CN101058734A - 工业化微波合成生物柴油的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种工业化微波合成生物柴油的装置，包括原料预处理设备单元、低碳醇回收设备单元，以及中央控制设备单元，原料预处理设备单元与低碳醇回收设备单元之间还设置有酯化/酯交换反应设备单元；在釜式或管式反应器上旁路串联有第一微波反应器，第一微波反应器为微波静态反应器。本发明还涉及一种工业化微波合成生物柴油的方法，包括：预处理和预热及脱水处理；进行微波酯化/酯交换反应；用低碳醇回收设备单元进行脱醇处理，对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分相分出亲水相；加热到260℃－335℃使汽化并冷凝，该馏出物就是生物柴油。本发明采用微波场进行加热、干燥、脱水及再沸，加快了反应速率并提高了原料转化率。
Description
技术领域
本发明涉及一种合成生物柴油的方法，特别是一种工业化微波合成生物柴油的装置及其方法。
背景技术
目前制备生物柴油的方法有五种：稀释或混合配制、微乳化、热解、酯交换及生物技术方法。稀释是利用石化柴油来稀释植物油，从而降低植物油的黏度和密度，该方法工艺简单，但制备出来的生物柴油质量不高，易出现喷嘴堵塞和结焦现象；微乳化法是利用乳化剂将植物油分散到黏度较低的溶剂中，以降低植物油的黏度，此方法因环境变化易出现破乳的现象；热解法是通过高温将高分子有机化合物变成简单碳氢化合物，此法复杂成本高；生物技术方法是利用脂肪酶将长链高分子降解成短链碳氢化合物，但技术尚待发展；酯交换是利用甲醇、乙醇等醇类，将甘油三酸酯中甘油取代下来，形成长链脂肪酸甲酯，从而降低碳链长度，增加流动性和降低黏度，此方法是制备生物柴油的常用方法。
各种动植物油及废油都可以作为制备生物柴油的原料。可用于酯交换的醇包括甲醇、乙醇、丙醇、丁醇和戊醇，最为常用是甲醇。用于酯交换生产生物柴油的催化剂主要是酸和碱。
酯交换生产生物柴油有多种工艺，但大都可以归纳为两个基本步骤，即反应和提纯。两步法投资不大，能达到一定产量，但工艺连续性和安全性存在问题。本发明在统览国内外生物柴油专利技术的基础上，对目前国内外酯交换合成生物柴油的工艺划分为以下类型：类一、从含油原料榨油开始的生物柴油生产常规方法之集成(包括榨油、精炼、酯交换)；类二、以废油脂为原料的酯交换生产工艺；类三、常压多级酯交换反应和多级分离提纯工艺；类四、表面活性剂使油脂和醇类均相工艺；类五、超声波和水力空化使油脂和醇类混相工艺；类六、固体酸碱催化酯交换工艺；类七、棕榈油原料通过结晶或分馏等生产适合低温地区柴油工艺；类八、梯度升温和甲醇气相及高温循环带出酯等工艺；类九、钢管反应器压力下酯交换合成生物柴油；类十、临界条件及压力均相酯交换合成生物柴油工艺；类十一、直接混合法和反应混合法生柴工艺等。以上工艺类型尽管可以变换压力(常压或加压反应)和采用各种工艺设备或采取各种技术措施等，但它们概属于常规加热加工范畴，存在反应深度受局限，工艺复杂与条件苛刻(如高温高压或超临界条件)，以及反应周期长，生产效率低等缺点。
为了说明已有工艺存在的问题，再进一步举例加以说明。
中国专利01107895.2一种生物柴油的生产方法，以酸化植物油、下水道油及回收煎炸油为原料，在65-75℃回流4-8小时完成酯化。反应结束后静置1.5小时进行分离，蒸馏得生物柴油，反应时间长。
中国专利02115477.5利用废动植物油生产生物柴油的工艺，在温度70-73℃下回流反应5小时；在73-85℃回流3小时15分钟；在85-90℃回流3小时，回流时间累计10-12小时得粗酯。静止12小时放出下层稀硫酸及甘油水。蒸馏收集220℃温度以下馏份；220～320℃馏份以及330℃以上馏份。320℃以上馏分加入下一批蒸馏。反应和处理时间太长。
澳洲专利02830146.3烷基酯的制备方法，用废弃油脂做原料，三步反应：先酸催化酯化、再醇钠催化酯交换、再酸化皂化物酸催化酯化，从甘油酯和游离脂肪酸混合物制烷基酯。转化率91％，转化率不高，时间长。
中国专利200510013266.0利用废油脂生产生物柴油的方法，以甲醇钠为催化剂，反应时间60-90min，油脂转化率92.4％、91.6％、95.7％。
中国专利200510086379.3一种连续制备生物柴油的方法，这是一种高温高压方法。以短链醇为酰基受体，在短链醇近临界、临界及超临界状态下，将植物油脂转化连续制备生物柴油。将管式反应器由加热炉加热至280℃-350℃，反应压力16MPa～50MPa。管式反应器为盘管式反应器。脂肪酸甲酯含量94-95％。
中国专利200310117290一种生产生物柴油新方法，这是由CO2和C3以下烃使植物油与醇共溶一相的超临界高压高温法。以植物油与小分子醇为反应物、加入共溶剂，在超临界高压下进行酯交换。将反应原料和共溶剂置于高压釜加热至200-350℃，反应压力10-30Mpa，反应30分钟结束。
奥地利专利98811443.7生产脂肪酸甲酯方法及设备。将高级脂肪物与强碱溶液在酯基转移段(8)相连。反应或酯基转移段(8)包括静态反应器(12)，由于强力紊流在溶液中产生旋涡，通过动力紊流增大混合物界面。这是常规加热下的静态反应器例子，获得了较好反应效果。
生物柴油合成技术研发已基本趋于成熟，影响酯交换反应的的几个主要因素诸如醇油摩尔比、催化剂用量、反应时间、反应温度、搅拌强度，以及原油酸值和含水量等都已基本清楚，因此在这一领域一般说很难再有进一步的突破和创新。然而，常规法合成生物柴油的反应是一个非均相的可逆反应，相接触面积小，反应效率不高，如何从一个新的角度对生物柴油现有技术进行创新，这是本发明所要解决的问题。
上述现有生物柴油工艺存在着明显的缺陷，间歇操作，反应时间长，生产效率低，高温高压危险性大，不适合大规模工业化生产，原料转化率低，产品质量不高，长久以来未见更好的适用技术被提出。鉴于此，本发明在统览迄今国内外生物柴油专利技术的基础上，基于微波化学反应的特性和诸多优点及多年来微波化学反应研究的积累，经过几年的不断设计和改进，现提供一种全新的采用微波催化的工业化合成生物柴油的方法及装备。本发明以完全崭新的微波辐射加热技术及其合理的工艺单元组合，极大地提高了反应速率和生产效率及原料转化率，简化了生物柴油的生产工艺。它是目前生物柴油制备领域最适用的新技术和新装备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有生物柴油生产工艺存在的缺陷，而提供一种工业化微波合成生物柴油的装置及其方法，以微波化学的高效率和高转化率以及将微波化学反应器的特别设计应用于生物柴油生产，以解决使用餐饮废油和来自油料植物的各种植物油和动物油为原料，能够连续化大规模生产生物柴油产品，从而实现微波合成生物柴油的首次工业化。
为此，本发明提供了一种工业化微波合成生物柴油的装置，包括原料预处理设备单元A、低碳醇回收设备单元C，以及中央控制设备单元H，其特征在于，原料预处理设备单元A与低碳醇回收设备单元C之间还设置有酯化/酯交换反应设备单元B，并通过管路连接；所述酯化/酯交换反应设备单元B为在釜式或管式反应器上旁路串联有用于将所述釜式反应器或所述管式反应器中的反应物及催化剂进行微波加热的第一微波反应器，所述釜式或管式反应器与所述第一微波反应器间设置有用于将所述反应物及催化剂在所述釜式或管式反应器与所述第一微波反应器之间强制循环的循环泵B5；第一微波反应器为微波静态反应器，所述微波静态反应器是将静态混合型管式反应器置于微波场中，并将所述静态混合型管式反应器的金属外壳及位于微波场中的金属配件换成对微波透明的非金属材料；中央控制设备单元H用于控制各单元中设备的启停，或控制微波加热时间，或控制温度。
本发明还提供了一种工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将油脂原料进行预处理和预热及脱水处理；
步骤2、用所述的酯化/酯交换反应设备单元B进行微波酯化/酯交换反应；
步骤3、将步骤2的出料用低碳醇回收设备单元C进行脱醇处理，留下的为粗脂肪酸烷基酯液体；
步骤4、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分相分出亲水相；
步骤5、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分出亲水相后的脂肪酸烷基酯加热到260℃-335℃使汽化并冷凝，该馏出物就是生物柴油。
本发明装置采用两级微波酯化/酯交换反应，两级反应器保证了酯化/酯交换的快速性和彻底性或完全性；且一级反应器又是搅拌反应和强制循环的微波管式反应器组合的双重混相和双重反应机制；两级反应器组合和级内多重反应器组合，更使反应能够尽快达到化学平衡并加深反应深度。此外，还有微波静态反应器的应用以及微波化学反应本身的优点，本发明的多级多重微波酯化/酯交换反应系统，集中体现了合成反应的高效率和高原料转化率。
本发明采用微波蒸发回收醇和微波脱水干燥酯，充分利用微波对于极性物质的瞬时快速加热而使醇回收和水分脱出更加高效和彻底。
本发明对于常规加热预热后的低碳醇酯液体采用微波再沸加热，可以使200-250℃以上的预热酯快速升温而迅速汽化，发挥微波在高温段快速提温的长处，这种低温段常规加热，高温段微波接力的组合高温加热方式，可以达到既节能，又提高加热效率目的。另外，微波辐射化学反应的本身就是一种节能化学反应方式。本发明节能设计还体现在酯精馏废热用于预热生物柴油原料和冷凝热水回用以及酯精馏废热还可用于预热回收甘油。本发明在水回收利用前提下，还通过设置水处理装置而做到水循环使用和废水零排放。本发明所述生物柴油微波合成新工艺及其装置，充分体现了高效率、高转化率、节能、零排放的绿色生产工艺的优越性。
本发明的主要技术特征之一是微波化学技术的工业化应用。微波化学又称作MORE化学。是微波有机反应发展而来的一门引人注目的全新领域(Microwave induced organic reaction enhancement chemistry)，可称之为“微波引发有机反应增益化学”，这是迄今在国内尚处于实验阶段，国外已开始工业化的全新领域。发展MORE化学产业将可使相应工业生产效率提高几倍至几十倍，甚至百倍。微波化学反应新装备可使常规加热本不能发生的反应因微波引发而得以合成，微波合成可以改善或提高产品质量，降低有害杂质或游历原料残留以及提高产品理化性能，微波化学反应以其过程的简单化和时间的高效率而具有诱人应用前景。微波化学反应器可以使工业装备小型化和节约能源，是属于鼓励发展的绿色生产工艺，是新型工业化发展道路之一，微波合成生物柴油新工艺正是一种新型工业发展之路。微波化学反应器可应用于多种产业部门，它们将极大促进国家工业装备和产品制造技术的科技进步。本发明生物柴油微波合成工艺及其装置，高新技术采用密集，可实现连续化规模生产，可实施自动化和数字化集中控制，生产工艺绿色环保节能，本发明是生物柴油制造技术和工艺装备的全面创新。本发明生物柴油微波合成技术，既可实现微波快速连续合成，又可在特殊情况下实施常规加热的简化操作，具有操作灵活变通性，其适用面广。采用该工艺除可以使生产效率和原料转化率显著提高外，还可以使醇/油摩尔比降低，醇回收效率高，减少物料消耗；该工艺可以使生产过程成为密闭循环式，一次未反应完原料或蒸馏残余物可以循环使用，使产品收率最大化。利用本技术所生产的生物柴油纯产品可以达到欧洲或美国的生物柴油标准。
在生物柴油精馏过程中可截取不同沸点馏分按一定比例进行调和，在调和过程中可加入各种改性添加剂(石化产品、降凝剂等)，以制成不同用途的生物柴油产品，可与汽油或石油柴油混配。本发明生物柴油微波合成新技术十分有利于生物柴油的商业化推广。
本发明生物柴油微波合成新工艺至少具有以下优点：
1、采用一级以上微波酯化/酯交换技术，突破了现有国内外生物柴油生产采用的常规加热或高温高压苛刻条件或间歇反应技术；也突破了现有技术酯化和酯交换反应不能同时进行的局限，实现了连续化酯化/酯交换，并实现了全生产过程连续化，有利于实现大规模工业化生产。
2、在金属质静态反应器基础上，本发明采用特殊的微波静态反应器，连同搅拌以及强制循环措施采用，再加微波化学技术的工业化应用，使本来分相的各反应物的混相和酯化/酯交换反应程度达到一个新水平。同时将此微波静态反应器用于醇蒸发回收和酯脱水干燥以及精馏高温段再沸快速加热，为生物柴油生产技术创造出一个崭新工艺技术体系。
3、由于微波静态反应器应用，极大提高了反应物间的混相作用，不同相间的乳化粒子更加细小，因而传统间歇工艺中的静置沉降分相是不可取的，为此本发明采用高速离心的动态分相机设备用于不同的分相环节，便于工艺的连续化操作。
4、本发明将精馏废热用于原料预热和干燥脱水及用于甘油回收加热，以及用于热水回用。由于原料被废热预热，则一级反应和高酸值原料预酯化可免去额外热源，极大节省了能源，节能环保是本发明的又一显著优点。
5、本发明原料来源广，成本低。餐饮业发达的大中小城市或地区，都可通过餐饮废弃物处理而分离出废油，原料就地取材，每个大城市都可建设万吨规模生物柴油厂，中小城市也可实施千吨生产。而通过建设生物柴油林场的途径取得生物柴油原料，则使生产原料更加有保证，且生物柴油林场的快速增值又是非常显著而效益巨大。
6、本发明可以实施反应设备的程控切换以及全工艺过程的自动化控制，使生产操作简便、安全、准确、可靠，生产效率高，人工管理成本低。
7、微波化学反应本身是一种节能化学反应方式。本发明采用微波合成生物柴油工艺，可实现生物柴油生产的高效率、高转化率、节能、零排放的绿色生产工艺目标。
综上所述，本发明生物柴油微波合成新工艺及其装置，可以餐饮废油和生物柴油林场原料以及其它来源原料连续生产生物柴油，其具有上述诸多优点和实用价值，在生物柴油工艺中未见有类似设计发表或使用，确属完全的技术创新，其不论在工艺流程或反应功能上都具有重大的的创新，是生物柴油合成技术的重大进步。其使用的微波化学反应器设备更具有良好实用效果，较现有生物柴油生产工艺有多项改进，从而更加适用和先进，具有产业化的推广价值，是一项新颖而实用的新发明。本发明的微波化学反应器设备还可移植用于其它相关反应领域或场合。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明装置的一个优选实施例的结构框图；
图2为一种微波管式反应器的结构图；
图3为又一种微波管式反应器的结构图；
图4为本发明方法的一个实施例的流程图。
附图标记说明：
A-原料预处理设备单元；
B-酯化/酯交换反应设备单元；
C-低碳醇回收设备单元；
D-洗涤分相设备单元；
E-脂肪酸低碳醇酯脱水干燥设备单元；
F-脂肪酸低碳醇酯蒸馏预热设备单元；
G-脂肪酸低碳醇酯精馏设备单元；
H-中央控制设备单元；
A1-原料油脂储存罐；
A2-醇储存罐；
A3-催化剂制备设备组；
A4-废热预热原料的真空缓冲兼气-液(水蒸气-油)分离罐；
B1-釜式反应器； B2-高位计量容器；
B3-第一冷凝器； B4-第一微波反应器；
B5-循环泵； B6-第二微波反应器；
B7-微波腔； B8-微波腔；
C1-微波蒸发回收设备； C2-第一气液分离器；
C3-第二冷凝器；
D1-水洗罐； D2-酸洗罐；
D3-轻重相离心分离机；
E1-第三微波反应器； E2-第二气液分离器；
E3-第一暂存罐； E4-第三冷凝器；
F1-管道反应器； F2-传统蒸馏釜；
G1-微波再沸器； G2-第三气液分离器；
G3-精馏塔； G4-第四冷凝器；
G5-第五冷凝器； G6-真空缓冲罐。
具体实施方式
图1为本发明装置的一个优选实施例的结构框图。如图1所示，本发明为一种工业化微波合成生物柴油的装置，包括原料预处理设备单元A、低碳醇回收设备单元C，以及中央控制设备单元H，原料预处理设备单元A与低碳醇回收设备单元C之间还设置有酯化/酯交换反应设备单元B，并通过管路连接；所述酯化/酯交换反应设备单元B为在釜式反应器或管式反应器上旁路串联有用于将所述釜式反应器或所述管式反应器中的反应物及催化剂进行微波加热的第一微波反应器B4，所述釜式或管式反应器与所述第一微波反应器B4间设置有用于将所述反应物及催化剂在所述釜式或管式反应器与所述第一微波反应器B4之间强制循环的循环泵B5；第一微波反应器B4为微波静态反应器，所述微波静态反应器是将静态混合型管式反应器置于微波场中，并将所述静态混合型管式反应器的金属外壳及位于微波场中的金属配件换成对微波透明的非金属材料；中央控制设备单元H用于控制各单元中设备的启停，或控制微波加热时间，或控制温度。
上述实施例中，所述非金属材料为聚四氟乙烯、聚烯烃、陶瓷及玻璃材料等。
上述实施例中，所述的釜式反应器为常规釜式反应器，或在常规釜式反应器上设置有微波辐射源B8的微波釜式反应器B1。
图2为一种微波管式反应器的结构图。图3为又一种微波管式反应器的结构图。在上述实施例中，所述管式反应器为微波管式反应器或常规管式反应器；所述微波管式反应器包括微波大管径循环管式反应器或微波小管径长管式不循环反应器；所述微波大管径循环管反应器的循环反应管为置于微波场中的单环或多环反应管，且管的材料为非金属材料，所述循环反应管的反应容积为几升到10M3甚至更大；所述微波小管径长管不循环反应器为置于微波场中的小管反应器，且管的材料为非金属材料，管长度为几米到千米长。
在上述实施例中，所述微波场的微波辐射为连续微波辐射或微波脉冲辐射。
在上述实施例中，原料预处理设备单元A包括物料储存容器原料预热和除水设备和催化剂制备设备。
在上述实施例中，酯化/酯交换反应设备单元B还包括有用于计量反应物和催化剂的高位计量容器B2，所述高位计量容器B2分别连接原料预处理设备单元A中的物料储存容器和催化剂制备设备；所述高位计量容器B2输出连接所述釜式反应器或所述管式反应器。
在上述实施例中，所述酯化/酯交换反应设备单元B还包括第一冷凝器B3，所述第一冷凝器B3将所述釜式或管式反应器中蒸发的反应物进行冷凝后输送回所述所述釜式或管式反应器。
在上述实施例中，酯化/酯交换反应设备单元B将反应物及催化剂的反应温度控制在30℃-90℃。
在上述实施例中，酯化/酯交换反应设备单元B还包括用于对经过第一微波反应器B4加热后的反应物及催化剂进行二次加热输出至第二微波反应器B6，第二微波反应器B6为一个所述的微波静态反应器或一个所述的微波管式反应器。
在上述实施例中，由第一微波反应器B4进入第二微波反应器B6的反应产物为由泵驱动或是靠所述反应产物的势能输送；所述第二微波反应器B6入口接收来自第一微波反应器B4出口的反应产物，或同时接收追加的反应物和催化剂。
在上述实施例中，酯化/酯交换反应设备单元B还包括用于对经过第一微波反应器B4加热后的反应产物进行二次加热输出至第二微波反应器B6，第二微波反应器B6为一个以上的所述微波静态反应器的串联或一个以上的所述微波管式反应器的串联。
在上述实施例中，由第一微波反应器B4进入第二微波反应器B6的反应产物为由泵驱动或是靠所述反应产物的势能输送；第二微波反应器B6入口接收来自第一微波反应器B4出口的反应产物，或同时接收追加的反应物和催化剂。
在上述实施例中，低碳醇回收设备单元C为将反应产物加热使低碳醇蒸发脱离反应产物的蒸发回收设备，所述蒸发回收设备可以包括微波蒸发回收设备C1、第一气液分离器C2以及第二冷凝器C3，所述微波蒸发回收设备C1为所述微波静态反应器或所述微波管式反应器，控制温度为65℃-90℃使低碳醇得以汽化蒸发，接着进入第一气液分离器C2，使低碳醇蒸汽与液体分离，醇蒸汽经第二冷凝器C3冷凝流入醇回收罐。
在上述实施例中，所述醇回收罐还连接用于对其中的醇进行进一步精馏处理的精馏处理设备。
在上述实施例中，当采用的催化剂为普通酸碱催化剂时，所述低碳醇回收设备单元C后还串联有洗涤分相设备单元D和用于除去残留水分的脂肪酸低碳醇酯脱水干燥设备单元E。在洗涤分相设备单元D进行水洗和酸洗(使用固体酸碱催化剂时可免洗涤)。D1是水洗罐，热水来自甲酯精馏的次级冷凝器的热水利用；D2是酸洗罐。D3是轻重相离心分离机以便在实施洗涤时使用(轻相酯，重相水)。分离出后的酯送往所述脂肪酸低碳醇酯脱水干燥设备单元E。
在上述实施例中，脂肪酸低碳醇酯脱水干燥设备单元E包括用于加热脱水的第三微波反应器E1，经第三微波反应器E1加热的反应产物流入第二气液分离器E2，第三微波反应器E1为微波静态反应器或微波管式反应器；第二气液分离器E2后还连接用于储存脱水酯的第一暂存罐E3，第一暂存罐E3还连接第三冷凝器E4。来自前级离心分相的轻相经第一暂存罐E3，由泵送入第三微波反应器E1，使物料温度达到100-130℃让水分汽化，并在第二气液分离器E2中进行气液分离，水蒸气经第三冷凝器E4冷凝回收或直接放空，而脱水酯经第一暂存罐E3，由泵送往生物柴油精馏预热单元F。来自洗涤分相的酯由于含水需进行脱水干燥处理。将脱水操作放于此，有利于物料后续逐步升温和避免水分混入精馏甲酯。
在上述实施例中，所述脂肪酸低碳醇酯脱水干燥设备单元E后还连接脂肪酸低碳醇酯蒸馏预热设备单元F，所述脂肪酸低碳醇酯蒸馏预热设备单元F为钢管式预热蒸馏器或传统蒸馏釜，微波干燥脱水的粗酯在所述脂肪酸低碳醇酯蒸馏预热设备单元F经预热后导入脂肪酸低碳醇酯精馏设备单元G，所述脂肪酸低碳醇酯蒸馏预热设备单元F使物料上升到200℃-250℃，将汽化物料直接导入脂肪酸低碳醇酯精馏设备单元G。精馏常规预热单元有两种可选择的预热设备，一是采用强化传热混合型JLF管道反应器F2，二是使用传统蒸馏釜F1，前者的管道反应器有利于整体工艺的连续化，后者以组合式蒸馏釜的程序式切换也可以实现连续化操作。
在上述实施例中，所述脂肪酸低碳醇酯精馏设备单元G包括微波再沸器G1，第三气液分离器G2，精馏塔G3和储存罐，所述微波再沸器G1为所述微波静态反应器或所述微波管式反应器；而所述钢管式预热蒸馏器中的汽化物料沿管道冲出而在第三气液分离器G2中得到分离并进入精馏塔G3。前者钢制管道反应器有利于整体工艺连续化，后者以组合式蒸馏釜的程序式切换也可以实现连续化操作。来自常规预热单元F的200-250℃不汽化液体经第二暂存罐F1，由泵送入或真空吸入微波再沸器G1，借助微波辐射加热的快速提温作用使物料在微波再沸器G1中由200-250℃被加热到260℃甚至335℃，使可汽化的物料汽化，经气液分离器分离，使气相进入精馏塔G3和经第四冷凝器G4(冷却介质是原料油)，第五冷凝器G5冷凝(水冷却)，并经真空缓冲罐G6分离，得到精制生物柴油去产品储存罐。而250-260℃或330-335℃不汽化物经气液分离器分离后去蒸馏残液储存罐，分批补进原料油脂中再行循环酯化和酯交换。
在上述实施例中，所述钢管式预热蒸馏器或所述传统蒸馏釜为导热油加热或电加热。
在上述实施例中，所述中央控制设备单元H设备主要包括：中央控制计算机、控制柜、连于设备的测量或显示仪表。主要是显示及监测各设备的工艺状况。控制单元主要包括工艺设备开停控制和组合工艺设备的程序切换控制、搅拌强度控制、物料流速或流量控制、温度控制、压力控制、微波辐射功率控制和辐射方式控制、事故报警及处置控制。
在上述实施例中，所述静态混合型管式反应器还可以为设置有用于水处理的膜过滤器的管式反应器。
在上述实施例中，所述静态混合型管式反应器可以为充填有各种尺寸球粒或环或管段或/和挡板或带有螺旋桨阻滞装置，通过填料的快速混合而形成紊流。这种设备易安装，操作无需太多维护。
在上述实施例中，固体的所述催化剂被覆网膜保护的催化剂筐中或置于膜过滤器的膜网间。
在上述实施例中，第一微波反应器、第二微波反应器、第三微波反应器、微波釜式反应器、微波管式反应器或微波再沸器为管式、罐、盒或箱式容器，且均设置有进口和出口，所述进口设置于下部，所述出口设置于上部。
在上述实施例中，还包括甘油回收加工单元。由离心分相出来的重相和其它相关部分沉降出来的水相用于回收甘油。甘油回收精馏提浓工艺流程采用已知的技术。对于残留的皂胶物，另经酸化酯化回收处理器。
在上述实施例中，还包括事故应急处置和物料回收设备。对于特殊情况下的应急流程是：只开动微波酯化/酯交换主反应器，进入部分微波加热和常规加热工况。也可以将单元C和E合并为一个操作单元：即醇蒸发回收和酯脱水干燥合并，即控制蒸馏温度70-90℃使醇蒸汽进入醇精馏塔，收集98％合格醇回用(残液并入下次再蒸馏)。当醇蒸发干净后(没醇馏出)，继续升温到110-130℃让水分汽化，直至没有水分蒸出为止(醇精馏和脱水干燥在真空或常压下进行均可)。粗酯继续进入酯精馏预热单元，最后进入酯精馏塔系统。
在上述实施例中，釜式反应设备如反应釜、蒸馏釜，以及大管径循环管反应器设备，可采用数釜或数管并联，各釜或管的进料和出料的切换以设计好的程序进行自动控制而实现连续操作。各釜或管的处理物料总量应等于设计的反应周期内生产线连续操作的出料量(由装置产量规模决定)；
在上述实施例中，各微波反应器的微波辐射功率，将根据物料通过反应器的时间、微波加工的物料量、加热温度以及物质固有性质(介电性质和热力学数据)经计算设计而确定。
在上述实施例中，微波酯化/酯交换反应器、微波蒸发器、微波脱水干燥器、微波再沸器装置，以及类似的微波反应装置，可以移植用于其它化学反应或加工。
图4为本发明方法的一个实施例的流程图。本发明还提供了一种工业化微波合成生物柴油的方法，包括如下步骤：
步骤1、将油脂原料进行预处理和预热及脱水处理；
步骤2、用所述的酯化/酯交换反应设备单元B进行微波酯化/酯交换反应；
步骤3、将步骤2的出料用低碳醇回收设备单元C进行脱醇处理，留下的为粗脂肪酸烷基酯液体；
步骤4、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分相分出亲水相；
步骤5、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分出亲水相后的脂肪酸烷基酯加热到260℃-335℃使汽化并冷凝，该馏出物就是生物柴油。
在上述方法实施例中，还包括步骤6、将所述步骤5中被加热到200℃-250℃的液体进行微波再沸处理，使所述液体被加热到260℃-335℃使汽化并被冷凝，该冷凝馏出物收集后就是生物柴油。
在上述方法实施例中，所述步骤3与所述步骤4之间还包括步骤3a、即在采用非弱酸性催化时对高酸值油脂原料进行微波预酯化处理或常规加热预酯化处理。
在上述方法实施例中，当油脂原料为高酸值油脂原料时，所述步骤3和步骤4之间还包括步骤3b、对所述粗脂肪酸烷基酯在蒸馏前进行微波脱水干燥处理。
在上述方法实施例中，所述步骤2具体为：
步骤21、将经预热及脱水处理的油脂与催化剂及醇类按比例混合，所述催化剂为固体酸催化剂，固体碱催化剂，碱金属氢氧化物醇溶液或无机酸；所述醇类为甲醇或乙醇或丙醇或丁醇；所述比例混合是以质量比混合：所述催化剂0.5％-3.5％，所述醇类为10％-50％；
步骤22、将该混合反应物放入用于对该混合反应物进行一级微波酯化/酯交换反应的第一微波反应器中，常压下控制反应温度30℃-80℃进行反应。
在上述方法实施例中，还包括步骤23、进入二次加热的第二微波反应器再进行酯化/酯交换反应。
在上述方法实施例中，所述步骤3具体为：将所述步骤2的出料在所述蒸发回收设备中进行醇的回收。
在上述方法实施例中，所述蒸发回收设备为所述的微波蒸发回收设备，控制所述微波蒸发回收设备的微波加热温度在65℃-90℃，使醇类得以汽化蒸发，并与酯液体分离。
在上述方法实施例中，所述分离出来的醇蒸汽进入醇精馏塔收集浓醇回用。
在上述方法实施例中，所述步骤3与步骤4之间还包括如下步骤：
步骤31、所述醇蒸气经冷凝后进入醇回收储存罐；
步骤32、将液相的醇经醇精馏系统处理得到精馏浓缩的醇产品。
在上述方法实施例中，所述步骤5还包括如下步骤：
步骤51、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分出亲水相后的脂肪酸烷基酯加热到260℃-335℃使汽化并冷凝，收集加热温度小于260℃时馏出物作第一批号生物柴油，同时收集加热温度260℃-335℃时的馏出物作第二批号生物柴油。
步骤52、所述260℃-335℃馏出物的蒸馏残余物，作为原料再次进入第一微波反应器再用于合成生物柴油。
5M3不锈钢罐反应器扩试。将3000g脱水除杂餐饮废油，600g甲醇(98％)，35g催化剂(碱金属氢氧化物)，分别加入反应器。开动搅拌进行混相，开动循环泵，使反应混合物在搅拌式反应器B1和微波静态反应器B4(自改装)形成的环路中进行循环，并开动微波反应器使进行酯化/酯交换，反应温度35-55℃，循环反应20min(使用固体催化剂如硫酸铁或SO4-2/TiO2或CaO/MgO适当延长)。然后送入经改装的两个串联的二级微波管式反应器B7、B8，进一步进行酯化/酯交换反应70秒。上述经酯化/酯交换的反应物进入微波加热器，控制温度70℃以上使醇汽化蒸发，至无甲醇逸出为止。然后用高速离心机分离出甘油水相。剩余粗甲酯进行热水洗和酸洗(使用固体催化剂时可免去洗涤)，离心分相，然后进入微波反应器在110-120℃进行脱水干燥处理，至无水泡逸出为止。上述脱水干燥粗甲酯，于反应器内预热到250-260℃，已汽化物直接进入冷凝器经冷凝收集，未汽化部分随后进入改装的两个串联的微波管式反应器G2以最大辐射功率进行再沸汽化，再经冷凝收集。反应结果：得脱水粗甲酯3108.6g，260℃前馏分2707.8g(占92.2％)，260℃以上馏分228.5g(占7.8％)，合计液体馏分2936.3g，残留液渣128g(回收于再酯化/酯交换)。
对生物柴油产品用公知方法进行测定与定量[Guo Dengfeng，中国油脂，2004，29(4)：56-58]：(1)气相色谱条件DB-1毛细管柱，FID检测器，检测器微电流放大器量程8，衰减比0，汽化室温度300℃，检测器温度310℃，柱温采用程序升温：初温190℃，保留2min，以10℃/min升至300℃，保留10min。(2)转化率计算：由于甘三酯的沸点比一酯二酯和甲酯的沸点高，转化率计算方法是将气相色谱图中生物柴油比原料油小的峰以前的峰全部相加(空气峰除外)作为转化率。则微波酯交换制备生物柴油的甘油三酯转化率100％，脂肪酸甲酯含量96％(wt％)以上，收率≥95％。
4M3不锈钢罐反应器扩试。将2000kg脱水除杂餐饮废油，400kg甲醇(98％)，24kg钾碱催化剂(制成甲醇溶液)，分别加入反应器。开动搅拌进行混相，开动循环泵，使反应混合物进行循环反应(不连接微波管式反应器于环路)，反应温度45-50℃，循环反应25min。然后，进入实验室改装的串联二级微波管式反应器(或MAS-I型常压微波合成仪)，进一步进行酯化/酯交换反应90秒。
在上述方法的实施例中，冷凝器所用冷却介质是原料油脂和/或联产加工原料液与水(联产加工原料液是指以餐饮废弃物中的淀粉和纤维素为原料通过水解糖化而生产燃料乙醇时的待水解液)，通过冷凝被加热到高温的烷基酯蒸汽而使原料油脂和/或联产加工原料液与水得以预热并驱逐原料油脂中水分，以供进行酯化/酯交换反应，如此达到系统能量回收利用的目的。
上述实施例所得生物柴油产品经法定检验部门陕西省石油产品监测二站检验，达到或优于现行欧洲或美国生物柴油标准。
陕西省石油产品质量监督检验二站
西安市石油产品质量监督检验站
检验报告
| 项目 | 实测数据 | 试验方法 |
| 密度(15℃)，kg/m3 | 880.5 | GB/T1884-2000GB/T1885-1998 |
| 闪点(闭口)，℃ | 166(330℃馏分) | GB/T261-1983(1991) |
| 硫含量，％(m/m) | 0.0004 | GB/T380-1977(1988) |
| 酸度mgKOH/100ml | 922.1 | GB/T268-1977(1988) |
| 运动黏度(40℃)，mm2/s | 4.473 | GB/T265-1988 |
| 水分％(m/m) | 无 | GB/T260-1977(1988) |
| 残碳％(m/m) | 0.006 | GB/T268-1987 |
| 灰分％ | 0.004 | GB/T508-1985(1991) |
| 冷滤点℃ | -1 | SH/T0248-1992 |
| 磷含量％(m/m) | 0.0024 | SH/T0296-1992 |
| 铜片腐蚀(50℃3h)级 | 1a(淡橙色) | GB/T5096-1985(1991) |
| 十六烷值指数 | 48 | GB/T11139-1989 |
现阶段德国生物柴油标准(DIN V 51606)
| 序号 | 名称 | 标准值 | 检验方法 |
| 1 | 15℃时的密度/g.mL-1 | 0.875-900 | DIN EN ISO3675 |
| 2 | 40℃时的运动黏度/mm2.s-1 | 3.5-5.0 | DIN EN ISO3104 |
| 3 | 按Pensky-Martens法在密闭杯中的闪点/℃ | ≥110 | DIN EN ISO22719 |
| 4 | 冷滤点(CFPP)/℃ | DIN EN 116 | |
| 5 | 硫含量(质量分数)/％ | ≤0.01 | DIN EN ISO14596 |
| 6 | 残炭(质量分数)/％ | ≤0.05 | DIN EN ISO10370 |
| 7 | 十六烷值 | ≥49 | DIN51773 |
| 8 | 灰份(质量分数)/％ | ≤0.03 | DIN51575 |
| 9 | 水分/mg.kg-1 | ≤300 | DIN51777-1 |
| 10 | 总杂质/mg.kg-1 | ≤20 | DIN51419 |
| 11 | 对铜的腐蚀效能 | 1 | DIN EN ISO2160 |
| 12 | 氧化稳定性.诱导期/h | 未给出 | IP306 |
| 13 | 中和值(KOH)/mg.kg-1 | ≤0.5 | DIN51558-1 |
| 14 | 甲醇含量(质量分数)/％ | ≤0.3 | |
| 15 | 碘值(gI2/100g) | ≤115 | DIN53241-1 |
| 16 | 磷含量/mg.kg-1 | ≤10 | DIN51440-1 |
| 17 | 碱含量(Na+K)/mg.kg-1 | ≤5 | 依据DIN51797-3增加钾 |
一些国家生物柴油标准的对比
| 指标 | 澳洲 | 捷克 | 法国 | 德国 | 意大利 | 瑞典 | 美国 |
| ON C1191 | CSN656507 | Journalofficial | DIN E51606 | UNI10635 | SS155436 | ASTMPS121-99 | |
| 总杂质含量/mg.kg-1 | - | ＜24 | - | ＜20 | - | ＜20 | - |
| 对铜腐蚀效能50℃3h腐蚀程度 | - | 1 | - | 1 | - | - | ＜3 |
| 十六烷值 | ＞49 | ＞48 | ＞49 | ＞49 | - | ＞48 | ＞40 |
| 中和值(KOH)/mg.kg-1 | ＜0.8 | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.6 | ＜0.8 |
| 甲醇含量/％ | ＜0.2 | - | ＜0.1 | ＜0.3 | ＜0.2 | ＜0.2 | - |
| 甲酯含量/％ | - | - | ＞96.5 | - | ＞98 | ＞98 | - |
| 单甘酯/％ | - | - | ＜0.8 | ＜0.8 | ＜0.8 | ＜0.8 | - |
| 二甘酯/％ | - | - | ＜0.2 | ＜0.4 | ＜0.2 | ＜0.1 | - |
| 三甘酯/％ | - | - | ＜0.2 | ＜0.4 | ＜0.1 | ＜0.1 | - |
| 游离甘油/％ | ＜0.02 | ＜0.02 | ＜0.02 | ＜0.02 | ＜0.05 | ＜0.02 | ＜0.02 |
| 总甘油/％ | ＜0.24 | ＜0.24 | ＜0.25 | ＜0.25 | - | - | ＜0.24 |
| 碘值 | ＜120 | - | ＜115 | ＜115 | - | ＜125 | - |
| 磷含量/mg.kg-1 | ＜20 | ＜20 | ＜10 | ＜10 | ＜10 | ＜10 | - |
| 碱含重(Na+K)/mg.kg-1 | - | ＜10 | ＜5 | ＜5 | - | ＜10 | - |
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (36)
1.一种工业化微波合成生物柴油的装置，包括原料预处理设备单元(A)、低碳醇回收设备单元(C)，以及中央控制设备单元(H)，其特征在于，原料预处理设备单元(A)与低碳醇回收设备单元(C)之间还设置有酯化/酯交换反应设备单元(B)，并通过管路连接；所述酯化/酯交换反应设备单元(B)为在釜式或管式反应器上旁路串联有用于将所述釜式反应器或所述管式反应器中的反应物及催化剂进行微波加热的第一微波反应器，所述釜式或管式反应器与所述第一微波反应器间设置有用于将所述反应物及催化剂在所述釜式或管式反应器与所述第一微波反应器之间强制循环的循环泵(B5)；第一微波反应器为微波静态反应器，所述微波静态反应器是将静态混合型管式反应器置于微波场中，并将所述静态混合型管式反应器的金属外壳及位于微波场中的金属配件换成对微波透明的非金属材料；中央控制设备单元(H)用于控制各单元中设备的启停，或控制微波加热时间，或控制温度。
2.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述非金属材料为聚四氟乙烯、聚烯烃、陶瓷及玻璃材料。
3.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述的釜式反应器为常规釜式反应器，或在所述常规釜式反应器上设置有微波辐射源的微波釜式反应器(B1)。
4.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述管式反应器为微波管式反应器或常规管式反应器；所述微波管式反应器包括微波大管径循环管式反应器或微波小管径长管式不循环反应器；所述微波大管径循环管反应器的循环反应管为置于微波场中的单环或多环反应管，且管的材料为非金属材料，所述循环反应管的反应容积为几升到20M3；所述微波小管径长管不循环反应器为置于微波场中的小管反应器，且管的材料为非金属材料，管长度为几米到千米长。
5.根据权利要求3或4所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述微波场的微波辐射为连续微波辐射或微波脉冲辐射。
6.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，原料预处理设备单元(A)包括物料储存容器、原料预热和除水设备以及催化剂制备设备。
7.根据权利要求1或6所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，酯化/酯交换反应设备单元(B)还包括有用于计量反应物和催化剂的高位计量容器，所述高位计量容器分别连接原料预处理设备单元(A)中的物料储存容器和催化剂制备设备；所述高位计量容器输出连接所述釜式反应器或所述管式反应器。
8.根据权利要求7所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述酯化/酯交换反应设备单元(B)还包括第一冷凝器，所述第一冷凝器将所述釜式或管式反应器中蒸发的反应物进行冷凝后输送回所述所述釜式或管式反应器。
9.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，酯化/酯交换反应设备单元(B)将反应物及催化剂的反应温度控制在30℃-90℃。
10.根据权利要求1、2、3、4、6或9任一所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，酯化/酯交换反应设备单元(B)还包括用于对经过第一微波反应器加热后的反应物及催化剂进行二次加热输出至第二微波反应器，所述第二微波反应器为一个所述的微波静态反应器或一个所述的微波管式反应器。
11.根据权利要求10所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，由第一微波反应器进入第二微波反应器的反应产物为由泵驱动或是靠所述反应产物的势能输送；所述第二微波反应器入口接收来自第一微波反应器出口的反应产物，或同时接收追加的反应物和催化剂。
12.根据权利要求1、2、3、4、6或9任一所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，酯化/酯交换反应设备单元(B)还包括用于对经过第一微波反应器加热后的反应产物进行二次加热输出至第二微波反应器，所述第二微波反应器为一个以上的所述微波静态反应器的串联或一个以上的所述微波管式反应器的串联。
13.根据权利要求12所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，由上述第一微波反应器进入上述第二微波反应器的反应产物为由泵驱动或是靠所述反应产物的势能输送；所述第二微波反应器入口接收来自所述第一微波反应器出口的反应产物，或同时接收追加的反应物和催化剂。
14.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述低碳醇回收设备单元(C)为将反应产物加热使低碳醇蒸发脱离反应产物的蒸发回收设备；所述蒸发回收设备包括微波蒸发回收设备、第一气液分离器以及第二冷凝器，所述微波蒸发回收设备为所述微波静态反应器或所述微波管式反应器，控制温度为65℃-90℃使低碳醇得以汽化蒸发，接着进入所述第一气液分离器，使低碳醇蒸汽与液体分离，醇蒸汽经所述第二冷凝器冷凝流入醇回收罐(C6)。
15.根据权利要求14所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述醇回收罐(C6)还连接用于对其中的醇进行进一步精馏处理的精馏处理设备。
16.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，当采用的催化剂为普通酸碱催化剂时，所述低碳醇回收设备单元(C)后还串联有洗涤分相设备单元(D)和用于除去残留水分的所述脂肪酸低碳醇酯脱水干燥设备单元(E)。
17.根据权利要求16所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述脂肪酸低碳醇酯脱水干燥设备单元(E)包括用于加热脱水的第三微波反应器(E1)，经第三微波反应器(E1)加热的反应产物流入第二气液分离器(E2)，第三微波反应器(E1)为微波静态反应器或微波管式反应器；第二气液分离器(E2)后还连接用于储存脱水酯的第一暂存罐(E3)，第一暂存罐(E3)还连接第三冷凝器(E4)。
18.根据权利要求16或17所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述脂肪酸低碳醇酯脱水干燥设备单元(E)后还连接脂肪酸低碳醇酯蒸馏预热设备单元(F)，所述脂肪酸低碳醇酯蒸馏预热设备单元(F)为钢管式预热蒸馏器或传统蒸馏釜，微波干燥脱水的粗酯在所述脂肪酸低碳醇酯蒸馏预热设备单元(F)经预热后导入脂肪酸低碳醇酯精馏设备单元(G)，所述脂肪酸低碳醇酯蒸馏预热设备单元(F)使物料上升到200℃-250℃，将汽化物料直接导入脂肪酸低碳醇酯精馏设备单元(G)。
19.根据权利要求18所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述脂肪酸低碳醇酯精馏设备单元(G)包括微波再沸器(G1)，第三气液分离器(G2)，精馏塔(G4)和储存罐，所述微波再沸器(G1)为所述微波静态反应器或所述微波管式反应器；而所述钢管式预热蒸馏器中的汽化物料沿管道冲出而在第三气液分离器(G2)中得到分离并进入精馏塔(G4)。
20.根据权利要求18所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述钢管式预热蒸馏器或所述传统蒸馏釜为导热油加热或电加热。
21.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述中央控制设备单元(H)包括中央控制计算机和控制柜，进行各工艺设备开停控制、物料流速流量控制、温度压力控制、微波辐射功率和辐射方式控制，显示及监测各设备的工艺状况。
22.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述静态混合型管式反应器为设置有用于水处理的膜过滤器的管式反应器。
23.根据权利要求1所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述静态混合型管式反应器为充填有各种尺寸球粒或环或管段或/和挡板或带有螺旋桨阻滞装置，通过填料的快速混合而形成紊流。
24.根据权利要求23所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，固体的所述催化剂被覆网膜保护的催化剂筐中或置于膜过滤器的膜网间。
25.根据权利要求1、3、4、11、17或19任一所述的工业化微波合成生物柴油的装置，其特征在于，所述第一微波反应器、所述第二微波反应器、所述第三微波反应器、所述微波釜式反应器、所述微波管式反应器或所述微波再沸器为管式、罐、盒或箱式容器，且均设置有进口和出口，所述进口设置于下部，所述出口设置于上部。
26.一种根据权利要求1至25任一所述的装置工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、将油脂原料进行预处理和预热及脱水处理；
步骤2、用所述的酯化/酯交换反应设备单元(B)进行微波酯化/酯交换反应；
步骤3、将步骤2的出料用低碳醇回收设备单元(C)进行脱醇处理，留下的为粗脂肪酸烷基酯液体；
步骤4、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分相分出亲水相；
步骤5、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分出亲水相后的脂肪酸烷基酯加热到200℃-335℃使汽化并冷凝，该馏出物就是生物柴油。
27.根据权利要求26所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，还包括步骤6、将所述步骤5中被加热到200℃-250℃的液体进行微波再沸处理，使所述液体被加热到260℃-335℃使汽化并被冷凝，该冷凝馏出物收集后就是生物柴油。
28.根据权利要求26所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，所述步骤3与所述步骤4之间还包括步骤3a、即在采用非弱酸性催化时对高酸值油脂原料进行微波预酯化处理或常规加热预酯化处理。
29.根据权利要求26所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，当油脂原料为高酸值油脂原料时，所述步骤3和步骤4之间还包括步骤3b、对所述粗脂肪酸烷基酯在蒸馏前进行微波脱水干燥处理。
30.根据权利要求26所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：
步骤21、将经预热及脱水处理的油脂与催化剂及醇类按比例混合，所述催化剂为固体酸催化剂，固体碱催化剂，碱金属氢氧化物醇溶液或无机酸；所述醇类为甲醇或乙醇或丙醇或丁醇；所述比例混合是以质量比混合：所述催化剂0.5％-4.0％，所述醇类为10％-50％；
步骤22、将该混合反应物放入用于对该混合反应物进行一级微波酯化/酯交换反应的第一微波反应器中，常压下控制反应温度30℃-90℃进行反应。
31.根据权利要求26所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，还包括步骤23、进入二次加热的第二微波反应器再进行酯化/酯交换反应。
32.根据权利要求26所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：将所述步骤2的出料在所述蒸发回收设备中进行醇的回收。
33.根据权利要求32所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，所述蒸发回收设备为所述的微波蒸发回收设备，控制所述微波蒸发回收设备的微波加热温度在65℃-90℃，使醇类得以汽化蒸发，并与酯液体分离。
34.根据权利要求33所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，所述分离出来的醇蒸汽进入醇精馏塔收集浓醇回用。
35.根据权利要求26所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，所述步骤3与步骤4之间还包括如下步骤：
步骤31、所述醇蒸气经冷凝后进入醇回收储存罐；
步骤32、将液相的醇经醇精馏系统处理得到精馏浓缩的醇产品。
36.根据权利要求26所述的工业化微波合成生物柴油的方法，其特征在于，所述步骤5还包括如下步骤：
步骤51、对所述粗脂肪酸烷基酯液体进行离心分出亲水相后的脂肪酸烷基酯加热到200℃-335℃使汽化并冷凝，收集加热温度小于260℃时馏出物作第一批号生物柴油，同时收集加热温度260℃-335℃时的馏出物作第二批号生物柴油；
步骤52、所述260℃-335℃馏出物的蒸馏残余物，作为原料再次进入第一微波反应器再用于合成生物柴油。
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