[发明专利]制备生质柴油与三醋酸甘油酯的方法

说明书

本发明提供一种制备生质柴油与三醋酸甘油酯的方法，将酸性金属化合物、弱酸性金属化合物及水依比例混合，经挤压成型与高温烧结后形成固体金属氧化触媒，将固体金属氧化触媒填充于管状反应器中，进行转酯化与交换酯化反应产生脂肪酸甲酯及三醋酸甘油酯，藉由固体金属氧化触媒的活性高、稳定性佳等特性，可一步骤的连续式生产脂肪酸甲酯及三醋酸甘油酯，并获得较高的转化效率。

技术领域

本发明涉及一种制备生质柴油的方法，尤其是指一种具有较高的转化率并可连续式且一步骤生产生质柴油并产生高值化的三醋酸甘油酯的方法。

背景技术

石化燃料是目前世界上最普遍的动力来源，且其在工业发展、交通运输以及农业发展都占据着很重要的地位，进而提升人类的生活质量使得生活能够更加便利。然而，随着全世界快速增加的人口，石化燃料的使用量也开始大幅增加，但其产量有限是个长久以来的隐忧。再者，石化燃料长期存在的问题，如无法重复使用、空气污染、开采不易、价格不稳等亦难以获得解决。

相较之下，生质能中的生质柴油具有与化石柴油相近的性质，且这种燃料具有减少污染物的排放及对健康的影响、生物可分解性、无毒、不含硫、燃烧后产生的气体污染性低以及储存安全等优点，被视为是既经济又具潜力的能源替代方案之一。

生质柴油的制造方式主要分为化学催化和生物催化，其中化学硷催化因具有高转酯率、反应时间短等优点，是目前使用较广的技术。而用于化学硷催化的触媒包括液体类及固体类，当中固体硷触媒因具有易分离、可回收等特点，较受业界欢迎。目前常见用于制造生质柴油的固体硷触媒有氧化钙、碳酸锂等，然而氧化钙的空气稳定度差，易吸收空气中的水份与二氧化碳而失效，且氧化钙颗粒较大表面积较小，整体转酯率偏低。而碳酸锂的碱性强度较弱，因此转酯效果欠佳。

有鉴于此，如何开发一种新型触媒，且触媒的活性高、稳定性佳，且在适当的操作条件下，可一步骤连续式生产生质柴油及获得高值化的三醋酸甘油酯，并可获得较高的转化率，已是现在刻不容缓急需解决的课题。

发明内容

有鉴于过去一般皆以碱性触媒进行转酯化反应生产生质柴油，但伴随产出的副产物多以低值化特性居多，缘此，本发明的目的在于提供一种新型固态酸性触媒，触媒的活性高、稳定性佳，在适当的操作条件下，可一步骤连续式的生产生质柴油及产出高值化的三醋酸甘油酯，并可获得较高的转化率。

为了达到上述目的，本发明提供了一种制备生质柴油与三醋酸甘油酯的方法，是将酸性金属化合物、弱酸性金属化合物及水依比例混合，经挤压成型与高温烧结后形成固体金属氧化触媒，其中将固体金属氧化触媒填充于管状反应器中，进行转酯化与交换酯化反应产生脂肪酸甲酯及三醋酸甘油酯。

更进一步的，转酯化与交换酯化反应的反应物包含羧酸酯类及油脂类。

更进一步的，羧酸酯类为乙酸酯类。

更进一步的，油脂类是为大豆油、痲疯树籽油、蓖麻油、桐油、棕榈油、椰子油、油酸(oleic acid)、猪油、牛油、藻油、废食用油或废酸油中任一种或一种以上的混合物。

更进一步的，羧酸酯类为乙酸甲酯。

更进一步的，羧酸酯类与油脂类分别经由高压帮浦系统以由下往上(up-flow)的方式进入管状反应器中进行反应。

更进一步的，反应温度介于摄氏170℃～300℃之间。

更进一步的，反应压力介于40bar～80bar之间。

更进一步的，羧酸酯类与油脂类之体积比比值介于1～3之间。

更进一步的，空间流速WHSV(Weight Hourly Space Velocity)介于0.1～1.0(hr-1)之间，并可推算出反应滞留时间介于6分钟～60分钟之间。