[发明专利]低温酶酵法制备生物柴油新型工艺

说明书

技术领域

本发明属于油脂化学领域，具体涉及低温酶酵法制备生物柴油新型工艺。

背景技术

生物柴油是生物质能的一种，它是生物利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物。生物柴油基本不含硫和芳烃，十六烷值较高，可被生物降解、无毒、对环境无害。它的高含氧CN值十分有利于压燃机的正常燃烧从而降低尾气有害物质排放，所以被称为低污染燃料。

生物柴油的生产方法主要有化学法、生物酶法和超临界醇法。中国目前工业化生产生物柴油的方法仍然是化学法，即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温（230～250℃）下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，在经洗涤干燥即得生物柴油。而用化学法制备生物柴油仍存在诸多技术难题，主要体现在：1.使用碱催化法生产生物柴油，由于反应中有皂脚生成，形成絮状沉淀，使得生物柴油产品不易分离；反应过程中生产的皂脚、甘油易于生物柴油、甲醇等乳化，致使生物柴油收率低；反应中易排放废水，形成“二次污染”；2.使用浓硫酸作为催化剂，尽管具有催化效率较高、反应时间较短等优点，但同样存在反应中易排放硫酸废水，形成“二次污染”，酯化产物难于分离，催化剂不能被重复利用，从而导致生产成本较高等技术难题。

为解决化学合成产生的问题，人们利用生物酶法合成生物柴油，即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点。但是目前技术对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%～60%，由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低。而且短链醇对酶有一定毒性，酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于回收，不但对产物形成抑制，断链脂肪醇和甘油的存在都影响酶的反应活性及稳定性，使固化酶的使用寿命大大缩短。

中国专利CN102533450A公开了一种热集成耦合闪蒸的超临界甲醇二步法制备生物柴油工艺，(1)首先油脂混合物在亚临界水条件下水解成脂肪酸和甘油；(2)然后脂肪酸在超临界甲醇条件下发生甲酯化反应制得生物柴油。此工艺虽将超临界流体技术、闪蒸技术和化工节能技术有机结合，有效降低了超临界法制备生物柴油的能耗、操作条件和甲醇消耗，实现生物柴油的高效连续稳定生产，但是超临界催化法需要在高温高压条件下进行，设备投资昂贵，在消防和安检上很难过关，不利于工业生产。

    中国专利 ZL200410100479.2公开了一种偶联生产生物柴油和1,3-丙二醇的方法，将脂肪酶催化甲醇或乙醇与油脂反应生成生物柴油和微生物转化甘油为1,3-丙二醇两个过程通过膜过滤偶联起来，使两个过程同时进行。本发明虽消除了短链醇和甘油对脂肪酶的抑制，延长了固定化酶的使用寿命，同时免除了甘油分离提取的工艺，降低了生产成本， 节省了时间，提高了生产效率， 但是由于低碳醇对酶有毒性，致使酶法生物柴油转化率低，脂肪酶耐高温差，生产过程中高温对酶活影响较大，且酶的分离纯化及酶固定化成本较高。                                             

发明内容

    本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种低温酶酵法制备生物柴油新型工艺，该工艺利用低温酶酵法可快速生产生物柴油，具有成本低、效率高、无毒性、操作简单、实用性强的特性。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：低温酶酵法制备生物柴油新型工艺，它包括以下步骤：

S1. 将原料油置于烘房，用热风炉快速提高烘房温度至145～155℃，使原料油成为流动的液态，其中，原料油为含油率为95～98%的凝固的潲水油、地沟油、酸化油；

S2. 将液态原料油用油泵打入1号反应釜中，在1号反应釜中加入1.5～2.5%的1号生物酶复合催化剂，液态原料油与1号生物复合催化剂的重量份比为48～55:1，反应50～80min，得到A液，其中，1号生物酶复合催化剂为脂肪酶和硫酸铁的混合物，其重量份比为0.8～1.2:1，所述脂肪酶是由细菌、真菌、酵母或动物胰腺所产生的脂肪酶中一种或多种的复合固化酶；

S3. 将A液用高速离心机进行分离，离心机的转速为11000～13000rmp，离心时间为30～40min，去除渣滓和游离磷酸，得到B液，B液pH为6.5～7.5；