水力空化生产生物柴油成套技术及装备

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水合催化手段制生物质燃料的方法及装置杨子中

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610385364.5(22)申请日 2016.06.03(71)申请人深圳市创宇百川环境科技有限公司地址 518000 广东省深圳市罗湖区莲塘国威路莲塘第一工业区118栋6楼(72)发明人侯小兵　崔德军　廖科杰　何煌坤　吴济罡　郑子荣　彭伟强　(51)Int.Cl.C11C 3/00(2006.01)C10L 1/02(2006.01)(54)发明名称水合催化手段炼制生物质燃料油的方法及装置(57)摘要一种水合催化手段炼制生物质燃料油的方法及装置，其包括：在分子筛催化剂使用中，引入水蒸气参加催化裂化反应，以形成水合催化裂化反应；通过水蒸汽直接参加反应，以完成不饱和烃的烷烃化，并同步完成脂肪酸、油酸的酯化反应。

本发明工艺简化，产品质量稳定，能够很好地适用于废弃动植物油脂和废塑料炼制生物燃料油。

权利要求书1页说明书5页附图1页CN 105907480 A 2016.08.31C N 105907480A1.一种水合催化手段炼制生物质燃料油的方法，其特征在于，包括：在分子筛催化剂使用中，引入水蒸气参加催化裂化反应，以形成水合催化裂化反应；通过水蒸汽直接参加反应，以完成不饱和烃的烷烃化，并同步完成脂肪酸、油酸的酯化反应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，选用球状SZM型分子筛催化剂，该分子筛催化剂的最大通道孔径为200nm，比表面积不低于600m 2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在向分子筛催化剂引入水蒸气的过程中，通过流量调节阀调节水蒸气流量。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使蒸汽输入管装在分子筛催化剂的内部深度约3/4处。

5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，使向分子筛催化剂中输入的水蒸气的温度为140—180℃。

6.一种水合催化手段炼制生物质燃料油的装置，其特征在于，包括：裂解釜；催化塔，位于该裂解釜上方，其内装设有分子筛催化剂；蒸汽输入管，用于将水蒸气引入该分子筛催化剂；测温仪，用于监测水蒸气的温度；换热器，连接在该催化塔的顶端，用于冷凝该催化塔出来的油气；以及储罐，用于收集冷凝后的油气。

水力空化技术生产生物柴油

局部高温、高压、冲击波及射流等极端效应乳化甲醇和油脂体系，进而强化酯交换反应的原理，提供了一种适用于商业化生产，能降低生产成本，同时可以减轻环境污染的生产生物柴油的新方法。该制备技术以天然动植物油脂
（油、猪油、大豆油、油菜籽油、花生油、牛
联系人：计建炳
１企Ｏ业科技与发展２０００９７
．
水力空化技术制备生物柴油具有能耗低、设备结构简单、
葵花籽油、蓖麻油、米糠油等）、植物油下
脚料（碱炼皂脚、水化油脚等）、废弃油脂（煎炸油、泔水油、酸化油等）为原料生产生物柴油燃料，是一种提高生物柴油生产效
率、降低生产成本的技术。制备方法内容如下。
题。采用水力空化强化新技术，利用水力空化在液体中产生的
在上述步骤中，要依据原料油中游离脂肪酸含量的高低而采用不同类型的催化剂，游离脂肪酸含量低时采用碱性催化剂，如ＮＯＨ、ＫａＯＨ、Ｎ２Ｏ３ａＣＨ、ＫａＣ、ＮＯ３ＯＣＨ，游离脂肪３酸含量高时采用酸性催化剂。如硫酸、盐酸、磷酸、有机酸。
步骤一：粗原料经机械除杂后进入原料
油贮罐，再由泵打入闪蒸器脱水。脱水工作
温度为１０１Ｏ℃ ，时间为３０～５０分钟，采用
连续闪蒸脱水工艺进行蒸馏脱水，使原料油的含水量被控制在００％以下。。６步骤二：脱水后的原料油与甲醇和催化剂的混合物一起被放入水力空化酯交换反应器进行酯交换反应。进入水力空化酯交换反应器反应的条件如下。反应温度：２０～２０Ｃ；０ｏ醇油摩尔比：３：１～２１０：；催化剂质量百分率：０１～１％％；空化元件：在孔板或文丘里管，或在文丘里管喉部安置孔

水力空化强化制备生物柴油过程的研究

放能量降低，空化效果有所降低。
２２３孔板结构的影响．．
图４温度对水力空化作用下油／甲醇两相混合效果的影响
实验考察了空化元件孔板结构对油／甲醇两
相混合效果的影响，实验条件为：大豆油１０ｇ甲５，醇４，酸６ｇ温度２５ｇ油，５℃ ，流量７．２Ｌｈ结果８８／，
见表３。
从图４可看出，随着温度升高，相混合液滴两
粒径逐渐减小，Ｏ℃ 时，滴粒径可达到６液
（９．５．）ｎ。其原因是，度升高，挥４５７± ０１ｌｎ温易发相的饱和蒸气压也随之增大，有利于空化气更核的发育和长大ｕ从而达到更好的空化效果；，
长等问题。为了提高生产效率，内外研究者提国出了多种有效的液一液非均相微观混合方法，如静态混合器、击流反应器、撞超声空化法Ｈ等，其中水力空化法具有微观混合效果好、设备简单、可连续性生产、于工业放大等优点］易。水力空化是指流体流动过程中，体的压力流场变化而引起空穴（泡）形成、长和溃灭的空的生过程Ｊ。由于水力空化过程能产生一系列强化效应，括机械效应（击波、射流）热效应包冲微、（局部高温）光效应（、声致发光）活化效应（溶、水液中产生羟基自由基），等因而对反应可起到过

液体空化的技术

金海能国际机电设备（北京）有限公司液体空化技术项目介绍“二十一世纪崛起的新技术”液体空化技术大事纪1998年：俄罗斯利用液体空化技术发明水下时速达370公里/小时的“火箭鱼雷”（详见2002年《兵器知识》）2007年：美国开发出450KW大型液体空化设备，用于生物柴油制备，单机年产50万吨生物柴油（美国钻石公司公布资料）2008年：美国利用液体空化技术将鱼雷时速提高至500公里/小时（详见2008年《北京日报》）2010年：德国利用液体空化技术使鱼雷速度达到445公里/小时（详见2010年《兵器知识》）第一部分公司简介金海能国际机电设备（北京）有限公司成立于2007年，由对公司核心技术价值具备战略投资远见的股东，以及志同道合、经验丰富的核心团队，组成了公司专业而高效的管理体系。

公司致力于技术创新、企业模式创新，秉承“诚信和谐、有效创新、追求专业、合作共赢”的经营理念，将技术、资本与管理有机结合，充分发挥资源整合优势，为具备行业和区域优势的合作伙伴不断提供高性价比的液体空化节能减排技术及产品，与社会各界共同推进国家节能减排方针的落实，实现社会效应和企业效益双赢，成为中国液体空化技术应用的领跑者。

经过三年努力，公司在能力建设方面卓有成效，为进入快速发展轨道奠定了基础：1、拥有两项发明专利、三项实用新型专利（见附件1-5），国内唯一知识产权所有人。

2、形成成熟液体空化加热类产品“液体内能调温机”系列产品，以及用于小分子液体制备的“小分子液体制备机”产品，已投放市场。

3、组建了精干、年轻，充满活力的研发团队，联合专业机构研发能力，开展了多项新应用领域的产品开发，取得了相应的成果。

4、与军工企业合作，建立了联合实验中心及年产3000台成套产品的制造基地（见附件6）。

第二部分液体空化技术价值一、技术原理：“液体空化技术”被国际学术界称之为“二十一世纪崛起的新技术”。

空化是发生在液体介质中的一种物理现象，是指当液体内部局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸汽或气体空穴的形成、发展和溃灭的过程。

水力空化法制备环氧大豆油的实验研究

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｃａｖｉｔａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｉｒｒｉｎｇａｒｅｌｓａｏｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｉｎｌｆｕｅｎｃｅｏｎｅｐｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｉｓｓｈｏｗｎａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｒａｔｅ＞ＨＣＯＯＨ＞ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＞Ｈ２０２．Ａｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｃａｖｉｔａｔｉｏｎｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｂｅｔｔｅｒｍａｓｓｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｅｔｈａｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｉｒｉｎｇｉｎａｌｉｑｕｉｄ — ｌｉｑｕｉｄｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｅｎｅｒｙｇｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｒｅｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｉｏｄｉｎｅｖａｌｕｅａｎｄ

一种空化效应协同离子液体催化制备生物柴油的方法[发明专利]

专利名称：一种空化效应协同离子液体催化制备生物柴油的方法
专利类型：发明专利
发明人：国伟林,史雅慧,王西奎
申请号：CN200810157645.0
申请日：20081009
公开号：CN101376818A
公开日：
20090304
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种空化效应协同离子液体催化制备生物柴油的方法，本发明包括如下步骤：(1)先原料油脱除游离脂肪酸和脱水处理；(2)再将原料油、低碳醇和离子液体催化剂的混合液同时加入反应器中，在空化效应的作用下，进行酯交换反应；原料油和低碳醇的摩尔比为1∶1～
1∶80，催化剂和原料油的重量比为0.1∶100～10∶100，反应温度控制在25～80℃之间；(3)反应结束后，将剩余低碳醇蒸出，反应产物静置分层，提取上层粗品生物柴油；(4)净化粗品生物柴油得到高品质的生物柴油。

本发明相对于现有的技术，具有反应速率快、能耗低、转化率高、生产成本低、环境友好等优点，适用于商业化生产。

申请人：济南大学
地址：250022 山东省济南市市中区济微路106号
国籍：CN
代理机构：济南泉城专利商标事务所
代理人：李桂存
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生物柴油乳化预反应装置[实用新型专利]

专利名称：生物柴油乳化预反应装置专利类型：实用新型专利
发明人：刘五连,林幼芳
申请号：CN200820103231.5
申请日：20080801
公开号：CN201241095Y
公开日：
20090520
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种生物柴油乳化预反应装置，包括反应罐和与反应罐联接的反应液循环管路，所述反应液循环管路上串联有离心泵，其特征在于：所述反应液循环管路上还串联有水力空化器。

本实用新型结构简单、设计合理，借助离心泵，使反应液在反应液循环管路和反应罐内循环流动，反应液循环管路上串联了水力空化器，使水力空化器内形成真空区，产生空化泡以及空化泡长大和剧烈的崩溃，有利于反应液的充分搅动混合、乳化，使化学反应界面迅速扩大，在相同的反应条件下有利于快速合成生物柴油，缩短了甲酯化反应周期，降低了加工成本。

申请人：林幼芳,刘五连
地址：350007 福建省福州市仓山区上渡路216号正祥滨江假日27-903
国籍：CN
代理机构：福州元创专利商标代理有限公司
代理人：蔡学俊
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生物柴油工艺技术刘云

生物柴油工艺技术刘云生物柴油是一种新型的可再生能源，它由植物油、动物油或废弃油脂经过一系列的化学反应制得。

生物柴油可以替代传统的石油燃料，对环境友好，能够降低温室气体的排放，减少对化石能源的依赖。

下面将介绍一种常用的生物柴油工艺技术——刘云工艺。

刘云工艺是以酸碱催化法制备生物柴油的一种方法。

其工艺过程分为四个步骤：预处理、酯化反应、酰胺化反应和净化。

首先是预处理，主要目的是将原料油中的杂质、水分等去除，以提高后续反应的效率和产品的质量。

预处理过程包括脱水、脱杂质和脱磷等步骤。

脱水的方法一般采用加热和真空蒸馏的方式，通过升高原料油的温度以蒸发水分。

脱杂质主要通过沉淀和过滤等方法，去除原料油中的固体杂质。

脱磷的目的是去除原料油中的磷酸甘油酯，可以采用酸碱中和或酶解的方式。

接下来是酯化反应，该反应是生物柴油制备的关键步骤。

酯化反应主要是将预处理后的原料油与酒精（一般为甲醇）在催化剂的作用下反应生成甲酯。

酯化反应可以采用酸催化法或碱催化法。

其中，碱催化法是刘云工艺中常用的方法。

在碱催化剂（一般为氢氧化钠或氢氧化钾）的作用下，甲醇与原料油中的油脂酯发生酯化反应，生成甲酯和甘油。

该反应具有较高的反应速度和转化率。

酯化反应后，可以进行酰胺化反应。

该反应是为了进一步提高产品的质量，减少杂质的含量。

酰胺化反应是在酯化产物中加入过量的胺化剂（如氨水）和脱水剂（如过量甲醇）的条件下进行的。

这样可以使酯化产物中的酸值进一步降低，杂质的含量得到进一步减少。

最后是净化，包括中和、脱色和脱水等步骤。

中和是为了中和酯化反应和酰胺化反应中残留的催化剂。

脱色是为了去除生物柴油中的色素和其他杂质，一般采用活性炭吸附和精制滤膜过滤等方法。

脱水则是为了去除产品中的水分，通常采用含水溶液吸附和真空蒸馏的方式。

总之，刘云工艺是一种较为成熟的生物柴油工艺技术，能够高效地将植物油、动物油或废弃油脂转化成高质量的生物柴油。

该工艺具有工艺简单、操作方便、转化率高等优点，是目前生物柴油制备中应用广泛的一种方法。