[实用新型]一种电场强化酯交换反应和产物分离装置

说明书

本实用新型提供一种电场强化酯交换反应和产物分离装置，包括反应管、电源箱、第一储液罐和第二储液罐；所述反应管出液口分别通过管道与第一储液罐和第二储液罐通过管道相连；所述反应管外部设有第一电极，反应管内部设有第二电极；第一电极和第二电极分别通过导线与电源箱连接，反应管内产生高压电场。本实用新型采用外加电场对酯交换反应进行强化，外置电极片采用倾斜螺旋状排列，内部电极采用带有外螺纹的圆柱状导体，且两者之间不连接，以产生电场，大幅度缩短了反应时间，提高了产物分离应效率。该装置成本较低，该方法将电场能够强化液液反应物的相间传热传质过程这一现象应用于酯交换反应中，同步实现强化酯交换反应的进行和产物的分离。

技术领域

本实用新型涉及电化学、酯交换反应领域，特别是利用电场强化醇油酯交换反应及其产物分离的技术，具体指利用电场对原料混合物进行荷电处理并使产物迅速分离的酯交换反应和产物分离装置。

背景技术

石化能源的日益枯竭以及燃烧石化燃料带来的严重环境污染问题，使得清洁、可再生能源不断受到人们的关注。作为一种清洁的可再生能源，生物柴油在替代传统石化燃料方面具有广阔的发展前景，大力发展生物柴油产业对保障能源安全，推进能源替代，减轻环境压力具有重要的战略意义。生物柴油通常以动植物油脂为原料，与短链醇以一定摩尔比进行酯交换反应得到。与传统石化柴油相比，生物柴油具有可再生性、生物可降解性及环境友好性等诸多优点。但传统的酸碱催化酯交换反应制备生物柴油技术能耗高、耗时长，为提高酯交换反应速率通常采用搅拌的方式，进一步增加了反应成本。超临界、酶催化等技术虽能缩短酯交换反应时间，但其反应条件苛刻，投入成本较大。生物柴油合成过程中的酯交换反应属于液液多相间的传热传质控制反应，为提高其传质效果，人们研究了多种新型物理场强化酯交换反应技术，如超声波技术、外加电场技术。超声波技术能够在一定程度上加快相间反应，并缩短反应时间，但其能耗和成本仍然相对较高。相比超声波技术，外加电场在相间传热传质和多相分离方面具有明显优势，并且将电场应用于酯交换反应的研究尚不多。当电极与电源接通后，电极间的电势差形成外加电场，其能耗接近零，并且工艺简单，能大规模应用于工业生产。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述问题提供一种利用电场实现高效电场强化酯交换反应和产物分离装置。本实用新型采用外加电场对酯交换反应进行强化，外置电极片采用倾斜螺旋状排列，内部电极采用带有外螺纹的圆柱状导体，且两者之间不连接，以产生电场，大幅度缩短了反应时间，提高了产物分离效率。该装置成本较低，该方法将电场能够强化液液反应物的相间传热传质过程这一现象应用于酯交换反应中，同步实现强化酯交换反应的进行和产物的分离。

本实用新型的技术方案是：一种电场强化酯交换反应和产物分离装置，包括反应管、电源箱、第一储液罐和第二储液罐；

所述反应管出液口分别通过管道与第一储液罐和第二储液罐通过管道相连；所述反应管外部设有第一电极，反应管内部设有第二电极；第一电极和第二电极分别通过导线与电源箱连接，反应管内产生高压电场。

上述方案中，所述第一电极为螺旋状电极片，沿反应管外壁圆周倾斜螺旋缠绕布置，所述螺旋状电极片相邻的螺旋片之间具有一定距离；所述第二电极为带有外螺纹的圆柱状，纵向安装于反应管的中心位置。

上述方案中，所述螺旋状电极片相邻的螺旋片之间的距离为0.3-5cm；螺旋状电极片的宽度为0.2-3cm。

上述方案中，所述电源箱设有调压器和变压器；所述调压器和变压器电连接；所述变压器的输出端分别与第一电极和第二电极电连接。

上述方案中，所述反应管内部设有温度传感器。

上述方案中，所述反应管的进料口通过管路与原料罐出料口连接，所述原料罐中放置搅拌叶片，原料罐外部布置加热和保温层。

上述方案中，所述反应管与原料罐连接的管路设有第一泵；所述反应管与第一储液罐连接的管路上设有第二泵；所述反应管与第二储液罐连接的管路上设有第三泵；