[发明专利]生质柴油提炼装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种再生能源产生装置，尤其是指一种将生质能反应物进行混切循环以加速反应产生生质能源的一种生质柴油提炼装置。

背景技术

生质柴油因具不需修改柴油引擎系统即可直接添加使用、低污染、高十六烷值等多项优点，故其提炼技术一直为能源工程重要的研究发展方向。目前生质柴油的制造方法约可分为碱制程、酸制程、酵素制程以及超临界甲醇制程，各制程分别有其优缺点，如碱制程、酸制程、酵素制程其反应时间较长，最快的碱制程反应也需花费1小时，而超临界甲醇制程虽然反应时间短，但需要在46～65MPa以及350℃以上的高压高温环境下反应，且每一批次产能约为5ml，无法大量生产制造。

生质柴油提炼方法中最常使用的即为转酯化技术(transesterifcation)，转酯化技术又可依其所添加的催化剂不同，细分为强碱、强酸、酵素以及需在高压高温环境下才可反应的超临界甲醇制程；目前全球60％的产能，如欧洲、美国、日本等国大多采用强碱制程(如美国专利5354878)，其优点为制程简单、成本低、反应快，故广为量产使用，唯一不同的是所采用的原料油因产地不同，而有所差异，欧洲等国大多采用油菜籽油、葵花油等高油脂含量的籽油，美国则是使用大豆油来进行反应、日本因地狭人稠，油脂成本较高，故回收废油炸油来进行转酯化反应。四种转酯化制程相较如下所示：

首先是强碱与强酸制程的比较，使用相同比例的催化剂进行转酯化反应时发现，强碱制程花费1小时即可完成反应，但强酸制程依其所添加的醇类不同，需花费3～69小时不等的时间；若以油脂与醇类的莫耳比率来看，强碱制程需要1∶6莫耳即达到90％以上的转化率，而强酸制程却需要1∶30莫耳方可达到相同的转化率，较高的莫耳比率将提高醇类的使用量，相对的生产成本也将大幅上升。〔B.Freedman，E.H.Pryde and T.L.Mounts，″Variables affecting the yields of fattyesters from transesterified vegetable oils″，Journal of American Oil Chemist′s Society，Vol.61，pp.1638-1643，1984.〕

强碱制程虽然可以将反应时间缩短至1小时，但仅局限在实验室级的微量样品制造方可达到，若以相同的添加比例扩大至工厂大量生产时，即可发现搅拌马达在量产混合搅拌时，常因转速、层流现象以及搅拌死角过多，而无法上下混合、均匀搅拌反应，为达90％以上的反应率，常需将反应时间需要拉长3至4小时，此举将严重影响工厂产能。〔Y.Zhang，M.A.Dube，D.D.McLean，M.Kates，″Biodieselproduction from waste cooking oil：1.Process design and technological assessment″，Bioresource Technology，Vol.89，pp.1-16，2003.〕

以酯解酵素当成生物催化剂使用是近几年来生质柴油发展的方向的一，其原因不外乎酵素的添加具有增加转酯化反应的特性，即使在15％含水量环境下，所述的混合反应中仍有90％的转换率，此外某些特定酵素在水份含量越高的环境中，其反应越是激烈〔Kaieda M.，Samukawa T.，Kondo A.，Fukuda H.，″Effect ofmethanol and water contents on production of biodiesel fuel from plant oil catalyzedby various lipases in a solvent- free system″，Journal of Bioscience and BioengineeringVol.91，p12-15，2001.〕，如此的特性很适合运用在水分含量较高的废油炸油提炼生质柴油制程中，但由在酵素的价格过在昂贵，因此目前商业上大多以碱性及酸性催化剂为主。