[实用新型]一种利用生物酶法制备生物柴油的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生物柴油合成技术领域，特别涉及一种利用生物酶法制备生物柴油的装置。

背景技术

生物柴油是由生物油脂原料通过转酯或酯化反应生成的长链脂肪酸酯类物质,它是一种新型的无污染、可再生能源，其研究和应用已经受到了广泛的关注，是油脂工业的新前景。生物柴油在闪点、燃烧功效、含硫量、含氧量、芳烃含量、燃烧耗氧量方面均优于石化柴油，并且其燃烧尾气中的悬浮颗粒、CO、硫化物以及碳氢化合物都大幅度降低，具备环境友好性。

目前生物柴油主要通过化学法进行生产，化学法制备生物柴油存在油脂原料中的游离脂肪酸和水严重影响反应进行的问题，且反应过程中会产生大量含酸或含碱的废水，另外，反映的副产物甘油提纯难度较大；而利用生物酶法合成生物柴油具有反应条件温和无污染物排放等优点，符合绿色化学的发展方向，因而日益受到人们的重视。

在生物酶法合成生物柴油的反应中，主要通过油脂与短链醇的转酯和酯化反应制备生物柴油。然而，在反应过程中，其副产物甘油和水的含量不断提高，反应体系的粘度则不断降低(原料油脂的粘度要远大于生物柴油)，粘度的变化导致反应体系的乳化效果不断变差，部分甘油、水和短链醇相溶在一起，并且因为密度较大而聚集于反应器底部，以致该密度较大相(甘油、水和短链醇相)中含量较高的酶不能被充分利用，导致反应后期转化效率大大降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用生物酶法制备生物柴油的装置，以解决在生物酶法制备生物柴油中生物油酯与短链醇转酯和酯化反应的反应效率随着反应的进行明显降低的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种利用生物酶法制备生物柴油的装置，所述装置包括反应单元，所述反应单元设有至少一个反应釜，所述反应釜用于进行生物油脂与短链醇的转酯和酯化反应，包括釜体、设置在所述釜体之内的搅拌装置，以及设置在所述釜体之外的循环泵；所述釜体上设有原料入口、产物出口、循环料入口和循环料出口；所述循环泵的进料口连接至所述釜体的循环料出口，所述循环泵的出料口连接至所述釜体的循环料入口。

在本实用新型中，所述反应釜主要用于进行生物油料与短链醇在生物酶的作用下进行的转酯和酯化反应。

根据本实用新型的一个优选地实施方式，所述反应单元设有多个反应釜，所述的多个反应釜之间串联连接形成多级反应釜，例如3～6级反应釜。进一步优选地，所述的多个反应釜为四个反应釜，所述的四个反应釜之间依次通过联通管道串联形成四级反应釜(即上一级反应釜的产物出口通过联通管道连接至下一级反应釜的原料入口)，所述的四级反应釜中各反应釜的相对位置沿产物的流动方向逐步降低，使得上一级反应釜中的产物能够通过联通管道流入下一级反应釜，并且所述的四级反应釜中第二级反应釜和第三级反应釜还分别设有短链醇加料口，以便在第二级反应釜和第三级反应釜中添加短链醇。优选地，用于连通两个相邻反应釜的联通管道的两端的高度差为0.15～1m；更优选为0.2～0.6m。优选地，每个反应釜的产物出口与该反应釜底端之间的高度差为该反应釜高度的0.5～0.75倍，更优选为该反应釜高度的0.6～0.7倍。

在反应单元引出的产物流中，除了通过转酯和/或酯化反应得到的脂肪酸甲酯(当所述短链醇为甲醇时)外，还含有甘油、水以及催化反应进行的生物酶等，甚至由作为原料的生物油脂(例如地沟油)可能夹杂而带入的固相废渣，这些物质需要进行进一步分离，以得到油相、水相，并相应地排除由作为原料的生物油脂可能夹杂而带入的固相废渣，其中，所述油相通过进后续处理可以得到生物柴油，所述水相(包括溶于水的甘油和未反应的短链醇)可以用于回收其中的生物酶。根据本实用新型的一种优选实施方式，所述反应装置还包括分离单元和生物酶回收单元，其中，所述分离单元用于对来自所述反应釜的产物进行分离，以分离出油相和水相。上述分离过程可以采用本领域常用的分离机械，优选地，所述分离单元为碟式离心机。

所述生物酶回收单元用于回收来自所述分离单元的水相中的生物酶，优选地，所述生物酶回收单元包括金属膜过滤器和有机膜过滤器，所述金属膜过滤器用于对所述水相进行过滤，从而截留水相中的部分生物酶；所述有机膜过滤器用于对所述金属膜过滤器的滤液(也称为清液)进行过滤，从而进一步截留滤液中的生物酶，通过回收金属膜过滤器和有机膜过滤器的过滤剩余液(也称为浓液)即可回收生物酶。优选地，所述金属膜过滤器采用过滤精度为40～80nm，优选为50～70nm的金属膜；所述有机膜过滤器采用截留分子量为8000～16000道尔顿，优选为10000～15000道尔顿的有机膜。