[发明专利]一种连续模块化生物柴油制备工艺

说明书

本发明涉及一种连续模块化生物柴油制备工艺，属于绿色可再生能源技术领域，由连续微通道反应及微滤膜分离组成，包括：1)将油脂和低碳醇按照一定比例通过计量泵泵入分散有非均相碱性催化剂的微通道反应模块，然后流入中间缓冲罐，经压力调节泵泵入微滤膜分离模块，排出的壳程渗透液经闪蒸馏出低碳醇即得生物柴油产品；2)管程出料按一定循环比采出为甘油产品，其余循环回流至压力调节泵泵前。该工艺可以直接得到高纯度生物柴油产品，产品中甘油含量小于0.1％，可以实现低醇/油比下的生物柴油高效率生产以及生物柴油产品中甘油的高效率、低能耗分离，并且工艺过程模块化程度高，可实现生物柴油的高效率制备和精制系统的柔性组装。

技术领域

本发明属于绿色可再生能源技术领域，具体涉及一种连续模块化生物柴油制备工艺。

背景技术

随着当前对二氧化碳排放量的限制，碳中性、储量丰富、可再生的生物质资源成为潜在的替代或补充能源，其中生物柴油作为最易于应用和推广的绿色能源而深受青睐。生物柴油的主要成分为脂肪酸单烷基酯，其中最典型的为脂肪酸甲酯，其具有十六烷值高、无毒、无硫、可降解、无芳烃等特点，可直接替代或与化石柴油调合使用，并能有效改善低硫柴油润滑性。

催化或非催化的化学法酯化、酯交换过程是生物柴油制备常用的技术手段，其主要过程包括原料预处理、反应、产物分离等过程。CN201310441820.X公布了一种生物柴油的生产方法，包括原料油的预处理、酯化反应、酯交换反应、脱醇、水洗、蒸馏及脱臭、甲醇精馏回收、甘油提纯回收等步骤，得到的生物柴油成品收率可确保达到92％以上。CN201810088660.8公布了一种低硫生物柴油的制备方法，原料油经换热、预热、甘油酯化反应、闪蒸、冷却、酯交换反应、脱醇、沉降、甲酯精馏得到达标的低硫生物柴油，采用该方法可得到硫含量低于 10ppm符合欧盟标准的高品位低硫生物柴油。

无论是催化或非催化的酯化、酯交换过程得到的都是生物柴油产品、甘油以及未反应的原料的混合物。为了得到高纯度的生物柴油，在反应之后下游产品需要经过甘油分离、催化剂中和、生物柴油提纯等步骤，这些步骤需要大量的操作时间和资金投入，导致分离成本的提高和废水排放的增加。生物柴油生产的分离和提纯成本占其工艺操作成本的60～80％，此外，分离、提纯步骤的繁杂会导致产品的损耗，从而降低生物柴油的收率。

为了解决上述问题，通过催化、工艺及其集成提效的方法被开发应用于生物柴油生产。CN201010184360.3公开了一种高纯度生物柴油的制备方法，该方法使油脂与脂肪醇在几乎无碱催化剂存在的条件下进行酯交换反应，之后蒸出脂肪醇，分离甘油，并进一步加入一种或多种非离子表面活性剂作为助滤剂，通过陶瓷膜分离单脂肪酸甘油酯，得到高纯度生物柴油。CN201510123268.9公开了一种采用微通道反应器生产生物柴油的方法，在碱或酸的催化作用下，在微通道反应器内进行酯交换反应生产生物柴油产品，该方法具有操作简便安全，高产率连续化生产生物柴油产品。然而，目前公开报道的文献和专利中，虽然生物柴油的收率得到了很大的提高，但甘油的分离主要还是采用重力法，分离出的生物柴油需要经过进一步水洗等步骤才能得到甘油含量符合标准的产品；并且工艺操作效率较低、缺乏柔性。

发明内容：

技术问题：本发明的目的在于提出一种连续模块化生物柴油制备工艺，实现生物柴油产品的高效率制备。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种连续模块化生物柴油制备工艺，包括如下步骤：

S1、将油脂和低碳醇通过计量泵泵入分散有非均相碱性催化剂的微通道反应模块，控制反应温度、压力及停留时间，反应液经微通道反应模块后流入中间缓冲罐；

S2、中间缓冲罐的物料经压力调节泵泵入微滤膜分离模块，控制温度、跨膜压差、渗透通量，之后蒸馏出低碳醇得到产品；微滤膜分离模块管程得到的产品按循环比采出为甘油产品，其余循环回流至调压泵前。