[發(fā)明專利]生物柴油的超臨界非均相催化制備系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-07-15
• 公開（公告）號: CN110423649A
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設計）人: 張潔;李鵬;張華民;盧金玲;陳森林;黃銳;南海鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學
• 主分類號: C11C3/04
• 分類號: C11C3/04;C11C3/10;C11B3/16;C11B3/00;B01J19/24;B01J19/00;B01J8/02;B01F13/10;C10L1/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 杜娟

本發(fā)明公開了生物柴油的超臨界非均相催化制備系統(tǒng)，包括物料輸運工段、中間介質(zhì)換熱工段、生物柴油合成工段和產(chǎn)物降壓分離工段；其中，物料輸運工段連接混合器的進口，混合器的出口連接超聲波乳化機的進口，超聲波乳化機的出口連接高壓物料泵的進口，高壓物料泵的出口連接中間介質(zhì)換熱工段；其中，生物柴油合成工段包括超臨界非均相催化反應器，超臨界非均相催化反應器中填充有非均相的固體酸性催化劑，中間介質(zhì)換熱工段連接超臨界非均相催化反應器的進口，超臨界非均相催化反應器的出口連接產(chǎn)物降壓分離工段，產(chǎn)物降壓分離工段設置有截止閥。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)制備技術對低質(zhì)原料使用的局限性，改善了生物柴油制備的經(jīng)濟性，提高了柴油轉(zhuǎn)化率。

技術領域

本發(fā)明屬于可再生能源及環(huán)境保護領域，具體涉及一種生物柴油的超臨界非均相催化制備系統(tǒng)。

背景技術

現(xiàn)如今，化石燃料(煤、石油等)在全球能源結(jié)構(gòu)中仍占有主體地位，然而化石燃料儲量有限，并且燃燒會產(chǎn)生NOx、SOx和煙塵等環(huán)境污染物。所以隨著對能量持續(xù)性和化石燃料污染物排放的關注的不斷提高，對尋求清潔、可再生的替代能源具有迫切需求。

生物柴油是脂肪酸烷基酯的混合物，一般是分別通過甘油三酯、游離脂肪酸與短鏈醇的酯基轉(zhuǎn)化反應、酯化反應來制取的。生物柴油是一種清潔能源，其可再生、可生物降解，可以顯著地降低燃燒所釋放的CO、未燃盡烴、NOx、硫化物、顆粒物。另外生物柴油的性質(zhì)接近于礦物柴油燃料，具有與柴油幾乎相同的流動特性(密度和粘度)，因此柴油發(fā)動機不需要進行改進即可使用。

采用低廉的油原料，如廢棄廚房用油、動物油脂、非食用油，對于降低生物柴油制備費用具有重要作用，因為原料占總制備費用的一半以上，同時對環(huán)境也具有積極的作用(廢棄物處置)。然而這些低質(zhì)油中一般含有游離脂肪酸與水。游離脂肪酸在傳統(tǒng)的堿催化過程中由于中和反應和皂化反應會顯著降低催化效果與生物柴油產(chǎn)率，同時產(chǎn)物中的泡沫也為后續(xù)的產(chǎn)物分離帶來了很大的困難，另外雜質(zhì)水還會影響合成反應及毒化催化劑，在一定程度上限制了低質(zhì)油在傳統(tǒng)生物柴油制備技術中的應用。因此，綜上所述，傳統(tǒng)生物柴油制備技術中存在對低質(zhì)原料使用具有一定的局限性，以及柴油轉(zhuǎn)化率相對不夠高的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供生物柴油的超臨界非均相催化制備系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)生物柴油制備技術中對低質(zhì)原料使用具有一定局限性，以及柴油轉(zhuǎn)化率相對不夠高的問題。

本發(fā)明的技術方案是，

生物柴油的超臨界非均相催化制備系統(tǒng)，包括物料輸運工段、中間介質(zhì)換熱工段、生物柴油合成工段和產(chǎn)物降壓分離工段；

其中，物料輸運工段連接混合器的進口，混合器的出口連接超聲波乳化機的進口，超聲波乳化機的出口連接高壓物料泵的進口，高壓物料泵的出口連接中間介質(zhì)換熱工段；

其中，生物柴油合成工段包括超臨界非均相催化反應器，超臨界非均相催化反應器中填充有非均相的固體酸性催化劑，中間介質(zhì)換熱工段連接超臨界非均相催化反應器的進口，超臨界非均相催化反應器的出口連接產(chǎn)物降壓分離工段，產(chǎn)物降壓分離工段設置有截止閥。

本發(fā)明的特點還在于，

物料輸運工段包括油儲罐和甲醇儲罐，油儲罐的出口連接低壓油泵的進口，低壓油泵的出口連接混合器的油進口，甲醇儲罐的出口連接低壓甲醇泵的進口，低壓甲醇泵的出口連接混合器的甲醇進口。

中間介質(zhì)換熱工段包括設置有內(nèi)外兩個管的套管式換熱器的預熱器和冷卻器；

其中，高壓物料泵的出口連接預熱器的內(nèi)管進口，預熱器的內(nèi)管出口連接減溫器的進口，預熱器的外管出口連接增壓工段，增壓工段連接冷卻器的外管進口，冷卻器的外管出口連接電加熱器的進口，電加熱器的出口連接預熱器的外管進口。