[实用新型]一种节能环保型碱催化酯交换法生产生物柴油的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物能源制备及化工工艺流程领域，具体涉及一种节能环保型碱催化酯交换法生产生物柴油的装置。

背景技术

由于世界石油能源的不断枯竭及原油价格的不断上涨，而且由于燃烧化石燃料而导致的一系列问题，如环境污染、酸雨、温室效应等越来越显著。世界各国都在寻求新的替代能源。

生物柴油近年来作为替代能源备受关注。根据1992 年美国生物柴油协会(NBB)的定义, 生物柴油(Biodiesel)是指以动植物油脂等可再生生物资源生产的可用于发动机的清洁替代燃油。生物柴油的主要成分为高级脂肪酸甲酯。生物柴油具有环境污染小、可再生、无毒易降解、十六烷值高、CO₂排放量少、可减少温室效应等优势。因为生物柴油的主要成分为高级脂肪酸酯，其含氧量高，燃烧充分，且不含芳香烃，对环境不会造成太大影响，而且生物柴油的燃烧热值跟石化柴油的差不多，因此是一种理想的替代能源。

目前，生物柴油的生产方法主要分为两种，有物理方法和化学方法。其中物理方法的原理主要是直接将废弃的动植物油脂与柴油混合，通过各种手段提高混合的均匀度，这种方法主要是直接混合法( 或稀释法) 、微乳化法。而化学方法主要是通过一系列化学反应将动植物油脂分解为较小的分子，从而从根本上改善生物柴油的性能，方法主要有高温热裂解法和酯交换法。物理方法虽简单易行，能降低动植物油的黏度，但毕竟治标不治本，十六烷值不高，燃烧过程中容易产生积炭，从而破环设备。而高温裂解法对反应设备的要求高，且催化剂不易得到，成本高，不利于推广。目前工业化生产生物柴油主要采用碱催化均相酯交换法，但这种工艺流程长，生产过程也需要较多的能量，且粗生物柴油需要水洗，会产生大量废水，原料还不能得到从分利用。本实用新型就是针对目前碱催化均相酯交换法中存在的问题而提出的，从而减少生产过程自身的能量消耗及废物排放。

实用新型内容

本实用新型一种节能环保型碱催化酯交换法生产生物柴油的装置，解决的技术问题是目前用碱催化均相酯交换法反应法生产生物柴油工艺流程长，单位产量能耗大、废液排放量大的问题（废水排放量与生物柴油的质量比至少为1：1）。

一种节能环保型碱催化酯交换法生产生物柴油的装置，包括原料混合罐、反应器、第一缓冲罐、甲醇精馏塔、第二缓冲罐、第一分液罐、第二分液罐、蒸发器、第一甘油冷凝器、第二甘油冷凝器和第三甘油冷凝器，所述原料混合罐出口与反应器、第一缓冲罐、甲醇精馏塔的第一进料口通过管道顺次连接，甲醇精馏塔的塔顶出料口与第二缓冲罐入口连接，缓冲罐的顶部气相出料口与混合罐底部入口连接，缓冲罐底部液相出料口与混合罐入口连接；所述甲醇精馏塔底部出料口与第一分液罐入口连接，第一分液罐底部出料口与蒸发器进料入口连接，第一分液罐顶部出料口与第二分液罐入口连接，第二分液罐底部出料口与蒸发器进料入口连接，蒸发器蒸汽出口与第二甘油冷凝器，甲醇精馏塔的第二进料口顺次连接；所述蒸发器蒸汽出口与第一甘油冷凝器连接，第一甘油冷凝器出口分别与第一分液罐和第二分液罐连接；所述蒸发器蒸汽出口与第三甘油冷凝器连接；所述甲醇精馏塔的第二进料口不高于甲醇精馏塔的第一进料口。所述装置还包括原料预热器、甲醇精馏塔冷凝器 、甲醇精馏塔再沸器和物料冷却器；所述原料预热器通过管道连接于混合罐与反应器之间，所述物料冷却器通过管道连接于甲醇精馏塔底部出料口与第一分液罐之间，所述甲醇精馏塔冷凝器一端与甲醇精馏塔塔顶气相出口连接，另一端分别与甲醇精馏塔塔顶回流管口和第二缓冲罐连接，所述甲醇精馏塔再沸器连接于甲醇精馏塔塔底液相出口和甲醇精馏塔塔底气相进口之间。

一种节能环保型碱催化酯交换法生产生物柴油的方法，步骤如下：碱催化剂、原料油与甲醇在原料混合罐中混合后，通过碱催化酯交换法于反应器中反应，反应后的物料没有进行静置分层直接进入甲醇精馏塔精馏，甲醇精馏塔顶的甲醇作为进料回流至原料混合罐，甲醇精馏塔底物料进入第一分液罐静置分层，第一分液罐中的液体下层为溶有碱催化剂的甘油，溶有碱催化剂的甘油流进蒸发器蒸发提纯，第一分液罐中上层为粗生物柴油，所述粗生物柴油从第二分液罐底部入口进入；由蒸发器蒸发提纯的甘油一部分从第二分液罐顶部进入，然后静置分层，上层即为生物柴油，下层甘油流入蒸发器蒸发提纯，蒸发提纯的甘油冷却后部分回流到甲醇精馏塔中，部分作为甘油副产品回收，碱催化剂由蒸发器底部出料口获得，经过第二分液罐分离后，制备得到的生物柴油由第二分液罐出口流出。

上述方法中，所述甲醇与原料油的摩尔比为（5~8）：1，碱催化剂用量为原料油的质量的0.7%~1.4%。