[發明專利]生物質柴油的合成

有效

• 申請號: 200780046989.8
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101631608A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 歐文·馬修·戴維斯;理查德·大衛·杰克遜
• 申請（專利權）人: 再生控股有限公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;C11C3/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 吳貴明;張 英

技術領域

本發明涉及用于合成生物質柴油的方法和設備以及包括用于 合成生物質柴油的設備的船。

背景技術

生物質柴油(biodiesel)通過動物或植物油/脂肪的酯交換進行 生產。這樣的油和脂肪包括含有長鏈脂肪酸部分的甘油三酸酯。在 生物質柴油合成中，這樣的甘油三酸酯用短鏈醇，典型地是甲醇并 且有時是乙醇，雖然也能使用其它的醇進行酯交換。反應能夠在酸 性或堿性催化劑存在下進行，一般而言，堿性催化劑更快，其中最 常用的是氫氧化鈉或氫氧化鉀。典型地，含水量較低(特別是粉末 或球粒形式)的氫氧化鈉或氫氧化鉀與醇例如甲醇混合，然后再與 油混合。

對于生物質柴油商業化生產，期望在合理的時間周期內達到相 對較高程度的甘油三酸酯轉化成生物質柴油(優選96.5％或更高)。 在過去，已經發現，達到這樣高水平的轉化率所需的時間相當長。

所遇到的問題是堿性甲醇和油混合不是特別好，因為它們的密 度不同以及因為它們各自物相的聚結性而導致。

用于改進整個動力學的傳統方法包括升高溫度，以及通過攪拌 施加較大程度的剪切作用。

例如，在過去，酯交換反應是在裝有攪拌器的間歇反應器中進 行。盡管利用這樣的反應器獲得了比較合理的結果，但是對于大規 模工業化生產過程而言，優選連續系統，而不是間歇工藝工藝。

管式反應器一種是用于生物質柴油生產的連續反應器合適設 計。

各種裝置已經用于管式反應器中以提供高剪切作用，但是許多 這些裝置(例如噴嘴、機械攪拌器、振蕩流動)需要高能量輸入水 平，這會導致運行代價高昂或者涉及相對敏感的設備。在許多情況 下，在實施的時間間隔內，仍然無法達到高度轉化。

WO99/26913公開了一種生產脂肪酸甲酯的方法，其中采用了 產生高或強力湍流的靜態混合器。橫跨靜態混合器存在相當大的壓 降。這要求非常高的操作壓力，這是不經濟的。

提出本發明以克服了本技術領域內的這些問題。

本發明的發明人已經實現，酯交換反應本身非常快速(即，具 有非常高的速率常數)并且達到期望的完成水平的所需時間并非由 速率常數自身所限制，也不是簡單地由空間因素(液滴的反應表面 積)所限，而是由傳質因素和化學計量因子所限定的。

傳質因素可以通過考慮在例如約60℃的溫度下，由甘油三酸酯 包圍的堿性甲醇液滴進行解釋。在該液滴表面上的反應將會非常迅 速地發生，形成甲酯(生物質柴油)和甘油、甘油一酸酯和甘油二 酸酯的層。這將導致一層層個包圍甲酯(外層)、甘油、甘油一酸 酯和甘油二酸酯(中間層)和堿性甲醇液滴(中心核)的甘油三酸 酯。為了反應繼續，甲酯將不得不擴散到周圍的甘油三酸酯中，并 且甘油不得不被來自液滴減小核的堿性甲醇不斷稀釋。因此，反應 就會受到反應物和反應產物的擴散速率的限制，即使甘油一酸酯和 甘油二酸酯具有表面活性劑性質。這種限制在接近反應的最后四分 之一時變得更加明顯，例如在產生了75％的酯之后，當在近似濃堿 性甲醇液滴內的甘油百分數過度降低反應速率時，由此使得最后四 分之一的反應比前四分之三反應要花費顯著更長的時間。甲醇在甘 油中高度可溶。這種作用在現有技術中通過在該階段，通過分離工 藝移出甘油而克服。由于所移出的甘油保持大量最初所加的堿性甲 醇，所以需要堿性甲醇的第二次注入和混合工藝才能完成反應，在 這之后需要另一個甘油移出步驟。而且，在初始甲醇注入之后和在 第一階段甘油移出之前，存在相當比例的甘油一酸酯和甘油二酸 酯，增加了甲酯溶解于甘油中并被移出的趨勢。如果不通過另一種 工藝提取，這種生物質柴油就會顯著地降低整個工藝的產率。

因此，還有一個問題是，兩階段的甘油移出工藝會在該工藝中 產生顯著的延遲、復雜性和低效能。