[發明專利]微藻生物質先酯交換再萃取制備生物柴油的裝置

有效

• 申請號: 201511025446.0
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105602738B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 程軍;岑可法;周俊虎;劉建忠;王智化;張彥威;黃鎮宇;周志軍;楊衛娟
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C11C3/10
• 分類號: C11C3/10;C11B3/00;C11B3/12;C10L1/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 周世駿

本發明涉及化工生產裝置，旨在提供微藻生物質先酯交換再萃取制備生物柴油的裝置。該裝置包括多功能釜、溶劑儲罐、溶劑冷凝器、蒸餾釜、生物柴油儲罐、甲酯冷凝器、空氣平衡罐、真空泵；多功能釜的頂部與溶劑冷凝器相連，溶劑冷凝器與溶劑儲罐相連，溶劑儲罐與空氣平衡罐相連接；多功能釜的底部與蒸餾釜的頂部相連接，蒸餾釜的頂部與甲酯冷凝器相連接，甲酯冷凝器與生物柴油儲罐相連，生物柴油儲罐頂部與空氣平衡罐連接；空氣平衡罐與真空泵相連接。本發明能在不使用劇毒氯仿萃取劑的情況下高效快速地利用微藻生物質制取生物柴油，效率高，成本低，生產操作安全簡便，具有非常廣闊的工業應用前景。

技術領域

本發明是關于化工生產裝置領域，特別涉及微藻生物質先酯交換再萃取制備生物柴油的裝置。

背景技術

1996年成為原油凈進口國以來，我國國內經濟的迅速增長帶動原油需求的持續增加。2013年原油表觀消費量升至48845.9萬噸，對外依存度達到57.39％。隨著中國經濟的發展，對石油能源的消耗還會越來越大，不可避免的對外的依賴就越來越嚴重。這給我國能源安全帶來了巨大的威脅。同時，隨著我國汽車保有量不斷提升，汽車尾氣污染已經成為一個嚴重的社會問題。與石化柴油相比，生物柴油中的高氧含量(10％)能夠提高燃燒性能并且降低CO、積碳和碳氧化合物的釋放，而大豆油、棕櫚油、餐飲廢油等常規生物柴油原料遠遠不能滿足社會經濟發展的要求，因此解決生物柴油原料來源問題是生物柴油能否大規模應用的關鍵。

微藻不與農爭糧、不與糧爭地。就在生物柴油制取研究的最初期，人們主要把目光放在陸生的油料作物，例如菜籽油、花生油、大豆油等，但是將這些原本是糧食作物的植物用以生產生物柴油會造成另一個嚴峻的問題，就是“與農爭糧”；后來人們又把目光轉向棕櫚樹等不是糧食作物的油料作物，但是大規模的發展種植油料作物又會造成“與糧爭地”的后果。而微藻主要生長在水生環境中，不管是海水、淡水、室內、室外，甚至是一些荒蕪的灘涂鹽堿地、廢棄的沼澤、魚塘、鹽池等都可以用來養殖藻類。以其為主要的生物柴油生產原料，很好地解決了以上的問題。

微藻的產油量高。微藻作為一個太陽光光驅動的能量工廠，源源不斷的將從外界吸收的光能、二氧化碳、養分等營養物質轉化為不同的新城代謝產物儲存起來，其中一個重要的代謝產物就是油脂。大部分藻類的含油量都在20％-50％，有一些藻類的含油量特別高，最高能夠達到本身細胞干重的77％。綜合藻類的生產量和生長速度，它的產油量可以達到陸生油料作物例如大豆的30-100倍。

綜合藻類以上的優點，我國18000km的大陸海岸線和14000公里的島嶼海岸線上有著大片灘涂和濕地，非常適合微藻的大規模養殖和循環利用。通過培育微藻獲得生物柴油，是解決我國能源危機及環境問題的有效途徑之一。

傳統的微藻油脂提取方法主要有以Bligh and Dyer方法為代表的溶劑萃取法。這種方法一般使用弱極性的溶劑(如氯仿)與極性溶劑(如甲醇)按一定比例混合，對干藻生物質進行油脂萃取。為了簡化油脂提取酯交換工藝，Johnson等在2009年提出同時進行油脂萃取及酯交換制取生物柴油的一步法，即同時使用萃取劑、甲醇及酯交換催化劑對微藻生物質進行處理(Johnson&Wen,2009)。他們將氯仿、正己烷、石油醚分別和甲醇1：1混合作為溶劑配合硫酸對生物質直接進行萃取及酯交換。實驗結果發現，使用氯仿時，生物柴油的產量比傳統的兩步法高出16％左右。而使用正己烷及石油醚作為溶劑時，其油脂萃取率都只有使用氯仿時的14％左右。但是該方法需要使用氯仿等有毒溶劑才能獲得較高的油脂萃取率，不適合工業化生產應用。

因此，采用先酯交換再萃取的方法，避免了劇毒氯仿的使用，能高效快速地利用微藻生物質制備生物柴油具有重要意義，然而尚未有針對微藻生物質先酯交換再萃取制備生物柴油的相關裝置設計。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術中的不足，提供一種用于利用微藻生物質先酯交換再萃取制備生物柴油的裝置。為解決上述技術問題，本發明的解決方案是：