圖3為本發(fā)明生物柴油制備反應(yīng)裝置的沖洗管示意圖。

圖4為本發(fā)明生物柴油制備反應(yīng)裝置的甲醇支管主視圖。

圖5為本發(fā)明生物柴油制備反應(yīng)裝置的甲醇支管側(cè)視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1―攪拌電機(jī)；2―電機(jī)支架；3―排氣管；4―壓力表；5―出氣管；6―檢修口；7―螺栓；8―進(jìn)油管；9―保溫層；10―取樣管；11―溫度探頭；12―導(dǎo)熱油管；13―冷凝器進(jìn)水管；14―冷凝器；15―支架；16―冷凝器出水管；17―液位計(jì)；18―沖洗管；19―反應(yīng)釜夾套；20―反應(yīng)釜；21―攪拌軸；22—甲醇管；23―甲醇支管；24―甲醇管；25―出油管；26―進(jìn)氣管；27―出油支管；28―排渣管；29―反應(yīng)釜支架；30―閥門；31―流量計(jì)；32―甲醇泵；33―甲醇進(jìn)料管；34―甲醇儲(chǔ)罐；35―進(jìn)油泵；36―原料油儲(chǔ)罐；37―排空管；38―粗生物柴油儲(chǔ)罐；39―壓力表；40―真空泵；41―液位計(jì)；42―廢液收集罐；43―甲醇回收罐；44―精餾塔；45―冷凝水管；46―甲醇回流管；47―化工泵；48―排液管；49―銅網(wǎng)層；50—槳葉；51—止回閥；52—閥門；53—流量計(jì)；54—閥門；55—止回閥；56—冷凝器進(jìn)氣口；57—冷凝器出液口；58—止回閥；59—閥門；60—管道；61—管道；62—管道。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

參閱圖1，一種生物柴油制備反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜20，反應(yīng)釜20固定在反應(yīng)釜支架29上，反應(yīng)釜20與甲醇儲(chǔ)罐34，原料油儲(chǔ)罐36，粗生物柴油儲(chǔ)罐38，廢液收集罐42，甲醇回收罐43，精餾塔44連接；原料油儲(chǔ)罐36通過(guò)進(jìn)油管8連通進(jìn)油泵35和反應(yīng)釜20，原料油儲(chǔ)罐36設(shè)置有排空管37，可在不使用時(shí)將原料油排空；甲醇儲(chǔ)罐34通過(guò)甲醇進(jìn)料管33連通甲醇泵32和反應(yīng)釜20；粗生物柴油儲(chǔ)罐38通過(guò)出油管25與反應(yīng)釜20內(nèi)部的出油支管27連通，粗生物柴油儲(chǔ)罐38連接有化工泵47，可將粗生物柴油儲(chǔ)罐38的粗生物柴油泵出到外部的儲(chǔ)罐；甲醇回收罐43通過(guò)管道與冷凝器14和精餾塔44連通；廢液收集罐42通過(guò)管道與反應(yīng)釜下部的排渣管28連通；精餾塔44通過(guò)甲醇回流管46與甲醇儲(chǔ)罐34連通，精餾塔44兩側(cè)設(shè)置有冷凝水管45，用于將氣態(tài)的甲醇冷凝成液態(tài)，連通精餾塔的管道上還設(shè)置有壓力計(jì)39，用于檢測(cè)精餾塔44內(nèi)的壓力值。

冷凝器14通過(guò)管道與反應(yīng)釜20的上部連通，冷凝器進(jìn)水管13、冷凝器出水管16與外部冷卻水管連通；反應(yīng)釜夾套19的進(jìn)、出口通過(guò)管道與外部加熱管連通；精餾塔44通過(guò)冷凝水管45與外部管道連通；進(jìn)油管8、甲醇進(jìn)料管33上設(shè)有流量計(jì)31、閥門30和止回閥51；排渣管28上設(shè)有止回閥58和閥門59與反應(yīng)釜20連通。

如圖2、圖3及圖4所示，反應(yīng)釜內(nèi)下部設(shè)有甲醇支管23，甲醇支管23用管箍與反應(yīng)釜20內(nèi)壁的支架固定并通過(guò)甲醇管22、24和甲醇泵32連通；反應(yīng)釜20下部設(shè)有排渣管28，排渣管28上設(shè)有閥門63，利用釜內(nèi)物料的壓力，可通過(guò)排渣管28將釜內(nèi)物料排到廢液收集罐42；甲醇支管23、出油支管27的每個(gè)管口設(shè)有一層200-300目的銅網(wǎng)層49，銅網(wǎng)層49與出油支管27用管箍固定；反應(yīng)釜20外部出油管25設(shè)有帶閥門的進(jìn)氣管26，進(jìn)氣管26與壓縮機(jī)出氣管連通時(shí)可沖洗出油支管27上銅網(wǎng)層49的細(xì)小雜質(zhì)。

反應(yīng)釜20上蓋通過(guò)螺栓7與反應(yīng)釜20的側(cè)壁連接，上蓋還設(shè)置有檢修口6，在反應(yīng)釜出問(wèn)題的情況下，可以只用打開(kāi)檢修口6即可檢查維修。反應(yīng)釜20的上蓋還設(shè)置有壓力計(jì)4，用于檢測(cè)反應(yīng)釜20內(nèi)的壓力值。反應(yīng)釜20的側(cè)壁連接有導(dǎo)熱油管12，用于提高加熱能力與均勻度，提高反應(yīng)速度。反應(yīng)釜側(cè)壁還設(shè)置有液位計(jì)17，用于查看反應(yīng)釜內(nèi)的液體容量。

反應(yīng)釜外壁設(shè)有液位計(jì)17、取樣管10、溫度探頭11、反應(yīng)釜夾套19和保溫層9；液位計(jì)17可方便觀察反應(yīng)釜20內(nèi)物料的增減量；通過(guò)取樣管10取樣監(jiān)測(cè)可分析反應(yīng)釜20內(nèi)原料油的酸值大小；保溫層9可使反應(yīng)釜夾套19保持一定的溫度，減少熱量的損失。

反應(yīng)釜20內(nèi)上部設(shè)有沖洗管18，沖洗管18用管箍與反應(yīng)釜20內(nèi)壁的支架固定，通過(guò)外部管道與甲醇泵32連通。

廢液收集罐42外側(cè)也設(shè)置有液位計(jì)41，用于查看廢液收集罐42內(nèi)液體的增減量。

本發(fā)明的具體工作過(guò)程如下：

固體酸催化劑按照占原料油質(zhì)量的5％比例通過(guò)排氣管3加入到反應(yīng)釜20的內(nèi)部；開(kāi)啟反應(yīng)釜夾套19進(jìn)、出口閥門，通入熱源進(jìn)行升溫加熱；同時(shí)開(kāi)啟放置于電機(jī)支架2上的攪拌電機(jī)1和通入冷卻水到冷凝器14內(nèi)，原料油儲(chǔ)罐36的原料油通過(guò)進(jìn)油管8，閥門30，流量計(jì)31和進(jìn)油泵35進(jìn)入反應(yīng)釜20內(nèi)部；同時(shí)，甲醇儲(chǔ)罐34的甲醇通過(guò)甲醇泵32，甲醇管24，流量計(jì)31，閥門30，甲醇支管23進(jìn)入反應(yīng)釜20內(nèi)下部。攪拌軸21以設(shè)定的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)帶動(dòng)槳葉50旋轉(zhuǎn)，原料油、固體酸催化劑和甲醇在反應(yīng)釜20內(nèi)進(jìn)行降酸酯化反應(yīng)，通過(guò)甲醇泵32的設(shè)定流量，甲醇由甲醇管24和甲醇支管23進(jìn)入反應(yīng)釜20內(nèi)下部，在反應(yīng)過(guò)程中，過(guò)量的甲醇?xì)怏w、原料油原有的水分和反應(yīng)產(chǎn)生的水分在高溫下的水蒸汽由反應(yīng)釜20內(nèi)上部的出氣口56進(jìn)入到冷凝器14，經(jīng)過(guò)冷卻水冷卻后變成液體從出液口57通過(guò)管道60流入甲醇回收罐43；在原料油高溫加熱下形成的甲醇?xì)怏w通過(guò)各個(gè)甲醇支管23進(jìn)入反應(yīng)釜20內(nèi)與原料油和催化劑反應(yīng)；反應(yīng)后產(chǎn)生的粗生物柴油通過(guò)出油管支管27和出油管25流進(jìn)入粗生物柴油儲(chǔ)罐38，反應(yīng)釜20的固體酸催化劑在銅網(wǎng)層49阻攔下可繼續(xù)在反應(yīng)釜20內(nèi)多次使用；反應(yīng)釜20內(nèi)剩余廢液通過(guò)排渣管28流入到廢液收集罐42。反應(yīng)釜夾套19外壁的保溫層9可使夾套內(nèi)保持一定的溫度，通過(guò)取樣管10取樣可定期分析反應(yīng)釜20內(nèi)原料油的降酸預(yù)酯化情況；通過(guò)真空泵40抽氣產(chǎn)生的罐內(nèi)負(fù)壓，可加快反應(yīng)釜20內(nèi)甲醇?xì)怏w和水蒸氣進(jìn)入甲醇回收罐43，也可以加快反應(yīng)釜20內(nèi)的粗生物柴油流入儲(chǔ)罐。

本實(shí)施例1以酸值為120mgkoh/g預(yù)處理的5噸地溝油降酸預(yù)酯化制備生物柴油過(guò)程為例，固體酸催化劑按照占原料油質(zhì)量的5％比例通過(guò)排氣管3加入到反應(yīng)釜20的內(nèi)部；開(kāi)啟反應(yīng)釜夾套19進(jìn)、出口閥門，通入熱源進(jìn)行升溫加熱；同時(shí)開(kāi)啟攪拌電機(jī)1和通入冷卻水到冷凝器14內(nèi)，原料油儲(chǔ)罐36的原料油通過(guò)進(jìn)油管8，閥門30，流量計(jì)31和進(jìn)油泵35進(jìn)入反應(yīng)釜20內(nèi)部；同時(shí)，甲醇儲(chǔ)罐34的甲醇通過(guò)甲醇泵32，甲醇管24，流量計(jì)31，閥門30，甲醇支管23進(jìn)入反應(yīng)釜20內(nèi)下部。原料油、固體酸催化劑和甲醇在反應(yīng)釜20內(nèi)以150rpm/min的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行降酸酯化反應(yīng)，通過(guò)甲醇泵32設(shè)定流量的甲醇由甲醇管24和甲醇支管23進(jìn)入反應(yīng)釜20內(nèi)下部，在反應(yīng)過(guò)程中，過(guò)量的甲醇?xì)怏w、原料油原有的水分和反應(yīng)產(chǎn)生的水分在高溫下的水蒸汽由反應(yīng)釜20內(nèi)上部的出氣口56進(jìn)入到冷凝器14，經(jīng)過(guò)冷卻后形成液體從出液口57通過(guò)管道60流入甲醇回收罐43；在原料油高溫加熱下形成的甲醇?xì)怏w通過(guò)各個(gè)甲醇支管23進(jìn)入反應(yīng)釜20內(nèi)與原料油和催化劑反應(yīng)；反應(yīng)后產(chǎn)生的粗生物柴油通過(guò)出油管支管27和出油管25流進(jìn)入粗生物柴油儲(chǔ)罐38，反應(yīng)釜20的固體酸催化劑在銅網(wǎng)層49阻攔下可繼續(xù)在反應(yīng)釜內(nèi)多次使用；反應(yīng)釜內(nèi)剩余廢液通過(guò)排渣管28流入到廢液收集罐42。反應(yīng)釜夾套19外壁的保溫層9可使夾套內(nèi)保持一定的溫度，通過(guò)取樣管10取樣可定期分析反應(yīng)釜內(nèi)原料油的降酸預(yù)酯化情況；通過(guò)真空泵40抽氣產(chǎn)生的罐內(nèi)負(fù)壓，可加快反應(yīng)釜內(nèi)甲醇?xì)怏w和水蒸氣進(jìn)入甲醇回收罐43，也可以加快反應(yīng)釜內(nèi)的粗生物柴油流入儲(chǔ)罐。打開(kāi)排氣管3上的閥門，可定期補(bǔ)充新的固體酸催化劑到反應(yīng)釜20。通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)上部的沖洗管18，開(kāi)啟閥門54和甲醇泵32后，可把甲醇泵入到反應(yīng)釜20的內(nèi)壁，沖洗廢液由排渣管28排到廢液收集罐42。使用本裝置，可實(shí)現(xiàn)縮短降酸預(yù)酯化時(shí)間并快速去除反應(yīng)物中的水分，能夠多次重復(fù)使用反應(yīng)釜內(nèi)的固體酸催化劑，未參加反應(yīng)的甲醇通過(guò)回收提純裝置能重復(fù)利用。

上列詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。