连续化制备生物柴油的强化混合反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及连续化制备生物柴油的强化混合反应装置，包括管式反应器和预混合器，其特征在于：在管式反应器进口端装有导流筒。本实用新型专利技术的优点：在适宜尺寸导流筒的引导下，物料的有序循环使物料在反应器进口端产生返混，超临界甲醇相与油相互溶度增加产生的有益效果大于返混带来的不利影响，醇油比降低，反应时间缩短。醇油比的降低与反应时间的缩短避免了高温下生物柴油的焦化，从而使能耗降低，油脂收率提高。导流筒的设置强化了反应过程，增加了反应器的生产效率，进而实现了生物柴油生产的连续化、低能耗、高产量。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及生物柴油的生产加工设备，特别是一种用酸化油、地沟油、餐饮废油、植物油为原料连续化制备生物柴油的强化混合反应装置。
技术介绍
生物柴油是清洁的可再生能源，大力发展生物柴油对经济可持续发展，推进能源替代，减轻环境压力，控制城市大气污染具有重要的战略意义。目前工业化生产中，多采用酯交换工艺制备生物柴油。该法利用甲醇等醇类物质，将甘油三酸酯中的甘油取代下来，形成长链的脂肪酸甲酯。由于常规反应器中油醇不相溶体系混合困难，故反应时间长、转化率低、能耗大。为解决上述问题，近期出现很多高效制备生物柴油的反应装置。中国专利CN101717698A提出加入助溶剂促进油醇两相混合，使反应在均相中进行，但是引入助溶剂将给后续处理带来不便并增加原料成本。中国专利CN 201241095Y在传统反应器中串联一个水力空化器，产生空化泡以及空化泡长大和剧烈崩溃，有利于反应液充分混合、乳化，使反应界面迅速扩大，有利于快速合成生物柴油，但串联水力空化器需要通过加压泵，增加了反应装置的复杂性。中国专利CN 1919973A提出利用环路湍流反应器组成一套连续式制备生物柴油的装置，原料从环路湍流反应器底部进入，在环路湍流反应器中反应，经过反应的混合物从反应器顶部出料，一部分物料回到循环混合泵，再次进入环路湍流反应器，另一部分进入二级反应器，实现了原料的循环混合，但是需要设置循环回路，生产条件较复杂，反应物料外循环需要通过外动力，使能耗增大。因此，需要开发一种结构简单、加工容易、效率高、能耗低且能连续化量产的生物柴油生产装置。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种结构简单、加工容易、效率高、能耗低且能连续制备生物柴油的强化混合反应装置。本实验新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种连续化制备生物柴油的强化混合反应装置，包括管式反应器和预混合器，其特征在于:在管式反应器进口端装有导流筒。按上述方案，预混合器属于被动式混合，采用异径三通连接件。按上述方案，导流筒的长径比为1:1 12:1。按上述方案，导流筒与管式反应器的管径之比为0.3 0.8。按上述方案，导流筒的底部与管式反应器底部的距离为管式反应器的管径的0.5 5倍。工作原理:甲醇和原料油通过预混合器混合后进入管式反应器，在管式反应器进口端设置导流筒，反应过程中，导流筒内物料为超临界甲醇相与油相的混合物，密度相对较小，环隙内物料为不完全反应的油相，密度相对较大，在导流筒的引导下，物料绕导流筒壁有序循环，实现不完全反应的油相与新鲜进料在反应器进口端混合。不完全反应的油相中含有中间产物，该中间产物为增加两相互溶的共溶剂，使油相中甲醇的含量与超临界甲醇相中油的含量同时增加，由质量作用定律知，两相互溶度的增加使反应速率增大，强化了反应过程。本技术的有益效果是:采用预混合器对油醇不互溶流体进行预混，有效地促进了两相混合。通过设置适宜尺寸的导流筒，使物料在反应器中靠自身体系的压力差实现有序循环，增加反应器进口端超临界甲醇相与油相的互溶度使反应速率增大。在适宜尺寸导流筒的引导下，物料的有序循环使物料在反应器进口端产生返混，超临界甲醇相与油相互溶度增加产生的有益效果大于返混带来的不利影响，醇油比降低，反应时间缩短。醇油比的降低与反应时间的缩短避免了高温下生物柴油的焦化，从而使能耗降低，油脂收率提高。导流筒的设置强化了反应过程，增加了反应器的生产效率，进而实现了生物柴油生产的连续化、低能耗、高产量。附图说明图1是强化混合反应装置的结构示意图；图2是本技术的应用工艺流程图。具体实施方式本技术连续制备生物柴油的强化混合反应装置，包括管式反应器1、导流筒2和预混合器3。导流筒2安装在管式反应器I的进口端，导流筒的长径比为1:1 12:1，便于在反应开始阶段中间产物和新鲜物料的混合，增加反应器进口端超临界甲醇相与油相的互溶度。预混合器3丝扣连接在管式反应器I的底部，预混合器属于被动式混合，采用异径三通连接件，导流筒与管式反应器的管径之比为0.3 0.8，导流筒的底部与管式反应器底部的距离为管式反应器的管径的0.5 5倍。甲醇和原料油通过预混合器3混合后进入管式反应器1，在适宜尺寸的导流筒2的引导下，混合物料在导流筒(上升段)中上升，到达导流筒顶部时一部分上升到管式反应器的上端继续反应，一部分(含有作为共溶剂的中间产物)进入反应器环隙(下降段)内下降，到达反应器底部与新鲜物料混合，在导流筒内外密度差的驱动下混合物料再次进入导流筒从而实现物料的有序循环。将本技术应用于实际工艺，图2为应用了本技术制备生物柴油的工艺流程。原料油(大豆油)由原料油计量罐4通过原料油计量泵6进入原料油预热盘管8，预热到350°C;同样，甲醇由甲醇计量罐5通过甲醇计量泵7进入甲醇预热盘管9，甲醇预热气化，甲醇蒸汽和热原料油以摩尔比30:1的比例同时进入强化混合反应装置10，在强化混合反应装置中通过反应物料的有序循环和反应中间产物的共溶剂作用使油醇两相得到充分混合，混合后进入反应器盘管11，通过背压阀12调节反应压力，在温度350°C，压力15 MPa条件下连续反应，随后，反应产物进入闪蒸罐13，轻组分(甲醇)通过甲醇冷却罐14冷凝后回收再利用，重组分(粗生物柴油)通过产品冷却罐15冷却并收集。收集的粗生物柴油经过后续的精制过程得到生物柴油。应用了技术的新工艺与不使用强化混合反应装置工艺比较，生物柴油收率从90%提高到92%。达到最高收率所需的醇油摩尔比从40:1降到30:1，甲醇用量减少，降低了后续甲醇回收的处理量，有效地节约了能耗；所需的反应停留时间从1000 s缩短到800s，反应速度加快，强化了反应过程，增加了反应器的生产效率，实现了生物柴油生产的连续化、低能耗、高产量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续化制备生物柴油的强化混合反应装置，包括管式反应器(1)和预混合器(3)，其特征在于：在管式反应器进口端装有导流筒(2)。

【技术特征摘要】
1.一种连续化制备生物柴油的强化混合反应装置，包括管式反应器(I)和预混合器(3)，其特征在于:在管式反应器进口端装有导流筒(2)。2.根据权利要求1所述的连续化制备生物柴油的强化混合反应装置，其特征在于:预混合器属于被动式混合，采用异径三通连接件。3.根据权利要求1或2所述的连续化制备生物柴油的强化混合反应装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王存文，冀少卿，王为国，覃远航，吕仁亮，张俊峰，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：实用新型
国别省市：