[實用新型]板式泡罩催化精餾塔

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320395298.1
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN203355337U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖國民;李浩揚;肖洋;高李璟;潘曉梅
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B01D3/18
• 分類號: B01D3/18;B01D3/32;B01J8/02;C11C3/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于生物柴油制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及板式泡罩催化精餾塔。

背景技術(shù)

生物柴油是一種可再生的替代能源，它基本不含硫和芳烴，十六烷值很高，具有較高的燃燒特性和燃燒效率。其開口閃點較高便于存儲、使用和運輸。可與石化柴油以任意比例混合制備生物柴油混合燃料。

現(xiàn)有的生產(chǎn)生物柴油的方法有酯化法和酯交換法，使用的催化劑通常有液相、固相的酸或堿，或使用生物酶作為催化劑。專利號CN102229858?A公開了使用生物酶催化合成生物柴油的方法，該方法具有轉(zhuǎn)化率高能耗低的優(yōu)點，可生產(chǎn)高質(zhì)量的生物柴油。但生物酶存在價格高、易被甲醇毒化失活的問題。

專利號CN102358866公開了一種酸催化精餾合成生物柴油的方法，甲醇在反應(yīng)完成后即從塔頂蒸出，縮短了反應(yīng)時間，循環(huán)套用后可減少甲醇用量，但是所使用的液體酸與產(chǎn)物的后續(xù)分離需要大量水洗，不僅過程復(fù)雜而且費水耗能。專利號CN102206552?A公開了一種利用固定床固體酸催化制備生物柴油的方法，甲醇蒸汽從下部通入，上部噴淋脂肪酸，在催化劑床層發(fā)生氣液固非均相反應(yīng)，反應(yīng)后不用水洗，后續(xù)處理簡單。副產(chǎn)物水在高溫下被氣化后帶出裝置促進反應(yīng)向酯化方向進行，從而能達到98?%的轉(zhuǎn)化率，但該方法因其使用的原料僅限于脂肪酸，大大限制了原料來源，不利于推廣。專利號CN102628006?A公開的利用固體酸或堿催化精餾制備生物柴油的方法其產(chǎn)物不需要水洗，原料來源廣泛，但低碳醇原料以氣體形式在催化劑床層與油脂發(fā)生反應(yīng)，不利于傳質(zhì)從而影響反應(yīng)進行。

本實用新型針對上述實用新型的不足之處，提出了能耗低、耗時短、產(chǎn)率高、操作簡單、傳質(zhì)好的方案。

實用新型內(nèi)容

技術(shù)問題：針對傳統(tǒng)方法生產(chǎn)生物柴油催化劑不易處理、產(chǎn)品分離繁瑣、原料來源不足、原料傳質(zhì)不佳、醇消耗過多、耗時耗能的現(xiàn)狀，本實用新型提供了一種集反應(yīng)-精餾于一體，同時又分開在不同區(qū)域內(nèi)進行、相互促進又不影響，催化劑易裝填的板式泡罩催化精餾塔。???????

技術(shù)方案：本實用新型的板式泡罩催化精餾塔，反應(yīng)段中從上至下平行設(shè)置多個水平的塔板，兩上下相鄰的塔板之間設(shè)置有擋板，擋板將兩相鄰塔板之間的區(qū)域分割為下部的精餾區(qū)和上部的反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)中設(shè)置升氣管，升氣管上端穿過塔板與上一級精餾區(qū)相連，下端延伸至擋板并與下一級的精餾區(qū)連通，升氣管的上端覆蓋有泡罩，上下兩級塔板之間設(shè)置有穿過擋板的反應(yīng)區(qū)降液管，反應(yīng)區(qū)降液管的上端高于反應(yīng)區(qū)中裝填催化劑的床層高度，擋板上方設(shè)置有穿過塔板的精餾區(qū)降液管，精餾區(qū)降液管的上端與泡罩相鄰；反應(yīng)區(qū)中設(shè)置有催化劑卸載口、液相物料出口、位于催化劑卸載口上方的催化劑裝填口和位于液相物料出口上方的液相物料進口。

本實用新型的板式泡罩催化精餾塔中，反應(yīng)段的上方設(shè)置有精餾段，下方設(shè)置有提餾段。

本實用新型的采用上述板式泡罩催化精餾塔的生物柴油催化精餾生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

1）將摩爾比例為1:3~12的低碳醇與生物油脂，分別經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后，泵入裝填有固體酸或堿的板式泡罩催化精餾塔內(nèi)，生物油脂從反應(yīng)段最上部的反應(yīng)區(qū)泵入塔內(nèi)，低碳醇以蒸汽形式從反應(yīng)段最下部的反應(yīng)區(qū)泵入塔內(nèi)，反應(yīng)區(qū)裝填有固體酸或堿的催化劑；

2）低碳醇蒸汽沿各級升氣管在精餾區(qū)與液相充分接觸后上升至塔頂，進入催化精餾塔頂部冷凝器液化后進入催化精餾塔頂部回流罐，液化后的低碳醇一部分回流至塔頂，另一部分采出循環(huán)至低碳醇存儲罐；

3）回流的液態(tài)低碳醇與生物油脂在反應(yīng)區(qū)內(nèi)發(fā)生酯交換反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物連同未反應(yīng)的低碳醇和生物油脂，經(jīng)過反應(yīng)區(qū)降液管流至下方的精餾區(qū)，低碳醇蒸汽在精餾區(qū)與液相低碳醇充分接觸后沿升氣管上升至上一級精餾區(qū)，精餾區(qū)中包括生物油脂、液態(tài)低碳醇和產(chǎn)物的料液經(jīng)精餾區(qū)降液管溢流至下一級的反應(yīng)區(qū)；

4）未反應(yīng)的液態(tài)低碳醇、產(chǎn)物生物柴油及副產(chǎn)甘油經(jīng)各級反應(yīng)-精餾過程后流至塔底，然后進入再沸器，低碳醇氣化后回流至塔底，產(chǎn)物經(jīng)分層罐分層，上層得到生物柴油，下層為甘油。

有益效果：本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：??????

本實用新型的板式泡罩催化精餾塔，在反應(yīng)段設(shè)置了多個反應(yīng)-精餾交替的區(qū)域，在塔內(nèi)反應(yīng)與精餾分開進行，反應(yīng)區(qū)內(nèi)沒有氣泡存在，消除了氣液傳質(zhì)對反應(yīng)的影響，固體酸或堿催化劑不受生物油脂的酸堿性制約,催化劑使用時通過裝卸口即可直接裝填、卸載；精餾過程在精餾區(qū)進行，不會因催化劑裝填影響氣液傳質(zhì)。