一种制备生物柴油的方法及系统技术方案

技术编号:18677758 阅读:64 留言:0更新日期:2018-08-14 22:01
本发明专利技术公开了一种制备生物柴油的方法及系统,包括如下内容:(1)将原料油脂与醇类以一定比例加入到预混罐中进行预混;(2)预混后的物料进入混合反应器的卧式混合罐内进行酯化反应;其中,卧式混合罐在往复运动装置的作用下作往复直线运动;(3)酯化反应产物流经射流器进入产品罐,产品罐内部分反应产物回流至射流器后,重新回到产品罐。本发明专利技术在保持大范围高效混合传质性能的前提下,增强了系统的稳定性,并可以长期连续运行。

Method and system for preparing biodiesel

The invention discloses a method and a system for preparing biodiesel, including the following contents: (1) adding raw oil and alcohols in a certain proportion to the premixed tank for premixing; (2) the premixed material enters the horizontal mixing tank of the mixing reactor for esterification reaction; and the horizontal mixing tank is in the reciprocating motion device. Under the action of reciprocating linear movement; (3) esterification reaction products flow through the jet into the product tank, part of the reaction products in the product tank reflux to the jet, and then return to the product tank. The invention enhances the stability of the system and can run continuously for a long time on the premise of maintaining a large range and high efficiency of mass transfer.

【技术实现步骤摘要】
一种制备生物柴油的方法及系统
本专利技术属于生物柴油制备
,涉及一种制备生物柴油的方法及系统。
技术介绍
生物柴油又称生质柴油,是以动、植物油脂等可再生生物资源为原料生产的清洁燃料,其物理和化学性质与石化柴油非常接近甚至更好。生物柴油是一种新型无污染的可再生能源,具有易于降解、燃烧污染物排放低、温室气体排放少等优点。工业化生产中,一般采用化学法生产,即用动物或植物油脂为原料,与甲醇或乙醇等低碳醇在酸性或碱性催化剂作用下进行酯交换反应,制备得到生物柴油。传统制备生物柴油的反应器多采用机械搅拌反应器,工业上常用的反应器是带搅拌设施的间歇式釜式搅拌反应器,这种反应器的缺点是返混不均匀,搅拌效率不高,且不适于连续操作。为解决这一问题,提出了一种新型的反应器—撞击流反应器,由于反应器内物料相互对撞,增加了物料接触面积,使传热、传质速率相应增大,促进了受传质过程影响的化学反应的进行。CN201046396Y公开了一种无旋立式循环撞击流反应器,反应器内设有两个导流筒,在各导流筒中对应设有螺旋桨,所述螺旋桨的螺旋方向相反,分别用于推动流体从进料口经导流筒向流体撞击区域流动,通过高速撞击增大了接触面积,从而达到强化传质的目的。但由于流体总是倾向于随流线运动,处于被分割的流体间相互接触很难,因此撞击区的强化混合具有一定的限度。而且容易引起螺旋桨及机轴的震动或轴封失效,导致机械故障。CN1814344A公开了一种用于液相反应的撞击流反应器,该反应器中间安装了两个导流筒,反应器外设置一或两个泵,泵的出口对称安装于导流筒的进料侧,反应物料经泵的输送经导流筒高速流动并在中心处相向撞击,有效地促进了反应物料的混合。该反应器使用泵送式外循环撞击流,取代了螺旋桨式的结构,简化了结构设计,降低了成本,同时减少了螺旋桨式结构引起的震动、轴封失效等问题。但上述反应器中心区域流体速度较大,而周边流体速度小,混合也不是很均匀,此外采用泵送式循环撞击流,需要外部机械驱动大量流体高速对撞,能耗较大。CN1952048A公开了一种生物柴油的生产方法,该方法在撞击流反应器内,物料通过导流筒向中部运动,并在该处相向撞击,在撞击面及周围形成撞击区。撞击后,流体经过导流筒与容器内壁间的环室分别返回容器的左右两端,然后又分别被进料输送通过左右两个导流筒流向中部并再次撞击,如此反复循环,达到混合均匀的目的,从而提高了传质速率。但上述方法也采用泵送式循环撞击流,需要外部机械驱动大量流体高速对撞,能耗较大。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足,本专利技术提供一种制备生物柴油的方法及系统,该方法在保持大范围高效混合传质性能的前提下,增强了系统的稳定性,并可以长期连续运行。本专利技术的制备生物柴油的方法,包括如下内容:(1)将原料油脂与醇类以一定比例加入到预混罐中进行预混;(2)预混后的物料进入混合反应器的卧式混合罐内进行酯化反应;其中,卧式混合罐在往复运动装置的作用下沿水平方向作往复直线运动;(3)酯化反应产物流经射流器进入产品罐,产品罐内部分反应产物回流至射流器后,重新回到产品罐。本专利技术方法中,步骤(1)所述的油脂和醇类为制备生物柴油常用的原料,油脂采用动、植物油脂,优选脂肪酸根中具有10~18个碳原子的油脂。醇类使用具有1~8个碳原子的低分子量一元醇,优选甲醇或乙醇。所述的油脂与醇类的摩尔比为3:1~10:1,优选4:1~8:1。预混过程中一般加入的KOH和/或NaOH等催化剂,催化剂加入量为原料总量的0.1%~1%,预混温度为20~130℃,预混时间为0.1~0.5小时,所述的预混罐为工业常用预混罐即可。本专利技术方法中,步骤(2)所述的酯化反应条件为:反应温度为30~130℃,优选50~120℃,反应时间为0.5~6小时,卧式混合罐内保持一定的真空度,优选-10~-40KPa(G),适当的真空度可以降低液体的表面张力,细化液滴,使液体混合更均匀。卧式混合罐连续进行先加速后减速、再反向先加速后减速的周期性高频率往复变速直线运动,往复运动的频率一般为5~1000次/秒,优选为10-600次/秒。卧式混合罐的填充系数为0.6~0.8,其中所述的填充系数为混合罐内液体体积与混合罐容积之比。本专利技术方法中,步骤(3)中,产品罐中回流的液体经泵的作用进入射流器,并通过射流器喷嘴高速喷出,利用高速流体形成的动能在射流器的喉部产生负压,从而将反应器流出的液体吸入射流器,回流液与反应器流出的液体在射流器的扩压管进行混合喷射,再进入产品罐中。步骤(3)中所述的射流器也可以采用基于文丘里原理的其它类型的混合器。本专利技术方法中所述的混合反应器,包括卧式混合罐、进料软管、出料软管和往复运动装置;卧式混合罐的两端分别设置进料口和出料口,进料软管的一端连接卧式混合罐进料口,另一端连接进料,出料软管的一端连接卧式混合罐的出料口,另一端连接出料;往复运动装置包括两根平行的导轨、弹簧、滑块或轮子、底座II、固定座、驱动装置和滑动架;其中滑动架包括底座I和连接板;两根平行的导轨水平放置,固定座对称固定于两根导轨左右两端的内侧(即每根导轨左右两端各固定一个固定座),固定座与底座II之间通过弹簧连接;滑动架与4个固定座处于同一平面,为左右两侧2个垂直导轨方向的底座I及平行于导轨的两个连接板构成的矩形结构;其中底座I为长条形,长度略小于两根平行导轨的间距,连接板下方安装滑块或轮子,滑块或轮子设有凹槽,导轨顶部沿长度方向设有纵向脊,导轨的纵向脊与滑块或轮子的凹槽咬合;卧式混合罐固定于往复运动装置的滑动架上,驱动装置与底座I或底座II相连;卧式混合罐内部可以设置导流板。其中,进料软管和出料软管的材质根据物料性质确定,一般可采用橡胶软管、塑料软管、波纹软管以及金属软管等。软管具有一定长度,保证在混合罐往复运动过程中软管始终具有一定的松弛度,以免造成软管损伤或与混合罐及物料进出口连接处发生泄漏。其中进料口与出料口优选位于同一水平轴线上。本专利技术的混合反应器中,卧式混合罐封头可以为椭圆形、蝶形、锥形、球冠形或平顶封头。本专利技术的混合反应器中,卧式混合罐的容积根据实际情况而定。混合罐内设有液位检测装置7,通过液位检测来控制进料或出料速率,维持混合罐内的液位。本专利技术的混合反应器中,滑块或轮子与导轨的接触面设有凹槽,导轨顶部沿长度方向设有纵向脊,导轨的纵向脊与滑块或轮子的凹槽咬合,保证滑块或轮子在驱动装置的作用下沿导轨长度方向直线运动。本专利技术的混合反应器中,滑块或轮子对称布置,个数至少为2对,优选2-4对。滑块与连接板之间可以焊接也可以螺纹连接;每对轮子与一根横轴固定连接,轴与连接板之间经轴承连接。本专利技术的混合反应器中,导轨要具有一定的导向精度,运动应轻便平稳;要具有足够的刚度,以承受外载。导轨还应具有良好的耐磨性,导轨在使用过程中,应使磨损量较小,且磨损后能自动补偿或便于调整,导轨与滑块或轮子之间滑动或滚动的接触面应足够光滑,减小摩擦阻力。本专利技术的混合反应器中,连接底座与固定座之间的弹簧具有足够的刚性和劲度系数,弹簧钢丝的直径、弹簧直径、弹簧节距及弹簧材料依照具体实际情况而定。本专利技术的混合反应器中,两根平行导轨的纵向脊的间距为混合罐直径的1.1-1.5倍,优选1.2-1.4倍,导轨的两端与固定座外端平齐或略超过固定座外端。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种制备生物柴油的方法,其特征在于包括如下内容:(1)将原料油脂与醇类以一定比例加入到预混罐中进行预混;(2)预混后的物料进入混合反应器的卧式混合罐内进行酯化反应;其中,卧式混合罐在往复运动装置的作用下沿水平方向作往复直线运动;(3)酯化反应产物流经射流器进入产品罐,产品罐内部分反应产物回流至射流器后,重新回到产品罐。

【技术特征摘要】
1.一种制备生物柴油的方法,其特征在于包括如下内容:(1)将原料油脂与醇类以一定比例加入到预混罐中进行预混;(2)预混后的物料进入混合反应器的卧式混合罐内进行酯化反应;其中,卧式混合罐在往复运动装置的作用下沿水平方向作往复直线运动;(3)酯化反应产物流经射流器进入产品罐,产品罐内部分反应产物回流至射流器后,重新回到产品罐。2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的油脂与醇类的摩尔比为3:1~10:1。3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:预混过程中加入的KOH和/或NaOH催化剂,催化剂加入量为原料总量的0.1%~1%,预混温度为20~130℃,预混时间为0.1~0.5小时。4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)所述的酯化反应条件为:反应温度为30~130℃,反应时间为0.5~6小时。5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)所述的卧式混合罐内保持的真空度为-10~-40KPa(G)。6.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)所述的卧式混合罐的填充系数为0.6~0.8,其中所述的填充系数为混合罐内液体体积与混合罐容积之比。7.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:卧式混合罐连续进行先加速后减速、再反向先加速后减速的周期性高频率往复变速直线运动,往复运动的频率为5~1000次/秒。8.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:混合反应器包括卧式混合罐、进料软管、出料软管和往复运动装置;卧式混合罐的两端分别设置进料口和出料口,进料软管的一端连接卧式混合罐进料口,另一端连接进料,出料软管的一端连接卧式混合罐的出料口,另一端连接出料;往复运动装置包括两根平行的导轨、弹簧、滑块或轮子、底座II、固定座、驱动装置和滑动架;其中滑动架包括底座I和连接板;两根平行的导轨水平放置,固定座对称固定于两根导轨左右两端的内侧,固定座与底座II之间通过弹簧连接;滑动架与4个固定座处于同一平面,为左右两侧2个垂直导轨方向的底座I及平行于导轨的两个连接板构成的矩形结构;其中底座I为长条形,长度略小于两根平行导轨的间距,连接板下方安装滑块或轮子,滑块或轮子设有凹槽,导轨顶部沿长度方向设有纵向脊,导轨的纵向脊与滑块或轮子的凹槽咬合;卧式混合罐固定于往复运动装置的滑动架上;驱动装置与底座I或...

【专利技术属性】
技术研发人员:李欣杨秀娜韩天竹李磊王晶王海波
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院
类型:发明
国别省市:北京,11

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