一种反应装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种反应装置，涉及餐厨垃圾处理、生物柴油制备技术领域。反应装置包括反应器、预加热装置、温控系统；所述的预加热装置设有原料油入口和原料油出口；所述的反应器的下端设有原料油进口和甲醇进口，上端设有出样口和气体出口；所述的反应器中设有负载型的催化剂；所述预加热装置的原料油出口连通反应器的原料油进口；所述的温控系统包括套管、电加热棒、导热油；所述的反应器位于套管内，电加热棒位于套管和反应器之间，导热油填充在套管和反应器之间。本实用新型专利技术的反应装置，用于制备生物柴油，能够有效提高酯化效率，实现连续化运行，解决酸液与碱液污染问题，并且能够实现连续反应、常压稳定运行，降低能耗，提高安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种反应装置


[0001]本技术涉及餐厨垃圾处理、生物柴油制备
，尤其涉及一种反应装置。

技术介绍

[0002]以废弃油脂为原料制备生物柴油时，单独酸碱催化都存在其弊端，因此可以将两者结合起来，以酸催化酯化反应去除游离脂肪酸，然后以碱催化酯交换反应将剩余的甘油三酯转化为甲酯，两步法是目前研究最为广发的技术，以两步法为基础形成了一系列的生产工艺如Lurgi生物柴油生产工艺、Sket工艺、DesmetBallestra工艺、BIOX工艺等。
[0003](1)Lurgi生物柴油生产工艺
[0004]如图1所示的Lurgi生物柴油生产工艺流程图，鲁奇工艺是目前世界上使用最多的技术，其工艺比较成熟，以液相酸碱为催化剂，采用二段酯交换工艺，反应器1的产物经过分离后得到剩余的甲醇和催化剂，这些甲醇和催化剂直接进入反应器2，然后在反应器内继续添加少量甲醇和催化剂就可以维持较高的醇油摩尔比和催化剂用量，采用这种二段酯交换工艺可以有效的节省催化剂和甲醇用量。
[0005]然而鲁奇工艺对原料要求较高，一般适用于直接用植物油脂制备生物柴油，同时该工艺采用液相碱作为催化剂，依然需要对废液进行处理。
[0006](2)BIOX工艺
[0007]BIOX工艺采用典型的两步法生物柴油制备工艺，其反应器类型是活塞流反应器，在反应器中进行酯化反应，将游离脂肪酸甲酯化，然后碱催化甘油三酯制备生物柴油，与其他工艺相比，BIOX在碱催化过程中加入了共溶剂(四氢呋喃、1，4
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二恶烷、甲基叔丁基醚等)，这样可以有效的增加甲醇和油脂与催化剂的接触面积，缩短反应时间。BIOX工艺存在的问题依然是使用液相酸碱，会存在废液处理的问题，不论从环保还是生产成本角度考虑都是有一定的局限性。
[0008](3)Esterfip
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H工艺
[0009]如图2所示Esterfip
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H工艺流程图，为了开发一种连续流的绿色环保工艺，避免产生废弃酸碱液，法国石油研究院(IFP)开发出了Esterfip
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H工艺装置，该工艺采取固定床反应器，以尖晶石型的金属复合氧化物为催化剂，油脂和甲醇经过一定比例混合后进入第一级固定床反应器，经过一定时间的反应后对产物进行分离，通过蒸馏掉部分甲醇使甘油沉降，分离出部分甘油有利于下一步反应的正向进行。分离后的上层产物和补充的甲醇一起进入二级固定床反应器，最终产物经过蒸馏分离后得到生物柴油。Esterfip
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H工艺反应条件比较苛刻，对设备和原料要求较高，一方面原因是由于采用的催化剂活性温度较高，另一方面采用密闭系统，反应器内压力较大，具有一定的安全风险。
[0010]生物柴油反应器是生物柴油生产工艺的核心部分，通过上述介绍可以看出，不同的制备工艺需要不同的反应器，在实际过程中需要根据催化剂和原料油的不同，选择合适的反应器，目前比较常用的反应器有釜式反应器、管式反应器、固定床反应器等。
[0011](1)釜式反应器
[0012]目前液相酸碱催化基本都是采用釜式反应器，釜式反应器搅拌比较充分，通过强力机械搅拌装置使得反应器内部各点反应物浓度基本一致，提高了反应速率和催化剂的利用效率。
[0013]釜式反应器既可以间歇进样也可以通过一定的改造实现连续进样，但是连续进样的时候必须保证内部反应物有充足的反应时间，因此釜式反应器体积必须要足够大来保证反应物的停留时间，然而随着反应器体积的不断增大，对搅拌装置的要求也不断提高，同时会增加能耗和生产成本，有些生物柴油生产厂家采用多个小体积反应器并联的方式，然而这种方式也会存在多个反应器空间占比太大的问题。
[0014](2)管式反应器
[0015]管式反应器也是液相酸碱催化法多采用的一种反应器形式，管式反应器相对于釜式反应器而言具有形状可塑性较强、空间占比较小的优势，我们可以根据需要将管式反应器做成不同的形状来延长反应物在反应器内部的停留时间，同时管式反应器能够采取循环水加热的方式，传热速率较快而且加热均匀，能够有效的保证反应器内部的反应温度。
[0016](3)固定床反应器
[0017]釜式反应器和管式反应器适用于均相酸碱催化，对于固体酸碱作为催化剂的反应系统比较适宜采用固定床反应系统，催化剂作为填充物填充在反应器内部，反应物自下而上进入到反应器与催化剂接触。
[0018]大部分关于固定床反应系统制备生物柴油的研究所用的催化剂为离子交换树脂和脂肪酶，何冬月等人制备了阴离子交换树脂/KF催化剂，以固定床作为反应器制备生物柴油，研究发现当植物油质量比为0.25:1、催化剂用量0.6g、反应时间4h时酯交换率达到99.7％，经过6次的重复使用后，酯交换率仍然维持在90％以上。但是不论碱性还是酸性离子交换树脂都受制于其交换容量的大小，催化剂的寿命并不会太长，不适合大规模的工业化应用。
[0019]关于以固体酸碱为催化剂的固定床反应体系的研究并不多见， Esterfip
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H工艺中的固定床反应器为高温高压型的，对反应器规格要求较高，并且只有单步碱催化固定床反应体系，因此，需要搭建适应性更广的固定床体系，并且与酸催化固定床体系联用，制备生物柴油。

技术实现思路

[0020]本技术结合各种工艺的优缺点，设计出一套具有应用价值的反应体系。
[0021]生物柴油制备过程是由甲醇与油脂发生酯交换反应而产生小分子的生物柴油，由于甲醇易挥发，采用封闭式釜式反应器存在高压风险，且不能连续反应，产出效率较低。本技术提供一种常压状态下的固定床生物柴油反应器，能够有效降低高压爆炸风险，且实现酯交换反应的连续产出，提高产出效率。具体方案如下，
[0022]一种反应装置，包括反应器、预加热装置、温控系统；
[0023]所述的预加热装置设有原料油入口和原料油出口；所述的反应器的下端设有原料油进口和甲醇进口，上端设有出样口和气体出口；所述的反应器中设有负载型的催化剂；所述预加热装置的原料油出口连通反应器的原料油进口；
[0024]所述的温控系统包括套管、电加热棒、导热油；所述的反应器位于套管内，电加热
棒位于套管和反应器之间，导热油填充在套管和反应器之间。
[0025]进一步的，还包括丝网除沫器，丝网除沫器设置在反应器的气体出口。
[0026]进一步的，所述预加热装置内部设有螺旋管道，螺旋管道的入口连接丝网除沫器。
[0027]进一步的，还包括醇油分离装置；醇油分离装置的顶端设有分离装置入口，底端设有甘油出口，侧面设有甲醇出口和甲酯出口，甲醇出口位于甲酯出口的上方；所述分离装置入口连接螺旋管道的出口。
[0028]优选的，所述的醇油分离装置设有加热装置。
[0029]优选的，所述的甲醇出口连通反应器的底部。
[0030]优选的，所述反应器从上到下设有五个取样口，取样口位于甲醇进口与出样口之间。
[0031]优选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反应装置，其特征在于，包括反应器、预加热装置、温控系统；所述的预加热装置设有原料油入口和原料油出口；所述的反应器的下端设有原料油进口和甲醇进口，上端设有出样口和气体出口；所述的反应器中设有负载型的催化剂；所述预加热装置的原料油出口连通反应器的原料油进口；所述的温控系统包括套管、电加热棒、导热油；所述的反应器位于套管内，电加热棒位于套管和反应器之间，导热油填充在套管和反应器之间。2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，还包括丝网除沫器，丝网除沫器设置在反应器的气体出口。3.根据权利要求2所述的反应装置，其特征在于，所述预加热装置内部设有螺旋管道，螺旋管道的入口连接丝网除沫器。4.根据权利要求3所述的反应装置，其特征在于，还包括醇油分离装置；醇油分离装置的顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈茂会，吕永兴，姜维，田浩杨，熊伟，佘肖伟，
申请(专利权)人：华润环保发展有限公司，
类型：新型
国别省市：