[发明专利]一种生物酶法制备生物柴油的装置及方法

说明书

本发明公开了一种生物酶法制备生物柴油的装置，包括反应单元，所述反应单元包括至少一个反应釜，所述反应釜用于进行生物油脂与短链醇的转酯和酯化反应，包括釜体、设置在所述釜体之内的搅拌装置，以及设置在所述釜体之外的循环泵；所述釜体上设有原料入口、产物出口、循环料入口和循环料出口；所述循环泵的进料口连接至所述釜体的循环料出口，所述循环泵的出料口连接至所述釜体的循环料入口；本发明还公开了一种生物酶法制备生物柴油的方法。本发明在传统的搅拌式反应釜的基础上中加入一个循环泵，提高了反应体系的混合效果，进而提高了油酯与短链醇的转酯和酯化反应效率，与传统的单纯搅拌混合相比，在达到大致相同的反应效果时，节省能耗。

技术领域

本发明属于生物柴油合成技术领域，特别涉及一种生物酶法制备生物柴油的装置及方法。

背景技术

生物柴油是由生物油脂原料通过转酯或酯化反应生成的长链脂肪酸酯类物质,它是一种新型的无污染、可再生能源，其研究和应用已经受到了广泛的关注，是油脂工业的新前景。生物柴油在闪点、燃烧功效、含硫量、含氧量、芳烃含量、燃烧耗氧量方面均优于石化柴油，并且其燃烧尾气中的悬浮颗粒、CO、硫化物以及碳氢化合物都大幅度降低，具备环境友好性。

目前生物柴油主要通过化学法进行生产，化学法制备生物柴油存在油脂原料中的游离脂肪酸和水严重影响反应进行的问题，且反应过程中会产生大量含酸或含碱的废水，另外，反应的副产物-甘油提纯难度较大；而利用生物酶法合成生物柴油具有反应条件温和无污染物排放等优点，符合绿色化学的发展方向，因而日益受到人们的重视。

生物柴油的生产成本中70％～90％是由原料价格决定。国外生物柴油以动植物毛油为原料；我国由于人口众多，资源相对匮乏，食用油一直供应偏紧，相当一部分依赖进口，价格居高不下，用动植物毛油生产生物柴油不但成本高，也有悖于我国国情；然而我国是食用油消费大国，所产生的废油资源相当丰富，以废动植物油为原料加工生物柴油既缓解了能源短缺问题，同时也在一定程度上解决了食品安全问题。

然而，废动植物油来源广泛、复杂，包括动植物油精炼废料，如皂脚和油脚生产的酸化油、脂肪酸，还包括餐饮废油中的地沟油和潲水油等。一般这类油脂中都含有一些对生物酶有害的物质，如醛、酮类物质。废动植物油中的这些有害物质对生物酶的活性有很大的影响，容易使生物酶失活，导致生产时需要频繁更换生物酶。如果为了去除这些有害物质，将废动植物油进一步精制，又会导致酶法制备生物柴油相对化学法来说在生产成本上处于明显劣势。

另外，在生物酶法合成生物柴油的反应中，主要通过油脂与短链醇的转酯和酯化反应制备生物柴油。然而，在反应过程中，其副产物甘油和水的含量不断提高，反应体系的粘度则不断降低(原料油脂的粘度要远大于生物柴油)，粘度的变化导致反应体系的乳化效果不断变差，部分甘油、水和短链醇相溶在一起，并且因为密度较大而聚集于反应器底部，以致该密度较大相(甘油、水和短链醇相)中含量较高的酶不能被充分利用，导致反应后期转化效率大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用生物酶法制备生物柴油的装置及方法，以解决在生物酶法制备生物柴油中生物油酯与短链醇转酯和酯化反应的反应效率随着反应的进行明显降低的问题。

根据上述发明目的的第一个方面，本发明提供了一种利用生物酶法制备生物柴油的装置，所述装置包括反应单元，所述反应单元设有至少一个反应釜，所述反应釜用于进行生物油脂与短链醇的转酯和酯化反应，包括釜体、设置在所述釜体之内的搅拌装置，以及设置在所述釜体之外的循环泵；所述釜体上设有原料入口、产物出口、循环料入口和循环料出口；所述循环泵的进料口连接至所述釜体的循环料出口，所述循环泵的出料口连接至所述釜体的循环料入口。

在本发明中，所述反应釜主要用于进行生物油料与短链醇在生物酶的作用下进行的转酯和酯化反应。