TWI297357B - System for continuously producing biodiesel - Google Patents
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Description
Ϊ297357 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種連續式生質柴油製造系統,尤指一 種適用於精鍊廢食用油以製造車用柴油之製造系統。 5 " 【先前技術】 生質柴油(Biodiesel)是利用動植物油脂或廢食用油之 長鏈脂肪酸,於觸媒存在下與烷基醇類反應產生烷基酯類 之燃料,已證明為有效的柴油車輛引擎的燃料,可改善引 1〇擎排放廢氣的品質,且不需修改既有石化柴油引擎有關設 備直接即可使用或做為石化柴油添加劑,其十六烧值比 石化柴油為咼,閃火點(Flash p〇int)較低,可安全使用;同 時,美國環保署(EPA)已將B100(純生質柴油,如黃豆脂肪 酸甲酯)及B20(生質柴油20%與石化柴油8〇%的混合油)列 15入美國環保署認可的替代柴油燃料,可減少污染物排放, 而改善環境空氣品質。 習知之將動植物油或廢食用油轉化成為生質 柴油技術,包括稀釋、裂解、微乳化與轉酯化,其中以轉 酉旨化較具效率;廢食用油在轉酯化前需經一前處理,請參 20考圖1,首先廢食用油10經過濾器15將固體粒子去除,再以 蒸餾20的方式將水份去除,而廢食用油中游離脂肪酸則以 預酯化30的方式進行處理,精鍊程序多而繁雜,若品質控 制不穩定’則會影響後續生質柴油轉酯化反應之效率。 在後續製備生質柴油之轉酯化反應上,為了增加原料 1297357 j月曰轉化成生質柴油的轉化率,多在轉酯化反應後再利用 靜置的方式將生質柴油及甘油分離,請參考圖2,為二階段 軺s曰化流程,主要在油品經上述前處理後,與低碳醇以 及鹼觸媒(NaOH)42 —起進入轉酯化反應槽4〇中混合進行 5反應,再進入靜置槽5〇中,使甲基酯層(粗生質柴油)與甘 油層刀離,上層粗生質柴油再進入第二次轉酯化反應槽ο 中與低碳醇以及鹼觸媒(!^011)42混合進行第二次轉酯化 ^應,再一次進入靜置槽51,使生質柴油層與甘油層分離, 最後將粗生質柴油進行蒸餾回收甲醇後,進行中和水洗, ίο及m質柴油水分蒸顧去除等程序,得到純生質柴油;此 程序之单道轉化率低,操作步驟多,操作時間較長,設備 費用也車父南。 在反應結束後則必須將殘存的鹼觸媒去除;一般是使 用酸進行中和程序去除鹼觸媒,再進行水洗程序去除雜 15質;此水洗程序鹼觸媒會和脂肪酸形成皂化物,降低產率, 造成生質柴油純化上的困難,而大量廢水的排放,也造成 頭外廢水處理的成本與時間。 因此,在環保意識抬頭,生質柴油需求越高之情況 下,若能結合原料油(廢食用油)之精鍊程序,使原料油品 20質易於後續的轉酯化反應,結合生質柴油迴流及甘油移除 的程序使轉酯化之轉化率提高,並結合陽離子交換程序, 將可降低生質柴油製程中大量中和水洗的製程、減少廢液 的處理程序,提高生質柴油純化及生產的效率,大量降低 成本。 6 25 1297357 【發明内容】 本發明利用離心裝置將原料油脂中的固體粒子、水份 和游離脂肪酸去除,並以靜置分離槽作一迴流裝置,將粗 生質柴油部分迴流至反應槽繼續參與反應;同時利用時間 5抆制态控制甘油排放閥的開關,以連續性的移除甘油,達 ^刀離的目的;此外,利用陽離子交換樹脂又可避免水洗 等=化步驟’減少廢水處理程序,再進行蒸館去除水份及 低碳醇,可提高生質柴油純化的效率。 本發明連續式生質柴油製造系統,包括:一具一進料 10端與一出口端之離心槽體;一轉sl化反應槽體,與離心槽 體之出口端相連接;-驗製程供應裝置,係以管線與轉醋 化反應槽體連接;-靜置槽體,係位於轉醋化反應槽體之 後:且轉酯化反應槽體與靜置槽體間係以管線形成一迴流 通迢’ g離子父換裝置,係以管線與靜置槽體相連;以 15及-蒸餾裝置’以管線與陽離子交換裝置相連。 -種連續式製造生質柴油之方法,其步驟包括:⑷提 供-如上述之連續式生質柴油製造系統,以及一生物性油
粗生貝架油層送入陽離子交換裝置中 之觸媒;(f)將該粗生質柴油 冬衣置中,移除粗生質柴油中 進行蒸餾純化;(g)收集該純 1297357 化後之生質柴油。 本發明系統中,用以製備成生質柴油之原料可以直接 從離心槽體之進料端送入離心,較佳離心槽體之進料端更 可連接一原料供應槽,以配合自動化生產系統;同時,離 5心槽體之出口端更可連接一精煉油儲存槽,以預先儲放離 心後油脂’而精煉油儲存槽再與轉酯化反應槽體相接。 適用於本發明之原料可以是任何一種生物性油脂,較 佳之生物性油脂係植物性油脂或動物性油脂,更佳為一回 收之食用油脂。而本發明系統中鹼製程供應裝置係指一可 10供應轉酯化反應槽體進行轉酯化所需要之低碳數醇類與觸 媒作用之裝置。 本發明系統中,位於轉酯化反應槽體以及靜置槽體之 15 20 間的迴流通道,可將進入該靜置槽體内之一粗生質柴油部 分再迴流入該轉酯化反應槽體内,再次進行轉酯化反應, 以增進粗生質柴油轉酯化之效率。 於本發明之靜置槽體更包括一甘油排放控制閥,以利 於連續排放靜置於靜置槽體中之不用的甘油;而陽離子交 換衣置内之陽離子為吸附不同種類之觸媒,可以有多種不 同之陽離子裝配於其中’例如一強酸性陽離子。 =明連續式製造生質柴油系統之最佳實施方式為 管路門各裝置間可利用幫浦或控制閘閥調控各個 以間之進出’以實現高效率製造生質柴油之系統與方法。 【實施方式】 25 本發明連續式製造生質柴油之程序, 主要以廢食用油 1297357 為進料,而在進行轉酯化反應前,本發明利用離心設備將 原料油固體粒子,水分以及游離脂肪酸等先行去除,再接 著進行轉酯化程序,主要裝置結構與製造過程詳述如下。 實施例1 5 請參考圖3,為本發明連續式生質柴油製造系統之較 佳實施例示意圖,其中係包括一進料槽1〇〇,連接於離心= 體200之進料端,而離心槽體2〇〇之出口端則連接一精煉= 儲槽300,係用以儲存離心後之油脂;一轉酯化反應槽體*⑽ 係與於精煉油儲槽300相連接,以承接來自精煉油儲槽3〇〇 10之精煉油進行轉酯化反應。 15 轉酯化反應槽體400更連接一鹼製程供應裝置,可供 應轉酯化反應槽體400内進行轉酯化所需要之低碳數醇類 (於本實施例為甲醇)與觸媒(於本實施例為烷基氧化鈉),·而 轉酯化反應槽體400之出口端則與一靜置槽體6〇〇相連接, 且在轉酯化反應槽體4〇〇與靜置槽體6〇〇之間係以管線形成 一迴流通道,以使靜置槽體6〇〇内之粗生質柴油部分再迴流 入轉酯化反應槽體400内,再次進行轉酯化反應;靜置槽體 6〇〇更包括一甘油排放閥,以連續性的排出甘油。 #置槽體600之一端與陽離子交換塔7〇〇相接,陽離子 交換塔700内係裝填有抓取氫氧化鈉觸媒之一強酸性陽離 子,以將粗生質柴油内之氫氧化鈉料,接著,陽離子交 換塔彻連接一蒸顧裝置_,以移除生質柴油中之水分或 低碳數醇類等物質,純化生質柴油。 實施例2 20 Ϊ297357 本發明連續式製造生質柴油之方法,同樣請參考圖 3,首先將一生物性油脂,於本實施例為廢食用油,置入進 料槽100中,沿著管線進入離心設備200中,將原料油中固 體粒子,水分以及游離脂肪酸等先行去除,再送入精鍊油 5儲槽300中;接著與鹼製程供應裝置500 一起進入轉醋化反 應槽400中混合處理,進行轉酯化反應;完成後,沿著連通 管601將粗生質柴油61〇及甘油620—起送入靜置槽中進 行靜置分離,此時部分之粗生質柴油61〇將依連通管6〇2, 603移入轉酯化反應槽4〇〇中,繼續進行轉酯化反應,於此 10為一迴流設計,可藉此提升轉酯化效率與分離速率;同時, 有一甘油排放控制閥,可連續性的將甘油從靜置槽6〇〇中移 除0 15 20
而粗生質柴油610中仍然有少量的觸媒,傳統需利用 中和水洗等料進行觸狀㈣,而於本财,則直接將 粗生質柴油610從靜置槽_中送人陽離子交換塔中,利 用=子交財式移除出生f柴油中之驗,λ幅減少用水, 同時也提高後續進行蒸餾等純化效率。
*粗生質柴油經過陽離子㈣塔處理後,進入蒸 衣置800中,移除水分鱼低碳數 、、 質柴油_。 -低厌數之^貝,即可取得純化之 述貫施例僅係為了方便說明而 主張之權利範圍自應以申已本舍明 私μ㈣^專利域所料準,而非僅 於上述貫施例。 10 1297357 【圖式簡單說明】 圖1係習知技術之廢食用油前處理程序示意圖。 圖2係習知技術之二階段轉酯化流程。 圖3係本發明連續式生質柴油製造系統示意圖。 【主要元件符號說明】 10廢食用油 15過濾器 20蒸餾 30預酯化 40轉酯化反應槽 41轉酯化反應槽
42鹼製程供應裝置 50靜置槽 51靜置槽 100進料槽 200離心槽體 300精煉油儲槽 400轉酯化反應槽500鹼製程供應裝置 600靜置槽 601連通管 602連通管 603連通管 610粗生質柴油 620甘油 700陽離子交換塔800蒸餾裝置 900純化之生質柴油
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Claims (1)
- ::29235Z_' 公告本ί ___ 十、申請專利範圍: 1 · 一種連續式生質柴油製造系統,包括: 一具一進料端與一出口端之離心槽體; 一轉s旨化反應槽體,與該離心槽體之該出口端相連接; 5 一驗製程供應裝置,係以管線與該轉酯化反應槽體連 接; 一靜置槽體,係位於該轉酯化反應槽體之後,且該轉 醋化反應槽體與該靜置槽體間係以管線形成一迴流通道; 一陽離子交換裝置,係以管線與該靜置槽體相連;以 10 及 一蒸鶴裝置’以管線與該陽離子交換裝置相連。 2·如申請專利範圍第1項所述之製造系統,其中該離 心槽體之該進料端更連接一原料供應槽,且該出口端更連 接一精煉油儲存槽。 15 3·如申請專利範圍第2項所述之製造系統,其中該原 料係一生物性油脂。 4·如申4專利範圍第3項所述之製造系統,其中該生 物性油脂係植物性油脂或動物性油脂。 5·如申請專利範圍第丨項所述之製造系統,其中該鹼 20製程供應裝置係指供應低碳數醇類與觸媒,在該轉酯化反 應槽體進行轉酯化,該低碳醇係碳數低於8之一醇類。 ί 6.如申請專利範圍第1項所述之製造系統,其中該鹼 製程供應裝置係指供應低碳數醇類與觸媒,在該轉酯化反 應槽體進行轉酯化,該觸媒係烷基氧化鈉、烷基氧化鉀、 12 1297357 氢氧化鈉、或氫氧化鉀等。 7·申請專利範圍第1項所述之製造系統,其中該迴流 通道係將進入該靜置槽體内之一粗生質柴油部分再迴流入 該轉酯化反應槽體内,再次進行轉酯化反應。 5 10 15 20 8.申請專利範圍第丨項所述之製造系統,其中該靜置 槽體更包括一甘油排放控制閥。 9· 一種連續式製造生質柴油之方法,其步驟包括·· (a) 提供一連續式生質柴油製造系統以及一生物性油 月曰σ玄連續式生貝柴油製造系統係含一具一進料端與一出 口端之離心槽體;一轉酯化反應槽體,係以管線與該離心 槽體之該出π端相連接;製程供應裝置,係以管線愈 該轉醋化反應槽體連接;一靜置槽體,係位於該轉醋化反 應槽體之後,且該轉酯化反應槽體與該靜置槽體間係以管 線形成-迴流通道;-陽離子交換裝置,係以管線與該靜 置槽體相連,·以及-蒸德裝置,係以管線與該陽離子交換 裝置相連; (b) 將該生物性油脂自該進料端送入該離心槽體 行離心; U)將該離心後之該生物性油脂送人—轉醋化反應槽 體中,與低碳醇與觸媒混合,進行轉酯化反應; 〜曰 (d)將該轉酯化反應後之一生成物送入靜 中’使該生成物進行分相,為一粗生質柴油層盥_甘二 ⑷將靜置後之該粗生質柴油層送入該陽離子交換曰裝 置中’移除該粗生質柴油令之觸媒; 、 13 4 1297357 (f) 將該粗生質柴油進行蒸餾純化; (g) 收集該純化後之生質柴油。 10·如申請專利範圍第9項所述 該生物性油脂係植物性油脂或動物性^旨,。其中步驟(a)中 1 1·如申請專利範圍第9項所述之: 該生物性油脂係一回收食用油。 /、中V驟(a)中 之方法,其中步驟(a)中 應裝置中,該低碳醇係 12·如申請專利範圍第9項所述 更包含加入一低碳醇於該鹼製程供 碳數低於8之一醇類。 10 15 2013 ·如申凊專利範圍第9項所述 該繼生質柴油製造系統内之該驗製程供 包含加入一觸媒於該鹼製程供應裝置中,: 化納、烧基氧化卸、氫氧㈣、錢氧^媒係燒基^ 14.如申請專利範圍第9項所述之方去、 該連續式生質柴油製造系統之該靜置槽體間 排放控制閥。 尺匕括一甘》 15·如申請專利範圍第9項所述之方法,之後更包括一步驟(d,)’將進入該靜置槽體内:中步驟( 柴油部分再迴流入該轉酯化反應槽體内," 粗生: 反應。 ,再次進行轉酯4 14
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TW200621970A TW200621970A (en) | 2006-07-01 |
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Cited By (1)
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CN102108319A (zh) * | 2009-12-28 | 2011-06-29 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 制备生物柴油的连续式系统及方法 |
-
2004
- 2004-12-31 TW TW93141765A patent/TWI297357B/zh active
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CN102108319A (zh) * | 2009-12-28 | 2011-06-29 | 财团法人金属工业研究发展中心 | 制备生物柴油的连续式系统及方法 |
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