[发明专利]用于制备生物柴油的复合式精馏塔

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物柴油的制备装置，尤其涉及一种用于制备生物柴油的复合式精馏塔装置。

背景技术

随着当前环境和石油价格问题的日益突出，利用可再生资源制备生物柴油具有深远的战略意义。

目前生物柴油的制备方法主要是在反应釜内用油脂与醇在催化剂作用下发生酯化或酯交换反应的方法生产，所得到的产品还需要经过分离和精制的过程，涉及到很多装置和设备。目前新兴的方法是采用超临界方法生产生物柴油，不需任何催化剂，其局限性是反应所需的温度、压力高，对设备要求高，投资更大，增加生产成本。目前对高酸价油脂的利用大多处于实验研究阶段，由于其中含有各种结构的游离脂肪酸，酸价高，难于用简单的方法一步完成，其工业化生产始终停留在间歇式或半连续化状态。对高酸价油脂制备生物柴油的研究，中国专利CN1473907A阐述了间歇式高酸价油脂制备生物柴油的方法；中国专利CN1916114A论述了均相连续化制备生物柴油的方法，涉及的原料是低酸价精制油脂，其酸价在3以下。高酸价油脂酯化反应的间歇过程，生产过程中不可避免“跑、漏、滴”等安全隐患，由酸性催化剂造成的设备腐蚀依然非常严重，同时也使设备投资重复性过高，造成人力物力的浪费。根据现有专利技术，还没有有效方法实现高酸价油脂制备生物柴油完全连续化。

从现有技术看，绝大多数都是采用间歇釜、罐式生产方式，对酸价高于20的原料在同一个装置内完成反应和分离的没有，能连续化生产的也多是采用在超临界条件下进行反应，反应条件苛刻，温度压力都很高，因此这些方法的生产成本较高，很难实现工业化生产。

发明内容

为了解决现有技术存在的连续化生产生物柴油的反应条件苛刻，很难实现工业化，间歇式生产不能同时在一个装置中完成反应和分离的缺点，本发明提供了一种制备生物柴油的复合式精馏塔，可以在同一个装置内完成反应和分离，可以实现连续化生产，减少了设备的投资，降低生产成本。

本发明采用如下技术方案：一种用于制备生物柴油的复合式精馏塔，包括塔釜、精馏塔塔体、塔顶冷凝器，所述的塔釜上设有精馏塔塔体，精馏塔塔体上设有塔顶冷凝器，所述的精馏塔塔体分为上、下两部分，上部为塔板精馏段，由精馏塔的塔壁和多块塔板组成，塔壁上均匀设有多块塔板，在塔板上设有丝网，固体催化剂附着于丝网上，下部为填料催化反应段，在精馏塔的塔壁内填充有填料，所述的填料内填充固体催化剂。塔板为筛板式，出口堰高度∶板间距＝(0.3～0.5)∶1，塔板出口堰的高度＝40mm-200mm。精馏塔塔板数为50-100块。所述的填料为拉西环，在拉西环内填充固体催化剂，拉西环的表面设有网状物。所述的固体催化剂为酸性固体催化剂或碱性固体催化剂。所述的酸性固体催化剂为锆类固体超强酸、锡类固体超强酸、磺化煤、木素磺酸中任意一种，所述的碱性固体催化剂为碱金属氢氧化物、CaO、ZnO、MgO或复合型的催化剂中的任意一种。所述的碱金属氢氧化物为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙中的任意一种。所述的复合型的催化剂为NaOH/γ-Al₂O₃、K₂O/γ-Al₂O₃、KF/γ-Al₂O₃、KF/CaO中的任意一种。固体催化剂为磁性或非磁性催化剂。

生产时油脂原料从塔顶进入，由上而下经过塔板精馏段，和塔板上的固体催化剂进行充分的反应；气态醇如甲醇、乙醇、支链醇等由塔底加入，在塔釜加热至沸腾后，由下而上在填料反应段的固体催化剂作用下与上面下来的油脂充分反应。油脂和气态醇逆向加料，在催化剂表面迅速接触，在塔板段与填料段在催化剂存在下进行酯化反应，反应产物生物柴油、甘油流入釜底，多余的气态醇经塔顶冷凝器冷却后返回精馏塔循环使用。在同一装置内同时完成反应和精馏，实现了连续反应。填料段和塔板段连续接触反应，使反应物料和催化剂充分接触，接触时间长，反应更完全。若只用板式塔或填料塔，物料和催化剂的接触时间短，会有部分物料还没有来得及参与反应就流走。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1)使用该精馏塔装置，使原料油脂与醇逆向加料，使醇以气相的方式进入反应塔中，使分子活性增强，扩大了反应体系的接触面，使反应更充分；

2)本发明工艺流程简单，在一个精馏塔内同时完成酯化反应和精馏分离的过程，使反应产物随时可以分离出来，加快了反应速度；减少设备的投资这一块，装置少了，投资降低，而且缩短了生产流程，减少了过程的损失；

3)本发明没有三废污染，未反应的气态醇重新返回塔内反应，循环利用；