专利名称：一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置。
背景技术：
近年来随着石油价格超过100美元/桶的大关，生物柴油作为液体型替代能源已 得到世界各国的高度重视。目前，国内只有废弃油脂原料才有生产生物柴油的经济可行性， 但废弃油脂存在高酸价、胶杂较多等缺点，必须要经过加工才能作为柴油来使用。而我国生 物柴油生产企业的生产工艺都是沿引上世纪90年代的技术，采用两步法生产工艺，即先进 行低碳醇预酯化，再进行低碳醇酯交换，生产过程中一般都采用叶片机械搅拌反应釜；这种 叶片式机械搅拌反应釜装置，转速一般为30-90转/分钟，由于废弃油脂和低碳醇两种反应 原料的互溶性不好，在反应过程中，通过叶片搅拌作用，反应物料整体呈层流运动，两种反 应物料个体分子间不能充分接触，反应时间长。这种状况在以废弃油脂为原料制备生物柴 油反应过程中更加明显，因为废弃油脂成分复杂，不仅含有15-60%左右的游离脂肪酸，还 含有40-85%左右的甘油三脂和胶杂，在反应进程中它们之间相互裹夹，形成局部混合油脂 颗粒团，严重影响脂肪酸与低碳醇分子的碰撞接触机会。这种机械搅拌方式所赋予反应物 料的动能较难破坏废弃油脂分子之间的范德华力，反应物料间的接触面积和机会小，反应 速度很慢。
实用新型内容为了解决现有叶片式机械搅拌反应釜装置在利用废弃油脂制备生物柴油时反应 时间长，反应温度高，能耗大的缺点。本实用新型提供一种能显著增加反应物料间的接触面 积和分子间碰撞几率，加快反应速率，缩短反应到达终点所需时间，降低反应温度的乳化反
应装置。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是一种废弃油脂制备生物柴油的高 剪切乳化反应装置，包括反应釜，所述的反应釜包括釜体和电机，所述的电机固定于反应釜 外部，还包括至少一个设置于反应釜内部的乳化机，所述的乳化机包括外套、转子和定子， 所述的外套、转子和定子都为同轴心空心圆柱体，所述的外套一端穿过反应釜的外壳并固 定在电机外壳上，另一端连接有所述定子；所述电机的主轴一端延伸至外套内并与所述转 子固定连接；所述的转子外壁上沿转子轴向设有多条贯穿外壁的通透槽，所述的定子外壁 上沿定子的轴向设有多条贯穿定子外壁的定子通透槽，所述转子处于定子的空心内腔中。上述的一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置，还包括一设置于反应 釜外部的乳化机，所述的乳化机包括电机、乳化机外罩，所述乳化机外罩套装在所述乳化机 外套上，使所述乳化机密闭在所述乳化机外罩中心空腔中，所述乳化机外罩一端通过管道 与所述反应釜连通，另一端通过管道与所述反应釜连通。上述的一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置，其所述乳化机的转子 上所设置的转子通透槽的贯通方向的中心线与所述转子圆弧面相交点的直径方向的夹角为 0° -80°。上述的一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置，其所述乳化机的转速 大于500转/分钟。本实用新型的技术效果在于在原有生物柴油反应设备上加入乳化机。物料在乳 化机500转/分钟以上的转速下，通过转子产生的离心力作用，从径向甩入定、转子之间狭 窄精密的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击撕裂和湍流等综合 作用。与传统的叶片式机械搅拌所产生的层流相比，物料在乳化机的作用下，达到了分子间 的充分接触和混合，从而加快了反应速率，缩短了反应时间，降低了反应温度。
图1为本实用新型乳化机的竖直剖视图；图2为本实用新型乳化机的俯视剖视图；图3为本实用新型实施例1的结构示意图；图4为本实用新型实施例2的结构示意图。图中釜体一1、电机一2、乳化机一3、外套一4、转子一6、定子一7、乳化机 外罩-—12、管道-—10、13。
具体实施方式
实施例1参见图1、图2、图3，本实用新型一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装 置，包括反应釜，所述的反应釜包括釜体1和电机2，所述的电机2固定于反应釜外部，在所 述反应釜内部设有乳化机3，所述的乳化机3包括外套4、转子6和定子7，所述的外套4、转 子6和定子7都为同轴心空心圆柱体，所述的外套4 一端穿过反应釜的外壳并固定在电机2 外壳上，另一端连接有所述定子7 ；所述电机2的主轴5 —端延伸至外套4内并与所述转子 6固定连接；所述的转子6外壁上沿转子6轴向设有多条贯穿外壁的通透槽8，所述的定子 7外壁上沿定子7的轴向设有多条贯穿定子7外壁的定子通透槽9，所述转子6处于定子7 的空心内腔中，所述转子上所设置的转子通透槽的贯通方向的中心线与所述转子圆弧面相 交点的直径方向的夹角为0° -80°，所述乳化机的转速为600转/分钟。实施例2参见图4，本实用新型的另一实施例是在所述反应釜外部还设置有乳化机3，所述 的乳化机3包括电机11、乳化机外罩12，所述乳化机外罩12套装在所述乳化机外套4上， 使所述乳化机3密闭在所述乳化机外罩12中心空腔中，所述乳化机外罩12 —端通过管道 10与所述反应釜连通，另一端通过管道13与所述反应釜连通，所述乳化机的转速为1000
转/分钟。本实用新型施例1的工作原理简述于下，废弃油脂经过滤除杂、干燥脱水等前处 理后，进入反应釜中，加入丙三醇后，将物料升温至130°C开启乳化装置，保温反应1小时后 沉降分出多余甘油后，再泵入甲醇，在50°C开启乳化装置进行酯交换反应，保温反应8分钟 后停止反应，脱甲醇分离丙三醇后得到生物柴油粗品。生物柴油得率达95.8%。本实用新型实施例2的工作原理简述于下，废弃油脂经过滤除杂、干燥脱水等前处理后，进入反应釜中，加入丙三醇后，物料升温至130°C开启乳化装置，保温反应1小时后 沉降分出多余甘油后，再泵入甲醇，在50°C开启乳化装置进行酯交换反应，经过反应釜内部 的乳化机乳化后的物料通过连接管道10进入外部乳化反应装置，再次进行乳化处理，处理 后的物料再经连接管道13输入到反应釜内循环处理。保温反应8分钟后停止反应，脱甲醇 分离丙三醇后得到生物柴油粗品。生物柴油得率达96. 7%。
权利要求一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置，包括反应釜，所述的反应釜包括釜体(1)和电机(2)，所述的电机(2)固定于反应釜外部，其特征在于，还包括至少一个设置于反应釜内部的乳化机(3)，所述的乳化机(3)包括外套(4)、转子(6)和定子(7)，所述的外套(4)、转子(6)和定子(7)都为同轴心空心圆柱体，所述的外套(4)一端穿过反应釜的外壳并固定在电机(2)外壳上，另一端连接有所述定子(7)；所述电机(2)的主轴(5)一端延伸至外套(4)内并与所述转子(6)固定连接；所述的转子(6)外壁上沿转子(6)轴向设有多条贯穿外壁的通透槽(8)，所述的定子(7)外壁上沿定子(7)的轴向设有多条贯穿定子(7)外壁的定子通透槽(9)，所述转子(6)处于定子(7)的空心内腔中。
2.根据权利要求1所述的一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置，其特征 在于，还包括一设置于反应釜外部的乳化机(3)，所述的乳化机(3)包括电机(11)、乳化机 外罩(12)，所述乳化机外罩(12)套装在所述乳化机外套⑷上，使所述乳化机(3)密闭在 所述乳化机外罩(12)中心空腔中，所述乳化机外罩(12) —端通过管道(10)与所述反应釜 连通，另一端通过管道(13)与所述反应釜连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置，其 特征在于，所述乳化机的转子上所设置的转子通透槽(8)的贯通方向的中心线与所述转子 圆弧面相交点的直径方向的夹角为0° -80°。
4.根据权利要求1或2所述的一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置，其 特征在于，所述乳化机的转速大于500转/分钟。
专利摘要本实用新型公开了一种废弃油脂制备生物柴油的高剪切乳化反应装置，包括反应釜，电机，乳化机，所述的电机固定于反应釜外部，所述乳化机包括外套、转子和定子，所述外套、转子和定子都为同轴心空心圆柱体，所述的外套一端穿过反应釜的外壳并固定在电机外壳上，另一端连接有所述定子；所述电机的主轴一端所述转子固定连接；所述的转子及所述的定子外壁上沿轴向均设有多条贯穿外壁的通透槽，所述转子处于定子的空心内腔中。本实用新型的技术效果在于物料在乳化机高转速下，通过转子产生的离心力作用，从径向甩入定、转子之间狭窄精密的间隙中乳化。达到了分子间的充分接触和混合，从而加快了反应速率，缩短了反应时间，降低了反应温度。
文档编号B01F3/08GK201625532SQ200920259859
公开日2010年11月10日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者苏明华, 黄涛 申请人:湖南金德意饲料油脂有限公司