一种用于生物柴油中酸醇回收套用的设备的制作方法

本实用新型涉及生物柴油生产技术领域，具体而言，涉及一种用于生物柴油中酸醇回收套用的设备。

背景技术：

生物柴油作为清洁的可再生能源，它可以棉籽、油葵和油菜籽等油料作物以及动物油脂、废餐饮废弃油等为原料制成。据专家计算，餐饮业废油、含油皂脚和含油废水等这些废弃油脂的量占食用油消费总量的20％～30％。废弃油脂含有毒素，流向江河会造成水体营养化，一旦食用，则会破坏白血球和消化道黏膜，引起食物中毒，甚至致癌，是危害人类身体健康和生存环境的污染物。在全球面临能源危机及环境污染日益严重的情况下，对废弃食用油脂进行合理回收利用，提取其中的天然活性物质，替代石油资源作为生物柴油的原料，实现变废为宝，对于改善生态环境、缓解能源危机促进经济可持续发展等方面都将起到推动作用。

用于生产生物柴油的废弃油脂主要成分是呈酸性的游离脂肪酸与呈中性的甘油三酯。现阶段生物柴油的生产工艺主要是用酸值较高的游离脂肪酸与甲醇在硫酸的催化作用下进行两级酯化反应，然后中性的甘油三酯与甲醇在氢氧化钾或氢氧化钠等强碱的催化作用下进行酯交换反应。由于酯化反应为可逆反应，为提高转化率降低酸值，通常在酯化反应中加入过量甲醇，因此酯化反应分层后的酸醇相中含有大量甲醇，硫酸，少量酯化反应后生成的水与部分溶于甲醇的油脂。在生物柴油生产过程中，酯化反应后的酸醇相先进入甲醇精馏系统将过量甲醇回收再用然后经过废水系统处理废酸水；首先酸醇系统需要大量能耗，其次处理废酸水过程中大量固废产生，第三溶于甲醇中的油脂无法回收造成生产浪费与得率降低。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，以解决上述问题。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

一种用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述设备包括两个分层装置及两个反应装置；

所述分层装置包括分层器、第一电导率仪、第二电导率仪；所述分层器侧壁上设有进液口；所述进液口上方依次设有第一电导率仪及溢流口；所述进液口下方设有第二电导率仪，所述分层器底部设有出液口；

所述反应装置包括设置在侧壁上的第一进料口、第二进料口、第三进料口与设置在底部的出料口；

其中，第一分层装置的溢流口与第二反应装置的第三进料口相连；

第二反应装置的出料口与第二分层装置的进液口相连；

第二分层装置的出液口与第一反应装置的第三进料口相连；

第一反应装置的出料口与第一分层装置进液口相连。

优选的，如上所述的用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述分层器内部设置分布器，所述进液口与所述分布器相连。

更优选的，所述分布器采用线式液体分布器。

线式液体分布器的设计可采用现有技术中的常规设计，例如公开号CN101837199A，公开日2010年9月22日或公开号CN 201719857U，公开日2011年1月26日中披露的线式液体分布器。

优选的，如上所述的用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述分布器水平设置。

优选的，如上所述的用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述分层器顶部设置有呼吸阀。

优选的，如上所述的用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述分层器底部设置有加热盘管。

优选的，如上所述的用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述分层器外部设有保温装置。

所述分层器外部可通过包覆保温材料进行保温。

优选的，如上所述的用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述溢流口为2～5个，且各溢流口沿所述分层器轴向依次排布。

优选的，如上所述的用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述溢流口处设有蝶阀。

优选的，如上所述的用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述溢流口、出液口、第一进料口、第二进料口、第三进料口与出料口均通过不同的泵体与下级装置相连。

优选的，如上所述的用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述分层器为圆柱形罐体。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)利用本实用新型提供的酸醇回收套用的设备，可减少废酸醇处理量，大大降低能耗并降低固废生产量。

(2)油脂可溶于甲醇，回收套用过程中将溶于二级酸醇中溶于甲醇的油脂回收，提高得率。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中的装置示意图；

图2为本实用新型实施例2中的装置示意图；

图3为本实用新型实施例3中的装置示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购买获得的常规产品。

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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

本实用新型提供了一种用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，所述设备包括两个分层装置及两个反应装置；其中，分层装置还可单独进行使用，以使生产生物柴油过程中，酯化反应后的液体自动分层。

所述分层装置的示意图如图1所示：所述分层装置包括分层器1、第一电导率2、第二电导率仪3；所述分层器1侧壁上设有进液口4，所述进液口4上方依次设有第一电导率仪2及溢流口5，在所述进液口4下方设有第二电导率仪3，所述分层器底部设有出液口6。

所述有机分层装置可用于使生产生物柴油过程中酯化反应后的液体自动分层。酯化液由进液口4处进入，经过酯化反应后的酯化液经过由进液口4进入分层器1，酸醇相下降，油脂相上升。

在酯化液由进液口4处进入时，为了平衡分层器1中的气压变化，优选在所述分层器1的顶部设置有可开闭的开关装置，更优选的，所述开关装置为呼吸阀8。呼吸阀8可由压力阀和真空阀组成，能随分层器1内的正负压变化而自动启闭，使分层器1内外气压差保持在允许值范围内。

分层器1的形状可为立方体、圆锥体、多面体或不规则形状，优先为圆柱体。

为了使得酯化反应后的液体由进液口4处进入时能够均匀分散，增加分层装置的分层效率，优选的，所述分层器1内部水平设置分布器7，所述进液口4与所述分布器7相连；更优选的，所述分布器7采用线式液体分布器。线式液体分布器的设计可采用现有技术中的常规设计，例如公开号CN 101837199 A，公开日2010年9月22日或公开号CN 201719857 U，公开日2011年1月26日中披露的线式液体分布器。

由于油醇像在高温下更易分层，因而优选的，分层罐外部装有保温装置，底部设置有底部加热器，如罐内温度下降则使用底部加热器适当加热辅助分层；更优选的，所述底部加热器为加热盘管9；。

油脂相电导率通常在1～300μs/cm，酸醇相电导率通常在2000～20000μs/cm，据此原理可根据第一电导率仪2和第二电导率仪3指示分层装置内的有机液分层情况。再根据电导率仪的读数情况打开溢流口5和出液口6以分别收集酯化液及酸醇液。

优选的，为了使得分层进行的更彻底，所述溢流口5可设置为多个，例如2、3、4、5个，最优选为三个，分别为第一溢流口5.1、第二溢流口5.2以及第三溢流口5.3。

优选的，为了方便控制溢流口5的开闭，每个溢流口5管道装有蝶阀10。蝶阀又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀，可用于低压管道介质的开关控制的蝶阀是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀，阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。在管道上主要起切断和节流作用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。

优选的，为了增加溢流口5及出液口6排出液体的效率，所述溢流口5与第一泵体11相连，所述出液口6与第二泵体12相连。

在操作过程中，如第一电导率仪2显示的数据在油脂相电导率范围之内，则第一溢流口5.1的第一蝶阀10.1打开，油脂通过第一泵体11进入下一反应工段。

如第一电导率仪2显示数据高于油脂相，则第一溢流口5.1的第一蝶阀10.1开打取样离心观察有无酸醇相，如无酸醇相，油脂通过第一泵体11进入下一反应工段；

如有酸醇相，则第二溢流口5.2的第二蝶阀10.2打开取样离心观察有无酸醇相，如无酸醇相，油脂通过第一泵体11进入下一反应工段；如有酸醇相，则第三溢流口5.3的第三蝶阀10.3打开取样离心观察有无酸醇相，如无酸醇相，油脂通过第一泵体11进入下一反应工段。

如第二电导率仪3显示数据在酸醇范围内，则酸醇由出液口6通过第二泵体12进入下一工段。

本领域技术人员可根据各自生产的生物柴油酯化反应后液体的不同特性适当调整不同溢流口之间的间距以及溢流口的数量。

此溢流口设计给予酯化液充分沉降分层时间确保酸醇相不会流入油脂相内，并实现了连续化生产。

实施例2

为了更好的说明本实用新型的技术效果，在实施例1的基础之上，提供实施例2进行进一步阐述。

如图2所示，本实用新型中提供的分层装置还可进行串联使用，并尤其适用于经过酯交换反应并脱醇脱水后的粗生物柴油液。

串联的两个装置分别为第一分层装置100，及第二分层装置100’。

经过酯交换反应并脱醇脱水后的粗生物柴油液经过进液口4进入分布器7均匀分散于罐内，甘油相下降，粗生物柴油相上升。经与实施例1相同的原理进行处理后，第一分层装置100内粗生物柴油液由溢流口5流出后由第二分层装置100’的进液口4’进入第二分层装置。第二分层装置100’内的液体经再次分层处理后经溢流口5’流出，进入生物柴油精馏系统。如果第一分层装置100及第二分层装置100’任何一个中的第二电导率仪显示数据在甘油范围内，则粗甘油由甘油出口通过泵进入粗甘油处理工段。如此，两个分层装置的串联可确保甘油相清除完全并进一步提高了连续化生产效率，确保了甘油相清除完全并实现了连续化生产。

优选的，为了增加第一分层装置100的溢流口5中流出液体进入第二分层装置100’的效率，第一分层装置100的溢流口5通过其第一泵体11与第二分层装置100’的进液口4’相连。

为了提高第二泵体12的利用效率，优选的，所述第一分层装置100的出液口6与所述第二分层装置100’的出液口6’经管道汇合后再与第二泵体12相连。

除此之外，实施例2中呼吸阀、分布器、蝶阀、加热盘管及保温装置等的设置方式与实施例1均相同。

实施例3

为了更好的说明本实用新型的技术效果，在实施例1的基础之上，提供实施例3进行进一步阐述。

目前用于生产生物柴油的原料大多为酸值较高的废弃油脂(酸值180-80mgKOH/g油)，本实施例提供了一种用于生物柴油中酸醇回收套用的设备，如图3所示，所述设备包括两个分层装置及两个反应装置，组成了二级酯化系统；

所述分层装置的设置方式如实施例1所述；

所述反应装置包括设置在侧壁上的第一进料口15、第二进料口16、第三进料口14与设置在底部的出料口；

其中，第一分层装置100的溢流口5与第二反应装置200’的第三进料口相连14’；

第二反应装置200’的出料口13’与第二分层装置100’的进液口4’相连；

第二分层装置100’的出液口6’与第一反应装置100的第三进料口14相连；

第一反应装置200的出料口13与第一分层装置100进液口4相连。

为了提高整套设备的运作效率，优选的，所述溢流口、出液口、第一进料口、第二进料口、第三进料口与出料口均通过不同的泵体与下级装置相连。

具体的，原料油通过第一进料口15按设定量进入第一反应装置200。测量第二分层装置100’内二级酸醇中硫酸含量与甲醇含量，根据硫酸当量将第二分层装置100’中的二级酸醇通过泵加入第一反应装置200中(硫酸当量为原料油质量的1％-5％)。根据甲醇当量通过第二进料口16补入所需甲醇(甲醇当量为原料油质量的20％-50％)。

一级酯化反应完毕后，液体通过泵进入第一分层装置100进行沉降，下层一级酸醇通过泵进入甲醇回收工段，上层油液由溢流口5通过泵进入第二反应装置200’进行二级酯化反应。

一级酯化液按设定量通过一级酯化液入口进入第二反应装置200’。根据硫酸当量通过第一进料口15’加入精硫酸(硫酸当量为原料油质量的1％-5％)。根据甲醇当量通过第二进料口16’加入甲醇(甲醇当量为原料油质量的10％-40％)。

二级酯化反应完毕后，液体通过泵进入第二分层装置100’进行沉降，下层二级酸醇通过泵进入第一反应装置200回收套用，上层油液由溢流口5’通过泵进入酯交换反应罐进行反应。

反应原理为：

一级酯化通常将原料油酸值降至20mgKOH/g油，二级酯化通常将原料油酸值降至2mgKOH/g油。一级酸醇组成根据原料酸值不同约为：甲醇50％-75％，水10％-25％，硫酸10％-20％，油脂2％-5％。二级酸醇组成约为：70％-75％，水3％-5％，硫酸20％-25％，油脂2％-5％。从组成中可以看出二级酸醇水含量相比一级酸醇明显要低，因此二级酸醇套用进一级酯化对于一级酯化反应平衡影响小，且一级酯化对于酸值降低的要求不是非常严格，因此二级酸醇套用一级酯化反应是可行的。而一级酸醇由于水含量较高，无法套用，因此进入甲醇回收以及污水处理工段。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些变化和修改。