[发明专利]一种利用螺杆机制备生物柴油的方法

摘要

本发明一种利用螺杆机制备生物柴油的方法。是以动植物油脂为主要原料，以双阶式双螺杆挤出机作为连续反应器，利用其连续分散、剪切、恒压流、回流、脱挥、输送的功能，通过两阶结构，实现生物柴油连续生产时一步完成催化加氢、异构、以及脱水、脱气。该方法通过双阶式双螺杆作为反应器，螺杆机的螺纹块组合可以使油脂在不同阶段发生不同的反应，在第一阶进行剪切分散，在强力剪切下使油脂与氢气快速发生催化加氢，提高液体空速和反应效率，在第二阶进行高温恒压下的连续异构化和脱挥处理。不同于传统的反应釜，本发明属于连续动态推进式反应，在螺杆横向剪切和径向压力条件下，在短时间内产生高温和高压，快速完成催化加氢和异构化，不但反应效率高，而且生物柴油的品质高，质量稳定。

主权项

一种利用螺杆机制备生物柴油的方法，其特征是通过双阶式双螺杆挤出机，利用螺杆机的螺纹块组合实现生物柴油连续生产时一步完成催化加氢、异构、以及脱水、脱气，具体制备方法如下：1)将油脂注入已预热的双阶式双螺杆机的第一阶，各反应段的温度设置依次为80‑100℃、100‑120℃、100‑110℃、100‑90℃、90‑80℃，第一阶螺杆机头压力为0.5‑2MPa，主机转速为200‑300转/分钟，在第二、三段加热间设置真空脱挥，排除油脂中的水分，在三、四段加热间设置氢气泵，泵入氢气，机头设置加氢催化剂多孔板，通过第一阶螺杆机的分散和恒压，使油脂与氢气形成均相的反应界面，快速催化加氢；2)由第一阶螺杆催化加氢后进入双阶式双螺杆机的第二阶，各反应段的温度设置依次为100‑120℃、120‑130℃、120‑100℃、110‑80℃、100‑80℃，第二阶螺杆机头压力为2‑5MPa，主机转速为50‑100转/分钟，在第九、十段加热间设置真空脱挥，通过真空脱挥的气体被收集后分离使用，机头设置异构催化剂多孔板，在第二阶螺杆横向剪切和径向压力条件下，正构烷烃的生物柴油异构化，从而提高生物柴油的低温流动性；3)将步骤2)得到的反应产物经聚乙烯醇纤维膜过滤膜，通过聚乙烯醇纤维膜对微量杂质吸附过滤，得到高纯度生物柴油；其中制备步骤1)、步骤2)所述的双阶式双螺杆机为双阶式同向啮合或异向啮合双螺杆挤出机，是一种通过旋转剪切推进的连续反应器，由两阶构成，第一阶与第二阶的组成分别为：同向啮合与同向啮合双螺杆挤出、同向啮合与异向啮合双螺杆挤出、异向啮合与异向啮合双螺杆挤出、异向啮合与同向啮合双螺杆挤出，其中第一阶螺杆长径比≥25，设置具有剪切、分散、输送的螺纹块；第二阶螺杆长径比≥40，设置具有剪切、啮合、回流、输送的螺纹块，回流螺纹块的设置以确保反应物料在螺杆内的停留时间在10‑15分钟，通过两阶结构，实现生物柴油连续生产时一步完成催化加氢、异构化。