小型生物柴油连续生产装置设计和运行.pdf

王荣福等 小型生物柴油连续生产装置的设计和运行 41 小型生物柴油连续生产装置 的设计和运行 王荣福 鲁厚芳 陈 晓 蒋 炜 梁 斌 四川大学化工学院 成都 610065 摘要 通过模拟计算及相关参数研究，设计并建立一套小型生物柴油生产和实验装置，可以用作生 物柴油的工艺开发平台。以两段法均相碱催化酯交换工艺为基础，对工艺过程及参数进行优化和改进。该 装置以菜籽油毛油和甲醇为原料，KOH为催化剂生产生物柴油，油脂转化率可达97．6％，所得产品达到我 国生物柴油标准。结果表明，设计的生产装置可为小型移动式生物柴油生产提供示范。 关键词 生物柴油 连续酯交换反应 小型化装置 生物柴油是一种绿色环保生物质能源 ，一般 1．1 工艺设计 通过油脂与甲醇酯交换制备脂肪酸甲酯产品，其 该实验室生物柴油连续装置以具有代表性的 生产工艺多样 ，原料来源广泛，尤其对于国内生 生物柴油均相碱催化酯交换工艺为基础 ，部分参 物柴油产业原料油基本为组成多变的酸化油、地 考 Connemann工艺 、Lurgi工艺和 Crown工艺 以 沟油的情况，采用实验室间歇反应再逐级放大的 及亚临界及超临界工艺操作条件 J，结合实验 传统工艺开发方式难 以适应 J。建立一套单元 室实际进行设计。生物柴油装置设计为单元式， 式工艺开发平台，既可以进行新工艺流程设计和 以便在新工艺开发中进一步改造和优化 ，并提供 放大，又能根据原料变化进行参数优化和工艺调 工艺研究的平台。流程包括存储单元、酯交换反 整，还能进行一定量的产品生产和提纯，是一种 应单元、水洗单元、精制单元及 甲醇 回收单元， 高效、灵活、经济的研究手段。生物柴油原料的 见图 1。 多样性和分散性，常常要求进行就地加工，在生 该实验室流程与Connemann、Lurgi及 Crown 物质能发展路线图中，分散式的生物柴油加工装 工艺对 比及改进见表 1。 置是一个可发展的方向。因此 ，建立一套小型生 该连续装置规模为24IZd，可满足实验室工 产装置可以为生物柴油的小型化和可移动化提供 厂模拟需求；流程采用单元式模块结构 ，可灵活 借鉴 。 组合 以满足不同酯交换工艺流程的实验室模拟生 该装置参考并对传统的商业流程进行改进 ， 产的需要；反应部分采用加压设计，可用于模拟 提出两段转化的酯交换工艺流程 。通过对流程的 非均相酯交换过程亚临界条件下的高温、高压环 模拟、计算和设计 ，探索一套利用现有实验数据 境的连续生产 。 进行生产装置模拟设计的方法。通过在该装置上 存储单元主要包括带搅拌混合原料甲醇与氢 运行的结果，说明设计的生产装置可以得到合格 氧化钾的甲醇储罐和带预热装置的原料油储罐。 生物柴油产品。研究工作不仅探索了小型装置的 酯交换反应单元主要包括两级酯交换反应釜 可行性 ，同时也提供 了很多单元设计和生产的参 及两级沉降槽 。原料经泵送一级反应釜，反应后 考数据，为迅速发现、研究解决生物柴油生产中 溢流去一级沉降槽 ；上层产品经泵送二级反应