[發明專利]氣液雙相反應器及其在固體酸催化脂肪酸甲酯中的應用

有效

• 申請號: 201110002100.4
• 申請日: 2011-01-07
• 公開（公告）號: CN102139195A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 李科;蔣劍春;李翔宇;聶小安;陳潔
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: B01J8/00
• 分類號: B01J8/00;C07C69/003;C07C67/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 馮慧

技術領域

本發明涉及到一種氣液反應器及其應用，特別涉及一種特殊的氣液雙相反應器以及其在合成脂肪酸甲酯上的運用。

背景技術

眾所周知生物柴油是可替代現有燃油的綠色可再生燃料，目前，隨著石油儲量的逐年減少，世界各國都在關注其發展和運用前景，有關生物柴油的合成機理和合成設備的研究也從沒停止過。

目前用來生產生物柴油的設備有：釜式反應器、管式反應器、滴流床反應器、膜反應器、微通道反應器、反應蒸餾反應器等，他們各自有各自的特點，也存在不足。

優缺點大致可以歸納如下：

1釜式反應器

釜式反應器就是一般的反應釜。投料方便、操作簡單、工藝成熟，但能耗大、傳質差，且只能完成生物柴油的合成和脫醇；對生物柴油的去甘油還需另外添加分離設備；更無法實現連續化。

2管式反應器

管式反應器又稱平推流反應器，目前連續化生產大多采取此設備。其特點是具有較大的長徑比，物料在管路中流動反應，沿流動方向，不同距離的物料配比逐步不同，避免反混現象，轉化率較高，過程連續穩定。但在沒有共溶劑的情況下物料混合程度不如反應釜，且管線長，末端要添加甘油分離設備和脫醇或共溶劑的設備。

3滴流床反應器

滴流床反應器是為解決釜式反應器傳質效果差而出現的，其醇油混合均勻，無需攪拌，能耗低，產率高，可實現連續化，但未見運用報道，且對產品依舊要添加脫醇和去甘油設備。

4膜反應器

膜反應器是從化學平衡角度出發而出現的新型反應設備，其通過膜將油脂、生物柴油和甲醇、甘油分開，既可提高反應效率，降低醇油比，又可起到分離的作用。但設備成本高且無法實現連續化生產。

5微通道反應器

微通道反應器可利用其較好的傳質和傳熱效果大大提高生物柴油的得率和縮短反應時間，其缺點設備制作困難且末端要添加甘油分離設備和脫醇設備。

6反應蒸餾反應器

反應蒸餾反應器是將釜式工藝的反應、蒸餾合二為一的反應器。由于反應分離同步，其可縮短反應時間和提高轉化率，但反應蒸餾過程設計和反應分離關系較為復雜。

由此可見若要設計出原理簡單、步驟集成、連續生產的生物柴油設備還有很多路要走。

發明內容

為了解決現有技術存在的連續生產的設備復雜、需另加分離設備等缺點，本發明提供一種氣液雙相反應器及其在固體酸催化脂肪酸甲酯中的應用，該反應器結構簡單、步驟集成，可以連續生產。

本發明的技術方案為：一種氣液雙相反應器，由反應器、冷凝器、再沸器和壓力機組成，反應器的混合蒸汽出口與冷凝器的進口連接，冷凝器的出口與再沸器的混合液進口連接，再沸器的低沸點原料出口和壓力機的進口連接，壓力機的出口和反應器的低沸點原料蒸汽進口連接；冷凝器位置高于反應器；反應器和再沸器中設有加熱裝置；

反應器的上部設有高沸點原料進口、混合蒸汽出口，反應器的底部設有低沸點原料蒸汽進口和產品出口；再沸器的頂部設有混合液進口、低沸點原料進口和低沸點原料出口，再沸器的底部設有副產物出口。

反應器中設有攪拌、隔板或循環裝置中的任意一種或幾種。

氣液雙相反應器在固體酸催化脂肪酸甲酯中的應用，反應器中設有固體酸催化劑，高沸點原料油從高沸點原料進口進入反應器中，甲醇蒸氣由反應器底部的低沸點原料蒸汽進口進入，底部進入的甲醇蒸氣與上部下來的油逆流接觸反應，未反應的甲醇蒸氣和生成的水蒸汽從反應器的混合蒸汽出口排出，進入冷凝器中冷凝，經冷凝器冷凝得到的水和甲醇混合液進入再沸器中，與再沸器中進入的低沸點原料甲醇混合經再沸器加熱后甲醇蒸氣經壓力機泵入反應器中，反應好的產物從反應器的產品出口放出。

再沸器中的水定期從再沸器底部的副產物出口排出。

反應器中的溫度為101~280℃，再沸器的溫度為65~99℃。

所述的固體酸催化劑的載體為分子篩、硅膠、吸附樹脂、多孔陶瓷、硅藻土或浮石中的任意一種。