[实用新型]一种制备生物柴油的酯交换设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物柴油精细化学技术领域，特别是涉及一种制备生物柴油的酯交换设备。

背景技术

生物柴油是指由动植物油脂（脂肪酸甘油三酯）与醇（甲醇或乙醇）经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，最典型的是脂肪酸甲酯。与传统的石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性，可部分添加到石化柴油中。

生物柴油多采用传统的化学酯交换法得到，即动、植物油脂和醇在催化剂作用下进行酯交换反应，生成脂肪酸酯和甘油。酯交换设备是生物柴油制备的主要生产设备，其性能直接影响到生物柴油的质量和制备效率。

请参考图1，图1为一种传统的酯交换设备的结构示意图。

一种传统的酯交换设备包括加热器11、至少两个反应器12、中心管13、夹套14、分离器15、连接管16和冷凝器17，加热器11设有进口和出口，反应器12为第一反应器和第二反应器，中心管13为一两端开放的中空管道，设有进口和出口，夹套14设于反应器12的两侧，分离器15设于反应器12的顶部，连接管16连接第一反应器和第二反应器，冷凝器17设于分离器15的上方。但是，该种酯交换设备采用一级串行反应的形式，酯交换过程中接触面积有限，转化效率较低。

请参考图2，图2为一种典型的酯交换设备的结构示意图。

为了提高酯交换转化效率，目前多将多级的管道反应器引入酯交换设备中。如图2所示，该种酯交换设备包括甲醇罐21、油脂罐22以及与甲醇罐21和油脂罐22均连通的醇油混合器23，管道反应器24的进口通过多级换热器25与醇油混合器23连通，管道反应器24的出口与旋转分离器26的进口连通，旋转分离器26的出口分别与蒸馏罐27和甲醇储罐28连通，蒸馏罐27的出口与收集生物柴油的静置罐29连通。反应过程中，将酸价达标的植物油脂装入油脂罐，将混有氢氧化钾的甲醇、共溶剂丁酮溶液装入甲醇罐；打开多级换热器，调节温度；通过控制醇油流量调节醇油物质的量之比；然后通过醇油混合器混合均匀并进入多级换热器加热，达到一定温度后流入带保温层的管道反应器反应；反应后的混合物蒸馏脱甲醇和共溶剂，并进行甘油分离，即得到粗制生物柴油。

在上述酯交换过程中，由于酯交换反应是可逆反应，过量的醇能够使平衡向生成产物的方向移动，故醇的用量大于理论量；反应过程中会存在大量的未经过置换的醇；同时，油脂也可能反应不完全而滞留在管道反应器中，醇和油脂等反应物的浪费较为严重，增加了生产成本，且影响了产品得率和纯度。

因此，在加大原料处理能力的同时，如何避免醇和油脂等反应物的浪费，降低生产成本，提高产品得率和纯度，就成为本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制备生物柴油的酯交换设备，该酯交换设备采用新型的并列式管道反应器，内置多条并行反应管，实现高效的连续化酯交换反应。同时，该设备还能够实现反应不充分原料的收集，并使这些原料自动重新进入交换系统，从而避免了反应物的浪费，在提升设备处理能力的同时，降低了生产成本，提高了产品得率和纯度。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种制备生物柴油的酯交换设备，包括开设有催化剂填装口的反应器，所述反应器的进料口与料源连通，其出料口与分离器的进料口连通，所述分离器的出料口与精馏罐的进料口连通，所述精馏罐开设有生物柴油出口和甘油出口；所述酯交换设备还包括回流罐，所述回流罐的进料口与所述反应器连通，其出料口与所述料源连通。

优选地，所述分离器上开设有醇回流口，所述醇回流口与所述料源连通。

优选地，所述料源包括醇油混合器，所述醇油混合器的进料口分别与醇源和油脂源连通；所述反应器的进料口、所述回流罐的出料口和分离器的醇回流口均与所述醇油混合器连通。

优选地，还包括预热均流器，所述预热均流器设置于所述反应器的进料口与所述料源之间。

优选地，所述预热均流器靠近所述反应器的进料口设置。

优选地，所述反应器为并列式管道反应器。

本实用新型所提供的制备生物柴油的酯交换设备包括反应器、分离器、精馏罐和回流罐，其中，反应器开设有用于放入催化剂的催化剂填装口，反应器的进料口与料源连通，其出料口与分离器的进料口连通，分离器的出料口与精馏罐的进料口连通，精馏罐开设有生物柴油出口和甘油出口，回流罐的进料口与反应器连通，其出料口与料源连通。