一種制備生物柴油的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種制備生物柴油的裝置，特別涉及一種用均相催化劑制備生物柴油結(jié)合電滲析法去除且回收催化劑的裝置，屬油脂化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和藻類等植物油脂，以及動(dòng)物油脂、廢餐飲油等為原料油通過(guò)酯交換工藝制成的甲酯或乙酯燃料。它是一種良好的石化柴油替代品，與石化柴油相比，具有優(yōu)良的環(huán)保性，較好的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能和安全性能，良好的燃料性能及可再生等特點(diǎn)。
[0003]目前工業(yè)生產(chǎn)生物柴油主要是使用酯交換法，用于酯交換的催化劑有化學(xué)催化劑和生物酶催化劑等。化學(xué)催化劑可以是均相催化劑和非均相催化劑。非均相催化劑呈現(xiàn)在不同相的反應(yīng)中，(例如:固態(tài)催化劑在液態(tài)混合反應(yīng))，而均相催化劑則是呈現(xiàn)在同一相的反應(yīng)(例如:液態(tài)催化劑在液態(tài)混合反應(yīng))。一個(gè)簡(jiǎn)易的非均相催化反應(yīng)包含了反應(yīng)物吸附在催化劑的表面，反應(yīng)物內(nèi)的鍵因十分的脆弱而導(dǎo)致新的鍵產(chǎn)生，但又因產(chǎn)物與催化劑間的鍵并不牢固，而使產(chǎn)物出現(xiàn)。均相催化劑包括液體酸、堿催化劑，可溶性過(guò)渡金屬化合物(鹽類和絡(luò)合物)等。均相催化劑以分子或離子獨(dú)立起作用，活性中心均一，具有高活性和高選擇性。因此均相催化劑一般比非均相催化劑使用效率高，均相催化劑可以有效的加快反應(yīng)速率，但均相催化劑的缺點(diǎn)是催化劑的后序處理復(fù)雜，必須對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分離和提純才能去除它。一般均相催化劑去除的方法包括水洗和樹脂交換，水洗法比較有效，但會(huì)帶來(lái)廢水處理難和生物柴油產(chǎn)品抗氧化能力低的問(wèn)題；而樹脂交換提純法同樣有效，但是樹脂較貴，而且樹脂再生的成本較高，處理后會(huì)產(chǎn)生固體廢棄物。然而，不管是水洗法還是樹脂交換法，催化劑是去除了，但催化劑都不可再回收，造成資源浪費(fèi)，運(yùn)行成本增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種制備生物柴油的裝置。
[0005]本實(shí)用新型技術(shù)方案是:一種制備生物柴油的裝置，包括原料罐1、醇罐2、催化劑罐3、主反應(yīng)罐4、分離塔5、分離器I 6、電滲析裝置I 7、蒸餾器8、輸醇管9、精濾器10、生物柴油儲(chǔ)罐11、分離器II 12、電滲析裝置II 13、蒸餾器II 14、精餾塔15、甘油儲(chǔ)罐16 ;所述原料罐1、醇罐2和催化劑罐3的出口與主反應(yīng)罐4入口相連，主反應(yīng)罐4出口與分離塔5入口相連，分離塔5出口分別與電滲析裝置I 7和電滲析裝置II 13相連，電滲析裝置I 7上出口連入分離器I 6，下出口連入蒸餾器8，分離器I 6出口分別連入催化劑罐3和輸醇管9，輸醇管9還與醇罐2、電滲析裝置I 7、分離器II 12和電滲析裝置II 13相連，蒸餾器8出口分別連入醇罐2和精濾器10，精濾器10出口連入生物柴油儲(chǔ)罐11，電滲析裝置II 13出口分別連入分離器II 12和蒸餾器II 14，分離器II 12—出口連入催化劑罐3，蒸餾器II 14出口分別連入醇罐2和精餾塔15，精餾塔15出口連入甘油儲(chǔ)罐16。
[0006]所述電滲析裝置I 7由直流電源17、去催化劑的反應(yīng)產(chǎn)物出口管18、醇出口管23、反應(yīng)產(chǎn)物入口管22、醇入口管27、正極19、負(fù)極24、陽(yáng)離子交換膜20、陰離子交換膜25、醇流通道26和反應(yīng)產(chǎn)物通道21組成；所述電滲析裝置I 7中交替排列著許多陽(yáng)離子交換膜20和陰離子交換膜25，從而分隔成許多交替排列的醇流通道26和反應(yīng)產(chǎn)物通道21 ;直流電流17連接正極19和負(fù)極24，反應(yīng)產(chǎn)物入口管22分別連接各個(gè)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物通道21入口端，醇入口管27分別連接各個(gè)對(duì)應(yīng)的醇流通道26入口端，去催化劑的反應(yīng)產(chǎn)物出口管18分別連接各個(gè)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物通道21出口端，醇出口管23分別連接各個(gè)對(duì)應(yīng)的醇流通道26出口端。
[0007]所述主反應(yīng)罐4中包括攪拌裝置和加熱裝置。
[0008]所述電滲析裝置II 13與電滲析裝置I 7結(jié)構(gòu)相同。
[0009]本實(shí)用新型所述制備生物柴油的裝置，使用過(guò)程具體包括以下步驟:
[0010](1)酯交換反應(yīng):將原料罐1中的油脂原料、醇罐2中的醇和催化劑罐3中的催化劑以一定比例連續(xù)進(jìn)入主反應(yīng)罐4中進(jìn)行攪拌混合，發(fā)生酯交換反應(yīng)，反應(yīng)溫度為140?200°C，反應(yīng)時(shí)間為2?3小時(shí)；
[0011](2)產(chǎn)物分離:經(jīng)過(guò)主反應(yīng)罐后的產(chǎn)物進(jìn)入分離塔5，將產(chǎn)物分離成粗生物柴油溶液和粗甘油溶液；
[0012](3)粗生物柴油溶液中催化劑的回收:從分離塔5中分離出的粗生物柴油溶液進(jìn)入電滲析裝置I 7，同時(shí)從醇罐2中經(jīng)輸醇管9送入醇，經(jīng)過(guò)電滲析作用后，粗生物柴油溶液中的催化劑被醇帶出，進(jìn)入分離器I 6，醇中的催化劑被回收進(jìn)催化劑罐3中，醇則進(jìn)入輸醇管9繼續(xù)循環(huán)使用，而去除催化劑后的粗生物柴油溶液則進(jìn)入醇回收階段；
[0013](4)粗甘油溶液中催化劑的回收:從分離塔5中分離出的粗甘油溶液進(jìn)入電滲析裝置II 13，同時(shí)從醇罐2中經(jīng)輸醇管9送入醇，經(jīng)過(guò)電滲析作用后，粗甘油溶液中的催化劑被醇帶出，進(jìn)入分離器II 12，醇中的催化劑被回收進(jìn)催化劑罐3中，醇則進(jìn)入輸醇管9繼續(xù)循環(huán)使用，而去除催化劑后的粗甘油溶液則進(jìn)入醇回收階段；
[0014](5)粗生物柴油中醇的回收:從電滲析裝置I 7中出來(lái)的粗生物柴油溶液進(jìn)入蒸餾器I 8中進(jìn)行蒸餾，蒸餾出來(lái)的醇送回醇罐循環(huán)利用，剩下的溶液進(jìn)入生物柴油精濾階段;
[0015](6)粗甘油中醇的回收:從電滲析裝置II 13中出來(lái)的粗甘油溶液進(jìn)入蒸餾器II 14中進(jìn)行蒸餾，蒸餾出來(lái)的醇送回醇罐循環(huán)利用，剩下的溶液進(jìn)入甘油精餾階段；
[0016](7)生物柴油精濾和收集:從蒸餾器8中出來(lái)的粗生物柴油進(jìn)入精濾器10中，在精濾器10中將剩余雜質(zhì)去除，最后得到成品生物柴油，收集進(jìn)入生物柴油儲(chǔ)罐11中；
[0017](8)甘油精餾和收集:從蒸餾器II 14中出來(lái)的粗甘油進(jìn)入精餾塔15中，在精餾塔15中去除雜質(zhì)，最后得到成品甘油，收集進(jìn)入甘油儲(chǔ)罐16中。
[0018]本實(shí)用新型步驟(1)中所述油脂原料包括玉米油、大豆油、菜籽油、葵花籽油、棕櫚油等植物油。
[0019]本實(shí)用新型步驟(1)中所述的醇為一元醇，包括甲醇、乙醇、丙醇和丁醇，且均為無(wú)水一元醇。
[0020]本實(shí)用新型步驟(1)中所述的催化劑為強(qiáng)堿均相催化劑或強(qiáng)酸均相催化劑，其中強(qiáng)堿均相催化劑包括氫氧化鉀和氫氧化鈉，強(qiáng)酸均相催化劑包括硫酸、磷酸和鹽酸。
[0021]本實(shí)用新型步驟(1)中所述的一定比例是指醇占油脂原料質(zhì)量比為12%?15%，催化劑占油脂原料質(zhì)量比為0.7%?1%。
[0022]所述的(2)步驟中，主反應(yīng)罐4自帶攪拌裝置和加熱裝置；
[0023]所述的(3)步驟中，電滲析裝置I 7由直流電源17、去催化劑的反應(yīng)產(chǎn)物出口管18、醇出口管23、反應(yīng)產(chǎn)物入口管22、醇入口管27、正極19、負(fù)極24、陽(yáng)離子交換膜20、陰離子交換膜25、醇流通道26和反應(yīng)產(chǎn)物通道21組成；此裝置中交替排列著許多陽(yáng)離子交換膜20和陰離子交換膜25，分隔成許多交替排列的醇流通道26和反應(yīng)產(chǎn)物通道21 ;直流電流17連接正極19和負(fù)極24，反應(yīng)產(chǎn)物入口管22分別連接各個(gè)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物通道21入口端，醇入口管27分別連接各個(gè)對(duì)應(yīng)的醇流通道26入口端，去催化劑的反應(yīng)產(chǎn)物出口管18分別連接各個(gè)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)產(chǎn)物通道21出口端，醇出口管23分別連接各個(gè)對(duì)應(yīng)的醇流通道26出口端。其中所述反應(yīng)產(chǎn)物為主反應(yīng)罐4中反應(yīng)完后的反應(yīng)產(chǎn)物，即粗生物柴油溶液或粗甘油溶液。
[0024]所述的(4)步驟中，電滲析裝置II 13與電滲析