CN220393640U - 一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，包括地沟油输送管、甲醇输送管和有机酸输送管，从地沟油输送管接出的蒸汽加热器，从蒸汽加热器接出的真空干燥塔，以及从甲醇输送管、有机酸输送管和真空干燥塔接出的反应釜。本实用将地沟油预热、除水和酯化连续操作，使地沟油出库到酯基生物柴油生产串联为一体，大大提高了生产效率和操作流程性；本实用新型以气液化共存甲醇与地沟油酯化反应为基础生成酯基生物柴油，减少了使用全液态甲醇快速反应产生的水量，同时液态甲醇加压转化为气态甲醇的过程中还会带走酯化产生的部分水，两者均降低水解反应，在快速反应的同时避免了产物酸价反向升高。

Description

一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***

技术领域

本实用新型属于生物柴油技术领域，具体涉及一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***。

背景技术

生物柴油是由生物质而非石油(石油柴油)制成的柴油。它主要用于交通运输，但也可用于家庭取暖、发电和其他用途。生物柴油的常见来源是富含脂类(脂肪)的有机材料，例如食用油、动物脂肪和藻类。目前地沟油已成为生物柴油最广泛、经济的生产方法。

通常以甲醇与地沟油酯化并且在有机酸的酸催化下生产生物柴油。甲醇一般采用汽化甲醇，是因为液化甲醇反应极快且迅速，在酸催化下5～10min即可反应完全，虽然快速反应能够使酸价迅速降低，但快速反应短时产生的大量水促使反应得到脂肪酸甲酯水解，造成酸价骤然回升。为此如何在利用液化甲醇快速反应的前提下降低反应物水解、或及时去除酯化产生的水已成为所属技术领域亟待解决的技术问题。

因此，本实用新型提供了一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，以至少解决上述部分技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，以至少解决上述部分技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，包括用于地沟油输送的地沟油输送管、用于液化甲醇输送的甲醇输送管和用于酸催化剂输送的有机酸输送管，从地沟油输送管接出用于地沟油加热的蒸汽加热器，从蒸汽加热器接出用于已加热地沟油除水的真空干燥塔，以及从甲醇输送管、有机酸输送管和真空干燥塔接出用于地沟油酯化反应的反应釜，反应釜连接有排水机构。

进一步地，蒸汽加热器与真空干燥塔之间连接有第一输送管，第一输送管上设有第一阀门和第一泵。

进一步地，真空干燥塔与反应釜之间连接有第二输送管，第二输送管上设有第二阀门和第二泵。

进一步地，第二输送管上设有混合器，甲醇输送管和有机酸输送管接入混合器。

进一步地，反应釜中部设有出油口，出油口连接有出油管。

进一步地，反应釜连接有气压传感器，气压传感器连接有微处理器，出油管上设有与微处理器相连接的电磁阀。

进一步地，反应釜底部设有出水口，排水机构包括从出水口接出的U型沉积管、以及从U型沉积管接出的醇水回收管、以及从醇水回收管接出的醇水回收罐。

进一步地，醇水回收管上设有回收阀和回收泵。

进一步地，醇水回收罐上设有排空管。

进一步地，排水机构还包括从U型沉积管最底部接出的排渣管，排渣管上设有排渣泵。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型结构简单、设计科学合理，使用方便，提供了一种将地沟油预热、除水和酯化连续操作***，使地沟油出库到酯基生物柴油生产串联为一体，大大提高了生产效率和操作流程性。本实用新型所述***以气液化共存甲醇与地沟油酯化反应为基础生成酯基生物柴油，一方面减少了使用全液态甲醇快速反应产生的水量，降低了酯化产物的水解反应；另一方面液态甲醇加压转化为气态甲醇的过程中还会带走酯化产生的部分水，以进一步降低水解反应。除此之外，本实用新型所述***还可通过排水机构及时去除反应生产水，也可从源头缓解水解反应。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-地沟油输送管，2-甲醇输送管，3-有机酸输送管，4-蒸汽加热器，5-真空干燥塔，6-反应釜，7-第一输送管，8-第二输送管，9-混合器，60-排渣管，61-出油口，62-出油管，63-气压传感器，64-微处理器，65-电磁阀，66-出水口，67-U型沉积管，68-醇水回收管，69-醇水回收罐，71-第一阀门，72-第一泵，81-第二阀门，82-第二阀门，601-排渣泵，681-回收阀，682-回收泵，691-排空管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此其不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；当然的，还可以是机械连接，也可以是电连接；另外的，还可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型提供一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，包括地沟油输送管1、甲醇输送管2和有机酸输送管3，从地沟油输送管1接出的蒸汽加热器4，从蒸汽加热器4接出的真空干燥塔5，以及从甲醇输送管2、有机酸输送管3和真空干燥塔5接出的反应釜6。其中，地沟油输送管1、甲醇输送管2和有机酸输送管3分别用于地沟油、液态甲醇和有机酸的输送，蒸汽加热器4用于将固态或半固态地沟油预热至流动的液态，真空干燥塔5用于去除已预热地沟油中的水分，反应釜6则用于地沟油和甲醇在酸催化下的酯化反应，同时反应釜6还提供液态甲醇转化为气液共存状态。所述反应釜6连接有排水机构，排水机构用于及时排出酯化反应产生的水。

由于回收的地沟油为含有大量动植物油脂，通常为固态或半固态，为此需要将固态或半固态的地沟油预热并转化为液态，便于后续处理、反应。所述***采用蒸汽加热器4预热地沟油。

同时回收的地沟油中还含有大量水分，水分在酯化反应过程中会促使反应产物水解，为此需要去除地沟油中的水分。所述***采用真空干燥塔5去除地沟油中的大部水分。

最后将去除水分的地沟油与气液化共存的甲醇反应，加入的甲醇全部为液态，其在反应过程中，一部分液态甲醇在与地沟油直接反应，另一部分液态甲醇则动态转化为气态甲醇，转化的气态甲醇也可与地沟油反应，同时气态甲醇转化过程中还会带走前面酯化反应产生的水，达到排水效果，以降低水解反应。

在部分实施例中，作为优选，蒸汽加热器4与真空干燥塔5之间连接有第一输送管7，第一输送管7上设有第一阀门71和第一泵72，通过蒸汽加热器4预热至流动液态的地沟油经第一输送管7输送至真空干燥塔5中。

在部分实施例中，作为优选，真空干燥塔5与反应釜6之间连接有第二输送管8，第二输送管8上设有第二阀门81和第二泵82，经真空干燥塔5去除水分的地沟油经第二输送管8输送至反应釜6。

在部分实施例中，作为优选，第二输送管8上设有混合器9，甲醇输送管2和有机酸输送管3接入混合器9，在地沟油进入反应釜6之前，采用混合器9将地沟油、液态甲醇和有机酸混合，然后再将混合液输送至反应釜6，如此各反应物混合能够更加混匀。

在部分实施例中，作为优选，反应釜6中部设有出油口61，出油口61连接有出油管62，酯化反应后的产物位于上层，通过反应釜6中部的出油口61由出油管62排出。

在部分实施例中，作为优选，反应釜6连接有气压传感器63，气压传感器63连接有微处理器64，出油管62上设有与微处理器64相连接的电磁阀65。由于酯化反应过程中也会产生气体，同时甲醇气化也会造成反应釜6内部压力升高，通过气压传感器63能够实时监测内部气压并传输至微处理器64，当该气压超过微处理器64内预先的设定值时，微处理器64控制出油管62上的电磁阀65打开，排出反应产物和气体，所述反应产物通过出油管62输送至工厂的闪蒸装置进行进一步处理。

在部分实施例中，作为优选，反应釜6底部设有出水口66，排水机构包括从出水口66接出的U型沉积管67、以及从U型沉积管67接出的醇水回收管68、以及从醇水回收管68接出的醇水回收罐69。酯化反应后的甲醇、甘油、水等位于下层，通过反应釜6底部的出水口66排出，并且通过U型沉积管67进行固体沉淀，去沉后的甲醇、甘油、水等经醇水回收管68回收至醇水回收罐69，便于甲醇、甘油、水后续进一步分离。更为优选，醇水回收管68上设有回收阀681和回收泵682，醇水回收罐69上设有排空管691，所述排空管便于水中气体排空

在部分实施例中，作为更优选，排水机构还包括从U型沉积管67最底部接出的排渣管60，排渣管60上设有排渣泵601。沉淀于U型沉积管67底部的固体沉淀则定期通过排渣管60排出，所述排渣泵便于固体沉淀物的抽吸清理。

本实用新型提供的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***的使用方法，包括：

步骤1、预热地沟油；

步骤2、去除已预热地沟油中的水分；

步骤3、液化甲醇部分气化形成气液化共存的甲醇，去除水分的地沟油与气液化共存的甲醇在酸催化剂下酯化反应，生成酯基生物柴油。

所述步骤3的酯化反应(反应釜)温度为83～87℃、时间为40～60min、压力为0.13～0.15MPa。目前传统酯化反应温度大多高温110℃，所述高温对产物水解具有促进作用。所述方法采用83～87℃大于甲醇的常压气化温度64.7℃，以保证甲醇能够气化，所述温度还能够抑制产物水解，同时保证酯化反应更加安全稳定、节能。由于甲醇的饱和蒸汽压为0.18MPa，所述方法采用0.13～0.15MPa能够保证甲醇气液化共存状态。更为优选，所述步骤3的酯化反应温度为85℃、时间为50min、压力为0.15MPa。

所述步骤1采用蒸汽加热预热地沟油至83～87℃，将地沟油预热至酯化反应所需温度，大大提高了酯化反应效率。所述蒸汽加热的热交换效率可达99％，同时避免了额外水的引入。

所述步骤2采用真空干燥去除已预热地沟油中的水分。真空干燥属于水的低温自动气化，干燥比较彻底、无残留；对地沟油内部物质无影响；相比常规加热干燥能耗大大降低，同时干燥时间也大大减少。更为优选，真空干燥的压强为-0.09～-0.08MPa、温度为83～87℃。

本实用新型所用蒸汽加热器4、真空干燥塔5、反应釜6、混合器9、气压传感器63、微处理器64、电磁阀65、排渣泵601和回收泵682均为现有已知电气设备，并且均可在市场上直接购买使用，其结构、电路、以及控制原理均为现有已知技术，因此，关于所述装置的结构、电路、以及控制原理在此不赘述，微处理器优选STM32F103ZE。

最后应说明的是：以上各实施例仅仅为本实用新型的较优实施例用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，当然更不是限制本实用新型的专利范围；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围；也就是说，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内；另外，将本实用新型的技术方案直接或间接的运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，包括用于地沟油输送的地沟油输送管(1)、用于液化甲醇输送的甲醇输送管(2)和用于酸催化剂输送的有机酸输送管(3)，从地沟油输送管(1)接出用于地沟油加热的蒸汽加热器(4)，从蒸汽加热器(4)接出用于已加热地沟油除水的真空干燥塔(5)，以及从甲醇输送管(2)、有机酸输送管(3)和真空干燥塔(5)接出用于地沟油酯化反应的反应釜(6)，反应釜(6)连接有排水机构。

2.根据权利要求1所述的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，蒸汽加热器(4)与真空干燥塔(5)之间连接有第一输送管(7)，第一输送管(7)上设有第一阀门(71)和第一泵(72)。

3.根据权利要求1所述的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，真空干燥塔(5)与反应釜(6)之间连接有第二输送管(8)，第二输送管(8)上设有第二阀门(81)和第二泵(82)。

4.根据权利要求3所述的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，第二输送管(8)上设有混合器(9)，甲醇输送管(2)和有机酸输送管(3)接入混合器(9)。

5.根据权利要求1所述的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，反应釜(6)中部设有出油口(61)，出油口(61)连接有出油管(62)。

6.根据权利要求5所述的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，反应釜(6)连接有气压传感器(63)，气压传感器(63)连接有微处理器(64)，出油管(62)上设有与微处理器(64)相连接的电磁阀(65)。

7.根据权利要求1所述的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，反应釜(6)底部设有出水口(66)，排水机构包括从出水口(66)接出的U型沉积管(67)、以及从U型沉积管(67)接出的醇水回收管(68)、以及从醇水回收管(68)接出的醇水回收罐(69)。

8.根据权利要求7所述的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，醇水回收管(68)上设有回收阀(681)和回收泵(682)。

9.根据权利要求7所述的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，醇水回收罐(69)上设有排空管(691)。

10.根据权利要求7所述的一种连续式地沟油生产酯基生物柴油的***，其特征在于，排水机构还包括从U型沉积管(67)最底部接出的排渣管(60)，排渣管(60)上设有排渣泵(601)。