專利名稱：連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種以脂肪酸和甘油為原料進行催化脂化 反應生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的設備，特別是涉及一種連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用 設備。
二、 背景技術(shù)以脂肪酸為原料(脂肪酸含量在2%-100%)與甘油進行催化 酯化反應生產(chǎn)脂肪酸甘油酯時，產(chǎn)物為脂肪酸甘油酯和水。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是將 原料脂肪酸和甘油放在間歇式反應罐中，在一定溫度及催化劑條件下進行攪拌 酯化反應。其一由于反應過程中有水產(chǎn)生，水溶入反應物甘油中。由于脂化反 應是可逆反應，反應會向相反方向進行，發(fā)生脂肪酸甘油酯的水解反應，最終 酯化反應進行不完全，脂肪酸甘油酯化率較低，產(chǎn)物脂肪酸甘油酯的純度低，脂 肪酸含量高，直接影響脂肪酸甘油酯的使用。其二由于甘油和脂肪酸互不相容， 反應效率低，所以影響反應的進程，生產(chǎn)過程繁長，能源消耗大，工業(yè)化生產(chǎn) 成本極高，極不經(jīng)濟。其三只能用組罐間歇反應，用多組罐并聯(lián)形成連續(xù)生產(chǎn)， 不能實現(xiàn)連續(xù)自動化大規(guī)模生產(chǎn)。
三、 實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是在于提供一種連續(xù)、穩(wěn)定、反應完全、 自動進行的連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備。
本實用新型的技術(shù)方案是 一種連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，含有 酯化反應釜，所述酯化反應釜中安裝有攪拌器，所述酯化反應釜的底部出口與 均質(zhì)混合泵的進口連通，所述均質(zhì)混合泵的出口與所述酯化反應釜的上部進口 連通，所述均質(zhì)混合泵的出口處設置有成品排放管，所述酯化反應釜的上端與 真空系統(tǒng)連通，并且所述酯化反應釜的上端和/或所述均質(zhì)混合泵的進口處分別
4與甘油和催化劑加注系統(tǒng)、脂肪酸加注系統(tǒng)連通；所述酯化反應釜的外壁上設 置有加熱夾套，或者所述均質(zhì)混合泵和所述酯化反應釜之間設置有加熱裝置， 以保證反應所需的溫度。
所述加熱裝置為螺旋板式、列管式或波紋板式換熱器，所述加熱夾套或加 熱裝置分別與導熱油爐或蒸汽鍋爐等熱源連通；所述加熱夾套或加熱裝置的管 道與自控閥門和溫控裝置相連，實現(xiàn)對反應溫度的自動控制；所述攪拌器的攪 拌轉(zhuǎn)速為40-150 rpm。
所述均質(zhì)混合泵出口處設置的成品排放管將反應生成的脂肪酸甘油酯直接 排出或者經(jīng)過換熱器冷卻后排出，所述換熱器為一級，該換熱器與脂肪酸加注 系統(tǒng)或冷卻水供應機構(gòu)連通；或者，所述換熱器為兩級，其初級換熱器與脂肪 酸加注系統(tǒng)連通，其次級換熱器與冷卻水供應機構(gòu)連通。
所述脂肪酸加注系統(tǒng)含有脂肪酸暫存罐和脂肪酸輸送泵，所述脂肪酸暫存 罐中設置有加熱管，該加熱管與導熱油爐、蒸汽鍋爐或成品排出管連通，蒸汽、 導熱油或生成的脂肪酸甘油酯等作為預熱介質(zhì)，并且，所述脂肪酸暫存罐下端 與所述脂肪酸輸送泵的進口連通，其上端分別設置有真空口和脂肪酸注入口 ， 所述脂肪酸輸送泵的出口通過所述初級換熱器與所述酯化反應釜連通，初級換 熱器中的預熱源為反應生成的脂肪酸甘油酯，或者，所述脂肪酸輸送泵的出口 直接與所述酯化反應釜連通。
甘油和催化劑加注系統(tǒng)含有儲罐、泵和催化劑暫存罐，所述儲罐通過所述 泵與所述催化劑暫存罐連通，所述催化劑暫存罐內(nèi)腔中設置有攪拌機構(gòu)，其筒 壁設有液位控制裝置，其底部通過定量泵與所述酯化反應釜連通，其上端設置 有催化劑注入口。
所述儲罐中設置有加熱管，該加熱管與導熱油爐或蒸汽鍋爐連通，蒸汽或 導熱油作為預熱介質(zhì)。
所述酯化反應釜與所述真空系統(tǒng)之間設置有液沫捕集器，該液沫捕集器通過液沬暫存罐與所述酯化反應釜連通。
所述酯化反應釜為一個，或為兩個以上，每一所述酯化反應釜和相應的均 質(zhì)混合泵、真空系統(tǒng)、加熱裝置、脂肪酸加注系統(tǒng)、甘油和催化劑加注系統(tǒng)組 成一個反應體系，多個反應體系的酯化反應釜通過溢流管相互串聯(lián)，最后一個 反應體系的酯化反應釜設有液位自動控制機構(gòu)，所述脂肪酸加注系統(tǒng)的進料管
設有流量自動控制機構(gòu)；或者，多個反應體系相互并聯(lián)式連接，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。 本實用新型的有益效果是
1、 本實用新型通過真空系統(tǒng)將酯化反應中產(chǎn)生的水蒸汽排出酯化反應釜， 這樣隨著生成物水蒸汽不斷被排出以及催化劑的不斷加入，酯化反應連續(xù)進行， 直到酯化反應達到動平衡，實現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率。
2、 本實用新型在酯化反應釜中攪拌后的混合物通過均質(zhì)混合泵的均質(zhì)乳化 后返回酯化反應釜中，實現(xiàn)循環(huán)酯化反應，另外，由于均質(zhì)混合泵的特殊作用， 使混合物均質(zhì)乳化效果好，既加快了酯化反應速度，又提高了反應率，能夠達 到完全反應。
3、 本實用新型脂肪酸經(jīng)過兩次預熱，提高反應速度，另外，脂肪酸和反應 生成的脂肪酸甘油酯進行熱交換，既達到脂肪酸預熱目的，又達到脂肪酸甘油 酯冷卻目的， 一舉兩得，節(jié)約能耗。
4、 本實用新型加熱裝置的管道與自控閥門和溫控裝置相連，實現(xiàn)對反應溫 度的自動控制。
5、 本實用新型多個反應體系的酯化反應釜通過溢流管相互串聯(lián)，最后一個 反應體系的酯化反應釜設有液位自動控制系統(tǒng)，通過自動控制最后一個反應體 系的酯化反應釜的液位實現(xiàn)所有反應體系液位控制，脂肪酸進料管設有流量自 動控制系統(tǒng)，進行多級反應，實現(xiàn)大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，并且串接連續(xù)反應，降低 能耗。
6、 本實用新型設計獨特、結(jié)構(gòu)緊湊，其適用范圍廣，推廣后具有良好的社會和經(jīng)濟效益。
四、
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圖1為連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備的結(jié)構(gòu)示意圖之一； 圖2為連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備的結(jié)構(gòu)示意圖之二。
五具體實施方式
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實施例一參見圖l，圖中，脂肪酸在脂肪酸暫存罐V406中預熱，由脂肪 酸輸送泵P405送到初級換熱器WG402b再次預熱，最后送到酯化反應釜V403a 中。甘油從儲罐V401由泵P401輸送到催化劑暫存罐V402，同時將催化劑加入催 化劑暫存罐V402中進行攪拌，使甘油和催化劑充分混合?；旌贤瓿傻母视徒?jīng)定 量泵P402加入到酯化反應釜V403a中進行反應。為使反應充分進行，酯化反應 釜V403a設有攪拌裝置，攪拌速度一般為40-150rpm。反應產(chǎn)生的水通過真空系 統(tǒng)P406移出反應體系，使反應能夠完全進行。真空系統(tǒng)抽出的部分脂肪酸通過 液沫捕集器V404a回收，通過暫存罐V405a返回酯化反應釜中。脂肪酸與甘油 反應溫度控制在100-250°C，由均質(zhì)混合泵P403a和換熱器WG401完成。加熱源 為導熱油或蒸汽。隨著生成物之一水不斷被真空抽出，催化劑的不斷加入，反 應不斷地進行，直到酯化反應釜V403a中脂肪酸降低到l(m含量以下，反應即可 達到動平衡。反應完成后成品脂肪酸甘油酯經(jīng)泵P403a輸送儲罐儲存或進一步 加工。后續(xù)儲存或加工時防止成品脂肪酸甘油酯高溫氧化先到次級換熱器 WG402c中進行冷卻，冷卻源為冷卻水。為提高能源利用率，成品脂肪酸甘油酯 在冷卻前預先經(jīng)過初級換熱器WG402b，與脂肪酸進行換熱。經(jīng)冷卻后反應生成 物脂肪酸甘油酯經(jīng)水洗，脫色，脫酸，脫臭，分提，即可得到符合要求的脂肪 酸甘油酯。
脂肪酸、甘油及催化劑的配比為80-95: 5-20: 0.1-0.3，具體配比根據(jù)實 際需要確定；催化劑為鋅粉、SnCl3、 SnCh、 ZnCl2、氫氧化鋅、氫氧化鈉和氫氧 化鐵中的任一種，根據(jù)需要選取，真空系統(tǒng)抽出的部分脂肪酸通過液沬捕集器V404a回收，再通過暫存罐V405a返回酯化反應釜V403a中。換熱器WG401的管 道與自控閥門和溫控裝置T401相連，實現(xiàn)對反應溫度的自動控制。泵P401與 催化劑暫存罐V402的液位自動控制裝置H403相連，實現(xiàn)對加入催化劑暫存罐 V402中甘油數(shù)量的自動控制。儲罐V401中設置有加熱管，該加熱管與導熱油爐 或蒸汽鍋爐連通，蒸汽或?qū)嵊妥鳛轭A熱介質(zhì)。
另外，均質(zhì)混合泵P403a出口處設置的成品排放管也可以不經(jīng)過冷卻而直 接排出，或者，只經(jīng)過一級換熱器冷卻， 一級換熱器采用初級換熱器WG402b或 次級換熱器WG402c。換熱器WG401為螺旋板式、列管式或波紋板式換熱器，其 熱源為導熱油、飽和蒸汽或過熱蒸汽；或者，在所述酯化反應釜外壁上的加熱 夾套，該加熱夾套的熱源為導熱油、飽和蒸汽或過熱蒸汽。
脂肪酸加注系統(tǒng)的脂肪酸暫存罐V406中設置有加熱管，該加熱管與導熱油 爐、蒸汽鍋爐或成品排出管連通，蒸汽、導熱油或生成的脂肪酸甘油酯等作為 預熱介質(zhì)，脂肪酸暫存罐V406上端分別設置有真空口和脂肪酸注入口，脂肪酸 輸送泵P405的出口也可以不再次預熱而直接與酯化反應釜V403a連通，根據(jù)需 要確定。
實施例二參見圖2，圖中編號與實施例一相同的，代表的意義相同，脂肪 酸經(jīng)過泵P405，混合了催化劑的甘油由泵P402不斷加入第一組酯化反應體系 V403a中進行反應，達到反應釜V403a液位高度后，由溢流管道流入下一個酯化 反應體系V403b中，酯化反應釜V403b的液位到達設定高度后通過溢流管道流 入下一個酯化反體系V403c中，如此形成多個反應體系的串聯(lián)(圖中為三個， 根據(jù)需要可以采用不同數(shù)量的串接)。 一般由最后一個反應體系反應釜(例如 V403c的H402)控制液位高度，當然每個反應體系也可以單獨設置液位控制。 串聯(lián)的各個反應體系都可以單獨進行溫度和催化劑加入量的控制。當脂肪酸含 量在前一個反應體系達到平衡值時自動轉(zhuǎn)入下一個同樣的反應循環(huán)體系。在下 一個反應體系中增加甘油和催化劑的濃度，可以使反應繼續(xù)向前進行，使反應體系脂肪酸的含量更加降低，經(jīng)過多個反應體系反應后，反應體系中脂肪酸降
低到3%含量以下，反應即可結(jié)束。整個串聯(lián)的反應體系可以通過控制脂肪酸的 進入速度來控制總的反應時間，進料管上設有液位或流量自動控制系統(tǒng)，通過 控制脂肪酸的流量就能控制整個系統(tǒng)的反應時間，此自控系統(tǒng)可以與混合了催 化劑的甘油定量泵P402相連，實現(xiàn)脂肪酸量和甘油量的自動匹配。當然也可以 通過單獨控制各個反應體系甘油、催化劑的加入量和反應溫度達到控制每個反 應體系中脂肪酸的含量，實現(xiàn)脂肪酸含量前后合理的梯度。調(diào)整平衡后整個反 應系統(tǒng)可以自動進行，自動化程度高，生產(chǎn)效率高，可以實現(xiàn)大規(guī)模的連續(xù)生 產(chǎn)。
實施例三本實施例與實施例二基本相同，相同之處不重述，不同之處在 于多個反應體系的并聯(lián)，根據(jù)需要可以采用不同數(shù)量的并聯(lián)，實現(xiàn)大規(guī)模連 續(xù)生產(chǎn)。
實施例四本實施例與實施例一或?qū)嵤├鞠嗤?，相同之處不重述?不同之處在于均質(zhì)混合泵的進口處與甘油和催化劑加注系統(tǒng)、脂肪酸加注系 統(tǒng)連通，混合后再進入酯化反應釜。
實施例五本實施例與實施例一或?qū)嵤├鞠嗤嗤幉恢厥觯?不同之處在于酯化反應釜的上端和均質(zhì)混合泵的進口處分別與甘油和催化劑 加注系統(tǒng)、脂肪酸加注系統(tǒng)連通，兩處供料。
改變各參數(shù)的具體數(shù)值、改變串聯(lián)或并聯(lián)的反應體系的個數(shù)、改變換熱器 的具體結(jié)構(gòu)形式、改變不同的加熱介質(zhì)、改變促使脂肪酸與甘油充分混合的方 式、以及改變流量、液位、計量的控制方式等能夠組成多個實施例，均為本實 用新型的常見變化范圍，在此不一一詳述。
權(quán)利要求1、一種連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，含有酯化反應釜，所述酯化反應釜中安裝有攪拌器，其特征是所述酯化反應釜的底部出口與均質(zhì)混合泵的進口連通，所述均質(zhì)混合泵的出口與所述酯化反應釜的上部進口連通，所述均質(zhì)混合泵的出口處設置有成品排放管，所述酯化反應釜的上端與真空系統(tǒng)連通，并且所述酯化反應釜的上端和/或所述均質(zhì)混合泵的進口處分別與甘油和催化劑加注系統(tǒng)、脂肪酸加注系統(tǒng)連通；所述酯化反應釜的外壁上設置有加熱夾套，或者所述均質(zhì)混合泵和所述酯化反應釜之間設置有加熱裝置，以保證反應所需的溫度。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，其特征是 所述加熱裝置為螺旋板式、列管式或波紋板式換熱器，所述加熱夾套或加熱裝 置分別與導熱油爐或蒸汽鍋爐等熱源連通；所述加熱夾套或加熱裝置的管道與 自控閥門和溫控裝置相連，實現(xiàn)對反應溫度的自動控制；所述攪拌器的攪拌轉(zhuǎn) 速為40-150 rpm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，其特征是 所述均質(zhì)混合泵出口處設置的成品排放管將反應生成的脂肪酸甘油酯直接排出 或者經(jīng)過換熱器冷卻后排出，所述換熱器為一級，該換熱器與脂肪酸加注系統(tǒng) 或冷卻水供應機構(gòu)連通；或者，所述換熱器為兩級，其初級換熱器與脂肪酸加 注系統(tǒng)連通，其次級換熱器與冷卻水供應機構(gòu)連通。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，其特征是 所述脂肪酸加注系統(tǒng)含有脂肪酸暫存罐和脂肪酸輸送泵，所述脂肪酸暫存罐中 設置有加熱管，該加熱管與導熱油爐、蒸汽鍋爐或成品排出管連通，蒸汽、導 熱油或生成的脂肪酸甘油酯等作為預熱介質(zhì)，并且，所述脂肪酸暫存罐下端與 所述脂肪酸輸送泵的進口連通，其上端分別設置有真空口和脂肪酸注入口，所述脂肪酸輸送泵的出口通過所述初級換熱器與所述酯化反應釜連通，初級換熱 器中的預熱源為反應生成的脂肪酸甘油酯，或者，所述脂肪酸輸送泵的出口直 接與所述酯化反應釜連通。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，其特征是 甘油和催化劑加注系統(tǒng)含有儲罐、泵和催化劑暫存罐，所述儲罐通過所述泵與 所述催化劑暫存罐連通，所述催化劑暫存罐內(nèi)腔中設置有攪拌機構(gòu)，其筒壁設 有液位控制裝置，其底部通過定量泵與所述酯化反應釜連通，其上端設置有催 化劑注入口。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，其特征是-所述儲罐中設置有加熱管，該加熱管與導熱油爐或蒸汽鍋爐連通，蒸汽或?qū)?油作為預熱介質(zhì)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，其特征是所述酯化反應釜與所述真空系統(tǒng)之間設置有液沫捕集器，該液沫捕集器通過液 沬暫存罐與所述酯化反應釜連通。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l-7任一所述的連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，其特 征是所述酯化反應釜為一個，或為兩個以上，每一所述酯化反應釜和相應的 均質(zhì)混合泵、真空系統(tǒng)、加熱裝置、脂肪酸加注系統(tǒng)、甘油和催化劑加注系統(tǒng) 組成一個反應體系，多個反應體系的酯化反應釜通過溢流管相互串聯(lián)，最后一 個反應體系的酯化反應釜設有液位自動控制機構(gòu)，所述脂肪酸加注系統(tǒng)的進料 管設有流量自動控制機構(gòu)；或者，多個反應體系相互并聯(lián)式連接，實現(xiàn)連續(xù)生 產(chǎn)。
專利摘要本實用新型公開了一種連續(xù)生產(chǎn)脂肪酸甘油酯的專用設備，它含有酯化反應釜，所述酯化反應釜中安裝有攪拌器，所述酯化反應釜的底部出口與均質(zhì)混合泵的進口連通，所述均質(zhì)混合泵的出口與所述酯化反應釜的上部進口連通，所述均質(zhì)混合泵的出口處設置有成品排放管，所述酯化反應釜的上端與真空系統(tǒng)連通，并且所述酯化反應釜的上端和/或所述均質(zhì)混合泵的進口處分別與甘油和催化劑加注系統(tǒng)、脂肪酸加注系統(tǒng)連通；所述酯化反應釜的外壁上設置有加熱夾套，或者所述均質(zhì)混合泵和所述酯化反應釜之間設置有加熱裝置，以保證反應所需的溫度。本實用新型能夠連續(xù)、穩(wěn)定、自動進行反應且反應完全，提高了生產(chǎn)效率，推廣后社會和經(jīng)濟效益良好。
文檔編號C07C69/003GK201406393SQ200920089920
公開日2010年2月17日 申請日期2009年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者孫旭東, 李普選 申請人:李普選