用于生物柴油生产的系统和方法技术方案

本文描述用于使用固体、非均相催化剂将各种进料(例如以含有甘油酯的植物油、含有甘油酯的动物油、和含有甘油酯的海藻油的形式)酯交换至生物柴油产品的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及生物柴油生产。更特别地，本专利技术涉及使用固体、非均相催化剂的生物柴油生产。
技术介绍
生物柴油日益用于作为基于石油的燃料的生物可降解的、无毒的替代。生物柴油的例子包括大豆柴油(或大豆油甲酯)、油菜籽甲酯、以及各种其它的植物和动物油甲酯。尽管对于生物柴油的兴趣在增加，在近年制备其的方法基本上尚未改变。生物柴油生产典型地包括称为“酯交换”的反应，使得在催化剂的存在下将酯与诸如甲醇的醇反应，从而制备不同的酯和不同的醇。由于在甲醇中生物柴油的高溶解性，目前生物柴油生产典型地不允许将催化剂回收。此外，用于中和和催化剂的去除中包括的劳动和材料产生经济和环境担忧。例如，通过能量和劳动密集方法来典型地制备大豆柴油，其中在均相催化剂的存在下将大豆油与甲醇反应，所述均相催化剂恩能够是高度毒性的。由于在甲醇中均相催化剂的高溶解性，该催化剂不能够容易地回收或循环使用。而且，从均相催化剂和其它的副产品中分离期望的大豆油甲酯典型地包括与诸如盐酸(或HCl)的强酸的精确的中和，以及使用水大量的洗涤以去除所得的盐。甘油(或丙三醇)是酯交换的有价值的副产物，以及具有各种化妆的、工业的和食物的用途。然而，用于分离大豆油甲酯的湿法洗涤操作倾向于引入杂质至甘油，这能使其分离复杂化。尤其，从所得的盐中甘油的分离典型地是通过真空蒸馏进行。因为甘油具有相对高的沸点，真空蒸馏变成昂贵的和能量密集的操作。在这种背景下，出现开发用于本文所述生物柴油生产的系统和方法的需求。专利技术概述本专利技术的某些方面涉及用于制备生物柴油的方法。在一个实施方案中，方法包括(I)制备包括固体、非均相催化剂和(C1-C5)醇的催化剂混合物；(2)将催化剂混合物与含有甘油酯的进料合并，从而提供反应混合物；(3)使反应混合物反应，从而制备甘油和脂肪酸(C1-C5)烷基酯；(4)从反应混合物中将催化剂回收；(5)从反应混合物中将(C1-C5)醇的未反应的部分回收；(6)从反应混合物中分离甘油；以及(7)从反应混合物中分离脂肪酸(C1-C5)烷基酯。本专利技术的另外的方面涉及用于进行该方法的装置和系统。在一个实施方案中，生物柴油生产系统包括(I)至少一种反应器，将其配置为使反应混合物反应，从而制备甘油和脂肪酸(C1-C5)烷基酯，其中所述反应混合物包括固体、非均相催化剂，(C1-C5)醇，和含有甘油酯的进料；(2)至少一种催化剂回收装置，将其耦合至所述反应器，并且将其配置为从所述反应混合物中回收所述催化剂和回收所述催化剂至所述反应器；(3)至少一种甘油分离器，将其耦合至所述反应器，并且将其配置为从包括所述脂肪酸(C1-C5)烷基酯的第二相中分离包括所述甘油的第一相；(4)第一醇反萃取器，将其耦合至所述甘油分离器，并且将其配置为从所述第一相中回收所述(C1-C5)醇的第一未反应的部分；(5)第二醇反萃取器，将其耦合至所述甘油分离器，并且将其配置为从所述第二相中回收所述(C1-C5)醇的第二未反应的部分；以及(6)生物柴油纯化装置，将其耦合至所述第二醇反萃取器，并且将其配置为从所述第二相中分离所述脂肪酸(C1-C5)烷基酯。本专利技术的其它方面和实施方案也涵盖在内。前述摘要和后面详述的说明不是旨在限制本专利技术至任何特定的实施方案，但不是仅旨在描述本专利技术的一些实施方案。附图简述为了更好理解本专利技术的一些实施方案的性质和物体，应对下面详述连同附件的图片进行参考说明，其中图I示出根据本专利技术的实施方案用于制备生物柴油的系统；以及图2示出根据本专利技术的另一实施方案用于制备生物柴油的系统。专利技术详述定义下面定义应用于关于本专利技术的一些实施方案的所述的一些方面。这些定义可类似地在本文中详细叙述。如本文所使用，除非文本中清晰另有说明，单数术语“一个(a)”、“一种(an)”、及“所述的(the)”包括复数参照物。因此，例如，除非文本中清晰另有说明，对于物体的参照能够包括多种物体。如本文所使用，术语“集合”是指一种或多种物体的集合。因此，例如，物体的集合能够包括单一物体或多个物体。集合的目标物还能够指集合的成员。集合的目标物能够能够相同或不同。在一些例子中，集合的目标物能够共享一个或多个共同的特征。如本文所使用，术语“基本上”和“基本上的”是指相当的程度或范围。当连同事件或情况使用时，术语能够指其中事件或情况精确地发生的例子，以及其中事件或情况紧密近似发生的例子，例如解释本文所述的实施方案的典型的耐受水平或变异性。如本文所使用，术语“任选的”和“任选地”意思是随后所述的事件或情况可或可不发生，以及该描述包括其中事件或情况发生的例子，和其中事件或情况不发生的例子。如本文所使用，术语“尺寸”是指物体的特性尺寸。因此，例如，球形物体的尺寸能指物体的直径。在物体是非球形的情况下，物体的尺寸能指物体的各种正交维数的平均值。因此，例如，类似球状的物体的尺寸能指物体的长轴和短轴的平均值。当参照作为具有特定尺寸的物体的集合时，关注的是，物体能够具有约为具体尺寸的尺寸分布。因此，如本文所使用，物体的集合的尺寸能指尺寸分布的典型的尺寸，例如平均尺寸、中间尺寸、或峰大小。如本文所使用，术语“耦合”、“耦合的”和“使耦合”是指操作连接或链接。诸如通过另一物体的集合，能够将耦合的物体直接连接至另一物体或能够将耦合的物体间接地连接至另一物体。用于牛物柴油牛产的非均相催化剂本专利技术的某些实施方案涉及用于生物柴油生产的固体、非均相催化剂的用途。能够使用各种固体、非均相催化剂，例如各种含钙催化剂。含钙催化剂的例子包括以微粒或粉末形式的催化剂，以及其包括钙或含钙的部分，例如氧化钙(或CaO)或碳酸钙(或CaCO3)。能够将钙或含钙的部分并入合适的基质内或能够在没有这些基质下使用钙或含钙的部分。含钙催化剂的另外的例子包括窑灰(kiln dust)和其它的含钙的灰尘。窑灰的某些方面描述在 Lin 等,标题为 “Solid Catalyst System for Biodiesel Production”,公布为 US2009/0112007的美国专利申请中，其公开全部通过引用方式并入本文中。关于固体、非均相催化剂尽管描述某些实施方案，应关注的是，能够将半异相(semi-heterogeneous)或均相催化剂替代、或联合固体、非均相催化剂。有利地，含钙催化剂基本上能够是不溶性非均相催化剂，其易于在没有湿法洗涤或中和下从反应混合物中回收，从而便于生物柴油产品和有价值的诸如甘油的副产品的分离。共同地，易于回收含钙催化剂，用于随后的催化反应。而且，易于激活含钙催化剂，并且所述含钙催化剂是稳定的，甚至在催化反应中重复使用后。而且，含钙催化剂是高活性，从各种进料中和在类似于用于均相催化剂的那些的中等条件下快速地制备生物柴油产品。含钙催化剂的催化活性能够至少部分地对应于，或至少部分地起源于在催化剂中存在的钙或含钙的部分。对于一些实施方案，含钙催化剂能够包括从约10重量％ (或重量％ )至约80重量％的钙，例如从约10重量％至约50重量％，从约15重量％至约65重量％，从约20重量％至约60重量或从约30重量％至约40重量％的|丐。I丐能够为以氧化钙(或CaO)，碳酸钙(或CaCO3)，硫酸钙(或CaSO4)，氢氧化钙(或Ca (OH) 2)，或其联本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·蔡，J·A·尼维格，W·A·特纳，C·K·威尔金森，
申请(专利权)人：阿尔比马尔·凯特林公司，
类型：发明
国别省市：