[实用新型]一种多频超声辐射溢流槽连续式生物柴油生产装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物柴油生产装置技术领域，特别涉及一种多频超声溢流槽连续式生物柴油生产装置。 

背景技术

生物柴油是以各种天然动植物油为原料，通过各种物理及化学方法转化的可替代石化柴油的新型清洁能源，它的主要成分是脂肪酸甲酯。与传统燃料油相比，生物柴油由于具有硫含量低、冷滤点低、润滑性能好、闪点高、十六烷值高、环境友好及可再生等性能而具有广阔的应用前景。 

目前，制备生物柴油的方法主要分为物理法和化学法。其中，化学法中的酯交换法操作简单、工艺成熟、产品性质优良、应用最为广泛。酯交换反应是指油脂和短链醇（一般为甲醇）在催化剂的作用下转化为脂肪酸单酯及甘油的反应。由于油脂和甲醇互溶性差，酯交换反应只在界面缓慢进行，为了强化醇油两相传质，提高反应速率，通常会采用一些过程强化技术来强化酯交换反应。其中，超声波辐射操作方便，结构简单，反应条件温和，是一种效果显著的强化技术。 

当超声波作用在反应体系时，超声的空化作用会使反应体系内形成大量的空化泡。空化泡快速地形成、生长、崩溃使空化泡周围的液体高速冲入空化泡中心，扰动相界面，乳化反应体系，有效强化两相传质。另外，超声的空化效应还能引起局部的高温高压，提高反应速率。与传统的机械搅拌相比，超声强化作用可以有效的减少反应时间，降低醇油比、催化剂用量和反应温度，加速酯交换反应的进程。另外，超声辐射消耗的能量仅为机械搅拌条件下所消耗能量1/3～1/2，是一种高效、节能的强化方法。 

目前，生物柴油生产装置大多为间歇式、半间歇式反应器或单频超声辐射管式反应器。这样的反应器存在着传质速率低、反应时间长、生产过程能耗大、成本高及产物质量不稳定等一系列缺陷。 

实用新型内容

本实用新型的发明目的是针对现有生物柴油生产装置的技术不足，提供一种低能耗及低成本的多频超声溢流槽连续式生物柴油生产装置；利用该装置可以高效、节能、低耗地生产生物柴油。 

为实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为： 

提供一种多频超声辐射溢流槽连续式生物柴油生产装置，包括原料油罐、甲醇-催化剂溶解罐、甘油分离槽、甘油罐、产物洗涤槽、热水罐、粗甲酯储罐、分馏装置及废水罐；还设有预酯化反应釜与逐级溢流多频超声反应器；原料油罐与甲醇-催化剂溶解罐分别通过管道与预酯化反应釜的入口连接；预酯化反应釜的出口和甲醇-催化剂溶解罐分别通过管道与逐级溢流多频超声反应器的入口连接；逐级溢流多频超声反应器的出口与油泵的一端连接，油泵的另一端通过管道与甘油分离槽的入口连接；甘油分离槽设有两个出口，两个出口分别通过管道与甘油罐及产物洗涤槽的入口连接；产物洗涤槽还设有另一入口，该入口通过管道与热水罐连接；产物洗涤槽底部也设有两个出口，该两个出口分别通过管道与粗甲酯储罐及废水罐连接；粗甲酯储罐底部设有一个出口，该出口通过管道与分馏装置入口连接。

优选地，所述逐级溢流多频超声反应器由四个独立的超声反应槽通过溢流管串联形成四级溢流多频超声反应器；每个超声反应槽前后两侧面沿槽装有3组功率无级可调的超声换能器，两侧正对的两个超声换能器为一组，同组的两个超声换能器偏心60mm～70mm安装；每个超声反应槽换能器由一个独立开关控制。这样使得每个超声槽的超声换能器可单独工作，也可与其他组合辐射。 

优选地,所述多频超声辐射反应器由四个独立的超声反应槽通过溢流管连接形成串联4级；每个超声反应槽前后两侧面沿槽装有3组功率无级可调的超声换能器，两侧正对的两个超声换能器为一组，同组的两个超声换能器偏心60mm～70mm安装；每个超声反应槽换能器由一个独立开关控制。 

优选地,所述四个反应槽上安装的超声换能器的频率依次为15kHz、25kHz、35 kHz及40 kHz。 

优选地,每个超声反应槽为扁平形几何构形，第一、二级超声反应槽换能器安装侧面宽175mm～185mm，辐射间距50mm～60mm；第三、四级超声反应槽换能器安装侧面宽115mm～125mm，辐射间距80mm～90mm。 

优选地,原料油罐与预酯化反应釜之间的管道设有转子流量计；甲醇-催化剂溶解罐与预酯化反应釜之间设有转子流量计；预酯化反应釜与超声反应槽之间设有转子流量计；第四级超声反应槽与甘油分离槽之间的管道设有转子流量计。