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1、10申请公布号CN102321504A43申请公布日20120118CN102321504ACN102321504A21申请号201110225794822申请日20110809C11C3/10200601C12P7/64200601C10L1/0220060171申请人广西大学地址530004广西壮族自治区南宁市大学路100号72发明人黄福川黄孝平谢云果莫宇飞卢朝霞粟满荣唐兴中杨茂立李宏君74专利代理机构广西南宁公平专利事务所有限责任公司45104代理人翁建华54发明名称利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法及生产装置57摘要本发明公开了一种利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法，即将经过预处理的动、植。
2、物油脂分多次与等量低碳醇，在恒温的特制固定床反应器中，进行脂肪酶催化酯交换反应。每次反应后，都将对反应有影响的甘油分离，以便下一次反应会向预想的方向更好地进行。最后，分离出未反应完的低碳醇，提纯生成的生物柴油。本发明还公开了上述方法的生产装置，主要由混合罐、固定床反应器、储罐、液液旋流器、闪蒸器等设备组成，其中，固定床反应器采用列管式结构。本发明工艺简单、成本较低、生产连续性水平高，实现了固定化脂肪酶与低浓度的低碳醇接触，延长了酶的使用寿命，提高了生产效率，优化了酶催化反应温度，达到了无污染零排放生产。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1。
3、页CN102321509A1/1页21一种利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法，其特征在于该方法是将经过过滤和预热预处理的动、植物油脂与低碳醇充分混合，进入403恒温的固定床反应器中，利用固定化脂肪酶催化酯交换反应；所用原料油与总的低碳醇的摩尔比为135，每次固定化脂肪酶用量为原料油质量的512；所述固定床反应器采用列管式结构，脂肪酶固定在填充物上填充在列管内；所述反应至少分三次进行，每次加入等摩尔量的低碳醇，每次反应后，都将对反应有影响的甘油分离；最后，分离出未反应完的低碳醇，提纯生成的生物柴油。2根据权利要求1所述的利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法，其特征在于该方法包括以下步骤1第一次酶催化酯。
4、交换反应将经预处理的动、植物油脂与总量三分之一的低碳醇放入第一个混合罐内进行充分混合，混合物送入403恒温的固定床反应器进行反应，反应产物流入储罐中，由高压泵打入液液旋流器将甘油从中分离出来；2第二次酶催化酯交换反应将步骤1去除甘油的反应产物与总量三分之一的低碳醇放入第二个混合罐内进行充分混合，混合物送入403恒温的固定床反应器进行反应，反应产物流入储罐中，由高压泵打入液液旋流器将甘油从中分离出来；3第三次酶催化酯交换反应将步骤2去除甘油的反应产物与总量三分之一的低碳醇放入第三个混合罐内进行充分混合，混合物送入403恒温的固定床反应器进行反应，反应产物流入储罐中，由高压泵打入液液旋流器将甘油从。
5、中分离出来；4分离提纯生物柴油将步骤3去除甘油的反应产物送入加热器中加热，加热后送入闪蒸罐中蒸馏，分离出未反应完的低碳醇，最后得到生物柴油。3根据权利要求1或2所述的利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法，其特征在于所述动、植物油脂为含甘油三脂的动、植物油脂。4根据权利要求1或2所述的利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法，其特征在于所述低碳醇为甲醇、乙醇。5根据权利要求1或2所述的利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法，其特征在于所述脂肪酶为酵母脂肪酶、根霉脂肪酶、假单胞菌脂肪酶或猪胰脂肪酶。6一种利用脂肪酶连续生产生物柴油的生产装置，其特征在于该装置主要由反应循环机构、加热器和闪蒸器组成；所述反应循环机构至。
6、少有三组且各组首尾连接，每组反应循环机构由混合罐、固定床反应器、储罐、液液旋流器顺次连接形成；最后一组反应循环机构经加热器与闪蒸器连接。7根据权利要求6所述的利用脂肪酶连续生产生物柴油的生产装置，其特征在于所述固定床反应器采用列管式结构，固定化脂肪酶填充在列管内。8根据权利要求7所述的利用脂肪酶连续生产生物柴油的生产装置，其特征在于所述固定床反应器采用恒温水浴槽保持水温。9根据权利要求6所述的利用脂肪酶连续生产生物柴油的生产装置，其特征在于所述固定床反应器和闪蒸器的低碳醇出口接入低碳醇储罐；所述液液旋流器的甘油出口接入甘油储罐；所述闪蒸器的生物柴油出口接入柴油储罐。10根据权利要求6所述的利用。
7、脂肪酶连续生产生物柴油的生产装置，其特征在于所述混合罐和固定床反应器之间、所述储罐和液液旋流器之间、所述反应循环机构之间、所述最后一组反应循环机构与加热器之间均由高压泵连接。权利要求书CN102321504ACN102321509A1/4页3利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法及生产装置技术领域0001本发明属于生物能源技术领域，尤其涉及一种利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法及生产装置，具体是低碳醇在固定化脂肪酶的催化下，将动、植物油脂连续地转化为生物柴油的工艺以及相关设备。背景技术0002生物质能源因其可再生性及环境相容性受到各国的广泛关注，如生物柴油，它是一种在催化剂存在下由植物油或动物脂肪与低。
8、碳醇类化合物进行酯化反应生成的脂肪酸甲酯类化合物，它有着矿物柴油无法比拟的优良性能“环保性能优良、生物降解迅速、润滑性能优异、闪点高、无硫和芳烃等有害物质”，更是一种存在形式广泛的可再生资源，因此，生物柴油作为良好的发动机燃料正在被深度开发。我国能源资源相对贫乏，研发生物柴油对我国的能源供给和自然环境也具有重要的现实意义。0003目前，生物柴油的生产方法主要有物理法、化学法、超临界法和生物法。常用的化学法，一般是用动植物油脂和一些低碳醇，在碱或酸性催化剂作用下，进行酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯。然而，化学法缺点突出工艺复杂，醇必须过量，后续工艺得有相应醇回收装置，能耗高；由于脂肪中不。
9、饱和脂肪酸在高温下容易变质，色泽深；酯化产物难于回收，成本高；生产过程排放废碱液，污染环境。超临界法是在高温、高压下进行酯交换反应，它无需催化剂，因而减少了由催化剂造成的各种分离困难，大大简化了生产工艺。可是，超临界法也有诸多问题高温下不饱和脂肪酸链容易发生裂解反应，降低生物柴油产率，造成原料浪费，若降低反应温度则反应转化率下降；而且，高温高压对设备制造要求很高，运行成本增加、维护困难。利用生物酶法生产生物柴油，具有反应条件温和、无污染物排放、油脂原料中的游离脂肪酸和少量水不影响酶促反应等优点，因而日益受到重视。尽管如此，酶法也存在一些不足生物酶使用成本高、寿命短，酶的种类选择复杂，不同原料对。
10、酶工艺条件要求也不同，反应时间过长，工艺参数控制困难，酶的催化效率低，生产工艺连续性水平不高等。发明内容0004本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本较低、生产连续性水平高的利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法及生产装置，实现了固定化脂肪酶与低浓度的低碳醇接触，延长了酶的使用寿命，提高了生产效率，优化了酶催化反应温度，达到了无污染零排放生产。0005为解决上述技术问题本发明采用如下技术方案0006一种利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法，其特征在于该方法是将经过过滤和预热预处理的动、植物油脂与低碳醇充分混合，进入403恒温的固定床反应器中，利用固定化脂肪酶催化酯交换反应；所用原料油与总的低碳醇。
11、的摩尔比为135，每次固定化脂肪酶用量为原料油质量的512；所述固定床反应器采用列管式结构，脂肪酶固定在说明书CN102321504ACN102321509A2/4页4填充物上填充在列管内；所述反应至少分三次进行，每次加入等摩尔量的低碳醇，每次反应后，都将对反应有影响的甘油分离；最后，分离出未反应完的低碳醇，提纯生成的生物柴油。0007该方法包括以下步骤00081第一次酶催化酯交换反应将经预处理的动、植物油脂与总量三分之一的低碳醇放入第一个混合罐内进行充分混合，混合物送入403恒温的固定床反应器进行反应，反应产物流入储罐中，由高压泵打入液液旋流器将甘油从中分离出来；00092第二次酶催化酯交换。
12、反应将步骤1去除甘油的反应产物与总量三分之一的低碳醇放入第二个混合罐内进行充分混合，混合物送入403恒温的固定床反应器进行反应，反应产物流入储罐中，由高压泵打入液液旋流器将甘油从中分离出来；00103第三次酶催化酯交换反应将步骤2去除甘油的反应产物与总量三分之一的低碳醇放入第三个混合罐内进行充分混合，混合物送入403恒温的固定床反应器进行反应，反应产物流入储罐中，由高压泵打入液液旋流器将甘油从中分离出来；00114分离提纯生物柴油将步骤3去除甘油的反应产物送入加热器中加热，加热后送入闪蒸罐中蒸馏，分离出未反应完的低碳醇，最后得到生物柴油。0012原料油为含甘油三脂的动、植物油脂。0013低碳醇。
13、为甲醇、乙醇。0014脂肪酶为酵母脂肪酶、根霉脂肪酶、假单胞菌脂肪酶或猪胰脂肪酶。0015利用脂肪酶连续生产生物柴油的生产装置，该装置主要由反应循环机构、加热器和闪蒸器组成；反应循环机构至少有三组且各组首尾连接，每组反应循环机构由混合罐、固定床反应器、储罐、液液旋流器顺次连接形成；最后一组反应循环机构经加热器与闪蒸器连接。0016固定床反应器采用列管式结构，固定化脂肪酶填充在列管内。0017固定床反应器采用恒温水浴槽保持水温。0018固定床反应器采用恒温水浴槽保持水温。0019固定床反应器和闪蒸器的低碳醇出口接入低碳醇储罐；液液旋流器的甘油出口接入甘油储罐；闪蒸器的生物柴油出口接入柴油储罐。0。
14、020混合罐和固定床反应器之间、储罐和液液旋流器之间、反应循环机构之间、最后一组反应循环机构与加热器之间均由高压泵连接。0021本发明的利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法是将经过预处理的动、植物油脂分多次与等量低碳醇，在恒温的特制固定床反应器中，进行脂肪酶催化酯交换反应。每次反应后，都将对反应有影响的甘油分离，以便下一次反应会向预想的方向更好地进行。最后，分离出未反应完的低碳醇可再利用以节约费用，提纯生成的生物柴油。用于上述方法的生产装置由混合罐、固定床反应器、储罐、液液旋流器、闪蒸器等设备组成，固定床反应器采用列管式结构，具有管式和一般固定床反应器的特点；分离器选用是液液旋流器，很好地解决了重。
15、、轻质分散相的分离问题；闪蒸器分离了低碳醇与生物柴油。与现有化学法和生物酶法相比，本发明工艺简单、成本较低、生产连续性水平高，实现了固定化脂肪酶与低浓度的低碳醇接触，延长了酶的使用寿命，提高了生产效率，优化了酶催化反应温度，达到了无污染零排放生产。说明书CN102321504ACN102321509A3/4页5附图说明0022图1是本发明实施例1中利用脂肪酶连续生产生物柴油的生产装置的结构示意图。0023图2是图1中固定床反应器的结构示意图。0024图中1加热器，2闪蒸器，3混合罐，4固定床反应器，5储罐，6液液旋流器，7恒温水浴槽，8高压泵，9低碳醇储罐，10甘油储罐，11柴油储罐，12固定。
16、化脂肪酶，13列管，14进料口，15出料口，16热水进口，17热水出口，18低碳醇回收口。具体实施方式0025实施例1利用脂肪酶连续生产生物柴油的生产装置0026如图1所示，利用脂肪酶连续生产生物柴油的生产装置，主要由反应循环机构、加热器1和闪蒸器2组成；反应循环机构有三组且各组首尾连接，每组反应循环机构由混合罐3、固定床反应器4、储罐5、液液旋流器6顺次连接形成；最后一组反应循环机构经加热器1与闪蒸器2连接。固定床反应器4采用恒温水浴槽7保持水温。混合罐3和固定床反应器4之间、储罐5和液液旋流器6之间、反应循环机构之间、最后一组反应循环机构与加热器1之间均由高压泵8连接。固定床反应器4和闪蒸。
17、器2的低碳醇出口接入低碳醇储罐9；液液旋流器6的甘油出口接入甘油储罐10；闪蒸器2的生物柴油出口接入柴油储罐11。0027如图2所示，上述生产装置的固定床反应器4采用列管式结构，脂肪酶固定在填充物上填充在列管内。含有固定化脂肪酶12的列管13与反应器进料口14和出料口15的轴线平行，恒温水浴槽的循环水从热水进口16流入从热水出口17流出以保持反应器内恒温。0028为满足各种需求，生产装置的反应循环机构也可多于三组。0029实施例2利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法0030采用实施例1的生产装置进行，具体包括以下步骤0031该方法包括以下步骤00321第一次酶催化酯交换反应将经预处理的大豆油120。
18、000G与4150G甲醇油醇反应摩尔比11放入第一个混合罐内进行充分搅拌混合1H，混合物送入403恒温的固定床反应器填充6000G固定化脂肪酶进行反应4H，反应产物流入储罐中，由高压泵打入液液旋流器将甘油从中分离出来；00332第二次酶催化酯交换反应将步骤1去除甘油的反应产物与4150G甲醇放入第二个混合罐内进行充分搅拌混合1H，混合物送入403恒温的固定床反应器填充6000G固定化脂肪酶进行反应4H，反应产物流入储罐中，由高压泵打入液液旋流器将甘油从中分离出来；00343第三次酶催化酯交换反应将步骤2去除甘油的反应产物与4150G甲醇放入第三个混合罐内进行充分搅拌混合1H，混合物送入403恒。
19、温的固定床反应器填充6000G固定化脂肪酶进行反应4H，反应产物流入储罐中，由高压泵打入液液旋流器将甘油从中分离出来；00354分离提纯生物柴油将步骤3去除甘油的反应产物送入加热器中加热，加热后送入闪蒸罐中蒸馏，分离出未反应完的甲醇，最后得到生物柴油。0036酯转化率最终达到9230，所产生物柴油其性质分析结果为密度G/CM3088，闪说明书CN102321504ACN102321509A4/4页6点114，粘度CST65，热值KJ/G342，酸值MGKOH/G015。0037实施例3利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法0038大豆油120000G，甲醇6225G/次油醇反应摩尔比115，固定化脂。
20、肪酶12000G/次，其他基本同实施例1。0039酯转化率最终达到9310，所产生物柴油其性质分析结果为密度G/CM3088，闪点114，粘度CST65，热值KJ/G342，酸值MGKOH/G015。0040实施例4利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法0041菜籽油150000G，甲醇5520G/次油醇反应摩尔比11，固定化脂肪酶7520G/次，其他基本同实施例1。0042酯转化率最终达到9050，所产生物柴油其性质分析结果为密度G/CM3086，闪点115，粘度CST66，热值KJ/G345，酸值MGKOH/G015。0043实施例5利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法0044菜籽油150000G，。
21、甲醇6400G/次油醇反应摩尔比115，固定化脂肪酶14580G/次，其他基本同实施例1。0045酯转化率最终达到9460，所产生物柴油其性质分析结果为密度G/CM3086，闪点115，粘度CST66，热值KJ/G345，酸值MGKOH/G015。0046实施例6利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法0047棉籽油120000G，甲醇5040G/次油醇反应摩尔比112，固定化脂肪酶8280G/次，其他基本同实施例1。0048酯转化率最终达到9220，所产生物柴油其性质分析结果为密度G/CM3087，闪点113，粘度CST66，热值KJ/G346，酸值MGKOH/G015。0049实施例7利用脂肪酶连。
22、续生产生物柴油的方法0050猪油50000G，甲醇2380G/次油醇反应摩尔比114，固定化脂肪酶6050G/次，其他基本同实施例1。0051酯转化率最终达到9120，所产生物柴油其性质分析结果为密度G/CM3089，闪点118，粘度CST68，热值KJ/G348，酸值MGKOH/G015。0052实施例8利用脂肪酶连续生产生物柴油的方法0053菜籽油150000G，甲醇16560G/次油醇反应摩尔比13，固定化脂肪酶16020G/次，其他基本同实施例1。0054酯转化率最终达到9050，所产生物柴油其性质分析结果为密度G/CM3086，闪点115，粘度CST66，热值KJ/G345，酸值MGKOH/G015。说明书CN102321504ACN102321509A1/1页7图1图2说明书附图CN102321504A。