[發明專利]生物柴油的一體化生產工藝及專用裝置

無效

• 申請號: 200710052063.1
• 申請日: 2007-04-29
• 公開（公告）號: CN101294093A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 韓鶴友;鄭新生;王運;文利柏;胡圣揚
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C10G3/00
• 分類號: C10G3/00;C11C3/04;C11C3/10
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明屬于生物柴油制備技術領域，具體涉及生物柴油的一體化工藝及其專用裝置。

背景技術

國內外生物柴油的生產方法基本上是化學法，普遍存在的問題是：反應溫度較高、工藝復雜；反應過 程中使用過量的甲醇，后續工藝必須有相應的醇回收裝置，處理過程繁復、能耗高；油脂原料中的水和游 離脂肪酸會嚴重影響生物柴油的產率及品質；產品純化復雜，酯化產物難于回收；反應生成的副產物難于 去除，而且使用酸堿催化劑產生大量的廢水、廢堿(酸)液，對環境造成二次污染。

現有的生產工藝一般采用“間歇式油脂甲酯化技術”，少數企業采用“加壓連續甲酯化技術”。間歇式 油脂甲酯化技術的缺點是不能連續生產，操作費用高，存在安全問題等；加壓連續甲酯化技術生產的脂肪 酸甲酯產品中游離甘油含量較高，不適合用作生物柴油，并有4％～5％的殘余物料損失。生產生物柴油的 化學催化劑，目前基本采用堿催化，消耗量大，后處理十分復雜，生產成本高；目前日本正在研究用酶催 化的油脂甲酯化技術，但使用酶催化劑的費用要遠遠高于化學催化劑，目前這一技術仍有待完善，尚不具 備工業化推廣條件。

經檢索，與本發明的主題相關的專利文獻如中國發明專利公開說明書(專利申請號：200610126876.6) 公開了“一種連續式制備生物柴油的方法”，該申請的核心是使用一個環路湍流反應器和1-5個二級反應器， 其中的原料油與甲醇以及復合堿土金屬催化劑一起經加壓、預熱，在環路湍流反應器中進行酯化和酯交換 反應。第一級反應后再進入第二級反應得到終產品生物柴油及其副產品甘油。該專利申請較傳統的反應釜 等固定反應器是一個革新，但是鑒于該專利申請中湍流反應器(申請人自己制造)和催化劑(從某公司購 買的一種大類的催化劑，具體使用那一種催化劑，說明書中沒有詳細說明書)是發明的核心技術，但是說 明書中對此沒有完全公開其技術細節，公眾通過說明書介紹難以實施該發明并達到該發明所稱的效果。在 申請號為200610086175.4(發明名稱：均相連續反應制備生物柴油的方法)文獻中，提供了一種據稱一種 連續、均相制備生物柴油的方法，將天然油脂或廢棄油與甲醇或氫氧化鈉或氫氧化鉀以及有關溶劑共混形 成均相體系進行生物柴油的制備，發明的核心是在據稱是管道反應器中完成的。其缺陷是說明書對實施發 明的關鍵裝置即管道反應器沒有作詳細的說明，也沒有附圖，其技術細節公開不充分，使本領域的技術人 員無法實施。中國實用新型專利說明書(專利號：200620081061.6)公開了一種生物柴油連續生產裝置， 該裝置兩個二級反應裝置組成，其核心部件-反應器為管式反應器，反應器內設有均勻分布的鱗片，但是該 鱗片結構如何，如何安裝在管道上說明書沒有披露更加詳細的信息，也沒有附圖提供支撐，亦屬于公開不 充分。

眾所周知，一體化生物柴油的制備工藝和設備中，關鍵是對配套設備(裝置)的細化、催化劑的選擇 和制備以及一些重要的工藝參數的充分公開，是完成發明和實現發明所稱技術效果的必不可少的重要技術 信息，而現有文獻中目前尚未有關于一體化制備生物柴油的可實施的信息，尤其缺少催化反應的關鍵裝置 和催化劑及其催化反應的關鍵技術和條件。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺陷，設計出一種生產生物柴油的一體化工藝及其專用裝置，以解 決現有技術中原料油催化反應不徹底和甘油不能在線脫除等技術難題。本發明提出的一體化生產工藝及專 用裝置具有原料利用率高、后處理簡單，無廢水、廢酸(堿)液的排放，無環境污染等特點。

本發明使這樣實現的：

一種用于生物柴油的一體化生產工藝，其步驟包括酯化和/或酯交換反應，所述的反應是在一個連續的 反應系統中完成的，按照以下步驟：

(1)將高酸值的動植物毛油或動植物精練油與甲醇加入所述的反應系統中，該系統是由每一個獨立的由 冷凝段、反應段和分離段構成一個工作單元，工作單元之間通過管線、泵和閥門連接構成整個反應系統， 所述的冷凝段、反應段和分離段分別由冷凝器、反應塔和分離塔構成，所述的動植物油從反應塔上部加入， 所述的甲醇從分離塔上部加入；

(2)向反應系統的反應塔中裝入粒徑為25～50nm的納米固體雜多酸或/和雜多堿催化劑，催化劑用量為動 植物油重量的1％～6％，保持醇/油摩爾比為6～48:1；