一种生物柴油的生产方法与流程

本发明涉及一种生物柴油的生产方法，属于生物柴油技术领域。

背景技术：

全世界使用的能源通常分为煤炭及石油等无机化合物（Inorganic compound）和有机化合物(Organic compounds)。我们主要使用的化石燃料，煤炭和石油等能源在采集和使用阶段，会对环境造成污染。

近期为了解决这一问题，出现了多种形态的替代能源方案，此领域的研究非常活跃。其中的一个方案就是利用生物体-生物质（Biomass），生产可持续能源-生物燃料（Bio fuel）。

现有生物燃料的种类有生物乙醇（Bio Ethanol），甲醇（Methanol）

生物柴油（Bio diesel），沼气（甲烷）等。其中利用动物或植物的油脂或再生油脂生产的生物柴油，作为柴油引擎-运输工具的动力燃料广泛使用。

此类生物柴油，目前为止都是在大型成套设备上生产，需要投入巨额的资金-购买设备和运营。现有技术，要求巨额的设备投资资金，经济性非常低，导致市场准入门槛高。现有的生物柴油生产工艺；从原料投入到生产-整体结构非常复杂，设备不仅体积大，操控也非常难，小企业引进设备-生产不容易。

面向小企业和私人的生物柴油生产设备，最近已开始在国外生产销售，但是大部分；从原料投放阶段开始到生产回收的整个工艺非常复杂，在用电量和催化剂使用量等方面仅仅是在沿用，而未能摆脱现有工艺。利用原来的技术生产生物柴油，存在生产工时长、催化剂用量大、用电量大等问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种生物柴油的生产及控制方法。

本发明的一种生物柴油的生产方法，它的生产方法为：由原料催化剂投放部、管道混合装置一、管道混合装置二、震荡装置、高速搅拌装置、N2投放部、回收部和控制系统组成；所述原料催化剂投放部、管道混合装置一、管道混合装置二、震荡装置、高速搅拌装置、N2投放部、回收部是整体连续运转的；所述投放部利用压力泵和自动流量调节器调节原料和催化剂的配比，输送到管道混合装置；所述投放部投入的原料和催化剂通过压力泵输送到管道混合装置一；先预先设定压力；压力泵的压力为1-5bar；经过所述管道混合装置一充分混合的原料和催化剂，输送到管道混合装置二；两个管道混合装置之间连接多个辅助混合装置，通过管道混合装置一和管道混合装置二的原料和催化剂的混合体，继续通过装有多个震荡装置的管道；流经所述震荡装置的生物柴油输送至高速搅拌装置，在高速搅拌装置瞬时反应成为反应率99%高纯度生物柴油；流经上述高速搅拌装置的混合液体，将输送到回收工段，后处理部分沿用现有的工艺。

作为优选，所述催化剂为甲醇钠、甲醇盐、酸性催化剂、碱性催化剂中的一种或几种。

作为优选，所述管道混合装置的格子间隙在1-10mm范围内调节。

作为优选，所述辅助混合装置由数个球体连接组成，且数个球体之间的距离小于20mm。

作为优选，所述震荡装置的频率1KHz-15KHz。

作为优选，所述高速搅拌装置的泵的转速为1000-2000转。

作为优选，所述控制系统的控制方法为：

一、原料循环工段：

1.1、设定泵二原料循环时间，时间为：0-3.60S，其需先打开球阀三，再启动泵二；1.2、设定流量计二的流量；1.3、设定温度计二的温度，温度为0-100℃；1.4、给流量计二流量设定标准时间，时间为0-3.60s；1.5、设定温度计二温度的上下限峰值，峰值为：50℃±10℃；1.6、设定温度计二温度的超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60s；1.7、原料循环中，出现下述、项的情况，泵二停止，球阀三关闭，蜂鸣器开启，控制面板-提示信息；、流量计二未在标准时间内达到设定流量；、温度计二温度出现异常；1.8、设定累计运转时间，时间为0-400.0 min；超过设定时间后，泵二停止，球阀三关闭；解除及重启：需要输入密码，重设累计运转时间；

二、催化循环工段：

2.1、设定泵一催化剂循环时间，时间为0-3.60 S；需先打开球阀一，再启动泵一；2.2、设定流量计一的流量；2.3、设定温度计一的温度，温度为0-100℃；2.4、给流量计一流量设定标准时间；时间为：0-3.60s；2.5、给温度计一温度设定上下限峰值，峰值为50℃±10℃；2.6、设定温度计一温度的超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.600 S；2.7、催化剂循环中，出现下述、项情况下，泵一停止，球阀一关闭，蜂鸣器开启，控制面板-提示信息；流量计一未在标准时间内达到设定流量；温度计一温度出现异常；2.8、设定累计运转时间，时间为0-400.0 min；超过设定时间后，泵一停止，球阀一关闭；解除及重启：需要输入密码，重设累计运转时间；

三、原料、催化剂投入工段：

3.1、前述一、二工段的温度和流量，确认无误；球阀二、球阀四、球阀五打开，球阀一、球阀三关闭,小循环结束，大循环开始；3.2、设定管道混合装置一的运转时间，时间为0-400.0 min；3.3、设定管道混合装置二的运转时间；时间为0-400.0min；3.4、设定高速搅拌装置运转时间，时间为：0-400.000 min；3.5、设定流量计一流量的上下限峰值，峰值范围为800L±10%；3.6、设定流量计二流量的上下限峰值，峰值范围为500L±10%；3.7、设定流量计一超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60s；3.8、设定流量计二超限时间-超过上下限峰值的持续时间；时间为0-3.60s；3.9、设定温度计一温度的上下限峰值，峰值为50℃±10℃；3.10、设定温度计二温度的上下限峰值，峰值为：20℃±10℃；3.11、设定温度计一超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为：0-3.60s；3.12、设定温度计二超限时间-超过上下限峰值的持续时间；时间为：0-3.60s；3.13、确认上述3.7、3.8、3.11、3.12项，如果流量和温度出现异常，蜂鸣器开启，控制面板-提示信息，管道混合装置一、管道混合装置二、泵一、泵二、高速搅拌装置停止，球阀二、球阀四、球阀五关闭；3.14、按下解除键，重启；确认前述一，二工段；3.15、设定本工段累计运转时间，时间为0-400.0min；超过设定时间，本工段全部停止；泵一、泵二、高速搅拌装置、管道混合装置一、管道混合装置二停止；球阀一、球阀二、球阀三、球阀四、球阀五关闭；解除及重启：输密码后，重置时间；3.16、设定本工段特殊数字；

四、混合工程：

4.1、已确认前述第三工段的3.13项的温度和流量正常，球阀六打开，球阀五关闭；4.2、S7和S9哪个没信号，就打开哪个对应的阀门；4.3、如果S7和S9都无信号，优先打开球阀七；4.4、设定流量计一流量的上下限峰值，峰值为800L±10%；4.5、设定流量计二流量的上下限峰值，峰值为500L±10%；4.6、设定温度计一温度的上下限峰值，峰值为：50℃±10%；4.7、设定温度计二温度的上下限峰值，峰值为：20℃±10%；4.8、设定流量计一超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60 s；4.9、设定流量计二超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60 s；4.10、设定温度计一超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60s；4.11、设定温度计二超限时间-超过上下限峰值的持续时间，峰值为0-3.60s；4.12、如果上述4.4、4.5、4.6、4.7项的温度和流量出现异常，蜂鸣器开启，控制面板-提示信息；4.13、泵一、泵二、高速搅拌装置，管道混合装置一、管道混合装置二停止；4.14、设定本工段的累计运转时间，时间为：0-400.0min；泵一、泵二、高速搅拌装置、管道混合装置一、管道混合装置二停止；球阀二V2、球阀四V4、球阀六V6关闭；输入密码后，重新设定运转时间。

本发明的有益效果为：

一、生产设备结构简单、占用很小的空间，即可实现大量生产；

二、大幅降低生物柴油生产过程中使用的催化剂用量。现有工艺；催化剂对比原料的占比大于15-20%，反应结束后蒸馏去除催化剂，需要的投资金额大、生产工时长。本发明催化剂用量占比不到12%，可降低催化剂使用量3%-8%，无需蒸馏处理，缩短了生产工时、节约了投资费用。

三、节约用电量，提高国家竞争力。

四、可生产高纯度生物柴油，有助提高优质生物柴油的产量。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中辅助混合装置的结构示意图；

图3为发明的设备管路图；

图4为本发明的生产流程图。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-4所示，本具体实施方式采用以下技术方案：一种生物柴油的生产方法，它的生产方法为：由原料催化剂投放部、管道混合装置一1、管道混合装置二2、震荡装置4、高速搅拌装置P3、N2投放部、回收部和控制系统组成；所述原料催化剂投放部、管道混合装置一1、管道混合装置二2、震荡装置4、高速搅拌装置P3、N2投放部、回收部是整体连续运转的；所述投放部利用压力泵和自动流量调节器调节原料和催化剂的配比，输送到管道混合装置；所述投放部投入的原料和催化剂通过压力泵输送到管道混合装置一1；为使混合部分效果最大化，先预先设定压力；压力泵的压力为1-5bar；低压即可充分满足要求，无需高压；经过所述<管道混合装置一1充分混合的原料和催化剂，输送到管道混合装置二；两个管道混合装置之间连接多个辅助混合装置3，在输送到管道混合装置二2之前提高混合率。通过管道混合装置一1和管道混合装置二2的原料和催化剂的混合体，继续通过装有多个震荡装置4的管道；在这里原料和催化剂-充分混合完成，才能制成生物柴油。流经所述震荡装置4的生物柴油反应程度约在80%；此状态下为获得99%的反应率，输送至高速搅拌装置P3，在高速搅拌装置P3瞬时反应成为反应率99%高纯度生物柴油。流经上述高速搅拌装置P3的混合液体，将输送到回收工段，后处理部分沿用现有的工艺。

高速搅拌部分不能使用普通泵；如果在市面上找到的泵（叶轮部分）与管道混合装置类似，都可使用到设备上。泵的转速一般达到1000-2000转，就可以生产高纯度生物柴油。

现有工艺多为大批量生产系统，此类系统虽然是连续性运作，但生产设施的投资费用是很大的。采用本工艺，其每小时生产5吨的设备，除去储存罐和原料罐，实际运行的主机部分，只占用长3M*宽3M*高3M的空间，可边移动边生产优质生物柴油。相比现有的工艺，用电量可降低80%，催化剂最少可节约20%，无需蒸馏装置-进而节省两次投资费用。

进一步的，所述辅助混合装置由数个球体连接组成，且数个球体之间的距离a小于20mm。

进一步的，所述投放部使用常见的原料，催化剂也使用常见的甲醇钠、甲醇盐、酸性催化剂、碱性催化剂等液体催化剂。

进一步的，所述管道混合装置的格子间隙a在1-10mm范围内调节。混合装置的格子间隙过小，会直接影响流量，因此需根据原料的温度、粘度、比重等调节间隙。

进一步的，所述震荡装置的频率1KHz-15KHz即可充分满足需求，根据原料种类、成分、质量调节震荡频率，也可以根据催化剂的状态调节震荡频率。

为了提高从上述投放部以1-5bar压力输送的原料和催化剂的混合率，采用自行研发的管道混合装置一1；此管道混合装置一1相比一般搅拌机，混合效果能提高10倍以上，相比一般的搅拌机能缩短0.5-3小时以上的时间。

进一步的，所述控制系统的控制方法为：

一、原料循环工段：

1.1、设定泵二P2原料循环时间，时间为：0-3.60S，其需先打开球阀三V3，再启动泵二P2；

1.2、设定流量计二F2的流量；

1.3、设定温度计二TG2的温度，温度为0-100℃；

1.4、给流量计二F2流量设定标准时间，时间为0-3.60s；

1.5设定温度计二TG2温度的上下限峰值，峰值为：50℃±10℃；

1.6、设定温度计二TG2温度的超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60s；

1.7、原料循环中，出现下述、项的情况，泵二P2停止，球阀三V3关闭，蜂鸣器开启，控制面板-提示信息；、流量计二F2未在标准时间内达到设定流量；、温度计二TG2温度出现异常；

1.8、设定累计运转时间，时间为0-400.0min；超过设定时间后，泵二P2停止，球阀三V3关闭；解除及重启：需要输入密码，重设累计运转时间；

二、催化循环工段：

2.1、设定泵一P1催化剂循环时间，时间为0-3.60 S；需先打开球阀一V1，再启动泵一P1；

2.2、设定流量计一F1的流量；

2.3、设定温度计一TG1的温度，温度为0-100℃；

2.4、给流量计一F1流量设定标准时间；时间为：0-3.60s；

2.5、给温度计一TG1温度设定上下限峰值，峰值为50℃±10℃；

2.6、设定温度计一TG1温度的超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.600 S；

2.7、催化剂循环中，出现下述、项情况下，泵一P1停止，球阀一V1关闭，蜂鸣器开启，控制面板-提示信息；

流量计一F1未在标准时间内达到设定流量；

温度计一TG1温度出现异常；

2.8、设定累计运转时间，时间为0-400.0 min；超过设定时间后，泵一P1停止，球阀一V1关闭；解除及重启：需要输入8位密码，重设累计运转时间；

三、原料、催化剂投入工段：

3.1、前述一、二工段的温度和流量，确认无误；球阀二V2、球阀四V4、球阀五V5打开，球阀一V1、球阀三V3关闭,小循环结束，大循环开始；

3.2、设定管道混合装置一的运转时间，时间为0-400.0min；

3.3、设定管道混合装置二2的运转时间；时间为0-400.0min；

3.4、设定高速搅拌装置P3运转时间，时间为：0-400.000 min；

3.5、设定流量计一F1流量的上下限峰值，峰值范围为800L±10%；

3.6、设定流量计二F2流量的上下限峰值，峰值范围为500L±10%；

3.7、设定流量计一F1超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60s；

3.8、设定流量计二F2超限时间-超过上下限峰值的持续时间；时间为0-3.60s；

3.9、设定温度计一TG1温度的上下限峰值，峰值为50℃±10℃；

3.10、设定温度计二TG2温度的上下限峰值，峰值为：20℃±10℃；

3.11、设定温度计一TG1超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为：0-3.60s；

3.12、设定温度计二TG2超限时间-超过上下限峰值的持续时间；时间为：0-3.60s；

3.13、确认上述3.7、3.8、3.11、3.12项，如果流量和温度出现异常，蜂鸣器开启，控制面板-提示信息，管道混合装置一、管道混合装置二、泵一P1、泵二P2、高速搅拌装置P3停止，球阀二V2、球阀四V4、球阀五V5关闭；

3.14、按下解除键，重启；确认前述一，二工段；

3.15、设定本工段累计运转时间，时间为0-400.0min；超过设定时间，本工段全部停止；泵一P1、泵二P2、高速搅拌装置P3、管道混合装置一1、管道混合装置二2停止；球阀一V1、球阀二V2、球阀三V3、球阀四V4、球阀五V5关闭；解除及重启：输密码后，重置时间；

3.16、设定本工段特殊数字；

四、混合工程：

4.1、已确认前述第三工段的3.13项的温度和流量正常，球阀六V6打开，球阀五V5关闭；

4.2、S7和S9哪个没信号，就打开哪个对应的阀门；

4.3、如果S7和S9都无信号，优先打开球阀七V7；

4.4、设定流量计一F1流量的上下限峰值，峰值为800L±10%；

4.5、设定流量计二F2流量的上下限峰值，峰值为500L±10%；

4.6、设定温度计一TG1温度的上下限峰值，峰值为：50℃±10%；

4.7、设定温度计二TG2温度的上下限峰值，峰值为：20℃±10%；

4.8、设定流量计一F1超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60 s；

4.9、设定流量计二F2超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60 s；

4.10、设定温度计一TG1超限时间-超过上下限峰值的持续时间，时间为0-3.60s；

4.11、设定温度计二TG2超限时间-超过上下限峰值的持续时间，峰值为0-3.60s；

4.12、如果上述4.4、4.5、4.6、4.7项的温度和流量出现异常，蜂鸣器开启，控制面板-提示信息；

4.13、泵一P1、泵二P2、高速搅拌装置P3，管道混合装置一1，管道混合装置二2停止；

4.14、设定本工段的累计运转时间，时间为：0-400.0min；泵一P1、泵二P2、高速搅拌装置P3、管道混合装置一1、管道混合装置二2停止；球阀二V2、球阀四V4、球阀六V6关闭；输入密码后，重新设定运转时间。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。