专利名称：一种介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种酯化降酸装置，特别是一种介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置，属化工设备技术领域。
背景技术：
生物柴油是一种高级脂肪酸低碳烷基脂，是一种洁净燃料，是优质的石化柴油替代品，可作为生物柴油的油脂原料包括棕榈油、小桐子油、橡胶籽油等植物油脂，以及微生物油脂、动物油脂、废弃餐饮油、植物油加工的下脚料等。但有些原料油中的游离脂肪酸的含量较高，为防止游离脂肪酸影响酯化反应，通常需要经过预酯化反应将脂肪酸转化为脂肪酸甲酯，因此对原料中的游离脂肪酸进行降酸具有十分重要的意义。
发明内容本实用新型目的在于提供一种介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置，该设备能够连续快速降酸，并且甲醇可以循环利用，产品无需分离催化剂。本实用新型的技术方案是介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置，由酯化反应系统和甲醇汽化系统组成。酯化反应系统为外部包裹有反应加热器9和保温层8的酯化反应器5，酯化反应器5为底部有降酸油脂排放口、顶部有排气口的柱形结构，其内腔顶部装有油脂喷头6、中部装有介孔固体酸催化剂7、底部装有甲醇蒸汽分布器10，油脂喷头6与油脂进料管道连接；甲醇汽化系统包括底部装有汽化加热器1的柱形甲醇汽化器2、 甲醇精馏柱4和冷凝器3，甲醇汽化器2底部进料口和冷凝器3出口经过管道与甲醇进料管连接，甲醇精馏柱4设在甲醇汽化器2顶部出口处；甲醇精馏柱4出口通过管道与酯化反应器底部的甲醇蒸汽分布器10连接，酯化反应器5顶部排气口通过管道与冷凝器3入口连接。所述酯化反应器5底部的甲醇蒸汽分布器10为上表均勻分布有气孔的中空圆盘结构，其入口通过管道与甲醇精馏柱4出口连接。气孔的数量和大小根据实际需要确定，保证将甲醇蒸汽均勻地送入酯化反应器5内腔即可。所述介孔固体酸催化剂分可以分为上、下两层，固定在酯化反应器中部，以提高反应的效率。介孔固体酸催化剂为负载型固体超强酸、高分子酸性催化剂或杂多酸催化剂，如 SO42VFe2O3^ SO42VZrO2, SO42VTiO2, SO42VSnO2 及 S0427A1203、酸性阳离子交换树脂催化剂、全氟磺酸树脂(Nation-Η)催化剂、磷钨杂多酸、杂多酸铯盐等。所述汽化加热器1和反应加热器9均为普通电加热器，如普通电阻式加热器、电磁加热器、微波加热器等。保温层8采用普通保温材料，如泡沫塑料、石棉等。本装置的工作过程是首先将甲醇加入甲醇汽化器2中，并启动汽化加热器1和反应加热器9，甲醇汽化器2产生的甲醇蒸汽经甲醇精馏柱4进入酯化反应器5中，在甲醇蒸馏分布器10的作用下，甲醇蒸汽均勻地以气态形式从介孔固体酸催化剂7中通过，然后经冷凝器3冷凝后返回甲醇汽化器2中；当以上过程稳定后，将高酸值油脂经布料喷头6均勻
3地喷洒在介孔固体酸催化剂7表面，甲醇和高酸值油脂在介孔固体酸催化剂的孔隙表面发生酯化反应，在此过程中产生的水以蒸汽形式和反应剩余的甲醇蒸汽一起从酯化反应器5 顶部排气口进入冷凝器3，经冷凝后返回至甲醇汽化器2中，酯化反应产生的水在甲醇精馏柱4的作用下被分离在酯化反应器5之外，从而实现酯化降酸反应的连续进行，使从酯化反应器5底部出来的油脂酸值达到后续酯交换反应制备生物柴油的要求。与现有技术相比，本实用新型可使甲醇和脂肪酸的反应在介孔固体酸催化剂的表面快速进行，酯化反应产生的水被及时移出酯化反应器并留在反应器外，从而实现高酸值油脂快速降酸，达到提高反应转化率的目的。
图1为本实用新型系统示意图。图中，1 一汽化加热器；2 —甲醇汽化器；3 —冷凝器；4 一甲醇精馏柱；5 —酯化反应器；6 —喷头；7 —介孔固体酸催化剂；8 —保温层；9 一反应加热器，10 -甲醇蒸汽分布
ο具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述，但本实用新型的保护范围不限于所述内容。实施例1 参见图1，本介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置，由酯化反应系统和甲醇汽化系统组成。酯化反应系统为外部包裹有反应加热器9和保温层8的酯化反应器5，酯化反应器5为底部有降酸油脂排放口、顶部有排气口的柱形结构，其内腔顶部装有油脂喷头6、中部装有介孔固体酸催化剂7、底部装有甲醇蒸汽分布器10，油脂喷头6与油脂进料管道连接；甲醇汽化系统包括底部装有汽化加热器1的柱形甲醇汽化器2、甲醇精馏柱4和冷凝器3，甲醇汽化器2底部进料口和冷凝器3出口经过管道与甲醇进料管连接， 甲醇精馏柱4设在甲醇汽化器2顶部出口处；甲醇精馏柱4出口通过管道与酯化反应器底部的甲醇蒸汽分布器10连接，酯化反应器5顶部排气口通过管道与冷凝器3入口连接。酯化反应器5底部的甲醇蒸汽分布器10为上表均勻分布有相互间隔5mm、直径2mm的气孔的中空圆盘结构，其入口通过管道与甲醇精馏柱4出口连接。介孔固体酸催化剂采用SO/—/ Fe2O3负载型固体酸，分为上、下两层，固定在酯化反应器中部。汽化加热器1和反应加热器 9均为普通电阻丝式电加热器，保温层8采用普通泡沫塑料。实施例2 参见图1，本介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置与实施例1 相同。酯化反应器5底部的甲醇蒸汽分布器10上表均勻分布有相互间隔8mm、直径3mm的气孔，介孔固体酸催化剂为S0427Zr02、。实施例3 参见图1，本介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置与实施例1 相同。酯化反应器5底部的甲醇蒸汽分布器10上表均勻分布有相互间隔6mm、直径2. 5mm 的气孔，介孔固体酸催化剂为S0427A1203。实施例4 参见图1，本介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置与实施例1 相同。酯化反应器5底部的甲醇蒸汽分布器10上表均勻分布有相互间隔4mm、直径1. 5mm 的气孔，介孔固体酸催化剂为磷钨杂多酸。
权利要求1.一种介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置，其特征在于由酯化反应系统和甲醇汽化系统组成；酯化反应系统为外部包裹有反应加热器(9)和保温层(8)的酯化反应器(5)，酯化反应器(5)为底部有降酸油脂排放口、顶部有排气口的柱形结构，其内腔顶部装有油脂喷头(6)、中部装有介孔固体酸催化剂(7)、底部装有甲醇蒸汽分布器(10)，油脂喷头(6)与油脂进料管道连接；甲醇汽化系统包括底部装有汽化加热器(1)的柱形甲醇汽化器(2)、甲醇精馏柱(4)和冷凝器(3)，甲醇汽化器(2)底部进料口和冷凝器(3)出口经过管道与甲醇进料管连接，甲醇精馏柱(4 )设在甲醇汽化器(2 )顶部出口处；甲醇精馏柱 (4)出口通过管道与酯化反应器底部的甲醇蒸汽分布器(10)连接，酯化反应器(5)顶部排气口通过管道与冷凝器(3 )入口连接。
2.根据权利要求1所述的介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置，其特征在于酯化反应器(5)底部的甲醇蒸汽分布器(10)为上表均勻分布有气孔的中空圆盘结构， 其入口通过管道与甲醇精馏柱(4)出口连接。
3.根据权利要求1所述的介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置，其特征在于介孔固体催化剂(7)分为上、下两层，固定在酯化反应器中部。
4.根据权利要求1所述的介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置，其特征在于汽化加热器(1)和反应加热器(9 )为电加热器。
专利摘要本实用新型涉及一种介孔固体酸催化高酸值油脂气相酯化降酸装置，属化工设备技术领域。包括由酯化反应器、甲醇蒸汽分布器、加热器、保温层、介孔固体到催化剂和喷头组成的酯化反应系统和由甲醇汽化器、加热器、甲醇精馏柱、冷凝器组成的甲醇汽化系统。本实用新型可使甲醇和脂肪酸的反应在介孔固体酸催化剂的表面快速进行，酯化反应产生的水被及时移出酯化反应器并留在反应器外，从而实现高酸值油脂快速降酸，达到提高反应转化率的目的。
文档编号C10L1/02GK202297557SQ20112042820
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者叶节连, 吴桢芬, 杨娜, 潘奇林, 王 华, 苏有勇, 陈恒杰 申请人:昆明理工大学