[发明专利]生物燃料生产的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及生产燃料和燃料添加剂的装置和方法。特别是，本发明涉及适用于柴油机的燃料和燃料添加剂的生产。

背景技术

柴油机可由多种燃料起动，包括由石油原料以及可再生原料衍生的燃料。例如，已经研究将醇，例如乙醇，溶解到基于石油的柴油中。在其他实例中，柴油可以衍生自脂质原料，例如植物油、动物脂肪和废煎炸油(waste frying oils)。在此情况下，油原料的各种组分可以转化成适于在柴油机中燃烧的产品。例如，脂肪酸甲酯(FAME)可衍生自植物油、动物脂肪和废煎炸油产生带有或不带有其他添加剂的适用于柴油机的“生物柴油”。在其他实例中，这样的生物柴油产品可与基于石油的柴油混合生成生物柴油/常规柴油混合燃料。

生物柴油相对于石油基柴油的优点是本领域公知的。例如，生物柴油可由更易于再生的原料产生，且其更易于生物降解，以及其在燃烧时产生更小的污染物。然而，生产生物柴油的成本大于由石油原料生产柴油的成本。为了使任何种类的生物柴油在经济上可以替代基于石油的生物柴油，需要可以改善生物柴油的生产效率的装置和方法。

发明内容

本发明的一个目的是，至少在一个优选的实施方式中是，提供生产适用于柴油机的燃料的装置。

本发明的另一个目的是，至少在一个优选的实施方式中是，提供生产适用于柴油机的燃料的方法。

在本发明的一个方面中，提供了生产适用于柴油机的燃料或燃料添加剂的装置，该装置包括：从渗透物分离反应混合物的多孔膜，所述反应混合物包括醇包油乳液和用于将醇包油乳液中的油转化为包括所述燃料或燃料添加剂的产物的催化剂；

其中所述燃料或燃料添加剂与所述的醇基本互溶，所述多孔膜基本不可渗透所述乳液中的油滴，但至少基本渗透所述燃料或燃料添加剂，且任选渗透所述醇。

在本发明的另一个方面中，提供了生产适用于柴油机的燃料或燃料添加剂的方法，该方法包括以下步骤：

提供多孔膜；

将反应混合物置于多孔膜的反应混合物一侧，该反应混合物包括醇包油乳液和用于将醇包油乳液中的油转化为包括所述燃料或燃料添加剂的产物的催化剂，所述燃料或燃料添加剂与所述的醇基本互溶，所述多孔膜基本不可渗透所述乳液中的油滴，但至少基本渗透所述燃料或燃料添加剂，且任选渗透所述醇；和

使至少所述燃料或燃料添加剂透过所述多孔膜，使在与所述多孔膜的反应混合物一侧相对的渗透物一侧形成渗透物。

附图说明

图1是本发明例示装置的示意图。

图2是本发明另一例示装置的示意图。

图3是本发明另一例示装置的示意图。

图4是本发明另一例示装置的示意图。

图5是说明通过多孔膜分离油和FAME的示意图。

图6是下层相(卡诺拉油，canola oil)/整个混合物的体积比vs.卡诺拉油在混合物中的体积百分数的点图。

图7是温度vs.FAME或生物柴油(由间歇式工序(batch process)生产且含有＞95％脂肪酸甲酯，或95％+脂肪酸甲酯)的点图。

图8是标准物混合物的HPLC色谱图。

图9是反应混合物样品的HPLC色谱图。

图10是渗透物样品的HPLC色谱图。

图11是反应温度和酸-催化剂浓度的影响的点图(对0.05、2和4wt.％作线性拟合，不对6wt.％作拟合)。

图12提供本发明一个示例性方法的略图。

图13表示在以下情况衍生自本发明装置的渗透物的照片，a)在室温下静置几个小时，和b)使用自来水加热到40℃。

具体实施方式

定义：

装置/膜反应器：指这里说明的任何用于根据本发明的讲授产生燃料或燃料添加剂的装置。

生物柴油：指任何由本发明的装置或方法产生的适用于起动柴油机或有助于起动柴油机或有助于为柴油机提供内燃烧的燃料或燃料添加剂。

乳液：指任何包括醇和油的混合物，其中由于油和醇基本不混溶，油在醇中形成油滴。

燃料或燃料添加剂：指任何适于起动柴油机的燃料，或任何适于加到一种或多种适于起动柴油机的其他组分或燃料中有助于起动柴油机的燃料添加剂。

渗透物：指任何渗透过多孔膜的物质。例如，在选择的实施方式中这样的物质可以包括醇和/或来自例如FAAE的反应混合物的反应产物。优选地，渗透物可以在渗透物流中放掉(drawn off)，且可以至少在选择的实施方式中进一步包括醇和/或催化剂。