CN207581762U - 一种反应分离耦合式生物柴油生产装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种反应分离耦合式生物柴油生产装置，包括一级鼓泡反应器和二级鼓泡反应器，一级鼓泡反应器和二级鼓泡反应器之间通过甘油沉降分离釜连通；一级鼓泡反应器的底部设置有第一过热甲醇入口，一级鼓泡反应器的顶部设置有原料油脂入口和催化剂入口，反应混合物出口与甘油沉降分离釜的下部连通，甘油沉降分离釜的上部与二级鼓泡反应器上部设置的反应混合物入口连通，二级鼓泡反应器的底部设置有第二过热甲醇入口和第一甘油出口，甘油沉降分离釜的底部设置有第二甘油出口。本实用新型通过反应分离耦合技术实现了甲醇的反复循环利用，减少了甲醇的消耗，降低了生产成本，并实现了反应副产物甘油的及时分离，提高了原料的转化率。
Description
技术领域
本实用新型属于生物柴油生产加工装置技术领域，具体涉及一种反应分离耦合式生物柴油生产装置。
背景技术
目前，由于世界范围内石油资源短缺、环境污染问题日益突出，开发包括生物柴油在内的各种环保的、可再生的绿色能源，是克服我国乃至全世界能源紧缺和环境生态危机的重要途径之一。生物柴油是以动植物油脂、废弃油脂和微生物油脂等为原料制成的清洁可再生液体燃料，具有十六烷值高、闪点高、低硫、可降解、无芳烃，使用和运输安全等特点，被公认为是化石柴油的良好替代品。
生物柴油（第一代生物柴油）主要由油脂（主要成分是高碳脂肪酸的甘油脂）与甲醇的酯交换反应制得，反应可采用均相或非均相的酸、碱以及酶作为催化剂。在传统的油脂与甲醇的酯交换工艺中，由于酯交换反应为可逆反应，为了促进反应平衡向正方向移动，通常甲醇是大大过量的，导致了生产成本的增加，同时反应副产物甘油（丙三醇）不能及时从反应体系分离，限制了反应的转化率。此外油脂和甲醇以及催化剂的混合主要靠机械搅拌实现，导致接触混合不充分，反应速率慢，效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种反应分离耦合式生物柴油生产装置，工艺流程简单，设计合理，混合好，传热传质效率高，节省原料，提高反应速度和产率。
本实用新型的目的是以下述方式实现的：
一种反应分离耦合式生物柴油生产装置，包括一级鼓泡反应器和二级鼓泡反应器，一级鼓泡反应器和二级鼓泡反应器之间通过甘油沉降分离釜连通；一级鼓泡反应器的底部设置有第一过热甲醇入口，一级鼓泡反应器的上部设置有第一甲醇气出口，一级鼓泡反应器的顶部设置有原料油脂入口和催化剂入口，一级鼓泡反应器的中部设置有反应混合物出口，反应混合物出口与甘油沉降分离釜的下部连通，甘油沉降分离釜的上部与二级鼓泡反应器上部设置的反应混合物入口连通，二级鼓泡反应器顶部设置有第二甲醇气出口，二级鼓泡反应器的中部设置有粗柴油出口，二级鼓泡反应器的底部设置有第二过热甲醇入口和第一甘油出口，甘油沉降分离釜的底部设置有第二甘油出口。
所述一级鼓泡反应器的顶部设置有混合器，原料油脂入口和催化剂入口设置在混合器上。
所述一级鼓泡反应器内设置有第一加热器。
所述二级鼓泡反应器内设置有第二加热器。
所述二级鼓泡反应器顶部还设置有催化剂补加口。
还包括甲醇冷凝器，甲醇冷凝器的进气口与第一甲醇气出口和第二甲醇气出口连通，甲醇冷凝器的出液口与甲醇中间储罐的进液口连通，甲醇中间储罐的出液口与甲醇气体发生器的进液口连通，甲醇气体发生器的出气口与第一过热甲醇入口和第二过热甲醇入口连通。
相对于现有技术，本实用新型通过反应分离耦合技术实现了甲醇的反复循环利用，减少了甲醇的消耗，降低了生产成本，并实现了反应副产物甘油的及时分离，提高了原料的转化率。通过鼓泡反应技术能够使甲醇和油脂及催化剂充分接触混合，降低了能耗，加快了反应速度。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
其中，1-一级鼓泡反应器；101-原料油脂入口；102-催化剂入口；103-混合器；104-第一甲醇气出口；105-第一过热甲醇入口；106-反应混合物出口；107-第一加热器；2-二级鼓泡反应器；201-催化剂补加口；202-第二甲醇气出口；203-第一甘油出口；204-粗柴油出口；205-第二过热甲醇入口；206-反应混合物入口；207-第二加热器；3-甘油沉降分离釜；301-第二甘油出口；4-甲醇气体发生器；5-甲醇中间储罐；6-甲醇冷凝器。
具体实施方式
如附图1所示，一种反应分离耦合式生物柴油生产装置，包括一级鼓泡反应器1和二级鼓泡反应器2，一级鼓泡反应器1和二级鼓泡反应器2之间通过甘油沉降分离釜3连通；一级鼓泡反应器1的底部设置有第一过热甲醇入口105，一级鼓泡反应器1的上部设置有第一甲醇气出口104，一级鼓泡反应器1的顶部设置有原料油脂入口101和催化剂入口102，一级鼓泡反应器1的中部设置有反应混合物出口106，反应混合物出口106与甘油沉降分离釜3的下部连通，甘油沉降分离釜3的上部与二级鼓泡反应器2上部设置的反应混合物入口206连通，二级鼓泡反应器2顶部设置有第二甲醇气出口202，二级鼓泡反应器2的中部设置有粗柴油出口204，二级鼓泡反应器2的底部设置有第二过热甲醇入口205和第一甘油出口203，甘油沉降分离釜3的底部设置有第二甘油出口301。
一级鼓泡反应器1的顶部设置有混合器103，原料油脂入口101和催化剂入口102设置在混合器103上。
一级鼓泡反应器1内设置有第一加热器107。
二级鼓泡反应器2内设置有第二加热器207。
二级鼓泡反应器2顶部还设置有催化剂补加口201。
还包括甲醇冷凝器6，甲醇冷凝器6的进气口与第一甲醇气出口104和第二甲醇气出口202连通，甲醇冷凝器6的出液口与甲醇中间储罐5的进液口连通，甲醇中间储罐5的出液口与甲醇气体发生器4的进液口连通，甲醇气体发生器4的出气口与第一过热甲醇入口105和第二过热甲醇入口205连通。
本实用新型的工作过程如下：原料油脂和催化剂通过原料油脂入口101和催化剂入口102进入混合器103混合，混合后的原料油脂和催化剂定量加入一级鼓泡反应器1。甲醇中间储罐5中的甲醇通过甲醇气体发生器4转变为过热甲醇蒸气，从一级鼓泡反应器1下部的第一过热甲醇入口105和二级鼓泡反应器2下部的第二过热甲醇入口205源源不断地通入原料油脂中，充分接触发生反应。其局部能够达到很高的醇油比，大大提高了反应进程。原料油脂在一级鼓泡反应器1中70℃反应约0.5小时后，进入甘油沉降分离釜3，反应副产物甘油从下端沉降通过第二甘油出口301分离出去，剩余的反应混合物进入二级鼓泡反应器2继续反应约0.5小时。待酯交换反应结束后，从二级鼓泡反应器2下端的第一甘油出口203分出甘油，与甘油沉降分离釜分出的甘油合并后去甘油精制装置回收利用，从二级鼓泡反应器2中部的粗柴油出口204分出的粗甲酯经水洗干燥后得到精制生物柴油产品。
一级鼓泡反应器1顶部的第一甲醇气出口104和二级鼓泡反应器2顶部的第二甲醇气出口202出来的甲醇气体进入甲醇冷凝器6冷凝成液体，并流入甲醇中间储罐5中储存，当一级鼓泡反应器1和二级鼓泡反应器2需要通入过热甲醇蒸汽时，甲醇气体发生器4将甲醇中间储罐5中的液体甲醇加热气化成气态，通过一级鼓泡反应器1底部的第一过热甲醇入口105和二级鼓泡反应器2底部的第二过热甲醇入口205进入一级鼓泡反应器1和二级鼓泡反应器2中，与油脂进行酯交换反应。
所述催化剂为市售的碱催化剂，例如氢氧化钾，催化剂的用量为生物柴油重量的0.5-2.0%，可催化油脂和甲醇发生酯交换反应。沉降分离过程中，催化剂主要存在于甘油相中，方便分离催化剂。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种反应分离耦合式生物柴油生产装置，其特征在于：包括一级鼓泡反应器（1）和二级鼓泡反应器（2），一级鼓泡反应器（1）和二级鼓泡反应器（2）之间通过甘油沉降分离釜（3）连通；一级鼓泡反应器（1）的底部设置有第一过热甲醇入口（105），一级鼓泡反应器（1）的上部设置有第一甲醇气出口（104），一级鼓泡反应器（1）的顶部设置有原料油脂入口（101）和催化剂入口（102），一级鼓泡反应器（1）的中部设置有反应混合物出口（106），反应混合物出口（106）与甘油沉降分离釜（3）的下部连通，甘油沉降分离釜（3）的上部与二级鼓泡反应器（2）上部设置的反应混合物入口（206）连通，二级鼓泡反应器（2）顶部设置有第二甲醇气出口（202），二级鼓泡反应器（2）的中部设置有粗柴油出口（204），二级鼓泡反应器（2）的底部设置有第二过热甲醇入口（205）和第一甘油出口（203），甘油沉降分离釜（3）的底部设置有第二甘油出口（301）。
2.根据权利要求1所述的反应分离耦合式生物柴油生产装置，其特征在于：所述一级鼓泡反应器（1）的顶部设置有混合器（103），原料油脂入口（101）和催化剂入口（102）设置在混合器（103）上。
3.根据权利要求1所述的反应分离耦合式生物柴油生产装置，其特征在于：所述一级鼓泡反应器（1）内设置有第一加热器（107）。
4.根据权利要求1所述的反应分离耦合式生物柴油生产装置，其特征在于：所述二级鼓泡反应器（2）内设置有第二加热器（207）。
5.根据权利要求1所述的反应分离耦合式生物柴油生产装置，其特征在于：所述二级鼓泡反应器（2）顶部还设置有催化剂补加口（201）。
6.根据权利要求1所述的反应分离耦合式生物柴油生产装置，其特征在于：还包括甲醇冷凝器（6），甲醇冷凝器（6）的进气口与第一甲醇气出口（104）和第二甲醇气出口（202）连通，甲醇冷凝器（6）的出液口与甲醇中间储罐（5）的进液口连通，甲醇中间储罐（5）的出液口与甲醇气体发生器（4）的进液口连通，甲醇气体发生器（4）的出气口与第一过热甲醇入口（105）和第二过热甲醇入口（205）连通。
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