《用于生物柴油生产的系统和方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于生物柴油生产的系统和方法.pdf（15页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102791833 A(43)申请公布日 2012.11.21CN102791833A*CN102791833A*(21)申请号 201080039530.7(22)申请日 2010.09.0161/238983 2009.09.01 USC10G 3/00(2006.01)C11C 3/10(2006.01)C10L 1/08(2006.01)B01J 20/04(2006.01)B01J 31/02(2006.01)B01J 21/08(2006.01)(71)申请人阿尔比马尔凯特林公司地址美国衣阿华州(72)发明人 Y蔡 JA尼维格 WA特纳CK威尔金森(74)。
2、专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人李进 庞立志(54) 发明名称用于生物柴油生产的系统和方法(57) 摘要本文描述用于使用固体、非均相催化剂将各种进料(例如以含有甘油酯的植物油、含有甘油酯的动物油、和含有甘油酯的海藻油的形式)酯交换至生物柴油产品的系统和方法。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.02.29(86)PCT申请的申请数据PCT/US2010/047570 2010.09.01(87)PCT申请的公布数据WO2011/028831 EN 2011.03.10(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书10页 附图2页(19)中华人民共和。
3、国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 10 页 附图 2 页1/2页21.一种用于制备生物柴油的方法，包括：制备包括固体、非均相催化剂和(C1-C5)醇的催化剂混合物；将催化剂混合物与含有甘油酯的进料合并，从而提供反应混合物；使反应混合物反应，从而制备甘油和脂肪酸(C1-C5)烷基酯；从反应混合物中将催化剂回收；从反应混合物中将(C1-C5)醇的未反应的部分回收；从反应混合物中分离甘油；以及从反应混合物中分离脂肪酸(C1-C5)烷基酯。2.权利要求1所述的方法，其中所述催化剂包括含钙催化剂，并且所述(C1-C5)醇包括甲醇。3.权利要求2所述的方法，其中所述含钙催化剂。
4、包括从10重量至80重量的钙。4.权利要求1所述的方法，其中所述催化剂包括多孔二氧化硅-金属氧化物复合催化剂，并且所述(C1-C5)醇包括甲醇。5.权利要求1所述的方法，其中所述催化剂混合物的制备包括使所述催化剂与所述(C1-C5)醇接触足够激活所述催化剂的持续时间。6.权利要求5所述的方法，其中将所述催化剂与所述(C1-C5)醇的接触在1分钟至1小时的范围内的持续时间和在25至80的范围内的温度下进行。7.权利要求1所述的方法，其中将所述催化剂混合物与所述进料的合并进行，使得所述催化剂的量是在相对于所述进料的重量的0.5重量至30重量的范围内。8.权利要求7所述的方法，其中所述催化剂的所述量。
5、是在相对于所述进料的所述重量的1重量至10重量的范围内。9.权利要求1所述的方法，其中使用在多阶段配置中多个反应器进行所述反应混合物的反应。10.权利要求1所述的方法，其中在40至100的范围内的温度下和在0.5大气压至2大气压的范围内的压力下进行所述反应混合物的反应。11.权利要求1所述的方法，进一步包括将所述催化剂和所述(C1-C5)醇的未反应的部分回收用于随后的反应。12.权利要求1所述的方法，进一步包括将甘油与游离脂肪酸反应，从而制备另外的含有甘油酯的进料。13.权利要求1所述的方法，其中所述脂肪酸(C1-C5)烷基酯的分离包括将脂肪酸盐从所述反应混合物中分离。14.权利要求13所述的。
6、方法，进一步包括：将所述脂肪酸盐与酸反应，从而制备游离脂肪酸；以及将所述甘油与所述游离脂肪酸反应，从而制备另外的含有甘油酯的进料。15.一种生物柴油生产系统，包括：至少一种反应器，将其配置为使反应混合物反应，从而制备甘油和脂肪酸(C1-C5)烷基酯，其中所述反应混合物包括固体、非均相催化剂，(C1-C5)醇，和含有甘油酯的进料；至少一种催化剂回收装置，将其耦合至所述反应器，并且将其配置为从所述反应混合物中回收所述催化剂和回收所述催化剂至所述反应器；权 利 要 求 书CN 102791833 A2/2页3至少一种甘油分离器，将其耦合至所述反应器，并且将其配置为从包括所述脂肪酸(C1-C5)烷基酯。
7、的第二相中分离包括所述甘油的第一相；第一醇反萃取器，将其耦合至所述甘油分离器，并且将其配置为从所述第一相中回收所述(C1-C5)醇的第一未反应的部分；第二醇反萃取器，将其耦合至所述甘油分离器，并且将其配置为从所述第二相中回收所述(C1-C5)醇的第二未反应的部分；以及生物柴油纯化装置，将其耦合至所述第二醇反萃取器，并且将其配置为从所述第二相中分离所述脂肪酸(C1-C5)烷基酯。16.权利要求15所述的生物柴油生产系统，进一步包括耦合至所述反应器的混合器，并且将所述混合器配置为合并所述催化剂和所述(C1-C5)醇，从而制备催化剂混合物和输送所述催化剂混合物至所述反应器。17.权利要求16所述的生。
8、物柴油生产系统，其中将所述第一醇反萃取器耦合至所述混合器，使得将所述(C1-C5)醇的所述第一未反应的部分循环至所述反应器。18.权利要求17所述的生物柴油生产系统，其中将所述第二醇反萃取器耦合至所述混合器，使得将所述(C1-C5)醇的所述第二未反应的部分循环至所述反应器。19.权利要求15所述的生物柴油生产系统，进一步包括耦合至所述第一醇反萃取器的甘油解装置，并且将所述甘油解装置配置为使所述甘油与游离脂肪酸反应，从而制备另外的含有甘油酯的进料。20.权利要求19所述的生物柴油生产系统，其中将所述生物柴油纯化装置配置为从所述第二相中分离肥皂，以及所述生物柴油生产系统进一步包括耦合至所述生物柴油。
9、纯化装置和所述甘油解装置的酸化装置，并且将所述酸化装置配置为使所述肥皂与酸反应，从而制备所述游离脂肪酸。权 利 要 求 书CN 102791833 A1/10页4用于生物柴油生产的系统和方法0001 相关申请的交叉引用0002 本申请要求2009年9月1日提交的美国临时申请No.61/238,983的权益，其公开全部通过引用方式并入本文中。技术领域0003 本发明通常涉及生物柴油生产。更特别地，本发明涉及使用固体、非均相催化剂的生物柴油生产。背景技术0004 生物柴油日益用于作为基于石油的燃料的生物可降解的、无毒的替代。生物柴油的例子包括大豆柴油(或大豆油甲酯)、油菜籽甲酯、以及各种其它的植物。
10、和动物油甲酯。尽管对于生物柴油的兴趣在增加，在近年制备其的方法基本上尚未改变。生物柴油生产典型地包括称为“酯交换”的反应，使得在催化剂的存在下将酯与诸如甲醇的醇反应，从而制备不同的酯和不同的醇。由于在甲醇中生物柴油的高溶解性，目前生物柴油生产典型地不允许将催化剂回收。此外，用于中和和催化剂的去除中包括的劳动和材料产生经济和环境担忧。0005 例如，通过能量和劳动密集方法来典型地制备大豆柴油，其中在均相催化剂的存在下将大豆油与甲醇反应，所述均相催化剂恩能够是高度毒性的。由于在甲醇中均相催化剂的高溶解性，该催化剂不能够容易地回收或循环使用。而且，从均相催化剂和其它的副产品中分离期望的大豆油甲酯典型。
11、地包括与诸如盐酸(或HCl)的强酸的精确的中和，以及使用水大量的洗涤以去除所得的盐。甘油(或丙三醇)是酯交换的有价值的副产物，以及具有各种化妆的、工业的和食物的用途。然而，用于分离大豆油甲酯的湿法洗涤操作倾向于引入杂质至甘油，这能使其分离复杂化。尤其，从所得的盐中甘油的分离典型地是通过真空蒸馏进行。因为甘油具有相对高的沸点，真空蒸馏变成昂贵的和能量密集的操作。0006 在这种背景下，出现开发用于本文所述生物柴油生产的系统和方法的需求。0007 发明概述0008 本发明的某些方面涉及用于制备生物柴油的方法。在一个实施方案中，方法包括：(1)制备包括固体、非均相催化剂和(C1-C5)醇的催化剂混合。
12、物；(2)将催化剂混合物与含有甘油酯的进料合并，从而提供反应混合物；(3)使反应混合物反应，从而制备甘油和脂肪酸(C1-C5)烷基酯；(4)从反应混合物中将催化剂回收；(5)从反应混合物中将(C1-C5)醇的未反应的部分回收；(6)从反应混合物中分离甘油；以及(7)从反应混合物中分离脂肪酸(C1-C5)烷基酯。0009 本发明的另外的方面涉及用于进行该方法的装置和系统。在一个实施方案中，生物柴油生产系统包括：(1)至少一种反应器，将其配置为使反应混合物反应，从而制备甘油和脂肪酸(C1-C5)烷基酯，其中所述反应混合物包括固体、非均相催化剂，(C1-C5)醇，和含有甘油酯的进料；(2)至少一种催。
13、化剂回收装置，将其耦合至所述反应器，并且将其配置为从说 明 书CN 102791833 A2/10页5所述反应混合物中回收所述催化剂和回收所述催化剂至所述反应器；(3)至少一种甘油分离器，将其耦合至所述反应器，并且将其配置为从包括所述脂肪酸(C1-C5)烷基酯的第二相中分离包括所述甘油的第一相；(4)第一醇反萃取器，将其耦合至所述甘油分离器，并且将其配置为从所述第一相中回收所述(C1-C5)醇的第一未反应的部分；(5)第二醇反萃取器，将其耦合至所述甘油分离器，并且将其配置为从所述第二相中回收所述(C1-C5)醇的第二未反应的部分；以及(6)生物柴油纯化装置，将其耦合至所述第二醇反萃取器，并且将。
14、其配置为从所述第二相中分离所述脂肪酸(C1-C5)烷基酯。0010 本发明的其它方面和实施方案也涵盖在内。前述摘要和后面详述的说明不是旨在限制本发明至任何特定的实施方案，但不是仅旨在描述本发明的一些实施方案。0011 附图简述0012 为了更好理解本发明的一些实施方案的性质和物体，应对下面详述连同附件的图片进行参考说明，其中：0013 图1示出根据本发明的实施方案用于制备生物柴油的系统；以及0014 图2示出根据本发明的另一实施方案用于制备生物柴油的系统。0015 发明详述0016 定义0017 下面定义应用于关于本发明的一些实施方案的所述的一些方面。这些定义可类似地在本文中详细叙述。0018。
15、 如本文所使用，除非文本中清晰另有说明，单数术语“一个(a)”、“一种(an)”、及“所述的(the)”包括复数参照物。因此，例如，除非文本中清晰另有说明，对于物体的参照能够包括多种物体。0019 如本文所使用，术语“集合”是指一种或多种物体的集合。因此，例如，物体的集合能够包括单一物体或多个物体。集合的目标物还能够指集合的成员。集合的目标物能够能够相同或不同。在一些例子中，集合的目标物能够共享一个或多个共同的特征。0020 如本文所使用，术语“基本上”和“基本上的”是指相当的程度或范围。当连同事件或情况使用时，术语能够指其中事件或情况精确地发生的例子，以及其中事件或情况紧密近似发生的例子，例。
16、如解释本文所述的实施方案的典型的耐受水平或变异性。0021 如本文所使用，术语“任选的”和“任选地”意思是：随后所述的事件或情况可或可不发生，以及该描述包括其中事件或情况发生的例子，和其中事件或情况不发生的例子。0022 如本文所使用，术语“尺寸”是指物体的特性尺寸。因此，例如，球形物体的尺寸能指物体的直径。在物体是非球形的情况下，物体的尺寸能指物体的各种正交维数的平均值。因此，例如，类似球状的物体的尺寸能指物体的长轴和短轴的平均值。当参照作为具有特定尺寸的物体的集合时，关注的是，物体能够具有约为具体尺寸的尺寸分布。因此，如本文所使用，物体的集合的尺寸能指尺寸分布的典型的尺寸，例如平均尺寸、中。
17、间尺寸、或峰大小。0023 如本文所使用，术语“耦合”、“耦合的”和“使耦合”是指操作连接或链接。诸如通过另一物体的集合，能够将耦合的物体直接连接至另一物体或能够将耦合的物体间接地连接至另一物体。0024 用于生物柴油生产的非均相催化剂0025 本发明的某些实施方案涉及用于生物柴油生产的固体、非均相催化剂的用途。能说 明 书CN 102791833 A3/10页6够使用各种固体、非均相催化剂，例如各种含钙催化剂。含钙催化剂的例子包括以微粒或粉末形式的催化剂，以及其包括钙或含钙的部分，例如氧化钙(或CaO)或碳酸钙(或CaCO3)。能够将钙或含钙的部分并入合适的基质内或能够在没有这些基质下使用钙。
18、或含钙的部分。含钙催化剂的另外的例子包括窑灰(kiln dust)和其它的含钙的灰尘。窑灰的某些方面描述在Lin等，标题为“Solid Catalyst System for Biodiesel Production”，公布为US 2009/0112007的美国专利申请中，其公开全部通过引用方式并入本文中。关于固体、非均相催化剂尽管描述某些实施方案，应关注的是，能够将半异相(semi-heterogeneous)或均相催化剂替代、或联合固体、非均相催化剂。0026 有利地，含钙催化剂基本上能够是不溶性非均相催化剂，其易于在没有湿法洗涤或中和下从反应混合物中回收，从而便于生物柴油产品和有价值的诸。
19、如甘油的副产品的分离。共同地，易于回收含钙催化剂，用于随后的催化反应。而且，易于激活含钙催化剂，并且所述含钙催化剂是稳定的，甚至在催化反应中重复使用后。而且，含钙催化剂是高活性，从各种进料中和在类似于用于均相催化剂的那些的中等条件下快速地制备生物柴油产品。0027 含钙催化剂的催化活性能够至少部分地对应于，或至少部分地起源于在催化剂中存在的钙或含钙的部分。对于一些实施方案，含钙催化剂能够包括从约10重量(或重量)至约80重量的钙，例如从约10重量至约50重量，从约15重量至约65重量，从约20重量至约60重量，或从约30重量至约40重量的钙。钙能够为以氧化钙(或CaO)，碳酸钙(或CaCO3)。
20、，硫酸钙(或CaSO4)，氢氧化钙(或Ca(OH)2)，或其联合的形式。对于一些实施方案，与任何其它的单一碱土金属部分相比，含钙催化剂能够包括更多的CaO，以及能够包括至少约15重量的CaO，例如至少约30重量，至少约45重量，至少约50重量，或至少约55重量的CaO，以及高达约95重量的CaO。除了含钙的部分，含钙催化剂能够包括钠、钾、石英(或SiO2)、或其联合。0028 含钙催化剂是期望的细粒，其具有大的表面积，从而在催化反应中增强与进料的接触。取决于选择用于生物柴油生产的含钙催化剂的类型，含钙催化剂的表面积能够改变。对于一些实施方案，含钙催化剂的表面积能够为约0.05m2/g至约10m。
21、2/g的范围内，例如从约0.05m2/g至约5m2/g，从约0.1m2/g至约5m2/g，从约0.3m2/g至约3m2/g，或从约0.1m2/g至约2m2/g。此外，能将含钙催化剂回收和重复使用许多次，例如5，10，15，17，20，或更多次。即使在其催化活性下降后，例如在约15至20次反应循环后，通过在合适的温度下煅烧，能够将含钙催化剂基本上再生至完全的催化活性。0029 例如，能够将含钙的灰尘用作对于各种进料的酯交换的高活性、非均相催化剂，从而制备生物柴油和甘油。含钙的灰尘典型地是碱性，以及典型地是细粒的，所述细粒包括具有约0.1微米(或m)至约100m的范围的尺寸和约2.6to约2.8的。
22、范围的比重的粒子。粒子能够是富含硫酸盐、卤化物和其它的挥发物的部分地煅烧的和未处理的新鲜进料、渣块灰尘(clinker dust)、和燃料灰分。含钙的灰尘的一种类型典型地具有约38重量的钙，其中至少约80的钙是为CaO的形式。另一类型典型地具有约31重量的钙，其中至少约80的钙是为CaCO3的形式。进一步的类型典型地具有约40重量的钙，其中至少约50的钙为以CaO的形式，并且剩余的钙基本上为以方解石、硅酸钙、或其联合的形式。0030 取决于是否制备高钙石灰(例如化学石灰、熟石灰、或生石灰、或高镁石灰)，含钙的灰尘能够化学地变化。所得的含钙的灰尘典型地是碱性，以及典型地是细粒的，包括具有说 明 。
23、书CN 102791833 A4/10页7约50纳米(或nm)至约2厘米(或cm)的范围的尺寸的例子，例如从约100nm至约3毫米(或mm)。0031 能够使用固体、非均相催化剂的其它类型，例如多孔二氧化硅-金属氧化物复合催化剂，所述多孔二氧化硅-金属氧化物复合催化剂能够提供催化活性和类似于含钙的灰尘的那些的其它益处。复合催化剂的某些方面描述在Lin等，名称为“New Composite-Based Catalysts for Diesel Production”，公布为WO 2008/013551的PCT专利申请，其公开全部通过引用方式并入本文中。能够联合含钙的灰尘使用复合催化剂，从而产生具。
24、有进一步增强的活性的催化剂。0032 复合催化剂的催化活性能够至少部分地对应于，或至少部分地源于存在于复合催化剂中碱土金属或含有碱土金属部分。碱土金属能够与硅一起存在于硅和氧原子的复合基质中，其中硅原子的部分被碱土金属原子取代。对于一些实施方案，碱土金属是钙，并且对于其它的实施方案，碱土金属是钡或镁。能够从各种比率的诸如原硅酸盐的含有硅的试剂和含有碱土金属的试剂(例如CaO，BaO，MgO，Ca(OH)2和Mg(OH)2)中制备复合催化剂。所得的复合催化剂能够具有在约1/10至约10/1的范围的硅比碱土金属的摩尔比率，例如从约1/1至约10/1或从约1/1至约6/1。0033 复合催化剂期望地。
25、为以具有约1nm至约50nm的范围(例如从约1nm至约20nm)的尺寸和由于它们的多孔性具有大表面积的多孔粒子的形式。对于一些实施方案，复合催化剂包括酸性和碱性位置，以及复合催化剂的表面积能够大于约50m2/g，例如大于约200m2/g，大于约400m2/g，或大于约800m2/g。尤其，复合催化剂能够具有在约200m2/g至约1,000m2/g的范围的表面积，例如从约250m2/g至约900m2/g，从约250m2/g至约300m2/g，从约400m2/g至约500m2/g，或从约800m2/g至约950m2/g。复合催化剂的孔能够具有在约1nm至约20nm的范围的尺寸，例如从约1nm至约1。
26、0nm，从约1nm至约2nm，从约2nm至约3nm，或从约8nm至约10nm。0034 生物柴油生产0035 如下描述用于各种进料(例如以含有甘油酯的植物油和含有甘油酯的动物油形式)的酯交换至诸如以脂肪酸烷基酯形式的生物柴油产品的系统和方法。有利地，系统和方法解决大量技术挑战以及提供大量益处。尤其，通过使用固体、非均相催化剂，在没有湿法洗涤或中和下能够容易地从反应混合物中回收催化剂，从而便于分离具有高纯度的生物柴油产品和其它有价值的诸如甘油的副产品。能够容易地循环使用回收的催化剂，将其用于随后的催化反应，从而允许进行具有减少的花费和减少的环境担忧的酯交换。而且，酯交换能够快速地和在温度和压力的。
27、缓和条件下发生，所述酯交换具有在2或3小时内达到至少约98，至少约98.5，或至少约99的进料转化率。而且，以用于改善的效率和生产量的基本上连续的方式能够进行酯交换，从而使得所述酯交换适合用于在市售植物上实施。然而，还关注的是，能够以分批或半-连续的方式进行酯交换。0036 依照本发明的实施例，用于生物柴油生产的各种系统之一图示在图1中，并且描述在下面中。尤其，图1示出生物柴油生产系统100，将其以基本上连续的方式实施操作。0037 参照图1的生物柴油生产系统100，将固体、非均相催化剂引入催化剂送料斗102、或另一催化剂储存容器，以及将醇引入醇储存容器106。催化剂能够包括含钙催化剂、多孔二。
28、氧化硅-金属氧化物复合催化剂、其组合、或任何其它的固体、非均相催化剂。醇能够包说 明 书CN 102791833 A5/10页8括(C1-C5)醇(包括每分子从1至5个碳原子)或(C1-C5)醇的组合。例子包括(C1-C2)醇(包括每分子从1至2个碳原子)，例如甲醇和乙醇；直链的或支链的(C3-C5)醇(包括每分子从3至5个碳原子)，例如丙醇，异丙醇，丁醇，异-丁醇，仲-丁醇，叔-丁醇，戊醇，和仲-戊醇；及其组合。在示出的实施方案中，醇包括甲醇，以及所得的生物柴油产品包括脂肪酸甲酯(或FAME)的集合。0038 通过在混合器104中将催化剂和甲醇、或另一(C1-C5)醇合并来制备催化剂混合物。。
29、尤其，在与进料的催化反应之前，通过使催化剂接触甲醇足够的持续时间来增强催化剂的活性。醇的活化的持续时间能够相对短暂，以及能够不超过约1小时，例如从约1分钟至约1小时，从约5分钟至约50分钟，从约10分钟至约45分钟，从约15分钟至约45分钟，或约30分钟，或醇的活化的持续时间能够延长数小时，例如从约1小时至约3小时。鉴于将催化的成分滤去至能够减少催化剂的活性的甲醇中的可能性，进一步延长醇的活化的持续时间有时能够为期望的。在室温下或高于室温下的温度下进行醇的活化，例如从约25至约80，从约35至约70，从约50至约65，或高达甲醇或另一(C1-C5)醇的回流温度。0039 通过应用压力、重力、真。
30、空、泵、旋转输送器、带、磁性装置、振荡装置、其组合、或用于输送的任何其它的机械装置，从催化剂送料斗102和醇储存容器106中分别地输送催化剂和甲醇至混合器104。能够控制催化剂和甲醇的输送，从而提供用于催化反应的有效量的进料。这能够使用任何合适的控制器而获得，其能够是机械的、电力的、气动的、水力的、电子的、或其联合。相对于进料的重量，有效量的催化剂能够在约0.1重量至约50重量的范围内，例如相对于进料的重量，从约0.5重量至约30重量，从约1重量至约20重量，从约1重量至约10重量，或从约1重量至约6重量。0040 能够以各种方式实施混合器104，以及所述混合器104能够包括外壳或具有一组入口。
31、的小室、一组出口、和为了获得振荡或搅拌以制备催化剂混合物的机械装置。通过各种机械装置(例如机械的、电力的、气动的、水力的、声波的、或其联合)能够获得在混合器104中的振荡。在混合器104内使用加热机械装置与一组传感器和合适的控制器能够加热催化剂混合物，并且将其维持在期望的温度下。0041 如在图1所示，例如通过给予至反应器108A和108B的一者或两者、或通过用于输送的任何其它的机械装置，将催化剂混合物从混合器104中输送至一组反应器108A和108B。能够将过量的甲醇、或任选另一(C1-C5)醇引入反应器108A和108B的至少一种，使得进一步推动催化反应至完成。通过从醇储存容器106中单独。
32、地或与进料一起的输送能够将过量的甲醇引入至反应器108A。0042 参照图1，例如通过给予反应器108A或通过用于输送的任何其它的机械装置，将进料从进料储存容器130中输送至反应器108A。进料能够包括含有甘油酯的油状物，例如含有甘油酯的植物油、含有甘油酯的动物油、含有甘油酯的海藻油、或其联合，其中将甘油作为酯交换的副产物制备。含有甘油酯的植物油的例子包括芥花籽油，椰子油，玉米油，棉籽油，棕榈油，花生油，菜籽油，大豆油，和向日葵油，含有甘油酯的动物油的例子包括鱼油、猪油和牛油。进料还能够包括相对小量的对应于或源于动物脂肪(例如家禽脂肪)的游离脂肪酸(或FFA)，典型地以高达相对于进料的重量的约。
33、1重量的量。0043 存在于进料中的甘油酯能够为甘油的单-酯(或单甘酯)、甘油的二-酯(或双甘说 明 书CN 102791833 A6/10页9酯)、甘油的三-酯(或甘油三酯)、或其联合的形式。甘油酯的脂肪酸部分能够包括C10-C28烷基链，其是每条链中包括从10至28个碳原子的烃链。C10-C28烷基链能够是饱和的或能够具有未饱和、环氧化、或羟基化的至少一个位置。例如，C10-C28烷基链能够具有未饱和、环氧化、或羟基化或其联合的1至4个位置。C10-C28烷基链能够为直链的或支链的，以及能够具有各种中间链长，例如C16-C24，C10-C18，C10-C20，C12-C18，C12-C20。
34、，C10-24或C10-26。也关注其它链长的烷基链，例如包括每链中从4至30个碳原子的C4-C30烷基链。关于使用(C1-C5)醇的甘油酯的酯交换以制备脂肪酸(C1-C5)烷基酯和甘油，通过对应于或源于(C1-C5)醇的部分将甘油酯的甘油部分取代，因此从甘油酯中将甘油释放。如果为甲醇，通过对应于或源于甲醇的甲基部分将甘油酯的甘油部分取代，因此从甘油酯中将甘油释放以及制备一组FAME。0044 关注的是，在将所述进料引入反应器108A之前，进料能够为预-稳定的或预-处理的(例如通过去除水分和杂质、溶解、过滤、加热、吹扫、或其联合)，使得所述进料适合用于酯交换。例如，能够将进料与分子筛、干燥剂、。
35、或用于水和其它期望的气体和液体的另一合适的吸收剂接触。分子筛的例子包括对应于或源于硅铝酸盐矿物质、粘土、多孔玻璃、微孔木炭、沸石类、活性炭、和具有松散结构或孔的合成的化合物的那些。作为进料预-处理的另一例子，使用蒸汽或苛性苏打能够去除FFA。0045 在示出的实施方案中，将反应器108A和108B安排在多阶段配置中，将反应器108A用作第一阶段反应器，以及将反应器108B用作第二阶段反应器。在各阶段后通过去除甘油或其它副产品，在多阶段配置中多个反应器的使用能够推动酯交换至完成。而且，通过预防或减少其中环绕催化剂的甘油包衣或包裹物能够使催化剂无效的情况，甘油的去除能够允许更快的动力学。此外，多个。
36、反应器的使用能够确保系统冗余，使得即使反应器的子设备不运行或将其维修时，能够进行生物柴油生产。尽管两个反应器和两个阶段图示在图1中，应该关注的是，另外的反应器和另外的阶段能够包括于其它的实施方案中。例如，其它的实施方案能够包括三个反应器和三个阶段、四个反应器和四个阶段、或更多。0046 能够以各种方式实施反应器108A和108B，以及各反应器能够包括外壳或具有一组入口、一组出口、和为了获得振荡或搅拌以确保反应混合物的成分的基本上一致的混合和为了预防或减少催化剂的沉淀的机械装置的小室。能够类似地实施反应器108A和108B，或能够依照不同的设计实施所述反应器108A和108B。通过各种机械装置(。
37、例如机械的、电力的、气动的、水力的、声波的、或其联合)能够获得在反应器108A和108B中振荡。例如，能够将反应器108A和108B的一者或两者实施为连续搅拌槽或声波混合器。作为另一例子，能够将反应器108A和108B的一者或两者实施为具有一组喷嘴、一组叶轮、和一组内室的加压的反应器，从而确保进料、催化剂和甲醇的均匀混合。反应器108A和108B各自还能包括为了以控制的和基本上连续的方式获得反应混合物的再循环的机械装置。0047 有利地，能够在温度和压力的缓和条件下(例如在从约40至约100，从约50至约80，或从约60至约70，以及在大气压下或接近大气压，例如从约0.5大气压至约2大气压，从。
38、约0.5大气压至约1.5大气压，或从约0.8大气压至约1.2大气压)在反应器108A和108B内进行酯交换。取决于反应条件，能够在其它的温度和压力下(例如在大于约2大气压的压力下)进行酯交换。使用加热和压力控制机械装置以及一组传感器和合适的控制器，在反应器108A和108B内能将反应混合物加热和维持在期望的温度和压力下。0048 参照图1，在多阶段配置中将反应器108A和108B各自与催化剂回收装置110A或说 明 书CN 102791833 A7/10页10110B和甘油分离器112A或112B安排在一起。尤其，酯交换在反应器108A中进行，以及将反应混合物顺流从再循环流中去除，并且所述反应。
39、混合物顺流经过包括在催化剂回收装置110A内的过滤机械装置。过滤机械装置允许存在于反应混合物顺流中的催化剂的回收，然后将其回收的催化剂在反应器108A内循环使用，用于进一步的催化反应。接着将反应混合物顺流输送至甘油分离器112A，所述甘油分离器112A从反应混合物顺流中基本上去除或分离甘油。将分离的甘油与任何未反应的甲醇，和任何其它未反应的或催化的成分输送至进一步描述在下面的醇反萃取器122，并且能够回收分离的甘油用于进一步催化反应或将分离的甘油回收用于其它的用途。在通过甘油分离器112A分离甘油后，反应混合物顺流的剩余的部分能够包括相对高百分比的生物柴油产品，例如从约70重量至约90重量的一。
40、组FAME，从约75重量至约85重量的一组FAME，从约80重量至约90重量的一组FAME，或至少约85重量的一组FAME。0049 与通过催化剂回收装置110B和甘油分离器112B的类似于催化剂回收装置110A和甘油分离器112A所述那些的操作一起，接着将反应混合物顺流输送至反应器108B，从而基本上完成酯交换。在通过甘油分离器112B将甘油分离后，所得的反应混合物顺流能够包括甚至更高百分比的生物柴油产品，例如从约90重量至约100重量的一组FAME，从约95重量至约99.9重量的一组FAME，或至少约98重量或至少约99重量的一组FAME。0050 当酯交换朝向完成进行时，相对于在反应器1。
41、08A中的那些反应条件，能够调整或修改在反应器108B的反应条件，从而解释在化学组合物中的变化。尤其，能够控制甲醇、或另一(C1-C5)醇的浓度，使得为在反应器108A中相对更高的水平和在反应器108B中相对更低的水平。对于一些实施方案，能够维持在反应器108A中甲醇的浓度在8体积(或vol.)至约20vol.的范围内，例如从约8vol.至约17vol.或从约10vol.至约15vol.，然而能够维持在反应器108B中甲醇的浓度在约2vol.至约10vol.的范围镍，例如从约2vol.至约8vol.或从约4vol.至约6vol.。甲醇浓度的这些范围允许将酯交换推动至完成，同时避免或减少在反应器。
42、108B中过量的甲醇，所述甲醇能够携带甘油以及使得生物柴油产品的分离复杂化。0051 能够以各种方式实施催化剂回收装置110A和110B，以及能够类似地实施，或能够依照不同的设计实施。通过各种机械装置能够获得通过催化剂回收装置110A和110B的过滤，例如一组烧结的金属管、一组烛形过滤器、一组离心机、或其联合。能够以各种方式实施甘油分离器112A和112B，以及能够类似地实施，或能够依照不同的设计实施。通过各种机械装置能够获得通过甘油分离器112A和112B的甘油的分离，例如一组倾析器、一组垂直的或水平的沉淀器、一组聚结器、一组离心机、或其联合。尽管未在图1中示出，关注的是，在基本上连续操作的。
43、情况下，能够处理从反应器108A和108B的一者或两者中的再循环流，从而回收和循环使用催化剂，然后能将反应混合物输送至栓塞流反应器，外部加热所述栓塞流反应器，从而将进料转化为一组FAME。能够多次回收和循环使用催化剂。0052 参照图1，从甘油分离器112B将反应混合物顺流输送至醇反萃取器114，同时将从甘油分离器112A和112B的一者或两者中分离的甘油输送至醇反萃取器122。醇反萃取器114从反应混合物顺流中基本上去除或回收任何未反应的甲醇、或另一(C1-C5)醇，例如降至不超过约0.5vol.，不超过约0.3vol.，或低于约0.2vol.。能够将醇反萃取器114说 明 书CN 102791833 A10。