具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例：对照图1-2。

本发明的多塔串联连续制备生物柴油的装置，包括两级搅拌反应塔、甘油储蓄槽12、静态分离罐13、产品收集罐14和生物柴油收集罐15，每级搅拌反应塔均是由若干个小型反应槽4自下而上串联在一起，相邻两个小型反应槽4之间均设置一块底板18，底板18中心设有圆形孔洞19，每级搅拌反应塔内均竖直穿设一根搅拌轴2，搅拌轴2穿设在底板18中心的圆形孔洞19中，搅拌轴2上端从搅拌反应塔顶部穿出并连接电机；在搅拌反应塔中，每个小型反应槽4内的搅拌轴2上均固定设有至少一层搅拌桨叶3。

对照图1中，原料油、第一部分碱醇溶液以及粗甘油，分别通过原料油进料泵1、一级碱醇进料泵6和粗甘油进料泵7通入一级搅拌反应塔16的最下层小型反应槽4的底部内反应，一级搅拌反应塔16的最上层小型反应槽4的液体出口与静态分离罐13进料口通过管路连接；静态分离罐13起到分层作用，静态分离罐13的底部出口通过粗甘油回收泵8与甘油储蓄槽12由管路连接，甘油储蓄槽12的底部出口分为两路，一路通过管路排放至后处理工序，另一路通过粗甘油进料泵7与一级搅拌反应塔16的最下层小型反应槽4的底部进口由管路连接。

静态分离罐13上部流出的上层油相产物与第二部分碱醇溶液通入二级搅拌反应塔17的最下层小型反应槽4的底部内反应（对照图1中，静态分离罐13上部出液口通过生物柴油进料泵9与二级搅拌反应塔17的最下层小型反应槽4的底部进口由管路连接，第二部分碱醇溶液通过二级碱醇进料泵10通入二级搅拌反应塔17的最下层小型反应槽4的底部内），二级搅拌反应塔17的最上层小型反应槽4的液体出口与粗产品收集罐14进料口通过管路连接。二级反应产物进入粗产品收集罐14中分层，用生物柴油抽出泵11将分层后的上层粗生物柴油输送到生物柴油收集罐15，经分液、旋蒸后，得到生物柴油产品。

圆形孔洞19的直径大于搅拌轴2的直径，圆形孔洞19与搅拌轴2之间的间隙空间构成相邻两个小型反应槽4之间的液体流通通道。每个小型反应槽4都是内部中空的圆筒结构，其一端设置开口，另一端由底板18封闭；除最下层小型反应槽4之外，其余小型反应槽4的底板18中心均设置所述的圆形孔洞19；其中小型反应槽4的两端外侧均设置有圆形卡箍5，相邻两个小型反应槽4端部之间的圆形卡箍5通过螺栓固定连接在一起，将两个小型反应槽4压紧固定在一起。

小型反应槽4的两端端部均设置有圆形凹槽20；当两个小型反应槽4压紧固定在一起时，两个小型反应槽4端部的圆形凹槽20配合嵌入有聚四氟乙烯垫片，以进行密封防漏。

一种多塔串联连续制备生物柴油的方法，包括以下过程：

1）配制碱醇溶液，并将其分为两部分进行投料；第一部分碱醇溶液与原料油经预热至55-65℃后分别通过输送泵通入一级搅拌反应塔16底部内，进行搅拌反应，从一级搅拌反应塔16上部流出的一级反应产物进入静态分离罐13中进行静置分层，静态分离罐13底部沉淀的粗甘油收集于甘油储蓄槽12中，将所述粗甘油分两部分排出，一部分送入后处理工序，另一部分输送至一级搅拌反应塔16底部内重新回用于反应。

2）静态分离罐13上层的油相产物与第二部分碱醇溶液预热至55-65℃后分别通过输送泵通入二级搅拌反应塔17底部内，进行搅拌反应，最终反应后料液从二级搅拌反应塔17顶部流出并进入产品收集罐14中进行静置分层，上层粗生物柴油输送到生物柴油收集罐15中，将粗生物柴油旋蒸提纯，即得产品。

步骤1）与步骤2）中的反应温度相同，反应温度为55-65℃，优选为60℃；所述原料油为植物油脂，碱醇溶液为溶解有碱催化剂的甲醇溶液，碱催化剂为NaOH、KOH、甲醇钠、甲醇钾中的至少一种，优选为NaOH或KOH；所述碱醇溶液中的碱催化剂质量浓度为3.5~5%。

步骤1）中，通入一级搅拌反应塔16底部内的原料油与碱醇溶液的质量流速之比为100:10~18，优选为100:10~16；通入一级搅拌反应塔16底部内的原料油与回用于反应的粗甘油质量流速之比为100:15~23；反应液在一级搅拌反应塔16内的停留时间为8~12min，优选为8.5~10min。

步骤2）中，通入二级搅拌反应塔17底部内的油相产物与碱醇溶液的质量流速之比为100:10~18，优选为100:10~16；反应液在二级搅拌反应塔17内的停留时间为10~25min，优选为10~20min。

以下实施例1~3中的生产装置均采用如图1所示结构，每级搅拌反应塔都由9个小型反应槽4串联在一起。每个小型反应槽4都是圆筒构造，底部直径5cm、高4cm，内部中空，一端开口，另一端由底板18封闭，底板中心有直径1cm的圆形孔洞19，搅拌轴2直径0.8cm从每个小型反应槽4的圆形孔洞19穿过。

一级搅拌反应塔16有三个进料口与一个塔顶出料口，三个进料口分别是油相进料口、甲醇相进料口和回流的粗甘油进料口，由原料油进料泵1、一级碱醇进料泵6和粗甘油进料泵7分别进料。一级反应产物进入静态分离罐13中进行静置分层，静态分离罐13底部沉淀的粗甘油收集于甘油储蓄槽12中，然后粗甘油部分回流至一级搅拌反应塔16底部内，循环利用溶解在粗甘油中的催化剂KOH与甲醇。静态分离罐13分层后的粗脂肪酸甲酯与新甲醇和催化剂，一并通入二级搅拌反应塔17底部内，强化反应，提高了生物柴油的转化率。一级搅拌反应塔16和二级搅拌反应塔17都是放置在60℃的超级恒温水浴槽中恒温水浴加热。

以下实施例1~3在进行反应时，每级搅拌反应塔的容液量均是约650ml，控制一级搅拌反应塔16内原料油相和甲醇相总进料速度在65ml/min。因为甘油密度大于脂肪酸甲酯，所以一级反应产物进入静态分离罐13中分层时粗甘油在下层。将静态分离罐13底部沉淀的粗甘油收集于甘油储蓄槽12中，再将粗甘油以6-12ml/min重新返回一级搅拌反应塔16内反应，循环利用溶解在粗甘油中的催化剂与甲醇。

将静态分离罐13上层的脂肪酸甲酯层输入到另一个类似结构的二级搅拌反应塔17中，将新的甲醇-催化剂的混合物预热到60℃后一并通入二级搅拌反应塔17中反应，脂肪酸甲酯层与新的甲醇-催化剂混合物总计进料速度在32.5-65ml/min，10-20分钟后出料，即反应结束。

实施例1：

大豆油甲酯的制备，包括以下步骤：

两个搅拌反应塔都在60℃的超级恒温水浴槽恒温水浴加热。取大豆油用水浴锅预热到60℃。将甲醇与KOH按照300:14的质量比混合，所得甲醇-KOH溶液用水浴锅预热到60℃。

1）在一级搅拌反应塔中，大豆油与甲醇-KOH溶液同时进料，大豆油进料速度56.6ml/min，甲醇-KOH溶液进料速度8.4ml/min。进料的同时打开外接电机，带动搅拌轴与搅拌桨叶转动，转速500r/min。搅拌混合反应10min左右，塔顶开始出料，料液进入静态分离罐中静置分层，静态分离罐中的粗甘油先不回流进入一级搅拌反应塔中，反应30min时塔顶出料大豆油甲酯的产率83%左右。

2）按照步骤1）的操作过程反应30min后，继续重复步骤1）的操作过程，另外，将静态分离罐底部沉淀的粗甘油收集于甘油储蓄槽中，再将粗甘油以10.5ml/min的速率重新返回一级搅拌反应塔内反应，循环利用溶解在甘油中的催化剂KOH与甲醇，并将静态分离罐上层的油相产物向外排出。

步骤2）按照上述操作过程反应1h时，一级搅拌反应塔的塔顶出料大豆油甲酯的产率在88%左右。从反应方程式来分析，虽然粗甘油回流会不利于反应的正向进行，但粗甘油中的催化剂与甲醇会大大促进该反应正向进行，又因为进料中甲醇与催化剂量少，所以粗甘油回流带来的催化剂不会使油脂皂化。

3）步骤2）的操作过程稳定运行1h之后，将静态分离罐排出的上层油相产物以37ml/min的速度通入二级搅拌反应塔底部内，同时将预热到60℃的甲醇-KOH溶液以6.5ml/min的速度通入二级搅拌反应塔底部内，进料的同时进行搅拌，转速500r/min。搅拌混合反应15min左右，塔顶开始出料，料液进入产品收集罐，经分层后，将上层粗大豆油甲酯输送到生物柴油收集罐中，经分液、旋蒸后，得到大豆油甲酯。经检测分析，大豆油甲酯产率可达97.5%。检测大豆油甲酯中各组分含量如表1所示。

实施例2：

亚油酸甲酯的制备，包括以下步骤：

两个搅拌反应塔都在60℃的超级恒温水浴槽恒温水浴加热。取亚油酸甘三酯用水浴锅预热到60℃。将甲醇与KOH按照20:1的质量比混合，所得甲醇-KOH溶液用水浴锅预热到60℃。

1）在一级搅拌反应塔中，亚油酸甘三酯与甲醇-KOH溶液同时进料，亚油酸甘三酯进料速度59.1ml/min，甲醇-KOH溶液进料速度7.3ml/min。进料的同时打开外接电机，带动搅拌轴与搅拌桨叶转动，转速500r/min。搅拌混合反应9.8min左右，塔顶开始出料，料液进入静态分离罐中静置分层。静态分离罐中的粗甘油先不回流进入一级搅拌反应塔中，反应30min时塔顶出料亚油酸甲酯的产率82%左右。

2）按照步骤1）的操作过程反应30min后，继续重复步骤1）的操作过程，另外，将静态分离罐底部沉淀的粗甘油收集于甘油储蓄槽中，再将粗甘油以7.5ml/min的速率重新返回一级搅拌反应塔内反应，循环利用溶解在甘油中的催化剂KOH与甲醇，并将静态分离罐上层的油相产物向外排出。

步骤2）按照上述操作过程反应1h时，一级搅拌反应塔的塔顶出料亚油酸甲酯的产率在87%左右。

3）步骤2）的操作过程稳定运行1h之后，将静态分离罐排出的上层油相产物以27.6ml/min的速度通入二级搅拌反应塔底部内，同时将预热到60℃的甲醇-KOH溶液以4.9ml/min的速度通入二级搅拌反应塔底部内，进料的同时进行搅拌，转速500r/min。搅拌混合反应20min左右，塔顶开始出料，料液进入产品收集罐，经分层后，将上层粗亚油酸甲酯输送到生物柴油收集罐中，经分液、旋蒸后，得到亚油酸甲酯。经检测分析，亚油酸甲酯产率可达97.2%。检测亚油酸甲酯中各组分含量如表2所示。

实施例3

棕榈酸甲酯的制备，包括以下步骤：

两个搅拌反应塔都在60℃的超级恒温水浴槽恒温水浴加热。取工业棕榈油用水浴锅预热到60℃。将甲醇与KOH按照350:14的质量比混合，所得甲醇-KOH溶液用水浴锅预热到60℃。

1）在一级搅拌反应塔中，工业棕榈油与甲醇-KOH溶液同时进料，工业棕榈油进料速度55.6ml/min，甲醇-KOH溶液进料速度10.8ml/min。进料的同时打开外接电机，带动搅拌轴与搅拌桨叶转动，转速500r/min。搅拌混合反应10min左右，塔顶开始出料，料液进入静态分离罐中静置分层。静态分离罐中的粗甘油先不回流进入一级搅拌反应塔中，反应30min时塔顶出料棕榈酸甲酯的产率82%左右。

2）按照步骤1）的操作过程反应30min后，继续重复步骤1）的操作过程，另外，将静态分离罐底部沉淀的粗甘油收集于甘油储蓄槽中，再将粗甘油以9ml/min的速率重新返回一级搅拌反应塔16内反应，循环利用溶解在甘油中的催化剂KOH与甲醇，并将静态分离罐上层的油相产物向外排出。

步骤2）按照上述操作过程反应1h时，一级搅拌反应塔的塔顶出料棕榈酸甲酯的产率86%左右。

3）步骤2）的操作过程稳定运行1h之后，将静态分离罐排出的上层油相产物以31ml/min的速度通入二级搅拌反应塔底部内，同时将预热到60℃的甲醇-KOH溶液以5.3ml/min的速度通入二级搅拌反应塔底部内，进料的同时进行搅拌，转速500r/min。搅拌混合反应18min左右，塔顶开始出料，料液进入产品收集罐，经分层后，将上层粗棕榈酸甲酯输送到生物柴油收集罐中，经分液、旋蒸后，得到棕榈酸甲酯。经检测分析，棕榈酸甲酯产率可达96.8%，检测棕榈酸甲酯中各组分含量如表3所示。

对照例1：

大豆油甲酯的制备，包括以下步骤：

两个搅拌反应塔都在60℃的超级恒温水浴槽恒温水浴加热。取大豆油用水浴锅预热到60℃。将甲醇与KOH按照300:14的质量比混合，所得甲醇-KOH溶液用水浴锅预热到60℃。

1）在一级搅拌反应塔中，大豆油与甲醇-KOH溶液同时进料，大豆油进料速度56.6ml/min，甲醇-KOH溶液进料速度8.4ml/min。进料的同时打开外接电机，带动搅拌轴与搅拌桨叶转动，转速500r/min。搅拌混合反应10min左右，塔顶开始出料，料液进入静态分离罐中静置分层。将静态分离罐底部沉淀的粗甘油收集于甘油储蓄槽中。经检测分析，塔顶出料大豆油甲酯的产率83%左右。

2）步骤1）的操作过程稳定运行1h之后，将静态分离罐排出的上层油相产物以37ml/min的速度通入二级搅拌反应塔底部内，同时将预热到60℃的甲醇-KOH溶液以6.5ml/min的速度通入二级搅拌反应塔底部内，进料的同时进行搅拌，转速500r/min。搅拌混合反应15min左右，塔顶开始出料，料液进入产品收集罐，经分层后，将上层粗生物柴油输送到生物柴油收集罐中，经分液、旋蒸后，得到大豆油甲酯。经检测分析，大豆油甲酯产率95.5%左右。

对照例2：

大豆油甲酯的制备，包括以下步骤：

两个搅拌反应塔都在60℃的超级恒温水浴槽恒温水浴加热。取大豆油用水浴锅预热到60℃。将甲醇与KOH按照300:14的质量比混合，所得甲醇-KOH溶液用水浴锅预热到60℃。

1）在一级搅拌反应塔中，大豆油与甲醇-KOH溶液同时进料，大豆油进料速度56.6ml/min，甲醇-KOH溶液进料速度19.8ml/min。进料的同时打开外接电机，带动搅拌轴与搅拌桨叶转动，转速500r/min。搅拌混合反应8.6min左右，塔顶开始出料。

2）将一级搅拌反应塔塔顶出料不经处理直接通入二级搅拌反应塔17底部内，进料的同时进行搅拌，转速500r/min。搅拌混合反应9min左右，塔顶开始出料，料液进入产品收集罐，经分层后，将上层粗生物柴油输送到生物柴油收集罐中，经分液、旋蒸后，得到大豆油甲酯。经检测分析，大豆油甲酯产率94.8%左右。

从上述具体实施例1-3可以看出，相对一般的酯交换发制备生物柴油，本发明涉及的多塔串联连续制备生物柴油的技术，不仅绿色环保，工艺简单，且能达到97.5%左右的高转化率。多级带搅拌塔式反应器强化了反应过程，缩短反应时间，催化剂与甲醇分两次进料，即提高了原料利用率，也避免催化剂过多使油脂皂化，分离甘油提高转化率同时回收甲醇和催化剂循环利用，节省生产成本，适合工业化生产。

从对照例1可以看出，虽然分离了甘油，能有效提高转化率，但因为粗甘油没有回流到一级反应塔中，没有利用到粗甘油中的催化剂与甲醇，导致反应速率变慢，最终影响二级反应塔的产物产率，所以在相同的反应时间下，产物产率不如具体实施例1。

从对照例2可以看出，不分离甘油，两个搅拌反应塔串联反应，在相同条件下，产物产率不如具体实施例1。又因为原料油、甲醇-催化剂溶液一次进料，过量催化剂容易使油脂皂化。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。