一种生物柴油的制备方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种生物柴油的制备方法及系统，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）预混后的物料进入立式混合反应器的立式混合罐内进行酯化反应；其中，立式混合罐在往复运动装置的作用下沿竖直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。

Preparation method and system of biodiesel

The invention discloses a preparation method and a system for 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 vertical mixing tank of the vertical mixing reactor for esterification reaction; and the vertical mixing tank moves reciprocating. Under the action of the device, it moves in a vertical direction in a reciprocating straight line; (3) The esterification products flow through the jet into the product tank, and some reaction products in the product tank flow back to the jet, 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】
一种生物柴油的制备方法及系统
本专利技术属于生物柴油制备
，涉及一种生物柴油的制备方法及系统。
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生物柴油的制备方法及系统，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。本专利技术的生物柴油的制备方法，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）预混后的物料进入立式混合反应器的立式混合罐内进行酯化反应；其中，立式混合罐在往复运动装置的作用下沿竖直方向做往复直线运动；（3）酯化反应产物流经射流器吸液口进入产品罐，产品罐内部分反应产物回流至射流器高压进液口后，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，立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。立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。立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高压进液口，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从射流器吸液口吸入，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。本专利技术的立式混合反应器，包括立式混合罐、反应器进料软管、反应器出料软管和往复运动装置；立式混合罐的上下两端分别设置进料口和出料口，反应器进料软管的一端连接立式混合罐上端的进料口，另一端连接反应器进料，反应器出料软管的一端连接立式混合罐下端的出料口，另一端连接反应器出料；往复运动装置包括固定座、弹簧、底座II、底座I、连接板、滑块或轮子、滑块或轮子支持板、竖直导轨、外筒体和驱动装置。其中固定座4-1、弹簧4-2与底座II4-3一一对应，固定座4-11、弹簧4-12与底座II4-13一一对应；固定座4-1与底座II4-3之间通过弹簧4-2连接，固定座4-11与底座II4-13之间通过弹簧4-12连接；固定座4-1和固定座4-11的个数均为2~4个，固定座4-1均匀固定布置于外筒体的顶端的内侧，固定座4-11均匀固定布置于外筒体底端的内侧。竖直导轨沿外筒体内壁竖直均匀排列，导轨数目为3-8根，优选4~6根；竖直导轨与外筒体内壁固定连接。立式混合罐上、下封头与底座I通过连接板固定连接，底座I为圆盘形，连接板为长条形，底座I4-4与底座I4-14之间间距为混合罐高度的1.1-1.2倍。立式混合罐在与导轨对应的位置处装有滑块或轮子，与一条导轨咬合的滑块或轮子设为一组，每组滑块或轮子的个数至少为2个；滑块或轮子通过滑块或轮子支持板与混合罐连接，滑块与支持板之间可以焊接也可以螺纹连接；每个轮子与一根连接轴固定连接，连接轴与支持板之间一般经轴承连接。滑块或轮子设有凹槽，导轨内侧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及自身重力的作用下沿导轨长度方向直线运动；驱动装置作用于底座I4-14；立式混合罐内部可以设置导流板。本专利技术的立式混合反应器中，反应器进料软管和反应器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。本专利技术的立式混合反应器中，立式混合罐封头可以为椭圆形、蝶形、锥形、球冠形或平顶封头。立式混合罐的进料口位于上封头或上封头以下靠近上封头处；立式混合罐的出料口位于下封头或下封头以上靠近下封头处。本专利技术的立式混合反应器中，立式混合罐的容积根据实际情况而定。立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。混合罐内设有液位检测装置，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。本专利技术的立式混合反应器中，导轨本文档来自技高网...

【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）预混后的物料进入立式混合反应器的立式混合罐内进行酯化反应；其中，立式混合罐在往复运动装置的作用下沿竖直方向做往复直线运动；（3）酯化反应产物流经射流器吸液口进入产品罐，产品罐内部分反应产物回流至射流器高压进液口后，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）预混后的物料进入立式混合反应器的立式混合罐内进行酯化反应；其中，立式混合罐在往复运动装置的作用下沿竖直方向做往复直线运动；（3）酯化反应产物流经射流器吸液口进入产品罐，产品罐内部分反应产物回流至射流器高压进液口后，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）所述的立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）所述的立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：立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：所述的立式混合反应器主要包括立式混合罐、反应器进料软管、反应器出料软管和往复运动装置；往复运动装置包括固定座、弹簧、底座II、底座I、连接板、滑块或轮子、滑块或轮子支持板、竖直导轨、外筒体和驱动装置；固定座（4-1）与底座II（4-3）之间通过弹簧（4-2）连接，固定座（4-11）与底座II（4-13）之间通过弹簧（4-12）连接；固定座（4-1）和固定座（4-11）的个数分别为2~4个，固定座（4-1）均匀固定于外筒体（4-9）的顶端的内侧，固定座（4-11）均匀固定于外筒体（4-9）底端的内侧；竖直导轨沿外筒体内壁竖直均匀排列，导轨数目为3-8根，竖直导轨与外筒体内壁固定连接；立式混合罐上封头与底座I（4-4）通过连接板（4-5）固定连接，立式混合罐下封头与底座I（4-14）通过连接板（4-15）固定连接；立式混合罐在与导轨对应的位置处装有滑块或轮子，滑块或轮子设有凹槽，导轨内侧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；滑块...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，李欣，王晶，杨秀娜，韩天竹，金平，
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