一种高酸值油脂连续制备生物柴油的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种高酸值油脂连续制备生物柴油的装置，属油脂化工【技术领域】。该装置包括原料混合器、计量泵、分子筛填充反应器I、分子筛填充反应器II、加热器、分离器、蒸馏塔、冷却器、三通阀I、三通阀II、三通阀Ⅲ、三通阀IV、三通阀V，作为酯化产物之一的水及时地被除去，使得酯化反应彻底向生成生物柴油的方向进行，提高了生物柴油的转化率；使用两只分子筛填充酯化反应器并联，一只工作，另一只可以进行再生处理，相互交替和再生，以保证设备连续运行，实现了生物柴油的连续制备；该工艺具有简单、操作方便、效率高、无污染、能耗低生成过程清洁、连续生产的优点。
【专利说明】一种高酸值油脂连续制备生物柴油的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高酸值油脂连续制备生物柴油的装置，属油脂化工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]生物柴油是一种良好的石化柴油替代品，与石化柴油相比，具有优良的环保性，较好的低温发动机启动性能和安全性能，良好的燃料性能及可再生等特点。目前采用酯化法生产生物柴油，原料油脂通过酯化反应、蒸馏提纯等过程生产出生物柴油。但设备昂贵、反应温度高、效率较低，从而导致大能耗、高成本，同时排出废水，造成污染。至今，利用动植物油脂及废动植物油脂生产生物柴油的无污染，耗能少，低成本，优质高产的生产生物柴油装置相对较少。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对现有技术存在的不足，提供一种高酸值油脂连续制备生物柴油的装置，该装置包括原料混合器1、计量泵2、分子筛填充反应器13、分子筛填充反应器114、加热器5、分离器6、蒸馏塔7、冷却器8、三通阀19、三通阀1110、三通阀III 11、三通阀IV12、三通阀V13、原料罐114、原料罐1115、原料罐III 16、二通阀117、二通阀1118、二通阀1119，原料罐114、原料罐1115、原料罐III 16分别通过二通阀117、二通阀1118、二通阀1119与原料混合器I的上端连通，原料混合器I和计量泵2连接，计量泵2通过三通阀19分别和冷却器8、分子筛填充反应器13的一端连接，计量泵2通过三通阀IIlO分别和冷却器8、分子筛填充反应器Π4的一端连接；分子筛填充反应器13的另一端通过三通阀III 11和分离器6连接，分子筛填充反应器Π4的另一端通过三通阀IV12和分离器6连接；加热器5通过三通阀V13分别和分子筛填充反应器13、分子筛填充反应器114连通、分离器6、蒸馏塔7、容器1115依次连通。
[0004]本实用新型所述分子筛填充反应器13和分子筛填充反应器114为圆柱状管道结构，其内填充有分子筛，其外用真空管加热套包裹。
[0005]本实用新型分子筛填充反应器13和分子筛填充反应器114为中填充的分子筛为3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、13X分子筛中一种。
[0006]本实用新型所述原料罐114、原料罐1115、原料罐III16中分别装入高酸值油脂、甲醇和酸性催化剂原料。
[0007]本实用新型中高酸值油脂为高酸值小桐子油、地沟油、高酸值废弃油脂、大豆油油脚、高酸值橡胶籽油、高酸值菜籽油、高酸值大豆油、高酸值花生油、高酸值棕榈油、高酸值茶籽油、高酸值工程藻类油脂、高酸值猪油、高酸值牛油等中一种或几种。
[0008]本实用新型使用时，按如下步骤进行:
[0009](I)连续酯化和脱水:将高酸值油脂、甲醇和酸性催化剂按比例分别加入原料罐114、原料罐1115、原料罐III16中，然后在原料混合器I中混合，经搅拌均匀后混合物通过计量泵2、三通阀I 9进入到分子筛填充反应器I 3中，分子筛填充反应器I 3通过真空管加热套加热；高酸值油脂和甲醇在酸性催化剂的作用下反应生成生物柴油和水，由于分子筛吸水性强迅速地将反应生成的水吸收，酯化反应向生成生物柴油的方向进行，当分子筛填充反应器I 3中分子筛吸水达到饱和后，关闭三通阀I 9通向分子筛填充反应器I 3的阀门，打开通向分子筛填充反应器II 4的三通阀II 10，使得酯化反应在分子筛填充反应器
II4中进行；分子筛填充反应器II 4酯化反应的温度3(T50°C ；
[0010](2)生物柴油精制:打开通向分离器6的三通阀III 11，使得酯化反应生成的生物柴油、酸性催化剂和剩余的甲醇进入分离器6中，从下层分离出来的是酸性催化剂和粗甘油，从上层分离出来的是甲醇和生物柴油通过管道进入到蒸馏塔7中，经蒸馏后从顶层回收的甲醇经管道回到甲醇原料罐1115中再次利用，从底层分离出来的是优质生物柴油；
[0011](3)分子筛干燥回收:当分子筛填充反应器I 3中分子筛吸水饱和时，关闭通向分子筛填充反应器I 3的三通阀I 9，同时开启加热器5加热惰性气体，打开通向分子筛填充反应器I 3的三通阀III 11、三通阀V 13，使得分子筛填充酯化反应器I 3中的分子筛在高温惰性气体冲洗下干燥再生；随后惰性气体带着水蒸汽进入冷凝器8中冷却；分子筛填充酯化反应器I 3和II 4作为两只吸附干燥器并联，一只工作，另一只可以进行再生处理，相互交替和再生，以保证设备连续运行；分子筛干燥再生充入的惰性气体温度为20(T35(TC，惰性气体通入口压力为0.65-0.8MPa，通入流量为85?100m3/h。
[0012]本实用新型的优点和积极效果:
[0013]I)酯化反应制备生物柴油与脱水同时进行，作为酯化产物之一的水及时地被除去，使得酯化反应彻底向生成生物柴油的方向进行，提高了生物柴油的转化率；
[0014]2)使用两只分子筛填充酯化反应器并联，一只工作，同时另一只可以进行干燥再生处理，相互交替和再生，以保证设备连续运行，实现了生物柴油的连续制备；
[0015]3)工艺简单、操作方便、效率高、无污染、能耗低生成过程清洁、连续生产的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为实用新型装置结构示意图；
[0017]图中:1是原料混合器；2是计量泵；3是分子筛填充反应器I ;4是分子筛填充反应器II ;5是加热器；6是分离器；7是蒸馏塔；8是冷却器；9是三通阀I ;10是三通阀II ；11是二通阀III ； 12是二通阀IV ； 13是二通阀V ； 14是原料I ； 15是原料II ； 16是原料罐III ； 17是二通阀I ;18是二通阀II ；19是二通阀III ；20为生物柴油；21为催化剂和粗甘油；22为惰性气体。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明，但本实用新型保护范围不局限于此。
[0019]实施例1
[0020]本实用新型装置包括该装置包括原料混合器1、计量泵2、分子筛填充反应器13、分子筛填充反应器114、加热器5、分离器6、蒸馏塔7、冷却器8、三通阀19、三通阀1110、三通阀III 11、三通阀IV12、三通阀V13、原料罐114、原料罐1115、原料罐III 16、二通阀117、二通阀II18、二通阀II19，原料罐114、原料罐II15、原料罐III16分别通过二通阀117、二通阀1118、二通阀1119与原料混合器I的上端连通，原料混合器I和计量泵2连接，计量泵2通过三通阀19分别和冷却器8、分子筛填充反应器13的一端连接，计量泵2通过三通阀IIlO分别和冷却器8、分子筛填充反应器114的一端连接；分子筛填充反应器13的另一端通过三通阀III 11和分离器6连接，分子筛填充反应器114的另一端通过三通阀IV12和分离器6连接；加热器5通过三通阀V13分别和分子筛填充反应器13、分子筛填充反应器114连通、分离器6、蒸馏塔7、容器1115依次连通，如图1所示。
[0021]本实用新型使用时，按如下步骤进行:
[0022](I)连续酯化和脱水:将高酸值小桐子油原料、甲醇和酸性催化剂按比例加入原料混合器I中，经搅拌均匀后通过计量泵2、三通阀I 9进入到分子筛填充反应器I 3中(关闭三通阀II 10)，分子筛填充反应器I 3通过真空管加热套加热；高酸值油脂和甲醇在酸性催化剂的作用下反应生成生物柴油和水，由于分子筛吸水性强迅速地将反应生成的水吸收，酯化反应向生成生物柴油的方向进行，当分子筛填充反应器I 3中分子筛吸水达到饱和后，关闭三通阀I 9通向分子筛填充反应器I 3的阀门，打开通向分子筛填充反应器II 4的三通阀II 10，使得酯化反应在分子筛填充反应器II 4中进行；分子筛填充反应器酯化反应的温度30 C ；
[0023](2)生物柴油精制:打开通向分离器6的三通阀III 11，使得酯化反应生成的生物柴油、酸性催化剂和剩余的甲醇进入分离器6中，从下层分离出来的是酸性催化剂和粗甘油21，从上层分离出来的是甲醇和生物柴油通过管道进入到蒸馏塔7中，经蒸馏后从顶层回收的甲醇经管道回到甲醇原料罐中再次利用，从底层分离出来的是优质小桐子生物柴油20 ；
[0024](3)分子筛干燥回收:当分子筛填充反应器I 3中分子筛吸水饱和时，关闭通向分子筛填充反应器I 3的三通阀I 9，同时开启加热器5加热惰性气体22，打开通向分子筛填充反应器I 3的三通阀III 11、V 13，使得分子筛填充酯化反应器I 3中的分子筛在高温惰性气体冲洗下干燥再生；随后惰性气体带着水蒸汽进入冷凝器8中冷却；分子筛填充酯化反应器I 3进行再生处理，分子筛填充酯化反应器II 4同时工作，打开通向分离器6的三通阀IV 12，使得酯化反应生成的生物柴油、酸性催化剂和剩余的甲醇进入分离器6中，分子筛填充酯化反应器I 3和II 4两只吸附干燥器并联，可以相互交替工作和再生，以保证设备连续运行；分子筛干燥再生冲入惰性气体温度为200°C，惰性气体通入口压力为
0.65MPa，通入流量为85m3/h。
[0025]实施例2
[0026]包括原料混合器1、计量泵2、分子筛填充反应器13、分子筛填充反应器114、加热器5、分离器6、蒸馏塔7、冷却器8、三通阀19、三通阀1110、三通阀III 11、三通阀IV12、三通阀V13、原料罐114、原料罐1115、原料罐III 16、二通阀117、二通阀1118、二通阀1119，原料罐114、原料罐1115、原料罐III 16分别通过二通阀117、二通阀1118、二通阀1119与原料混合器I的上端连通，原料混合器I和计量泵2连接，计量泵2通过三通阀19分别和冷却器
8、分子筛填充反应器13的一端连接，计量泵2通过三通阀IIlO分别和冷却器8、分子筛填充反应器114的一端连接；分子筛填充反应器13的另一端通过三通阀III 11和分离器6连接，分子筛填充反应器114的另一端通过三通阀IV12和分离器6连接；加热器5通过三通阀V13分别和分子筛填充反应器13、分子筛填充反应器114连通、分离器6、蒸馏塔7、容器1115依次连通。
[0027]本实用新型所述分子筛填充反应器13和分子筛填充反应器114为圆柱状管道结构，其内填充有分子筛，其外用真空管加热套包裹。
[0028]本实用新型分子筛填充反应器13和分子筛填充反应器114为中填充的分子筛为3A分子筛。
[0029]本实用新型使用时，按如下步骤进行:
[0030]I)连续酯化和脱水:将地沟油原料、甲醇和酸性催化剂按比例加入原料混合器I中，经搅拌均匀后通过计量泵2、三通阀I 9进入到分子筛填充反应器I 3中，分子筛填充反应器I 3通过真空管加热套加热；高酸值油脂和甲醇在酸性催化剂的作用下反应生成生物柴油和水，由于分子筛吸水性强迅速地将反应生成的水吸收，酯化反应向生成生物柴油的方向进行，当分子筛填充反应器I 3中分子筛吸水达到饱和后，关闭三通阀I 9通向分子筛填充反应器I 3的阀门，打开通向分子筛填充反应器II 4的三通阀II 10，使得酯化反应在分子筛填充反应器II 4中进行；分子筛填充反应器酯化反应的温度50°C ；
[0031](2)生物柴油精制:打开通向分离器6的三通阀III 11，使得酯化反应生成的生物柴油、酸性催化剂和剩余的甲醇进入分离器6中，从下层分离出来的是酸性催化剂和粗甘油，从上层分离出来的是甲醇和生物柴油通过管道进入到蒸馏塔7中，经蒸馏后从顶层回收的甲醇经管道回到甲醇原料罐中再次利用，从底层分离出来的是优质地沟油生物柴油；
[0032](3)分子筛干燥回收:当分子筛填充反应器I 3中分子筛吸水饱和时，关闭通向分子筛填充反应器I 3的三通阀I 9，同时开启加热器5加热惰性气体，打开通向分子筛填充反应器I 3的三通阀III 11、V 13，使得分子筛填充酯化反应器I 3中的分子筛在高温惰性气体冲洗下干燥再生；随后惰性气体带着水蒸汽进入冷凝器8中冷却；分子筛填充酯化反应器I 3和II 4作为两只吸附干燥器并联，一只工作，同时另一只可以进行再生处理，相互交替和再生，以保证设备连续运行；分子筛干燥再生冲入惰性气体温度为350°C，惰性气体通入口压力为0.8MPa，通入流量为100m3/h。
【权利要求】
1.一种高酸值油脂连续制备生物柴油的装置，其特征在于:其包括原料混合器(I)、计量泵(2)、分子筛填充反应器I (3)、分子筛填充反应器II (4)、加热器(5)、分离器(6)、蒸馏塔(7)、冷却器(8)、三通阀I (9)、三通阀II (10)、三通阀111(11)、三通阀IV (12)、三通阀V (13)、原料罐 I (14)、原料罐 II (15)、原料罐 111(16)、二通阀 I (17)、二通阀 II (18)、二通阀II (19)，原料罐I (14)、原料罐II (15)、原料罐IIK 16)分别通过二通阀I (17)、二通阀II (18)、二通阀II (19)与原料混合器(I)的上端连通，原料混合器(I)和计量泵(2)连接，计量泵(2)通过三通阀I (9)分别和冷却器(8)、分子筛填充反应器I (3)的一端连接，计量泵(2)通过三通阀II (10)分别和冷却器(8)、分子筛填充反应器II (4)的一端连接；分子筛填充反应器I (3)的另一端通过三通阀III(Il)和分离器(6)连接，分子筛填充反应器II (4)的另一端通过三通阀IV (12)和分离器(6)连接；加热器(5)通过三通阀V(13)分别和分子筛填充反应器I (3)、分子筛填充反应器II (4)连通、分离器(6)、蒸馏塔(7)、容器II (15)依次连通。
2.根据权利要求1所述的高酸值油脂连续制备生物柴油的装置，其特征在于:分子筛填充反应器I (3)和分子筛填充反应器II (4)为圆柱状管道结构，其内填充有分子筛，其外用真空管加热套包裹。
3.根据权利要求3所述的高酸值油脂连续制备生物柴油的装置，其特征在于:分子筛填充反应器I (3)和分子筛填充反应器II (4)为中填充的分子筛为3A分子筛、4A分子筛、5A分子筛、13X分子筛中一种。
【文档编号】C10L1/02GK203923148SQ201420365120
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】苏有勇, 李珍, 郑金涛, 宋东鸣, 安朝勇, 兰亚, 吴桢芬 申请人:昆明理工大学