[發明專利]一種可視化生物柴油連續制備系統

有效

• 申請號: 201310080448.4
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103146489A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 苗長林;李惠文;呂鵬梅;袁振宏;羅文;楊玲梅
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: C11C3/10
• 分類號: C11C3/10;C11C3/00;C10L1/02
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 黃培智

技術領域

本發明涉及到生物柴油制備領域，尤其是一種可視化生物柴油連續制備系統。

背景技術

隨著石油等傳統礦產能源的日益枯竭以及燃燒礦產燃料產生的環境污染問題日嚴重，迫使人們開始尋找清潔、可持續利用的替代能源。生物柴油是由動、植物油脂與甲醇(或乙醇)經酯交換反應而得到的長鏈脂肪酸甲(乙)酯，是一種可以替代普通柴油的清潔燃料。它基本不含硫和芳烴，可被生物降解、無毒、對環境無害，作為可再生清潔能源受到日益廣泛關注。

目前，生產生物柴油的主要生產方法包括：酶促合成法、酸堿催化法、離子液體法、離子交換樹脂法和超臨界甲醇法等。而工業上主要還是采用酸堿催化法，且多采用間歇反應工藝。間歇式反應工藝生產效率低、能耗高、產品質量不穩定、規模效益差。而連續化生產節能減耗、成本低、產生規模效益高，目前連續化成為生物柴油工業化生產的趨勢。

通過化學動力學的研究，可以知道如何控制反應條件，提高反應的速率，以增加產品的產量；可以知道如何抑制或減慢副反應的速率，以減少原料的消耗，減輕分離操作的負擔，并提高產品的質量。還可以為科研成果工業化進行最優化設計和最優控制，因此，要想提高連續化生物柴油產能效益，就必須先掌握連續化生物柴油制備機理，了解整個反應的動力學規律。目前國內外正積極的開展生物柴油的動力學研究，但是比較系統的動力學研究和模型并不多見，且只是在實驗室的小的容量瓶中進行，基本上都是在間歇式工藝基礎上完成的，實驗較為分散，不夠系統，無法觀察到整個生物柴油連續生產過程的動態變化及實時監測分析。另外存在著不能獲得在線數據，使動力學的數據不能完全真實的反應過程。由于生物柴油反應動力學數據的缺乏，給生物柴油反應器的設計帶來了很大困難，使生物柴油連續化生產受到限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種操作簡單、易于觀察，可動態監測生物柴油制備的可視化連續試驗系統，可用于生物柴油全自動控制生產及反應機理和動力學的研究。

為實現以上目的，本發明采取了以下的技術方案：一種可視化生物柴油連續制備系統，包括：可視化生物柴油反應裝置、穩流供液系統、反應監測系統、數據采集與處理系統，其中：

所述可視化生物柴油制備裝置包括雙層玻璃反應釜和活塞流反應器，整體結構選用良好化學、物理性能的高硼硅玻璃質制成，雙層玻璃反應釜包括雙層缸體和設置在雙層缸體上的密閉式七孔缸蓋，缸蓋上開有兩個加料孔、一個測溫孔、測酸孔、測濃度孔和回流冷凝孔，所述回流冷凝孔上連接有回流冷凝管；還包括定位設置在罐蓋的中央孔上并連接到雙層缸體內的變頻攪拌裝置；

在雙層缸體底部上設置有出料口，所述加料孔及出料口上分別固定設有帶電磁閥/蠕動泵的導管，各導管的另一端分別與穩流供液系統及分相器對應相連，分相器一端分別連接有緩沖罐和靜態混合器，靜態混合器通過帶蠕動泵的導管連接到活塞流反應器上；

所述穩流供液系統包括油脂存儲罐、甲醇堿配置釜,油脂存儲罐和甲醇堿配置釜分別通過管道與雙層玻璃反應釜和活塞流反應器的進料口相連；通過計量泵調節向反應裝置內穩定恒速的注入甲醇堿溶液或油脂；

所述反應監測系統包括分別裝入雙層玻璃反應釜安裝孔上的溫度傳感器、pH電極和濃度傳感器，并與計算機控制臺相連；

所述數據采集與處理系統主要由以微機為主的程序控制器、觸摸式顯示屏構成，包括計算機控制模塊，其通過信號線與安裝在穩流供液系統、反應監測系統的溫度傳感器、pH電極和濃度傳感器、電磁閥及馬達相連，并對化學反應過程中采集到的數據進行處理。由以計算機為主的程序控制器、觸摸式顯示屏構成數據監測采集處理系統，具有存儲、打印和歷史任務查詢及超限聲光報警功能?？蓪瘜W反應動態過程實時監測。采集到的數據通過圖像處理軟件對反應進程進行分析。

可視化的設計實現了對反應過程的觀察，觀察不同時段生產狀態的變化。

在雙層玻璃反應釜旁側還連接有循環加熱系統。循環加熱系統與高硼硅玻璃雙層玻璃反應釜玻璃夾層接口連接。

所述分相器下端設有重相甘油出口。

所述活塞流反應器置于恒溫熱水玻璃鋼水浴中。

活塞流反應器的一側底端設有粗生物柴油出口，活塞流反應器的入口、出口處設置采樣點。