生物柴油的连续生产设备及方法技术

本发明专利技术公开一种生物柴油的连续生产设备，包括生物柴油反应装置、连接管道以及管道中的计量泵、输送泵和流量计，其生物柴油反应装置包括混合器2、加热器Ⅰ3、管道反应器Ⅰ4、酯化反应塔5、催化剂分离器10、甲醇贮罐9、甲醇碱液罐12、管道反应器Ⅱ24、闪蒸塔15、甘油分离器16、蒸馏塔17和生物柴油贮罐19；应用上述设备制备生物柴油的方法，包括高酸值原料油的预处理、一级酯化反应、二级酯化反应、催化剂分离、酯交换反应，最后将酯交换后的油料加热后闪蒸、甘油分离和蒸馏，即得生物柴油。本发明专利技术生产工艺简单，其设备对原料油品质的适用范围广，生产能耗低，转化率更高，更为环保，能更有效的提高生物柴油的产品质量和产率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物柴油生产领域，特别涉及一种。技术背景随着人们对石化产品需求的急剧增长，对不可再生资源——石油的开采量也逐渐增加，使得这种不可再生资源的储量日益减少，虽然不断有新的油气田被探明，但基于未来的需求量考虑，石油资源将在未来几十年内枯竭。因此寻找可再生的替代品，将是未来技术发展的方向。生物柴油主要成分为脂肪酸甲酯(或乙酯)，是以动物油、植物油为原料制成的绿色可再生能源，与石化柴油相比具有良好的燃烧性能、润滑性能、安全性能、优异的环境友好性能以及可再生性能。由于我国的动植物油脂的供应比较紧缺，国务院明文规定禁止采用动植物食用油脂作为原料生产生物柴油，因此，国内只能以废弃的动植物油脂、非食用木本油料等油脂作为生物柴油的原料油。目前我国的生物柴油原料主要以地沟油、潲水油、大豆酸化油、棕榈酸化油等高酸值动植物油为主，这些原料油的游离脂肪酸含量比较高，而且油料的品质变化很大，一般酸值在20 150mgK0H/g之间。对于高酸值的原料油主要采用酯化、酯交换两步法生产生物柴油。酯化反应是可逆反应，反应生成的水会抑制酯化反应的进行，从而降低酯化反应的转化率。工业上提高酯化反应转化率的有效方法主要是加入过量甲醇的方法、沉降排水的方法和通过甲醇带水的方法使反应向正方向进行。关于生物柴油的生产装置和制备技术，我们查到以下相关资料1.申请号200920000084. 3，公开了一种精制生物柴油的生产设备，包括具有若干进口和出口的反应釜、原料油预热罐、催化剂甲醇混合装置和甲醇回收装置，该设备能够连续生产且生产出的生物柴油高品质高、生产过程无污染等优点；申请号98811443. 7，公开了生产脂肪酸甲酯的方法及生产设备，具有能够做到既以生态最佳又保持其所有长处的生产条件生产柴油燃料。这两个专利生产设备存在一个共同的缺点，即是对原料油的适用范围太窄，只能以动物油脂、植物油脂等中性油脂为原料生产生物柴油，不能以地沟油、酸化油等高酸值油脂为原料制备生物柴油。而国内目前主要是以高酸值油脂为原料。2.申请号200620019343. 3，公开了一种制备生物柴油的装置，该装置由甲醇气化器(1)，通过管道(51)及三通阀(8)、(50)、(46)与甲醇气化器(I)连接的酯化、酯交换反应器(24)，通过管道(42)及二通阀(45)与的酯化、酯交换反应器(23)连接水蒸气发生器(24)，通过气压平衡通道(27)、管道(39)及二通阀(38)与水蒸汽发生器(24)连接的油水分离器(28)，通过气压平衡通道(30)、生物柴油排放口(32)与油水分离器(28)连接的其下部装有二通阀(36)的生物柴油收集器(31)，通过管道(35)及二通阀(33)与生物柴油收集器(31)连接的产品生物柴油储罐(34)组成。该装置具有结构紧凑，成本低，通用性、灵活性及环保性好，适宜各种品质的原料，其缺点是液相油脂与气相甲醇的接触面积小，甲醇的利用率低，反应时间长，能耗较高。3.申请号200710019278. 3，公开了制造生物柴油的反应釜，包括釜体和安装在釜体上的搅拌装置，所述的釜体为具有夹层的夹套式结构，釜体上的蒸汽进口和冷凝水出口与夹层相通，釜体上分别设有的原料进料口、出料口、催化剂进口以及溶剂进口与釜体反应腔相通，所述原料进料口和催化剂进口分别设置在釜体上部，进料口设置在釜体的底部， 而溶剂进口设置在釜体的底部或/和下部。该专利技术的反应釜结构简单，设备投资少，酯化反应充分，生产效率高，能满足工业化规模生产。但是，该反应釜用于酯化反应时，酯化反应生成的水，不能从反应体系中分离出来，水的存在会抑制酯化反应的进行，导致酯化转化率较低，生物柴油产率也较低。4.申请号200820081719，公开了新型的生物柴油生产反应塔，其反应塔2上部设置有通入塔内的甲醇蒸汽出口管1，原料油及催化剂入口管3，内部设有除沫盘4，缺弧形遮流横板5，下部设置有通入塔内的甲醇蒸汽入口管7，产品出口管8，管泵9，回流管10，该回流管通入塔的上部，各进出管道口上设置有阀门。该技术气相甲醇与油相的接触面积较釜式反应器的有所增加，但提高的幅度有限，甲醇的利用率比较低，反应时间还是比较长，能耗也高，反应物料需要长时间的在反应塔内循环反应。5.申请号200810163740，公开了一种以高酸值油脂为原料制备生物柴油的方法，以酸值大于3. Omg KOH/g油的各种动植物油脂，以及植物油精制过程中的油脚、皂脚、酸化油；各种食用废油(餐饮废油、潲水油、地沟油等)，工业加工过程中的各种废弃动物油脂(皮革加工过程中的废动物油脂、屠宰过程中的废动物油脂等)为原料，经过滤去除固体杂质、真空脱水、分层分级酸催化酯化、碱催化酯交换、真空蒸馏得到生物柴油产品。本专利技术有益效果主要体现在采用本专利技术所述的生产工艺，通过改变分层分级酯化反应的操作级数，可以适应不同酸值的原料，生产高纯度的生物柴油产品，而且工艺简单、能耗低、速率快、转化率高、设备小，并可实现连续化生产。但其缺点是产成大量酸性废水，工序繁多生产效率低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种低能耗。它是以地沟油、潲水油和各种酸化油为原料制备生物柴油。本专利技术采用连续进行酯化、酯交换反应制备生物柴油，生产工艺简单，其设备对原料油品质的适用范围广， 生产能耗低，转化率更高，更为环保，能更有效的提高生物柴油的产品质量和产率。为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的一种生物柴油的连续生产设备，包括生物柴油反应装置、连接管道以及管道中的计量泵、输送泵和流量计，所述生物柴油反应装置包括混合器、加热器1、管道反应器1、酯化反应塔、催化剂分离器、甲醇贮罐、甲醇碱液罐、管道反应器I1、闪蒸塔、甘油分离器、蒸馏塔和生物柴油 贮罐，混合器出口通过加热器I与管道反应器I连接，管道反应器I出口管道与酯化反应塔上部进口连接，酯化反应塔底部出口连通催化剂分离器；所述甲醇贮罐出口与甲醇碱液罐进口连接，甲醇碱液罐出口和催化剂分离器上部出口通过各自的计量泵与管道反应器II连接，管道反应器II出口管道连接闪蒸塔上部进口，闪蒸塔底部出口管道连接甘油分离器下部进口，甘油分离器上部出口连接蒸馏塔下部，蒸馏塔顶部出口与生物柴油贮罐连接。以上所述管道反应器的内设有螺旋板，螺旋板上设有互相错开的折流板，反应物料通过管道反应器时，利用折流板可以增加反应物料的紊流强度，提高混合效果。以上所述酯化反应塔内自上而下设有除泡器、闪蒸器、降膜式蒸发器和填料塔，所述酯化反应塔上部进口设于除泡器和闪蒸器之间，所述酯化反应塔下部进口设于填料塔下方，所述填料塔的填料为纤维、丝网、鲍尔环、共轭环、阶梯环和扁环中的任意一种或几种构成。闪蒸器的作用是除去一级酯化反应剩余的大部分甲醇和部分水；降膜式蒸发器的作用是一是为了防止物料经过塔顶的闪蒸器后物料中的甲蒸和水未除尽，进行进一步的脱除， 确保物料进入反应段后水含量足够低；二是给物料提供热量，使油脂温度指定的工艺温度， 确保反应段中酯化反应产生的水能够从油相中蒸发出来；填料塔的作用是增大醇油接触面积，提高反应速率、酯化转化率和甲醇利用率。以上所述生物柴油的连续生产设备还包括甲醇回收装置，甲醇回收装置包括甲醇精馏塔和冷凝器，甲醇精馏塔下部进口与酯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物柴油的连续生产设备，包括生物柴油反应装置、连接管道以及管道中的计量泵、输送泵和流量计，其特征在于：所述生物柴油反应装置包括混合器（2）、加热器Ⅰ（3）、管道反应器Ⅰ（4）、酯化反应塔（5）、催化剂分离器（10）、甲醇贮罐（9）、甲醇碱液罐（12）、管道反应器Ⅱ（24）、闪蒸塔（15）、甘油分离器（16）、蒸馏塔（17）和生物柴油贮罐（19），混合器（2）出口通过加热器Ⅰ（3）与管道反应器Ⅰ（4）连接，管道反应器Ⅰ（4）出口管道与酯化反应塔（5）上部进口连接，酯化反应塔（5）底部出口连通催化剂分离器（10）；所述甲醇贮罐（9）出口与甲醇碱液罐（12）进口连接，甲醇碱液罐（12）出口和催化剂分离器（10）上部出口通过各自的计量泵与管道反应器Ⅱ（24）连接，管道反应器Ⅱ（24）出口管道连接闪蒸塔（15）上部进口，闪蒸塔（15）底部出口管道连接甘油分离器（16）下部进口，甘油分离器（16）上部出口连接蒸馏塔（17）下部，蒸馏塔（17）顶部出口与生物柴油贮罐（19）连接。

【技术特征摘要】
1.ー种生物柴油的连续生产设备，包括生物柴油反应装置、连接管道以及管道中的计量泵、输送泵和流量计，其特征在于所述生物柴油反应装置包括混合器(2)、加热器I (3)、管道反应器I (4)、酷化反应塔(5)、催化剂分离器(10)、甲醇贮罐(9)、甲醇碱液罐(12)、管道反应器II (24)、闪蒸塔(15)、甘油分离器(16)、蒸馏塔(17)和生物柴油贮罐(19)，混合器(2)出口通过加热器I (3)与管道反应器I (4)连接，管道反应器I (4)出口管道与酯化反应塔(5 )上部进ロ连接，酷化反应塔(5 )底部出口连通催化剂分离器(10 );所述甲醇贮罐(9)出口与甲醇碱液罐(12)进ロ连接，甲醇碱液罐(12)出口和催化剂分离器(10)上部出ロ通过各自的计量泵与管道反应器II (24)连接，管道反应器II (24)出口管道连接闪蒸塔(15)上部进ロ，闪蒸塔(15)底部出口管道连接甘油分离器(16)下部进ロ，甘油分离器(16 )上部出口连接蒸馏塔(17 )下部，蒸馏塔(17 )顶部出ロ与生物柴油贮罐(19 )连接。2.根据权利要求1所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于所述管道反应器(4，.24)的内设有螺旋板(30)，螺旋板(30)上设有互相错开的折流板(31)。3.根据权利要求1所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于所述酯化反应塔(5)内自上而下设有除泡器(5.1)、闪蒸器(5. 2)、降膜式蒸发器(5. 3)和填料塔(5. 4)，所述酯化反应塔(5)上部进ロ设于除泡器(5.1)和闪蒸器(5. 2)之间，所述酯化反应塔(5)下部进ロ设于填料塔(5. 4)下方。4.根据权利要求3所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于所述填料塔(5.4)的填料为纤维、丝网、鲍尔环、共轭环、阶梯环和扁环中的任意一种或几种构成。5.根据权利要求广4中任一项所述的所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于所述生物柴油的连续生产设备还包括甲醇回收装置，甲醇回收装置包括甲醇精馏塔(8)和冷凝器(11，13)，甲醇精馏塔(8)下部进ロ与酯化反应塔(5)顶部出口管道连接，甲醇精馏塔(8)顶部管道设有两个出口，ー个出口经管道连接流量计I (6)与酯化反应塔(5)下部进ロ连接，另ー个出口经管道连接流量计II (7 )道通过冷凝器I (11)与甲醇贮罐(9 )进ロ连接，甲醇贮罐(9)另ー进ロ通过冷凝器II (13)与闪蒸塔(15)顶部出ロ连接。6.根据权利要求广4中任一项所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于所述管道反应器II (24)与闪蒸塔(15)之间设有加热器II (14);所述蒸馏塔(17)与生物柴油贮罐(19)之间设有冷凝器111(18)。7.根据权利要求广4中任一项所述的生物柴油的连续生...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦海斌，郑道明，
申请(专利权)人：广西合众能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：