[发明专利]一种生产生物柴油的装置和方法

说明书

本发明公开了一种生产生物柴油的装置和方法，属于生物柴油制备技术领域。所述装置包括冷凝器、再沸器、预反应器、背包反应器和隔壁塔；所述预反应器和背包反应器内装填催化剂，起到反应作用，所述主塔内为高效规整填料或塔板，起到精馏分离作用；制备生物柴油时，原料油和醇经过预热后进入预反应器内反应，反应后物流进入隔壁塔中分离，并在相应塔板抽出液体进入背包反应器进行进一步反应，反应后返回隔壁塔进行进一步分离，目标产物高纯度生物柴油由塔底采出并提供原料预热所需能量，未反应的组分原料醇和副产物水分别经由隔壁塔顶部不同位置采出。本发明将反应移至精馏塔外，具有节省设备投资及降低能耗生产高纯度生物柴油的效果。

技术领域

本发明涉及生物柴油制备技术领域，具体涉及一种生产生物柴油的装置和方法。

背景技术

能源亦称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量(如热量、电能、光能和机械能等)或可作功的物质的统称。是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。

燃料是指燃烧时能产生热能或动力和光能的可燃物质，主要是含碳物质或碳氢化合物。按形态可以分成固体燃料、液体燃料、气体燃料、化石燃料、生物燃料和核燃料等。

燃料能源是指燃料经过加热产生的热能形式的能源。燃料能源即是燃烧时能产生热能、光能的物质。主要包含亦化石燃料、生物燃料和核燃料。石油、煤炭等化石燃料均是天然资源，随着开采活动的频繁加剧，我国现有的矿物资源越来越稀少，呈现出即将枯竭的趋势；核燃料(nuclear fuel)是在核反应堆中通过核裂变或核聚变产生能量，核燃料虽然能产生较高的能量，但产生核能的物质(例如：铀、钚等)均存在着放射性毒害，对人体和环境存在着安全隐患；生物燃料(biofuel)是指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料，生物燃料可以替代由石油制取的汽油和柴油，是研究可再生能源开发利用的重要发展方向。生物燃料中所指的生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质；它包括植物、动物和微生物等，不同于石油、煤炭、核能等传统燃料，生物燃料是新兴的可再生燃料；具有可再生性、低碳、环保等特性，具有广泛推广应用的意义。

美国科学家最新的研究成果显示，目前应用最广泛的两种生物燃料是生物柴油和乙醇燃料；生物柴油与乙醇燃料相比，具有更广泛的选择性；生物柴油(Biodiesel)又称为生质柴油，是用未加工过的或者使用过的植物油以及动物脂肪通过不同的化学反应制备出来的一种被认为是环保的生物质燃料，通常是长链单烷基酯结构。这种生物燃料可以像柴油一样使用。生物柴油最普遍的制备方法是酯交换反应。由植物油和脂肪中占主要成分的甘油三酯与醇(一般是甲醇)在催化剂存在下反应，生成脂肪酸酯。脂肪酸酯的物理和化学性质与柴油非常相近甚至更好。生物柴油可代替石化柴油用于压燃式发动机中的再生性柴油燃料，与传统的石化能源相比，其硫及芳烃含量低、闪点高、十六烷值高、具有良好的润滑性，可部分添加到石化柴油中。近年来，随着人们对燃料能源需求量的急剧攀升，尤其是具有低碳环保特性的生物燃料，越来越受到广泛重视。能否提高能源净增益，是否具有环境效益和经济竞争力，并能在不减少粮食供应的前提下大量生产是生物柴油能否实现工业应用的前提。在生产生物燃料中的生物柴油过程中，催化剂起着关键的作用，常用的有碱性催化剂、酸性催化剂、酶催化剂和无机催化剂等。

生物酶法生产生物柴油具有反应条件温和，能耗低，对设备要求低等优点。专利CN1436834A提供了一种短链脂肪酸酯合成生物油料的方法，在适宜的温度下利用生物酶催化动植物油脂等可再生资源生产生物柴油。但生物酶法生产成本高、反应效率低，且催化酶易失活，这阻碍了生物酶法技术在工业生产中的应用，对其的研究现处于探索阶段。