專利名稱：一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器，尤其是涉及一種固體催化劑(包括固定 化生物酶、酸、堿、鹽等固體催化劑)催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
目前，利用固體催化劑生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器一般采用傳統(tǒng)的攪拌釜式反應(yīng)器、 填充柱式反應(yīng)器或是氣升式反應(yīng)器。在這三種反應(yīng)器中，攪拌釜式反應(yīng)器傳質(zhì)效果最好，目 前使用最為廣泛。但是，在利用固體催化劑(包括固定化生物酶、酸、堿、鹽等固體催化劑) 作為催化劑時，單純使用傳統(tǒng)的反應(yīng)器存在一些不足，主要表現(xiàn)為如下兩點一、催化劑回 用極不方便。在催化反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液需抽到反應(yīng)器外過濾出催化劑，待下次使用時，再 將濾出的催化劑重新投入反應(yīng)器中進行催化反應(yīng)，這樣既增加了生產(chǎn)操作時間，降低了設(shè) 備利用率，又浪費了人力資源；二、固體催化劑密度大于水，容易沉積在反應(yīng)器底部，雖然反 應(yīng)器可以設(shè)置擋板，但反應(yīng)液的縱向傳質(zhì)情況仍不太理想，使反應(yīng)底物與催化劑接觸不充 分，影響轉(zhuǎn)化率。因此，在現(xiàn)有生產(chǎn)生物柴油的領(lǐng)域中，亟待產(chǎn)生可以改善上述缺點的設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種固體催化劑回 收方便，提高催化劑使用壽命，降低成本的固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油 的反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器包括攪拌釜、過濾器、循環(huán)泵、甲醇儲罐和出料泵，所述的 過濾器內(nèi)置于攪拌釜底部，過濾器的出口連接循環(huán)泵的入口，所述的循環(huán)泵的出口連接攪 拌釜的進料口，所述的出料泵通過帶控制閥門的管道連接循環(huán)泵出口，所述的甲醇儲罐直 接連接攪拌釜的進料口或連接循環(huán)泵的入口。所述的過濾器中設(shè)置至少一層過濾網(wǎng)，其中固體催化劑第一次經(jīng)過過濾的最外層 過濾網(wǎng)的孔徑小于所述固體催化劑的粒徑。所述的過濾器至少設(shè)有1個。所述的過濾器的出口設(shè)有帶控制閥門的反沖管道，該反沖管道連接循環(huán)泵的出□。所述的反應(yīng)器還設(shè)有出料過濾器，出料過濾器的入口連接攪拌釜的出口，出料過 濾器的出口連接出料泵。所述的循環(huán)泵為離心混合泵。本發(fā)明采用內(nèi)置式過濾器，過濾器的過濾反應(yīng)釜中的催化劑，并通過循環(huán)泵將從 內(nèi)置式過濾器中流出的液體輸送至攪拌釜進料口，而且過濾器可設(shè)置多個，如果其中一個 過濾器堵塞，交替使用其他過濾器，過濾器設(shè)有反沖管道，打開反沖管道即可對堵塞的過濾 器進行反沖，如果催化劑失活可通過出料過濾器回收催化劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有 以下優(yōu)點
1、在反應(yīng)過程中，避免因催化劑集中堆積在反應(yīng)器底部而造成的上層液體反應(yīng)不 充分；使原料甲醇與底物油充分混勻；使反應(yīng)液在反應(yīng)器內(nèi)充分傳質(zhì)，更好地在油水界面 發(fā)生轉(zhuǎn)酯反應(yīng)。2、可實現(xiàn)固體催化劑不移出反應(yīng)器即可進行多次催化反應(yīng)，通過縱向循環(huán)的反應(yīng) 將甲醇適當(dāng)稀釋，延長固體催化劑的使用壽命。3、固體催化劑的回用方便。


圖1為本發(fā)明實施例1的反應(yīng)器的半剖圖；圖2為本發(fā)明實施例2的反應(yīng)器的半剖圖；圖3為本發(fā)明實施例2中改造前后固定化酶用量的比較圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1如圖1所示，為一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器，反應(yīng)器為攪拌釜式 反應(yīng)器10，在攪拌釜式反應(yīng)器10內(nèi)共設(shè)置有兩個開口向下且伸出釜外的內(nèi)置過濾器13和 14，每個內(nèi)置過濾器設(shè)置一層過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)的網(wǎng)孔比反應(yīng)用固體催化劑顆粒粒徑小，可阻 擋催化劑從內(nèi)置過濾器13，過濾器14中漏出。本實施例中的循環(huán)泵為離心混合泵50，其具 有進口 501，進口 502和總出口 503。內(nèi)置過濾器13連通管道2與反沖管道1 ；內(nèi)置過濾器 14連通管道3與反沖管道4 ；管道2和管道3合并成一個總出口與離心混合泵50的進口 501連通；反沖管道1和反沖管道4與離心混合泵50的總出口 503連通；進料口 11與離心 混合泵50的總出口 503通過管道5連通；甲醇儲罐40通過管道41與離心混合泵50的進 口 502連通；管道6的一端與管道5連通，另一端連通至另一泵60 ；出料口 12與管道7連 通，管道7的另一端與出料過濾器20連通；出料過濾器的另一端與管道21連通，管道21的 另一端與泵60連通；泵60通過管道61與去粗脂儲罐(未示出)連通。使用圖1所示設(shè)備生產(chǎn)生物柴油的步驟如下在攪拌釜式反應(yīng)器10中加入底物油、催化劑與其他輔料后，開始攪拌，打開管道 41和管道5上的閥門，使甲醇儲罐40內(nèi)的甲醇經(jīng)管道41流入離心混合泵50，通過離心混 合泵50，從總出口 503將甲醇經(jīng)管道5向攪拌釜式反應(yīng)器10加入所需要的量后，關(guān)閉管道 41上的閥門，反應(yīng)開始。內(nèi)置過濾器13和過濾器14可交替使用，先打開管道2上的閥門， 離心混合泵50將從管道2流入的液體再通過管道5輸送進進料口 11至攪拌釜式反應(yīng)器10 內(nèi)繼續(xù)反應(yīng)，達到一個縱向循環(huán)系統(tǒng)。反應(yīng)期間，可根據(jù)需要每隔一定時間再次加入甲醇， 并需隨時注意內(nèi)置過濾器13的流通情況，如發(fā)現(xiàn)內(nèi)置過濾器13堵塞則立即關(guān)閉管道2的 閥門，并同時打開管道3的閥門以及反沖管道1的閥門，此時內(nèi)置過濾器14投入使用，并實 現(xiàn)對堵塞的內(nèi)置過濾器1的反沖，同樣，在內(nèi)置過濾器14堵塞時，則關(guān)閉管道3的閥門，打 開管道2的閥門和反沖管道4的閥門。當(dāng)反應(yīng)完成后，關(guān)閉管道5的閥門，并打開管道6的 閥門，則反應(yīng)液體通過管道6流至泵60經(jīng)管道61輸送至去粗脂儲罐(未示出)。下次生 產(chǎn)時直接投料反應(yīng)，與上述循環(huán)一致，在此不再詳述。當(dāng)催化劑失活需要更換時，關(guān)閉管道1-6的所有閥門，打開管道7的閥門，通過出料過濾器20回收催化劑，其余反應(yīng)液體則經(jīng)由 管道21流入泵60經(jīng)管道61輸送至去粗脂儲罐(未示出)。熱水從攪拌釜式反應(yīng)器10下 部的進水口 8進入攪拌釜式反應(yīng)器10內(nèi)的傳熱管中，然后從攪拌釜式反應(yīng)器10上部的出 水口 9流出，加熱反應(yīng)物料。實施例2上述設(shè)備進行改變后形成本發(fā)明的另一實施例，如圖2所述，甲醇儲罐40可通過 管道41直接與攪拌釜式反應(yīng)器10的另一進料口 11連通，此時循環(huán)泵為普通泵70，泵70的 進口 701與過濾器出口的管道2，管道3連通；泵70的出口 702與過濾器的反沖管道1，反 沖管道4，以及管道5連通，管道5連接攪拌釜的進料口。同理，使用圖2所示設(shè)備生產(chǎn)生物柴油時，不同于圖1的步驟在于，直接將甲醇儲 罐40內(nèi)的甲醇加入攪拌釜式反應(yīng)器10中，而不通過外循環(huán)泵輸送。其余與圖1設(shè)備使用 步驟相同，在此不再贅述。以下通過數(shù)據(jù)說明使用本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢反應(yīng)方式利用5噸反應(yīng)器生產(chǎn)生物柴油，采用固定化Candida sp. 99-125脂肪酶 作為催化劑。試驗對比了反應(yīng)器改造前與改造后酯化轉(zhuǎn)酯化的反應(yīng)結(jié)果。試驗以酸價 130mgK0H/g的油為原料油。改造前固定化酶用量為0. 6%，改造后固定化酶用量降低到0. 4%。反應(yīng)結(jié)果見圖 3。利用傳統(tǒng)的攪拌式反應(yīng)器生產(chǎn)生物柴油，反應(yīng)35小時后物料酸價約為30mgK0H/ g，脂肪酸甲酯含量為80%。經(jīng)本發(fā)明改造后，反應(yīng)時間縮短到28小時，最終物料酸價降低到22mgK0H/g，脂肪 酸甲酯含量達到88%。同時，改造后反應(yīng)器攪拌速度降低了 1/4，減少了生產(chǎn)能耗；固定化 酶的使用壽命也有所提高。過濾器中設(shè)置至少一層過濾網(wǎng)，其中固體催化劑第一次經(jīng)過過濾的最外層過濾網(wǎng) 的孔徑小于所述固體催化劑的粒徑，過濾器根據(jù)攪拌釜的大小至少設(shè)有1個，每個過濾器 出口均設(shè)有連接循環(huán)泵入口的管道，以及連接循環(huán)泵出口的反沖管道，各管道上均設(shè)有控 制閥。
權(quán)利要求
一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器，其特征在于，該反應(yīng)器包括攪拌釜、過濾器、循環(huán)泵、甲醇儲罐和出料泵，所述的過濾器內(nèi)置于攪拌釜底部，過濾器的出口連接循環(huán)泵的入口，所述的循環(huán)泵的出口連接攪拌釜的進料口，所述的出料泵通過帶控制閥門的管道連接循環(huán)泵出口，所述的甲醇儲罐直接連接攪拌釜的進料口或連接循環(huán)泵的入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器，其特征在于， 所述的過濾器中設(shè)置至少一層過濾網(wǎng)，其中固體催化劑第一次經(jīng)過過濾的最外層過濾網(wǎng)的 孔徑小于所述固體催化劑的粒徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器，其特征在 于，所述的過濾器至少設(shè)有1個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器，其特征在 于，所述的過濾器的出口設(shè)有帶控制閥門的反沖管道，該反沖管道連接循環(huán)泵的出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器，其特征在于， 所述的反應(yīng)器還設(shè)有出料過濾器，出料過濾器的入口連接攪拌釜的出口，出料過濾器的出 口連接出料泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器，其特征在于， 所述的循環(huán)泵為離心混合泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固體催化劑催化生產(chǎn)生物柴油的反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括攪拌釜、過濾器、循環(huán)泵、甲醇儲罐和出料泵，所述的過濾器內(nèi)置于攪拌釜底部，過濾器的出口連接循環(huán)泵的入口，所述的循環(huán)泵的出口連接攪拌釜的進料口，所述的出料泵通過帶控制閥門的管道連接循環(huán)泵出口，所述的甲醇儲罐直接連接攪拌釜的進料口或連接循環(huán)泵的入口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有固體催化劑回收方便，提高催化劑使用壽命，降低成本等優(yōu)點。
文檔編號B01J8/10GK101927144SQ20091005356
公開日2010年12月29日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者葉正堯, 周位, 端木勉, 聶開立, 譚天偉, 鄧利 申請人:上海綠銘環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?br>