生物柴油酯化反应塔的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种生物柴油酯化反应塔，包括：物料出料口、甲醇进口、测温计、测压计、液位计、放料阀、甲醇出口、物料进料口和塔体；所述物料进料口和所述甲醇出口设置在所述塔体的顶端，所述甲醇进口和所述物料出料口设置在塔体的底部，所述塔体内部间隔设置有多层的孔板，所述放料阀设置在每一层孔板旁用以维持物料液位高度，所述液位计设置在每一层孔板旁用以观察塔体内每一层孔板上物料层的液位高度，所述测温计和所述测压计设置在每一层孔板旁用以观察每一层孔板的温度和压力。本实用新型结构简单，不容易结焦，并且拆装清洗方便；耐高压性能强；在酯化反应过程中不需要添加催化剂；可使塔内的甲醇达到亚临界，反应速度快，反应更彻底。
【专利说明】生物柴油酯化反应塔
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种反应塔，具体地，涉及一种生物柴油酯化反应塔。
【背景技术】
[0002]生物柴油是指由动植物油脂(脂肪酸甘油三酯)与醇(甲醇或乙醇)经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯。与传统的石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性，可部分添加到石化柴油中，因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。
[0003]生产生物柴油生物酶合成法和化学法合成，生物柴油的化学法生产是采用生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇，并使用氢氧化钠(占油脂重量的1%)或甲醇钠做为触媒，在酸性或者碱性催化剂和高温(230?250°C)下发生酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中产生10%左右的副产品甘油。但化学法合成生物柴油有以下缺点:反应温度较高、工艺复杂；反应过程中使用过量的甲醇，后续工艺必须有相应的醇回收装置，处理过程繁复、能耗高；油脂原料中的水和游离脂肪酸会严重影响生物柴油得率及质量；产品纯化复杂，酯化产物难于回收；反应生成的副产物难于去除，而且使用酸碱催化剂产生大量的废水，废碱(酸)液排放容易对环境造成二次污染等。由于利用物酶法合成生物柴油具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放等优点，具有环境友好性，因而日益受到人们的重视。但利用生物酶法制备生物柴油目前存在着一些亟待解决的问题:脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇(如甲醇或乙醇等)转化率低，一般仅为40%?60% ；甲醇和乙醇对酶有一定的毒性，容易使酶失活；副产物甘油和水难以回收，不但对产物形成一致，而且甘油也对酶有毒性；短链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性，使固化酶的使用寿命大大缩短。这些问题是生物酶法工业化生产生物柴油的主要瓶颈。
[0004]生物柴油的制备工艺流程包括以下步骤:(I)物理精炼:首先将油脂水化或磷酸处理，除去其中的磷脂，胶质等物质。再将油脂预热、脱水、脱气进入脱酸塔，维持残压，通入过量蒸汽，在蒸汽温度下，游离酸与蒸汽共同蒸出，经冷凝析出，除去游离脂肪酸以外的净损失，油脂中的游离酸可降到极低量，色素也能被分解，使颜色变浅。(2)甲醇预酯化:首先将油脂水化脱胶，用离心机除去磷脂和胶等水化时形成的絮状物，然后将油脂脱水。原料油脂加入过量甲醇，在酸性催化剂存在下，进行预酯化，使游离酸转变成甲酯。蒸出甲醇水，经分馏后，无游离酸的分出C12-16棕榈酸甲酯和C18油酸甲酯。(3)酯交换反应:经预处理的油脂与甲醇一起，加入少量NaOH做催化剂，在一定温度与常压下进行酯交换反应，即能生成甲酯，采用二步反应，通过一个分离器连续地除去初反应中生成的甘油，使酯交换反应继续进行。(4)重力沉淀、水洗与分层。(5)甘油的分离与粗制甲酯的获得。(6)水份的脱出、甲醇的释出、催化剂的脱出与精制生物柴油的获得，整个工艺流程实现闭路循环，原料全部综合利用，实现清洁生产。[0005]由于酯化反应塔在整个工艺流程中起着重要作用，现有技术的酯化反应塔的结构复杂，容易结焦，并且拆装清洗不方便；耐压性能低；在酯化反应过程中需要添加催化剂；塔内的甲醇无法达到亚临界，反应速度慢，反应不彻底。
[0006]因此，有必要设计出一种新型的生物柴油酯化反应塔。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种生物柴油酯化反应塔，本发明提供的生物柴油具有结构简单，不容易结焦，并且拆装清洗方便；耐高压性能强；在酯化反应过程中不需要添加催化剂；塔内的甲醇可以达到亚临界，反应速度快，反应更彻底。
[0008]本实用新型的目的通过以下技术方案实现，一种生物柴油酯化反应塔，包括:物料出料口、甲醇进口、测温计、测压计、液位计、放料阀、甲醇出口、物料进料口和塔体；所述物料进料口和所述甲醇出口设置在所述塔体的顶端，所述甲醇进口设置在所述塔体的底部侧面，所述物料出料口设置在所述塔体的底部顶端，所述塔体内部在竖直方向上间隔设置有多层的孔板，所述孔板设置有微孔，所述放料阀设置在每一层孔板旁用以维持物料液位高度，所述液位计设置在每一层孔板旁用以观察塔体内每一层孔板上物料层的液位高度，所述测温计和所述测压计设置在每一层孔板旁用以观察每一层孔板的温度和压力。
[0009]优选的，所述孔板的数目为3?6个。
[0010]优选的，所述测温计和测压计位于所述液位计的同侧或对侧。
[0011]与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果:
[0012](I)本实用新型的物料与气相甲醇采用逆流反应原理，反应速度快，反应更彻底；
[0013](2)本实用新型的内部没有运转设备，结构简单，设备制造容易，成本低；
[0014](3)本实用新型与其他填料塔、泡罩塔相比，不容易结焦，并且拆装清洗更加方便；
[0015](4)本实用新型为耐压设备，塔内压力越高，油脂与甲醇反应速度越快，反应越彻底；
[0016](5)本实用新型塔内甲醇可以达到亚临界，在酯化反应过程中可以不添加催化剂。【专利附图】
【附图说明】
[0017]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0018]图1是本实用新型的结构示意图；
[0019]图2是图1所示结构的局部放大图。
[0020]图中:1为物料出料口，2为甲醇进口，3为测温计,4为测压计,5为液位计,6为放料阀，7为甲醇出口，8为物料进料口，9为微孔、10为孔板。
【具体实施方式】
[0021]下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0022]实施例1、一种生物柴油酯化反应塔
[0023]如图1和图2所示的一种生物柴油酯化反应塔，包括:物料出料口 1、甲醇进口 2、测温计3、测压计4、液位计5、放料阀6、物料进料口 8、甲醇出口 7、孔板10和塔体；物料进料口 8和甲醇出口 7设置在塔体的顶端，甲醇进口 2设置在塔体的底部侧面，物料出料口 I设置在塔体的底部顶端，塔体内部在竖直方向上间隔设置有多层的孔板10，孔板10设置有微孔9，放料阀6设置在每一层孔板旁用以维持物料液位高度，液位计5设置在每一层孔板旁用以观察塔体内每一层孔板上物料层的液位高度，测温计3和测压计4设置在每一层孔板旁用以观察每一层孔板的温度和压力，孔板的数目为4个，测温计3和测压计4位于液位计5的同侧或对侧。
[0024]实施例2、一种生物柴油酯化反应塔
[0025]如图1和图2所示的一种生物柴油酯化反应塔，包括:物料出料口 1、甲醇进口 2、测温计3、测压计4、液位计5、放料阀6、物料进料口 8、甲醇出口 7、孔板10和塔体；物料进料口 8和甲醇出口 7设置在塔体的顶端，甲醇进口 2设置在塔体的底部侧面，物料出料口 I设置在塔体的底部顶端，塔体内部在竖直方向上间隔设置有多层的孔板10，孔板10设置有微孔9，放料阀6设置在每一层孔板旁用以维持物料液位高度，液位计5设置在每一层孔板旁用以观察塔体内每一层孔板上物料层的液位高度，测温计3和测压计4设置在每一层孔板旁用以观察每一层孔板的温度和压力，孔板的数目为3个，测温计3和测压计4位于液位计5的同侧或对侧。
[0026]实施例3、一种生物柴油酯化反应塔
[0027]如图1和图2所示的一种生物柴油酯化反应塔，包括:物料出料口 1、甲醇进口 2、测温计3、测压计4、液位计5、放料阀6、物料进料口 8、甲醇出口 7、孔板10和塔体；物料进料口 8和甲醇出口 7设置在塔体的顶端，甲醇进口 2设置在塔体的底部侧面，物料出料口 I设置在塔体的底部顶端，塔体内部在竖直方向上间隔设置有多层的孔板10，孔板10设置有微孔9，放料阀6设置在每一层孔板旁用以维持物料液位高度，液位计5设置在每一层孔板旁用以观察塔体内每一层孔板上物料层的液位高度，测温计3和测压计4设置在每一层孔板旁用以观察每一层孔板的温度和压力，孔板的数目为6个，测温计3和测压计4位于液位计5的同侧或对侧。
[0028]原料油从物料进料口 8以一定流速进入生物柴油酯化反应塔内，均匀地落到塔内的孔板10上，气化后的甲醇气体从甲醇进口 2喷入，进入塔内的原料油被上升的气化甲醇托住，不能通过孔板上的微孔9迅速流到下一层孔板上；当塔内物料达到一定液位，物料自身重力增加到一定程度时，塔内物料开始沿着孔板上的微孔流到下一层孔板上，以此类推，直到塔内物料通过孔板上的微孔流入塔底；每一层孔板旁都设立维持物料液位高度的放料阀6，而且每一层孔板旁都设立液位计5，通过液位计观察塔内每一层孔板上物料层的液位高度，当物料层超过设定的标准液位时，需调节放料阀6维持塔内每一层物料层的高度。
[0029]生物柴油酯化反应塔在正常工作时，必须通过测温计3和测压计4观察每一层孔板的温度和压力；孔板数量根据原料油酸值及塔内孔板数一般设定3?6块，孔板上的微孔大小和数量根据原料油进料量和醇油比来设定，要保证塔内每一层孔板上的物料有一定高度；生物柴油酯化反应塔温度一般控制在70°C?220°C，压力控制在0.1MPa?3.5MPa，温度和压力越高，反应完成的速度越快；反应完成后，过量甲醇从甲醇出口 7进入甲醇回收系统，反应生成的生物柴油从物料出料口 I排出；在正常工作时，塔内压力越高，反应使用的甲醇量越少；塔内温度太高容易造成塔内物料结焦，堵塞微孔；在正常生产时，一定要观察孔板各层的压力变化情况，当压差过大时，可以判定孔板上的微孔已经堵塞。
[0030]以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。
【权利要求】
1.一种生物柴油酯化反应塔，其特征在于，包括:物料出料口、甲醇进口、测温计、测压计、液位计、放料阀、甲醇出口、物料进料口和塔体；所述物料进料口和所述甲醇出口设置在所述塔体的顶端，所述甲醇进口设置在所述塔体的底部侧面，所述物料出料口设置在所述塔体的底部顶端，所述塔体内部在竖直方向上间隔设置有多层的孔板，所述孔板设置有微孔，所述放料阀设置在每一层孔板旁用以维持物料液位高度，所述液位计设置在每一层孔板旁用以观察塔体内每一层孔板上物料层的液位高度，所述测温计和所述测压计设置在每一层孔板旁用以观察每一层孔板的温度和压力。
2.如权利要求1所述的生物柴油酯化反应塔，其特征在于，所述孔板的数目为3?6个。
3.如权利要求1或2所述的生物柴油酯化反应塔，其特征在于，所述测温计和测压计位于所述液位计的同侧或对侧。
【文档编号】C11C3/10GK203728807SQ201420091930
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】杨建斌, 任吉海, 李华章, 张学旺, 祁美红, 杜传林, 李坚, 祁卫兵 申请人:上海中器环保科技有限公司, 杨建斌