CN203474762U - 一种连续酯化反应器及装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种连续酯化反应器及连续酯化反应装置，其中，连续酯化反应器包括酯化反应釜和搅拌装置，其中，酯化反应釜的底部设有混合料进口，上部设有混合料出口，顶部设有催化剂添加接口；所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶，其中，搅拌轴与搅拌电机连接，且自上而下设置在酯化反应釜内，所述搅拌叶设在搅拌轴上。连续酯化反应装置包括上述的连续酯化反应器。利用本实用新型的连续酯化反应器可以进行利用甘油作为酯化反应辅料的酯化反应。

Description

一种连续酯化反应器及装置
技术领域
本实用新型属于生物柴油制备设备技术领域，特别涉及一种连续酯化反应器及装置。
背景技术
在现有生产生物柴油的原料中，高酸值油脂，如潲水油、地沟油和酸化油等就是极为合适的制备生物柴油的原料。利用高酸值油脂作为生产生物柴油的原料一方面可以解决餐饮废油脂的重返餐桌的问题，另一方面降低了生物柴油的生产成本，因此，利用高酸值油脂生产生物柴油具有良好的社会效益和经济效益。
在现有技术中，利用高酸价油脂生产生物柴油都需要进行酯化处理，且都是使用甲醇作为酯化辅料生产技术，该技术需要使用强酸硫酸作为酯化反应的催化剂及吸水剂，由于甲醇在酯化反应中使用率很低，其中大部分的甲醇在酯化反应后需要重新回收蒸馏使用，能耗十分巨大，同时硫酸是化学六大无机强酸之一，也是所有酸中最常见的强酸之一。硫酸稀释后具有腐蚀性，浓硫酸可以与除金、铂之外的所有金属反应，对设备存在腐蚀，目前各个国家都在研究新型高酸值油脂生产生物柴油的工艺技术。其中使用甘油取代甲醇作为酯化反应辅料的工艺十分具有经济价值，使用甘油取代甲醇进行酯化反应，不需要对于甘油进行蒸馏即可反复使用，同时酯化过程中无强酸参与反应，对设备不存在腐蚀问题。现有的生产设备无法达到甘油酯化生产的高温、高压要求，本实用新型是专门针对甘油酯化的工艺设计的工业化生产设备，符合甘油酯化的工业化生产要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种连续酯化反应器，利用该连续酯化反应器可以进行利用甘油作为酯化反应辅料的酯化反应。在本申请人的申请号为201210447693.X、名称为“植物油精炼中碱炼副产品-皂脚循环利用及零排放工艺”的在先申请中，已给出了该连续酯化反应器的初步技术方案，本实用新型将对其作进一步详细的描述。
本实用新型的另一个目的在于提供一种包括上述连续酯化反应器的连续酯化反应装置。
本实用新型实现上述目的的技术方案为：
一种连续酯化反应器，其特征在于，包括酯化反应釜和搅拌装置，其中，酯化反应釜的底部设有混合料进口，上部设有混合料出口，顶部设有催化剂添加接口；所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶，其中，搅拌轴与搅拌电机连接，且自上而下设置在酯化反应釜内，所述搅拌叶设在搅拌轴上。
所述酯化反应釜的顶部设有甘油补集器，该甘油补集器包括与酯化反应釜顶部连通的补集管，该补集管内的上部设有甘油喷嘴，该甘油喷嘴的喷洒方向朝下，该甘油喷嘴通过喷管与设在补集管外的甘油接口连接；所述补集管的顶部设有真空口。
所述酯化反应釜内设有鄂式扰流片，该鄂式扰流片的两端固定在酯化反应釜的内壁上。
所述搅拌电机设置在酯化反应釜的顶部的中央；所述搅拌轴的上端与搅拌电机连接，下端与设在酯化反应釜底部的轴承连接；所述搅拌叶为多个，且等间距地连接设在搅拌轴上；每两个相邻的搅拌叶之间设有一个鄂式扰流片，所述搅拌轴从该鄂式扰流片中穿过。优选地，所述搅拌叶为三个，所述鄂式扰流片为两个，鄂式扰流片设置在相邻两搅拌叶之间的中间位置。
所述酯化反应釜上还设有蒸汽进口、蒸汽出口、人孔和温度计接口；其中，所述蒸汽进口设置于酯化反应釜的右上侧；所述蒸汽出口设置于酯化反应釜的右下侧；所述人孔设置于酯化反应釜的右下角；所述温度计接口设置于酯化反应釜的左下角。
一种包括上述连续酯化反应器的连续酯化反应装置，其特征在于，还包括原料油进料口、甘油进料口、加热器、甘油酯暂存罐、催化剂添加罐以及温度控制器；其中，所述原料油进料口通过原料进料管与酯化反应釜的混合料进口连接，所述加热器连接在该原料进料管上；所述甘油进料口通过甘油进料管与酯化反应釜的混合料进口连接；所述甘油接口连接在甘油进料管上；所述甘油酯暂存罐连接在酯化反应釜的混合料出口上；所述催化剂添加罐连接在催化剂添加接口上；所述温度控制器设置在酯化反应釜上。
所述补集管的真空口上连接有真空泵，该真空泵还与所述加热器连接。
所述甘油酯暂存罐通过管道依次与出料泵和换热器连接。
所述甘油酯暂存罐通过排料阀与酯化反应釜的底部连接；所述酯化反应釜上还设有取样口，该取样口设置于酯化反应釜的左下角。
本实用新型的连续酯化反应器的工作原理是：
酯化反应的原料油和大部分辅料甘油从混合料进口进入酯化反应釜内，同时定时通过催化剂添加接口添加催化剂，启动搅拌电机，在搅拌叶片的搅拌下，物料逐步混合反应，逐步升高液位，直至达到全部设计反应时间，液位达到酯化反应釜上部的混合料出口开始溢出。
本实用新型的连续酯化反应装置的工作原理是：
将原料油自原料油进料口打入，原料油自加热器底部进入加热器升温，逐步升高液位，液位达到加热器溢出口后开始溢出，到达酯化反应釜内，启动搅拌器，通过温度控制器控制酯化反应釜内温度；然后按照原料配比自甘油进料口打入所需甘油到酯化反应釜内，自催化剂添加罐定时投入催化剂到酯化反应釜内开始酯化反应；当物料液面达到出料口，自然溢出流到甘油酯暂存罐。
本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、本实用新型中的连续酯化反应器，可以进行利用甘油作为酯化反应辅料的酯化反应，从而克服了现有技术中采用甲醇做为辅料、强酸作为催化剂的现有酯化反应工艺所存在的甲醇利用率低、对设备腐蚀性强等缺陷。
2、传统设备中都是针对传统酯化工艺中的常压和较低温度设计的酯化反应器，本实用新型中，针对甘油酯化对高温、高压的要求，采用高强度机械密封和钢材，确保设备稳定生产安全。
3、本实用新型的连续酯化反应器可根据甘油酯化反应时间设计酯化反应釜的釜体容积，混合原料从釜底进入缓慢上升至釜顶溢出，正好满足设计的酯化反应时间，实现连续生产，可应用于工业化生产。
附图说明
图1为本实用新型的连续酯化反应器的一个具体实施方式的结构示意图。
图2为图1所示连续酯化反应器的工作流程示意图。
图3为本实用新型的连续酯化反应装置的一个具体实施方式的结构示意图。
图中附图标记为：
1-原料油进料口、2-甘油进料口、3-加热器、4-温度控制器、5-真空泵、6-催化剂添加罐、7-甘油补集器、8-搅拌装置、9-取样口、10-连续酯化反应器、11-排料阀、12-甘油酯暂存罐、13-出料泵、14-换热器、15-温度控制器、16-混合料进口、17-混合料出口、18-补集管、19-甘油接口、20-真空口、21-催化剂添加接口、22-搅拌电机、23-蒸汽进口、24-蒸汽出口、25-人孔、26-温度计接口、27-搅拌轴、28-搅拌叶、29-鄂式扰流片、30-酯化反应釜、31-甘油喷嘴。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
参见图1和图3，本实施例的连续酯化反应器10包括酯化反应釜30和搅拌装置8，其中，酯化反应釜30的底部设有混合料进口16，上部设有混合料出口17，顶部设有催化剂添加接口21；所述搅拌装置8包括搅拌电机22、搅拌轴27和搅拌叶28，其中，搅拌轴27与搅拌电机22连接，且自上而下设置在酯化反应釜30内，所述搅拌叶28设在搅拌轴27上。
参见图1，所述酯化反应釜30的顶部设有甘油补集器7，该甘油补集器7包括与酯化反应釜30顶部连通的补集管18，该补集管18内的上部设有甘油喷嘴31，该甘油喷嘴31的喷洒方向朝下，该甘油喷嘴31通过喷管与设在补集管18外的甘油接口19连接。该补集管18的顶部设有真空口20，该真空口20上连接有抽真空装置。设置该甘油补集器7的作用在于，反应过程中酯化反应釜30内的甘油蒸气与甘油喷嘴31中喷出的甘油(约90～100℃)相遇液化，并回流至酯化反应釜30中，而由于甘油温度较高，水蒸气不会被液化而继续向上流动从真空口20中排出。这样能够使反应釜内参数达到酯化反应的条件，确保反应的正常进行，有效地提高了酯化效率。
参见图1，所述搅拌电机22设置在酯化反应釜30的顶部的中央；所述搅拌轴27的上端与搅拌电机22连接，下端与设在酯化反应釜30底部的轴承连接。所述搅拌叶28为三个，且等间距地连接设在搅拌轴27上。每两个相邻的搅拌叶28之间的中间位置设有一个鄂式扰流片29，该鄂式扰流片29倾斜设置，其两端固定在酯化反应釜30的内壁上，所述搅拌轴27从该鄂式扰流片29中穿过。设置鄂式扰流片29的目的在于：当没有设置鄂式扰流片29时，物料从下向上流动的过程中，由搅拌叶28进行搅拌混合，物料呈旋流式向上流动，流动方向仍然具有一定的规律，这不利于物料的充分混合，而设置鄂式扰流片29后，可对螺旋向上流动的物料进行阻挡，使得螺旋流动变成紊流，有利于物料的充分混合，提高反应效果。
参见图1，所述酯化反应釜30上还设有蒸汽进口23、蒸汽出口24、人孔25和温度计接口26。所述蒸汽进口23和蒸汽出口24的作用在于向酯化反应釜30内通入蒸气，从而控制酯化反应釜30的内部温度，其中，蒸汽进口23设置于酯化反应釜30的右上侧(本实用新型中，所描述的上、下、左、右均是以图1所示的视图来确定的。)，蒸汽出口24设置于酯化反应釜30的右下侧。所述人孔25设置于酯化反应釜30的右下角，用于检修；所述温度计接口26设置于酯化反应釜30的左下角，用于连接温度计，从而探测酯化反应釜30内的温度。
下面结合附图对本实施例的连续酯化反应器10的工作原理作进一步的描述：
参见图1和图2，酯化反应的原料油和大部分辅料甘油从混合料进口16进入酯化反应釜30内，同时定时通过催化剂添加接口21添加催化剂，通过蒸汽进口23和蒸汽出口24控制酯化反应釜30的内部温度，启动搅拌电机22，物料逐步混合反应，逐步升高液位，直至达到全部设计反应时间，液位达到釜顶部开始溢出。对于反应中汽化生成的水蒸气和气态甘油，通过甘油喷嘴31喷射低温液态甘油与其进行混合，达到将水蒸气抽走，而气态甘油冷凝回流的目的。
实施例2
参见图3，本实施例提供一种包括上述连续酯化反应器10的连续酯化反应装置，还包括原料油进料口1、甘油进料口2、加热器3、甘油酯暂存罐12、催化剂添加罐6以及温度控制器4。其中，所述原料油进料口1通过原料进料管与酯化反应釜30的混合料进口16连接，所述加热器3连接在该原料进料管上，该加热器3上连接有温度控制器15，用于控制加热的温度。所述甘油进料口2通过甘油进料管与酯化反应釜30的混合料进口16连接，该甘油进料管连接在加热器3与酯化反应釜30的混合料进口16之间的原料进料管上，使得甘油与经过加热后的原料油混合后再进入酯化反应釜30。所述甘油接口19连接在甘油进料管上，从而为甘油喷嘴31提供液体喷射甘油。所述甘油酯暂存罐12连接在酯化反应釜30的混合料出口17上，用于存储反应后的甘油酯。所述催化剂添加罐6连接在催化剂添加接口21上，用于向酯化反应釜30提供催化剂添。所述温度控制器4设置在酯化反应釜30上，用于控制酯化反应釜30内的温度。
参见图3，所述补集管18的真空口20上连接有真空泵5，该真空泵5还与所述加热器3连接，所述真空泵5为水环真空泵。设置所述真空泵5的目的在于，通过抽真空，便于补集管18以及加热器3中水蒸气的排出。
参见图3，所述甘油酯暂存罐12通过管道依次与出料泵13和换热器14连接，其中，出料泵13用于将反应后的物料排出，换热器14用于将排出的物料降温，以符合下一工艺中的温度要求。
参见图3，所述甘油酯暂存罐12还通过排料阀11与酯化反应釜30的底部连接，反应过程中，所述排料阀11关闭，当反应结束后，打开该排料阀11，使得酯化反应釜30排出到甘油酯暂存罐12中。所述酯化反应釜30上还设有取样口9，用于取样检测，该取样口9设置于酯化反应釜30的左下角。
下面结合附图对本实施例的连续酯化反应装置的工作原理作进一步的描述：
参见图3，首先将原料油自原料油进料口1打入，同时启动加热器3及其上的温度控制器15，设定控制温度，以及设定水环真空泵所需真空压力，原料油自加热器3底部进入加热器3升温，逐步升高液位，液位达到加热器3溢出口后开始溢出，到达连续酯化反应器10内，启动搅拌装置8，通过温度控制器4控制酯化反应釜30内温度；然后按照原料配比自甘油进料口2打入所需甘油到酯化反应釜30内，自催化剂添加罐6定时投入催化剂到酯化反应釜30内开始酯化反应；当物料液面达到混合料出口17，自然溢出流到甘油酯暂存罐12，然后启动出料泵13，通过换热器14将甘油酯降温，即可进行下步工序。
上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续酯化反应器，其特征在于，包括酯化反应釜和搅拌装置，其中，酯化反应釜的底部设有混合料进口，上部设有混合料出口，顶部设有催化剂添加接口；所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶，其中，搅拌轴与搅拌电机连接，且自上而下设置在酯化反应釜内，所述搅拌叶设在搅拌轴上。
2.根据权利要求1所述的连续酯化反应器，其特征在于，所述酯化反应釜的顶部设有甘油补集器，该甘油补集器包括与酯化反应釜顶部连通的补集管，该补集管内的上部设有甘油喷嘴，该甘油喷嘴的喷洒方向朝下，该甘油喷嘴通过喷管与设在补集管外的甘油接口连接；该补集管的顶部设有真空口。
3.根据权利要求2所述的连续酯化反应器，其特征在于，所述酯化反应釜内设有鄂式扰流片，该鄂式扰流片的两端固定在酯化反应釜的内壁上。
4.根据权利要求3所述的连续酯化反应器，其特征在于，所述搅拌电机设置在酯化反应釜的顶部的中央；所述搅拌轴的上端与搅拌电机连接，下端与设在酯化反应釜底部的轴承连接；所述搅拌叶为多个，且等间距地连接设在搅拌轴上；每两个相邻的搅拌叶之间设有一个鄂式扰流片，所述搅拌轴从该鄂式扰流片中穿过。
5.根据权利要求4所述的连续酯化反应器，其特征在于，所述搅拌叶为三个，所述鄂式扰流片为两个，鄂式扰流片设置在相邻两搅拌叶之间的中间位置。
6.根据权利要求4所述的连续酯化反应器，其特征在于，所述酯化反应釜上还设有蒸汽进口、蒸汽出口、人孔和温度计接口；其中，所述蒸汽进口设置于酯化反应釜的右上侧；所述蒸汽出口设置于酯化反应釜的右下侧；所述人孔设置于酯化反应釜的右下角；所述温度计接口设置于酯化反应釜的左下角。
7.一种包括权利要求2～6任一项所述的连续酯化反应器的连续酯化反应装置，其特征在于，还包括原料油进料口、甘油进料口、加热器、甘油酯暂存罐、催化剂添加罐以及温度控制器；其中，所述原料油进料口通过原料进料管与酯化反应釜的混合料进口连接，所述加热器连接在该原料进料管上；所述甘油进料口通过甘油进料管与酯化反应釜的混合料进口连接；所述甘油接口连接在甘油进料管上；所述甘油酯暂存罐连接在酯化反应釜的混合料出口上；所述催化剂添加罐连接在催化剂添加接口上；所述温度控制器设置在酯化反应釜上。
8.根据权利要求7所述的连续酯化反应装置，其特征在于，所述补集管的真空口上连接有真空泵，该真空泵还与所述加热器连接。
9.根据权利要求8所述的连续酯化反应装置，其特征在于，所述甘油酯暂存罐通过管道依次与出料泵和换热器连接。
10.根据权利要求9所述的连续酯化反应装置，其特征在于，所述甘油酯暂存罐通过排料阀与酯化反应釜的底部连接；所述酯化反应釜上还设有取样口，该取样口设置于酯化反应釜的左下角。
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