CN219252552U - 一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及生物柴油制备技术领域，具体涉及一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其技术方案包括：原料混合单元；悬浮床反应器，其底部开设有混合原料入口，混合原料入口设置有液体涡流器，其下部开设有氢气入口，氢气入口设置有气体破碎器；高压分离单元，包括热高压分离器、冷高压分离器和旋流分离器，旋流分离器底部连接有循环油泵，循环油泵与悬浮床反应器相连接；氢气压缩单元，一端与冷高压分离器相连接，另一端与悬浮床反应器相连接；产品分离单元，与热低压分离器和冷低压分离器相连接；本实用新型克服了气液混合不均匀、催化剂与原料混合不均匀且容易沉积的现状，具有反应效率高、催化剂用量小的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物柴油制备技术领域，具体涉及一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统。
背景技术
生物柴油是指植物油、动物油、废弃油脂或微生物油脂与甲醇或乙醇经酯转化而形成的脂肪酸甲酯或乙酯。生物柴油是典型的“绿色能源”，具有环保性能好、发动机启动性能好、燃料性能好、原料来源广泛、可再生等特性。
生物柴油生产过程中剩余的重组分生物质渣油和油酸提取过程中剩余的重组分生物质渣油，均含有大量的金属离子和较高的杂质含量，悬浮床反应器可以利用气体和液体推动固体催化剂颗粒，使催化剂固体颗粒悬浮于液相中处于运动状态，并进行气、液、固三相反应，由于催化剂能够实现在线置换和循环操作，非常适合于处理上述高金属含量、高杂质含量的生物质渣油。
但是，在实际应用中存在如下不足：由于悬浮床反应器内为气、液、固三相反应固体悬浮于液体内，气体在液体内分布不均会导致反应效率低和反应器空间利用率低；反应过程中使用的催化剂用量大、与原料混合不够均匀且容易沉积。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其克服了气液混合不均匀、催化剂与原料混合不均匀且容易沉积的现状，具有反应效率高、催化剂用量小的优点。
本实用新型的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
本实用新型提供了一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，包括：
原料混合单元，用于将生物质渣油和催化剂混合并输送，其包括进料泵，所述进料泵将混合原料加压；
悬浮床反应器，与原料混合单元相连接，其底部开设有混合原料入口，所述混合原料入口处设置有液体涡流器，其下部开设有氢气入口，所述氢气入口处设置有气体破碎器，其上部设置有反应产物出口；
高压分离单元，其包括热高压分离器、冷高压分离器和旋流分离器，所述热高压分离器与悬浮床反应器相连接，用于将反应产物分离成热高分气和热高分液；所述冷高压分离器与热高压分离器相连接，用于将热高分气分离为冷高分气和冷高分液；所述旋流分离器与热高压分离器相连接，用于将热高分液分离为不含固的热油相和含催化剂的油浆，所述旋流分离器底部连接有循环油泵，所述循环油泵与悬浮床反应器相连接；
氢气压缩单元，一端与冷高压分离器相连接，另一端与悬浮床反应器的氢气入口相连接，用于将氢气加压后送至悬浮床反应器内；
产品分离器单元，其包括热低压分离器、冷低压分离器和分馏塔，所述热低压分离器与旋流分离器相连接，所述冷低压分离器与冷高压分离器相连接，所述分馏塔与热低压分离器和冷低压分离器相连接。
通过采用上述技术方案，生物质渣油和催化剂在原料混合单元被混合均匀，经进料泵加压后通过混合原料入口泵入悬浮床反应器内，此时，混合原料入口处设置的液体涡流器使混合原料形成多个涡流，多个涡流之间相互影响，使催化剂和生物质渣油进一步充分混合，同时避免催化剂沉积，氢气压缩单元将氢气加压后通过氢气入口进入悬浮床反应器，并为氢气循环提供动力，氢气入口处设置的气体破碎器将氢气破碎成微小的气泡，气泡和混合物料形成气液乳化物，以增大气液两相的接触面积，提高反应效率并达到强化传质的效果，同时，更均匀的混合效果可以抑制结焦，反应产物经反应产物出口进入高压分离单元，在热高压分离器内将反应产物分离成热高分气和热高分液，热高分液进入旋流分离器，热高分气进入冷高压分离器内，旋流分离器将热高分液分离为不含固的热油相和含催化剂的油浆，循环油泵将含催化剂的油浆送入悬浮床反应器内，催化器循环使用，大大节省催化剂的用量，不含固的热油相进入热低压分离器，热低压分离器将热油相分离为热低分气和热地分液，热低分气进入冷低压分离器，热低分液进入分馏塔，冷高压分离器将热高分气分离成冷高分气和冷高分液，冷高分气和补充氢气进入氢气压缩单元，冷高分液进入产品分离单元的冷低压分离器，冷低压分离器将冷高分液和热低分气分离为冷低分气和冷低分液，冷低分气被排出，冷低分液进入分馏塔，分馏塔将热低分液和冷低分液分离成四部分产品，分别为产品、生物航煤、生物重油和生物柴油，实现废物回收利用，变废为宝。
进一步地，所述原料混合单元包括油浆混合罐，所述油浆混合罐上部设置有搅拌器，所述油浆混合罐的上部开设有催化剂入口，所述油浆混合罐的中部开设有生物质渣油入口，所述原料混合罐的底部开设有混合原料出口。
通过采用上述技术方案，催化剂和生物质渣油分别经由催化剂入口和生物质渣油入口进入油浆混合罐，在搅拌器的作用下将两者混合均匀，并从混合原料出口流出进入下一工序。
进一步地，所述原料混合单元还包括油浆加热炉，所述油浆加热炉设置于进料泵和悬浮床反应器之间的管线上。
通过采用上述技术方案，可以将混合油浆加热至一定温度，为悬浮床反应器内的反应提供温度条件。
进一步地，所述热高压分离器的中上部开设有反应产物入口，所述反应产物入口与悬浮床反应器的反应产物出口相连接，其底部开设有热高分液出口，其上部开设有热高分气出口。
通过采用上述技术方案，反应产物经反应产物入口进入热高压分离器，并在其内分离产生不含固的热高分气和含有催化剂的热高分液，热高分气通过上部的热高分气出口流出，避免固体颗粒对后续换热系统的冲蚀，含有催化剂的热高分液通过底部的热高分液出口流出，从而实现催化剂的分离。
进一步地，所述旋流分离器的中部开设有热高分液入口，其上部开设有热油相出口，其下部开设有油浆出口，所述油浆出口与油浆循环泵相连通。
通过采用上述技术方案，热高分液在旋流分离器内被分离为不含固的热油相和含催化剂的油浆，油浆在油浆循环泵的作用下被送入悬浮床反应器，从而实现催化剂的循环利用。
进一步地，所述热低压分离器中部开设有热油相入口，其上部开设有热低分气出口，其下部开设有热低分液出口。
通过采用上述技术方案，热油相在热低压分离器内被分离为热低分气和热低分液，热低分气从热低分气出口流出，热低分液从热低分液出口流出。
进一步地，所述冷低压分离器的中部开设有冷高分液入口，其上部开设有冷低分气出口，其下部开设有冷低分液出口，所述热低分气出口与冷高分液入口相连接。
通过采用上述技术方案，冷高压分离器分离出的冷高分液和热低压分离器分离出的热低分气都经由冷高分液入口进入冷低压分离器，并在其内被分离成冷低分气和冷低分液，冷低分气由上部的冷低分气出口流出，冷低分液经冷低分液出口流出，从而实现热低分气和冷高分液的分离。
进一步地，所述分馏塔上部开设有产品出口，其底部开设有生物重油出口，其一侧中部分别开设有冷低分液入口和热低分液入口，其另一侧中部分别开设有生物航煤出口和生物柴油出口。
通过采用上述技术方案，在分馏塔内，冷低分液和热低分液被分离成产品、生物航煤、生物重油和生物柴油四部分，其中，产品经产品出口流出，生物航煤经由生物航煤出口流出，生物重油经由生物重油出口流出，生物柴油由生物柴油出口流出。
进一步地，所述氢气压缩单元包括循环氢压缩机和新氢压缩机，所述新氢压缩机还连接有新氢气管道。
进一步地，所述氢气压缩单元与悬浮床反应器之间设置有氢气加热炉。
通过采用上述技术方案，从而将氢气加热至一定温度，促进反应进程，提高反应效率。
综上所述，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：
本申请的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，可以将氢气破碎形成微小的气泡，微气泡与混合原料混合形成气液乳化物，从而增大气液两相的接触面积，使悬浮床反应器内混合物的乳化混合更加充分和稳定，达到强化传质的效果，提高反应效率的同时抑制结焦；涡流器使生物质渣油和催化剂更充分的混合并防止催化剂沉积，促进反应进程，进一步提高反应效率；在旋流分离器内分离出含催化剂的油浆经由油浆循环泵送入悬浮床反应器，实现催化剂的循环利用，大大降低了催化剂的使用量。
附图说明
图1是本实施例整体结构示意图。
图中，1、原料混合单元；11、进料泵；12、油浆混合罐；121、搅拌器；122、催化剂入口；123、生物质渣油入口；124、混合原料出口；13、油浆加热炉；2、悬浮床反应器；21、混合原料入口；22、液体涡流器；23、氢气入口；24、气体破碎器；25、反应产物出口；3、高压分离单元；31、热高压分离器；311、反应产物入口；312、热高分液出口；313、热高分气出口；32、冷高压分离器；321、热高分气入口；322、冷高分气出口；323、冷高分液出口；33、旋流分离器；331、热高分液入口；332、热油相出口；333、油浆出口；34、循环油泵；4、氢气压缩单元；41、循环氢压缩机；42、新氢压缩机；421、新氢气管道；43、氢气加热炉；5、产品分离器单元；51、热低压分离器；511、热油相入口；512、热低分气出口；513、热低分液出口；52、冷低压分离器；521、冷高分液入口；522、冷低分气出口；523、冷低分液出口；53、分馏塔；531、产品出口；532、生物重油出口；533、冷低分液入口；534、热低分液入口；535、生物航煤出口；536、生物柴油出口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
为便于本领域的技术人员理解本实用新型，下面结合附图1说明本实用新型的具体实施方式。
参照图1，为本实用新型公开的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，包括原料混合单元1、悬浮床反应器2、高压分离单元3、氢气压缩单元4和产品分离单元。
原料混合单元1用于将生物质渣油和催化剂混合并输送，其包括进料泵11，可以给混合原料加压；原料混合单元1还包括油浆混合罐12，油浆混合罐12上部设置有搅拌器121，油浆混合罐12的上部还开设有催化剂入口122，油浆混合罐12的中部开设有生物质渣油入口123，原料混合罐的底部开设有混合原料出口124，催化剂和生物质渣油分别经由催化剂入口122和原料油入口进入原料混合罐，在搅拌器121的作用下将两者混合均匀，并从混合原料出口124流出进入下一工序；原料混合单元1还包括油浆加热炉13，油浆加热炉13设置于进料泵11和悬浮床反应器2之间的管线上，可以将混合原料加热至一定温度，为悬浮床反应器2内的反应提供温度条件。
悬浮床反应器2与原料混合单元1的油浆混合罐12相连接，悬浮床反应器2的底部开设有混合原料入口21，混合原料入口21设置有液体涡流器22，悬浮床反应器2的下部开设有氢气入口23，氢气入口23设置有气体破碎器24，悬浮床反应器2的上部设置有反应产物出口25；使用时，混合原料经混合原料入口21进入悬浮床反应器2，混合原料入口21处设置的液体涡流器22使混合原料形成多个涡流，多个涡流之间相互影响，使催化剂和生物质渣油进一步充分混合，同时避免催化剂沉积，氢气自氢气入口23进入悬浮床反应器2，并经此处的气体破碎器24破碎成微小气泡，微小的气泡在与催化剂的运动碰撞中，不容易发生气泡的聚并，使得悬浮床反应器2内的乳化混合更加稳定，从而达到强化传质的效果，反应完成后得到的反应产物经反应产物出口25流出。
高压分离单元3包括热高压分离器31、冷高压分离器32和旋流分离器33；热高压分离器31与悬浮床反应器2相连接，用于将反应产物分离成热高分气和热高分液，热高压分离器31的中上部开设有反应产物入口311，反应产物入口311与悬浮床反应器2的反应产物出口25相连接，热高压分离器31的底部开设有热高分液出口312，热高压分离器31的上部开设有热高分气出口313，反应产物经反应产物入口311进入热高压分离器31，并在其内分离产生不含固的热高分气和含有催化剂的热高分液，热高分气通过上部的热高分气出口313流出，避免固体颗粒对后续换热系统的冲蚀，含有催化剂的热高分液通过底部的热高分液出口312流出，从而实现催化剂的分离；冷高压分离器32与热高压分离器31相连接，用于将热高分气分离为冷高分气和冷高分液，冷高压分离器32的中部开设有热高分气入口321，其上部开设有冷高分气出口322，其下部开设有冷高分液出口323，从而将氢气分离出来得以回收利用；旋流分离器33与热高压分离器31相连接，用于将热高分液分离为不含固的热油相和含催化剂的油浆，旋流分离器33底部连接有循环油泵34，循环油泵34与悬浮床反应器2相连接，旋流分离器33的中部开设有热高分液入口331，旋流分离器33上部开设有热油相出口332，旋流分离器33下部开设有油浆出口333，油浆出口333与油浆循环泵相连通，热高分液在旋流分离器33内被分离为不含固的热油相和含催化剂的油浆，油浆在油浆循环泵的作用下被送入悬浮床反应器2，从而实现催化剂的循环利用。
氢气压缩单元4一端与冷高压分离器32相连接，另一端与悬浮床反应器2的氢气入口23相连接，用于将氢气加压后送至悬浮床反应器2内；氢气压缩单元4包括循环氢压缩机41和新氢压缩机42，新氢压缩机42还连接有新氢气管道421，冷高压分离器32分离得到的冷高分气即为循环氢气，该循环氢气经循环氢压缩机41压缩后进入悬浮床反应器2，新氢经新氢压缩机42压缩后进入悬浮床反应器2；氢气压缩单元4与悬浮床反应器2之间设置有氢气加热炉43，从而将氢气加热至一定温度，促进反应进程，提高反应效率。
产品分离器单元5包括热低压分离器51、冷低压分离器52和分馏塔53，热低压分离器51与旋流分离器33相连接，冷低压分离器52与冷高压分离器32相连接，分馏塔53与热低压分离器51和冷低压分离器52相连接；热低压分离器51中部开设有热油相入口511，其上部开设有热低分气出口512，其下部开设有热低分液出口513，热油相在热低压分离器51内被分离为热低分气和热低分液，热低分气从热低分气出口512流出，热低分液从热低分液出口513流出；冷低压分离器52的中部开设有冷高分液入口521，其上部开设有冷低分气出口522，其下部开设有冷低分液出口523，热低分气出口512与冷高分液入口521相连接，冷高压分离器32分离出的冷高分液和热低压分离器51分离出的热低分气都经由冷高分液入口521进入冷低压分离器52，并在其内被分离成冷低分气和冷低分液，冷低分气由上部的冷低分气出口522流出，冷低分液经冷低分液出口523流出，从而实现热低分气和冷高分液的分离；分馏塔53上部开设有产品出口531，其底部开设有生物重油出口532，其一侧中部分别开设有冷低分液入口533和热低分液入口534，其另一侧中部分别开设有生物航煤出口535和生物柴油出口536，冷低分液经由冷低分液入口533进入分馏塔53，热低分液经由热低分液入口534进入分馏塔53，在分馏塔53内，冷低分液和热低分液被分离成产品、生物航煤、生物重油和生物柴油四部分，其中，产品经产品出口531流出，生物航煤经由生物航煤出口535流出，生物重油经由生物重油出口532流出，生物柴油由生物柴油出口536流出。
本实施例的实施原理为：生物质渣油和催化剂在原料混合单元1被混合均匀，经进料泵11加压后通过混合原料入口21泵入悬浮床反应器2内，此时，混合原料入口21处设置的液体涡流器22使混合原料形成多个涡流，多个涡流之间相互影响，使催化剂和生物质渣油进一步充分混合，同时避免催化剂沉积，氢气压缩单元4将氢气加压后通过氢气入口23进入悬浮床反应器2，并为氢气循环提供动力，氢气入口23处设置的气体破碎器24将氢气破碎成微小的气泡，气泡和混合物料形成气液乳化物，以增大气液两相的接触面积，提高反应效率并达到强化传质的效果，同时，更均匀的混合效果可以抑制结焦，反应产物经反应产物出口25进入高压分离单元3，在热高压分离器31内将反应产物分离成热高分气和热高分液，热高分液进入旋流分离器33，热高分气进入冷高压分离器32内，旋流分离器33将热高分液分离为不含固的热油相和含催化剂的油浆，循环油泵34将含催化剂的油浆送入悬浮床反应器2内，催化器循环使用，大大节省催化剂的用量，不含固的热油相进入热低压分离器51，热低压分离器51将热油相分离为热低分气和热地分液，热低分气进入冷低压分离器52，热低分液进入分馏塔53，冷高压分离器32将热高分气分离成冷高分气和冷高分液，冷高分气和补充氢气进入氢气压缩单元4，冷高分液进入产品分离单元的冷低压分离器52，冷低压分离器52将冷高分液和热低分气分离为冷低分气和冷低分液，冷低分气被排出，冷低分液进入分馏塔53，分馏塔53将热低分液和冷低分液分离成四部分产品，分别为产品、生物航煤、生物重油和生物柴油，实现废物回收利用，变废为宝。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于，包括：
原料混合单元(1)，用于将生物质渣油和催化剂混合并输送，其包括进料泵(11)，所述进料泵(11)将混合原料加压；
悬浮床反应器(2)，与原料混合单元(1)相连接，其底部开设有混合原料入口(21)，所述混合原料入口(21)处设置有液体涡流器(22)，其下部开设有氢气入口(23)，所述氢气入口(23)处设置有气体破碎器(24)，其上部设置有反应产物出口(25)；
高压分离单元(3)，其包括热高压分离器(31)、冷高压分离器(32)和旋流分离器(33)，所述热高压分离器(31)与悬浮床反应器(2)相连接，用于将反应产物分离成热高分气和热高分液；所述冷高压分离器(32)与热高压分离器(31)相连接，用于将热高分气分离为冷高分气和冷高分液；所述旋流分离器(33)与热高压分离器(31)相连接，用于将热高分液分离为不含固的热油相和含催化剂的油浆，所述旋流分离器(33)底部连接有循环油泵(34)，所述循环油泵(34)与悬浮床反应器(2)相连接；
氢气压缩单元(4)，一端与冷高压分离器(32)相连接，另一端与悬浮床反应器(2)的氢气入口(23)相连接，用于将氢气加压后送至悬浮床反应器(2)内；
产品分离器单元(5)，其包括热低压分离器(51)、冷低压分离器(52)和分馏塔(53)，所述热低压分离器(51)与旋流分离器(33)相连接，所述冷低压分离器(52)与冷高压分离器(32)相连接，所述分馏塔(53)与热低压分离器(51)和冷低压分离器(52)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于：所述原料混合单元(1)包括油浆混合罐(12)，所述油浆混合罐(12)上部设置有搅拌器(121)，所述油浆混合罐(12)的上部开设有催化剂入口(122)，所述油浆混合罐(12)的中部开设有生物质渣油入口(123)，所述油浆混合罐(12)的底部开设有混合原料出口(124)。
3.根据权利要求1-2任一所述的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于：所述原料混合单元(1)还包括油浆加热炉(13)，所述油浆加热炉(13)设置于进料泵(11)和悬浮床反应器(2)之间的管线上。
4.根据权利要求1所述的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于：所述热高压分离器(31)的中上部开设有反应产物入口(311)，所述反应产物入口(311)与悬浮床反应器(2)的反应产物出口(25)相连接，其底部开设有热高分液出口(312)，其上部开设有热高分气出口(313)。
5.根据权利要求1所述的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于：所述旋流分离器(33)的中部开设有热高分液入口(331)，其上部开设有热油相出口(332)，其下部开设有油浆出口(333)，所述油浆出口(333)与油浆循环泵相连通。
6.根据权利要求1所述的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于：所述热低压分离器(51)中部开设有热油相入口(511)，其上部开设有热低分气出口(512)，其下部开设有热低分液出口(513)。
7.根据权利要求6所述的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于：所述冷低压分离器(52)的中部开设有冷高分液入口(521)，其上部开设有冷低分气出口(522)，其下部开设有冷低分液出口(523)，所述热低分气出口(512)与冷高分液入口(521)相连接。
8.根据权利要求1所述的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于：所述分馏塔(53)上部开设有产品出口(531)，其底部开设有生物重油出口(532)，其一侧中部分别开设有冷低分液入口(533)和热低分液入口(534)，其另一侧中部分别开设有生物航煤出口(535)和生物柴油出口(536)。
9.根据权利要求1所述的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于：所述氢气压缩单元(4)包括循环氢压缩机(41)和新氢压缩机(42)，所述新氢压缩机(42)还连接有新氢气管道(421)。
10.根据权利要求1所述的一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统，其特征在于：所述氢气压缩单元(4)与悬浮床反应器(2)之间设置有氢气加热炉(43)。
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|---|---|---|---|
| CN202320140025.6U CN219252552U (zh) | 2023-01-16 | 2023-01-16 | 一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统 |
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| CN202320140025.6U CN219252552U (zh) | 2023-01-16 | 2023-01-16 | 一种利用生物质渣油制备生物柴油的悬浮床加氢反应系统 |
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| CN (1) | CN219252552U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117186942A (zh) * | 2023-08-29 | 2023-12-08 | 湖北天基生物能源科技发展有限公司 | 一种制备二代生物柴油的悬浮床加氢反应系统 |
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2023
- 2023-01-16 CN CN202320140025.6U patent/CN219252552U/zh active Active
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