合成生物柴油的方法技术

本发明专利技术提供了一种合成生物柴油的方法。该方法首先将油脂与溶有碱性催化剂的低碳醇溶液按设定比例分别注入换热器中加热，然后将分别加热的所述油脂和所述低碳醇溶液注入持续换热的微混合器中混合形成反应液，接着，所述反应液进入微反应器中反应，最后反应产物经分离、提纯得到生物柴油。该方法缩短了反应时间、降低了能耗，提高了转化率和收率，不需要间歇辅助时间等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物柴油
，尤其是涉及合成生物柴油的方法。
技术介绍
生物柴油是传统石油的一种可以清洁燃烧的代替品。生物柴油可以由自然界的可再生能源，如新鲜的或用过的植物油或动物油脂作为原料合成。另外，与传统柴油相比，生物柴油还具有燃烧排放量低等优点。目前生物柴油主要通过化学方法制得。US2005/0108927，CN1412278A和CN1687313C中披露了一种制备生物柴油的方法，即在酸、碱或酶催化剂存在条件下，油脂与醇在20-80℃下，经过2-6h反应制得生物柴油。但是，该方法的反应时间较长；其次，为了获得更高的转化率，反应中醇的用量通常高于其化学计量，因此需要通过增加能耗来保持反应所需温度；另外，该方法采用间歇反应器进行反应，因此辅助时间较长，而且不易实现自动化控制；最后，由于该方法反应体系存在醇油互不相容问题，反应传质不理想，收率不高。最近几年又兴起了在超临界状态下，油脂与醇通过酯交换反应合成生物柴油的方法。CN1594504A披露了一种用超临界方法在2-15分钟内完成反应的方法，反应产率高，并且由于没有催化剂，所以分离过程非常简单。但在这种方法中，若使油脂尽可能转化，所使用的醇的用量摩尔比需为油脂的40到100倍，因此相应地增加了醇的回收成本及能耗。这种方法的另一缺点是如果要在几分钟之内使得油脂的转化率提高到85％以上，则该方法对反应条件的要求将十分苛刻，一般情况下需要温度在320℃以上，压力在25Mpa以上，而这对设-->备要求很高，且能耗很大。CN1861751C披露了一种在微通道反应器中用碱催化法合成生物柴油的方法，该方法可以在60℃下，5分钟内使转化率达到95％左右。该方法中反应物料需预先混合，因此在常温下的混合过程中低效率的反应已经开始，再加上醇与油不相溶，混合的物料在送往反应器过程中分层，使反应效率降低。如果加上混合过程中的反应时间，该方法合成生物柴油实际的总反应时间并不短。该方法虽然使用了混合所需的设备和能耗，但是并没有得到相应的混合和反应效果。因此，需要开发一种能耗低，效率高的连续操作的生物柴油合成工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种合成生物柴油的方法。本专利技术所提供的合成生物柴油的方法，其特征在于，该方法包括步骤：将油脂与溶有碱性催化剂的低碳醇溶液按设定比例分别第一和第二换热器中加热；将所述加热的油脂和低碳醇溶液注入一个微反应系统混合反应；和将所得到的反应产物分离、提纯得到生物柴油。所述微反应系统包括一个微混合器和一个微反应器，所述经加热的油脂和低碳醇溶液在所述微混合器中混合形成所述反应液，所述反应液在所述微反应器中反应。所述微反应器包括一个微通道，还可以包括一个微换热器，所述微换热器可以对所述微通道中的物料加热。所述微反应系统还包括一个微控制器，用于控制所述反应以一个设定流量下反应。所述微反应系统还包括另一个微控制器，用于控制所述反应以一个设定温度下反应。所述微反应系统还包括再一个微控制器，用于控制所述反应在一个设定压力下反应。-->本专利技术中所述的微混合器混合通道尺寸为10μm～300μm，优选20μm～100μm，特别优选20μm～50μm。本专利技术中所述微通道内径为0.5～3mm，优选0.5～2.5mm。所述油脂为植物油脂、动物油脂或其混合物。所述低碳醇为甲醇、乙醇、丙醇和丁醇等，优选甲醇。所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾和甲醇钠等。所述碱性催化剂的用量为油脂重量比的0～2％，优选0.8～1.2％。所述低碳醇与油脂的用量摩尔比为3～15∶1；优选3～8∶1。所述反应在所述微混合器和所述微反应器中的停留时间为0.1～15min，优选0.5～10min。所述反应的温度为20～130℃，优选40～80℃。所述反应的体系压力为1～13bar。所述反应结束后用20％的盐酸溶液中和所述碱性催化剂，将溶液pH值调节到6～7。与现有技术相比，本专利技术所提供的方法不需将反应物料进行预混合，从而减少设备投入，降低了能耗，同时缩短整个反应的周期。本专利技术由如下附图和具体实施方式加以详细说明，但不能理解为对本专利技术的限制。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的用微反应系统制备生物柴油的工艺流程示意图。-->具体实施方式本专利技术提供了一种采用微反应系统生产生物柴油的方法。微反应系统包括化工工艺所需要的微混和器和微反应器，还可以包括微换热器和微控制器等化工单元。微反应器内部通道尺寸远远小于常规管式反应器，其内部是由直径为10-500微米的很多微通道相联而成，有极大的比表面积，可达40000-50000m2/m3。与常规尺度的化工工艺系统相比，微反应系统因其极小的内部尺寸及极大的比表面积，而极大地加强了传热和传质。在微混合器中，不同液体呈多股层流静态混合，由于混合通道只有几十微米，所以液体可以在1秒之内达到完全均匀混合，因此，在本专利技术中，进入微反应系统前反应物料不需要既耗能又需要额外的混合装置的处理过程。微换热器具有非常高的比表面积，可以使反应体系在短时间内达到所需要的温度。在微反应系统中，每个化工单元之间实现无管连接，可以方便的组装、移动、拆卸与清洗。微反应系统所具有的这些优点，即可以提高合成生物柴油的反应速率，使合成反应在很短的时间内完成，又能得到很高的收率。本专利技术所提供的方法可以实现生物柴油的连续生产，反应过程可以由自动化控制系统进行检测与控制。在工业生产中，通过增加微混合器和微反应器的数量进行简单的放大就可以提高生物柴油的产量。图1是根据本专利技术的一个实施例的一个用微反应系统制备生物柴油的工艺流程示意图。将反应物料油脂、溶有碱性催化剂的低碳醇溶液通过恒流泵10、20分别注入换热器30、40中加热。所用油脂可以是植物油脂，如低芥酸芥花油，菜籽油，大豆油，花生油，-->棉籽油，玉米油，棕榈油，椰子油，蓖麻油和葵花油等，也可以是动物油脂，例如猪油，羊油和牛油等，还可以是上述油脂的混合物。所述溶有碱性催化剂的低碳醇溶液与油脂的摩尔比为3～15∶1，优选低碳醇与油脂摩尔比为3～8∶1。所述碱性催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾和甲醇钠等，所述碱性催化剂的用量为油脂重量比的0～2％，优选0.8～1.2％。经加热的反应物料进入持续换热的微混合器50中均匀混合，混合反应物料温度可以由流量控制器80调节换热介质流量来控制，由温度传感器90来显示。混合反应物料进入微反应器60中在一定温度下进行反应。其中反应物在微反应器中的停留时间为0.1～15min，优选0.5～10min。反应温度为20～130℃，优选40～80℃。微反应系统的压力可以通过压力控制器70进行调节，反应体系压力为1～13bar。在微反应系统出口收集的产物经过分离、提纯，得到生物柴油。实施例实施例1将8.86gNaOH溶于192.24g甲醇中形成均相混合液，该混合液与886g低芥酸芥花油分别通过换热器加热至60℃，被加热的混合液与低芥酸芥花油分别以0.61ml/min和2.4ml/min的流速通过恒流泵连续注入到混合尺寸为50μm持续换热的微混合器中，此时NaOH的浓度为1％，甲醇与低芥酸芥花油的摩尔比为6∶1。被加热的反应物料进入内径为2.17mm的微反应器中在60℃下反应10min。出口液体经过静置分离，上层液体经中和、洗涤、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成生物柴油的方法，其特征在于，该方法包括步骤：　将油脂与溶有碱性催化剂的低碳醇溶液按设定比例分别注入第一和第二换热器中加热；　将所述加热的油脂和低碳醇溶液注入一个微反应系统反应；和　将所得到的反应产物分离、提纯得到生物柴油。

【技术特征摘要】
CN 2007-6-28 20071004292711.一种合成生物柴油的方法，其特征在于，该方法包括步骤：将油脂与溶有碱性催化剂的低碳醇溶液按设定比例分别注入第一和第二换热器中加热；将所述加热的油脂和低碳醇溶液注入一个微反应系统反应；和将所得到的反应产物分离、提纯得到生物柴油。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微反应系统包括一个微混合器和一个微反应器，所述经加热的油脂和低碳醇溶液在所述微混合器中混合为反应液，所述反应液在所述微反应器中反应。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微混合器混合通道尺寸为10μm～300μm。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述微混合器混合通道尺寸为20μm～50μm。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微反应器包括一个微通道。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述微通道的内径为0.5～3mm。7.如权利要求1、2或5所述的方法，其特征在于，所述微反应系统还包括一个微换热器，所述微换热器用...

【专利技术属性】
技术研发人员：付敏，廖建平，胡琼，王卫江，
申请(专利权)人：拜耳技术工程上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]