[發(fā)明專利]用于制備生物柴油的復(fù)合式精餾塔

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810022637.5
• 申請(qǐng)日: 2008-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101319148A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣劍春;李翔宇;聶小安;張?zhí)旖?/a>;戴偉娣;許玉;應(yīng)浩;周永紅;李書(shū)龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所
• 主分類號(hào): C10G3/00
• 分類號(hào): C10G3/00;C10G7/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物柴油的制備裝置，尤其涉及一種用于制備生物柴油的復(fù)合式精餾塔裝置。

背景技術(shù)

隨著當(dāng)前環(huán)境和石油價(jià)格問(wèn)題的日益突出，利用可再生資源制備生物柴油具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。

目前生物柴油的制備方法主要是在反應(yīng)釜內(nèi)用油脂與醇在催化劑作用下發(fā)生酯化或酯交換反應(yīng)的方法生產(chǎn)，所得到的產(chǎn)品還需要經(jīng)過(guò)分離和精制的過(guò)程，涉及到很多裝置和設(shè)備。目前新興的方法是采用超臨界方法生產(chǎn)生物柴油，不需任何催化劑，其局限性是反應(yīng)所需的溫度、壓力高，對(duì)設(shè)備要求高，投資更大，增加生產(chǎn)成本。目前對(duì)高酸價(jià)油脂的利用大多處于實(shí)驗(yàn)研究階段，由于其中含有各種結(jié)構(gòu)的游離脂肪酸，酸價(jià)高，難于用簡(jiǎn)單的方法一步完成，其工業(yè)化生產(chǎn)始終停留在間歇式或半連續(xù)化狀態(tài)。對(duì)高酸價(jià)油脂制備生物柴油的研究，中國(guó)專利CN1473907A闡述了間歇式高酸價(jià)油脂制備生物柴油的方法；中國(guó)專利CN1916114A論述了均相連續(xù)化制備生物柴油的方法，涉及的原料是低酸價(jià)精制油脂，其酸價(jià)在3以下。高酸價(jià)油脂酯化反應(yīng)的間歇過(guò)程，生產(chǎn)過(guò)程中不可避免“跑、漏、滴”等安全隱患，由酸性催化劑造成的設(shè)備腐蝕依然非常嚴(yán)重，同時(shí)也使設(shè)備投資重復(fù)性過(guò)高，造成人力物力的浪費(fèi)。根據(jù)現(xiàn)有專利技術(shù)，還沒(méi)有有效方法實(shí)現(xiàn)高酸價(jià)油脂制備生物柴油完全連續(xù)化。

從現(xiàn)有技術(shù)看，絕大多數(shù)都是采用間歇釜、罐式生產(chǎn)方式，對(duì)酸價(jià)高于20的原料在同一個(gè)裝置內(nèi)完成反應(yīng)和分離的沒(méi)有，能連續(xù)化生產(chǎn)的也多是采用在超臨界條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件苛刻，溫度壓力都很高，因此這些方法的生產(chǎn)成本較高，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的連續(xù)化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)條件苛刻，很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，間歇式生產(chǎn)不能同時(shí)在一個(gè)裝置中完成反應(yīng)和分離的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種制備生物柴油的復(fù)合式精餾塔，可以在同一個(gè)裝置內(nèi)完成反應(yīng)和分離，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，減少了設(shè)備的投資，降低生產(chǎn)成本。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種用于制備生物柴油的復(fù)合式精餾塔，包括塔釜、精餾塔塔體、塔頂冷凝器，所述的塔釜上設(shè)有精餾塔塔體，精餾塔塔體上設(shè)有塔頂冷凝器，所述的精餾塔塔體分為上、下兩部分，上部為塔板精餾段，由精餾塔的塔壁和多塊塔板組成，塔壁上均勻設(shè)有多塊塔板，在塔板上設(shè)有絲網(wǎng)，固體催化劑附著于絲網(wǎng)上，下部為填料催化反應(yīng)段，在精餾塔的塔壁內(nèi)填充有填料，所述的填料內(nèi)填充固體催化劑。塔板為篩板式，出口堰高度∶板間距＝(0.3～0.5)∶1，塔板出口堰的高度＝40mm-200mm。精餾塔塔板數(shù)為50-100塊。所述的填料為拉西環(huán)，在拉西環(huán)內(nèi)填充固體催化劑，拉西環(huán)的表面設(shè)有網(wǎng)狀物。所述的固體催化劑為酸性固體催化劑或堿性固體催化劑。所述的酸性固體催化劑為鋯類固體超強(qiáng)酸、錫類固體超強(qiáng)酸、磺化煤、木素磺酸中任意一種，所述的堿性固體催化劑為堿金屬氫氧化物、CaO、ZnO、MgO或復(fù)合型的催化劑中的任意一種。所述的堿金屬氫氧化物為氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鈣中的任意一種。所述的復(fù)合型的催化劑為NaOH/γ-Al₂O₃、K₂O/γ-Al₂O₃、KF/γ-Al₂O₃、KF/CaO中的任意一種。固體催化劑為磁性或非磁性催化劑。

生產(chǎn)時(shí)油脂原料從塔頂進(jìn)入，由上而下經(jīng)過(guò)塔板精餾段，和塔板上的固體催化劑進(jìn)行充分的反應(yīng)；氣態(tài)醇如甲醇、乙醇、支鏈醇等由塔底加入，在塔釜加熱至沸騰后，由下而上在填料反應(yīng)段的固體催化劑作用下與上面下來(lái)的油脂充分反應(yīng)。油脂和氣態(tài)醇逆向加料，在催化劑表面迅速接觸，在塔板段與填料段在催化劑存在下進(jìn)行酯化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物生物柴油、甘油流入釜底，多余的氣態(tài)醇經(jīng)塔頂冷凝器冷卻后返回精餾塔循環(huán)使用。在同一裝置內(nèi)同時(shí)完成反應(yīng)和精餾，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)反應(yīng)。填料段和塔板段連續(xù)接觸反應(yīng)，使反應(yīng)物料和催化劑充分接觸，接觸時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)更完全。若只用板式塔或填料塔，物料和催化劑的接觸時(shí)間短，會(huì)有部分物料還沒(méi)有來(lái)得及參與反應(yīng)就流走。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)使用該精餾塔裝置，使原料油脂與醇逆向加料，使醇以氣相的方式進(jìn)入反應(yīng)塔中，使分子活性增強(qiáng)，擴(kuò)大了反應(yīng)體系的接觸面，使反應(yīng)更充分；

2)本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，在一個(gè)精餾塔內(nèi)同時(shí)完成酯化反應(yīng)和精餾分離的過(guò)程，使反應(yīng)產(chǎn)物隨時(shí)可以分離出來(lái)，加快了反應(yīng)速度；減少設(shè)備的投資這一塊，裝置少了，投資降低，而且縮短了生產(chǎn)流程，減少了過(guò)程的損失；

3)本發(fā)明沒(méi)有三廢污染，未反應(yīng)的氣態(tài)醇重新返回塔內(nèi)反應(yīng)，循環(huán)利用；