[发明专利]过热乙醇蒸汽无催化剂制备生物柴油的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于生物柴油技术领域，具体涉及一种过热乙醇蒸汽无催化剂制备生物柴油的装 置及方法。

背景技术

柴油机燃料调和用生物柴油(BD100)(GB/T20828-2014)对生物柴油的定义为：由动 植物油脂或废弃油脂与醇(例如甲醇或乙醇)反应制得的脂肪酸单烷基酯。目前，生物柴油 的主要制备方法是化学法，即酯交换法。根据使用的催化剂种类的不同，酯交换法通常可分 为碱催化酯交换法、酸催化酯交换法以及酸碱两步酯交换法。

专利CN102942969A中公开了一种用蓖麻油制备生物柴油的方法，具体是：利用超声波 辅助固体碱催化剂催化蓖麻油制备生物柴油，缩短了反应时间，提高了产物纯度。但是碱催 化酯交换法对原料中的游离脂肪酸十分敏感，碱性催化剂要求游离脂肪酸含量低于原料的 1％，或者原料酸值≤2mgKOH/g。游离脂肪酸易与碱性催化剂发生皂化反应，造成催化剂失 活，产物收率降低，产品粘度增加，形成乳浊液等一系列问题，从而增加下游产品分离提纯 难度，进而增加生产成本。

专利CN103710155A中公开了一种高酸值油脂高温酯化反应制备生物柴油的方法，具体 是：利用滴加装置向装有高酸值油脂和酸性催化剂的反应器中滴加甲醇制备生物柴油，具有 工艺简单、成本低、能耗少的优势，但是存在后处理较为复杂、反应过程缓慢、生产周期长 等问题。

专利CN104560411A中公开了一种生物法制取脂肪酸甲酯的工艺方法，利用废弃油脂在 酸性催化剂浓硫酸催化下与甲醇发生酯化反应生成粗甲酯，再利用碱性催化剂氢氧化钠制取 优质脂肪酸甲酯，并且实现甲醇的回收利用，但是反应周期长、过程较为复杂。

专利CN103667377A中公开了一种利用乌桕梓制备生物柴油的方法，具体以乌桕梓和甲 醇作为原料、以叔丁醇作为溶剂、以分子筛为添加剂、以酶LipozymeTLIM为催化剂，在温 和的条件下制备生物柴油。采取酶作为催化剂，反应条件缓和，但是反应时间长、效率较低、 易失活、而且酶作为催化剂价格高，不易实现工业化生产。

文献(KokTatTan,KeatTeongLee.Areviewonsupercriticalfluids(SCF)technologyin sustainablebiodieselproduction:Potentialandchallenges.RenewableandSustainableEnergy Reviews.2011,15:2452-2456)提出使用超临界法制备生物柴油，在温度为300～400℃，压力 为10～30MPa，甲醇：油脂摩尔比为40～42：1下，方可满足文献所提到超临界反应条件。 然而，在工业化生产中，高配比和高压的实现显然需要高资本投入和高强度安全措施的保障。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是：提供一种过热乙醇蒸汽无催化剂制备生物柴油 的装置，结构简单、设计合理；本发明同时提供使用该装置制备生物柴油的方法，不使用催 化剂，无繁琐的预处理阶段，转化率高。

本发明采用的技术方案是：

所述的过热乙醇蒸汽无催化剂制备生物柴油的装置，包括反应器，反应器顶部设有进料 口和出料口，出料口通过管路与冷凝器、干燥器、乙醇回收罐、加热器、过热器依次连通， 过热器通过进料管与反应器连通，进料管穿过进料口延伸至反应器底部，进料管伸入反应器 的一端连接有环形管，环形管上设置出气孔。

所述的进料管为两条，对称连接在环形管上。所述的对称连接为：两条进料管分别连接 在环形管对称的位置上。对称连接能保证在物料输送时，保持环形管的稳定、可靠，进料更 加均匀。工作时，可以两条进料管一开一备，也可以两条进料管同时打开，优选为两条进料 管同时打开。

所述的出气孔设置在环形管靠近反应器底端的面上，内径为0.5～5mm，过热乙醇蒸汽均 匀地从反应器的底部进入，延长过热乙醇蒸汽与油脂的接触时间，同时增大与油脂的接触面 积，反应更加充分。

所述的反应器内部设置轴流式搅拌器，外部设置夹套。

所述的与进料口和出料口连接的管路上均设有止回阀，防止物料逆向进行。

所述的干燥器内部填充3A分子筛，其堆积密度≥0.6g/mL，3A分子筛静态水吸附≥20％。 干燥器内填充3A分子筛量吸附水量应满足反应生产水量。所述干燥器优选为并联的两个， 一开一备。