[发明专利]超临界萃取－酯交换反应偶合法由原料直接制备生物柴油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及绿色可再生能源领域，尤其涉及一种超临界萃取-酯交换反应偶合法由原料直接制备生物柴油的方法。

背景技术

生物柴油作为一种清洁的可替代能源受到越来越多的重视，因为化石燃料储量有限，因此，开发新的可替代能源成为人类生存发展所面临的巨大挑战。现有的生物柴油制备方法可概括为：物理法、化学法和生物法。物理法又分为“直接混合法”与“微乳化法”，物理法虽然方法简单，设备要求低，但产品质量差，还存在严重的发动机积碳、润滑油污染等问题。化学法有“高温热裂解法”和“酯交换法”，高温热裂解法主要产物为生物汽油和生物柴油；酯交换法主要产物为生物柴油和甘油，酯交换法主要包括催化法和非催化法，催化法又分为酸碱催化法和脂肪酶催化法，其中，酸碱催化法工艺成熟，但产品分离困难，有环境污染问题，且能耗高。比如，能溶于反应物的酸或者碱，反应可在匀相中进行，反应速率快。但催化剂不能回收，而且对设备会造成腐蚀。固体酸催化剂可以克服腐蚀和回收问题，但反应在多相条件下进行，速率慢，而且催化剂本身成本提高。脂肪酶催化法仍在开发之中，尽管反应条件温和、酶没有污染，但游离酶不能重复利用，而固定化脂肪酶价格昂贵，反应时间长，转化率较低。最近还提出了非催化法，如：超临界甲醇酯交换法，该工艺具备反应时间短、转化率高、无催化剂、分离纯化简单等优势。但操作高温高压，能耗大，对设备要求高，尚需进一步深入研究。

目前为止，现有的生物柴油制备技术均采用动植物油脂为原料，显然油脂的生产、运输成为先决条件。众所周知，作物和林产品(如果木、麻风树等)都有一定的收获半径，研究如何实现就地由含油原料直接生产生物柴油的工艺技术，则具有实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种超临界萃取-酯交换反应偶合法由原料直接制备生物柴油的方法，该方法便于制造成可移动的生产装置，非常适合于就地生产和普及推广。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

超临界萃取-酯交换反应偶合法由原料直接制备生物柴油的方法，包括如下步骤：首先，来自CO₂储罐1的高压二氧化碳，经过减压阀2进入干燥-过滤器5之后，由冷凝器17进行一次冷凝，得到进一步液化后的二氧化碳由柱塞泵4送入混合器19，与来自低碳醇储罐3并经过高压计量泵7加压后的醇溶液进行混合；混合之后的介质先由预热器9进行预热，然后经过调节阀13送入超临界萃取器10，与事先装入其中的物料进行萃取。由调节阀13控制萃取器10中流体的流速，使其与物料充分接触反应，然后将萃取液送入装有催化剂的固定床高压反应器11中，并根据适当的醇油摩尔比3∶1～40∶1的需要由流股b这一旁路补充反应物低碳醇(甲醇或者乙醇)，由调节阀13控制反应器11中流体的流速，使其与催化剂充分接触反应；再将反应后的生成物送入分离器12，实现二氧化碳和液体成分主要包括醇、生物柴油、甘油等的分离；二氧化碳气体可以用流量计15计量后经流股e送入储罐16进行回收，也可以经流股m直接排空；分离器12底部液相产物经由流股h送至减压精馏塔18进行减压蒸馏回收未反应的醇，并将塔顶蒸发的醇蒸汽经冷凝器17冷凝回收打入低碳醇储罐3以便实现循环利用；塔顶负压由连接的真空系统24提供，塔底产品生物柴油和甘油经流股1送至生物柴油精制系统25进行分离纯化，塔底产物经再沸器23加热沸腾。

系统压力由压力表或压力传感器20显示，通过调节各管路上的阀门13进行控制；温度由热电偶/温度显示器21显示，由恒温水浴系统22进行调节控制；调节阀13上全部缠绕加热带。

本发明的有益效果是：该方法可以在较为温和的条件下由一步法直接从原料制备生物柴油，工艺简便，成本低，便于推广应用。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

图中：1、高压CO₂储罐，2、减压阀，3、低碳醇储罐，4、高压柱塞泵，5、干燥-过滤器，6、调节阀，7、高压计量泵，8、单向阀，9、预热器，10、超临界萃取器，11、固定床高压反应器，12、分离器，13、计量阀，14、截止阀，15、质量流量计，16、CO₂缓冲罐，17、冷凝器，18、减压精馏塔，19、汇流混合器/真空系统，20、压力表或压力传感器，21、热电偶/温度显示器，22、恒温水浴系统，23、再沸器产物分离系统，24、抽真空系统，25、生物柴油精制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细地描述：