一種生物柴油甲酯化裝置及其生產工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種生物柴油甲酯化裝置，還涉及一種生物柴油甲酯化的生產工藝。
【背景技術】
[0002]生物柴油做為石化柴油的替代品，越來越受到人們的重視。現有技術，生產生物柴油的方法中，多為原料醇類、油類和催化劑直接三者混合參與反應，而且從始至終是在一個反應容器中進行的反應。
[0003]上述現有技術的缺點一是造成甲醇浪費，影響反應效率;二是造成催化劑浪費，且催化劑清除困難;三是反應時間長、效率不高。
[0004]因此，有必要提出有效的技術方案，解決上述問題。

【發明內容】

[0005]本發明針對上述現有技術的不足，提供一種高收率的生物柴油甲酯化裝置。
[0006]本發明解決上述技術問題的技術方案如下:
[0007]本發明提供一種生物柴油甲酯化裝置，該裝置包括甲醇儲罐、固定床反應器、分液釜和甘油儲罐；
[0008]甲醇儲罐的出口經進料栗與固定床反應器的入口連通；
[0009]分液釜的側面出口經循環栗與固定床反應器的入口連通；
[0010]固定床反應器的出口與分液釜的頂部進口連通；
[0011 ]分液釜的底部出口依次經密度傳感器和閥門與甘油儲罐連通。
[0012]優選的，所述分液釜的底部出口依次經密度傳感器和閥門與甘油儲罐連通，具體為:所述密度傳感器檢測分液釜的底部出口的物料密度，所述閥門通過電磁閥控制；
[0013]當物料密度21000kg/m3時，密度傳感器輸出信號給電磁閥，電磁閥接收到信號后控制閥門打開，分液釜的底部出口流出物料至甘油儲罐中；
[0014]當密度〈1000kg/m3時，密度傳感器輸出信號給電磁閥，電磁閥接收到信號后控制閥門關閉，分液釜的底部出口停止流出物料。
[0015]優選的，所述閥門為氣動閥門或電動閥門。
[0016]優選的，所述裝置還包括用于冷凝甲醇蒸汽的冷凝器，所述冷凝器設于所述分液釜頂部。
[0017]優選的，分液釜的側面出口至分液釜的釜底的距離為分液釜高度的1/9?1/3。
[0018]優選的，所述裝置還包括植物油儲罐，所述植物油儲罐的出口經植物油栗與所述分液釜的側面入口連通。
[0019]優選的，所述分液釜帶有可供加熱或冷卻的夾套，所述固定床反應器帶有可供加熱或冷卻的管道。
[0020]本發明還提供一種生物柴油甲酯化的工藝方法，包括如下步驟:
[0021]I)將原料甲醇和植物油同時打入裝有催化劑的固定床反應器中，原料甲醇、植物油與固定床反應器中的催化劑接觸進行酯交換反應，產生甲酯、甘油和甲醇的混合液；其中，所述原料甲醇與植物油摩爾流量比為1:1?3:1;
[0022]2)步驟I)得到的混合液進入分液釜中形成分層，其中甲酯密度較低，位于上層，而甘油直接落入分液釜底部;分液釜設有兩路出口，一路是底部出口，用于即時排放產生的甘油;一路是側面出口，用于甲酯以及未反應的甲醇的循環；
[0023]3)當分液釜的底部出口處的密度傳感器測得密度I 1000kg/m3時，閥門控制底部出口打開，將密度2 1000kg/m3的物料排出，S卩排出甘油；當密度<1000kg/m3時，閥門控制底部出口關閉，物料經側部出口通過循環栗再次進入固定床反應器中進行酯化反應，即甲酯和甲醇再次進入固定床反應器中進行循環反應；
[0024]4)當所述原料甲醇全部栗入固定床反應器后，關閉進料栗;通過循環栗進行循環，并在固定床反應器中進行反應，直至密度傳感器檢測不再有甘油排出，酯化反應結束，制得生物柴油。
[0025]優選的，固定床反應器操作壓力為100?I1kPa，溫度為50?80°C。
[0026]優選的，所述步驟還包括將反應原料植物油通過植物油栗全部打入分液釜中。
[0027]有益效果:
[0028]1、本發明通過固定床反應器、循環栗和分液釜進行自循環，而不是從始至終在一個反應容器中進行的反應，得到高收率的生物柴油；
[0029]2、通過密度傳感器、氣動閥門或電動閥門、甘油儲罐的有效配合，能夠即時自動排放甘油，減少逆反應的進行，得到高收率的生物柴油；
[0030]3、本發明將催化劑裝填在固定床反應器的管程中，而不是作為反應原料和醇類、油類同時加入反應器中，有效解決了反應產物中存在催化劑難去除的問題;反應速度更快，效率更高，同時收率也會有所提高;且催化劑一次裝填，長久使用不更換；
[0031]4、本發明裝置及工藝可使固定床反應器體積減小1/5?1/3，反應速率提高3?6倍，收率達95%以上。
【附圖說明】
[0032]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細描述本發明的一些具體實施例。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0033]圖1為本發明生物柴油甲酯化裝置的結構示意圖。
[0034]在圖中，1、甲醇儲罐，2、進料栗，3、固定床反應器，4、分液釜，5、循環栗，6、密度傳感器，7、甘油儲罐，8、植物油栗，9、植物油儲罐，10、冷凝器，11、閥門，12、電磁閥。
【具體實施方式】
[0035]圖1是本發明生物柴油甲酯化裝置的結構示意圖。如圖1所示，本發明的生物柴油甲酯化裝置，包括甲醇儲罐1、固定床反應器3、分液釜4、甘油儲罐7、冷凝器10和植物油儲罐9。
[0036]作為本發明的一個實施例，甲醇儲罐I的出口經進料栗2與固定床反應器3的入口連通;具體為:甲醇儲罐的出口通過管道與進料栗的入口相連，進料栗2的出口通過管道與固定床反應器3的入口相連。
[0037]作為本發明的一個實施例，分液釜4的側面出口經循環栗5與固定床反應器3的入口連通;具體為:分液釜的側面出口通過管道與循環栗的入口相連，循環栗的出口通過管道與固定床反應器的入口相連。
[0038]作為本發明的一個實施例，固定床反應器3的出口與分液釜4的頂部進口連通;具體為:固定床反應器的出口通過管道與分液釜的頂部進口連通。
[0039]作為本發明的一個實施例，分液釜4的底部出口依次經密度傳感器6和閥門11與甘油儲罐7連通。具體為:所述密度傳感器檢測分液釜的底部出口的物料密度，所述閥門通過電磁閥12控制；
[0040]當物料密度21000kg/m3時，密度傳感器輸出信號給電磁閥，電磁閥接收到信號后控制閥門打開，分液釜的底部出口流出物料至甘油儲罐中；
[0041]當密度〈1000kg/m3時，密度傳感器輸出信號給電磁閥，電磁閥接收到信號后控制閥門關閉，分液釜的底部出口停止流出物料。優選的，所述閥門為氣動閥門或電動閥門。
[0042]作為本發明的一個實施例，所述裝置還包括用于冷凝甲醇蒸汽的冷凝器10，所述冷凝器設于所述分液釜頂部。具體的，所述冷凝器的入口與所述分液釜的甲醇出口連通，所述冷凝器的出口與所述分液釜的甲醇入口連通，主要用于回收還未參加反應并受熱汽化的甲醇。
[0043]作為本發明的一個實施例，所述裝置還包括植物油儲罐9，所述植物油儲罐9的出口經植物油栗8與所述分液釜4的側面入口連通。
[0044]作為本發明的一個實施例，所述分液釜外帶有可供加熱或冷卻的夾套，所述固定床反應器的殼程同樣配有可供加熱或冷卻的管道(圖中未示出)。
[0045]在本發明中，固定床反應器中管程走物料，植物油和甲醇與催化劑接觸后直接依次通過固定床反應器的出口、分液釜的頂部進口，從而進入分液釜中，而不經過冷凝器；固定床反應器中反應時放出的熱量由固定床反應器的殼程冷卻水帶走，即冷卻水起到保持反應時溫度恒定的作用。
[0046]本發明一種生物柴油甲酯化的工藝方法，包括如下步驟:
[0047]I)通過進料栗將甲醇儲罐中的甲醇，通過循環栗將分液釜中的植物油同時打入裝有催化劑的固定床反應器的管程中，甲醇、植物油與固定床反應器管程中的催化劑接觸進行酯交換反應，產生甲酯、甘油和甲醇的混合液;其中，所述原料甲醇與植物油摩爾流量比為1:1?3:1，固定床反應器操作壓力(絕對壓力)為100?llOkPa，溫度為50?80°C ；
[0048]2)步驟I)得到的混合液通過固定床反應器的出口進入分液釜的頂部進口中，形成分層，反應產生的甘油直接落入分液釜底部;反應過程中未反應的甲醇會部分汽化，并經設于分液釜頂部的冷凝器冷凝后，重新落入分液釜底部；
[0049]其中，分液釜設有兩路出口，一路是底部出口、一路是側面出口，所述底部出口用于排出密度為1000-1300kg/m3的甘油，所述側面出口用于排出密度為800-1000kg/m3的甲酯和甲醇并重新在固定床反應器中進行反應；
[0050]3)當分液釜的底部出口處的密度傳感器測得密度2 1000kg/m3時，氣動閥門或電動閥門控制打開底部出口，將密度2 1000kg/m3的物料排出，即排出甘油；當密度<1000kg/m3時，氣動閥門或電動閥門控制關閉底部出口，物料經側部出口再次進入固定床反應器中進行酯化反應，即甲酯和甲醇再次進入固定床反應器中進行循環反應；
[0051]4)當所述原料甲醇全部栗入固定床反應器后，關閉進料栗；僅通過循環栗進行循環，并在固定床反應器中進行反應，直至