一种固体催化剂制备生物柴油装置的制作方法

本实用新型涉及一种固体催化剂制备生物柴油装置，特别涉及一种三段式流化床制备生物柴油装置，属于化学反应装置技术领域。

背景技术：

国内外各国生物柴油在近十几年发展很快，尽管其发展历史还不长，但由于其优越的性能，对环境的友好性和可再生性，已得到世界各国的重视。目前，制备生物柴油的方法主要有酸\碱催化法、超临界法、酶\细胞法等。工业生产上主要应用酸、碱催化法。酸\碱催化法是采用液体酸、碱作为催化剂，目前已在工业上大规模应用，该法常压操作，所需温度不高，反应速度中等，缺点是现在生产工艺使用的均相、非均相碱催化剂均对水或游离脂肪酸敏感，易中毒失去活性，需要二步法提前预处理原料废弃油去水除酸，过程繁琐，成本高。然而固体催化剂可以克服这些缺点，固体催化剂用于制备生物柴油可简化过程，降低成本。

由于固体催化剂制备生物柴油还处于研究阶段，目前研究用于制备生物柴油的固体催化剂有磁性纳米四氧化三铁为载体的负载型催化剂、双金属络合物固体催化剂等，设备都还不完善，需进一步研究其设备，故提出一种适用于固体催化剂制备生物柴油的装置是必要的。

技术实现要素：

本实用新型拟解决的技术问题是：本实用新型提供一种三段式流化床制备生物柴油装置，用于解决现有固体催化剂用于制备生物柴油装置不完善的问题。

本实用新型技术方案是：一种固体催化剂制备生物柴油的装置，包括进料罐17、流化床主体13、气液分离器3、净化器1、甘油分离器7和精馏塔9。其中流化床主体13由下至上分别为一单元流化床15、二单元流化床12和三单元流化床11，一单元流化床15一侧与固体催化剂进料管14相接，底部斜面处与原油醇进料管20相接，正底部安有布风板23，布风板23下面连接进气管24，三段流化床外部布满用于加热的硅碳棒26，三单元流化床11顶部安有网板6，网板6通过出料管5连接气液分离器3，气液分离器3通过液体出口管4连接甘油分离器7，甘油分离器7底部连接粗甘油出口8，侧面连接精馏塔9，精馏塔9侧面连接生物柴油出口10；气液分离器3上面通过出气管2连接净化器1，净化器1通过泵Ⅱ25连接进气管24；进料罐17上面连接原油进口16，侧面连接醇进口18，中间安有搅拌器19，底部通过管道21与泵Ⅰ22连接，泵Ⅰ22出口与原油醇进料管20相连；其中气液分离器3中，出料管5长度伸入气液分离器3的2/3处，出料管5管口上方安有挡板28，出气管2管口安有防雾网27。

本实用新型的工作过程是：CO₂吹入流化床中，同时硅碳棒通电加热，接着原油由原油进口连续进入进料罐，醇以一定比例由醇进口连续进入进料罐，原油和醇在搅拌器的搅拌下充分混合后经泵泵入一单元流化床中，同时固体催化剂由固体催化剂进料管进入一单元流化床中，此时，CO₂垂直上升带动原油醇沿轴线方向上升，使得原油醇沿反应器内壁的切向按一定速度做圆周运动，原油醇呈螺旋上升运动，CO₂气膜包裹在固体催化剂的表面，使催化剂粒子上升浮起，并在原油醇带动下催化剂粒子也呈螺旋上升，当催化剂粒子上升到三单元流化床时，压力下降使得催化剂粒子表面CO₂气膜破裂开始下沉，沉降过程中，催化剂粒子表面CO₂气膜不断积累，在浮力和原油醇上升流动动力作用再次向上运动，使得催化剂粒子在三段反应器内形成有规律的循环运动。当升到顶部的反应产物经网板过滤掉少量固体催化剂后由出料管进入气液分离器中，经挡板后液体回到底部，由液体出口管进入甘油分离器中，而气体经防雾网进入出气管中，CO₂经净化器净化后循环使用。进入甘油分离器中的液体产物经分离得到的粗甘油由粗甘油出口排出收集，粗生物柴油进入精馏塔中精馏得到产品生物柴油由生物柴油出口排出收集。

本实用新型的有益效果是：在三段式流化床中，固体催化剂和液体原料的流动规律使得在流化床反应器内部形成良好的流态化，通过连续流加补料，反应后液体产物由流化床反应器顶部引出，而固体催化剂粒子则保留在流化床反应器内，继续用于生物柴油的制备，同时CO₂气体经分离和净化后循环利用，所以此设备具有反应速度快、产量高、易于实现连续化和自动化的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型一单元流化床15的截面示意图；

图3为本实用新型气液分离器3的结构示意图；

图4为本实用新型气液分离器3的截面A的俯视示意图；

图1-4中各标号：1-净化器，2-出气管，3-气液分离器，4-液体出口管，5-出料管，6-网板，7-甘油分离器，8-粗甘油出口，9-精馏塔，10-生物柴油出口，11-三单元流化床，12-二单元流化床，13-流化床主体，14-固体催化剂进料管，15-一单元流化床，16-原油进口，17-进料罐，18-醇进口，19-搅拌器，20-原油醇进料管，21-管道，22-泵Ⅰ，23-布风板，24-进气管，25-泵Ⅱ，26-硅碳棒，27-防雾网，28-挡板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：如图1-2所示，一种固体催化剂制备生物柴油的装置，包括进料罐17、流化床主体13、气液分离器3、净化器1、甘油分离器7和精馏塔9，所述流化床主体13由下至上分别为一单元流化床15、二单元流化床12和三单元流化床11，所述一单元流化床15一侧与固体催化剂进料管14相接，底部斜面处通过原油醇进料管20与进料罐17相接，正底部安有布风板23，布风板23下面连接进气管24，三段流化床外部布满用于加热的硅碳棒26，三单元流化床11顶部安有网板6，网板6通过出料管5连接气液分离器3，气液分离器3一侧通过液体出口管4连接甘油分离器7，甘油分离器7底部连接粗甘油出口8，侧面连接精馏塔9，精馏塔9侧面连接生物柴油出口10；气液分离器3上端通过出气管2连接净化器1，净化器1通过泵Ⅱ25连接进气管24；进料罐17上面连接原油进口16，侧面连接醇进口18，中间安有搅拌器19，底部通过管道21与泵Ⅰ22连接，泵Ⅰ22出口与原油醇进料管20相连。

实施例2：本实施例与其余部分与前一实施例相同，其中如图3-4所示，在气液分离器3中，出料管5长度伸入气液分离器3的2/3处，出料管5管口上方安有挡板28，出气管2管口处安有防雾网27。

本装置工作时，首先由泵Ⅱ25将CO₂通过布风板23吹入流化床中，同时硅碳棒26通电加热，接着原油由原油进口16连续进入进料罐17，醇以一定比例由醇进口连续进入进料罐17，原油和醇在搅拌器19的搅拌下充分混合后经泵Ⅰ22泵入一单元流化床15中，同时固体催化剂由固体催化剂进料管14进入一单元流化床15中，此时，CO₂垂直上升带动原油醇沿轴线方向上升，使得原油醇沿反应器内壁的切向按一定速度做圆周运动，原油醇呈螺旋上升运动，CO₂气膜包裹在固体催化剂的表面，使催化剂粒子上升浮起，并在原油醇带动下催化剂粒子也呈螺旋上升，当催化剂粒子上升到三单元流化床11时，压力下降使得催化剂粒子表面CO₂气膜破裂开始下沉，沉降过程中，催化剂粒子表面CO₂气膜不断积累，在浮力和原油醇上升流动动力作用再次向上运动，使得催化剂粒子在三段反应器内形成有规律的循环运动。当升到顶部的反应产物经网板6过滤掉少量固体催化剂后由出料管5进入气液分离器3中，经挡板28，液体回到底部，由液体出口管4进入甘油分离器7中，而气体经防雾网27进入出气管2中，CO₂经净化器1净化后循环使用。进入甘油分离器7中的液体产物经分离得到的粗甘油由粗甘油出口8排出收集，粗生物柴油进入精馏塔9中精馏得到产品生物柴油由生物柴油出口10排出收集。

以上内容仅以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本实用新型的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。