生物柴油的酶催化反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种生物柴油的酶催化反应装置。反应装置包括依次相连的N个反应罐，原料油进料管路、碱液进料管路、酶进料管路、软水进料管路和甲醇进料管路；N为大于0的整数；反应罐包括罐体，设置在罐体上的进料口和出料口；第一个反应罐的进料口的外部连接有外部进料总管，反应罐的进料口的内部连接内部进料总管，内部进料总管连接进料分布管，通过进料分布管连接有若干个物料喷射器。混合物料经外部进料总管进入罐体，并经物料喷射器进行循环喷射反应。本实用新型专利技术的生物柴油的酶催化反应装置，可有效实现生物柴油的连续式反应生产。不仅原料油的转化率明显增加，能耗显著减少，而且装置的反应能力大。

【技术实现步骤摘要】
生物柴油的酶催化反应装置
本技术涉及生物柴油生产
，具体涉及一种生物柴油的酶催化反应装置。
技术介绍
生物柴油是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等，野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐厨废油脂等为原料油通过酯化、酯交换或热化学工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。由于其与石化柴油的物理化学性质十分接近，因此，近年来逐步替代石化柴油用于公交车等体系，有利于减少石油这种不可再生资源的消耗。现有技术中，生物柴油的制备工艺通常采用酸-碱两步法，即分别通过酸和碱催化进行酯化-酯交换反应。原料油经酯化、酯交换反应，制得的粗脂肪酸甲酯，经过重力沉降后，分离出粗甘油，得到粗生物柴油。粗生物柴油需要继续经过精制处理，才能得到纯度符合国标要求的生物柴油。生物柴油的精制处理通常包括闪蒸处理、脱轻处理、精馏处理等工序。上述工艺要求醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，能耗高，酯化产物难于回收，生产过程有废碱液排放，污染环境严重。另外，工业化的酯化反应常采用液体硫酸作为酯化反应的催化剂，酯化反应过程在酸性条件下进行，因此对酯化反应罐的防腐蚀要求高；同时，液体硫酸的加入导致生物柴油中硫酸根离子增加，增加了生物柴油的硫含量。为了除去超标的硫，需要对粗生物柴油进行水洗或精馏，显著提高了废水含量，从而增加了废水处理的难度和成本，且增加了精馏的能耗。酶催化反应生产工艺是制备生物柴油的另一种工艺，其反应条件相对温和，对原料油脂的品质基本无要求，反应产物易分离；同时原料油脂与醇进行酯交换反应通常使用的酶催化剂为自然界中来源丰富的脂肪酶。因此，酶催化反应制备生物柴油的工艺得到越来越广的应用。常用的脂肪酶有液体脂肪酶，固体脂肪酶等，其中因液体脂肪酶生产工艺简单，成本低廉，而受到更广泛的应用。现有技术中，酶催化反应制备生物柴油常采用卧式连续式反应法或间歇釜式反应法。如图7所示，卧式反应法通常为多个卧式反应器串联，通过末端的一个电机驱动一根长的搅拌轴带动卧式反应器内的刮板式搅拌器搅拌。由于多个卧式反应器采用同一根搅拌轴串联，因此安装精度要求高，且搅拌轴容易变形，导致刮板与卧式反应器的内壁刮擦，设备使用寿命短；搅拌死角多，导致转化率低。多个卧式反应器串联，不仅设备投资高，能耗非常高，且对地基的水平度和承重都要求很高，总成本很高。因此，现有技术中，较多地采用间歇釜式反应器间歇式生产生物柴油。然而间歇釜式反应方法，由于搅拌浆的搅拌范围有限，为尽量满足搅拌的要求，减少搅拌死角，间歇釜式反应器的有效体积不能无限扩大。如果要日产150吨生物柴油，由于间歇釜式反应器的有效体积受局限，其采用的间歇反应罐的数量至少为10个。这导致设备投资非常大，且同时控制10个间歇反应罐，导致控制难度大，生物柴油的质量稳定性下降，生物柴油转化率低且能耗非常高。另外，传统的酶催化反应工艺中酸值较难降低到5以下，反应时间通常大于30h，加上间歇进料和出料的时间，传统的酶催化反应工艺的总反应时间通常长达40h。因此，存在反应时间长、粗生物柴油酸值高、能耗高等问题。因此，有必要研发新型的生物柴油的酶催化反应装置，以克服上述技术缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种生物柴油的酶催化反应装置，可以显著提高生物柴油的转化率，降低能耗。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：生物柴油的酶催化反应装置，包括依次相连的N个反应罐，原料油进料管路、碱液进料管路、酶进料管路、水进料管路和甲醇进料管路，所述N为大于0的整数；其中：所述反应罐包括罐体，设置在所述罐体上的进料口和出料口；第一个所述反应罐的进料口的外部连接有外部进料总管，所述外部进料总管上设置有进料泵；所述反应罐的进料口的内部连接内部进料总管，所述内部进料总管连接进料分布管，通过所述进料分布管连接有若干个物料喷射器，若干个所述物料喷射器沿所述罐体的内壁环形均布；所述物料喷射器倾斜设置，且喷头出口朝上；来自所述原料油进料管路、碱液进料管路、酶进料管路、水进料管路和甲醇进料管路的进料经过混合后得到混合物料，所述混合物料经所述外部进料总管连续进入所述罐体，并经所述物料喷射器进行循环喷射反应；最后一个所述反应罐的出料口连接出料管路，所述出料管路上设置有出料泵，并连接至分离设备；所述出料泵之后的所述出料管路上连接有循环总管，所述循环总管的另一端连接至所述进料口前的管路上。需要说明的是，本技术中，并未限定原料油、酶等原料如何混合成所述混合物料。上述混合工艺可采用现有技术中的常规技术即可实现。例如采用预混罐通过搅拌装置进行混合。需要说明的是，所述N为大于0的整数，即可以为1个反应罐的连续式反应。也可以为多个反应罐的连续式反应。所述反应罐的数量可根据反应罐的体积和生物柴油的日产量灵活调整。需要说明的是，本技术中，所述罐体内部的进料管路的具体形式可有多种，只要能够满足实现使若干个所述物料喷射器沿所述罐体的内壁环形均布即可。需要说明的是，所述分离设备可以为现有技术中常用的分离粗生物柴油中甘油的设备，例如分离心机，重力沉降罐等。根据本技术的优选技术方案，所述N为大于1的整数，前一个所述反应罐的出料口与后一个所述反应罐的进料口通过中间连接管路连接；所述循环总管的另一端连接至所述外部进料总管和/或中间连接管路上。需要说明的是，本技术中，所述循环总管的另一端可连接至所述外部进料总管和/或中间连接管路上。即可循环回第一个反应罐之前，也可以循环到其他反应罐之前。本领域技术人员根据循环总管内物料的转化率情况，可将循环总管与所述外部进料总管和/或中间连接管路连通。优选地，所述物料喷射器为文丘里型的喷射器，包括进料连接管，混合段，与所述混合段相连的缩径段，与所述缩径段相连的扩大段，和与所述扩大段相连的凸头段，所述凸头段上开设若干个喷射孔；所述进料连接管的一端与所述进料分布管连接，另一端伸入所述混合段内，所述混合段上开设有吸入管口。优选地，所述凸头段整体为球形。更优选地，所述凸头段为球缺。优选地，所述物料喷射器的轴中心线与水平面的夹角为30～85度。更优选地，所述物料喷射器与水平面的夹角为30～60度。优选地，所述进料分布管为沿所述罐体的内壁设置的环形分布管；所述内部进料总管的末端伸入至所述罐体的中心，并与内部进料支管连通，所述内部进料支管的末端分别连接至所述进料分布管。进一步优选地，所述内部进料总管的末端伸入至所述罐体的中心，并向两侧均分为2根内部进料支管，2根所述内部进料支管的末端分别连接至所述进料分布管，所述物料喷射器相对于2根所述内部进料支管对称设置。或，所述内部进料总管的末端向下连接至圆柱型的液体分布盒的顶部，所述内部进料支管的一端分别与所述液体分布盒的外壁连通，另一端分别与所述进料分布管连通。且所述内部进料支管沿所述液体分布盒的外壁均匀对称分布。混合物料沿所述内部进料总管进入所述液体分布盒内，并经所述内部进料支管均匀分布至所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生物柴油的酶催化反应装置，其特征在于，包括依次相连的N个反应罐，原料油进料管路、碱液进料管路、酶进料管路、水进料管路和甲醇进料管路，所述N为大于0的整数；其中：/n所述反应罐包括罐体，设置在所述罐体上的进料口和出料口；第一个所述反应罐的进料口的外部连接有外部进料总管，所述外部进料总管上设置有进料泵；所述反应罐的进料口的内部连接内部进料总管，所述内部进料总管连接进料分布管，通过所述进料分布管连接有若干个物料喷射器，若干个所述物料喷射器沿所述罐体的内壁环形均布；所述物料喷射器倾斜设置，且喷头出口朝上；/n来自所述原料油进料管路、碱液进料管路、酶进料管路、水进料管路和甲醇进料管路的进料经过混合后得到混合物料，所述混合物料经所述外部进料总管连续进入所述罐体，并经所述物料喷射器进行循环喷射反应；/n最后一个所述反应罐的出料口连接出料管路，所述出料管路上设置有出料泵，并连接至分离设备；所述出料泵之后的所述出料管路上连接有循环总管，所述循环总管的另一端连接至所述进料口前的管路上。/n

【技术特征摘要】
1.生物柴油的酶催化反应装置，其特征在于，包括依次相连的N个反应罐，原料油进料管路、碱液进料管路、酶进料管路、水进料管路和甲醇进料管路，所述N为大于0的整数；其中：
所述反应罐包括罐体，设置在所述罐体上的进料口和出料口；第一个所述反应罐的进料口的外部连接有外部进料总管，所述外部进料总管上设置有进料泵；所述反应罐的进料口的内部连接内部进料总管，所述内部进料总管连接进料分布管，通过所述进料分布管连接有若干个物料喷射器，若干个所述物料喷射器沿所述罐体的内壁环形均布；所述物料喷射器倾斜设置，且喷头出口朝上；
来自所述原料油进料管路、碱液进料管路、酶进料管路、水进料管路和甲醇进料管路的进料经过混合后得到混合物料，所述混合物料经所述外部进料总管连续进入所述罐体，并经所述物料喷射器进行循环喷射反应；
最后一个所述反应罐的出料口连接出料管路，所述出料管路上设置有出料泵，并连接至分离设备；所述出料泵之后的所述出料管路上连接有循环总管，所述循环总管的另一端连接至所述进料口前的管路上。


2.根据权利要求1所述的生物柴油的酶催化反应装置，其特征在于，所述N为大于1的整数，前一个所述反应罐的出料口与后一个所述反应罐的进料口通过中间连接管路连接；所述循环总管的另一端连接至所述外部进料总管和/或中间连接管路上。


3.根据权利要求1所述的生物柴油的酶催化反应装置，其特征在于，所述物料喷射器为文丘里型的喷射器，包括进料连接管，混合段，与所述混合段相连的缩径段，与所述缩径段相连的扩大段，和与所述扩大段相连的凸头段，所述凸头段上开设若干个喷射孔；
所述进料连接管的一端与所述进料分布管连接，另一端伸入所述混合段内，所述混合段上开设有吸入管口。


4.根据权利要求1所述的生物柴油的酶催化反应装置，其特征在于，所述物料喷射器的轴中心线与水平面的夹角为30～85度。


5.根据权利要求1所述的生物柴油的酶催化反应装置，其特征在于，所述进料分布管为沿所述罐体的内壁设置的环形分布管；所述内部进料总管的末端伸入至所述罐体的中心，并与内部进料支管连通，所述内部进料支管的末端分别连接至所述进料分布管。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建斌，张学旺，
申请(专利权)人：上海中器环保科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31