一种连续气相催化酯化制备生物柴油的装置的制作方法

本发明涉及化工生产技术领域，尤其涉及一种连续气相催化酯化制备生物柴油的装置。

背景技术：

生物柴油是指植物油(如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等)、动物油(如鱼油、猪油、牛油、羊油等)、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。生物柴油是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好，原料来源广泛、可再生等特性。大力发展生物柴油对经济可持续发展、推进能源替代、减轻环境压力、控制城市大气污染具有重要的战略意义；生物柴油是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好，原料来源广泛、可再生等特性。近年来许多研究证实，无论是小型、轻型柴油机还是大型、重型柴油机或是拖拉机，燃烧生物柴油后碳氢化合物都减少55％～60％，颗粒物减少20％～50％，co减少45％以上，多环芳烃减少75％～85％。生物柴油是指植物油(如菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉籽油等)、动物油(如鱼油、猪油、牛油、羊油等)、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。具有某种结构符号的脂肪酸甘油酯(即甘油三酸酯)的植物油和动物脂肪通常被作为生物柴油的原料；现有技术中制造生物柴油一般为液相反应，对反应釜持续加热进行反应，反应不连续，生产效率较低，能耗较高。

为解决上述问题，本申请中提出一种连续气相催化酯化制备生物柴油的装置。

技术实现要素：

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的现有技术中制造生物柴油一般为液相反应，对反应釜持续加热进行反应，反应不连续，生产效率较低，能耗较高的技术问题，本发明提出一种连续气相催化酯化制备生物柴油的装置，本发明结构简单利用转动的固定床不断与原料接触，便于化学反应的持续进行，能够不停机连续生产，生产效率更高。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种连续气相催化酯化制备生物柴油的装置，包括反应器、外护套、顶盖和安装架；

顶盖设置在反应器的顶部，顶盖与反应器之间密封连接；安装架设置在顶盖上，安装架上设置有驱动电机和减速机，驱动电机与减速机传动连接，减速机的输出端设置有传动杆，顶盖上设置有机械密封；传动杆穿过顶盖，伸入反应器内部；传动杆与机械密封形成密封结构；传动杆的底部设置有联轴器的底板设置有支撑架，支撑架上竖直设置有多个固定床；

反应器为双层板结构，反应器包括外壳体和内壳体；外壳体与内壳体之间形成空腔；空腔内设置多个发热管，空腔内充满换热液，发热管没入换热液内部；反应器的底部设置有出料管；反应器的一侧设置有第一进料管，另一侧设置有第二进料管，第二进料管的一端设置有导流管，导流管进入反应器的底部，导流管上设置有止回阀；外护套包裹在反应器的外周上，外护套上设置有加热装置，外护套远离反应器的一侧设置有保温层；外护套的内部设置有便于布置供热管路的安装仓。

优选的，第二进料管与蒸发器连接。

优选的，顶盖上设置有溢流孔，溢流孔与精馏装置连接。

优选的，固定床上设置有多个储物格，储物格上设置有开口，储物格内存放有固体催化剂。

优选的，固定床上设置有隔离网，隔离网覆盖在储物格的开口处。

优选的，固定床上设置有多个漏孔。

优选的，外壳体的厚度为内壳体厚度的2倍。

优选的，反应器上设置有观察窗，观察窗上设置有透明玻璃面板。

优选的，反应器的内部设置有用于监测温度的温度传感器。

优选的，反应器上设置有显示模块，显示模块与温度传感器通讯连接，用于显示温度信息。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本发明中，根据反应原料的类型选择合适的催化剂，将催化剂放入固定床的储物格内，储物格的两侧设置有隔离网，能够防止催化剂从储物格中漏出，之后将顶盖与反应器安装好，保持装置密封；此时固定床的底部与反应器的内壳体互不接触，之后开启加热装置，加热装置驱动发热管产生热能，热能将空腔内部的换热液加热，从而对反应器进行预热；温度传感器监测反应器内部的温度，并通过显示模块显示出来；到达预定的温度后，将原料通过第一进料管注入反应器内；注入原料的量没过固定床；之后开启驱动电机，驱动电机与减速机配合传动连接，从而带动传动杆转动；支撑架和固定床跟随传动杆进行转动，之后通过第二进料管向反应器内通入气态甲醇，第二进料管的导流管位于原料液位至下；加热装置持续加热，在催化剂的条件下，配合持续加热，原料与甲醇反应制得生物柴油；生物柴油制备完毕后，从出料管排出装置外，再次添加原料继续进行生产；本发明中导流管上设置有止回阀，能够防止反应器内的液体导流；本发明中，固定床上设置有多个漏孔，在固定床转动的过程中，原料不断的从漏孔中通过，使得反应器内的液体不断的运动，便于与催化剂以及气态甲醇接触，从而有效的提高反应效率。随着反应的持续进行，部分未反应的气态甲醇会从顶盖上的溢流孔进入精馏装置，精馏后重新通过第二进料管注入反应器内，减少浪费。

附图说明

图1为本发明提出的连续气相催化酯化制备生物柴油的装置的结构示意图。

图2为本发明提出的连续气相催化酯化制备生物柴油的装置中反应器的内部结构示意图。

图3为本发明提出的连续气相催化酯化制备生物柴油的装置中外护套的结构示意图。

图4为本发明提出的连续气相催化酯化制备生物柴油的装置中固定床的结构示意图。

附图标记：1、外护套；2、反应器；3、顶盖；4、驱动电机；5、安装架；6、减速机；7、传动杆；8、机械密封；9、加热装置；10、观察窗；11、出料管；12、第一进料管；13、第二进料管；14、导流管；15、止回阀；16、固定床；161、隔离网；162、漏孔；163、储物格；17、支撑架；18、联轴器；19、保温层；20、安装仓；21、外壳体；22、空腔；23、发热管；24、内壳体；25、溢流孔；26、显示模块；27、温度传感器。

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，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。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，本发明提出的一种连续气相催化酯化制备生物柴油的装置，包括反应器2、外护套1、顶盖3和安装架5；

顶盖3设置在反应器2的顶部，顶盖3与反应器2之间密封连接；安装架5设置在顶盖3上，安装架5上设置有驱动电机4和减速机6，驱动电机4与减速机6传动连接，减速机6的输出端设置有传动杆7，顶盖3上设置有机械密封8；传动杆7穿过顶盖3，伸入反应器2内部；传动杆7与机械密封8形成密封结构；传动杆7的底部设置有联轴器18的底板设置有支撑架17，支撑架17上竖直设置有多个固定床16；

反应器2为双层板结构，反应器2包括外壳体21和内壳体24；外壳体21与内壳体24之间形成空腔22；空腔22内设置多个发热管23，空腔22内充满换热液，发热管23没入换热液内部；反应器2的底部设置有出料管11；反应器2的一侧设置有第一进料管12，另一侧设置有第二进料管13，第二进料管13的一端设置有导流管14，导流管14进入反应器2的底部，导流管14上设置有止回阀15；外护套1包裹在反应器2的外周上，外护套1上设置有加热装置9，外护套1远离反应器2的一侧设置有保温层19；外护套1的内部设置有便于布置供热管路的安装仓20。

本发明中，根据反应原料的类型选择合适的催化剂，将催化剂放入固定床16的储物格163内，储物格163的两侧设置有隔离网161，能够防止催化剂从储物格163中漏出，之后将顶盖3与反应器2安装好，保持装置密封；此时固定床16的底部与反应器2的内壳体24互不接触，之后开启加热装置9，加热装置9驱动发热管23产生热能，热能将空腔22内部的换热液加热，从而对反应器2进行预热；温度传感器27监测反应器2内部的温度，并通过显示模块26显示出来；到达预定的温度后，将原料通过第一进料管12注入反应器2内；注入原料的量没过固定床16；之后开启驱动电机4，驱动电机4与减速机6配合传动连接，从而带动传动杆7转动；支撑架17和固定床16跟随传动杆7进行转动，之后通过第二进料管13向反应器2内通入气态甲醇，第二进料管13的导流管14位于原料液位至下；加热装置9持续加热，在催化剂的条件下，配合持续加热，原料与甲醇反应制得生物柴油；生物柴油制备完毕后，从出料管11排出装置外，再次添加原料继续进行生产；本发明中导流管14上设置有止回阀15，能够防止反应器2内的液体倒流；本发明中，固定床16上设置有多个漏孔162，在固定床16转动的过程中，原料不断的从漏孔162中通过，使得反应器2内的液体不断的运动，便于与催化剂以及气态甲醇接触，从而有效的提高反应效率。随着反应的持续进行，部分未反应的气态甲醇会从顶盖3上的溢流孔25进入精馏装置，精馏后重新通过第二进料管13注入反应器2内，减少浪费。

在一个可选的实施例中，第二进料管13与蒸发器连接。

需要说明的是，通过蒸发器将甲醇蒸发形成气态甲醇，便于进行化学反应。

在一个可选的实施例中，顶盖3上设置有溢流孔25，溢流孔25与精馏装置连接。

需要说明的是，随着反应的持续进行，部分未反应的气态甲醇会从顶盖3上的溢流孔25进入精馏装置，精馏后重新通过第二进料管13注入反应器2内，减少浪费。

在一个可选的实施例中，固定床16上设置有多个储物格163，储物格163上设置有开口，储物格163内存放有固体催化剂。

需要说明的是，催化剂能够加速反应的进行，提高反应速率。

在一个可选的实施例中，固定床16上设置有隔离网161，隔离网161覆盖在储物格163的开口处。

需要说明的是，隔离网161能够防止催化剂从储物格163中漏出。

在一个可选的实施例中，固定床16上设置有多个漏孔162。

需要说明的是，在固定床16转动的过程中，原料不断的从漏孔162中通过，使得反应器2内的液体不断的运动，便于与催化剂以及气态甲醇接触，从而有效的提高反应效率。

在一个可选的实施例中，外壳体21的厚度为内壳体24厚度的2倍。

需要说明的是，内壳体24较薄导热性能更好，热量更容易传入反应器2内部。

在一个可选的实施例中，反应器2上设置有观察窗10，观察窗10上设置有透明玻璃面板。

需要说明的是，工作人员能够通过观察窗10观察反应器2内部的反应状态。

在一个可选的实施例中，反应器2的内部设置有用于监测温度的温度传感器27。

在一个可选的实施例中，反应器2上设置有显示模块26，显示模块26与温度传感器27通讯连接，用于显示温度信息。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。