[發明專利]一種生物柴油制備裝置及制備方法

無效

• 申請號: 201310003252.5
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN103060098A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 張華;袁銀男;倪紅軍
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C11C3/04
• 分類號: C11C3/04;C11C3/10;B01J19/12;C10L1/02
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 吳靜安

技術領域

本發明涉及一種生物柴油制備裝置及制備方法。

背景技術

隨著石油資源的日益枯竭和人類對能源需求量的快速增加，世界各國都在加快開發新型可替代能源。生物柴油是一種新型的無污染、可再生能源，具有易于生物降解、燃燒污染物排放低、溫室氣體排放少等優點，符合可持續發展的要求。在工業化生產中，一般采用植物油脂為原料，通過酯交換反應制備得到生物柴油，通常采用酸、堿作為催化劑。傳統的制備生物柴油的設備多采用機械攪拌反應器，混合主要靠攪拌槳來實現，以每個攪拌槳為中心，反應液體形成局部的小循環，不能使油脂和甲醇以及催化劑充分接觸、混合，酯交換反應不充分，反應速度慢，效率低。目前，制約生物柴油產業發展的瓶頸在于其成本較高且效率偏低，突破該瓶頸的方法只有開發新型的低成本、高效率的生物柴油制備工藝。

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發明內容

本發明的目的在于提供一種結合穩定磁力攪拌和超聲波作用的生物柴油制備裝置及利用該裝置的生物柴油制備方法，具體由以下技術方案來實現：

一種生物柴油制備裝置，該裝置包括磁力攪拌機構、超聲波酯化反應機構和液體分相器，所述磁力攪拌機構包括攪拌桶、立式圓形永磁鐵、磁性離子液體儲罐以及原料儲罐，所述攪拌桶中部設有分層擋板，該分層擋板將攪拌桶分隔成上、下攪拌室，且分層擋板中部設有連通上、下攪拌室的通孔，所述下攪拌室底部內凹，所述立式圓形永磁鐵可轉動地置于該內凹處，所述原料儲罐、磁性離子液體儲罐分別通過管路與所述下攪拌室的下部、上部連通；所述超聲波酯化反應機構包括恒溫單元以及互相連接的酯化反應器和超聲波發生單元，所述酯化反應器與恒溫單元接觸連接；所述酯化反應器的上、下部分別通過管路與所述上攪拌室、液體分相器連通。

所述的生物柴油制備裝置，其進一步設計在于，所述下攪拌室底部內凹處形成內凹壁，所述內凹壁上設置有環狀進料口；所述原料儲罐上部設有三個反應物進料口，其下部設有原料出料口，所述原料出料口通過一原料管路與所述環狀進料口連通，所述原料管路外壁上套設有一加熱管。

所述的生物柴油制備裝置，其進一步設計在于，所述酯化反應器為傾斜設置一支架上的管狀容器，所述超聲波發生單元包括依次連接的變幅桿、超聲波換能器以及超聲發生器，所述變幅桿與所述酯化反應器連接，將超聲發生器產生的超聲波變幅后傳送入酯化反應器內。

所述的生物柴油制備裝置，其進一步設計在于，所述恒溫單元為套設在所述酯化反應器上的恒溫伴熱夾套。

所述的生物柴油制備裝置，其進一步設計在于，所述液體分相器中部設有產物進料口，其上部、下部分別設有甲酯出口、甘油出口，該液體分相器內部還設有一隔流擋板，該隔流擋板包括互相連接的水平段與豎直段，所述水平段與產物進料口上部的液體分相器內壁連接，所述豎直段與所述產物進料口相對。

所述的生物柴油制備裝置，其進一步設計在于，所述液體分相器上部呈圓柱筒體，其下部呈倒錐筒體，所述甘油出口位于所述倒錐筒體的下端，所述甘油出口、甲酯出口的上方均設有一液位計，分別為重相液位計、輕相液位計。

所述的生物柴油制備裝置，其進一步設計在于，所述磁性離子液體儲罐通過一離子液體管路與所述下攪拌室連通，所述原料管路、離子液體管路上均設置有一液泵和一流量計。

所述的生物柴油制備裝置，其進一步設計在于，所述磁力攪拌機構還包括與所述立式圓形永磁鐵驅動連接的旋轉馬達以及通過管路與所述下攪拌室連通的磁性離子液體回收罐。

利用上述生物柴油制備裝置的生物柴油制備方法，該制備方法包括如下步驟：

1）、將原料植物油、甲醇以及強堿性催化劑以一定比例分別從所述原料儲罐上的三個反應物進料口加入原料儲罐形成原料混合物，在磁性離子液體儲罐中加入[bmim]FeCl₄離子液體；

2）、啟動所述離子液體管路上的液泵將所述下攪拌室內裝滿步驟1所述離子液體；

3）、以一定轉速轉動立式圓形永磁鐵，使得上述離子液體處于一定強度的旋轉磁場的作用下并開始高速轉動；

4）、啟動所述原料管路上的液泵，自所述環狀進料口將原料儲罐內的原料混合物以一定速度送入所述下攪拌室內，原料混合物的密度小于上述離子液體的密度，其在經高速轉動的離子液體充分攪拌的同時上升進入所述上攪拌室；

5）、當上攪拌室內經過充分攪拌的原料混合物達到一定量時，將原料混合物送入所述酯化反應器內，于此同時，啟動恒溫單元以及超聲發生器，使得原料混合物在恒溫以及一定頻率的超聲波作用下酯化反應一定時間后生成輕相甲酯和重相甘油；