專利名稱：一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置的制作方法
技術領域：
CN 202808761 U書明說1/3頁一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種以天然動植物油、植物油下腳料或廢棄食用油脂為原料制備生物柴油的生物柴油合成裝置。
背景技術：
[0002]生物柴油作為一種新型清潔燃料，與石油柴油相比具有生物降解度高、毒性低、含硫低、有害物質(zhì)排放量小、燃點高，且可再生等優(yōu)點，因此已成為國內(nèi)外研究開發(fā)的熱點。生物柴油是以植物油、動物油、廢食用油等為原料與短鏈醇進行酯交換反應制得，其主要成分是脂肪酸單酯。生物柴油合成過程中的酯交換反應屬于傳質(zhì)控制反應，為提高其傳質(zhì)效果， 人們研究利用超聲波等物理場強化酯交換反應制備生物柴油，并申請了系列專利，其主要利用超聲波的空化作用。反應底物(原料油、短鏈醇和催化劑等)在超聲外場作用下，空化氣泡的振蕩及其體積的周期性變化可在相界面處起到混合和乳化的作用，尤其是在液-液相界面處空化氣泡的崩潰閉合產(chǎn)生的湍動效應和微擾效應引起的混合和乳化作用更為顯著， 從而使傳質(zhì)過程得到強化，超聲強化酯交換制備生物柴油不但提高了生物柴油產(chǎn)率，縮短反應時間，而且反應條件溫和，對設備的要求也不嚴格。但目前，超聲強化酯交換反應制備生物柴油還停留在實驗室探索階段，主要原因是超聲反應器的設計和放大困難，限制了其在生產(chǎn)上的應用。故研發(fā)一種易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的生物柴油合成裝置，具有非常重要的意義。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置，本裝置之酯交換反應裝置利用了高速渦流產(chǎn)生的強機械沖擊力和高剪切力及空化作用的原理，使酯交換反應的傳質(zhì)過程得到強化，從而縮短反應時間、提高成品生物柴油產(chǎn)率。[0004]解決上述技術問題的技術方案是一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置，包括依次連通的原料油貯罐、閃蒸器、熱交換器、酯交換反應裝置、短鏈醇蒸餾器、純化裝置和成品油貯罐，該裝置還包括與酯交換反應裝置連通的短鏈醇和催化劑混合貯罐，所述的酯交換反應裝置是強化酯交換反應裝置，該強化酯交換反應裝置主要由泵體、泵蓋、轉軸和安裝在轉軸上帶有葉片的葉輪組成，泵體中上部分別開有吸入口和酯交換反應產(chǎn)物出口，所述的吸入口與帶有原料油入口和短鏈醇與催化劑入口的吸入管連通。[0005]由于采用上述結構，本實用新型之一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置具有以下有益效果[0006](I)大大縮短酯交換反應達到平衡的時間，提高了生物柴油的產(chǎn)率；[0007](2)提高了酯交換反應的轉化率，使反應更徹底，降低了生物柴油產(chǎn)品中的甘油總量，提聞了廣品質(zhì)量；[0008](3)節(jié)約了催化劑的用量；[0009]( 4 )設備簡單、易于放大。[0010]下面，結合附圖和實施例對本實用新型之一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置的技術特征作進一步的說明。


[0011]圖I :本實用新型之一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置示意圖。[0012]圖2 :本實用新型之強化酯交換反應裝置主視剖視圖(半剖)。[0013]圖中[0014]I-原料油貯罐，2-閃蒸器，3-換熱器，4-酯交換反應裝置，41-泵體，42-泵蓋， 43-吸入管，431 -原料油入口，432-短鏈醇與催化劑入口，44-轉軸，45-葉片，46-葉輪， 47-酯交換反應產(chǎn)物出口，5-短鏈醇蒸餾器，6-純化裝置，7-成品油貯罐，8-短鏈醇和催化劑混合貯罐。
具體實施方式
[0015]一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置，包括依次連通的原料油貯罐I、閃蒸器 2、熱交換器3、酯交換反應裝置4、短鏈醇蒸餾器5、純化裝置6和成品油貯罐7，該裝置還包括與酯交換反應裝置4連通的短鏈醇和催化劑混合貯罐8 (參見圖1)，所述的酯交換反應裝置4是強化酯交換反應裝置，該強化酯交換反應裝置主要由泵體41、泵蓋42、轉軸44和安裝在轉軸上帶有葉片45的葉輪46組成，泵體中上部分別開有吸入口 411和酯交換反應產(chǎn)物出口 47，所述的吸入口與帶有原料油入口 431和短鏈醇與催化劑入口 432的吸入管43 連通(參見圖2)。[0016]本實用新型所述的原料油貯罐、閃蒸器、換熱器、短鏈醇蒸餾器、純化裝置和成品油貯罐的具體結構與現(xiàn)有技術相同，此處不再贅述。[0017]本實用新型適用于以天然動植物油、植物油下腳料、廢棄食用油脂或其混合物為原料油制備生物柴油工藝。[0018]工作過程[0019]粗原料油經(jīng)機械除雜后進入原料油貯罐1，再由泵打入閃蒸器2脫水，脫水后的原料油經(jīng)換熱器3進入強化酯交換反應裝置4中，同時加入短鏈醇和催化劑，進行酯交換反應；反應后的酯交換反應產(chǎn)物進入短鏈醇蒸餾器5，蒸出短鏈醇后的反應產(chǎn)物進入純化裝置6進行進一步純化得到高純度(> 99. 6wt. %)的生物柴油產(chǎn)品。[0020]生產(chǎn)過程中，反應底物(原料油、短鏈醇、催化劑等)進入本實用新型之強化酯交換反應裝置4后，在葉輪46的作用下，周向速度增加，所產(chǎn)生的離心力將其推向葉片外緣，強化酯交換反應裝置轉軸44的葉輪外周帶有許多呈放射形排列的葉片45，它在強化酯交換反應裝置內(nèi)旋轉時將產(chǎn)生兩種力磨擦力(順旋轉方向推動液體的力)和離心力(將液體向交叉方向甩出的力)；酯交換反應裝置內(nèi)液體受到兩個方向力的作用在液體通路中形成高速渦流，由于液體在通路內(nèi)不斷受離心力的作用而壓力上升，形成高壓，并且強化酯交換反應裝置之酯交換反應產(chǎn)物出口 47的阻抗如果增加，加壓次數(shù)就隨著增加，不相溶的液-液兩相被高速旋轉的葉片45分割成直徑為10 40um左右的液滴，大大增加了原料油與短鏈醇的接觸面，酯交換反應速度明顯加快，反應程度大幅提高。本實用新型之強化酯交換反應裝置4正是利用了酯交換反應裝置中形成的高速渦流，加強了不相溶的液-液兩相流體的混合，使參與反應的分子基團充分接觸，強化兩相間的熱、質(zhì)傳遞，同時在高速渦流產(chǎn)生的強機械沖擊力和高剪切力及空化作用下實現(xiàn)酯交換反應的強化，從而加快酯交換反應速度、提高轉化率。
權利要求1.一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置，包括依次連通的原料油貯罐(I)、閃蒸器(2)、熱交換器(3)、酯交換反應裝置(4)、短鏈醇蒸餾器(5)、純化裝置(6)和成品油貯罐(7)，該裝置還包括與酯交換反應裝置(4)連通的短鏈醇和催化劑混合貯罐(8)，其特征在于所述的酯交換反應裝置(4)是強化酯交換反應裝置，該強化酯交換反應裝置主要由泵體(41)、泵蓋(42)、轉軸(44)和安裝在轉軸上帶有葉片(45)的葉輪(46)組成，泵體中上部分別開有吸入口(411)和酯交換反應產(chǎn)物出口(47)，所述的吸入口與帶有原料油入口(431)和短鏈醇與催化劑入口(432)的吸入管(43)連通。
專利摘要本實用新型涉及一種強化酯交換反應的生物柴油合成裝置，該裝置包括依次連通的原料油貯罐、閃蒸器、熱交換器、酯交換反應裝置、短鏈醇蒸餾器、純化裝置和成品油貯罐，該裝置還包括與酯交換反應裝置連通的短鏈醇和催化劑混合貯罐，所述的酯交換反應裝置是強化酯交換反應裝置，該強化酯交換反應裝置主要由泵體、泵蓋、轉軸和安裝在轉軸上帶有葉片的葉輪組成，泵體中上部分別開有吸入口和酯交換反應產(chǎn)物出口，所述的吸入口與帶有原料油入口和短鏈醇與催化劑入口的吸入管連通。本實用新型之強化酯交換反應裝置利用了高速渦流產(chǎn)生的強機械沖擊力和高剪切力及空化作用的原理，使酯交換反應的傳質(zhì)過程得到強化，從而縮短反應時間、提高成品生物柴油產(chǎn)率。
文檔編號C11C3/10GK202808761SQ20122048940
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權日2012年9月24日
發(fā)明者楊鋒, 李利軍, 黃永春 申請人:廣西工學院