[發(fā)明專利]一種高酸價(jià)油生產(chǎn)生物柴油的雙催化方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111676816.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN116410821A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周建根;劉成林;劉飛;王媚艷;葉建軍;顧陸楊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫優(yōu)普克生物科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C11C3/00
• 分類(lèi)號(hào): C11C3/00;C10L1/02;C12P7/649;C12M1/40
• 代理公司: 杭州派肯專利代理有限公司 33414
• 代理人: 郭薇

本發(fā)明屬于油脂化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高酸價(jià)油生產(chǎn)生物柴油的雙催化方法及裝置。所述方法是采用固定化脂肪酶在略過(guò)量的甲醇條件下催化高酸價(jià)油進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，隨后采用樹(shù)脂催化劑將其中未轉(zhuǎn)化的游離脂肪酸和甲醇轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯，反應(yīng)結(jié)束得到生物柴油。所述裝置包括通過(guò)管道依次連通的酶反應(yīng)罐、沉降罐、加熱釜、換熱器、樹(shù)脂催化柱和閃蒸罐，可以與所述方法配套生產(chǎn)生物柴油。本發(fā)明所述方法具有生物酶法的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)，又可提高脂肪酸甲酯的收率，同時(shí)操作簡(jiǎn)單、工藝條件溫和。并且能夠?qū)崿F(xiàn)酶和樹(shù)脂催化劑的重復(fù)使用，降低生產(chǎn)成本，回收生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的水和甲醇并作為原料繼續(xù)使用，節(jié)省能耗。避免大量廢水產(chǎn)生，環(huán)保節(jié)能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于油脂化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高酸價(jià)油生產(chǎn)生物柴油的雙催化方法及裝置。

背景技術(shù)

用高酸價(jià)油脂生產(chǎn)生物柴油(脂肪酸甲酯)，具有原料可再生、含硫低、不含芳香烴等物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，其燃燒性能與石油柴油相似，部分性能甚至優(yōu)于石油柴油。目前，用高酸價(jià)油脂原料生產(chǎn)生物柴油，現(xiàn)在主流工藝有兩條：

化學(xué)法：因高酸價(jià)油脂中含有大量游離脂肪酸，不能只用酸催化劑或者堿性催化劑生產(chǎn)生物柴油，須先用濃硫酸或磷酸作為酸性催化劑預(yù)處理，將游離脂肪酸轉(zhuǎn)化為酯，再用堿性催化劑將甘三酯轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯。

但化學(xué)方法工藝復(fù)雜，甲醇必須過(guò)量，造成甲醇損耗大，后續(xù)工藝甲醇回收能耗大；采用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿，反應(yīng)溫度高，對(duì)設(shè)備防腐有較高要求，不可避免會(huì)伴隨副反應(yīng)，產(chǎn)品氧化嚴(yán)重，顏色深，生產(chǎn)過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量酸堿廢水。

生物酶法：脂肪酶不僅可以催化脂肪酸和甲醇生成脂肪酸甲酯和水，同時(shí)還可以催化甘三酯和甲醇生產(chǎn)脂肪酸甲酯和甘油。具有一種催化劑完成兩步反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。高酸價(jià)油脂正是酶法很好的原料。

生物酶法合成生物柴油可以避免傳統(tǒng)化學(xué)方法的不足，酶法具有反應(yīng)條件溫和、醇用量少、無(wú)污染排放的優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域具有節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。但是由于短鏈醇對(duì)酶有一定的毒性，酶的使用壽命短，重復(fù)回收利用率較低。產(chǎn)物甘油和水影響反應(yīng)平衡向右側(cè)進(jìn)行，無(wú)法將油脂酸價(jià)降低、徹底轉(zhuǎn)化脂肪酸甲酯從而影響脂肪酸甲酯的收率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，提供一種高酸價(jià)油生產(chǎn)生物柴油的雙催化方法，并根據(jù)工藝方法提供了一套配套的生產(chǎn)裝置。本發(fā)明所述方法具有生物酶法的節(jié)能環(huán)保特點(diǎn)，又可提高脂肪酸甲酯的收率，同時(shí)操作簡(jiǎn)單，成本低。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明的目的之一是提供一種高酸價(jià)油生產(chǎn)生物柴油的雙催化方法，包括以下步驟：

步驟1：采用固定化脂肪酶在略過(guò)量的甲醇條件下催化高酸價(jià)油進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)平衡后，得到反應(yīng)料液1；

步驟2：采用樹(shù)脂催化劑將步驟1的反應(yīng)料液1中未轉(zhuǎn)化的游離脂肪酸和甲醇轉(zhuǎn)化為脂肪酸甲酯，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)處理后，得到生物柴油。

優(yōu)選地，所述高酸價(jià)油的酸價(jià)為50-150mgKOH/g；更優(yōu)選的，高酸價(jià)油為高酸價(jià)餐廚油、高酸價(jià)米糠油等的至少一種，酸價(jià)為50-150mgKOH/g。

優(yōu)選地，所述步驟1中，固定化脂肪酶為無(wú)錫優(yōu)普克生物科技有限公司生產(chǎn)的CTG?1090。該酶對(duì)短鏈醇有很強(qiáng)的耐受性，生產(chǎn)成本遠(yuǎn)低于進(jìn)口固定化酶制劑。

更優(yōu)選地，所述固定化脂肪酶可以通過(guò)如下方法制備：以耐熱酵母基因工程菌為菌種，發(fā)酵得到脂肪酶，將所述脂肪酶進(jìn)行固定化，所述固定化的方法為中國(guó)專利CN201811654095.3(發(fā)明專利名稱：一種脂肪酶的固定化方法)中記載的方法；更優(yōu)選的所述方法為：在Na₂HPO₄-檸檬酸緩沖液中，將脂肪酶與大孔苯乙烯樹(shù)脂載體固定，經(jīng)洗滌干燥得到固定化脂肪酶。

優(yōu)選地，所述步驟1中，甲醇的質(zhì)量為高酸價(jià)油質(zhì)量的16-20％。