一种生物柴油连续酯交换反应系统及其酯交换反应方法与流程

本发明涉及一种生物柴油连续酯交换反应系统及其酯交换反应方法。

背景技术：

利用废弃油脂生产生物柴油的生产过程中，需要将降酸后的油脂进行酯交换，以生成脂肪酸甲酯，现有技术一般将低酸油脂与碱甲醇的混合物置于沉降反应罐中在60℃常压下进行反应沉降，该过程需要历时至少8小时(沉降时间越久，甘油含量越低)，反应罐容积至少20m³，占用空间大，厂房及设备投入成本高，酯交换时间长，交换效率低。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种生物柴油连续酯交换反应系统及其酯交换反应方法，解决占用厂房内空间大、以及酯交换效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种生物柴油连续酯交换反应系统，包括油脂加热器，用于进行沉降预反应的磁力搅拌罐，管式反应器，以及用于泄压的泄压罐；所述油脂加热器连接有用于为所述油脂加热器输送低酸油脂的低酸油脂输送管，所述油脂加热器与所述磁力搅拌罐之间连接有用于将所述油脂加热器内已加热的低酸油脂输送至所述磁力搅拌罐内的醇油混合输送管，所述醇油混合输送管上连接有用于为所述醇油混合输送管内输送碱甲醇的碱甲醇输送管，所述磁力搅拌罐与所述管式反应器之间连接有用于将所述磁力搅拌罐内的预反应物输送至所述管式反应器内的预反应物输送管，所述管式反应器与所述泄压罐之间连接有用于将所述管式反应器内的反应物输送至所述泄压罐内的反应物输送管，所述泄压罐的底部连接有脂肪酸甲酯外输管，所述泄压缓冲罐的顶部连接有甲醇回收管。

进一步地，所述醇油混合输送管上设有用于控制所述醇油混合输送管开闭的止回阀，并且该止回阀位于所述碱甲醇输送管和所述磁力搅拌罐之间。

进一步地，所述预反应物输送管上设有第一压力阀，并且该第一压力阀的开启压力为0.5mpa。

进一步地，所述反应物输送管上设有第二压力阀，并且该第一压力阀的开启压力为0.3mpa。

进一步地，所述磁力搅拌罐的容积为1-2m²，其内的工作压力为4-5kg/cm²，工作搅拌转速为60转/分钟，工作温度为60-70℃。

进一步地，所述低酸油脂输送管的自由端与外界油脂降酸工段连接，所述碱甲醇输送管的自由端与存储有15％-20％碱甲醇的外界碱甲醇存储罐连接。

进一步地，所述甲醇回收管的自由端与外界甲醇回收工段连接，所述脂肪酸甲酯外输管与外界脱醇工段连接。

进一步地，所述油脂加热器的加热温度为60-70℃。

利用一种生物柴油连续酯交换反应系统的酯交换反应方法，包括以下步骤：

步骤1、将外界油脂降酸工段降酸处理后的低酸油脂通过低酸油脂输送管输送至油脂加热器进行加热，加热至60-70℃后通过醇油混合输送管外输；

步骤2、将外界碱甲醇存储罐内的碱甲醇通过碱甲醇输送管输送至醇油混合输送管内与醇油混合输送管内的低酸油脂混合后一起输送至磁力搅拌罐；

步骤3、碱甲醇与低酸油脂混合物在磁力搅拌罐内进行充分混合及预反应，混合及预反应时间为6-10分钟，混合及预反应后的预反应物通过预反应物输送管进入管式反应器；

步骤4、预反应物在管式反应器内进行充分的酯交换反应得到脂肪酸甲酯、甘油、皂和甲醇，之后经过充分酯交换反应产生的脂肪酸甲酯、甘油、皂和甲醇通过反应物输送管进入泄压罐内；

步骤5、进入泄压罐内的脂肪酸甲酯、甘油、皂和甲醇进行泄压分离，其中甲醇经由甲醇回收管去往外界甲醇回收工段回收甲醇以再利用，皂留于泄压罐内，脂肪酸甲酯、甘油、以及少量的皂和甲醇经由脂肪酸甲酯外输管去往外界脱醇工段进行脱醇处理。

具体地说，在步骤3中，所述磁力搅拌罐的容积为1-2m²、其内的工作压力为4-5kg/cm²、工作搅拌转速为60转/分钟、工作温度为60-70℃；在步骤4中，所述预反应物进行充分的酯交换反应时间为20-30分钟，并且反应后其酯交换率达到95-98％。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明结构简单、设计科学合理，使用方便，占用厂房空间小，并且酯交换效率高，可连续进行酯交换反应。

本发明包括油脂加热器、磁力搅拌罐、管式反应器和泄压罐，低酸油脂输送管将低温低酸油脂(20℃)输送至油脂加热器，油脂加热器将其内的低酸油脂加热至60-70℃，之后将加热好的低酸油脂通过醇油混合输送管输送至磁力搅拌罐，过程中碱甲醇输送管将外界碱甲醇存储罐内存储的15％-20％碱甲醇输送至醇油混合输送管内与醇油混合输送管内的60-70℃低酸油脂进行混合，混合后的碱甲醇和低酸油脂一起被输送至磁力搅拌罐内进行酯交换预反应，磁力搅拌罐的容积为1-2m²、工作压力为4-5kg/cm²、工作搅拌转速为60转/分钟、工作温度为60-70℃，磁力搅拌罐内的碱甲醇和低酸油脂可快速充分进行酯交换预反应，反应时间6-10分钟，预反应物通过预反应物输送管输送至管式反应器进行充分的酯交换反应20-30分钟后，即可使酯交换率达到95-98％，酯交换完成的产物(甘油、皂、甲醇和脂肪酸甲酯)经过反应物输送管被输送至泄压罐进行泄压分离，甲醇由甲醇回收管输送至甲醇回收工段进行回收再利用，甘油和脂肪酸甲酯经由脂肪酸甲酯外输管输送至脱醇工段以脱除少量未分离的甲醇。整个过程高效快速，并可连续进行酯交换反应，同时设备占用空间小，可有效降低生产成本投入。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-油脂加热器、2-磁力搅拌罐、3-管式反应器、4-泄压罐、5-低酸油脂输送管、6-醇油混合输送管、7-碱甲醇输送管、8-预反应物输送管、9-反应物输送管、10-脂肪酸甲酯外输管、11-甲醇回收管、12-止回阀、13-第一压力阀、14-第二压力阀、15-外界油脂降酸工段、16-外界碱甲醇存储罐、17-外界甲醇回收工段、18-外界脱醇工段。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供的一种生物柴油连续酯交换反应系统，结构简单、设计科学合理，使用方便，占用厂房空间小，并且酯交换效率高，可连续进行酯交换反应。本发明包括油脂加热器1，用于进行沉降预反应的磁力搅拌罐2，管式反应器3，以及用于泄压的泄压罐4，所述磁力搅拌罐2的容积为1-2m²，其内的工作压力为4-5kg/cm²，工作搅拌转速为60转/分钟，工作温度为60-70℃，所述油脂加热器1的加热温度为60-70℃。

本发明所述油脂加热器1连接有用于为所述油脂加热器1输送低酸油脂的低酸油脂输送管5，所述油脂加热器1与所述磁力搅拌罐2之间连接有用于将所述油脂加热器1内已加热的低酸油脂输送至所述磁力搅拌罐2内的醇油混合输送管6，所述低酸油脂输送管5的自由端与外界油脂降酸工段15连接，所述醇油混合输送管6上连接有用于为所述醇油混合输送管6内输送碱甲醇的碱甲醇输送管7，所述碱甲醇输送管7的自由端与存储有15％-20％碱甲醇的外界碱甲醇存储罐16连接，所述醇油混合输送管6上设有用于控制所述醇油混合输送管6开闭的止回阀12，并且该止回阀12位于所述碱甲醇输送管7和所述磁力搅拌罐2之间，所述磁力搅拌罐2与所述管式反应器3之间连接有用于将所述磁力搅拌罐2内的预反应物输送至所述管式反应器3内的预反应物输送管8，所述预反应物输送管8上设有第一压力阀13，并且该第一压力阀的开启压力为0.5mpa，所述管式反应器3与所述泄压罐4之间连接有用于将所述管式反应器3内的反应物输送至所述泄压罐4内的反应物输送管9，所述反应物输送管9上设有第二压力阀14，并且该第一压力阀的开启压力为0.3mpa，所述泄压罐4的底部连接有脂肪酸甲酯外输管10，所述脂肪酸甲酯外输管10与外界脱醇工段18连接，所述泄压缓冲罐3的顶部连接有甲醇回收管11，所述甲醇回收管11的自由端与外界甲醇回收工段17连接。

本发明包括油脂加热器、磁力搅拌罐、管式反应器和泄压罐，低酸油脂输送管将低温低酸油脂(20℃)输送至油脂加热器，油脂加热器将其内的低酸油脂加热至60-70℃，之后将加热好的低酸油脂通过醇油混合输送管输送至磁力搅拌罐，过程中碱甲醇输送管将外界碱甲醇存储罐内存储的15％-20％碱甲醇输送至醇油混合输送管内与醇油混合输送管内的60-70℃低酸油脂进行混合，混合后的碱甲醇和低酸油脂一起被输送至磁力搅拌罐内进行酯交换预反应，磁力搅拌罐的容积为1-2m²、工作压力为4-5kg/cm²、工作搅拌转速为60转/分钟、工作温度为60-70℃，磁力搅拌罐内的碱甲醇和低酸油脂可快速充分进行酯交换预反应，反应时间6-10分钟，预反应物通过预反应物输送管输送至管式反应器进行充分的酯交换反应20-30分钟后，即可使酯交换率达到95-98％，酯交换完成的产物(甘油、皂、甲醇和脂肪酸甲酯)经过反应物输送管被输送至泄压罐进行泄压分离，甲醇由甲醇回收管输送至甲醇回收工段进行回收再利用，甘油和脂肪酸甲酯经由脂肪酸甲酯外输管输送至脱醇工段以脱除少量未分离的甲醇。整个过程高效快速，并可连续进行酯交换反应，同时设备占用空间小，可有效降低生产成本投入。

本发明提供的一种生物柴油连续酯交换反应系统的酯交换反应方法，包括以下步骤：

步骤1、将外界油脂降酸工段降酸处理后的低酸油脂通过低酸油脂输送管输送至油脂加热器进行加热，加热至60-70℃后通过醇油混合输送管外输。

步骤2、将外界碱甲醇存储罐内的碱甲醇通过碱甲醇输送管输送至醇油混合输送管内与醇油混合输送管内的低酸油脂混合后一起输送至磁力搅拌罐。

步骤3、碱甲醇与低酸油脂混合物在磁力搅拌罐内进行充分混合及预反应，混合及预反应时间为6-10分钟，混合及预反应后的预反应物通过预反应物输送管进入管式反应器，所述磁力搅拌罐的容积为1-2m²、其内的工作压力为4-5kg/cm²、工作搅拌转速为60转/分钟、工作温度为60-70℃。搅拌转速设定为60转/分钟，可有效防止乳化。

步骤4、预反应物在管式反应器内进行充分的酯交换反应得到脂肪酸甲酯、甘油、皂和甲醇，所述预反应物进行充分的酯交换反应时间为20-30分钟，并且反应后其酯交换率达到95-98％，之后经过充分酯交换反应产生的脂肪酸甲酯、甘油、皂和甲醇通过反应物输送管进入泄压罐内。

步骤5、进入泄压罐内的脂肪酸甲酯、甘油、皂和甲醇进行泄压分离，其中甲醇经由甲醇回收管去往外界甲醇回收工段回收甲醇以再利用，皂留于泄压罐内，脂肪酸甲酯、甘油、以及少量的皂和甲醇经由脂肪酸甲酯外输管去往外界脱醇工段进行脱醇处理。

本发明酯交换反应方法可持续高效低对从外界油脂降酸工段降酸处理后的低酸油脂进行酯交换反应，并且酯交换率可达到95-98％，同时能将酯交换反应后的产物(脂肪酸甲酯、甘油、皂和甲醇)进行分离，得到脂肪酸甲酯、甘油、以及少量皂和甲醇的混合物，酯交换效率高，适于在本技术领域大力推广应用。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。