本发明涉及到一种气液两相酯化预处理微生物油脂的方法及设备，涉及油脂化学利用、生物柴油制备及相关设备技术领域。
背景技术：
众所周知绿色环保可再生的生物柴油是替代现有燃油的潜在油料，有着非常广泛的运用前景，但目前由于生产成本过高等原因而无法推广使用。
这其中对于高酸值油脂的预处理工艺就是制约因素之一，目前，用来生产生物柴油的设备有：釜式反应器、管式反应器、滴流床反应器、膜反应器、微通道反应器等，除传统的反应釜外其他装置几乎主要用于酯交换反应，且一班停留在研发或中式阶段。釜式反应器就是一般的反应釜。其投料方便、操作简单、工艺成熟。但传质差，在降低高酸值油脂上需要多级反应才能达到预期效果，不仅提高了能耗，延长了时间，增加了低级醇的使用量，且工艺繁琐。
此外，油脂来源是制约其工业化的另一个主要因素。目前随着工业技术的发展，微生物油脂逐步成为了可利用制备生物柴油的原料，但高品质的一般用于食用等其他高附加值领域，而较差的油料，其酸值过高，有的达到了30mgKOH/g，在制备生物柴油前必须进行降酸值的酯化预处理。
由此可见若要设计出原理简单、步骤集成，节能少时，且可一步降低微生物油脂酸价的工艺及设备显得尤为迫切。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的多级反应，能耗高，耗时长，工序复杂等缺点，本发明提供一种气液两相酯化预处理微生物油脂的方法及设备，该反应器原理简单、步骤集成，可以实现高酸值油脂的一步降低酸值的目的。
本发明的技术方案为：一种气液两相酯化预处理微生物油脂的设备，依次由反应器、冷凝器、馏分收集罐、加热器、精馏塔、醇储罐、防爆泵、汽化器串联组成循环反应体系；所述的反应器顶部设有混合蒸汽出口，底部醇蒸汽入口处设有气体分布网，气体分布网下设止回阀。
反应器中设有搅拌、隔板或循环装置中的任意一种或几种。
所述气体分布网包括网状、孔状分布网结构。
反应器的上部还设有微生物油料及催化剂进口、观察口，反应器的底部还设有产品出口。
基于所述的一种气液两相酯化预处理微生物油脂的设备的方法，微生物油料从微生物油料进口进入反应器中，低级醇蒸气由反应器底部的醇蒸汽进口进入，底部进入的低级醇蒸气经过气体分布网与反应器中的微生物油料在酸催化剂的存在下接触反应，未反应的低级醇蒸气和生成的水蒸汽从顶部的混合蒸汽出口排出，经冷凝器冷凝得到的水和低级醇混合液进入馏分收集罐中，并通过精馏塔处理后进入醇储罐中待用，当反应器中油料酸价降低到酸值小于2mgKOH/g时停止反应；醇储罐中的回收低级醇通过防爆泵进入汽化器内，气化后由止回阀控制重新进入反应器内反应。
反应器中的温度为101～260℃，汽化器的温度为65～150℃。
所述的酸催化剂包括浓硫酸、对甲苯磺酸、Al2O3、SiO2、TiO2、TiO2-SiO2、Al2O3-SiO2、ZrSO4、ZrO2/SiO2、SO42-/TiO2固体酸中的任意一种或几种混合物。
馏分收集罐的出口通过防爆泵将混合液经加热器预热后送至精馏塔精馏，精馏低级醇回至醇储罐待用。
所述的低级醇包括甲醇或乙醇。
有益效果：
本发明采用新型气液两相反应器酯化微生物油脂，设备整体为锥形，该气液两相反应器为可加热的耐压装置，可以在较低压力下使低沸点低级醇在高于其沸点的情况下与微生物油脂有足够的时间接触反应，反应器可根据具体需要加搅拌、隔板或循环装置。低级醇蒸汽入口装有气体分布网，该设计可使低级醇以蒸汽的形式从反应器底部进入反应器并利用爬升高度与游离脂肪酸实现在低压高温下快速反应；为使反应可在高于低级醇沸点的温度下反应，设备需适当耐压(1MPa)；反应器中出来的醇水混合物经冷凝后可通过精馏的方式精制并回用。该方法可有效降低油脂酸值，油脂转化率≥95％，油收率≥98％。此设备可有效将副产物水随时排出反应体系，并通过精馏法将低级醇回用，可有效提高高酸值油脂的酯化产率和减少低级醇使用量。
附图说明
图1：一个实施例流程简易说明图。
其中，1为止回阀，2为气体分布网，3为反应器，4为汽化器，5为防爆泵，6为醇储罐，7为精馏塔，8为馏分收集罐，9为加热器，10为冷凝器。
具体实施方法
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
结合附图，以下是具体实施例。
本发明主要涉及一种气液两相酯化预处理微生物油脂的方法及设备。其主要步骤为将微生物油料，酸催化剂从原料进口投入锥形反应器中，加热至设定温度101℃～260℃，以此保障反应生成水及时脱离锥形反应器，提高游离脂肪酸酯化率；将低级醇蒸气由反应器底部的低沸点原料蒸汽进口进入，底部进入的低级醇蒸气经过分布网与反应器中的微生物油脂接触反应，未反应的低级醇蒸气和生成的水蒸汽从反应器的混合蒸汽出口排出，进入冷凝器中冷凝，经冷凝器冷凝得到的水和低级醇混合液进入馏分收集罐中，并通过精馏塔处理后进入醇储罐中回用，当反应器中油料酸价降低到一定程度时停止反应并放出产品。一种气液两相反应器，反应器主体由反应器及搅拌器、冷凝器、气体分布网和止回阀组成，其他配套设备有汽化器、防爆泵、醇储罐、精馏塔、馏分收集罐等组成。反应器中低级醇气体入口为网状、孔状等均匀分布器；该设计可使低级醇以蒸汽的形式从反应器底部进入反应器并利用爬升高度与游离脂肪酸实现在低压高温下快速反应。
反应器的混合蒸汽出口与冷凝器的进口连接，冷凝器的出口与馏分收集罐连接，馏分收集罐的出口通过防爆泵可将混合液经加热器预热后送至精馏塔精馏，其精馏低级醇回至醇储罐待用。
原料低级醇罐出口链接防爆泵和汽化器的进口连接，汽化器的出口和反应器的底部连接并通过气体分布网向反应器内输送低级醇气体，为防止油料逆流，在气体分布网下端安装有止回阀；反应器和加热器中设有加热装置；反应器的上部设有微生物油料及催化剂进口、混合蒸汽出口、观察口、搅拌器等，反应器的底部设有低级醇蒸汽进口和产品出口。
反应器中设有搅拌、隔板或循环装置中的任意一种或几种。
一种气液两相酯化预处理微生物油脂的方法及设备，将微生物油料，酸催化剂从原料进口投入锥形反应器中，低级醇蒸气由反应器底部的低沸点原料蒸汽进口进入，底部进入的低级醇蒸气经过分布网与反应器中的微生物油脂接触反应，未反应的低级醇蒸气和生成的水蒸汽从反应器的混合蒸汽出口排出，进入冷凝器中冷凝，经冷凝器冷凝得到的水和低级醇混合液进入馏分收集罐中，并通过精馏塔处理后进入醇储罐中回用，当反应器中油料酸价降低到一定程度时停止反应并放出产品。
精馏塔中的水定期从底部的副产物出口排出。
反应器中的温度为101～260℃，汽化器的温度为65～150℃，保证低级醇的气化。
所述的固体酸催化剂的载体为分子筛、硅胶、吸附树脂、多孔陶瓷、硅藻土或浮石中的任意一种。
可用于此反应的酸催化剂为浓硫酸、对甲苯磺酸、Al2O3、SiO2、TiO2、TiO2-SiO2、Al2O3-SiO2、ZrSO4、ZrO2/SiO2、SO42-/TiO2等固体酸中的任意一种或几种混合物。
微生物油脂(酸值为26mgKOH/g)、催化剂、甲醇、乙醇均为市购。
实施例1：
原料：微生物油脂(中国科学院大连化学物理研究所)，甲醇，浓硫酸
向反应器3中注入适量的微生物油脂和0.8％质量比的浓硫酸催化剂，升高温度至110℃，开始从下端注入甲醇蒸汽，汽化器4温度为80℃。当馏分收集罐中有大量醇水混合物时开启精馏塔，控制回流比为1:1，塔顶温度为65℃，当反应器下端放出的油品酸价达到1mgKOH/g时即可停止甲醇进入并继续加热脱除反应器中甲醇，开启放料阀既得低酸值油脂。测得脂肪酸甲酯化的转化率达到96.1％，油收率为98.3％。
实施例2：
原料：微生物油脂，甲醇，对甲苯磺酸
向反应器3中注入适量的微生物油脂和1％质量比的对甲苯磺酸催化剂，升高温度至150℃，开始从下端注入甲醇蒸汽，汽化器4温度为75℃。当馏分收集罐中有大量醇水混合物时开启精馏塔，控制回流比为1.2:1，塔顶温度为64.8℃，当反应器下端放出的油品酸价达到1.1mgKOH/g时停止甲醇进入并继续加热脱除反应器中甲醇，开启放料阀既得低酸值油脂。测得脂肪酸甲酯化的转化率达到95.7％，油收率为98％。
实施例3
原料：微生物油脂，甲醇，固体酸催化剂
将反应器中注入适量的微生物油脂，并加入15％质量比的SO42-/TiO2催化剂，升高温度至200℃，开始从下端注入甲醇蒸汽，汽化器温度100℃。当馏分收集罐中有大量醇水混合物时开启精馏塔，控制回流比为1.1:1，塔顶温度为64.9℃，当反应器下端放出的油品酸价达到达到1.2mgKOH/g时停止甲醇进入并继续加热脱除反应器中甲醇，开启放料阀既得低酸值油脂。测得脂肪酸甲酯化的转化率达到95.3％，油收率为98.1％。
实施例4：
原料：微生物油脂，乙醇，混合催化剂
将反应器中注入适量的微生物油脂，并加入0.5％质量比的对甲苯磺酸和20％质量比的ZrO2/SiO2催化剂，升高温度至230℃，开始从下端注入低级醇蒸汽，汽化器温度90℃。当馏分收集罐中有大量醇水混合物时开启精馏塔，控制回流比为1.2:1，塔顶温度为78.2℃，当反应器下端放出的油品酸价达到达到0.9mgKOH/g时停止低级醇进入并继续加热脱除反应器中低级醇，开启放料阀既得低酸值油脂。测得脂肪酸甲酯化的转化率达到96.5％，油收率为97.6％。