[发明专利]中温中压条件下连续制备生物柴油的设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物柴油制备领域，具体地说是一种中温中压条件下连续制备生物柴油的设备及方法。

背景技术

生物柴油是指以废弃油脂和短链醇为原料，在催化剂的作用下，通过酯化、酯交换等工艺制得的酯类燃料。目前生物柴油的制备工艺分为化学法和生物法两类，规模化生产最多的是化学法，普遍使用的主要有低温反应工艺、高温生产工艺和连续性超临界生产工艺三种，但这三种生产工艺分别具有自己的优点和缺点。

低温反应工艺：反应温度在100℃以下，采用釜式反应器，该方法易操作，能耗低，反应物无焦质生成；这种方法的缺点是催化剂用量大，设备腐蚀严重，反应时间较长，并且反应副产物水甘油不能从反应体系中去除，原料反应不完全，转化率低。 

高温生产工艺：反应温度150℃-330℃之间，常采用塔式反应器；其特点为反应温度较高，副产物水能及时从反应体系中去除，转化率较高，但由于其反应温度较高，物料聚合和碳化严重，生成焦质量大（2%-3%），易堵塞设备，需不断除去焦质，导致操作难度加大、设备投资增加。

连续性超临界生产工艺：反应温度在380℃以上的超高温下进行，一般采用管式或塔式反应器；该工艺能使生产保持连续化，无需催化剂，反应时短，该工艺的缺点是产品反酸严重，质量较难控制，并且对设备的气密性、精密度要求高，前期投入大。

发明内容

本发明为克服现有生物柴油的生产工艺中的缺陷，一是提供了一种能够实现连续雾化进料、连续采出，且在中温中压条件下进行连续制备的生产生物柴油的设备；二是提供了一种应用该设备制备柴油的方法。

实现上述目的采用的技术方案是：一种中温中压条件下连续制备生物柴油的设备，包括原料储罐、酯化反应釜、分子蒸馏塔和甲醇精馏塔，该设备中的酯化反应釜包括多级反应釜，且各级反应釜上端分别通过压力计自控系统与真空闪蒸器连接，各级反应釜下部的出料口分别通过液位计自控系统与各级暂存罐连接；各级反应釜内分别设置有压缩式雾化进料器和席型网，压缩式雾化进料器的底部为反应釜的入料口；最后一级暂存罐经过管路依次与前期脱气干燥塔、分子蒸馏塔连接；所述的真空闪蒸器与甲醇精馏塔连接，甲醇精馏塔通过管路经甲醇蒸气发生器分别与各级反应釜入料口连接。

它按照以下步骤进行：

a、原料经过真空闪蒸器脱水后，泵入原料暂存罐中待用；

b、甲醇由储罐进入甲醇蒸汽发生器产生甲醇蒸汽，其温度130℃～150℃，压力0.2MPa～1MPa；

c、甲醇蒸汽和原料一起随管路由反应釜的底部进入一级反应釜内的压缩式雾化进料器，在通过进料器上端的喷嘴时，利用甲醇蒸汽的高速气流在喷嘴处形成负压，负压带动原料一起呈雾状微粒进入反应釜，雾状原料在反应釜中与甲醇蒸汽充分反应； 

d、反应物中大分子物质以油雾形态自由下降，并在下落过程中不断反应，然后随气态的水分挥发，并通过压力计自控系统连续排出至真空闪蒸器；反应物中的粗甲酯在反应釜底端的出料口被连续采出到一级暂存罐；

e、粗甲酯由一级暂存罐通过管路和甲醇蒸气一起进入下一级反应釜进行同反应，反应过程与一级反应釜内酯化反应相同；

f、反应完成后的甲酯和甲醇由最后一级的暂存罐出料口通过管路进入前期脱气干燥塔进行分离；甲醇蒸气通过管路排出至真空闪蒸器，甲酯通过管路被送入分子蒸馏塔进行分离，得出成品。

与现有的生物柴油生产方法相比较，本发明所公开的设备及方法能够实现连续雾化进料连续采出，在中温中压条件下，使用极为少量的催化剂进行酯化反应获得生物柴油，反应时间短，产品质量高，工作效率高，资金投入少，设备腐蚀程度低，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的设备分布示意图。

图中：硫酸储罐1，真空闪蒸器2，流量计自控系统3，压力计自控系统4，一级反应釜5，席型网6，一级暂存罐7，二级反应釜8，二级暂存罐9，前期脱气干燥塔10，分子蒸馏塔11，液位计自控系统12，压缩式雾化进料器13，原料暂存罐14，甲醇蒸气发生器15，甲醇储罐16，甲醇精馏塔17。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。