[发明专利]生物柴油的连续生产设备及方法

权利要求书

1.一种生物柴油的连续生产设备，包括生物柴油反应装置、连接管道以及管道中的计量泵、输送泵和流量计，其特征在于：所述生物柴油反应装置包括混合器（2）、加热器Ⅰ（3）、管道反应器Ⅰ（4）、酯化反应塔（5）、催化剂分离器（10）、甲醇贮罐（9）、甲醇碱液罐（12）、管道反应器Ⅱ（24）、闪蒸塔（15）、甘油分离器（16）、蒸馏塔（17）和生物柴油贮罐（19），混合器（2）出口通过加热器Ⅰ（3）与管道反应器Ⅰ（4）连接，管道反应器Ⅰ（4）出口管道与酯化反应塔（5）上部进口连接，酯化反应塔（5）底部出口连通催化剂分离器（10）；所述甲醇贮罐（9）出口与甲醇碱液罐（12）进口连接，甲醇碱液罐（12）出口和催化剂分离器（10）上部出口通过各自的计量泵与管道反应器Ⅱ（24）连接，管道反应器Ⅱ（24）出口管道连接闪蒸塔（15）上部进口，闪蒸塔（15）底部出口管道连接甘油分离器（16）下部进口，甘油分离器（16）上部出口连接蒸馏塔（17）下部，蒸馏塔（17）顶部出口与生物柴油贮罐（19）连接。

2.根据权利要求1所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于：所述管道反应器（4，24）的内设有螺旋板（30），螺旋板（30）上设有互相错开的折流板（31）。

3.根据权利要求1所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于：所述酯化反应塔（5）内自上而下设有除泡器（5.1）、闪蒸器（5.2）、降膜式蒸发器（5.3）和填料塔（5.4），所述酯化反应塔（5）上部进口设于除泡器（5.1）和闪蒸器（5.2）之间，所述酯化反应塔（5）下部进口设于填料塔（5.4）下方。

4.根据权利要求3所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于：所述填料塔（5.4）的填料为纤维、丝网、鲍尔环、共轭环、阶梯环和扁环中的任意一种或几种构成。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于：所述生物柴油的连续生产设备还包括甲醇回收装置，甲醇回收装置包括甲醇精馏塔（8）和冷凝器（11，13），甲醇精馏塔（8）下部进口与酯化反应塔（5）顶部出口管道连接，甲醇精馏塔（8）顶部管道设有两个出口，一个出口经管道连接流量计Ⅰ（6）与酯化反应塔（5）下部进口连接，另一个出口经管道连接流量计Ⅱ（7）道通过冷凝器Ⅰ（11）与甲醇贮罐（9）进口连接，甲醇贮罐（9）另一进口通过冷凝器Ⅱ（13）与闪蒸塔（15）顶部出口连接。

6.根据权利要求1~4中任一项所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于：所述管道反应器Ⅱ（24）与闪蒸塔（15）之间设有加热器Ⅱ（14）；所述蒸馏塔（17）与生物柴油贮罐（19）之间设有冷凝器Ⅲ（18）。

7.根据权利要求1~4中任一项所述的生物柴油的连续生产设备，其特征在于：所述催化剂分离器（10）底部出口管道连接有酸性催化剂回收罐（27）；所述甘油分离器（16）底部出口管道连接有甘油贮罐（21）。

8.一种利用权利要求1~7中任一项所述的连续生产设备制备生物柴油的方法，其特征在于：所述方法的步骤包括高酸值原料油的预处理、一级酯化反应、二级酯化反应、催化剂分离、酯交换反应，最后将酯交换后的油料加热至90~100℃后进行闪蒸、甘油分离和蒸馏，从蒸馏塔（17）顶部出来的馏分经冷凝后即为产品生物柴油；

所述一级酯化反应：将预处理后的高酸值原料油、甲醇和酸性催化剂按摩尔比1∶0.5~2∶0.01~0.2加入混合器（2）混合，然后反应物料进入加热器Ⅰ（3）加热至80~100℃，再将加热后的反应物料通入管道反应器Ⅰ（4），在反应温度100~160℃，压力0.4~1MPa下进行酯化反应，反应时间为0.5~2h；

所述二级酯化反应：从管道反应器Ⅰ（4）出来的反应物料进入酯化反应塔（5）上部，首先进入闪蒸器（5.2）和降膜式蒸发器（5.3）内在100~140℃下蒸发，再进入填料塔（5.4）与从酯化反应塔（5）下部通入的甲醇进行逆流酯化反应，反应温度100~140℃，反应时间2~5min，酯化油从酯化反应塔（5）底部出来进入催化剂分离器（10），含水的甲醇则从酯化反应塔（5）顶部馏出进入甲醇精馏塔（8）回收循环利用。