[发明专利]用于生产生物柴油的方法和系统

说明书

一种使用与收集容器流体连通的导管接触器生产生物柴油的方法，包括：引导包含醇的第一流接近放置于导管接触器内且延伸接近收集容器的多根纤维；引导包含油的第二流到导管接触器内接近多根纤维，其中所述第二流与所述第一流接触；使所述油和所述醇反应以形成单一相；在收集容器中接收所述单一相；以及从所述单一相分离生物柴油。

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2019年3月21日的美国临时申请号62/821,671的优先权，其内容以其全文并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及使用纤维导管接触器从油生产生物柴油。更特别地，本公开涉及使植物油和/或动物油在纤维导管接触器内与醇接触以形成生物柴油。

背景技术

生物柴油通常指由来源于植物油(包括废油)和/或动物油(即动物油脂)(''原料油'')的长链烷基酯组成的柴油燃料。生产生物柴油的一种方法是通过原料油的酯交换。酯交换为脂质和醇的反应以形成酯和副产物甘油；此反应可由碱性(caustic)催化剂、比如碱催化。反应为可逆的，且因此要求醇的摩尔过量以迫使平衡到产物侧。 此反应的一个示例在以下反应方案1中示出：

反应方案1:甘油三酯形成酯的酯交换。

由于原料油和醇的不混溶性质，使这些组分反应的一种方法包括创造一相在另一相中的分散体以产生有大表面积的小液滴，在此传质和反应可以发生。在反应物混合之后，为了产物的纯度和品质，需要相分离。然而，当使用分散体方法时，相分离可为困难且耗时的。 另外，由于醇在生物柴油中的部分可溶性，通常需要用水洗涤分离的生物柴油相以移除溶解的/混溶的醇、残留甘油和催化剂。

可应用纤维导管接触器提供增加的表面积以促进不混溶液体间的反应，而避免不混溶液体的搅动和导致的难以分离的分散体/乳液的形成。纤维导管接触器的示例描述于美国专利号7,618,544 和 8,128,825中，其二者都以其全文并入本文。

当应用纤维导管接触器时，不混溶的液体通常不被允许混合形成分散体或乳液，且由此输出通常包括两个不同的相。 如此，当使用纤维导管接触器以促进原料油和醇间的酯交换反应时，将预料反应产物会包括两相：生物柴油相和甘油相(包括甘油、残留醇、碱性催化剂(如果使用了)以及任意其他提取的组分，比如游离脂肪酸的盐(皂))。然而，本文惊奇地发现甚至当仅一相形成时(例如当包含乙醇的醇相对于甘油三酯为5:1或更高摩尔比时)，纤维导管接触器仍有效。不受理论限制，相信乙醇在生物柴油(酯)和甘油(碱性相)两者中的可溶性致使这些相互相溶解，其产生了单相反应产物。