與吸收過濾裝置5第二進(jìn)料口連接，吸收過濾裝置5出料口與生物柴油精餾塔7進(jìn)料口連接；所述生物柴油精餾塔7塔頂出料口與原料混合罐1第三進(jìn)料口連接，生物柴油精餾塔7塔底出料口與生物柴油儲(chǔ)罐18進(jìn)料口連接，甘油精餾塔10塔頂出料口與原料混合罐1第三出料口連接，甘油精餾塔10塔底出料口與甘油儲(chǔ)罐17進(jìn)料口連接。還包括原料預(yù)熱器2、甲醇甘油預(yù)熱器12、生物柴油精餾塔冷凝器6、生物柴油精餾塔再沸器8、甘油精餾塔冷凝器9、甘油精餾塔再沸器11、生物柴油冷凝器16、甘油冷凝器15 ;所述原料預(yù)熱器2通過管道連接于原料混合罐1出料口和反應(yīng)器3進(jìn)料口之間，所述甲醇甘油預(yù)熱器12通過管道連接于離心機(jī)13第二出料口和甘油精餾塔10進(jìn)料口之間；所述生物柴油精餾塔冷凝器6 —端與生物柴油精餾塔7塔頂氣相出口連接，另一端分別與生物柴油精餾塔7塔頂回流管口和原料混合罐1第三進(jìn)料口連接；所述生物柴油精餾塔再沸器8通過管道連接于生物柴油精餾塔7塔底液相出口和生物柴油精餾塔7塔底氣相進(jìn)口之間；所述甘油精餾塔冷凝器9 一端與甘油精餾塔10塔頂氣相出口連接，另一端分別與甘油精餾塔10塔頂回流管口和原料混合罐1第三進(jìn)料口連接；所述甘油精餾塔再沸器11通過管道連接于甘油精餾塔10塔底液相出口和甘油精餾塔10氣相進(jìn)口之間；所述生物柴油冷凝器16通過管道連接于生物柴油精餾塔7塔底出料口和生物柴油儲(chǔ)罐18之間；所述甘油冷凝器15通過管道連接于甘油精餾塔10塔底出料口和甘油儲(chǔ)罐17之間。所述離心機(jī)13為刮板式離心機(jī)、普通三足式離心機(jī)、吊袋離心機(jī)中的一種。
[0027]棕櫚油(5417kg/h，分子量為848g/mol)和甲醇(540.54kg/h)進(jìn)入原料混合罐1，經(jīng)原料預(yù)熱器2預(yù)熱至65°C后進(jìn)入反應(yīng)器3反應(yīng)，反應(yīng)器攪拌轉(zhuǎn)速為800r/min，并加入用量為棕櫚油質(zhì)量1.2%的固體堿催化劑堿膨潤(rùn)土(65.00kg/h)。然后經(jīng)過90min的反應(yīng)后，混合液(6473.83kg/h)進(jìn)入分液器4分離，三個(gè)分液器依次循環(huán)進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的進(jìn)料，一個(gè)小時(shí)的靜置，一個(gè)小時(shí)的出料，三個(gè)小時(shí)輪換一次，靜置后下層的固體堿催化劑、甘油和甲醇(總流量998.54kg/h)進(jìn)入離心機(jī)13 (刮板式離心機(jī))，離心機(jī)13 (刮板式離心機(jī))第一出料口分離出的固體堿催化劑堿性膨潤(rùn)土(48.20kg/h)進(jìn)入流化床干燥器14干燥，然后再進(jìn)入反應(yīng)器3循環(huán)利用，離心機(jī)13 (刮板式離心機(jī))第二出料口分離出的甘油和甲醇(總流量950.34kg/h)進(jìn)入甘油精餾塔10，塔頂甲醇(98%產(chǎn)率，423.74kg/h)冷凝一部分進(jìn)入原料混合罐1循環(huán)利用，一部分回流至甘油精餾塔10，塔底餾出的甘油(526.61kg/h)先用于預(yù)熱原料混合罐1，冷卻后進(jìn)入甘油儲(chǔ)罐17。上層的粗生物柴油和甲醇(總流量5475.29kg/h)進(jìn)入吸收過濾裝置5，兩個(gè)容器依次循環(huán)進(jìn)行吸收過濾、再生，活性白土除去生物柴油中的未反應(yīng)的原料油和甘油、一元和二元甘油酯等雜質(zhì)，然后粗生物柴油和甲醇(總流量5348.80kg/h)進(jìn)入生物柴油精餾塔7，塔頂甲醇(99.98%產(chǎn)率，108.llkg/h)冷凝一部分回到原料混合罐1循環(huán)利用，一部分回流至生物柴油精餾塔7，塔底餾出的生物柴油(98%產(chǎn)率，5000kg/h)預(yù)熱原料混合罐1，冷卻后進(jìn)入生物柴油儲(chǔ)罐18。
[0028]本發(fā)明案例中，廢水排放量為0噸，較傳統(tǒng)生產(chǎn)生物柴油工藝中產(chǎn)生大量廢水有了很大的改進(jìn)提高。同時(shí)，對(duì)該工藝流程進(jìn)行初步的能量衡算可得以棕櫚油為原料油年產(chǎn)4萬噸生物柴油的工藝中冷凝水用量為6.2X 104kg/h，所需蒸汽用量為7X 104kg/h，總需能量為 7.4X106kJ/h
本發(fā)明案例只是為了詳細(xì)說明本發(fā)明生產(chǎn)流程所列舉的案例，而不是對(duì)本發(fā)明實(shí)施方法的限制，對(duì)于所屬該領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以在上述要求中做相應(yīng)的變動(dòng)，這里無法進(jìn)行一一列舉。凡在本發(fā)明的精神及原則上所作的修改，等同替換等都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種固體堿催化非均相酯交換法生產(chǎn)生物柴油的裝置，其特征在于，包括原料混合罐(1)、反應(yīng)器(3)、分液器(4)、離心機(jī)(13)、流化床干燥器(14)、吸收過濾裝置(5)、生物柴油精餾塔(7)、甘油精餾塔(10)、生物柴油儲(chǔ)罐(18)和甘油儲(chǔ)罐(17); 所述原料混合罐(1)出口與反應(yīng)器(3)、分液器(4)依次連接，分液器(4)下層出口與離心機(jī)(13)進(jìn)料口連接，離心機(jī)(13)第一出料口與干燥器(14)進(jìn)料口連接，干燥器(14)出料口與反應(yīng)器(3)第二進(jìn)料口連接，離心機(jī)(13)第二出料口與甘油精餾塔(10)進(jìn)料口連接，分液器(4)上層出料口、甘油儲(chǔ)罐(17)出料口與吸收過濾裝置(5)第二進(jìn)料口連接，吸收過濾裝置(5)出料口與生物柴油精餾塔(7)進(jìn)料口連接；所述生物柴油精餾塔(7)塔頂出料口與原料混合罐(1)第三進(jìn)料口連接，生物柴油精餾塔(7)塔底出料口與生物柴油儲(chǔ)罐(18 )進(jìn)料口連接，甘油精餾塔(10 )塔頂出料口與原料混合罐(1)第三出料口連接，甘油精餾塔(10 )塔底出料口與甘油儲(chǔ)罐(17 )進(jìn)料口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述固體堿催化非均相酯交換法生產(chǎn)生物柴油的裝置，其特征在于，還包括原料預(yù)熱器(2)、甲醇甘油預(yù)熱器(12)、生物柴油精餾塔冷凝器(6)、生物柴油精餾塔再沸器⑶、甘油精餾塔冷凝器(9)、甘油精餾塔再沸器(11)、生物柴油冷凝器(16)、甘油冷凝器(15); 所述原料預(yù)熱器(2)通過管道連接于原料混合罐(1)出料口和反應(yīng)器(3)進(jìn)料口之間，所述甲醇甘油預(yù)熱器(12)通過管道連接于離心機(jī)(13)第二出料口和甘油精餾塔(10)進(jìn)料口之間；所述生物柴油精餾塔冷凝器(6) —端與生物柴油精餾塔(7)塔頂氣相出口連接，另一端分別與生物柴油精餾塔(7)塔頂回流管口和原料混合罐(1)第三進(jìn)料口連接；所述生物柴油精餾塔再沸器(8)通過管道連接于生物柴油精餾塔(7)塔底液相出口和生物柴油精餾塔(7)塔底氣相進(jìn)口之間；所述甘油精餾塔冷凝器(9) 一端與甘油精餾塔(10)塔頂氣相出口連接，另一端分別與甘油精餾塔(10)塔頂回流管口和原料混合罐(1)第三進(jìn)料口連接；所述甘油精餾塔再沸器(11)通過管道連接于甘油精餾塔(10)塔底液相出口和甘油精餾塔(10)氣相進(jìn)口之間；所述生物柴油冷凝器(16)通過管道連接于生物柴油精餾塔(7)塔底出料口和生物柴油儲(chǔ)罐(18)之間；所述甘油冷凝器(15)通過管道連接于甘油精餾塔(10)塔底出料口和甘油儲(chǔ)罐(17)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種固體堿催化非均相酯交換法生產(chǎn)生物柴油的裝置，其特征在于，所述離心機(jī)(13)為刮板式離心機(jī)、普通三足式離心機(jī)、吊袋離心機(jī)中的一種。4.利用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述裝置生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于，包括如下步驟: 原料油和甲醇進(jìn)入原料混合罐(1)，預(yù)熱后與固體堿催化劑一起進(jìn)入反應(yīng)器(3)反應(yīng)，然后進(jìn)入分液器(4)分離，靜置后分為上下兩層； 其中，下層的催化劑、甘油和甲醇進(jìn)入離心機(jī)(13)，離心機(jī)(13)第一出料口分離出的催化劑進(jìn)入流化床干燥器(14)干燥，再進(jìn)入反應(yīng)器(3)循環(huán)利用，離心機(jī)(13)第二出料口分離出的甘油和甲醇進(jìn)入甘油精餾塔(10)，塔頂甲醇冷凝一部分進(jìn)入原料混合罐(1)循環(huán)利用，一部分回流至甘油精餾塔(10)，甘油精餾塔(10)塔底餾出的甘油預(yù)熱原料混合罐(1)后進(jìn)入甘油儲(chǔ)罐(17); 其中，上層的粗生物柴油進(jìn)入吸收過濾裝置(5)，吸收過濾裝置(5)中的活性白土吸附生物柴油中未反應(yīng)的原料油、甘油、一元和二元甘油酯雜質(zhì)，吸附完雜質(zhì)的活性白土經(jīng)甘油儲(chǔ)罐(17)中的甘油沖洗實(shí)現(xiàn)再生，沖洗完的廢液排出吸收過濾裝置(5)外，經(jīng)吸附處理后的粗生物柴油進(jìn)入生物柴油精餾塔(7)精餾，塔頂甲醇冷凝一部分回到原料混合罐(1)循環(huán)利用，一部分作為回流液回流至生物柴油精餾塔(7)中，塔底餾出的生物柴油預(yù)熱原料混合罐(1)后進(jìn)入生物柴油儲(chǔ)罐(18)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述分液裝置(4)采用三個(gè)分液器并聯(lián)的形式，每次輪換時(shí)，所述三個(gè)分液器滿足:一個(gè)用于進(jìn)料，一個(gè)用于靜置，一個(gè)用于出料，三個(gè)過程各進(jìn)行1-2.5小時(shí)，每3-7.5小時(shí)進(jìn)行進(jìn)料、靜置和出料的輪換，次數(shù)為一次。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，本發(fā)明采用非均相酯交換反應(yīng)，所述固體堿催化劑包括為K2C03 /γ- A1203 ,CaO/MgO、W03/Zr02_Al203或者堿性膨潤(rùn)土中的一種，其用量占原料油質(zhì)量的0.9%-1.6% ;所述原料油為植物油或者動(dòng)物油中的一種以上，所述甲醇與原料油用量摩爾比為(6-9):1。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述反應(yīng)器(3)反應(yīng)時(shí)間為60-120min，反應(yīng)溫度為60-70°C，反應(yīng)器(3)攪拌轉(zhuǎn)速為700-900r/min。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，生物柴油精餾塔(7)和甘油精餾塔(10)塔頂甲醇均為全部冷凝，冷凝液均一部分作為回流液回流至精餾塔中，另一部分作為原料進(jìn)入原料混合罐循環(huán)利用；生物柴油精餾塔(7)和甘油精餾塔(10)塔底餾出液均用于預(yù)熱原料混合罐(1)，再分別進(jìn)入儲(chǔ)罐儲(chǔ)存，提高本工藝的工業(yè)廢熱利用效率，減少能源損耗。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述甘油精餾塔(10)塔底餾出的甘油一部分進(jìn)入儲(chǔ)罐(17)作為副產(chǎn)物，另一部分用于沖洗吸附過粗生物柴油中的雜質(zhì)的活性白土，使活性白土循環(huán)再生。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述方法，其特征在于，所述吸收過濾裝置(5)包括兩個(gè)容器，生產(chǎn)時(shí)一個(gè)用于活性白土吸收分液器進(jìn)入吸附裝置的粗生物柴油中的雜質(zhì)，另一個(gè)用于用副產(chǎn)品甘油沖洗吸附過雜質(zhì)的活性白土，使活性白土再生，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種固體堿催化非均相酯交換法生產(chǎn)生物柴油的裝置和方法。該裝置包括原料混合罐、反應(yīng)器、分液器、離心機(jī)、流化床干燥器、吸收過濾裝置、生物柴油精餾塔、甘油精餾塔、生物柴油儲(chǔ)罐和甘油儲(chǔ)罐；本發(fā)明涉及的工藝具有原料利用率較傳統(tǒng)工藝明顯提高，所用固體催化劑可再生循環(huán)利用，工業(yè)余熱利用率高，所生產(chǎn)的生物柴油純度可達(dá)96%-99%的特點(diǎn)，適合于植物油或者動(dòng)物油產(chǎn)量較多的地方生產(chǎn)生物柴油，解決目前能源緊張問題。
【IPC分類】C07C31/22, C10L1/02, C11C3/10, C11B3/12, C11B3/10, C07C29/80
【公開號(hào)】CN105385506
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510920121
【發(fā)明人】方利國(guó), 唐永銓, 姚遠(yuǎn)
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請(qǐng)日】2015年12月10日