生物柴油制造用反应器的制作方法

本发明属于生物柴油制造设备领域，更详细的说，是关于利用废食用油等制造生物柴油，简化制造工程及设备，使得生产设备容易安装与增加其使用的便利性，为了能够增加生产效率而构成的生物柴油制造用反应器。

背景技术：

环境污染问题的兴起与随着减少化石燃料，脱离石油化能源政策的兴起，导致开发多种形态的替代能源，并商业化成为趋势。

特别是，欧洲等先进国家对于生物能源的使用，拟定积极的政策，在总能源中规定使用一定比例的生物能源，并努力尝试对于替代能源的利用及生物能源的积极使用。

生物能源中受瞩目的代替柴油的环保燃料生物柴油可以用包含油的多种形态的生物原料进行生产。

生物柴油与柴油不同，是包含约10%氧的含氧燃料，燃烧时因生物柴油包含氧，更能起到完全燃烧的作用，与原有柴油相比能够减少排放40～60%的大气污染物质而闻名。

而且，这种生物柴油与柴油相比，二氧化碳排放量非常少，被认为可以有效减少大气环境污染。

生物柴油是以豆油，菜子油，废弃植物油，海藻油等的植物油为原料制作的无公害燃料的统称，主要在使用柴油的柴油汽车的柴油添加剂或者本身作为车辆燃料才使用。

植物油作为车辆燃料来使用，虽然拥有足够的热量，但因是高分子物质，粘度高，很难直接使用在车辆的柴油引擎上，因此一般利用化学反应分解植物油，使其低分子化，将粘度降低到与柴油相当的水准。

虽然可以使用所有种类的酒精，但普通利用价格低廉的甲醇，在3价脂肪酸上结合甘油的三甘油酯开始分离甘油后，通过制造脂肪酸酯的酯交换方法制造，此时制造的脂肪酸甲酯(fame)就是通常意义上的生物柴油。

普通生物柴油生产反应工程，不仅是由非常复杂的工程组成，而且其生产设备规模很大需要大量的空间，而且生产最终产品需要很长时间。

这种生物柴油的原料可以使用食用油，但是使用食用油时，会带来生物柴油燃料的供求不稳和价格上升，因此利用废食用油及不可食用的油脂植物来用作生物柴油原料的研究最为活跃。

特别是，废食用油包含很多不纯物质，为了使用此原料，需要执行诸多阶段的前处理技术及工程，现有多数专利技术也是大部分由此种前处理工程技术和包含此工程构成的。

本发明还可以用像废食用油那种可再生的植物油为原料来生产生物柴油的设备，以下主要以观察利用废食用油生产生物柴油的方法及设备的已有专利技术为主。

首先，加工废食用油来生产生物柴油的向来的技术中有个例子是专利注册第10-858663（注册日：2008.09.09）的“利用废食用油的生物柴油制造设备”。

上述“利用废食用油的生物柴油制造设备”制作成圆筒形漏斗形态，为了可以安装在地上，形成4个支柱体，在其上设有搅拌槽，上述搅拌槽的下部准备了依据选择开放或者关闭的排出口，上述搅拌槽内部显示残余量的透明体残余量标识部追加形成在外部，上述搅拌槽的内部，内置了与外部电源相匹配的加热线，依据驱动电动机运作的螺栓以旋转轴为媒介相结合，加热器与驱动电动机组成为可以依据电力连接的控制盘进行运作控制。

因此，提供在废食用油里添加甲醇与碱催化剂，利用酯交换方式的化学反应净化，此后为了提升作为燃料的品质，经过洗净，脱水工程完成制造与柴油性状相同的生物柴油的利用废食用油的生物柴油的制造设备。

另一个已有的例子是公告的专利注册第10-929030（注册日：2009.11.20）的“利用废食用油的生物柴油制造设备及方法”。

上述“利用废食用油的生物柴油制造设备及方法”，生物柴油制造设备包括储藏废食用油的油脂供应槽、储藏混合甲醇与烧碱的反应液的反应液槽、从上述油脂供应槽与反应液槽得到各自原料的废食用油与反应液的反应槽、安装在上述反应槽的边缘部，依据热源对上述反应槽内的原料进行加热的加热器、在上述反应槽内将供应的原料进行搅拌的搅拌器、冷却媒体循环，将上述反应槽产生的甲醇气体依据上述冷媒冷却并冷凝成液态的冷凝器以及依据上述冷凝器储藏冷凝的液态甲醇的甲醇回收槽。

已有又一个例子是公告的专利注册第10-1191351号（注册日：2012.10.09）的“生物柴油制造设备”。

上述“生物柴油制造设备”是采用洗净的废食用油或者微藻油，包括为了酯化在上述废食用油或者微藻油上供应甲醇及酸催化剂进行混合的第1搅拌槽、混合甲醇与催化剂生成甲醇盐的第2搅拌槽、得到在上述第1搅拌槽生成的酯与上述第2搅拌槽生成的甲醇盐供应，生成甘油及生物柴油的反应槽、在上述反应槽蒸发储藏分离移送的生物柴油的生物柴油分离单元以及在蒸发分离上述反应槽里分离移送的甘油上含有的异物质后，储藏上述甘油的甘油分离单元，从大量含有游离脂肪酸的废食用油或者微藻油提炼高纯度的生物柴油的同时提取高纯度的甘油。

诸如此类现有技术中的利用废食用油的生物柴油制造设备是在废食用油的前处理工程上利用多数的设备来执行，生物柴油的制造设备的设施物增大，构成复杂，需要大的安装空间等其规模变大，需要很多安装费，不仅经济负担大，而且有从原料投入开始到生物柴油生产出货成为产品需要大量时间的缺点。

专利注册第10-858663号（注册日：2008.09.09，发明的名称：利用废食用油的生物柴油制造设备）。

专利注册第10-929030号（注册日：2009.11.20，发明的名称：利用废食用油的生物柴油制造设备及方法）。

专利注册第10-1191351号（注册日：2012.10.09，发明的名称：生物柴油制造设备）。

专利公开第10-2015-80205（公开日：2015.07.09，发明的名称：生物柴油制造设备）。

技术实现要素：

本发明是为了克服上述已有生物柴油制造设备具备的缺点而研究的，目的是设备的构成简单，制作及安装容易，体积小，对安装控件没有特别的制约，安装费用低，减少使用者的经济负担而提供的生物柴油制造用反应器。

特别是，本发明的另一个目的是在为了生产生物柴油的前处理工程与前处理工程后，使生产生物柴油的工程可以由一个设备来利用，与已有设备相比，其设备的构成可以大幅缩减，在最初投入原料到最终完成生物柴油所需要的工程简单，生物柴油生产所需的运行时间少，提供可以提高生产性及设备的启动效率的生物柴油制造用反应器。

为了达成上述目的，依据本发明的生物柴油制造用反应器是固定安装在一定高度的固定框架一侧，包括随着设定的控制命令按一定速度旋转的驱动电动机；连接在上述驱动电动机的旋转轴，使得通过旋转轴的旋转力能够旋转，在上述旋转轴一定长度水平安装的驱动轴；为了固定支撑上述驱动轴，可以在驱动轴的外周缘包住一定长度，固定在固定框架上部，包住上述驱动轴的内部形成冷却水疏通路，从外部引入冷却水通过其内部后排出的冷却上述驱动轴产生的热为构成的1次支撑部；在上述1次支撑部的后侧结合驱动轴的末端，与驱动轴一起旋转，将引入到内部的原料与催化剂进行强力旋转混合及经过反应工程后，排出生成的反应物的混合反应部；引入的原料与催化剂在通过内部形成的原料引入通路进行混合，使其能够引入到上述混合反应部的一侧中心部的原料引入部。

特别是，本发明在所述1次支撑部与混合反应部之间还设有2次支撑部；所述2次支撑部包住旋转的驱动轴；在固定框架上一边支撑驱动轴，一边在外部一侧引入冷却水通过其内部形成的中空型冷却水疏通路后，在其它一侧排出，冷却排出由所述驱动轴及混合反应部产生的热。

而且，本发明所述混合反应部包括外壳、旋转体及固定体。

所述旋转体采用圆盘形，其在密封的外壳内部结合在驱动轴的末端，与驱动轴一起旋转。

所述固定体置于外壳内，且与原料引入部前端结合，其与旋转体间隔一定空隙水平设置，通过水平方向中心部从外侧引入原料及催化剂至内侧，在其中心部形成贯通孔，使得能够与引入原料及催化剂的原料引入通路相通。

所述旋转体的旋转力将旋转体与固定体之间引入的原料及催化剂混合，依据在旋转体及固定体内面的冲击作用，通过外壳一侧形成的燃料排出口将生成的反应物排出。

而且，本发明在与混合反应部的固定体相接的原料引入部的末端设有松紧调整部；所述松紧调整部使与所述旋转体维持一定间隔的固定体通过向外侧方向拖拽或者向内侧方向推进的方式调节与旋转体的间隔。

与此同时，本发明所述混合反应部中旋转体与固定体在引入原料及催化剂的内面采用凹凸型摩擦结构。

这种依据本发明而构成的生物柴油制造用反应器是在强力旋转的旋转体及在上述旋转体隔离一定间隔的固定体之间形成的缝隙，混入生物柴油原料及催化剂后，依据旋转体的旋转力进行剪断和空化等，在短时间内细微的粉碎，且表面积增大使得产生迅速的反应。

由此与通过多种工程制造生物柴油燃料的已有系统设备相比，本发明生物柴油生产所需的运行时间少。

附图说明

图1是利用依据本发明的生物柴油制造用反应器制造生物柴油的工程及前处理过程原理框图。

图2是利用依据本发明的生物柴油制造用反应器生产生物柴油的工程流程图。

图3是本发明特点部的反应器外观状态图。

图4是图3图示的反应器的部分构成垂直剖面图。

图5至图7是依据本发明在反应器里原料的引入及排出过程局部图示的剖面图。

符号说明：

n1，n2，n3：原料储藏槽；l1，l1，l1：原料供应线；

u1，u2，u3：原料循环线；m1，m2：催化剂循环线；

10：定量泵；12,16,20：电子控制阀；

14：流量表；18：手动控制阀；

30：控制操作部；100：反应器；

101：驱动电动机；

103：旋转轴；105：连接部件；

110：驱动轴；120:1次支撑部；

121：冷却水疏通路；122：冷却水引入口；

123：冷却水排出口；130:2次支撑部；

131：冷却水疏通路；132：冷却水引入口；

133：冷却水排出口；140：混合反应部；

141：外壳；142：旋转体；

144：固定体；145：摩擦扩大部；

147：贯通孔；148：燃料排出口；

150：原料引入部；151：原料引入通路；

152：原料引入口；153：催化剂引入口；

154：内部壳；155：催化剂引入口；

156：外部壳；157：第2原料引入通路；

160：松紧调整部；161：固定构件；

162：松紧调整螺栓；164：双重螺母；

165：固定螺母；170：固定框架；

t：空隙。

具体实施方式

本发明的生物柴油制造用反应器（以下简称“反应器”）具有执行制造生物柴油的多数设备中供应的原料与催化剂进行混合，使其迅速起到反应的非常重要的功能。

而且，为了生产生物柴油，依据本发明的反应器，前处理过程也可以完成，一个设备可以完成前处理过程与生物柴油的制造过程，制造生物柴油所必要的所有设备简单，可以迅速生产生物柴油。

本发明的详细说明，因为依据本发明的反应器的特点，对于反应器以前的前处理过程与反应器以后的后处理过程尽可能简略说明，以本发明的特点部分的反应器为主进行详细说明。

即，依据本发明的反应器从各个单独的储存原料及催化剂的各自储藏槽里引入到反应器的一侧原料引入部后，经过原料引入部内侧形成的原料供应通路进行混合，通过原料供应通路引入到依据旋转电动机形成旋转的混合反应部后，以圆盘形状形成旋转的旋转体与上述旋转体相对应安装的固定体之间的缝隙，随着旋转体的旋转的旋转摩檫力，各粒子被细小分离及粉碎，随着增大的表面积迅速形成反应以后，依据旋转体的离心力向外部排出后，经过后处理过程最终生产出生物柴油。

以下，结合说明书附图，对依据本发明的反应器的具体构成及运作内容进行详细说明。

图1是利用依据本发明的生物柴油制造用反应器制造生物柴油的工程及前处理过程原理框图，图示为了生产生物柴油的前处理工程，图2是利用依据本发明的反应器简单图示生产生物柴油的全部工程的流程图。

如图1所示，为了制造生物柴油，其前处理工程是将作为生物柴油的原料来使用的废食用油（usedcookingoil,以下简称“uco”）与催化剂（甲醇+氢氧化钾，甲醇+硫酸）储藏在各自单独的原料储藏槽（n1，n2，n3）里，从原料储藏槽（n1，n2，n3）里随着各自的原料供应线（l1，l1，l1）引入到依据本发明的反应器（100）。

各个原料供应线（l1，l1，l1）如图1所示，是依次安装定量泵（10）与电子控制阀（12），流量表（14），电子控制阀（16），手动控制阀（18），使得向上述反应器（100）供应的原料可以流畅供应。

上述复数的原料供应线（l1，l1，l1）具备的复数个的电子控制阀（12,16），是控制供应的原料及催化剂投入到反应器（100）前，达到满足设定的温度条件前从关闭状态开放循环阀，将原料及催化剂向该原料储藏槽反复循环，使其能够符合设定条件的准备后，切断循环阀，开放排出阀向反应器供应的作用。

而且，上述反应器（100）以后具备的电子控制阀（20）是将通过反应器的1次反应物重新退回原料储藏槽，在维持适当的温度以后，使其排出到分离槽（24），在分离槽（24）分离生物柴油与甘油及水后，使其能够经过单独的净化工程以产品出货的后工程供应。

而且，需要1次分离工程的生物柴油时，重新通过再循环过程，再引入到反应器进行2次分离及净化工程，使其能够生产生物柴油。

如此利用依据本发明的反应器，事前准备程序不会太过复杂，只要符合一定温度条件，并向反应器进行供应通过高速旋转的混合反应部，原料与催化剂通过强力的混合及反应工程，使其能够迅速制造生物柴油。

经过上述反应器的生物柴油经过如图2流程图所图示的分离及净化工程后储藏并出货，这种后处理工程利用已有的方法及技术，对此的详细说明将予以省略。

另一方面，图3及图4是图示本发明的特点部反应器（100）摘要图示的外观状态图及部分主要构成的垂直剖面图。

如图2及图3所示，依据本发明的反应器（100），使供应的原料与催化剂能够高速旋转促进反应，包括固定安装在一定高度的固定框架（170）的上面一侧，随着设定的控制命令按一定速度旋转的驱动电动机（101）、连接在上述驱动电动机（101）的旋转轴（103）以及使得通过旋转轴（103）的旋转力能够旋转，在上述旋转轴（103）的末端安装水平连接的一定长度的驱动轴（110）。

而且，还包括1次支撑部（120），其是为了固定支撑上述驱动轴（110），在驱动轴（110）的外周缘包住一定长度，固定在固定框架（170）上部；上述1次支撑部（120）后端侧，驱动轴（110）的末端设有具备与驱动轴（110）一起旋转的混合反应部（140），其将引入到内部的原料与催化剂强力旋转，经过混合及反应工程后，依据旋转的离心力向外部排出。

特别是，上述1次支撑部（120）如图2所示，包住上述驱动轴（110）的内部形成中空型的冷却水疏通路（121），通过外周缘一侧向外部凸出的冷却水引入口引入冷却水后，通过其内部冷却上述驱动轴（110）产生的热，之后向另一侧设置的冷却水排出口（123）排出。

而且，上述混合反应部（140）的后端侧，设有在外周缘形成的，具备各自引入原料及催化剂的原料引入口（152）与催化剂引入口（153,155）的原料引入部（150），上述原料引入部（150）各自引入的原料与催化剂在其内部的中空型原料引入通路（151）形成混合，使其能够移动到上述混合反应部（140）的一侧。

与此同时，在上述1次支撑部（120）与混合反应部（140）之间设有2次支撑部（130），其包住旋转的驱动轴（110），在上述固定框架（170）之上用以固定支撑驱动轴（110）。

上述2次支撑部（130）的内部形成中空型的冷却水疏通路（131），从外周缘一侧的冷却水引入口（132）引入冷却水后，从外周缘另一侧的冷却水排出口（133）排出，以完成能够将上述驱动轴（110）及混合反应部（140）产生的热进行冷却的冷却功能。

特别是，上述混合反应部（140）包括位于密封的外壳（141）内部，结合在驱动轴（110）的末端，与驱动轴一起形成旋转的圆盘形的旋转体（142）、为了与上述旋转体（142）之间形成一定的空隙（t），与旋转体间隔一定距离水平，以相互对应安装的圆盘形的固定体（144）。

上述固定体（144）在原料引入部（150）前端结合，在密封的外壳（141）内部固定安装，其通过水平方向中心部，使原料及催化剂能够从外部（原料引入部侧）引入到内部（旋转体侧），其中心部形成贯通孔（147），从上述原料引入部（150）的内侧与原料引入通路（151）相通。

如此构成的上述混合反应部（140）在密封外壳（141）的内部，引入到旋转体（142）与固定体（144）之间的原料及催化剂，以上述旋转体（142）的旋转力在旋转体（142）与固定体（144）的内面相撞，随着此冲击粒子细小分离混合后，随着旋转体（142）的离心力分散排出到其边缘方向，通过外壳（141）的外周缘设置的一个以上的反应物排出口（148）排出供应到分离槽（没有图示）。

特别是，上述混合反应部（140）的旋转体（142）与固定体（144）的各内面或者旋转体（142）的内面追加形成凹凸型摩擦扩大部（145），该凹凸型摩擦结构使旋转体（142）在旋转时,将增大引入到固定体（144）与旋转体（142）之间的空隙（t）的原料及催化剂的相互间解除及旋转体（142）与固定体（144）内面的撞击，通过迅速的原料微分化加速及增大表面积形成迅速反应。

与此同时，上述反应器（100）的最外侧端，即与上述混合反应部（140）的固定体（144）结合的上述原料引入部（150）末端，追加安装与上述旋转体（142）维持一定间隔的固定体（140）向外侧方向拖拽或者向内侧方向推进，使其能够调节固定体（140）与旋转体（142）的间隔的松紧调整部（160）。

所述松紧调整部（160）使与所述旋转体（142）维持一定间隔的固定体（144）通过向外侧方向拖拽或者向内侧方向推进的方式调节与旋转体（142）的间隔。

上述松紧调整部（160）如图所示，具备内侧端形成开口，其开口部结合在上述原料引入部（150），内部拥有空的中空部（163），外侧面密封的固定构件（161）以及在上述驱动轴（110）水平方向贯通安装上述固定构件（161）的中心部，其内侧端紧贴上述原料引入部（150）的外侧端，松紧调整螺栓（162）另一侧凸出一定长度安装上述固定构件（161）。

而且，位于上述中空部（163）的松紧调整螺栓（162）的外周缘左右两侧设有双重螺母（164），其跟随拧紧与拧开，使上述松紧调整螺栓（162）能够左右移动。在上述固定构件（161）的外侧凸出的松紧调整螺栓（162）的前端部设有固定螺母（165），其与上述双重螺母（164）一起形成拧紧与拧开。

因而，拧开设置在上述固定构件（161）外侧的固定螺母（165），拧开或者拧紧位于固定构件（161）内侧中空部（163）的双重螺母（164），通过松紧调整螺栓（162）将原料引入部（150）的内部壳（154）向外部壳外侧拖拽，或者向内侧推进，通过结合在内部壳（154）的固定体（144）的左右移动，调节与旋转体（142）的空隙（t）。

如此构成的依据本发明的生物柴油制造设备的前后处理器及反应器，依据另外具备的控制操作部（30）而形成，对于此种控制操作部（30）的构成及操作，依据其工作内容，安装以多种形态编程的软件，使其能够可能的构成，依据此构成，从业者可以以公告的技术为基础，进行研究，因此对此的详细说明予以省略。

为了利用上述依据本发明的反应器制造生物柴油，原料及催化剂的投入与反应后排出的过程在图5至图7，以部分构成的剖面图一起详细的进行图示。

即，图5与图6是引入生物柴油原料及催化剂经过反应过程排出的垂直剖面图，图7是混合反应器的前面查看的生物柴油原料及催化剂的流动状态的整体图示。

如图5所示，作为生物柴油的原料使用的uco（f1）由原料引入部（150）的上端部具备的原料引入口（152）引入，经过其内部的原料引入通路（151），引入到混合反应部（140），与另一侧引入的催化剂混合，进行反应，而后通过旋转体（142）旋转的混合反应部（140）的原料及催化剂相互混合，反应，随着混合反应部（140）的内侧空隙排出（eout）到边缘侧。

上述uco（f1）引入到原料引入部（150）时，在原料引入部（150）的另一侧设置的催化剂引入口（155）引入催化剂（f3），通过原料引入通路（151）与上述uco（f1）形成混合。

而且，在原料引入部（150）另一侧设置的另一个催化剂引入口（153）引入第2催化剂（f2）后，不经过内侧原料供应通路直接进入到混合反应部（140）的中心内侧（c1，c2），通过原料引入通路（151）与通过固定体（144）的贯通孔（147）引入的uco（f1）及催化剂（f3）混合物混合，之后产生反应（参照图6）。

此时，上述混合反应部（140）的旋转体（142）受到驱动电动机旋转力驱动的驱动轴（110）驱动，处于一定速度旋转的状态，因此旋转体（142）的中心部受到一定向心力，原料通过固定体（144）的中心部形成的贯通孔（147）自然引入，引入到混合反应部（140）中心的原料与催化剂，引入到旋转体（142）与固定体（144）之间的空隙，混合的同时，依据旋转体的旋转力的摩擦，剪断，空化等其粒子微分化成细小粒子，形成迅速的反应。

特别是，上述混合反应部（140）的旋转体（142）与固定体（144）的内侧面形成摩擦扩大部（145），引入到固定体（144）中心部的原料及催化剂，依据旋转体（142）的离心力，以放射形排出，接触的摩擦力增大，随着摩擦力的增大uco（f1）及催化剂（f2，f3）粒子更快速的微分化，并通过旋转体（142）与固定体（144）的空隙形成迅速的反应。

这种构成及构造在图7上综合显示uco（f1）及催化剂（f2，f3）的流动状态。

如图7所示，上述原料引入部（150）的上面中央形成uco（f1）的原料引入口（152），上述原料引入口（152）与直角方向的左右两侧各自形成催化剂引入口（153,155）。

因而，uco（f1）在原料引入部（150）的上方向引入，催化剂（f2，f3）在原料引入部（150）的两侧面引入，由原料引入部引入通过混合反应部（140）的反应，通过混合反应部（140）的左右两侧具备的燃料排出口（148）排出（eout）并在分离槽收集。

这种构成的依据本发明的生物柴油制造用反应器在从各自原料储藏槽引入到反应器后，经过旋转体与固定体构成的混合反应部，可以每小时生产乳剂燃料2,000l，投入到反应器的原料维持在50～55℃的状态进行供应，在反应器里形成迅速的混合和反应。

以上，对本发明可取的实施事例进行了说明，但本发明不局限于此，在专利申请范围与详细说明及附图范围内可以实施多种变形，这当然也是所属在本发明范围之内。