一種連續酯交換反應器及裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種連續酯交換反應器和連續酯交換反應裝置，其中，連續酯交換反應器包括酯交換反應釜和攪拌裝置，其中，酯交換反應釜的底部設有混合料進口，上部設有混合料出口；酯交換反應釜內設有多塊隔板將酯交換反應釜的內腔分隔成多個腔體；酯交換反應釜的內壁上設有蒸汽伴管，該蒸汽伴管的兩端分別設有蒸汽進口和蒸汽出口；所述攪拌裝置包括攪拌電機、攪拌軸和攪拌葉，其中，攪拌軸與攪拌電機連接，且自上而下設置在酯交換反應釜內，所述攪拌葉設在攪拌軸上。所述連續酯交換反應裝置為包括連續酯交換反應器的連續酯交換反應裝置。利用本實用新型的連續酯交換反應裝置可以進行連續的酯交換反應，可以用于規模化的連續工業生產。
【專利說明】一種連續酯交換反應器及裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于生物柴油制備設備【技術領域】，特別涉及一種連續酯交換反應器及
裝直。
【背景技術】
[0002]在現有生產生物柴油的原料中，高酸值油脂，如潲水油、地溝油和酸化油等就是極為合適的制備生物柴油的原料。利用高酸值油脂作為生產生物柴油的原料一方面可以解決餐飲廢油脂的重返餐桌的問題，另一方面降低了生物柴油的生產成本，因此，利用高酸值油脂生產生物柴油具有良好的社會效益和經濟效益。
[0003]在現有技術中，利用高酸價油脂生產生物柴油都需要進行酯化或者酯交換處理，目前進行酯化處理的設備很多，英國專利GB143069公 開了一種釜式反應器，該反應器耐腐蝕性不高、且不能是反應連續進行；德國專利DE19610564公開了一種采用多個釜式反應器串聯制備生物柴油的方法，其采用間歇反應不利于規模化的連續工業生產；日本專利JP3115249公開了一種在較高壓力(0.25~2.5MPa)和較高溫度(150~350°C )下制備生物柴油的反應器，該設備要求高、操作復雜；世界專利W09008127公開了一種床層管式反應器，在一定壓力下才能進行反應。上述設備均存在制備成本高、不能連續反應的缺點，難以用于規模化的連續工業生產。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種連續酯交換反應器，利用該連續酯交換反應器可以進行連續的酯交換反應。在本 申請人:的申請號為201210447693.X、名稱為“植物油精煉中堿煉副產品-皂腳循環利用及零排放工藝”的在先申請中，已給出了該連續酯交換反應器的初步技術方案，本實用新型將對其作進一步詳細的描述。
[0005]本實用新型的另一個目的在于提供一種包括上述連續酯交換反應器的連續酯化反應裝置。
[0006]本實用新型實現上述目的的技術方案為:
[0007]—種連續酯交換反應器，包括酯交換反應釜和攪拌裝置，其中，酯交換反應釜的底部設有混合料進口，上部設有混合料出口 ；酯交換反應釜內設有多塊隔板將酯交換反應釜的內腔分隔成多個腔體；酯交換反應釜的內壁上設有蒸汽伴管，該蒸汽伴管的兩端分別設有蒸汽進口和蒸汽出口；所述攪拌裝置包括攪拌電機、攪拌軸和攪拌葉，其中，攪拌軸與攪拌電機連接，且自上而下設置在酯交換反應釜內，所述攪拌葉設在攪拌軸上。
[0008]所述隔板為三個，沿豎直方向等距地設置在酯交換反應釜內，從上到下將酯交換反應釜的內腔分成A、B、C、D四個腔體；所述攪拌電機設置在酯交換反應釜的頂部的中央；所述攪拌軸的上端與攪拌電機連接，下端與設在酯交換反應釜底部的軸承連接，整個攪拌軸穿過所述的隔板，且攪拌軸與隔板之間具有讓物料流動的間隙，每個腔體內設置一個攪拌葉。
[0009]所述混合料進口設置在D腔體的底部中心；所述混合料出口設置于A腔體的右上角；所述蒸汽進口設置于A腔體的左上角；所述蒸汽出口設置于D腔體的右下角。
[0010]所述蒸汽伴管螺旋盤繞在酯交換反應釜內壁上。
[0011]一種包括上述連續酯交換反應器的連續酯交換反應裝置，還包括原料油喂料裝置、輔料喂料裝置以及物料排出裝置，其中:
[0012]所述原料油喂料裝置包括依次連接的原料油暫存罐、原料油喂料泵、換熱器以及原料油流量控制器；
[0013]所述輔料喂料裝置包括依次連接的輔料暫存罐、輔料喂料泵以及輔料流量控制器；
[0014]所述原料油喂料裝置和輔料喂料裝置并聯在混合器上，該混合器通過管道與酯交換反應釜的混合料進口連接；
[0015]所述物料排出裝置包括連接在酯交換反應釜的混合料出口上的靜置分離器。
[0016]所述物料排出裝置還包括輕相物料暫存罐、輕相物料出料泵、重相物料暫存罐以及重相物料出料泵，其中，所述輕相物料暫存罐和輕相物料出料泵串接在靜置分離器的上部，所述重相物料暫存罐和重相物料出料泵串接在靜置分離器的下部。
[0017]所述混合器上還并聯連接有備用暫存罐和備用喂料計量泵。
[0018]所述換熱器以及酯交換反應釜上分別接有溫度控制器A和溫度控制器B。
[0019]所述酯交換反應釜上設有壓力表，該壓力表設置于酯交換反應釜的頂部。
[0020]所述混合料出口與靜置分離器之間的管路上還設有取樣口。
[0021]本實用新型的連續酯交換反應器的工作原理是:
[0022]所有反應的原料和輔料都從酯交換反應釜底部進入釜內，經攪拌而逐步混合反應，逐步升高液位，依次經過酯交換反應釜內的多個腔體，每個腔體內都設置有攪拌葉，所有的攪拌葉共攪拌軸，物料在酯交換反應釜上升過程中依次經過多個腔體而充分反應，當液位至釜頂部，反應液開始從混合料出口溢出；由于從底部不斷進料反應，在釜內停留達到反應時間，從頂部不斷溢流出料，實現連續反應，達到連續生產的目的。
[0023]本實用新型的連續酯交換反應裝置的工作原理是:
[0024]將物料按照高酸值油脂制備生物柴油設備系統進行操作，同時啟動原料油喂料泵、輔料喂料泵(備用喂料計量泵)，同時調節原料油流量控制器和輔料流量控制器(備用喂料計量泵)設定原料、輔料(備用料)每小時流量，達到物料反應最佳比例；打開換熱器蒸汽閥門，調節溫度控制器B設定反應溫度；當液相物料充滿混合器時啟動混合器；原料、輔料(備用物料)以合適比例、按照設定的速度進入酯交換反應釜進行反應，液位逐步上升；達到設計的反應時間，在連續酯交換反應釜的反應物料滿盈達到混合料出口時，物料自然溢流進入靜置分離器分離，分離出上層為輕相物料、下層為重相物料。
[0025]本實用新型與現有技術相比具有以下的有益效果:
[0026]1、本實用新型的連續酯交換反應器中，物料從酯交換反應釜的底部進入，物料在酯交換反應釜上升過程中通過攪拌充分混合并反應，根據反應時間計算停留時間，根據停留時間計算容積，從而保證連續反應，達到連續生產的目的。所述隔板可采用可裝拆結構，既保證反應時間、防止短路，又便于清理、檢修。[0027]2、本實用新型的連續酯交換反應器中，采用蒸汽伴管拌熱，提高了熱轉換效率，又增強了設備的殼體強度。
[0028]3、本實用新型的連續酯交換反應器結構簡單，占用空間小，成本低廉，能夠進行連續反應，可以用于規模化的連續工業生產。
[0029]4、本實用新型的連續酯交換反應裝置，結合連續酯交換反應器的優點，為連續的酯化反應提供了完整的設備。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型的連續酯交換反應器的一個【具體實施方式】的結構示意圖。
[0031]圖2為圖1所示連續酯交換反應器的工作流程示意圖。
[0032]圖3為本實用新型的連續酯交換反應裝置的一個【具體實施方式】的結構示意圖。
[0033]圖中附圖標記為:
[0034]1-原料油暫存罐、2-輔料暫存罐、3-備用暫存罐、4-原料油喂料泵、5-輔料喂料泵、6-備用喂料計量泵、7-原料油流量控制器、8-輔料流量控制器、9-換熱器、10-溫度控制器A、11-混合器、12-溫度控制器B、13-攪拌裝置、14-壓力表、15-連續酯交換反應器、16-靜置分離器、17-取樣口、18-輕相物料暫存罐、19-輕相物料出料泵、20-重相物料暫存罐、21-重相物料出料泵、22-混合料進口、23-混合料出口、24-攪拌電機、25-攪拌軸、26-攪拌葉、27-隔板、28-蒸汽進口、29-蒸汽出口、30-蒸汽伴管、31-酯交換反應釜。
【具體實施方式】
[0035]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0036]實施例1
[0037]參見圖1和圖3，本實施例的連續酯交換反應器15，包括酯交換反應釜31和攪拌裝置13。其中，酯交換反應釜31的底部設有混合料進口 22，上部設有混合料出口 23。酯交換反應釜31內設有三個隔板27，沿豎直方向等距地設置在酯交換反應釜31的內壁上，從上到下將酯交換反應釜31的內腔分成A、B、C、D四個腔體。酯交換反應釜31的內壁上螺旋盤繞有蒸汽伴管30，該蒸汽伴管30的兩端分別設有蒸汽進口 28和蒸汽出口 29。所述攪拌裝置13包括攪拌電機24、攪拌軸25和攪拌葉26，其中，所述攪拌電機24設置在酯交換反應釜31的頂部的中央；所述攪拌軸25的上端與攪拌電機24連接，下端與設在酯交換反應釜31底部的軸承連接，整個攪拌軸25穿過所述的隔板27，且攪拌軸25與隔板27之間具有讓物料流動的間隙，每個腔體內設置一個攪拌葉26。
[0038]參見圖1，所述混合料進口 22設置在D腔體的底部中心；所述混合料出口 23設置于A腔體的右上角(本實用新型中，所描述的上、下、左、右均是以圖1所示的視圖來確定的。)；所述蒸汽進口 28設置于A腔體的左上角；所述蒸汽出口 29設置于D腔體的右下角。
[0039]下面結合附圖對本實施例的連續酯化反應器的工作原理作進一步的描述:
[0040]參見圖1和圖2，所有反應的原料和輔料都從酯交換反應釜3110底部進入釜內，經攪拌而逐步混合反應，逐步升高液位，依次經過酯交換反應釜31的D、C、B、A四個腔體，每個腔體內都設置有攪拌葉26，所有的攪拌葉26共攪拌軸25，物料在酯交換反應釜31上升過程中依次經過4個內部腔體而充分反應，當液位至釜頂部，反應液開始從混合料出口 23溢出；由于從底部不斷進料反應，在釜內停留達到反應時間，從頂部不斷溢流出料，實現連續反應，達到連續生產的目的。
[0041]實施例2
[0042]本實施例提供一種包括上述連續酯交換反應器15的連續酯交換反應裝置,還包括原料油喂料裝置、輔料喂料裝置以及物料排出裝置。其中:
[0043]所述原料油喂料裝置包括依次連接的原料油暫存罐1、原料油喂料泵4、換熱器9以及原料油流量控制器7，其中，換熱器9上接有溫度控制器AlO，用于控制原料油的進料溫度。通過該原料油喂料裝置將原料油輸送到酯交換反應釜31中。
[0044]所述輔料喂料裝置包括依次連接的輔料暫存罐2、輔料喂料泵5以及輔料流量控制器8。通過該輔料喂料裝置將輔料輸送到酯交換反應釜31中。
[0045]所述原料油喂料裝置和輔料喂料裝置并聯在混合器11上，該混合器11通過管道與酯交換反應釜31的混合料進口 22連接。通過該混合器11將原料油和輔料充分混合，然后再輸送到酯交換反應釜31中，有利于提高反應的效果。同時，該混合器11上還并聯連接有備用暫存罐3和備用喂料計量泵6，這樣，如果需要備用暫存罐3中的物料進行混合反應，則通過啟動備用喂料計量泵6即可，比如在傳統甲醇酯化中，需要使用原料油、甲醇和硫酸，則備用暫存罐3可以用于存儲硫酸。
[0046]所述物料排出裝置包括連接在酯交換反應釜31的混合料出口 23上的靜置分離器16，反應后的物料從混合料出口 23中溢出進入靜置分離器16內，靜置后上部為輕相物料，下部為重相物料。為了把輕相物料和重相物料分離并存儲，靜置分離器16上還設有輕相物料暫存罐18、輕相物料出料泵19、重相物料暫存罐20以及重相物料出料泵21，其中，所述輕相物料暫存罐18和輕相物料出料泵19串接在靜置分離器16的上部，所述重相物料暫存罐20和重相物料出料泵21串接在靜置分離器16的底部。
[0047]所述酯交換反應釜31上設有壓力表14和溫度控制器B12，其中壓力表14設置于酯交換反應釜31的頂部，用于檢測釜內的壓力；溫度控制器B12設置于酯交換反應釜31的左上側，用于控制釜內的反應溫度。所述混合料出口 23與靜置分離器16之間的管路上還設有取樣口 17。
[0048]下面結合附圖對本實施例的連續酯化反應裝置的工作原理作進一步的描述:
[0049]參見圖3，將物料按照高酸值油脂制備生物柴油設備系統進行操作，同時啟動原料油喂料泵4、輔料喂料泵5 (備用喂料計量泵6)，同時調節原料油流量控制器7和輔料流量控制器8 (備用喂料計量泵6)設定原料、輔料(備用料)每小時流量，達到物料反應最佳比例；打開換熱器9蒸汽閥門，調節溫度控制器B12設定反應溫度；當液相物料充滿混合器11時啟動混合器11 ;原料、輔料(備用物料)以合適比例、按照設定的速度進入連續酯交換反應釜31進行反應，液位逐步上升；達到設計的反應時間，在連續酯交換反應釜31的反應物料滿盈達到混合料出口 23時，物料自然溢流進入靜置分離器16分離，分離出上層為輕相物料、下層為重相物料。下層重相物料進入重相物料暫存罐20，啟動重相物料出料泵21將重相物料泵入下道工序中；輕相物料進入輕相物料暫存罐18，啟動輕相物料出料泵19將輕相物料泵入下道工序中。
[0050]實施例3[0051]本實施例為實施例2的連續酯交換反應裝置的具體應用的舉例，具體地，是利用該連續酯交換反應裝置實現地溝油連續酯化的例子。
[0052]先將酸價為89(按照國家GB-258檢測)的地溝油儲存在原料暫存罐；濃度99.8%甲醇儲存在輔料暫存罐；濃度為98%濃硫酸儲存在備用暫存罐。通過實驗室反復測試，確認使用地溝油:甲醇:硫酸體積比為1000: 400: 6為合適比例，酯化反應溫度70°C ；
[0053]啟動原料喂料泵、輔料喂料泵、備用喂料計量泵，同時調節原料油流量控制器、輔料流量控制器、備用喂料計量泵設定原料油、甲醇、硫酸每小時流量比為1000: 400: 6，打開換熱器蒸汽閥門，調節溫度控制器B設定酯化反應溫度為70°C ;當物料充滿混合器時啟動混合器；原料油、甲醇、硫酸以合適比例進入連續反應器進行酯化反應，保證物流在連續反應器內停留2h。
[0054]在連續反應器內物料溢滿達到混合料出口溢出時，物料自然流出，通過取樣口取樣檢測，測定酯化油酸值為0.96mgK0H/g (按照國家GB-258檢測)，物料進入液相連續式分離器，上層輕相物料為酸甲醇、下層重相物料為酯化油；下層重相物料酯化油流到重相物料暫存罐，啟動重相物料出料泵進行下步酯交換工序；輕相物料酸甲醇流到輕相物料暫存罐，啟動輕相物料出料泵進行下步中和酸、脫甲醇工序。
[0055]實施例4
[0056]本實施例為實施例2的連續酯交換反應裝置的具體應用的舉例，具體地，是利用該連續酯交換反應裝置實現酯化油連續酯化的例子。
[0057]先將需要酯交換處理的酯化油儲存在原料暫存罐；堿-甲醇(堿濃度2.5% )儲存在輔料暫存罐。通過實驗室反復測試，確認使用地溝油:堿-甲醇體積比為1000: 530為合適比例，酯交換反應溫度50°C ；
[0058]啟動泵原料喂料泵、輔料喂料泵，同時調節原料油流量控制器、輔料流量控制器設定酯化油、堿-甲醇每小時流量比為1000: 530;打開換熱器蒸汽閥門，調節溫度控制器B設定酯化反應溫度為50°C;當物料充滿混合器時啟動混合器；原料油、堿-甲醇以合適比例進入連續反應器進行酯交換反應，保證物流在連續反應器內停留lh。
[0059]在連續反應器內物料溢滿達到混合料出口溢出時，物料自然流出，通過取樣口取樣檢測，檢測酯交換完全，物料進入液相連續式分離器，上層輕相物料為粗甲酯、下層重相物料為粗甘油；下層重相物料粗甘油到重相物料暫存罐，啟動重相物料出料泵進行下步中和酸、脫甲醇工序；輕相物料粗甲酯到輕相物料暫存罐，啟動輕相物料出料泵進行下步脫甲醇、精餾工序。
[0060]上述為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述內容的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種連續酯交換反應器，其特征在于，包括酯交換反應釜和攪拌裝置，其中，酯交換反應釜的底部設有混合料進口，上部設有混合料出口 ；酯交換反應釜內設有多塊隔板將酯交換反應釜的內腔分隔成多個腔體；酯交換反應釜的內壁上設有蒸汽伴管，該蒸汽伴管的兩端分別設有蒸汽進口和蒸汽出口 ；所述攪拌裝置包括攪拌電機、攪拌軸和攪拌葉，其中，攪拌軸與攪拌電機連接，且自上而下設置在酯交換反應釜內，所述攪拌葉設在攪拌軸上。
2.根據權利要求1所述的連續酯交換反應器，其特征在于，所述隔板為三個，沿豎直方向等距地設置在酯交換反應釜內，從上到下將酯交換反應釜的內腔分成A、B、C、D四個腔體；所述攪拌電機設置在酯交換反應釜的頂部的中央；所述攪拌軸的上端與攪拌電機連接，下端與設在酯交換反應釜底部的軸承連接，整個攪拌軸穿過所述的隔板，且攪拌軸與隔板之間具有讓物料流動的間隙，每個腔體內設置一個攪拌葉。
3.根據權利要求2所述的連續酯交換反應器，其特征在于，所述混合料進口設置在D腔體的底部中心；所述混合料出口設置于A腔體的右上角；所述蒸汽進口設置于A腔體的左上角；所述蒸汽出口設置于D腔體的右下角。
4.根據權利要求3所述的連續酯交換反應器，其特征在于，所述蒸汽伴管螺旋盤繞在酯交換反應爸內壁上。
5.一種包括權利要求1?4中任一項所述的連續酯交換反應器的連續酯交換反應裝置，其特征在于，還包括原料油喂料裝置、輔料喂料裝置以及物料排出裝置，其中: 所述原料油喂料裝置包括依次連接的原料油暫存罐、原料油喂料泵、換熱器以及原料油流量控制器； 所述輔料喂料裝置包括依次連接的輔料暫存罐、輔料喂料泵以及輔料流量控制器； 所述原料油喂料裝置和輔料喂料裝置并聯在混合器上，該混合器通過管道與酯交換反應釜的混合料進口連接； 所述物料排出裝置包括連接在酯交換反應釜的混合料出口上的靜置分離器。
6.根據權利要求5所述的連續酯交換反應裝置，其特征在于，所述物料排出裝置還包括輕相物料暫存罐、輕相物料出料泵、重相物料暫存罐以及重相物料出料泵，其中，所述輕相物料暫存罐和輕相物料出料泵串接在靜置分離器的上部，所述重相物料暫存罐和重相物料出料泵串接在靜置分離器的下部。
7.根據權利要求6所述的連續酯交換反應裝置，其特征在于，所述混合器上還并聯連接有備用暫存罐和備用喂料計量泵。
8.根據權利要求7所述的連續酯交換反應裝置，其特征在于，所述換熱器以及酯交換反應釜上分別接有溫度控制器A和溫度控制器B。
9.根據權利要求8所述的連續酯交換反應裝置，其特征在于，所述酯交換反應釜上設有壓力表，該壓力表設置于酯交換反應釜的頂部。
10.根據權利要求9所述的連續酯交換反應裝置，其特征在于，所述混合料出口與靜置分離器之間的管路上還設有取樣口。
【文檔編號】C11C3/10GK203474763SQ201320457888
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2012年11月9日
【發明者】俞正平, 胡昊, 俞心建 申請人:廣州市南洋國際工程技術服務公司, 佛山正德生物工程有限公司, 佛山市正德石油化工機械設備有限公司