一种连续酯交换反应器及装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种连续酯交换反应器和连续酯交换反应装置，其中，连续酯交换反应器包括酯交换反应釜和搅拌装置，其中，酯交换反应釜的底部设有混合料进口，上部设有混合料出口；酯交换反应釜内设有多块隔板将酯交换反应釜的内腔分隔成多个腔体；酯交换反应釜的内壁上设有蒸汽伴管，该蒸汽伴管的两端分别设有蒸汽进口和蒸汽出口；所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶，其中，搅拌轴与搅拌电机连接，且自上而下设置在酯交换反应釜内，所述搅拌叶设在搅拌轴上。所述连续酯交换反应装置为包括连续酯交换反应器的连续酯交换反应装置。利用本实用新型的连续酯交换反应装置可以进行连续的酯交换反应，可以用于规模化的连续工业生产。
【专利说明】一种连续酯交换反应器及装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于生物柴油制备设备【技术领域】，特别涉及一种连续酯交换反应器及
装直。
【背景技术】
[0002]在现有生产生物柴油的原料中，高酸值油脂，如潲水油、地沟油和酸化油等就是极为合适的制备生物柴油的原料。利用高酸值油脂作为生产生物柴油的原料一方面可以解决餐饮废油脂的重返餐桌的问题，另一方面降低了生物柴油的生产成本，因此，利用高酸值油脂生产生物柴油具有良好的社会效益和经济效益。
[0003]在现有技术中，利用高酸价油脂生产生物柴油都需要进行酯化或者酯交换处理，目前进行酯化处理的设备很多，英国专利GB143069公 开了一种釜式反应器，该反应器耐腐蚀性不高、且不能是反应连续进行；德国专利DE19610564公开了一种采用多个釜式反应器串联制备生物柴油的方法，其采用间歇反应不利于规模化的连续工业生产；日本专利JP3115249公开了一种在较高压力(0.25~2.5MPa)和较高温度(150~350°C )下制备生物柴油的反应器，该设备要求高、操作复杂；世界专利W09008127公开了一种床层管式反应器，在一定压力下才能进行反应。上述设备均存在制备成本高、不能连续反应的缺点，难以用于规模化的连续工业生产。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种连续酯交换反应器，利用该连续酯交换反应器可以进行连续的酯交换反应。在本 申请人:的申请号为201210447693.X、名称为“植物油精炼中碱炼副产品-皂脚循环利用及零排放工艺”的在先申请中，已给出了该连续酯交换反应器的初步技术方案，本实用新型将对其作进一步详细的描述。
[0005]本实用新型的另一个目的在于提供一种包括上述连续酯交换反应器的连续酯化反应装置。
[0006]本实用新型实现上述目的的技术方案为:
[0007]—种连续酯交换反应器，包括酯交换反应釜和搅拌装置，其中，酯交换反应釜的底部设有混合料进口，上部设有混合料出口 ；酯交换反应釜内设有多块隔板将酯交换反应釜的内腔分隔成多个腔体；酯交换反应釜的内壁上设有蒸汽伴管，该蒸汽伴管的两端分别设有蒸汽进口和蒸汽出口；所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶，其中，搅拌轴与搅拌电机连接，且自上而下设置在酯交换反应釜内，所述搅拌叶设在搅拌轴上。
[0008]所述隔板为三个，沿竖直方向等距地设置在酯交换反应釜内，从上到下将酯交换反应釜的内腔分成A、B、C、D四个腔体；所述搅拌电机设置在酯交换反应釜的顶部的中央；所述搅拌轴的上端与搅拌电机连接，下端与设在酯交换反应釜底部的轴承连接，整个搅拌轴穿过所述的隔板，且搅拌轴与隔板之间具有让物料流动的间隙，每个腔体内设置一个搅拌叶。
[0009]所述混合料进口设置在D腔体的底部中心；所述混合料出口设置于A腔体的右上角；所述蒸汽进口设置于A腔体的左上角；所述蒸汽出口设置于D腔体的右下角。
[0010]所述蒸汽伴管螺旋盘绕在酯交换反应釜内壁上。
[0011]一种包括上述连续酯交换反应器的连续酯交换反应装置，还包括原料油喂料装置、辅料喂料装置以及物料排出装置，其中:
[0012]所述原料油喂料装置包括依次连接的原料油暂存罐、原料油喂料泵、换热器以及原料油流量控制器；
[0013]所述辅料喂料装置包括依次连接的辅料暂存罐、辅料喂料泵以及辅料流量控制器；
[0014]所述原料油喂料装置和辅料喂料装置并联在混合器上，该混合器通过管道与酯交换反应釜的混合料进口连接；
[0015]所述物料排出装置包括连接在酯交换反应釜的混合料出口上的静置分离器。
[0016]所述物料排出装置还包括轻相物料暂存罐、轻相物料出料泵、重相物料暂存罐以及重相物料出料泵，其中，所述轻相物料暂存罐和轻相物料出料泵串接在静置分离器的上部，所述重相物料暂存罐和重相物料出料泵串接在静置分离器的下部。
[0017]所述混合器上还并联连接有备用暂存罐和备用喂料计量泵。
[0018]所述换热器以及酯交换反应釜上分别接有温度控制器A和温度控制器B。
[0019]所述酯交换反应釜上设有压力表，该压力表设置于酯交换反应釜的顶部。
[0020]所述混合料出口与静置分离器之间的管路上还设有取样口。
[0021]本实用新型的连续酯交换反应器的工作原理是:
[0022]所有反应的原料和辅料都从酯交换反应釜底部进入釜内，经搅拌而逐步混合反应，逐步升高液位，依次经过酯交换反应釜内的多个腔体，每个腔体内都设置有搅拌叶，所有的搅拌叶共搅拌轴，物料在酯交换反应釜上升过程中依次经过多个腔体而充分反应，当液位至釜顶部，反应液开始从混合料出口溢出；由于从底部不断进料反应，在釜内停留达到反应时间，从顶部不断溢流出料，实现连续反应，达到连续生产的目的。
[0023]本实用新型的连续酯交换反应装置的工作原理是:
[0024]将物料按照高酸值油脂制备生物柴油设备系统进行操作，同时启动原料油喂料泵、辅料喂料泵(备用喂料计量泵)，同时调节原料油流量控制器和辅料流量控制器(备用喂料计量泵)设定原料、辅料(备用料)每小时流量，达到物料反应最佳比例；打开换热器蒸汽阀门，调节温度控制器B设定反应温度；当液相物料充满混合器时启动混合器；原料、辅料(备用物料)以合适比例、按照设定的速度进入酯交换反应釜进行反应，液位逐步上升；达到设计的反应时间，在连续酯交换反应釜的反应物料满盈达到混合料出口时，物料自然溢流进入静置分离器分离，分离出上层为轻相物料、下层为重相物料。
[0025]本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果:
[0026]1、本实用新型的连续酯交换反应器中，物料从酯交换反应釜的底部进入，物料在酯交换反应釜上升过程中通过搅拌充分混合并反应，根据反应时间计算停留时间，根据停留时间计算容积，从而保证连续反应，达到连续生产的目的。所述隔板可采用可装拆结构，既保证反应时间、防止短路，又便于清理、检修。[0027]2、本实用新型的连续酯交换反应器中，采用蒸汽伴管拌热，提高了热转换效率，又增强了设备的壳体强度。
[0028]3、本实用新型的连续酯交换反应器结构简单，占用空间小，成本低廉，能够进行连续反应，可以用于规模化的连续工业生产。
[0029]4、本实用新型的连续酯交换反应装置，结合连续酯交换反应器的优点，为连续的酯化反应提供了完整的设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型的连续酯交换反应器的一个【具体实施方式】的结构示意图。
[0031]图2为图1所示连续酯交换反应器的工作流程示意图。
[0032]图3为本实用新型的连续酯交换反应装置的一个【具体实施方式】的结构示意图。
[0033]图中附图标记为:
[0034]1-原料油暂存罐、2-辅料暂存罐、3-备用暂存罐、4-原料油喂料泵、5-辅料喂料泵、6-备用喂料计量泵、7-原料油流量控制器、8-辅料流量控制器、9-换热器、10-温度控制器A、11-混合器、12-温度控制器B、13-搅拌装置、14-压力表、15-连续酯交换反应器、16-静置分离器、17-取样口、18-轻相物料暂存罐、19-轻相物料出料泵、20-重相物料暂存罐、21-重相物料出料泵、22-混合料进口、23-混合料出口、24-搅拌电机、25-搅拌轴、26-搅拌叶、27-隔板、28-蒸汽进口、29-蒸汽出口、30-蒸汽伴管、31-酯交换反应釜。
【具体实施方式】
[0035]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0036]实施例1
[0037]参见图1和图3，本实施例的连续酯交换反应器15，包括酯交换反应釜31和搅拌装置13。其中，酯交换反应釜31的底部设有混合料进口 22，上部设有混合料出口 23。酯交换反应釜31内设有三个隔板27，沿竖直方向等距地设置在酯交换反应釜31的内壁上，从上到下将酯交换反应釜31的内腔分成A、B、C、D四个腔体。酯交换反应釜31的内壁上螺旋盘绕有蒸汽伴管30，该蒸汽伴管30的两端分别设有蒸汽进口 28和蒸汽出口 29。所述搅拌装置13包括搅拌电机24、搅拌轴25和搅拌叶26，其中，所述搅拌电机24设置在酯交换反应釜31的顶部的中央；所述搅拌轴25的上端与搅拌电机24连接，下端与设在酯交换反应釜31底部的轴承连接，整个搅拌轴25穿过所述的隔板27，且搅拌轴25与隔板27之间具有让物料流动的间隙，每个腔体内设置一个搅拌叶26。
[0038]参见图1，所述混合料进口 22设置在D腔体的底部中心；所述混合料出口 23设置于A腔体的右上角(本实用新型中，所描述的上、下、左、右均是以图1所示的视图来确定的。)；所述蒸汽进口 28设置于A腔体的左上角；所述蒸汽出口 29设置于D腔体的右下角。
[0039]下面结合附图对本实施例的连续酯化反应器的工作原理作进一步的描述:
[0040]参见图1和图2，所有反应的原料和辅料都从酯交换反应釜3110底部进入釜内，经搅拌而逐步混合反应，逐步升高液位，依次经过酯交换反应釜31的D、C、B、A四个腔体，每个腔体内都设置有搅拌叶26，所有的搅拌叶26共搅拌轴25，物料在酯交换反应釜31上升过程中依次经过4个内部腔体而充分反应，当液位至釜顶部，反应液开始从混合料出口 23溢出；由于从底部不断进料反应，在釜内停留达到反应时间，从顶部不断溢流出料，实现连续反应，达到连续生产的目的。
[0041]实施例2
[0042]本实施例提供一种包括上述连续酯交换反应器15的连续酯交换反应装置,还包括原料油喂料装置、辅料喂料装置以及物料排出装置。其中:
[0043]所述原料油喂料装置包括依次连接的原料油暂存罐1、原料油喂料泵4、换热器9以及原料油流量控制器7，其中，换热器9上接有温度控制器AlO，用于控制原料油的进料温度。通过该原料油喂料装置将原料油输送到酯交换反应釜31中。
[0044]所述辅料喂料装置包括依次连接的辅料暂存罐2、辅料喂料泵5以及辅料流量控制器8。通过该辅料喂料装置将辅料输送到酯交换反应釜31中。
[0045]所述原料油喂料装置和辅料喂料装置并联在混合器11上，该混合器11通过管道与酯交换反应釜31的混合料进口 22连接。通过该混合器11将原料油和辅料充分混合，然后再输送到酯交换反应釜31中，有利于提高反应的效果。同时，该混合器11上还并联连接有备用暂存罐3和备用喂料计量泵6，这样，如果需要备用暂存罐3中的物料进行混合反应，则通过启动备用喂料计量泵6即可，比如在传统甲醇酯化中，需要使用原料油、甲醇和硫酸，则备用暂存罐3可以用于存储硫酸。
[0046]所述物料排出装置包括连接在酯交换反应釜31的混合料出口 23上的静置分离器16，反应后的物料从混合料出口 23中溢出进入静置分离器16内，静置后上部为轻相物料，下部为重相物料。为了把轻相物料和重相物料分离并存储，静置分离器16上还设有轻相物料暂存罐18、轻相物料出料泵19、重相物料暂存罐20以及重相物料出料泵21，其中，所述轻相物料暂存罐18和轻相物料出料泵19串接在静置分离器16的上部，所述重相物料暂存罐20和重相物料出料泵21串接在静置分离器16的底部。
[0047]所述酯交换反应釜31上设有压力表14和温度控制器B12，其中压力表14设置于酯交换反应釜31的顶部，用于检测釜内的压力；温度控制器B12设置于酯交换反应釜31的左上侧，用于控制釜内的反应温度。所述混合料出口 23与静置分离器16之间的管路上还设有取样口 17。
[0048]下面结合附图对本实施例的连续酯化反应装置的工作原理作进一步的描述:
[0049]参见图3，将物料按照高酸值油脂制备生物柴油设备系统进行操作，同时启动原料油喂料泵4、辅料喂料泵5 (备用喂料计量泵6)，同时调节原料油流量控制器7和辅料流量控制器8 (备用喂料计量泵6)设定原料、辅料(备用料)每小时流量，达到物料反应最佳比例；打开换热器9蒸汽阀门，调节温度控制器B12设定反应温度；当液相物料充满混合器11时启动混合器11 ;原料、辅料(备用物料)以合适比例、按照设定的速度进入连续酯交换反应釜31进行反应，液位逐步上升；达到设计的反应时间，在连续酯交换反应釜31的反应物料满盈达到混合料出口 23时，物料自然溢流进入静置分离器16分离，分离出上层为轻相物料、下层为重相物料。下层重相物料进入重相物料暂存罐20，启动重相物料出料泵21将重相物料泵入下道工序中；轻相物料进入轻相物料暂存罐18，启动轻相物料出料泵19将轻相物料泵入下道工序中。
[0050]实施例3[0051]本实施例为实施例2的连续酯交换反应装置的具体应用的举例，具体地，是利用该连续酯交换反应装置实现地沟油连续酯化的例子。
[0052]先将酸价为89(按照国家GB-258检测)的地沟油储存在原料暂存罐；浓度99.8%甲醇储存在辅料暂存罐；浓度为98%浓硫酸储存在备用暂存罐。通过实验室反复测试，确认使用地沟油:甲醇:硫酸体积比为1000: 400: 6为合适比例，酯化反应温度70°C ；
[0053]启动原料喂料泵、辅料喂料泵、备用喂料计量泵，同时调节原料油流量控制器、辅料流量控制器、备用喂料计量泵设定原料油、甲醇、硫酸每小时流量比为1000: 400: 6，打开换热器蒸汽阀门，调节温度控制器B设定酯化反应温度为70°C ;当物料充满混合器时启动混合器；原料油、甲醇、硫酸以合适比例进入连续反应器进行酯化反应，保证物流在连续反应器内停留2h。
[0054]在连续反应器内物料溢满达到混合料出口溢出时，物料自然流出，通过取样口取样检测，测定酯化油酸值为0.96mgK0H/g (按照国家GB-258检测)，物料进入液相连续式分离器，上层轻相物料为酸甲醇、下层重相物料为酯化油；下层重相物料酯化油流到重相物料暂存罐，启动重相物料出料泵进行下步酯交换工序；轻相物料酸甲醇流到轻相物料暂存罐，启动轻相物料出料泵进行下步中和酸、脱甲醇工序。
[0055]实施例4
[0056]本实施例为实施例2的连续酯交换反应装置的具体应用的举例，具体地，是利用该连续酯交换反应装置实现酯化油连续酯化的例子。
[0057]先将需要酯交换处理的酯化油储存在原料暂存罐；碱-甲醇(碱浓度2.5% )储存在辅料暂存罐。通过实验室反复测试，确认使用地沟油:碱-甲醇体积比为1000: 530为合适比例，酯交换反应温度50°C ；
[0058]启动泵原料喂料泵、辅料喂料泵，同时调节原料油流量控制器、辅料流量控制器设定酯化油、碱-甲醇每小时流量比为1000: 530;打开换热器蒸汽阀门，调节温度控制器B设定酯化反应温度为50°C;当物料充满混合器时启动混合器；原料油、碱-甲醇以合适比例进入连续反应器进行酯交换反应，保证物流在连续反应器内停留lh。
[0059]在连续反应器内物料溢满达到混合料出口溢出时，物料自然流出，通过取样口取样检测，检测酯交换完全，物料进入液相连续式分离器，上层轻相物料为粗甲酯、下层重相物料为粗甘油；下层重相物料粗甘油到重相物料暂存罐，启动重相物料出料泵进行下步中和酸、脱甲醇工序；轻相物料粗甲酯到轻相物料暂存罐，启动轻相物料出料泵进行下步脱甲醇、精馏工序。
[0060]上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种连续酯交换反应器，其特征在于，包括酯交换反应釜和搅拌装置，其中，酯交换反应釜的底部设有混合料进口，上部设有混合料出口 ；酯交换反应釜内设有多块隔板将酯交换反应釜的内腔分隔成多个腔体；酯交换反应釜的内壁上设有蒸汽伴管，该蒸汽伴管的两端分别设有蒸汽进口和蒸汽出口 ；所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶，其中，搅拌轴与搅拌电机连接，且自上而下设置在酯交换反应釜内，所述搅拌叶设在搅拌轴上。
2.根据权利要求1所述的连续酯交换反应器，其特征在于，所述隔板为三个，沿竖直方向等距地设置在酯交换反应釜内，从上到下将酯交换反应釜的内腔分成A、B、C、D四个腔体；所述搅拌电机设置在酯交换反应釜的顶部的中央；所述搅拌轴的上端与搅拌电机连接，下端与设在酯交换反应釜底部的轴承连接，整个搅拌轴穿过所述的隔板，且搅拌轴与隔板之间具有让物料流动的间隙，每个腔体内设置一个搅拌叶。
3.根据权利要求2所述的连续酯交换反应器，其特征在于，所述混合料进口设置在D腔体的底部中心；所述混合料出口设置于A腔体的右上角；所述蒸汽进口设置于A腔体的左上角；所述蒸汽出口设置于D腔体的右下角。
4.根据权利要求3所述的连续酯交换反应器，其特征在于，所述蒸汽伴管螺旋盘绕在酯交换反应爸内壁上。
5.一种包括权利要求1?4中任一项所述的连续酯交换反应器的连续酯交换反应装置，其特征在于，还包括原料油喂料装置、辅料喂料装置以及物料排出装置，其中: 所述原料油喂料装置包括依次连接的原料油暂存罐、原料油喂料泵、换热器以及原料油流量控制器； 所述辅料喂料装置包括依次连接的辅料暂存罐、辅料喂料泵以及辅料流量控制器； 所述原料油喂料装置和辅料喂料装置并联在混合器上，该混合器通过管道与酯交换反应釜的混合料进口连接； 所述物料排出装置包括连接在酯交换反应釜的混合料出口上的静置分离器。
6.根据权利要求5所述的连续酯交换反应装置，其特征在于，所述物料排出装置还包括轻相物料暂存罐、轻相物料出料泵、重相物料暂存罐以及重相物料出料泵，其中，所述轻相物料暂存罐和轻相物料出料泵串接在静置分离器的上部，所述重相物料暂存罐和重相物料出料泵串接在静置分离器的下部。
7.根据权利要求6所述的连续酯交换反应装置，其特征在于，所述混合器上还并联连接有备用暂存罐和备用喂料计量泵。
8.根据权利要求7所述的连续酯交换反应装置，其特征在于，所述换热器以及酯交换反应釜上分别接有温度控制器A和温度控制器B。
9.根据权利要求8所述的连续酯交换反应装置，其特征在于，所述酯交换反应釜上设有压力表，该压力表设置于酯交换反应釜的顶部。
10.根据权利要求9所述的连续酯交换反应装置，其特征在于，所述混合料出口与静置分离器之间的管路上还设有取样口。
【文档编号】C11C3/10GK203474763SQ201320457888
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月29日 优先权日:2012年11月9日
【发明者】俞正平, 胡昊, 俞心建 申请人:广州市南洋国际工程技术服务公司, 佛山正德生物工程有限公司, 佛山市正德石油化工机械设备有限公司