一种用于生物柴油制备的物料加热系统
技术领域
本实用新型涉及一种用于生物柴油制备的物料加热系统，属于生物柴油制备设备技术领域。
背景技术
生物柴油是指由动植物油脂(脂肪酸甘油三酯)与醇(甲醇或乙醇)经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯，油脂与甲醇进行酯交换是目前最主要的生物柴油生产方法，甘油三酯酯交换生成脂肪酸甲酯和甘油，酯交换后得到长链脂肪酸甲酯，分子量接近柴油的分子量，理化性质也接近于柴油，燃油性能同柴油无多大差别，但生物柴油和石化柴油相比含硫量低，使用后可使二氧化硫和硫化物排放大大减少。而生物柴油制备时所需的酯交换反应有最佳反应温度区间，在该温度区间内，酯交换反应的效率高，进而提高了生物柴油的制备效率。
现有的生物柴油制备方案通常是使用温度传感器监控物料温度并通过人工调节管路阀门调节流量的方法来控制物料进入反应罐时的温度，但这种方案没有对醇随着温度的上升，会越发容易发生气化，从而使物料从液态转换为了气液混合物，导致物料的受热效率大幅度下降，最终降低了整个生物柴油制备设备的加热效率，影响生物柴油的生产效率。
因此，目前亟需一种用于生物柴油制备的物料加热系统来解决现有的生物柴油制备方案存在加热效率不高以及柴油生产效率不高的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种用于生物柴油制备的物料加热系统，以解决现有的生物柴油制备方案存在加热效率不高以及柴油生产效率不高的问题。
本实用新型为解决上述技术问题而提供一种用于生物柴油制备的物料加热系统，该物料加热系统包括热交换器、蜡式节温器和膨胀箱；所述膨胀箱上设有加压阀盖；所述热交换器的进口与加热进料支管连接，所述热交换器的出口与所述蜡式节温器的入口端连接；所述蜡式节温器的主阀口端分别连接加热出料支管和所述膨胀箱的进口；所述蜡式节温器的旁通管与所述膨胀箱的出口汇流后通过单向阀连接所述热交换器的进口。
本实用新型的有益效果为：
生物柴油的制备过程中，反应物料会在流动中融入部分空气，同时物料自身在高温、紊流工况下蒸发雾化也会形成气体，这种情况使热交换器换无法快速加热反应物料，影响热交换器的加热效率，进而影响整个生物柴油的生产效率。
本实用新型使用蜡式节温器，在热交换器的两端构建两个加热循环路径，分别是：
1、小循环：热交换器→蜡式节温器入口→蜡式节温器旁通管→热交换器；
2、大循环：热交换器→蜡式节温器入口→蜡式节温器主阀口→膨胀箱→热交换器。
本实用新型使用的蜡式节温器具有独特的结构特性，其包括入口端、主阀口端和旁通管，主阀口端为常闭口，只有其中的石蜡开始融化时，主阀口端才会慢慢打开，旁通管一直连通入口端，旁通管中的物料流量受主阀口端的开度影响，主阀口端的开度越大，旁通管中的物料流量越少。
本实用新型具体的调控过程为：
1、当物料温度低于石蜡的融化温度区间的下限温度时，此时物料中没有太多气体，蜡式节温器只连通其入口端与其旁通管，全部物料进行快速加热；
2、当物料温度位于石蜡的融化温度区间中时，此时物料中的气体开始增多，由于石蜡开始融化，蜡式节温器中的主阀口端逐渐打开，旁通管中的流量逐渐减小，一部分物料通过膨胀箱回流到热交换器中，当气液混合物流入膨胀箱时，由于压力下降，气化物料转变成液体，同时融入的空气从物料中分离出并通过加压阀盖的通气孔通向大气中，之后再通过加热循环回路进入热交换器，从而达到除气的目的，使得热交换器的换热效率得以大大提高；同时随着主阀口端的开度逐渐增大，越来越多的物料会通过膨胀箱回流进热交换器中；
3、当物料温度大于等于石蜡的融化温度区间的上限温度时，石蜡完全融化，蜡式节温器中的主阀口端完全打开，旁通管中的流量达到最小，而当膨胀箱的出口处的单向阀两端的压差小于一定程度时，该单向阀直接截止，还能停止循环加热过程，进而降低物料温度。
本实用新型通过蜡式节温器和单向阀的配合，自动将物料的温度稳定在了设定温度区间中，并在物料中存在大量气体时，及时将物料导入到膨胀箱中，使酯交换反应以最高效率进行，降低了人工操作成本，提高了热交换器的加热效率和生物柴油的生产效率。
附图说明
图1是本实用新型一种用于生物柴油制备的物料加热系统实施例的结构示意图。
图2是本实用新型一种应用了如图1所示的实施例的生物柴油制备设备的结构示意图。
其中，1为热交换器，2为蜡式节温器，3为膨胀箱，4为加压阀盖，5为单向阀，6为加热进料支管，7为加热出料支管，8为进料支管，9为甘油出口支管，10为反应罐，11为循环进料支管，12为净化剂添加口，13为净化器，14为循环泵，15为成品出口支管，箭头方向为物料流动方向。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明本实施例的实施方式。
如图1所示为本实施例的结构示意图，膨胀箱上设有加压阀盖；热交换器的进口与加热进料支管连接，热交换器的出口与蜡式节温器的入口端连接；蜡式节温器的主阀口端连接加热出料支管，蜡式节温器的旁通管通过单向阀连接热交换器的进口；膨胀箱的进口连接蜡式节温器的主阀口端，膨胀箱的出口连接蜡式节温器的旁通管。
下面结合一种生物柴油制备设备来说明本实施例的工作原理。
如图2所示为一种应用了本实施例的生物柴油制备设备的结构示意图，其中，反应罐下部设有贯通孔，甘油出口支管通过甘油出口阀、该贯通孔与反应罐连通；热交换器的进口通过出料阀、循环泵和贯通孔连通反应罐，热交换器的出口依次通过循环进料阀和循环进料支管连通反应罐，循环进料支管的一端连接有喷头，并伸入反应罐中；进料支管依次通过进料阀、出料阀和贯通孔连通反应罐；成品出口支管依次通过成品出口阀、净化器和净化阀连接热交换器的出口。
热交换器的进口与加热进料支管连接，热交换器的出口与蜡式节温器的入口端连接；蜡式节温器的主阀口端连接加热出料支管，蜡式节温器的旁通管通过单向阀连接热交换器的进口；膨胀箱的进口连接蜡式节温器的主阀口端，膨胀箱的出口连接蜡式节温器的旁通管；膨胀箱上设有加压阀盖。
具体的，净化器为离子交换树脂净化器，其上端设有净化剂入口阀，其外壁材料为透明塑料，方便看清楚生物柴油的液位和流向等；反应罐的罐体为透明塑料材质，方便观察内部的反映情况和液位等，其上端还留有活动上盖，方便下料，其上部为圆柱桶体，下部为锥体，利于出料，不残留；循环泵为防腐泵。
本实施例在热交换器的两端通过加热循环回路串进了膨胀箱，当气液混合物流入膨胀箱时，由于压力下降，气化物料转变成液体，同时融入的空气从物料中分离出并通过加压阀盖的通气孔通向大气中，之后再通过加热循环回路进入热交换器，从而达到除气的目的，使得热交换器的换热效率得以大大提高，同时还减小热交换器的换热面积，进一步提高了热交换器的加热效率，最终提高了生物柴油的生产效率。
本实施例使用了蜡式节温器作为选通阀，蜡式节温器包括主阀口端和旁通管；蜡式节温器中的石蜡有融化区间，该区间范围可以通过人为选用不同石蜡来进行设定。本实施例能够使用蜡式节温器来控制物料在加热系统中的停留时间，除气启动时间，自动化地进行调节物料的加热温度。具体为：
1、当物料温度低于石蜡的融化温度区间的下限温度时，此时物料中没有太多气体，蜡式节温器只连通其入口端与其旁通管，全部物料进行快速加热；
2、当物料温度位于石蜡的融化温度区间中时，此时物料中的气体开始增多，由于石蜡开始融化，蜡式节温器中的主阀口端逐渐打开，旁通管中的流量逐渐减小，一部分物料通过膨胀箱回流到热交换器中，当气液混合物流入膨胀箱时，由于压力下降，气化物料转变成液体，同时融入的空气从物料中分离出并通过加压阀盖的通气孔通向大气中，之后再通过加热循环回路进入热交换器，从而达到除气的目的，使得热交换器的换热效率得以大大提高；同时随着主阀口端的开度逐渐增大，越来越多的物料会通过膨胀箱回流进热交换器中；
3、当物料温度大于等于石蜡的融化温度区间的上限温度时，石蜡完全融化，蜡式节温器中的主阀口端完全打开，旁通管中的流量达到最小，而当膨胀箱的出口处的单向阀两端的压差小于一定程度时，该单向阀直接截止，还能停止循环加热过程，进而降低物料温度。
本实施例通过蜡式节温器和单向阀的配合，自动将物料的温度稳定在了设定温度区间中，并在物料中存在大量气体时，及时将物料导入到膨胀箱中，使酯交换反应以最高效率进行，降低了人工操作成本，提高了热交换器的加热效率和生物柴油的生产效率。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。
