專利名稱：一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
CN 202808761 U書(shū)明說(shuō)1/3頁(yè)一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種以天然動(dòng)植物油、植物油下腳料或廢棄食用油脂為原料制備生物柴油的生物柴油合成裝置。
背景技術(shù)：
[0002]生物柴油作為一種新型清潔燃料，與石油柴油相比具有生物降解度高、毒性低、含硫低、有害物質(zhì)排放量小、燃點(diǎn)高，且可再生等優(yōu)點(diǎn)，因此已成為國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。生物柴油是以植物油、動(dòng)物油、廢食用油等為原料與短鏈醇進(jìn)行酯交換反應(yīng)制得，其主要成分是脂肪酸單酯。生物柴油合成過(guò)程中的酯交換反應(yīng)屬于傳質(zhì)控制反應(yīng)，為提高其傳質(zhì)效果， 人們研究利用超聲波等物理場(chǎng)強(qiáng)化酯交換反應(yīng)制備生物柴油，并申請(qǐng)了系列專利，其主要利用超聲波的空化作用。反應(yīng)底物(原料油、短鏈醇和催化劑等)在超聲外場(chǎng)作用下，空化氣泡的振蕩及其體積的周期性變化可在相界面處起到混合和乳化的作用，尤其是在液-液相界面處空化氣泡的崩潰閉合產(chǎn)生的湍動(dòng)效應(yīng)和微擾效應(yīng)引起的混合和乳化作用更為顯著， 從而使傳質(zhì)過(guò)程得到強(qiáng)化，超聲強(qiáng)化酯交換制備生物柴油不但提高了生物柴油產(chǎn)率，縮短反應(yīng)時(shí)間，而且反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備的要求也不嚴(yán)格。但目前，超聲強(qiáng)化酯交換反應(yīng)制備生物柴油還停留在實(shí)驗(yàn)室探索階段，主要原因是超聲反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和放大困難，限制了其在生產(chǎn)上的應(yīng)用。故研發(fā)一種易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的生物柴油合成裝置，具有非常重要的意義。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置，本裝置之酯交換反應(yīng)裝置利用了高速渦流產(chǎn)生的強(qiáng)機(jī)械沖擊力和高剪切力及空化作用的原理，使酯交換反應(yīng)的傳質(zhì)過(guò)程得到強(qiáng)化，從而縮短反應(yīng)時(shí)間、提高成品生物柴油產(chǎn)率。[0004]解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置，包括依次連通的原料油貯罐、閃蒸器、熱交換器、酯交換反應(yīng)裝置、短鏈醇蒸餾器、純化裝置和成品油貯罐，該裝置還包括與酯交換反應(yīng)裝置連通的短鏈醇和催化劑混合貯罐，所述的酯交換反應(yīng)裝置是強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置，該強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置主要由泵體、泵蓋、轉(zhuǎn)軸和安裝在轉(zhuǎn)軸上帶有葉片的葉輪組成，泵體中上部分別開(kāi)有吸入口和酯交換反應(yīng)產(chǎn)物出口，所述的吸入口與帶有原料油入口和短鏈醇與催化劑入口的吸入管連通。[0005]由于采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型之一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置具有以下有益效果[0006](I)大大縮短酯交換反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間，提高了生物柴油的產(chǎn)率；[0007](2)提高了酯交換反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，使反應(yīng)更徹底，降低了生物柴油產(chǎn)品中的甘油總量，提聞了廣品質(zhì)量；[0008](3)節(jié)約了催化劑的用量；[0009]( 4 )設(shè)備簡(jiǎn)單、易于放大。[0010]下面，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型之一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置的技術(shù)特征作進(jìn)一步的說(shuō)明。


[0011]圖I :本實(shí)用新型之一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置示意圖。[0012]圖2 :本實(shí)用新型之強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置主視剖視圖(半剖)。[0013]圖中[0014]I-原料油貯罐，2-閃蒸器，3-換熱器，4-酯交換反應(yīng)裝置，41-泵體，42-泵蓋， 43-吸入管，431 -原料油入口，432-短鏈醇與催化劑入口，44-轉(zhuǎn)軸，45-葉片，46-葉輪， 47-酯交換反應(yīng)產(chǎn)物出口，5-短鏈醇蒸餾器，6-純化裝置，7-成品油貯罐，8-短鏈醇和催化劑混合貯罐。
具體實(shí)施方式
[0015]一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置，包括依次連通的原料油貯罐I、閃蒸器 2、熱交換器3、酯交換反應(yīng)裝置4、短鏈醇蒸餾器5、純化裝置6和成品油貯罐7，該裝置還包括與酯交換反應(yīng)裝置4連通的短鏈醇和催化劑混合貯罐8 (參見(jiàn)圖1)，所述的酯交換反應(yīng)裝置4是強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置，該強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置主要由泵體41、泵蓋42、轉(zhuǎn)軸44和安裝在轉(zhuǎn)軸上帶有葉片45的葉輪46組成，泵體中上部分別開(kāi)有吸入口 411和酯交換反應(yīng)產(chǎn)物出口 47，所述的吸入口與帶有原料油入口 431和短鏈醇與催化劑入口 432的吸入管43 連通(參見(jiàn)圖2)。[0016]本實(shí)用新型所述的原料油貯罐、閃蒸器、換熱器、短鏈醇蒸餾器、純化裝置和成品油貯罐的具體結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，此處不再贅述。[0017]本實(shí)用新型適用于以天然動(dòng)植物油、植物油下腳料、廢棄食用油脂或其混合物為原料油制備生物柴油工藝。[0018]工作過(guò)程[0019]粗原料油經(jīng)機(jī)械除雜后進(jìn)入原料油貯罐1，再由泵打入閃蒸器2脫水，脫水后的原料油經(jīng)換熱器3進(jìn)入強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置4中，同時(shí)加入短鏈醇和催化劑，進(jìn)行酯交換反應(yīng)；反應(yīng)后的酯交換反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入短鏈醇蒸餾器5，蒸出短鏈醇后的反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入純化裝置6進(jìn)行進(jìn)一步純化得到高純度(> 99. 6wt. %)的生物柴油產(chǎn)品。[0020]生產(chǎn)過(guò)程中，反應(yīng)底物(原料油、短鏈醇、催化劑等)進(jìn)入本實(shí)用新型之強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置4后，在葉輪46的作用下，周向速度增加，所產(chǎn)生的離心力將其推向葉片外緣，強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置轉(zhuǎn)軸44的葉輪外周帶有許多呈放射形排列的葉片45，它在強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生兩種力磨擦力(順旋轉(zhuǎn)方向推動(dòng)液體的力)和離心力(將液體向交叉方向甩出的力)；酯交換反應(yīng)裝置內(nèi)液體受到兩個(gè)方向力的作用在液體通路中形成高速渦流，由于液體在通路內(nèi)不斷受離心力的作用而壓力上升，形成高壓，并且強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置之酯交換反應(yīng)產(chǎn)物出口 47的阻抗如果增加，加壓次數(shù)就隨著增加，不相溶的液-液兩相被高速旋轉(zhuǎn)的葉片45分割成直徑為10 40um左右的液滴，大大增加了原料油與短鏈醇的接觸面，酯交換反應(yīng)速度明顯加快，反應(yīng)程度大幅提高。本實(shí)用新型之強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置4正是利用了酯交換反應(yīng)裝置中形成的高速渦流，加強(qiáng)了不相溶的液-液兩相流體的混合，使參與反應(yīng)的分子基團(tuán)充分接觸，強(qiáng)化兩相間的熱、質(zhì)傳遞，同時(shí)在高速渦流產(chǎn)生的強(qiáng)機(jī)械沖擊力和高剪切力及空化作用下實(shí)現(xiàn)酯交換反應(yīng)的強(qiáng)化，從而加快酯交換反應(yīng)速度、提高轉(zhuǎn)化率。
權(quán)利要求1.一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置，包括依次連通的原料油貯罐(I)、閃蒸器(2)、熱交換器(3)、酯交換反應(yīng)裝置(4)、短鏈醇蒸餾器(5)、純化裝置(6)和成品油貯罐(7)，該裝置還包括與酯交換反應(yīng)裝置(4)連通的短鏈醇和催化劑混合貯罐(8)，其特征在于所述的酯交換反應(yīng)裝置(4)是強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置，該強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置主要由泵體(41)、泵蓋(42)、轉(zhuǎn)軸(44)和安裝在轉(zhuǎn)軸上帶有葉片(45)的葉輪(46)組成，泵體中上部分別開(kāi)有吸入口(411)和酯交換反應(yīng)產(chǎn)物出口(47)，所述的吸入口與帶有原料油入口(431)和短鏈醇與催化劑入口(432)的吸入管(43)連通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種強(qiáng)化酯交換反應(yīng)的生物柴油合成裝置，該裝置包括依次連通的原料油貯罐、閃蒸器、熱交換器、酯交換反應(yīng)裝置、短鏈醇蒸餾器、純化裝置和成品油貯罐，該裝置還包括與酯交換反應(yīng)裝置連通的短鏈醇和催化劑混合貯罐，所述的酯交換反應(yīng)裝置是強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置，該強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置主要由泵體、泵蓋、轉(zhuǎn)軸和安裝在轉(zhuǎn)軸上帶有葉片的葉輪組成，泵體中上部分別開(kāi)有吸入口和酯交換反應(yīng)產(chǎn)物出口，所述的吸入口與帶有原料油入口和短鏈醇與催化劑入口的吸入管連通。本實(shí)用新型之強(qiáng)化酯交換反應(yīng)裝置利用了高速渦流產(chǎn)生的強(qiáng)機(jī)械沖擊力和高剪切力及空化作用的原理，使酯交換反應(yīng)的傳質(zhì)過(guò)程得到強(qiáng)化，從而縮短反應(yīng)時(shí)間、提高成品生物柴油產(chǎn)率。
文檔編號(hào)C11C3/10GK202808761SQ20122048940
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者楊鋒, 李利軍, 黃永春 申請(qǐng)人:廣西工學(xué)院