连续酯交换生产生物柴油的装置的制作方法

1.本发明涉及生物柴油生产设备技术领域，具体涉及连续酯交换生产生物柴油的装置。


背景技术：

2.酯交换法生产生物柴油所用的原料油主要有油脂或除去游离脂肪酸后的废油脂，国内以废油脂为主。废油脂主要由游离脂肪酸和甘三酯组成，其中含有少量的水、油泥等杂质，可以通过加热沉淀分离等方法将废油脂中的大部分水、油泥等杂质去除。通过甲醇与废油脂中的游离脂肪酸反应生成生物柴油和水，再将水除去后的废油脂再通过与过量甲醇酯交换反应生成生物柴油和甘油。也就是说酯交换反应所使用的是已除去游离脂肪酸后的废油脂，并要求其废油脂酸值小于1mgkoh/g。酯交换生产生物柴油的方法主要有反应釜法、反应塔法和生物酶法。其中反应釜法为间歇生产，存在着产品质量不稳定、生产效率低、自动化控制水平低、劳动强度大等缺陷；反应塔法使用中高温、中高压工艺，其缺陷是设备投资大、能耗高、操作要求高，且由于中高温工艺导致部分废油脂聚合、分解，生产转化率低等不足；生物酶法存在着反应时间长、酶价格高、酶容易中毒失活、生产成本高以及产品酸值难以达到国家标准等。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种结构简单紧凑、制造与维护成本低、操作方便高效、酯交换反应转化率高的连续酯交换生产生物柴油的装置。
4.为实现以上目的，本发明连续酯交换生产生物柴油的装置包括静态混合器1，1号反应釜2、1号沉淀釜3、2号反应釜4，2号沉淀釜5，缓冲釜6，闪蒸器7和泵8；所述静态混合器1设有混合器进料口a和混合器出料口b，混合器内为螺旋通道，以将废油脂、甲醇、催化剂混合均匀，混合器出料口b与1号反应釜进料口c用管道连接；1号反应釜2还设有1号反应釜出料口g、1号反应釜蒸汽进口d、1号反应釜冷凝水出口f，1号反应釜测温口e，釜内设有搅拌器和蒸汽加热盘管，1号反应釜2底部的1号反应釜出料口g与1号沉淀釜3进料口h用管道连接；1号沉淀釜3上部侧面设有1号沉淀釜出料口i，底部设有1号沉淀釜甘油出口j，釜内中央设有一隔板使物料在釜内作u型流动，1号沉淀釜出料口i与2号反应釜进料口k用管道连接；2号反应釜4上部设有2号反应釜进料口k，底部设2号反应釜出料口o，中部设有2号反应釜蒸汽进口l、2号反应釜冷凝水出口n和2号反应釜测温口m，釜内设有搅拌器和蒸汽加热盘管，2号反应釜出料口o与缓冲釜进料口p用管道连接；缓冲釜6顶部设有缓冲釜进料口p，底部设缓冲釜出料口s，侧面设有缓冲釜液位计上口q、缓冲釜液位计下口r，缓冲釜6为泵8稳定运行提供条件，缓冲釜出料口s与泵8进口用管道连接，泵8出口与闪蒸器进料口u用管道连接；闪蒸器7的上侧面设有闪蒸器进料口u，底部设闪蒸器出料口v，顶部设气相甲醇出口t，闪蒸器7内设有多层筛板以提高闪蒸蒸发甲醇的效果，气相甲醇出口t与真空泵相连接，闪蒸器出料口v与2号沉淀釜进料口w用管道连接；2号沉淀釜5上部另一侧设有2号沉淀釜出料口x，
底部设2号沉淀釜甘油出口y，釜内中央设有一隔板，使物料在2号沉淀釜5内作u型流动。
5.所述1号反应釜2与2号反应釜4容积相同，1号沉淀釜3与2号沉淀釜5容积相同，安装在地面的缓冲釜6容积比反应釜小，闪蒸器7安装位置比1号反应釜2、2号反应釜4、1号沉淀釜3、2号沉淀釜5高。
6.由于部分甲醇溶解在酯交换反应后生成的甘油中，降低了甘油与生物柴油密度差，甘油与生物柴油分离时间较长，而闪蒸脱除大部分甲醇后，提高了甘油与生物柴油密度差，加快了甘油与生物柴油的分离；甘油从2号沉淀釜甘油出口y口排出，而物料从2号沉淀釜5上部侧面流出去继续脱醇。
7.上述结构的连续酯交换生产生物柴油的装置具有以下技术特点和有益效果：
8.(1)由于连续进料和出料，提高工艺自动化控制水平，生产安全得到保障，产品质量稳定性提高，设备利用率和生产效率高，劳动强度低。
9.(2)通过在1号沉淀釜3排出甘油，促进酯交换反应向生成生物柴油和甘油的方向进行；再通过闪蒸脱除大部分甲醇后，提高了甘油与生物柴油密度差，有利于甘油与生物柴油在2号沉淀釜5中快速分离；在2号沉淀釜5再次排出甘油后，物料中的甘油含量进一步降低，可以减少或避免物料在后续脱醇过程中发生逆向反应的可能性，从而整体提高酯交换反应转化率。
10.(3)与间歇法反应釜相比，具有生产效率高，实现工艺自动化控制水平，产品质量稳定，设备利用率高等；与中高温、中高压法相比具有设备投资少、能耗低、质量好、转化率高等；与生物酶法相比具有反应时间短、质量好、成本低等特点。
11.(4)适用于工业化大规模自动化生产，年产可达10万吨级别规模。
附图说明
12.图1是本发明连续酯交换生产生物柴油的装置结构示意图。
13.图2是图1中静态混合器结构示意图。
14.图3是图1中1号反应釜结构示意图。
15.图4是图1中1号沉淀釜结构示意图。
16.图5是图1中2号反应釜结构示意图。
17.图6是图1中缓冲釜结构示意图。
18.图7是图1中闪蒸器结构示意图。
19.图8是图1中2号沉淀釜结构示意图。
20.附图标记：静态混合器1、1号反应釜2、1号沉淀釜3、2号反应釜4、2号沉淀釜5、缓冲釜6、闪蒸器7、泵8、混合器进料口a、混合器出料口b、1号反应釜进料口c、1号反应釜蒸汽进口d、1号反应釜测温口e、1号反应釜蒸汽冷凝水出口f、1号反应釜出料口g、1号沉淀釜进料口h、1号沉淀釜出料口i、1号沉淀釜粗甘油出口j、2号反应釜进料口k、2号反应釜蒸汽进口l、2号反应釜测温口m、2号反应釜蒸汽冷凝水出口n、2号反应釜出料口o、缓冲釜进料口p、缓冲釜液位计上口q、缓冲釜液位计下口r、缓冲釜出料口s、气相甲醇出口t、闪蒸器进料口u、闪蒸器出料口v、2号沉淀釜进料口w、2号沉淀釜粗生物柴油出口x、2号沉淀釜粗甘油出口y。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明连续酯交换生产生物柴油的装置作进一步详细说明。
22.图1
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图8所示，本发明连续酯交换生产生物柴油的装置包括静态混合器1，1号反应釜2、1号沉淀釜3、2号反应釜4，2号沉淀釜5，缓冲釜6，闪蒸器7和泵8；所述静态混合器1设有混合器进料口a和混合器出料口b，混合器内为螺旋通道，以将废油脂、甲醇、催化剂混合均匀，混合器出料口b与1号反应釜进料口c用管道连接；1号反应釜2还设有1号反应釜出料口g、1号反应釜蒸汽进口d、1号反应釜冷凝水出口f，1号反应釜测温口e，釜内设有搅拌器和蒸汽加热盘管，搅拌器作用是使废油脂、甲醇、催化剂混合均匀，促进酯交换反应进行，通过在1号反应釜蒸汽进口d通入蒸汽调节1号反应釜2内物料温度，保证酯交换反应所需温度，蒸汽冷凝水由1号反应釜冷凝水出口f排出，1号反应釜2底部的1号反应釜出料口g与1号沉淀釜进料口h用管道连接；1号沉淀釜3上部侧面设有1号沉淀釜出料口i，底部设有1号沉淀釜甘油出口j，釜内中央设有一隔板使物料在釜内作u型流动，由于甘油不溶于生物柴油，而且甘油密度比生物柴油大，物料中的甘油在流动过程中沉于釜底与生物柴油分离，甘油从釜底j口排出，甘油排出后打破了原有酯交换可逆反应平衡，有利于反应向生成生物柴油和甘油方向进行，提高了酯交换反应转化率；1号沉淀釜出料口i与2号反应釜进料口k用管道连接；2号反应釜4上部设有2号反应釜进料口k，底部设2号反应釜出料口o，中部设有2号反应釜蒸汽进口l、2号反应釜冷凝水出口n和2号反应釜测温口m，釜内设有搅拌器和蒸汽加热盘管，搅拌使反应釜内物料混合均匀，有利于酯交换反应进行，通过在蒸汽进口2号反应釜l通入蒸汽调节2号反应釜4内物料温度，保证酯交换反应所需温度，蒸汽冷凝水从2号反应釜冷凝水出口n排出，2号反应釜出料口o与缓冲釜进料口p用管道连接；缓冲釜6顶部设有缓冲釜进料口p，底部设缓冲釜出料口s，侧面设有缓冲釜液位计上口q、缓冲釜液位计下口r，缓冲釜6为泵8稳定运行提供条件，缓冲釜出料口s与泵8进口用管道连接，泵8出口与闪蒸器进料口u用管道连接；闪蒸器7的上侧面设有闪蒸器进料口u，底部设闪蒸器出料口v，顶部设气相甲醇出口t，闪蒸器7内设有多层筛板以提高闪蒸蒸发甲醇的效果，气相甲醇出口t与真空泵相连接，在一定真空度条件下，进入闪蒸器7内物料中的甲醇沸点降低而蒸发，蒸发出来的甲醇通过气相甲醇出口t出口冷却后回收利用，物料通过闪蒸器7筛板上的筛孔从上往下流动，筛板起到了提高闪蒸蒸发甲醇的效果，闪蒸脱除大部分甲醇后的物料从闪蒸器7底部出料口v排出，闪蒸器出料口v与2号沉淀釜进料口w用管道连接；2号沉淀釜5上部另一侧设有2号沉淀釜出料口x，底部设2号沉淀釜甘油出口y，釜内中央设有一隔板，使物料在2号沉淀釜5内作u型流动。
23.所述1号反应釜2与2号反应釜4容积相同，1号沉淀釜3与2号沉淀釜5容积相同，安装在地面的缓冲釜6容积比反应釜小，闪蒸器7安装位置比1号反应釜2、2号反应釜4、1号沉淀釜3、2号沉淀釜5高。
24.作业时，为了保证1号反应釜2内物料自流到1号沉淀釜3，然后再从1号沉淀釜3内自流到2号反应釜4，1号反应釜2内物料液面比1号沉淀釜3内物料液面高出0.2
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0.3米，1号沉淀釜3内物料液面又比2号反应釜4内物料液面高出0.2
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0.3米；具体操作流程为将除去游离脂肪酸后的废油脂、甲醇、催化剂按一定比例经过静态混合器1混合均匀后进入1号反应釜2，开启搅拌，在盘管内通入蒸汽，调节1号反应釜2内物料温度以满足酯交换反应要求；在
连续进料和反应过程中，物料从1号反应釜2自流到1号沉淀釜3，物料在1号沉淀釜3内呈u型流动；由于反应生成甘油不溶于生物柴油，甘油密度比生物柴油大，物料中甘油在流动过程中沉于1号沉淀釜3底部，从釜底排出甘油后，打破了原有酯交换可逆反应平衡，促进反应向生成生物柴油和甘油方向进行；物料从1号沉淀釜3自流到2号反应釜4，2号反应釜4内物料在搅拌和一定温度条件下继续反应，反应后的物料自流到缓冲釜6，再经泵8送往闪蒸器7脱醇；闪蒸器7内物料中的甲醇在一定真空度条件下蒸发，蒸发出来的甲醇从闪蒸器7顶部抽出，蒸发出大部分甲醇的物料从闪蒸器7流到2号沉淀釜5内，物料在2号沉淀釜5内呈u型流动；由于闪蒸已除去大部分甲醇，物料中甘油更容易与生物柴油分离而沉淀于釜底，从釜底排出甘油，物料从2号沉淀釜5上部侧面流出去进一步脱醇；由于大部分甘油从物料中分离出来，可以减少或避免物料在后续脱醇过程中发生可逆反应的可能性，从而整体上提高了酯交换反应转化率。