[发明专利]一种利用脂肪酶催化制备生物柴油降酸的反应器和方法

说明书

本发明公开了一种利用脂肪酶催化制备生物柴油降酸的反应器和方法，一种利用脂肪酶催化制备生物柴油降酸的反应器，包括固定化脂肪酶环流反应器、短链醇储罐和循环泵，固定化脂肪酶环流反应器设置分布器、反应腔和混合腔，反应腔内部设置有导流筒，反应腔的顶部依次连接有冷凝器组和真空机组，所述真空机组将固定化脂肪酶环流反应器内的压力控制在1‑100kPa；短链醇泵通过短链醇管将短链醇储罐内的液态短链醇泵送至混合腔，可以精确控制短链醇进料速度，同时保证进料量稳定，有效解决短链醇以气体形式进料而产生的进气量不稳定、不可控的问题；所述循环泵将反应腔内的料液泵送至混合腔，提供环流动力，环流动力更强，且料液混合效果更好。

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，更具体而言，涉及一种利用脂肪酶催化制备生物柴油降酸的反应器和方法。

背景技术

目前，生物柴油能够大幅度减少发动机尾气的污染物排放，并具有极高的碳减排效果，同时还具备良好的燃烧性能、安全性、可降解性，是一种重要的绿色能源及油脂化工原料。常见的生物柴油制备方法主要是化学法和生物酶法，生物酶法因其反应条件温和、产品收率高、环保无污染而受到原来越多的关注。生物柴油的国标及欧盟标准都对产品酸值有严格限定，不能高于0.5mgKOH/g，是评判生物酶法技术可行性的一项关键指标。

为了使酸值达标，需要在较低的温度下将反应体系中的水分控制在极低的水平，通常在500ppm以下。为了达到以上目标，通常需要在固定化脂肪酶反应过程中，在真空条件下将反应体系的水分带走。传统工艺路线是将短链醇加热，并在真空条件下汽化，短链醇以气体状态进入维持在真空状态的装有固定化脂肪酶的环流反应器，短链醇气体推动环流反应器内的料液环流，同时短链醇气体将反应体系中的水分带走，进入冷凝器，短链醇气体及水分被冷凝、收集，达到降低反应体系含水量的目的。但是该工艺存在以下问题：一是以短链醇气体作为推动料液环流的动力，推动动力小，为了获得较大的推动动力，环流反应器内需要维持较高的真空度；二是短链醇通过调节真空度大小来控制流量，以气体形式进入环流反应器，存在进气量不稳定的情况；三是短链醇气体在进入环流反应器时，存在气体分布不均的情况，导致环流效果差，进而影响气液混合效果，导致反应体系含水量降低速度慢。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用脂肪酶催化制备生物柴油降酸的反应器和方法，能够在相对较低的真空度下，实现短链醇的均匀进料，同时提高脱水、降酸效率，能够更高效、低成本地实现生物柴油酸值达标。

根据本发明的第一方面，提供了一种利用脂肪酶催化制备生物柴油降酸的反应器，包括：

固定化脂肪酶环流反应器，所述固定化脂肪酶环流反应器设置分布器，所述分布器将固定化脂肪酶环流反应器内部分成位于上部的反应腔和位于下部的混合腔，所述反应腔内部设置有导流筒，所述反应腔的顶部依次连接有冷凝器组和真空机组，所述真空机组将固定化脂肪酶环流反应器内的压力控制在1-100kPa；

短链醇储罐，所述短链醇储罐连接有短链醇泵，所述短链醇泵通过短链醇管将短链醇储罐内的液态短链醇泵送至混合腔；

循环泵，所述循环泵的第一端通过第一管与反应腔连通，所述循环泵的第二端通过第二管与混合腔连通，所述循环泵将反应腔内的料液泵送至混合腔。

本发明的一个特定的实施例中，所述短链醇管和第二管通过混合器连通混合腔，所述混合腔设置有螺旋混合通道，所述螺旋混合通道设置有第一入口和第二入口，所述第一入口连接短链醇管，所述第二入口连接第二管，所述螺旋混合通道末端设置有若干个连通混合腔的出口。

本发明的一个特定的实施例中，若干个所述出口设置在螺旋混合器的侧壁，各所述出口朝向与出口处于所述螺旋混合器截面圆中对应位置的切线平行或重合。