[发明专利]一种无预混生物柴油气液喷雾反应工艺及装置

说明书

技术领域

本发明属于化工技术领域,尤其涉及生物柴油酯化反应, 尤其涉及一种无预混生物柴油气液喷雾反应工艺及装置。

背景技术

生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂，以及动物油脂、餐饮废油等可再生原料通过酯交换工艺制成的脂肪酸甲酯燃料，这种燃料可供内燃机使用。随着石油短缺和环境保护带来的巨大压力，生物柴油越来越成为各国关注的焦点，大力发展生物柴油，具有能源替代、减轻环境污染和经济的可持续等方面的战略意义。

目前，生物柴油的炼油工艺中，主要的酯化反应生产方法有超临界法、机械悬臂搅拌法、分子蒸馏法等。由于传统的机械悬臂搅拌方法搅拌器支撑困难、转速慢导致油脂与甲醇接触不充分，生产效率低；而分子蒸馏方法和超临界法加工生物柴油虽然能提高反应速度，但自身耗能很大，生产成本较高。

除此之外，还有一些新的加工方法如膜集成反应方法、微管循环方法等。膜集成反应方法受到膜材料抗压能力制约，不适合工业大规模生产；微管循环方法的管道设备制造比较复杂和困难，且设备成本较高。更重要的是，以上方法对于油脂的酸值条件要求过高。

发明内容

本发明的目的针对上述已有技术的不足,提出一种无预混生物柴油气液喷雾反应工艺及装置，以增大油脂与甲醇的接触面积、降低自身耗能和生产成本，且可用于对高酸值的油脂的加工。

为实现上述目的，本发明的无预混生物柴油气液喷雾反应方法,包括如下步骤：

一种无预混生物柴油气液喷雾反应工艺，包括如下步骤： 

（1）将质量比为2:1的甲醇与油脂分别通入甲醇-酸性催化剂存储室和油脂存储室，将质量为油脂重量的1%、浓度为98%的浓硫酸加入到甲醇-酸性催化剂存储室与甲醇混合，生成甲醇-浓硫酸混合液；

（2）将甲醇－浓硫酸混合液、油脂分别在甲醇－酸性催化剂存储室和油脂存储室预热到60-70℃；

（3）将甲醇－浓硫酸混合液与油脂分别送入甲醇-浓硫酸雾化喷嘴和油脂雾化喷嘴进行雾化，形成雾化颗粒；

（4）将雾化后的油脂颗粒、甲醇-浓硫酸混合颗粒无预混直接通入喷雾反应室混合，形成油脂-甲醇-浓硫酸混合颗粒后让其反应，混合后的油脂-甲醇-浓硫酸混合颗粒反应之后在喷雾反应室釜底沉降，并保持喷雾反应室的温度恒定在120-130℃；

（5）当喷雾反应室内的液位高度距离喷嘴安装高度8cm -12cm时，喷雾反应室出口阀打开将反应后的液体排放到产品静置室；

（6）将含有脂肪酸甲脂、甘油、甲醇-浓硫酸及水的混合液，在产品静置室内静置分层，形成上层为甲醇-浓硫酸混合液，中层为粗制生物柴油，下层为油脂-甘油-水的混合液；

（7）利用漂浮吸液器将上层甲醇-浓硫酸混合液回收进行循环反应，将下层的未反应的油脂回收到油脂存储罐中再次进行循环反应；

（8）当循环反应时间约3-5h，即循环反应的生物柴油的转化率达到90%以上时，关闭油脂和甲醇-浓硫酸进料阀，产品在产品静置室中静置30～60min，分层后将下层的甘油、水的混合液从产品静置室底部出口排出，余下的即为生物柴油。

进一步地，所述步骤（3）的雾化，是利用雾化喷嘴实现使油脂、甲醇-浓硫酸混合液流中大颗粒的液滴雾化成直径为5～10μm的液体颗粒,以增大油脂、甲醇-浓硫酸液体的接触表面积。

进一步地，所述步骤（4）的无预混，是指无需像预先混合后再进入喷雾反应室，而是直接将油脂和甲醇-浓硫酸混合液体同时喷射入喷雾反应室。