[发明专利]一种连续酯交换制备脂肪酸甲酯的装置及方法

说明书

本发明提供了一种连续酯交换制备脂肪酸甲酯的装置及方法，是以废弃油脂与醇类进行酯化反应后的酯化液或动植物油脂为原料，按比例与氢氧化钾的甲醇溶液混合，在连续酯交换装置中进行两级酯交换反应，再闪蒸脱甲醇，脱甲醇后的料液经静置沉降分离除去甘油，得粗脂肪酸甲酯，粗脂肪酸甲酯再经精馏精制得脂肪酸甲酯成品。本发明采用两级酯交换反应，具有工艺合理、反应彻底、产品转化率高的特点，能确保产品质量稳定、合格，符合产业化生产要求。

技术领域

本发明涉及生物质能源的生产设备及工艺方法技术领域，具体为一种连续酯交换制备脂肪酸甲酯的装置及方法。

背景技术

脂肪酸甲酯(俗称生物柴油)是一种能替代石化柴油的、可再生的绿色清洁能源，亦是一种重要的生物化工基础原料，具有大规模产业化的潜力，目前，在脂肪酸甲酯生产过程中，甘油酯与甲醇进行的酯交换反应多使用常规的搅拌反应装置、采用一步酯交换法制备脂肪酸甲酯，常规的搅拌反应装置难以解决生产过程中油水两相分子之间接触面积小、反应速度慢的问题，需要较高的温度条件和较长的反应时间，高温和较长的反应时间进一步造成了能耗加剧及产品质量的不稳定；而一步酯交换法生产工艺易造成甘油酯反应不彻底，产品转化率低，且产品中所含的单甘油酯因分子量与脂肪酸甲酯相近，较难通过精馏分离除净，致使生产脂肪酸甲酯产品中单甘油酯含量超标，达不到国家标准(GB/T 20828-2015)的指标要求(新版国标GB/T20828-2015比老版国标GB/T 20828-2014增设了单甘酯指标检测要求)。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种连续酯交换制备脂肪酸甲酯的装置及方法，已解决上述技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

首先提供一种连续酯交换制备脂肪酸甲酯的装置，包括第一塔式超细化接触反应器、第二塔式超细化接触反应器、第一超微混合反应器、第二超微混合反应器、配料罐、第一沉降分离罐、第二沉降分离罐、闪蒸釜和废甲醇收集罐；所述的配料罐通过管线与第一输送泵、第一超微混合反应器、第一换热器和第一塔式超细化接触反应器顶部连接，所述第一塔式反应器底部设有两路管线，一路管线与所述第一输送泵连接，另一路管线与第二输送泵和第一沉降分离罐顶部连接，所述第一沉降分离罐设有底部管线和侧部管线，所述侧部管线与第三输送泵、醇碱溶液罐、第二超微混合反应器、第二换热器和第二塔式超细化接触反应器顶部连接，所述底部管线与第四输送泵、第三换热器和闪蒸釜侧部连接，所述第二塔式超细化接触反应器底部设有两路管线，一路管线与所述第三输送泵连接，另一路管线与第四输送泵连接，所述闪蒸釜的顶部通过管线与第四换热器和废甲醇收集罐连接，所述废甲醇收集罐通过第七输送泵与甲醇蒸馏系统连接，所述闪蒸釜底部通过管线与第五输送泵和第二沉降分离罐顶部连接，所述第二沉降分离罐分别与甲酯精馏系统和甘油精馏系统连接。

一种连续酯交换制备脂肪酸甲酯的装置中的超微混合反应器是一种静态的管式瞬时混合设备，其内部没有运动部件，主要运用流体流动在内部单元产生细化分流、交叉混合和反向旋流，增加流体层流运动的速度梯度、使流体分割混合均匀，实现各种流体物料的快速高效混合；塔式超细化接触反应器分上下两部分构成，上部单元其顶端装有带孔板的空化强化分布器，内部装有填料，可提高非均相物料的接触面积和接触时间，下部单元是由内外套装的圆筒形装置构成了反应器内反应室和外反应室，内反应室顶部装有分布器，内、外反应室内均装有底部有微孔槽式挡板，能够使反应物料充分混合，增加反应速度，上部单元及下部单元内、外反应室相当于三个串联的酯交换反应装置，可达到连续进料、出料的效果；所述的沉降分离罐中部设计有溢流口，能够使脂肪酸甲酯与甘油的分离效果更佳。

本发明还提供一种连续酯交换制备脂肪酸甲酯的方法，包括以下步骤：