一种利用甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置及方法
阅读说明：本技术 一种利用甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置及方法 (Device and method for continuously esterifying kitchen waste oil ester by using glycerol ) 是由 赵敏仲 王子腾 刘少杰 褚晓萌 赵松 赵龙 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用粗甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置及方法,装置包括粗甘油储罐、餐厨废弃油酯储罐、多级酯化釜、多级静态混合器和酯化后的餐厨废弃油酯储罐；粗甘油储罐和餐厨废弃油酯储罐分别与多级静态混合器连接；多级静态混合器依次与多级酯化釜、酯化后的餐厨废弃油酯储罐连接。本发明中的装置结构简单,经过多级酯化釜酯化后的餐厨废弃油酯中的硫含量得到了显著的降低,从而降低了生物柴油生产过程中的脱硫成本。(The invention discloses a device and a method for continuously esterifying kitchen waste grease by using crude glycerol, wherein the device comprises a crude glycerol storage tank, a kitchen waste grease storage tank, a multistage esterification kettle, a multistage static mixer and an esterified kitchen waste grease storage tank; the crude glycerol storage tank and the kitchen waste grease storage tank are respectively connected with a multistage static mixer; the multistage static mixer is connected with the multistage esterification kettle and the esterified kitchen waste grease storage tank in sequence. The device provided by the invention is simple in structure, and the sulfur content in the kitchen waste oil ester esterified by the multi-stage esterification kettle is remarkably reduced, so that the desulfurization cost in the biodiesel production process is reduced.)
技术领域
本发明涉及餐厨废弃油酯酯交换技术领域，更具体的说是涉及一种利用甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置及方法。
背景技术
餐厨废弃油酯，泛指在生活中存在的各类劣质油，如回收的食用油、反复使用的炸油等，餐厨废弃油酯最大来源为城市大型饭店下水道的隔油池，长期食用可能会引发癌症，对人体的危害极大；以餐厨废弃油酯为原料通过化工加工成高效低成本地生产生物柴油，可使餐厨废弃油酯变成一种有利的工业资源，但是，在利用餐厨废弃油酯、酸化油等废弃油脂原理制备生物柴油过程中，如何脱除油脂原料中的游离脂肪酸是制备过程中的难点和工艺技术的关键点。
目前，市场上餐厨废弃油酯生产生物柴油时，需要先酸催化酯化，酸催化会产生酸渣会对油脂产生碳化作用，使得生物柴油产品色泽变差，影响产品品质；对设备存在腐蚀作用，不能使用常规的不锈钢反应容器，还会造成污染环境，成为生物柴油企业的一大难题。
因此，如何提供一种无需催化剂且无酸废渣的利用甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用粗甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置，其特征在于，包括粗甘油储罐、餐厨废弃油酯储罐、多级酯化釜、多级静态混合器和酯化后的餐厨废弃油酯储罐；
所述粗甘油储罐和所述餐厨废弃油酯储罐分别与多级静态混合器连接；
所述多级静态混合器依次与所述多级酯化釜、所述酯化后的餐厨废弃油酯储罐连接。
本发明中的装置结构简单，经过多级酯化釜酯化后的餐厨废弃油酯中的硫含量得到了显著的降低，从而降低了生物柴油生产过程中的脱硫成本。
优选地，所述多级酯化釜包括一级酯化釜、二级酯化釜、三级酯化釜及四级酯化釜；
所述餐厨废弃油酯储罐依次与所述一级酯化釜、所述二级酯化釜、所述三级酯化釜、所述四级酯化釜连接。
优选地，所述多级静态混合器包括一级静态混合器、二级静态混合器、三级静态混合器、四级静态混合器；
所述一级静态混合器的一端分别与所述粗甘油储罐、所述餐厨废弃油酯储罐连接，另一端与所述一级酯化釜的顶端连接；
所述二级静态混合器依次与所述二级静态混合器、所述二级酯化釜、所述三级静态混合器、所述三级酯化釜、所述四级静态混合器、所述四级酯化釜连接、所述酯化后的餐厨废弃油酯储罐连接。
优选地，还包括：多个循环泵；所述一级酯化釜与所述二级静态混合器之间、所述二级酯化釜与所述三级静态混合器之间、所述三级酯化釜与所述四级静态混合器之间、所述四级酯化釜与所述酯化后的餐厨废弃油酯储罐之间均设有循环泵。
本发明中还提供了一种利用粗甘油连续酯化餐厨废弃油酯的方法，包括以下步骤：
将所述粗甘油储罐中的粗甘油和所述餐厨废弃油酯储罐中的餐厨废弃油酯加热，然后通过管道进入到多级静态混合器中混合均匀后，进入到所述多级酯化釜中搅拌加热进行酯化，得到酯化后的餐厨废弃油酯并储存于所述酯化后的餐厨废弃油酯储罐中。
优选地，所述粗甘油和所述餐厨废弃油酯的质量比为(2-4)：100，所述餐厨废弃油酯的水杂小于1％；
所述加热温度为150-180℃。
优选地，所述搅拌加热的速度为30-60r/min，时间为80-100min。
优选地，所述酯化后的餐厨废弃油酯的酸价小于0.3mgKOH/g，硫含量为 30-50PPM。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种利用甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置及方法有如下有益效果：
1、避免了酸催化，不会产生酸渣，造成二次污染。
2、经过甘油连续酯化后的餐厨废弃油酯中的硫含量会降低，由原料餐厨废弃油酯硫含量的300-400PPM，甘油酯化后的餐厨废弃油酯硫含量为 30-50PPM，这对生物柴油工艺非常有好处，降低生物柴油生产过程中的脱硫成本。
3、相对于连续中压无催化酯化工艺，此工艺能耗低，无需带压汽化大量的高温甲醇。
4、本发明中采用的甘油是来自生物柴油生产过程中副产品，甘油循环利用，酸催化产生一部分的甘油，在酸渣中无法回收，采用的粗甘油酯化后餐厨废弃油酯的甘油可以精制成99％含量的甘油，增加产品的附加值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的结构示意图；
其中，1-粗甘油储罐、2-餐厨废弃油酯储罐、5-酯化后的餐厨废弃油酯储罐、6-循环泵Ⅰ、7-循环泵Ⅱ、8-循环泵Ⅲ、9-循环泵Ⅳ；
31-一级酯化釜、32-二级酯化釜、33-三级酯化釜、34-四级酯化釜；
41-一级静态混合器、42-二级静态混合器、43-三级静态混合器、44-四级静态混合器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
利用粗甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置，包括粗甘油储罐1、餐厨废弃油酯储罐2、多级酯化釜、多级静态混合器和酯化后的餐厨废弃油酯储罐5；
粗甘油储罐1和餐厨废弃油酯储罐2分别与多级静态混合器连接；
多级静态混合器依次与多级酯化釜、酯化后的餐厨废弃油酯储罐5连接。
在一个实施例中，多级酯化釜包括一级酯化釜31、二级酯化釜32、三级酯化釜33及四级酯化釜34；
餐厨废弃油酯储罐2依次与一级酯化釜31、二级酯化釜32、三级酯化釜 33、四级酯化釜34连接；
上述各个酯化釜上端均设有冷凝管均连接有真空冷却装置。
在一个实施例中，多级静态混合器包括一级静态混合器41、二级静态混合器42、三级静态混合器43、四级静态混合器44；
一级静态混合器41的一端分别与粗甘油储罐1、餐厨废弃油酯储罐2连接，另一端与一级酯化釜31的顶端连接；
二级静态混合器42依次与二级静态混合器42、二级酯化釜32、三级静态混合器43、三级酯化釜33、四级静态混合器44、四级酯化釜34连接、酯化后的餐厨废弃油酯储罐5连接。
在一个实施例中，还包括：多个循环泵；一级酯化釜31与二级静态混合器42之间、二级酯化釜32与三级静态混合器43之间、三级酯化釜33与四级静态混合器44之间、四级酯化釜34与酯化后的餐厨废弃油酯储罐5之间均设有循环泵。
利用粗甘油连续酯化餐厨废弃油酯的方法，包括以下步骤：
按照粗甘油和餐厨废弃油酯储罐2的质量比为4:100，将粗甘油储罐1中的粗甘油和餐厨废弃油酯储罐2中的餐厨废弃油酯加热至180℃，通过管道进入到一级静态混合器41中混合均匀后通过管道进入到一级酯化釜31中在 60r/min速度下搅拌90min，并通过真空冷却装置控制压力为常压条件，得到混合液Ⅰ；
按照粗甘油和混合液Ⅰ的质量比为4:100，将温度为180℃的混合液Ⅰ和粗甘油通过循环泵Ⅰ6泵入到二级静态混合器42中均匀后进入到二级酯化釜 32中加热至200℃并在60r/min速度下搅拌90min，同时通过真空冷却装置控制压力为常压条件，得到混合液Ⅱ；
按照粗甘油和混合液Ⅱ的质量比为4:100，将粗甘油和混合液Ⅱ通过循环泵Ⅱ7泵入到三级静态混合器43中保持温度在180℃混合均匀后进入到三级酯化釜33中加热至230℃并在60r/min速度下搅拌90min，同时通过真空冷却装置控制压力为-0.5MPa，得到混合液Ⅲ；
按照粗甘油和混合液Ⅲ的质量比为4:100，将粗甘油和混合液Ⅲ通过循环泵Ⅲ8泵入到四级静态混合器44中保持温度在180℃混合均匀后进入到四级酯化釜34中加热至260℃并在60r/min速度下搅拌90min，同时通过真空冷却装置控制压力为-0.9MPa，最终通过循环泵Ⅳ9泵入到酯化后的餐厨废弃油酯储罐5中。
实施例2
利用粗甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置同实施例1；
用于利用粗甘油连续酯化餐厨废弃油酯的方法，包括以下步骤：
按照粗甘油和餐厨废弃油酯储罐2的质量比为2:100，将粗甘油储罐1中的粗甘油和餐厨废弃油酯储罐2中的餐厨废弃油酯加热至150℃，通过管道进入到一级静态混合器41中混合均匀后通过管道进入到一级酯化釜31中在 30r/min速度下搅拌90min，并通过真空冷却装置控制压力为常压条件，得到混合液Ⅰ；
按照粗甘油和混合液Ⅰ的质量比为2:100，将温度为150℃的混合液Ⅰ和粗甘油通过循环泵Ⅰ6泵入到二级静态混合器42中均匀后进入到二级酯化釜 32中加热至180℃并在30r/min速度下搅拌90min，同时通过真空冷却装置控制压力为常压条件，得到混合液Ⅱ；
按照粗甘油和混合液Ⅱ的质量比为2:100，将粗甘油和混合液Ⅱ通过循环泵Ⅱ7泵入到三级静态混合器43中保持温度在150℃混合均匀后进入到三级酯化釜33中加热至200℃并在30r/min速度下搅拌90min，同时通过真空冷却装置控制压力为-0.5MPa，得到混合液Ⅲ；
按照粗甘油和混合液Ⅲ的质量比为2:100，将粗甘油和混合液Ⅲ通过循环泵Ⅲ8泵入到四级静态混合器44中保持温度在150℃混合均匀后进入到四级酯化釜34中加热至230℃并在30r/min速度下搅拌90min，同时通过真空冷却装置控制压力为-0.9MPa，最终通过循环泵Ⅳ9泵入到酯化后的餐厨废弃油酯储罐5中。
实施例3
利用粗甘油连续酯化餐厨废弃油酯的装置同实施例1；
用于利用粗甘油连续酯化餐厨废弃油酯的方法，包括以下步骤：
按照粗甘油和餐厨废弃油酯储罐2的质量比为3:100，将粗甘油储罐1中的粗甘油和餐厨废弃油酯储罐2中的餐厨废弃油酯加热至165℃，通过管道进入到一级静态混合器41中混合均匀后通过管道进入到一级酯化釜31中在 45r/min速度下搅拌90min，并通过真空冷却装置控制压力为常压条件，得到混合液Ⅰ；
按照粗甘油和混合液Ⅰ的质量比为3:100，将温度为165℃的混合液Ⅰ和粗甘油通过循环泵Ⅰ6泵入到二级静态混合器42中均匀后进入到二级酯化釜 32中加热至190℃并在45r/min速度下搅拌90min，同时通过真空冷却装置控制压力为常压条件，得到混合液Ⅱ；
按照粗甘油和混合液Ⅱ的质量比为3:100，将粗甘油和混合液Ⅱ通过循环泵Ⅱ7泵入到三级静态混合器43中保持温度在165℃混合均匀后进入到三级酯化釜33中加热至215℃并在45r/min速度下搅拌90min，同时通过真空冷却装置控制压力为-0.5MPa，得到混合液Ⅲ；
按照粗甘油和混合液Ⅲ的质量比为3:100，将粗甘油和混合液Ⅲ通过循环泵Ⅲ8泵入到四级静态混合器44中保持温度在165℃混合均匀后进入到四级酯化釜34中加热至245℃并在45r/min速度下搅拌90min，同时通过真空冷却装置控制压力为-0.9MPa，最终通过循环泵Ⅳ9泵入到酯化后的餐厨废弃油酯储罐5中。
性能测试
实施例1-3酯化前的餐厨废弃油酯和到酯化后的餐厨废弃油酯的指标对比，如下表1：
表1实施例1-3餐厨废弃油酯的的性能测试结果
由上述表格可以看出，经过甘油连续酯化后的餐厨废弃油酯中的硫含量会降低。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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