CN207493703U - 一种生物柴油循环反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种生物柴油循环反应器，包括反应器本体，反应器本体的顶部固定设置螺旋装置，上部开设循环液出口，中部设置固定盘，底部开设循环液入口。循环液出口和循环液入口之间通过循环管路连接，循环管路上设置循环泵；反应器本体的底部设置喷射装置，喷射装置包括与循环液入口的末端连接的文丘里喷嘴，设置在文丘里喷嘴外部的混合器，混合器的两侧对称设置吸入管，顶部与固定盘的底部固定连接；固定盘的中间具有再分布装置，固定盘上开设若干个液体下降孔；螺旋装置包括若干片螺旋片。本实用新型能够保证反应体系的混合均匀，显著提高了反应体系的混合程度，有效提高了反应速率和转化率，缩短了反应时间，且降低了能耗。

Description

一种生物柴油循环反应器

技术领域

本实用新型属于生物柴油制备设备领域，具体地讲，是涉及一种生物柴油循环反应器。

背景技术

生物柴油是清洁的可再生能源，以大豆和油菜籽等油料作物、油棕或黄连木等油料林木果实、工程藻类等水生植物以及动物油、餐厨废油等为原料，经酯化、酯交换反应制得。生物柴油无毒性，降解性高达98％，降解速率是普通石化柴油的2倍，具有良好的环保特性；其十六烷值高，具有良好的抗爆性能；其物理性质与石化柴油非常接近，因此是优质的石化柴油代用品。

现有技术中，利用高酸价原料油(地沟油、餐厨废油脂等)制备生物柴油常采用酸-碱两步法，即分别通过酸和碱催化进行酯化-酯交换反应。对于传统的液相酸-碱两步法工艺，油脂与甲醇在反应的初级阶段并不相溶，而是分成两相，导致反应速率较慢，延长了总反应时间。

另外，现有技术通常采用搅拌釜式反应器，通过搅拌浆进行搅拌，这样的搅拌方式存在传质不均匀，转化率低，反应时间长的缺陷，且搅拌器通过电机传动，搅拌能耗高。

因此，有必要对现有的生物柴油反应器进行改进。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种生物柴油循环反应器，能够，保证反应体系的混合均匀，提高反应体系的混合程度，提高反应速率和转化率，缩短反应时间，且降低能耗。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种生物柴油循环反应器，包括反应器本体，所述反应器本体的顶部固定设置螺旋装置，上部开设循环液出口，中部设置固定盘，底部开设循环液入口，所述循环液出口和循环液入口之间通过循环管路连接，所述循环管路上设置循环泵；

所述反应器本体的底部设置喷射装置，所述喷射装置包括与所述循环液入口的末端连接的文丘里喷嘴，设置在所述文丘里喷嘴外部的混合器，所述混合器的两侧对称设置吸入管，顶部与所述固定盘的底部固定连接；

所述固定盘的中间具有供液体经过的再分布装置，靠近所述反应器本体内壁的所述固定盘上开设若干个液体下降孔；

所述螺旋装置包括若干片螺旋片。

根据本实用新型，所述混合器包括依次相接的进液段、混合段及扩大段；所述吸入管对称设置在所述进液段的两侧，所述混合段为圆柱形，所述扩大段为喇叭形。

根据本实用新型，所述吸入管的底部开设若干个第一吸入孔，所述混合段的中部开设若干个第二吸入孔。

根据本实用新型，所述文丘里喷嘴的顶部与所述吸入管的管中心等高。

根据本实用新型，所述反应器本体的上部为圆柱形，下部为圆锥形，所述喷射装置设置在下部的圆锥形内。

根据本实用新型，所述螺旋装置设置在所述反应器本体的顶部中央。

根据本实用新型，所述螺旋装置还包括固定杆，所述螺旋片交叉固定在所述固定杆上。

根据本实用新型，所述固定盘上的所述液体下降孔有四个，所述四个液体下降孔大小相同，均为弧形孔，所述再分布装置固定安装在所述固定盘的中部圆孔中。

根据本实用新型，所述再分布装置外周的所述固定盘上固定设置圆柱形的挡板，所述反应器本体中的液面高度高于所述挡板的顶端。

根据本实用新型，所述循环管路上设置静态混合器。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：

本实用新型的生物柴油循环反应器，通过循环及喷射装置，结合反应器内部的螺旋装置等结构，保证反应体系的混合均匀，显著提高了反应体系的混合程度，有效提高了反应速率和转化率，缩短了反应时间，且降低了能耗。

附图说明

图1是本实用新型的第一个实施例的结构示意图。

图2是图1中A部分的局部放大图。

图3是图1中固定盘的俯视图。

图4是本实用新型的第二个实施例的结构示意图。

图5是本实用新型的第三个实施例的结构示意图。

图中：1-反应器本体、2-喷射装置、11-螺旋装置、12-循环液出口、13-固定盘、14-循环液入口、15-循环管路、16-循环泵、17-挡板、18-甲醇-硫酸或甲醇-碱进料管、19-油相进料管、110-出料管、21-文丘里喷嘴、22-混合器、23-吸入管、131-再分布装置、132-液体下降孔、111-螺旋片、112-固定轴、221-进液段、222-混合段、223-扩大段、231-第一吸入孔、224-第二吸入孔、120-静态混合器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

根据本实用新型的第一个实施例，如图1至图3所示，本实用新型的生物柴油循环反应器，包括反应器本体1，所述反应器本体1的顶部固定设置螺旋装置11，上部开设循环液出口12，中部设置固定盘13，底部开设循环液入口14，所述循环液出口12和循环液入口14之间通过循环管路15连接，所述循环管路15上设置循环泵16。

所述反应器本体1的底部设置喷射装置2，所述喷射装置2包括与所述循环液入口14的末端连接的文丘里喷嘴21，固定设置在所述文丘里喷嘴21外部的混合器22，所述混合器22的两侧对称设置吸入管23，所述混合器22的顶部与所述固定盘13的底部固定连接。

本实用新型的生物柴油循环反应器，反应前，原料中的甲醇、油层(原料油或酯化油)分层，甲醇层位于反应器本体的底部，油层位于甲醇层的上方。开启循环泵，油层从循环液出口12被抽出，再从循环液入口14经过喷射装置2向上喷射，甲醇层中的甲醇从混合器22两侧的吸入管23被吸入进喷射装置2的混合器22内，快速冲击，与油层一次混合，形成混合液体。

所述固定盘13的中间具有供混合液体经过的再分布装置131，靠近所述反应器本体1内壁的所述固定盘13上开设若干个液体下降孔132。

所述螺旋装置11可以为现有技术中的任一种具有螺旋片111的结构，例如：螺旋型的轴，或者所述螺旋装置11包括光滑的固定轴112，交叉固定在所述固定轴112上的若干片螺旋片111。

混合液体经过再分布装置131，进行二次混合，进一步分散后向上运动进入反应器本体1的上部；混合液体在向上运动的过程中，较轻的油相快速向上运动，最终聚集在反应体系的顶层，较重的甲醇相逐渐减速。油相和甲醇相在向上运动的过程中，碰撞到所述螺旋装置11的螺旋片111，导致运动方向改变，从而三次混合，进一步分散，从而实现良好的反应。

本实用新型的生物柴油循环反应器，通过循环和喷射装置，结合再分布装置和反应器内部的螺旋装置等结构来保证反应体系的混合均匀，显著提高了反应体系的混合程度，有效提高了反应速率和转化率，缩短反应时间，且降低了能耗。

如图2所示，根据本实用新型，所述混合器22包括依次相接的进液段221、混合段222及扩大段223；所述吸入管23对称设置在所述进液段221的两侧，所述混合段222为圆柱形，所述扩大段223为喇叭形。

油相从文丘里喷嘴21高速喷出，在进液段221产生负压，甲醇相从吸入管23快速进入进液段221，与油相在混合段222混合，然后经过扩大段223。

根据本实用新型，所述吸入管23的底部开设若干个第一吸入孔231，所述混合段222的中部开设若干个第二吸入孔224。

所述第一吸入孔231和第二吸入孔224内均可吸入甲醇相，使得混合更加均匀。

根据本实用新型，所述文丘里喷嘴21的顶部与所述吸入管23的管中心等高。能够保证良好的吸入效果，从而保证循环反应器的混合效果。

如图1所示，根据本实用新型，所述反应器本体1的上部为圆柱形，下部为圆锥形，所述喷射装置2设置在下部的圆锥形内。

根据本实用新型，所述螺旋装置11设置在所述反应器本体1的顶部中央。有利于混合，减少返混。

根据本实用新型，所述文丘里喷嘴21与所述循环液入口14的末端螺纹连接。

根据本实用新型，所述文丘里喷嘴21为圆锥形喷嘴。有利于混合，减少返混。

根据本实用新型，所述固定盘13上的所述液体下降孔132有四个，所述四个液体下降孔132大小相同，均为弧形孔。所述再分布装置131固定安装在所述固定盘13的中部圆孔中。

如图3所示，根据本实用新型，所述固定盘13为圆盘，固定设置在所述反应器本体1内部，所述固定盘13的外缘与所述反应器本体1的内壁固定连接。

如图1所示，根据本实用新型，所述反应器本体1的顶部分别设置甲醇-硫酸或甲醇-碱进料管18和油相进料管19，所述反应器本体1的底部一侧具有出料管110。

所述循环液入口14也可设置在所述反应器本体1的底部一侧，而在所述反应器本体1的底部设置出料管110。

根据本实用新型，所述循环管路15上设置有阀门，所述出料管110上设置有阀门。

如图2和4所示，根据本实用新型的第二个实施例，所述再分布装置131外周的所述固定盘13上固定设置圆柱形的挡板17，所述反应器本体1中的液面高度高于所述挡板17的顶端。

混合液被限制在所述挡板17的范围内，并被其内的螺旋装置11进一步分散，混合程度提高。另外，部分较重的甲醇相从所述挡板17与所述反应器本体1的内壁之间下降，穿过所述液体下降孔132，进入所述反应器本体1的底部，可再次从吸入管23吸入进混合器22，循环进行混合反应。因此，显著提高了混合搅拌效果，且返混程度低，进一步提高了反应体系的混合程度，提高了反应速率和转化率，缩短了反应时间，且降低了能耗。

根据本实用新型，所述挡板17可以是圆柱形的整体结构，也可以是几片圆弧型结构。

如图5所示，根据本实用新型的第三个实施例，在上述第一个实施例或第二个实施例的基础上，所述循环管路15上设置静态混合器120。

较佳地，所述静态混合器120设置在与循环泵16的出口相连的循环管路15上。

结合附图，本实用新型的使用方法如下：

(1)、反应前，原料中的甲醇、油相分层，甲醇相位于反应器本体的底部，油相位于甲醇层的上方。开启循环泵，油层从循环液出口12被抽出，再从循环液入口14经过喷射装置2向上喷射，甲醇层中的甲醇从混合器22两侧的吸入管23被吸入进喷射装置2的混合器22内，快速冲击，与油层一次混合，形成混合液体。

(2)、混合液体经过再分布装置131，进行二次混合，进一步分散后向上运动进入反应器本体1的上部。

(3)、混合液体在向上运动的过程中，较轻的油相快速向上运动，最终聚集在反应体系的顶层，较重的甲醇相逐渐减速。油相和甲醇相在向上运动的过程中，碰撞到所述螺旋装置11的螺旋片111，导致运动方向改变，从而三次混合，进一步分散，从而实现良好的反应。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种生物柴油循环反应器，其特征在于，包括反应器本体，所述反应器本体的顶部固定设置螺旋装置，上部开设循环液出口，中部设置固定盘，底部开设循环液入口，所述循环液出口和循环液入口之间通过循环管路连接，所述循环管路上设置循环泵；

所述反应器本体的底部设置喷射装置，所述喷射装置包括与所述循环液入口的末端连接的文丘里喷嘴，设置在所述文丘里喷嘴外部的混合器，所述混合器的两侧对称设置吸入管，顶部与所述固定盘的底部固定连接；

所述固定盘的中间具有供液体经过的再分布装置，靠近所述反应器本体内壁的所述固定盘上开设若干个液体下降孔；

所述螺旋装置包括若干片螺旋片。

2.根据权利要求1所述的生物柴油循环反应器，其特征在于，所述混合器包括依次相接的进液段、混合段及扩大段；所述吸入管对称设置在所述进液段的两侧，所述混合段为圆柱形，所述扩大段为喇叭形。

3.根据权利要求2所述的生物柴油循环反应器，其特征在于，所述吸入管的底部开设若干个第一吸入孔，所述混合段的中部开设若干个第二吸入孔。

4.根据权利要求1所述的生物柴油循环反应器，其特征在于，所述文丘里喷嘴的顶部与所述吸入管的管中心等高。

5.根据权利要求1所述的生物柴油循环反应器，其特征在于，所述反应器本体的上部为圆柱形，下部为圆锥形，所述喷射装置设置在下部的圆锥形内。

6.根据权利要求1所述的生物柴油循环反应器，其特征在于，所述螺旋装置设置在所述反应器本体的顶部中央。

7.根据权利要求1所述的生物柴油循环反应器，其特征在于，所述螺旋装置还包括固定杆，所述螺旋片交叉固定在所述固定杆上。

8.根据权利要求1所述的生物柴油循环反应器，其特征在于，所述固定盘上的所述液体下降孔有四个，四个所述液体下降孔大小相同，均为弧形孔，所述再分布装置固定安装在所述固定盘的中部圆孔中。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的生物柴油循环反应器，其特征在于，所述再分布装置外周的所述固定盘上固定设置圆柱形的挡板，所述反应器本体中的液面高度高于所述挡板的顶端。

10.根据权利要求9所述的生物柴油循环反应器，其特征在于，所述循环管路上设置静态混合器。