[发明专利]一种可视化生物柴油连续制备系统

说明书

技术领域

本发明涉及到生物柴油制备领域，尤其是一种可视化生物柴油连续制备系统。

背景技术

随着石油等传统矿产能源的日益枯竭以及燃烧矿产燃料产生的环境污染问题日严重，迫使人们开始寻找清洁、可持续利用的替代能源。生物柴油是由动、植物油脂与甲醇(或乙醇)经酯交换反应而得到的长链脂肪酸甲(乙)酯，是一种可以替代普通柴油的清洁燃料。它基本不含硫和芳烃，可被生物降解、无毒、对环境无害，作为可再生清洁能源受到日益广泛关注。

目前，生产生物柴油的主要生产方法包括：酶促合成法、酸碱催化法、离子液体法、离子交换树脂法和超临界甲醇法等。而工业上主要还是采用酸碱催化法，且多采用间歇反应工艺。间歇式反应工艺生产效率低、能耗高、产品质量不稳定、规模效益差。而连续化生产节能减耗、成本低、产生规模效益高，目前连续化成为生物柴油工业化生产的趋势。

通过化学动力学的研究，可以知道如何控制反应条件，提高反应的速率，以增加产品的产量；可以知道如何抑制或减慢副反应的速率，以减少原料的消耗，减轻分离操作的负担，并提高产品的质量。还可以为科研成果工业化进行最优化设计和最优控制，因此，要想提高连续化生物柴油产能效益，就必须先掌握连续化生物柴油制备机理，了解整个反应的动力学规律。目前国内外正积极的开展生物柴油的动力学研究，但是比较系统的动力学研究和模型并不多见，且只是在实验室的小的容量瓶中进行，基本上都是在间歇式工艺基础上完成的，实验较为分散，不够系统，无法观察到整个生物柴油连续生产过程的动态变化及实时监测分析。另外存在着不能获得在线数据，使动力学的数据不能完全真实的反应过程。由于生物柴油反应动力学数据的缺乏，给生物柴油反应器的设计带来了很大困难，使生物柴油连续化生产受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、易于观察，可动态监测生物柴油制备的可视化连续试验系统，可用于生物柴油全自动控制生产及反应机理和动力学的研究。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：一种可视化生物柴油连续制备系统，包括：可视化生物柴油反应装置、稳流供液系统、反应监测系统、数据采集与处理系统，其中：

所述可视化生物柴油制备装置包括双层玻璃反应釜和活塞流反应器，整体结构选用良好化学、物理性能的高硼硅玻璃质制成，双层玻璃反应釜包括双层缸体和设置在双层缸体上的密闭式七孔缸盖，缸盖上开有两个加料孔、一个测温孔、测酸孔、测浓度孔和回流冷凝孔，所述回流冷凝孔上连接有回流冷凝管；还包括定位设置在罐盖的中央孔上并连接到双层缸体内的变频搅拌装置；

在双层缸体底部上设置有出料口，所述加料孔及出料口上分别固定设有带电磁阀/蠕动泵的导管，各导管的另一端分别与稳流供液系统及分相器对应相连，分相器一端分别连接有缓冲罐和静态混合器，静态混合器通过带蠕动泵的导管连接到活塞流反应器上；

所述稳流供液系统包括油脂存储罐、甲醇碱配置釜,油脂存储罐和甲醇碱配置釜分别通过管道与双层玻璃反应釜和活塞流反应器的进料口相连；通过计量泵调节向反应装置内稳定恒速的注入甲醇碱溶液或油脂；

所述反应监测系统包括分别装入双层玻璃反应釜安装孔上的温度传感器、pH电极和浓度传感器，并与计算机控制台相连；

所述数据采集与处理系统主要由以微机为主的程序控制器、触摸式显示屏构成，包括计算机控制模块，其通过信号线与安装在稳流供液系统、反应监测系统的温度传感器、pH电极和浓度传感器、电磁阀及马达相连，并对化学反应过程中采集到的数据进行处理。由以计算机为主的程序控制器、触摸式显示屏构成数据监测采集处理系统，具有存储、打印和历史任务查询及超限声光报警功能。可对化学反应动态过程实时监测。采集到的数据通过图像处理软件对反应进程进行分析。

可视化的设计实现了对反应过程的观察，观察不同时段生产状态的变化。

在双层玻璃反应釜旁侧还连接有循环加热系统。循环加热系统与高硼硅玻璃双层玻璃反应釜玻璃夹层接口连接。

所述分相器下端设有重相甘油出口。

所述活塞流反应器置于恒温热水玻璃钢水浴中。

活塞流反应器的一侧底端设有粗生物柴油出口，活塞流反应器的入口、出口处设置采样点。