[发明专利]制备生物柴油的连续式系统及方法

说明书

技术领域

本发明有关于一种制备生物柴油的系统及方法，详言之，是关于一种制备生物柴油的连续式系统及方法。

背景技术

传统生物柴油(生质柴油)是以碱工艺或酸工艺完成，但因需要使用酸碱触媒或反应物，往往造成后段产品纯化与回收处理的困扰。目前合法的生物柴油工厂，均属第一代技术而且以美规为主，酯化反应时间长、转化率不高，由于使用酸与碱原料，废液处理是一大问题，又多含有杂质(如皂化物)，必须精馏才能达成工业标准，成本较高。

目前也有数种改善传统生物柴油方法的工艺，二阶段转酯化制备技术是其中一种，但也存在诸多缺点；另外，生物转酯化虽具有可直接转化游离脂肪酸与甘油易分离等优点，但由于使用生物触媒因而成本较高，且反应速率较慢；至于固态触媒方法目前仍多在文献探讨，尚未有产业化实绩。

美国专利第6,211,390 B1号，专利名称为“Method for producing fattyacid”(脂肪酸酯制造方法)，揭示了一种利用超临界萃取制备生物柴油的方法，该专利是将富含三酸甘油脂的原料，在碱性触媒作用下与醇类进行转酯化反应，生成的脂肪酸酯与未反应完过量醇类反应物，再经由近或超临界流体于异相触媒作用下进行萃取分离，获得高纯度的生物柴油。该专利缺点在于对制造生物柴油原料有所限制，无法广泛应用于含水或游离脂肪酸的油源；再者反应物甲醇在转酯化过程中需过量，以超临界流体于异相触媒作用下进行甲醇萃取分离，可能需要消耗大量的能源方可达高分离纯化的目的。

中国台湾专利公告第466271号专利，名称“从油脂类制造脂肪酸的烷基酯的方法”，揭示了一种不需使用金属碱触媒或酸触媒，于超临界低级醇状态下转酯化制备生物柴油的方法。该专利是可使用含游离脂肪酸的油脂类原料和低碳醇类反应，并将油脂类中所含的三甘油酯于超临界醇类状态下进行转酯化反应以制造脂肪酸的烷基酯，同时由于在不使用金属碱触媒、酸触媒的条件下进行反应，即可不需要进行将游离脂肪酸酯化的前处理步骤，且不会生成脂肪酸皂的副产物，因而可省略或简化生成物的回收精制步骤。该专利仅限于以超临界甲醇制造脂肪酸的烷基酯的方法，原料可能是废食用油或生物质油脂。

中国“应用化学期刊”第23卷第12期的“油菜籽与超临界甲醇原位萃取-酯交换反应制备生物柴油”文献中指出：直接利用油菜籽与超临界甲醇作用制备生物柴油，可以将超临界萃取与超临界酯交换反应结合起来，一方面利用超临界萃取来提高菜籽中油脂的萃取率；另一方面超临界萃取与超临界酯交换反应在同一个反应器中同时进行，可以省去榨油的程序、降低生物柴油的生产成本。关于植物油脂的超临界法萃取，目前研究较多的是超临界CO₂萃取法，该文献采用超临界甲醇法进行油脂的萃取以及将超临界萃取与超临界酯交换反应结合起来制备生物柴油的研究目前均无文献报导。然而最佳萃取与转酯化的操作温度与压力条件并不相同，且于同一反应器中同时进行超临界萃取与超临界转酯化为批次操作，并无法达到连续式工艺。

因此，有必要提供一种创新且具进步性的制备生物柴油的连续式系统及方法，以解决上述问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种制备生物柴油的连续式系统及方法，通过连续式萃取以及超临界醇类转酯化，制备得到生物柴油，具有工艺简单、成本低的特点。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种制备生物柴油的连续式系统，包括：

一液态醇储存槽，用以储存液态醇；

一连续式萃取模块，具有多数个萃取槽，所述萃取槽用以接收液态醇，并对萃取槽内的油脂原料进行萃取，以取得萃取产物，并达到连续萃取；

一管式转酯化反应器，用以接收萃取产物，以进行转酯化，得到转酯化产物；及

一第一气液分离槽，用以分离转酯化产物，以得到生物柴油。

在上述连续式系统中，优选地，该连续式系统还包括一第一液态泵及一第一预热器，用以加压及加热所述液态醇至亚临界态或高压液态。

在上述连续式系统中，优选地，所述连续式萃取模块包括三个萃取槽，用以分别进行油脂原料装填、萃取及泄料的交替作业。

在上述连续式系统中，优选地，所述油脂原料为富含三酸甘油酯的原料植物，萃取产物为三酸甘油酯及醇。

在上述连续式系统中，优选地，该连续式系统还包括一第二预热器，用以加热萃取产物。更优选地，该连续式系统还包括一止回阀，设置于所述第二预热器与所述连续式萃取模块之间。

在上述连续式系统中，优选地，所述管式转酯化反应器维持于超临界态操作条件。