TWI360574B - Fuel production - Google Patents

Description

1360574 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及生産燃料，包括從植物油和動物脂 生質柴油（bio-diesel)燃料。 肪生産

【先前技術】 植物油和動物脂肪的油源經醇解後可產生脂肪 酿（fatty acid alkyl esters)，其可用作柴油燃料，在 通常稱之爲「生質柴油」燃料。在一種生産方法中 諸如驗金屬氫氧化物和醇化物（alcoholate)等非酵 劑（non-enzymatic catalysts)來促進該醇解 (alcoholysis)。該醇解反應的副産物是甘油。該非 1 ·, 化劑會和甘油一起被除去，而無法重複使用。由於 含有大量的催化劑，使得甘油的純化變得非常困難 一生産方法中，使用諸如脂肪酶（或稱脂肪分解酶， 等酵素催化劑來促進從天然油脂通過醇解生産烷基 應。將含有三酸甘油酯（t r i g 1 y c e r i d e)和醇的油源溶 機溶劑中。使用脂肪酶作爲催化劑，三酸甘油酯會 應而生成烷基酯，且副産物爲甘油。 酸烧基 本文中 ，使用 素催化 反應 酵素催 甘油中 。在另 lipase) 酯的反 解在有 和醇反 【發明内容】 本發明一大致方向係涉及一種用於生産生質柴 的酵素催化轉酯方法，該方法以經濟的方式來生産諸 酯（在某些實施例中，副産物爲甘油）等高純度的燃料 油燃料 如烧基 ，同時 ⑧ 5 1360574 所產生的廢棄物和副産物較少。用於該酵素催化轉酯作用的 處理設備可使用成本較低的簡單配置來構建。

另一方面，通常本發明特徵在於一種包含有一第一反 應器的裝置，且該第一反應器具有一入口、一酵素以及一出 口，其中該入口用以接收一種包含有第一反應物、第二反應 物、一反應産物和用來溶解至少一部分第一和第二反應物之 惰性溶劑的混合物；該酵素係用於促進該第一和第二反應物 之間的反應，以産生更多反應産物；以及，該出口係用來輸 出反應産物，且該反應產物包括在該入口所接收到的反應産 物以及從該第一和第二反應物間之反應所生成的反應産 物。該裝置包括一反饋機制（return mechanism)，以將至少 一部分來自該出口的反應産物送回該入口。 本發明的實施方式包括一個或多個以下特徵。

所述之反應産物包括炫基酯。所述之反饋機制將至少 一部分烧基S旨送回該入口。所述之混合物包括一種溶劑，其 能溶解至少一部分之第一反應物、第二反應物和反應産物。 所述之出口至少能輸出該烧基酯、該溶劑和未反應的第一反 應物。 該裝置還包括一蒸發器，以將該溶劑蒸發而産生包含 該烷基酯和未反應之第一反應物的混合物。該出口還可輸出 甘油。該裝置還可包括蒸發器，以蒸發該溶劑而産生包括該 烷基酯、甘油和未反應的第一反應物的混合物。該裝置還包 括一相分離器，以根據液-液相分離將該烷基酯與甘油分離。 該第一反應物包括三酸甘油S旨。該第一反應物包括一 6 1360574 羧酸。該第二反應物包括一級醇和二級醇中之至少一種。該 第一反應物包括植物油和動物脂肪中之至少一種。該反應產 物含有適合用作燃料的組合物。該反應產物含有適合用作柴 油機燃料的組合物。該反應産物含有適合用作内燃柴油弓丨擎 和氣體渦輪柴油引擎中至少一種的燃料的組合物。

該裝置還包括一混合器，其具有用於接收該第一反應 物的第一入口、用於接收該第二反應物的第二入口、用於接 收來自該反應器出口之部分反應産物的第三入口，用於接收 該惰性溶劑的第四入口和用於輸出包括該第一反應物、第二 反應物、惰性溶劑和反應産物的混合物的出口。該出口還輪 出其他組成’且該反饋機制還將至少一部分之其他組成送回 該入口。該酵素促進該其他組成和該第二反應物之間的反 應’以產生更多的反應産物。該其他組成包括單酸甘油畴 (monoglyceride)、雙酸甘油酯（diglyceride)、三酸甘油竭 (triglyceride)和羧酸中之至少一種。

該裝置還包括第二反應器，該反應器具有一入口 '酵 素及一出口，其中該入口接收來自該第一反應器出口的反應 產物與追加的第二反應物；該酵素用於促進該第二反應物和 其他組成之間的反應以産生更多的反應産物；該出口將反應 產物輸出，其包括於該第二反應器入口所接收到的反應産物 以及該第二反應物和其他組成間之反應所生成的反應産物。 該裝置還包括一蒸發器，以將蒸發該惰性溶劑和未反 應之第一反應物及未反應的第二反應物中之至少一者。該裝 置還包括一短程4發器（short_path evap〇rat〇r)，以分離該反 7 1360574 應産物與殘餘的未反應之反應物。該反應産物包括烷基酯。 該反應産物包括至少9 9%的烷基酯。該裝置還包括一反饋機 制，以將至少一部分之來自該第二反應器出口之烷基酯的送 回該第一反應器的入口。該第一反應物包括三酸甘油酯或羧 酸，且該第二反應物包括一級醇或二級醇。

另一方面，本發明特徵大致在於一種包含有一反應 器、一酵素與一反饋機制的裝置，該反應器具有一用以接收 包括反應物之混合物的入口，一促進該反應物間之反應的酵 素，以及將至少部分該反應産物送回該入口的一反饋機制。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。 該反應産物包括烷基酯，且該反饋機制將至少一部分 該烷基酯送回該入口。該反應物包括（1)三酸甘油酯和羧酸 中之至少一者，以及-(2) —級醇和二級醇中之至少一者。該 酵素包括脂肪酶。

另一方面，本發明特徵在於一種用於產生烷基酯的系 統，該系統包括一第一子系統和一第二子系統。該第一子系 統包括第一反應器，且該第一反應器具有一第一入口、一第 一酵素和一第一出口，其中該第一入口用以接收含有第一反 應物、第二反應物和用於溶解該第一和第二反應物之第一惰 性溶劑的第一混合物；該第一酵素用於促進該第一反應物和 第二反應物之間的反應，以產生反應産物：該第一出口係用 以輸出該反應産物、惰性溶劑和其他組成。該第二子系統包 括一第二反應器，且該第二反應器具有一第二入口、一第二 酵素和一第二出口，其中該第二入口用來接收包含了追加的 8 1360574 第二反應物、惰性溶劑以及至少一部分來自於該第一出口的 反應産物和其他組成的第二混合物，該第二酵素用於促進該 第二反應物和其他組成之間的反應以產生更多的反應産 物，且該第二出口輸出之該反應產物包含了該第二入口所接 收到的反應產物和由該第二反應物與其他組成間之反應所 産生的反應産物。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。

該反應産物包括包括烷基酯。該系統還包括一種可將 至少一部分來自於該第一出口的烷基酯送回該第一入口的 反饋機制。該系統還包括一種可將至少一部分來自於該第二 出口的烷基酯送回該第一入口的反饋機制。第二反應器出口 處之反應産物中的烷基酯百分比高於該第一反應器出口處 之反應產物中的烧基醋百分比。

該第二子系統包括一分離器，用以去除至少一部分從 該第二出口所輸出之第一溶液中除了烷基酯以外的組成，以 獲得含有至少90%重量比之烷基酯的第二溶液。該分離器包 括一蒸發器。該分離器包括一液-液分離器。 該第一子系統包含一分離器，其用於將至少一部分之 從該第一出口所輸出之第一溶液中除了烷基酯以外的組成 加以去除，以獲得烷基酯濃度高於該第一溶液的第二溶液。 該分離器包括蒸發器。該分離器包括液-液分離器。 在某些例子中，該第一反應物包括三酸甘油酯。在其 他例子中，該第一反應物包括羧酸。該第二反應物包括一級 醇和二級醇中之至少一者。該第一子系統包含一混合器，其 9 1360574 具有用於接收該第一反應物的第一入口，用以接收該第二反 應物的第二入口，用以接收該惰性溶劑的第三入口，用以混 合該第一反應物、第二反應物和該惰性溶劑的結構，以及用 於輸出含有該第一反應物、第二反應物和惰性溶劑之第一混 合物的出口。在某些例子中，該第一酵素與該第二酵素相 同。在其他例子中，該第一酵素與該第二酵素不同。該第一 酵素和第二酵素中之至少一者包括脂肪酶。

再一方面，本發明特徵在於一種包含有一反應器、一 分離單元和一反饋機制的裝置。該反應器具有用於輸送含有 一第一反應物、一第二反應物、一惰性溶劑和反應産物之均 勻混合物的管路，接收卡匣（cartridge)的連接器，該卡匣具 有用於從該管路接收該混合物的入口，用於促進該第一反應 物和第二反應物間之反應以產生更多反應產物的酵素，以及 用以輸出該反應産物的出口，該反應產物包含由該入口所接 收到之反應産物和由該第一反應物和第二反應物反應所産 生的反應産物。該分離器單元對該出口的輸出物進行處理， 以産生具有較高百分比之反應産物的溶液。該反饋機制將至 少一部分的該溶液送回該管路。 再一方面，本發明特徵在於一種用於產生烷基酯的系 統，其包括有一第一子系統和一第二子系統。該第一子系統 包括一第一反應器，該第一反應器具有一輸送管路以及一第 一連接器，其中該第一管路係用於輸送含有第一反應物、第 二反應物、惰性溶劑和烷基酯的均勻第一混合物，且該第一 連接器係用以接收一第一卡匣，該第一卡匣具一第一入口、 (S) 10 1360574

一第一酵素以及一第一出口，其中該第一入口係用於接收來 自於該第一管路的該混合物，該第一酵素用於促進該第一反 應物和第二反應物之間的反應以産生烷基酯，以及該第一出 口係用於輸出該烷基酯、該溶劑和其他組成》該第二子系統 包括一第二反應器，該第二反應器具有一第二管路與一第二 連接器，其令該第二管路係用於輸送含有追加之第二反應 物、惰性溶劑和至少一部分來自該第一出口的院基龍和其他 組成的至少部分的第二混合物，該第二連接器係用於接收第 二卡匣，且該第二卡匣具一第二入口、一第二酵素與一第二 出口，其中該第二入口係用於接收來自於該第二管路的該混 合物，該第二酵素係用於促進該第二反應物和其他組成之間 的反應以産生更多烷基酯，以及該第二出口係用來輸出該烷 基S旨。

再一方面，本發明特徵大體上在於一種用於産生烷基 西旨的系統。該系統包括用於接收一個含有一第一反應物和一 第二反應物之混合物的卡匣，該卡匣包含一種酵素，用於促 進該第一和第二反應物間之反應以産生反應産物。該卡匣具 有識別資料（identifier)以及一控制器，以根據該卡匣上的識 別資料來控制該系統的操作條件。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。 該反應產物包括烷基酯。該酵素包括脂肪酶。該控制 器根據該識別資料來控制幫浦轉速（speed of a pump)幫浦轉 速，其中該幫浦轉速影響該溶液經過該卡匣的速度。該控制 器根據該識別資料控制加熱器，其中該加熱器影響該溶液的

Π CD 1360574 溫度。該控制器根據該識別資料來決定何時發出該卡匣需要 更換的信號。

再一方面’本發明特徵大體在於一種包括一第一反應 器、一第一分離器和一反饋機制（return mechanism)的裝 置’該第一反應器具有用於接收油源和反應物的入口，用於 促進該油源與反應物間之反應以產生所希望的産物和其他 組成的酵素；該第一分離器用於分離該所需産物與該其他組 成’以産生所需粗製產物；且該反饋機制將至少一部分之所 希望的粗製產物（crude product)送回該第—反應器的入口。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。 所希望的產物包括一種燃料。所預期之産物包括烧基 醋。 該裝置還包括一第二反應器和一第二分離器。該第二 反應器具有一入口與一酵素，該入口係用於接收含有追加的 反應物和至少一部分該粗製產物之混合物，該酵素則用於促 進該反應物和該粗製產物組成之間的反應以産生更多預期

産物。該第二分離器用於將所預期之産物與其他 、六祖成分離， 以産生高純度的預期産物。 該油源包括三酸甘油酯和羧酸中之至少_本 V 考^該粗燃 料包括烷基酯。該反應物包括一級醇和二級醇 T <至少一 者。該酵素包括脂肪酶。

再—方面，本發明之特徵大致在於一種自扛 X 栝―個内含 酵素之卡匣的裝置，該卡匣係連接至一烷基酯產 土 θ產生器包括一混合器和一反饋機制，該混合芎將第 反 ⑧ 12 1360574 應物、第二反應物、惰性溶劑和烷基酯混合，以形成一流過 該卡匣的溶液，其中該卡匣中的酵素促進該第一和第二反應 物間的反應，以産生更多的烷基酯；該反饋機制用來將至少 一部分從該第一和第二反應物間之反應所産生出的烷基酯 送回該混合器。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。 該酵素包括一脂肪酶。該卡匣上包含與該烷基酯產生 器操作相關的資訊。

再一方面，本發明特徵大體在於一種包括一内含酵素 之卡匣的裝置，將該卡匣係連接至一用來産生烷基酯之二級 系統的第一子系統上。該第一子系統接收一第一反應物、一 第二反應物和一惰性溶劑，並使含有該第一反應物、第二反 應物和惰性溶劑的混合物通過該卡匣。該酵素促進該第一和 第二反應物間的反應，以産生一第一産物，其中藉由一第一 分離器來處理該第一産物，以產生具有第一烷基酯百分比的 粗製產物。該第二子系統接收該粗製產物和追加的第二反應 物，並産生一第二産物，其中該第二産物係藉由一第二分離 器進行處理，以産生具有第二烷基酯百分比的精製産物，其 中該第二百分比高於該第一百分比。 再一方面，本發明特徵大體在於一種包括一内含酵素 之卡匣的裝置，將該卡匣係連接至一用來産生烷基酯之雙階 段系統的第二子系統。該第一子系統接收一第一反應物和一 第二反應物，並産生具有第一烷基酯百分比的粗製產物。該 第二系統接收該粗製產物和追加的第二反應物，並使包含有 ⑧ 13 1360574

該粗製產物和追加之第二反應物的混合物通過該卡匣，該酵 素促進該粗製產物中之組成與該第二反應物間的反應，以產 生一輸出物，其中該輸出物係藉由一分離單元進行處理，以 產生具有一第二烷基酯百分比的精製産物，其中該第二百分 比高於該第一百分比。

再一方面，本發明特徵大體在於一種包括一内含脂肪 酶之卡匣的裝置，該卡匣係經配置使其與一烷基酯產生器連 接。該烷基酯產生器包括一混合器，用於將油源和一級醇或 二級醇在有機溶劑中混合，以形成一流經該卡匣的溶液，其 中該油源包括三酸甘油酯，且該脂肪酶促進該三酸甘油酯和 —級醇或二級醇之間的反應以産生烷基酯，其中在整個反應 過程中該溶液不發生相分離，並產生副産物甘油。該烧基醋 產生器還包括一蒸發器、一相分離器和一第二分離器，該蒸 發器用於去除該有機溶劑和未反應的一級醇或二級醇，該相 分離器用於將該烷基酯與甘油分離，該第二分離器用於將烷 基酯與未反應的油源分離。

本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。該第二 分離器包括一短程蒸發器。 再一方面，本發明特徵大體在於一種包括一内含脂肪 酶之卡匣的裝置，該卡匣係連接至一烷基酯產生器。該烷基 酯產生器包括一混合器，用以將油源和一級醇或二級醇在有 機溶劑中混合，以形成一流經該卡匣的溶液，其中該油源包 括一羧酸，且該脂肪酶促進該羧酸和一級醇或二級醇之間的 反應以產生烷基酯，其中在整個反應過程中該溶液不發生相 14 1360574 tk 分離，且産生副産物水。該院基酯產生器還包括一蒸發器和 一分離器，該蒸發器用於去除該有機溶劑和未反應的一級醇 或二級醇，該分離器用於將烷基酯與未反應的油源分離。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。該第分 離器包括一短程蒸發器。

再一方面，本發明特徵大體在於一種含有一蒸發器和 一分離器的裝置，該蒸發器具有一入口，用於接收包含烷基 酯、醇、惰性溶劑和甘油的混合物，該蒸發器用於蒸發該惰 性溶劑和醇以産生一含有烷基酯和甘油的溶液；且該分離器 具有用於接收該溶液的入口，該分離器根據液-液相分離將 該炫基醋與甘油分離。

再一方面，本發明特徵在於一種動力產生器，其包括 一酵素性烷基酯產生器和一發電機。該烷基酯產生器包括一 個用於接收包含反應物的混合物的入口，一種用於促進該反 應物間的反應以産生烷基酯的酵素，以及一反饋機制，用於 將至少一部分來自該出口的烷基酯送回該入口。該發電機包 括一入口、一轉換器與一出口，該入口係用於接收該烷基酯 產生器所産生的烷基酯，該轉換器係用於將該烷基酯中的能 量轉換爲電，以及該出口係用來輸出該轉換器產生的電。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。 該烷基酯產生器之至少一部分由該發電機所産生的電 驅動。該反應物包括三酸甘油S旨和醇。 再一方面，本發明特徵大體在於一種交通工具，其包 括一用於儲存反應物的貯存器、一酵素性烷基酯產生器和一 15 1360574 引擎。該烷基酯產生器包括一用於接收含有反應物之混合物 的入口 ，一用於促進該反應物間的反應以産生烷基酯的酵 素，以及一可將至少一部分來自該出口之烷基酯送回該入口 的反饋機制。該引擎包括一用於接收該烷基酯產生器所產生 之烧基醋的入口，以及一種可將該烧基S旨中之能量轉換爲動 能的轉換器。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。

至少一部分的該烷基酯產生器藉由該引擎所産生的動 能來加以驅動。在某些例子中，該交通工具還包括一種用以 將動能傳輸至輪子的傳輸機制。在某些實施例中，該交通工 具還包括一種能將該動能傳輸至推進器的傳輸機制。

再一方面，本發明特徵在於一種包含一用於儲存反應 物的貯存器、一酵素基烷基酯產生器和一發電機的交通工 具。該烷基酯產生器包括一入口、一酵素與一反饋機制，其 中該入口係用於接收包含反應物的混合物，該酵素係用於促 進該反應物間的反應以産生烷基酯，以及該反饋機制係用於 將至少一部分來自該出口的烷基酯送回該入口。該發電機包 括一用於接收該烷基酯產生器所產生之烷基酯的入口、一用 於將該烷基酯中之能量轉換爲電的轉換器，以及一用於輸出 該轉換器所産生之電的出口。該交通工具還包括多個電子元 件和能將至少一部分該發電機所產生的電力傳輸至該等電 子元件的電線。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。在某些 例子中，該交通工具包括飛機。在某些例子中，該交通工具 16 1360574 包括汽車。在某些例子中，該交通工具包括輪船。 再一方面，本發明特徵大體在於一種包括有一用於烹 調食物的廚房、用於儲存烹調食物後之回收油的貯存器和一 酵素性烷基酯產生器的建築。該烷基酯產生器包括一入口、 一酵素與一反饋機制，該入口係用於接收含有該回收油和反 應物的混合物，該酵素係用於促進該回收油和反應物之間的 反應以産生烷基酯，以及該反饋機制係用於將至少一部分來 自該出口的烷基酯送回該入口。

本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。 該建築還包括一發電機和電線。該發電機包括一用於 接收該烷基酯產生器所産生之烷基酯的入口、一用於將該烷 基酯中之能量轉換爲電的轉換器，以及一用於輸出該轉換器 所産生之電力的出口；該電線係用於將至少一部分該電力傳 輸至該建築》

再一方面，本發明特徵在於一種用於產生烷基酯的裝 置，該裝置包括一混合器、一反應器、一蒸發器和一相分離 器。其中，該混合器將油源與一級醇或二級醇在有機溶劑中 混合形成一溶液，該油源包括三酸甘油酯；該反應器接收該 溶液，且該反應器包含一種用於促進該三酸甘油酯和一級醇 或二級醇之間的反應以産生烷基酯的脂肪酶，並所産生之副 産物為甘油；該蒸發器係用於去除該有機溶劑和未反應的一 級醇或二級醇；且該相分離器用於分離該烷基酯與甘油。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。 該反應器所接收的溶液在整個反應過程中不發生相分 17 1360574 離。該有機溶劑的每個分子都包括一雜原子和多個碳原子， 其中該碳原子數目爲4-8個。該有機溶劑包括C4至C8的 三級醇（tertiary alcohol，或稱叔醇）。該有機溶剤包括以下 至少一種：叔丁醇（i-butanol) 、 2-甲基-2- 丁醇 (2-methyl-2-butanol) 、 2,3-二曱基 _2_ 丁 醇 (2,3-dimethyl-2-butanol) 、 2-甲基 -2- 戊 醇 (2-methyl-2-pentanol) 、 3-甲基 -3· 戊 醇

(3-methyl-3-pentanol)、3 -乙基-3-戊醇（3-ethyl-3-pentanol)、 2,3-二曱基-2-戊醇（2,3-dimethyl-2-pentanol)、2,3-二曱基-3-戊醇（2/3-dimethyl-3-pentanol) 、2,2,3-三甲基-3-戊醇 (2,2,3-trimethyl-3-pentanol) 、 2-曱基·2-己 醇 (2-methyl-2-hexanol) 和 3- 甲 基 -3- 己 醇 (3-methyl-3-hexanol)。該有機溶劑包括癌咬（pyridine)。該 一級醇和二級醇兩者中至少一者係由1至1 8個碳原子所構 成。該油源包括植物油、動物油和廢油脂中至少一種。

該裝置還包括一載體，其中該脂肪酶固定於該載體 上。該脂肪酶包括南極洲假絲酵母脂肪酶（Candida Antarctica lipase，或稱南極洲念珠菌脂肪酶）、嗜熱真菌脂 肪酶（thermomyces lanuginose lipase)、螢光假單胞菌脂肪酶 (pseudomonas fluorescens lipase)、洋蔥假單胞菌脂肪酶 (pseudomonas cepacia lipase)及色桿菌脂肪酶 (chromobacterium viscosum lipase)。該反應器的一部分維持 在0-95°C的反應溫度，以促進該三酸甘油酯與一級醇或二 級醇之間的反應。該裝置還包括配置一幫浦’以使該溶液於 ⑧ 18 1360574 1 -1 8 0分鐘内流經該反應器。 該裝置還包括一加熱器，以將該油源加熱至 15 0-2 1 5 °C。在該油源輸送至該混合器之前，將該加熱後的 油源冷卻至該反應溫度。該裝置還包括一入口，以在該溶液 輸送至該反應器前，將一烷基酯加入該溶液中。該裝置還包 括一反饋機制，以允許至少一部分由該相分離器所分離出的 院基S旨進入該入口並加入該溶液中。

再一方面，本發明特徵大體在於一種方法，該方法包 括步驟：將一卡匣插入一炫基醋產生器中，該卡£具有入 口、出口和位於該入口和出口之間的酵素；讀取編碼於該卡 匣上的資訊；以及根據該資訊控制該烷基酯產生器的操作。 本發明的實施例可包括一個或多個以下特徵。控制該 烷基酯產生器之操作的步驟包括控制流入該卡匣入口之溶 液的溫度和流速中至少一者。

再一方面，本發明特徵大體在於一種加工食物的方 法，該方法包括：用油加工食物；回收用來加工該食物的油； 接收含有回收油、反應物和惰性溶劑的混合物；使用一酵素 來促進該回收油和反應物間的反應以產生烷基酯；藉著混合 至少一部分該烷基酯與該混合物，以反饋至少一部分的該烷 基酯，該烷基酯輔助該回收油和反應物的溶解；從該烷基酯 來産生電能或動能；以及，使用該電能或動能來驅動加工食 物的裝置。 再一方面，本發明特徵大體在於一種開動一交通工具 的方法，該方法包括：接收含有一反應物和一惰性溶劑的混 19 1360574 合物；使該混合物通過一酵素卡®以促進該反應物間之反應 以產生烷基酯；藉著將至少一部分該烷基酯與該混合物混合 以使至少一部分該烧基醋再反饋，且該炫基醋輔助該回收油 和反應物的溶解；由該烷基酯來産生電能或動能；以及，使 用該電能或動能來驅動用來開動交通工具的裝置。 可通過以下說明和申請專利範圍來明白本發明的其他 特徵和優點。

本文中提及的所有出版物、專利申請案、專利案或丼 他參考文獻均引入作爲參考。當與該參考文獻産生矛盾時， 以本發明說明書中所包括的定義爲準。 【實施方式】 1.概述

參考第1圖，一燃料生産系統包括一處理設備1 〇〇， 其採用諸如大豆油的油源11 0，並產生諸如烷基酯的生質柴 油燃料1 5 0或諸如潤滑油或化學中間體的相關産物。處理設 備1 00使用一個或多個反應器140，每個反應器1 40係使用 酵素催化劑 142。該處理設備利用諸如無水三級醇 (anhydrous tertiary alcohol)或無水 °S°^(piridine)等惰性溶 劑1 2 0，以及使用諸如無水甲醇等一級醇或二級醇之反應物 1 3 0。在處理過程中，處理設備1 0 0回收一些惰性溶劑1 2 0 和反應物1 3 0，用來補充供料。該處理設備還産生諸如廢水 或甘油等共産物160。 以下對一些不同規格的該處理設備進行描述。這些規 20 1360574

令分離出來’以產生粗生質术’由產物225，例如，該分離器 可以是蒸發器和液-液分離器的組合。反應器R_丨丨4〇的輸 入物係由混合器2 1 0的輸出物所提供，該混合器接收油源 U 0、惰性溶劑丨20和反應物1 3〇。在此規格的設備中，混 合器210還接收來自分離器S-1之輸出物所提供的一些粗生 質柴油225»該粗生質柴油之反饋步驟具有兩個優點：（1) 增加該些反應物之間的反應完全性，及（2)減少在混合器2 1 〇 令所需混合的惰性溶劑量。分離器220的輪出物係進入諸如 短程蒸發器或短程蒸撥器等表終分離器2 3 0内，以進一步純 化該生質柴油來産生“純的（pure)”生質柴油丨5〇。舉例來 說’該粗生質柴油225之純度可為90-99%重量百分比，而 純生質柴油150之純度可高於99%重量百分比。此規格的設 備具有數目相對少的構件，因此適用於小型和攜帶型規格以 及較大規格。

參考第2B圖，雙階段設備100B係使用兩階段1 〇 1和 1〇5，每個階段包含一反應器140。第一反應器（R-1) 140和 第一分離器（S-1) 220的設置類似於第2A圖所示之配置方 式’包括將來自於該第一分離器220之輸出物中的粗生質柴 油225反饋至混合器2 10，以供應至該第一反應器140生質 柴油。在此種設備配置中，該第一分離器220的輸出物係供 應至第二混合器2 1 0，該混合器2 1 0混合該粗生質柴油2 2 5 以及追加的惰性溶劑丨20和反應物1 3 0。第二混合器2 1 0的 輪出物係供應至一第二反應器（R_2)1 4〇。該第二反應器14〇 的輸出物會流經一第二分離器（S-2)220。第二分離器220的 22 ⑧ 1360574 在一些例子中，當使用諸如嗜熱真菌（thermomyces lanuginosa)脂肪酶等某些類型的酵素催化劑時，限制流入反 應器140内之溶液中的濕氣量對於該類型的酵素催化劑是 益的。在這種情況下，對於較小的設備而言，可在油料入料 處使用填充有濕氣吸附（或吸收）樹脂的卡匣式除水床。對於 較大的設備而言’則可藉著他種去除技術來控制水氣，例如 条發或熱乾空氣去除裝置（h〇t dry air stripping apparatus) 來驅趕水氣。

在諸如1 0 0 B和1 〇 〇 d等雙階段設備範例中，可省去最 終分離器230。 在設備100A至i〇〇D中，可利角熱力學來決定反應器 140中的反應平衡條件，且該反應平衡係與所使用之酵素催 化劑的類型無關。因此，該生質柴油的濃度是溫度、惰性溶 劑濃度、反應物濃度及産物濃度的函數。當其他條件保持一 致時，不同溫度能夠獲得不同生質柴油斗·衡濃度。

U2化學西罟 如Chih-Chung Chou在2004年9月20曰提交的標題 爲“製備烷基酯的方法”的美國申請案第10/945,339號中 描述了適合不同規格之燃料生産設備的油源、惰性溶劑、反 應物和催化劑，以及包括溫度和反應時間等相關操作條件， 其在此引用作爲參考。 該處理方法是根據可藉著脂肪酶催化反應輕易地從諸 如植物油或動物油等油源製備出高純度烷基酯的發現所做 ⑧ 24 1360574

成，且在該處理方法中，將脂肪酶的失活減低至最小。特別 是，可透過轉酯作用或酯化反應來産生烷基酯。該方法包 括：（1)將含有三酸甘油酯或羧酸的油源與第—級醇或第 一二級醇在第一有機溶劑中混合以形成第一溶液；其中該第 一有機溶劑之每個分子含有一雜原子和4至8個碳原子；（2) 在第一脂肪酶的存在下，使該三酸甘油酯或該羧酸與該第一 一級醇或第一二級醇發生反應以産生第一烷基酯，其中該第 一溶液在該整個反應中不發生相分離；及（3)從該第一溶液 中分離出該第一烷基酯。 適合油源的範例包括諸如微藻類油等植物油、諸如魚 油、豬油、經提煉之脂肪或動物脂防等動物油、諸如餐廳廢 棄油等廢棄油脂，或諸如羧酸等由類水解物。在混合步驟之 前，可將該油源加熱到1 5 0-2 1 5 ° C，並降溫至該反應溫度。 在反應前，可於第一有機溶劑中混合該油源與第-- 級醇或第一二級醇，以形成一單相溶液。該第--級醇和二

級醇的例子包括含有1至1 8個碳原子的醇，例如甲醇、乙 醇、異丙醇、異 丁醇、3 -甲基-1-丁醇（3-methyl-l-butanol)、 己醇、辛醇、癸醇或月桂醇（lauryl alcohol)。該第一有機溶 劑的例子包括嘧啶或C4至C8 三級醇，例如ί-丁醇、2 -甲 基-2-丁醇' 2，3-二曱基-2-丁醇、2 -曱基-2-戊醇、3 -曱基- 3-戊醇、3 -乙基-3-戊醇、2，3-二曱基-2-戊醇、2,3-二曱基- 3-戊醇、2，2,3-三曱基-3-戊醇、2 -曱基-2-己醇或 3 -曱基-3-己 醇。該第一有機溶劑亦可與其它適當溶劑相混合。較佳者， 該第一有機溶劑可與一烷基酯混合，該烷基酯可以是從本發 25 1360574

明方法中所獲得的烷基酯或其他來源的烷基酯（例如，購自 商業來源）。當該第一有機溶劑與另一種溶劑一起使用時， 其加入量需足以維持該反應中第一溶液的勻質性 (homogeneity)，藉以使該第一月旨肪酶的失活降至最低。術語 「脂肪酶（lipase)」係指能夠催化轉酯作用或酯化反應的任 何酵素。該脂肪酶之範例包括南極洲假絲酵母脂肪酶、嗜熱 真菌脂肪酶、螢光假單胞菌脂肪酶、洋蔥假單胞菌脂肪酶或 viscosum色素桿菌脂肪酶。該第一脂肪酶可包括單一種脂肪 酶，或是兩種或更多種脂肪酶的組合。該脂肪酶較佳係固定 在該第一反應器中之載體上。可在〇-95°C (例如 20-95°C) 進行該轉酯作用或酯化反應1 -1 8 0分鐘（例如，1 0 - 9 0分鐘或 2 0-60分鐘）來獲得該第一烷基酯。 在含三酸甘油酯的油源與第--級醇或二級醇的轉酯

作用反應中，所産生之副産物為甘油。出乎意料的是，藉著 蒸發來去除該第一有機溶劑和未反應的第——級醇或二級 醇之後，可藉著第一烷基酯與甘油之間的相分離作用而輕易 獲得該第一烷基酯。上述的油源也可含有單酸甘油酯、雙酸 甘油酯或羧酸。可使用與三酸甘油酯相似的方式，使單酸甘 油醋和雙酸甘油醋與該第一 一級醇或二級醇反應。透過酷化 反應，該羧酸與該第--級醇或二級醇反應，其中所產生之 副產物為水，且其在該蒸發過程中可容易地被除去。 在含羧酸之油源與第--級醇或二級醇的酯化反應 中，所產生之副産物為水（而非甘油）。同樣出人意料的是， 可藉著蒸發來除去該第一有機溶劑、未反應的第一一級醇或 26 ⑧ 1360574 二級醇和水而輕易地獲得該第一烷基酯。當上述油源含有顯 著含量的三酸甘油酯、雙酸甘油酯或單酸甘油酯時，可以前 述段落描述的方式來獲得該第一烷基酯。

若上述方法中所獲得的第一烷基酯摻雜有單酸甘油 酯、雙酸甘油酯、三酸甘油酯或羧酸時，能夠藉著進一步使 其與一醇類反應，以進行另一轉酯作用或酯化反應來去除該 些摻雜物。特別是，該第一烷基酯能夠在第二有機溶劑中與 第二一級醇或第二二級醇混合來形成一第二溶液。該第二有 機溶劑的每一分子含有4-8個碳原子和一個雜原子。該第二 有機溶劑與該第一有機溶劑可以相同或不同。第二一級醇或 該第二二級醇係與該第——級醇或二級醇相同為佳。在第二 脂肪酶的存在下，該第二溶液中的單酸甘油酯、雙酸甘油 酯、三酸甘油酯或羧酸可與該第二一級醇或第二二級醇反應 來生成一第二烷基酯。在此反應過程中，該第二溶液不發生 相分離。該第二脂肪酶與第一脂肪酶可相同或不同。隨後， 可從該第二溶液中分離出所獲得的第一和第二烷基酯。較佳 者，該第二烷基酯與該第一烷基酯相同。 該處理方法之多個實施例係詳述於下。 1.2.1 實施例1 使用大豆油作爲油源來製備烷基酯。特別地，將5 5.4 w t %之精練大豆油與8.6 w t %之無水甲醇和3 6 · 0 w t %之無水 ί- 丁醇在第一混合器中混合以形成一單相溶液。隨後將該溶 液送至第一反應器，該反應器係以商品名為NOVOΖΥΜ 435 27 1360574 的脂肪酶填充之（一種南極洲假絲酵母脂肪酶；N〇vozymes A/S，Bagsvaerd，Denmark)。特別地，將 NOVOZYM 435 脂 肪酶固定在一載體（巨孔樹脂）上，並隨後將之放入該反應器 中。該反應器的溫度爲45 °C。反應時間爲62分鐘。反應完 成後’將該溶液供應至一真空蒸發器中，且隨後通入至一液 -液分離器來獲得産物。利用高效液相層析儀（HP LC)測定 該產物的組成（管柱：Luna Su C1 8(2) 250x4.6毫米，

phenomenex;移動相：曱醇、己烷和異丙醇；uv檢測器： 型號UV-2075，JASCO，Japan)。出乎意料的是，所獲得的 産物含有96.19 wt%(重量百分比）的烷基酯，3.59 wt%單酸 甘油醋和雙酸甘油酯，以及〇 22 wt%的三酸甘油酯。

在另—實驗中’係利用該烷基酯作爲一共溶劑。更明 確而& ’係將精練大豆油（4 9 1 w t 〇/〇)與無水甲醇（7.6 w t %)、 無水ί-丁醇（2 0.5 wt%)和一烷基酯（22·8 wt%)在第一混合器 中混合來形成一單相溶液。除了反應時間為5 8. 〇分鐘之外， 其他反應條件與上述實驗條件相同。意外地，所獲得的産物 含有96·丨〇 wt%烷基酯、3.23 wt%單酸甘油酯和雙酸甘油 酯，以及0.67 wt%三酸甘油g旨。 在又-實驗中’使用h戊醇和一烷基酯作爲溶劑。確 切而言’係將精練豆油（40.8 wt%)與無水曱醇（6 3 wt%)、無 水卜戊基醇（37.3wt%)和一烷基酯（15 6 wt%)在第一混合器 混合來形成一單相溶液。除了反應時間為53 〇分鐘之外， 其他反應條件與上述實驗條件相同。意外的是，所獲得的産 物含有’96 wt%烧基Sg、2.64 wt%單酸甘油醋和雙酸甘 28 ⑧ 1360574 油酯’以及0.40 wt%三酸甘油酷。

1 . 2.2 實施例2

將實施例1中所獲得的烷基酯與無水甲醇及無水卜丁 醇在另一混合器中混合來形成一單相溶液。所形成的溶液中 含有70.00 wt%的烷基酯、2.8 wt%摻雜物（即’ 2·47 Wt%的 單酸甘油酯和雙酸甘油酯，以及0.31 wt%三酸甘油醋）、7·28 wt%的甲醇和19.94 wt%的r丁醇。隨後將該溶液送至另一 反應器，該反應器用商品名為NOVOZYM 435的脂肪酶加以 填充。明確而言，係將該NOVOZYM 435脂肪酶.固定在一載 體上，隨後將之放入該反應器中。該第二反應器的溫度爲 45°C。該反應時間爲17.5分鐘。反應完成後’將該溶液送 至另一真空蒸發器中，然後送至另一液-液分離器來獲得産 物。並利用HPLC來測定該産物的組成。 出乎意料的是，所獲得的産物含有 99.24 wt%烷基 酯、0.65 wt%單酸甘油酯和雙酸甘油酯’以及〇. 11 wt%三酸 甘油S旨。 1.2、3 實施例 使用非大豆油的油源作爲起始材料’並以與實施例 1 相同的方式來製備炫基酯。使用的油源包括含有高量游離脂 肪酸的餐廳廢棄油、含低量游離脂肪酸的餐廳廢棄油、動物 脂、豬油、魚油、栋櫊油和蓖麻油。在一個實驗中，係使用 含有高量游離腊肪酸的餐廳廢棄油。明確而言，係將含有此 ⑧ 29 1360574

種餐廳廢棄油（49.1 wt%)、無水甲醇 （7.6 wt%)、卜丁醇 (20.5 wt%)和一烧基酷（22.8 wt%)的溶液送至含有 NOVOZYM 435脂肪酶的反應器中。確切而言，係將該 NO VOZYM 43 5脂肪酶固定在一載體上，並隨後將之放入所 述的反應器中。該反應器的溫度爲4 5 °C。該反應時間爲24.0 分鐘。將該反應器所產出之産物分離出來，並用HPLC測定 其組成。出乎意料的是，所獲得的上述産物含有96·63 wt% 烷基酯、3_ 1 7 wt%單酸甘油酯和雙酸甘油酯，以及0.20 wt% 三酸甘油酯。 在另一實驗中，使用魚油（動物油）作爲油源。明確而 言，係將魚油（52.4 wt%)與無水甲醇（7.8 wt%)和無水嘧啶 (39.8 wt%)在第一混合器中混合來形成一單相溶液。除了反 應時間為2 5 · 0分鐘之外，其他反應條件與上述實驗的條件 相同。出乎意料的是，獲得的産物含有95.63 wt%烷基酯、 3.03 wt%單酸甘油酯和雙酸甘油酯，以及1.34 wt%三酸甘油 酯。

在又一實驗中，利用棕櫚油（植物油）作爲油源。明確 而言，係將植物油（46.5 wt%)與無水曱醇（7·5 wt%)和無冰^ f 戊基醇（46.0 wt%)在第一混合器中混合來形成_里 干；f目溶 液。除了反應時間為4 1 · 0分鐘以外，其他反應條件與上述 實驗的條件相同。出乎意料的是，獲得的産物含有96q υ y / w t % 烷基酯、1.95 wt%單酸甘油酯和雙酸甘油酯，以及1〇8你以 三酸甘油酯。 (δ) 30 1360574 1.2.4 實施例4

使用與實施例 1相同的方式，利用一級醇作爲起始材 料來製備烷基酯。使用的醇包括曱醇、乙醇、異丁醇、3-曱基-1-丁醇、己醇、辛醇、癸醇和月桂醇。在一個實驗中， 係將含有魚油（52.0 wt%)、乙醇（11.2 wt%)和無水 丁醇 (36.8 wt%)的溶液送至該含有NOVOZYM 435脂肪酶的反應 器中。明確而言，係將NOVOZYM 43 5脂肪酶固定在一載體 上，隨後之放入所述的反應器中。該反應器的溫度爲45°C。 該反應時間爲3 9.0分鐘。來自於該反應器的産物經分離後， 使用HPLC測定其組成。出乎意料的是，上述方法所獲得的 産物含有97.44wt%烷基酯、1.44 wt%單酸甘油酯和雙酸甘 油酯，以及1 . 11 wt%三酸甘油酯。

在另一實驗中，使用己醇（C6醇）作爲起始材料。明確 而言，係將大豆油（53.7 wt%)與無水己醇（26.6 wt%)和無水 ί-丁醇（19.7 wt%)在第一混合器中混合，來形成一單相溶 液。除了反應時間為46.0分鐘之外，其他反應條件均與上 述實驗的條件相同。出乎意料的是，獲得的産物含有95.06 wt%烷基酯、4.1 lwt%單酸甘油酯和雙酸甘油酯，以及 0.88 wt%三酸甘油S旨。 在又一實驗中，使用月桂醇（C12醇）作爲起始材料。 明確而言，係將大豆油 （37.2 wt%)與無水月桂醇（33.6 wt%) 和無水ί-丁醇（29.2 wt%)在第一混合器中混合來形成一單相 溶液。除了反應時間為6 6 · 0分鐘以外，其他反應條件均與 上述實驗的條件相同。出乎意料的是，獲得的産物含有95.03 ⑧ 1360574 wt%烷基酯、4.07wt%單酸甘油酯和雙酸甘油酿’以及〇·9〇 wt%三酸甘油酯。

τ 9 S 膏施例5

以類似於實施例 1的方式使用二級醇來製備烷基 酯。所使用的醇包括異丙醇（C3醇）、2-丁醇（C4醇）和第二_ 正-辛醇（secondary n-octyl alcohol ，C8 醇）。在一個實驗 中，係將一含有油菜籽油（52.9 wt%)、異丙醇（14.1 wt%)和 無水卜戊醇（3 3.0 wt%)的溶液送入含有反應器返回至該含有 NOVOZYM 43 5的反應器中。明確而言，係將NOVOZYM 435 脂肪酶固定在一載體上，並隨後之放入所述的反應器中。該 反應器的溫度爲45。(：。該反應時間爲39.0分鐘。將來自於 該反應器的產物分離出來，並用HPLC測定其組成。出乎意 料的是，所獲得的產物含有93.92 wt%烷基酯、4.86wt°/〇單 酸甘油酿和雙酸甘油酯’以及丨22wt%三酸甘油酯。

在另一實驗中使用2 -丁醇作爲起始材料。明確而言， 將大立油（52·5 wt%)與無水2_ 丁醇〇89wt%)和無水卜戊基 醇（28.6 wt%)在[混合器巾昆合來形成_單相溶液。除了 反應時間為46.0分鐘之外，其他反應條件均與上述實驗的 條件相同。出乎意料的是，所旌p 1 1 一·n j疋 W獲侍的産物含有92.84 wt°/〇烷 基醋、5 · 〇 8 w t %單酸甘油酯和罅舱斗$ Λ 々跫酸甘油酯，以及2.09wt%三 酸甘油_。 /又一實驗中，利用第二_正_辛醇作爲起始材料。明 確而言，係將大豆油（46.4 wt%)與無水第二正辛醇（293 ⑧ 32 1360574 wt%)和無水丁醇（24.3 wt%)在第一混合器中混合，以形成 一單相溶液。除反應時間為42.0分鐘之外，其他反應條件 均與上述實驗的條件相同。出乎意料的是，所獲得的產物含 有94.69wt%烷基酯、2.45wt%單酸甘油酯和雙酸甘油酯，以 及2.86 wt%三酸甘油酯。 L2.6 膏施制6

利用月桂酸和甲醇作爲起始材料，並藉由類似於實施 例1的方式來進行酯化反應以製備出烷基酯。明確而言，係 將含有無水月桂酸（77.7 wt%)、無水甲醇（17.6 wt%)和無水 ί-丁醇（4_7 wt%)的溶液送至該含有NOVOZYM 435脂肪酶的 反應器中。該NOVOZYM 435脂肪酶係固定在一載體上，並 隨後將該載體放入所述的反應器中。該反應器的溫度爲 45°C。該反應時間爲37.0分鐘。將來自於該該反應器的産 物分離出來，並用氣相色層分析儀（GC)來測定其組成（該儀 型號為8610C，SRI，USA;管柱型號：MXT-65TG，長度： 30公尺，I.D.: 0.25 μιη;載體氣體：氦氣，流速：1毫升/ 刀鐘；注射器：分流比值（split ratio): 20比1，溫度：3000C; 檢刿器：FID,溫度：370〇C) » 出乎意料的是，上述獲得的產物含有96.0 wt%的月桂 τ 5曰（methyl laurate)和 4.0 wt0/〇 的月桂酸。 1^·^實施例7 利用大豆油與甲醇作爲起始材料，除了該大豆油在使 ⑧ 33 1360574 用前加熱一段時間以外，以類似於實施例1的方式來製備烷 基酯。明確而言，該大豆油首先在20QOC之溫度下加熱5 分鐘或在210°C之溫度下加熱1小時，並隨後降溫至該反應 溫度。隨後’將該豆油（49_ 1 wt%)與無水甲醇（7 6 wt%)、無 水ί-丁醇（20.5 wt%)和一烷基酯（22.8 wt%)在該混合器中混 合，以形成一單相溶液。然後將該溶液送至填充有 NOVOZYM 435脂肪酶的反應器《明確而言，係將Ν0ν〇ΖγΜ 435脂肪酶固定在一載體上’然後將該在體放入該反應器 中。該反應器的溫度爲45。(：。將來自該反應器的每一産物 加以分離，並用HPLC測定其組成。 出乎意料的是’以200°C加熱5分鐘的大豆由及以21〇0(： 加熱1小時的大豆油’分別花費了 5〇 3分鐘和47·4分鐘來 獲得三酸甘油酯含量少於1.5 wt%的産物。相較之下，在相 似的反應條件下’未經預熱處理的大豆油則需耗費5 3.8分 鐘才能得到相同的結果》 1.2.8 實施例8 以類似於實施例1的方式，使用商品名為LIP0ZYME TL IM的脂肪酶（嗜熱真菌脂肪酶，N〇v〇zymes A/s, Bagsvaerd，Denmark)作爲催化劑來製備烷基酯。明確而言， 將該脂肪酶固定在顆粒狀珍載體上，並隨後將該載體放入該 反應器中。將含大豆油（49.1 wt%)、無水甲醇（7 6 wt%)、無 水ί-丁醇（20.5 wt%)和炫基醋（22.8 wt%)的溶液送至該反應 器中。該反應器溫度爲45°C。該反應時間爲5丨〇分鐘。分 ⑧ 34 1360574 離出來自於該反應器的産物，並用HPLC測定其組成。 出乎意料的疋’上述所獲得的産物含有94.04 wt%烧 基酯、3.65 wt%單酸甘油酯和雙酸甘油酯，以及2 31 wt% 三酸甘油酯。 2 ·單階段生質柴油燃料生産方法

參考第3圖，第2A圖所示處理設備1〇〇A之設計範例 包括有多用於實施分離器220和230的構件，以及多個未顯 示於第2A圖中且係用於處理該分離器所產生的回收輸出物 和廢料的其他構件。在此例子中，該反應物丨3〇包括一種醇。

例如，該反應器140可以是含有酵素催化劑M2的塞 流式反應器（plug flow reactor)。對油源110和反應物醇13〇 間之反應的描述可見于本發明的1.2節，以及美國專利申請 案10/945,3 39號令。可控制流體流經反應器丨4〇的流速， 藉以使該流體在該反應器1 4 0中停留特定的滞留時間，而有 足夠的時間來完成該反應。該滯留時間可介於3小時到少於 2 0分鐘。並部分依據所使用的油源、反應物和催化劑的種 類，使反應器1 4 0的溫度維持在一預設值，例如該預設值之 範圍介於20°C到95°C之間。 反應器140會輸出一粗製產物1〇3，其包括烷基酯、 甘油以及諸如從該油源和反應物1 3 0間之反應所產生的未 完全反應油等雜質。未完全反應之油的範例包括單酸甘油酯 和雙酸甘油酯。 該處理設備1 〇〇 A包括一分離模組220，其可將該粗製 ⑧ 35 1360574 產物103 _的多種組成分離成，例如，粗甘油168以及含有 未反應油110、惰性溶劑1 2 0與未反應反應物1 3 0的粗生質 柴油1 50。分離模組220包含一真空蒸發器，例如轉膜式蒸 發器（wiped thin film evaporator)324 ，其係由德國 Deggendorf 的 Verfahrens Technische Aulagen GMBH 公司製 造的VD機型’或整合有填充床蒸發器的簡易式閃蒸桶（nash drum)。該轉膜式蒸發器324藉著薄膜蒸發作用將該粗製產 物1 0 3中的多種組成加以分離。該轉膜式蒸發器3 2 4包含一 個具有大表面積的薄膜，以使該惰性溶劑丨2〇、未反應醇1 3〇 和水能以更快的速率蒸發。諸如未反應醇1 3 〇、水蒸氣、惰 性溶劑和其他雜質等具有較低沸點的組成係在該溶劑回收 單元3 2 8中被快速蒸發、冷凝和收集，此過程可分離對該惰 性溶劑1 2 0 '未反應醇1 3 0、水和其他雜質。該惰性溶劑1 2 〇 和未反應醇1 3 0可被回收’並與新鮮的溶劑丨2 〇、新鮮的油 源110以及新鮮的反應醇i 30混合而成為反應器14〇之輸入 物的一部分。該水蒸氣和其他雜質被送到一催化劑轉換器 362，將該雜質轉化爲諸如二氧化碳等物質。該水蒸氣和二 氧化碳通過出口（未顯示）進行排放。 源自該轉膜蒸發器324的殘留物中含有甘油、烷基 S旨、未反應油和未完全反應油，該殘留物會被送入第一聚集 器（coalescer)和分離器336。該聚集器將該甘油液滴冷凝成 液態形式》在該溶液在該分離器中靜止—段時間之後，該生 質柴油和甘油將被分離，而形成上層的生質柴油和下層的甘 油0 36 (S) 1360574 下層的甘油係稱為粗甘油1 6 8，其包括諸如水、惰性 '合劑和未反應醇等雜質。該粗甘油1 6 8被送入粗甘油蒸發器 338該备發器338的範例是一短程蒸發器，例如VTA GMBH 么司所製造的νκ機型或與填充床蒸發器相連接的簡易式閃 蒸桶。該蒸發器338藉著蒸發作用將雜質與該甘油分離開 來並且輸出「純」甘油114。舉例來說，該純甘油114的 純度可達到至少9 9 %重量比。

上層的生質柴油被稱為粗生質柴油225，因爲其包括 諸如未完全反應油、未反應油以及微量甘油等雜質。一部分 粗生質柴油225被回收並反饋至反應器140»如上所述般， 反饋的粒生質柴油225可以減少用以溶解該油源和反應物 醇所需要的惰性溶劑量，除此之外還有助於促進反應的完全 度。 未反饋的部分粗生質柴油被送到該最終分離器230 中’該最终分離器包括一個短程蒸發器344，其可將該雜質 與生質柴油分離開來，以生産純生質柴油1 5 〇。

該短程蒸發器344將未完全反應的油、未反應油和甘 油輸送至第二聚集器和分離器354，或一可再生的離子交換 樹脂床（栓塞流床），該分離器或樹脂床從其他組成中分離或 去除甘油。該聚集器和分離器354將粗甘油156輸送至該粗 甘油蒸發器3 3 8 ’該粗甘油蒸發器對粗甘油1 5 6進行處理以 産生純甘油114。該聚集器和分離器354輸出未完全反應的 油和未反應的油，這些油可選擇性進行回收並反饋至反應器 140 ° ⑧ 37 1360574 訌單階段系统的詳細設計 參照第4圖，以下對第2A圖中所示設備11 OA之配置 的另一個實施例進行詳細描述。

參照第4圖’該設備11 〇 a包括一個用以儲存該油源 11 〇的油桶（D-1)。該惰性溶劑1 2〇儲存在溶劑桶中，該溶劑 桶可接受新鮮惰性溶劑、來自該設備内溶劑回收單元的回收 惰性溶劑、以及氮氣。氮氣阻隔了濕氣與氧氣和該溶劑的接 觸。反應物醇130儲存在反應物醇桶中，該反應物醇桶接受 新鮮反應物醇、回收的反應物醇、以及氮氣。

可使用多個構件來混合油源11 〇、惰性溶劑1 2 0和反 應物醇1 3 0。雙頭計量幫浦（P-1 )430以固定速率沿著路徑432 將該油源11 0幫浦入該脫水床（RB-1)43 6，該脫水床可以是 例如填充有可直接從該油源中去除微量水的超級吸收劑聚 合物的填充床。在水被去除之後，該油源通過管道440輸送 至該混合器2 1 0 ’該混合器2 1 0包含靜態混合器（SM-1 )438 » 在此同時’雙頭計量幫浦（P-2)425以一速率將該反應物和惰 性溶劑幫浦送至該靜態混合器4 3 8，使得該油源比該反應物 醇及惰性溶劑的比值維持在一預定值。幫浦4 3 0亦透過管道 476以一預定的反饋粗生質柴油與油源比例將反饋的粗生 質柴油225幫浦送至靜態混合器43 8。 該靜態混合器43 8可以是，諸如美國專利案3,2 86，9 92 號中所描述的多元靜態混合器，或是諸如購自瑞士 Sulzer Chemtech 公司的 Sulzer Compact Static Mixer 小型混合器。

38 1360574 靜態混合器不含有移動部件且不採用外 合。靜態混合器4 3 8使該反應物，惰性溶劑、油源和反館的 粗生質柴油得以徹底混合而形成一勻質溶液。 含有一熱交換器（HE-D448和〜卡£型反應器 (R-iHO4的反應器14〇接收該混合器210的輪出物。明確而 言’靜態混合器438的輸出物被送往熱交換器（he i)448, 該熱交換器藉由諸如冷卻水、熱油、蒗汽十 π或電加熱器或冷卻 器等來調節該混合溶液的溫度。熱交換突 ' $ 448可以具有例 如，雙管設計。該溶液隨後進入填充有酲 月碎素催化劑142之反 應器的長型卡匣404中，在本範例中所埴 ^ + 、充之酵素催化劑爲 脂肪酶。該反應溫度可介於〇〇C到950Γ夕 如25。〇。 之間’較佳爲室溫(例 可以採用的卡g 404具有多種替換形式。例如，咳卡 E 4〇4可以是於底部具有格柵支樓件的柱狀體。在…的 底部具有㈣以將該酵素催化劑142固持在該切内，在該

卡匣的頂部具有另一篩網以使該卡 X 甲的/合液流保持均匂 平整。該卡匣在該兩個篩網之間充 ,入 凡'兩了该催化劑。該溫度受 到調郎的混合溶液係經由位於該 α ]貝邻的—開口進入卡 a 404中’並向下流經酵素催 削142。該酵素催化劑促進 了反應物醇和含有三酸甘油酯 心油源間的反應，以産生 酯、甘油和水（和/或其他雜質）。 . 王机& 該反應器140輸出㈣製產物中包括貌基自旨甘由 未反應油(三酸甘油醋)、…反應油(單酸甘油酷和雙 …）、未反應醇 '惰性溶劑和其他雜質。如上述對第3 39 1360574 圖的描述，反應器140的粗輪出被輸送到含有一蒸發器 324、一聚集器和一分離器336的分離器220中。在第4圖 中，該聚集器和分離器3 3 6的特殊設計係以參考符號3 3 6 A 作為標示，於該設計中係使用孔徑爲1至5微米的濾膜來聚 集甘油液滴。

在第4圖所示的設備110八中，蒸發器324包括一壓 力調節器（PR)452、一預熱器（he_2)448以及整合有填充床設 計（E-1 )45 1之簡易式閃蒸桶的蒸發器。預熱器448可以用來 加熱油或蒸汽，以預熱該粗製產物。可在該蒸發器45 1之夾 套區域使用熱油或水蒸氣作為加熱介質。在該蒸發器451 内’惰性溶劑、水和未反應酵被蒸發’並通過一上部開口離 開蒸發器4 51。該惰性溶劑、水和未反應醇在該溶劑回收單 元328中被冷凝和收集（未顯示於第4圖中）’並可加以回收。

在溶劑回收單元中，該凝集液體的組成可包括未反應 醇、惰性溶劑、水和微量的生質柴油。可使用兩個簡易型的 管柱來分離該未反應醇、惰性溶劑和水。在一例子中’該第 一管枉可以將惰性溶劑與該未反應醇集水分離開來。包括微 量生質柴油的該惰性溶劑（如果有的話）可從該第一管柱的 底部排出，這些溶劑可被回收到該惰性溶劑桶中。 在該溶劑回收單元中，該未反應醇和水從該第一管枉 的頂部排出’並被輸送到第二管柱，在第二管柱中，該未反 應醇被收集到頂部反饋桶中並被回收至該反應物醇桶内°該 第二管枉底部的殘留物含有大部分的水和少量未反應醇與 惰性溶劑。該少量未反應醇和惰性溶劑可藉由一催化劑轉化 40 1360574 器進行蒸發並完全燃燒。兩個簡易的管柱都可以在大氣環境 下自動操作。整體而言，醇和惰性溶劑的溶劑回收設計取決 於所使用的醇與惰性溶劑種類’並可以採用不同的回收途徑 設計。

繼續參照於第4圖，藉由齒輪幫浦（p_6)將蒸發器45ι 中之具有更高沸點的組成幫浦送至一聚集器，且 該甘油液滴凝結成可輕易地與該粗生質柴油分離的大液 滴。在液-液相分離器（S-2)45 6中形成兩種液體。粗生質柴 油係通過冷卻器（HE-3)458和填充有可再生之離子交換樹脂 的微量甘油去除床（RB-3)461。該微量甘油去除床461的輸 出物被分爲兩液流4 7 6和4 7 8。其中液流4 7 6被反饋到靜態 混合器43 8中，另一液流478被輸送到短程蒸發器（E_2)424 中。 可能含有至少95 %重量比之烷基酯的粗生質柴油從分 離器456中流出，並被冷卻器（HE-3)458所冷卻。在該冷卻 器中係採用冷卻水來冷卻該粗生質柴油》

一部分粗生質柴油係通過反餚管4 7 6進行反饋。該反 饋的粗生質柴油流經一個可在粗生質柴油和純生質柴油間 進行轉換的三通電磁閥47 8。如上所述般，幫浦430將該反 饋的生質柴油幫浦向靜態混合器438。 未反饋的部分粗生質柴油被輪送到該短程蒸發器 344(如第3圖所示之最終分離器230的部分）。短程蒸發器 344包含一熱交換器（HE-4)486、一壓力調節器452和一短 程蒸發器（E-2)424。短程蒸發器424將該生質柴油與該甘

(D 41 1360574 油、未反應油和其他雜質分離生質柴油。高純度的生質柴油 通過路徑426流出蒸發器424。 該蒸發器424係通過路徑433將摻雜有微量甘油的未 反應油輸送至桶（S-4)472 »藉由一齒輪幫浦（p_8)473來幫浦 送該未反應油幫浦以通過一冷卻器（HE-6)475。可根據該未 反應油的品質和/或該油中雜質的含量，而將該未反應油輸 送到廢油處置桶，或輪送至甘油去除床（RB-2)444以去除任 何殘留的甘油並反饋到油桶D -1中。甘油去除床4 4 4可以 是，填充有可去除該溶液中微量甘油之樹脂的填充床。 在液-液相分離器（S-2)456和桶474之間放置有一個雙 重力液體捕集器（dual gravity drain trap，或稱存水 灣）（DN- 1 )457以自動地排出該甘油。該捕集器457的範例係 購自美國MI州的Armstrong公司。或者，若因爲該甘油量 太少而不能使用該液體捕集器，則可使用於桶底具有分別連 接至電磁閥之高量開關和低量開關的小桶，以供排放甘油之 用° 桶474中的粗甘油可以通過一真空蒸發器（第4圖未顯 示）來去除水、未反應醇和惰性溶劑以進行精練。使用上述 蒸發器E-1(和E-2)的冷凝液體桶來凝結與收集該蒸發的蒸 >飞。離開該粗甘油蒸發器的殘留物是適用於商業用途的純甘 油產物》 來自於該短程蒸發器424的高純度生質柴油被幫浦過 經生質柴油熱交換器（HE-5)408，在該熱交換器4〇8中以冷 水冷卻該高純度生質柴油。最終的純生質柴油産物可能包括 42 1360574 切換閥568與重新開啟閥558。 幫浦562 將該溶液連續地幫浦入聚集器（CL- 1)454, 在聚集器454中，甘油液滴會被凝結成大液滴並從該粗生質 柴油中分離出來。幫浦562的功能類似於第4圖中繪示之齒 輪幫浦467的作用。其區別在於，對幫浦562來說，其吸力 係來自於空氣壓力而非如齒輪幫浦467中所使用的高真空 狀態。這爲幫浦的選擇提供了更大的靈活性，而更容易找到 合適的幫浦。

該下游操作類似於第4圖所提供的方式。可以在該短 程蒸發器（E-2)424底部流作類似設計。 5.雙階段設備 參照第6圖，以下對第2B圖之雙階段處理設備1 10B 配置的一範例進行詳細描述。第6圖中省略了第2B圖中的 最終分離器2 3 0。

第6圖之處理設備11 OB的第一部分包括有一第一反 應器140、一第一蒸發器324、一第一聚集器及一分離器 336B，上述該些構件之操作方式與第5圖中之對應元件的 操作方式類似。所不同的是，第6圖中的處理設備110B係 使用一第二反應器140、一第二蒸發器3 24、一第二聚集器 及一分離器336B來取代第 5圖中所使用的短程蒸發器 3 44。第二反應器140可類似於第一反應器140，其包括諸 如脂肪酶等酵素催化劑。該第一和第二反應器140可使用相 同或不同的酵素催化劑。

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離開除甘油床RB-2的該粗生質柴油中的甘油已被去 除生質柴油’並沿著導管288向第二靜態混合器（SM-2)2 10 移動，該第二靜態混合器類似於該第一反應器140的第一靜 態混合器210。在同一時間内，一雙頭計量幫浦（p_4)292以 一速率將該反應物醇1 3 0和惰性溶劑1 20幫浦送向該第二靜 態混合器（SM-2)2 1 0 ’使得預定比率的該反應物醇丨3〇和惰 性溶劑1 20與該粗生質柴油在進入靜態混合器（SM-2)2 1 0之 前的位置290混合。靜態混合器（SM-2)210的輪出物被輸送 到第二反應器1 4 0。 在該第·一反應25 140中’該反應物醇、未反應油和未 完全反應油會進行反應以產生更多的烷基酯，使得在第二反 應器1 40的輸出物中殘留更少的未反應油和未完全反應油。 第二聚集器和分離器33 6B的輸出物包括更高純度的 生質柴油，其包括更高百分含量的烷基酯（例如，烷基酯含 量超過99%重量百分比）。可能含有微量甘油的更高純度生 質柴油係先在冷卻器（HE-5)488中冷卻，然後流經樹脂床 (RB-3)489。該樹脂床（rb-3)填充有樹脂以去除微量甘油。 該最終產物，例如含有9 9 %重量比之烷基酯的高純度 生質柴油1 50生質柴油’會被傳送到高純度産物桶（D_5)中。 該桶（D-5)中的高純度生質柴油可在起始階段作為反饋之用 或提供給使用者。 在—些例子中’處理設備1 00A(第4和5圖）和1 00B(第 6圖）的操作條件如下。該第一反應器404在〇°C到95 °C的 ^里度範圍内進行操作’其中滯留時間為1至180分鐘。該第 ⑧ 45 1360574 -蒸發器451在低於12以和低於⑽毫米汞柱（随叫 的條件下進行操作。該去除床436、444和々Η可在Μ。。 到80〇C的溫度範圍内進行操作，並以接近室溫為佳（例如 25°C)。聚集器454和456可在2〇〇c到8〇〇c的溫度範圍中 進行操作。 6.示例性的接作绛株 6.1 實施你丨1

以下疋上述雙階段處理設備之操作條件的實施例，其 中粗生質柴油被再反饋至該第一反應器的入口。在此實驗中 係使用薄膜式蒸發器，而未採用短程蒸發器。使用購自當地 超級市場的精煉大豆油作爲該處理設備的原料。該精煉大豆 油中的含水量約爲200ppm到300ppm。並使用無水曱醇用 作反應物醇。無水t -戊醇係作爲惰性溶劑。該第一反應器 (R-1)包括一填充有脂肪酶的填充床’其中該脂肪酶是購自 於Novozyme公司之商品名為TLIM的脂肪酶。在該第一反 應器中的溶液滞留時間是50分鐘，反應溫度爲25 °C。該第 二反應器是一填充有脂肪酶的填充床，其中該脂肪酶是購自 於Novozyme公司之商品名為Novo 435的脂肪酶。在該第 二反應器中溶液的滯留時間是11 5分鐘，反應溫度爲2 5 °C。 該蒸發器係轉膜式蒸發器，操作條件是溫度爲11 〇°C、壓力 爲l.OmmHgabs.、以及轉速爲250轉/分鐘。該最終產物包 含9 9.1 0 w t %的生質柴油、〇. 6 2 w t %的單酸甘油酯、〇 · 2 2 w t %的雙酸甘油酯、0·066 wt%的三酸甘油酯以及酸價爲0.630 ⑧ 46 微克之氫氧化鉀（KOH)/公克 6.2 實施例2 以下是上述單階段處理設備操作條件的一個實施例 其中粗生質柴油被反饋至該反應器的入口。此實驗中係使 兩種選擇性的蒸發器設計，（1)整合有填充床蒸發器的簡 閃蒸桶；（2)薄膜式蒸發器。該終産物由短程蒸發器加以 理。該原料是含水量爲200-3OOppm的精煉新鮮豆油。該 一反應器（R-1)是填有脂肪酶的填充床。該該脂肪酶是 IM(購自Novozyme公司），滯留時間是53分鐘，反應溫 爲25°C。當所使用的蒸發器是整合有填充床的簡易閃蒸 時，該操作溫度爲120。(：，壓力爲5 torr(托耳）abs。當所 用的蒸發器為前方不具有閃蒸桶的薄膜式蒸發器時該操 ⑽度爲12〇。〇 ,壓力爲i torr abs、轉速爲25〇轉/分鐘。 15> .. 、：分離器係採用一短程蒸發器（E_2)，其中該操作溫度 1 2 0 〇 p 旷* 、壓力爲0.0 5 torr abs、轉速爲4〇〇轉/分鐘。所得 的最終産物含有99.81 wt %的生質柴油、〇 i3 W %的單 =油酯' 0.06 wt %的雙酸甘油酯、不可檢出量的三酸甘 ^以及酸價爲〇.770微克之氫氧化鉀/公克。 用 易 處 第 TL 度 桶 採 作 該 爲 到 酸 油

以下是上述單階段處理設備操作條件的實施例，其 I本生質柴油未被反饋。該原料是含水量爲200-300ppm 精煉新鮮大豆油。該反應器(R-U是填充有脂肪酶的填 中 的 充 1360574 床。該脂肪酶是TL IM(購自Novozyme公司）’滞留時間是 66 6分鐘’反應溫度爲25°C °該蒸發器（E_1)係一整合有填 充床的簡易閃蒸桶’操作溫度爲120°C ’壓力爲5 torr abs ° 所得到的最终産物含有86.55 wt %的生質柴油、6·52 wt % 的單酸甘油酯、5‘24 wt %的雙酸甘油酯和wt %的三酸 甘油酯。 6.4 管施例4

從典型薄膜式凝聚器（coalescer，孔徑爲1-5微米（μιη)) 輸出的該粗生質柴油產物經液-液分離後可能具有 l，000-l，5 00ppm含量的甘油。該粗生質柴油可以流經深度爲 9 0公分的樹脂床’其中在該床中的流體滯留時間約爲2 5分 鐘。在該流出物中的甘油最終濃度可小於丨5ppm。所使用的 樹脂是一種購自德國Bayer公司之商品名為M〇n〇pius SP112的離子交換樹脂。且已飽和的樹脂床可利用甲醇、乙 醇或其他等效材料來加以再生。 7 ·催化劑卡ff — 該第—和第二反應器140可以使用填充有酵素催化劑 的可移除式卡以使得當催化劑經長時間使用而變得益效 時’可用新卡g來替換該舊卡£ 係經配置，使其可以接收多種來自不同銷售商二應;同： 化=類的可移去式卡£。可以將處理設備輪到屬 設計成具有可與該…配的連接機制，使得該卡匿可以簡 ⑧ 48 1360574 以使用不同種類的酵素催化劑，每—種 和操作溫度等各種操作條件相關。該生 可以根據所使用的特定酵素催化劑種 如第7圖所示，一生質柴油燃料生産系統7〇2包括夕 個反應器704，每一個夕 母個反應益704都包含一個填充有酵素 化劑的卡匣706。卡 卞匣706包含有諸如條碼或無線電頻率

別標簽（RFID)等識別資料7〇8，其可用來識別卡匣中的 酵素催化劑。讀取器71〇(例如，條碼或RFID讀取器）可解 讀識別資料708，並將識別資訊發送到資料處理器7丨2。根 據該識別資訊，該資料處理器71 2可從資料庫7丨4找到預儲 存的操作資訊，並使用該操作資訊來控制該流量控制子系統 7 1 6和溫度控制子系統7丨8。

便地移除和安裝。可 催化劑都與諸如流逮 質柴油燃料生產系統 類來調整操作條件。 該流量控制子系統716包括，例如，多個幫浦，其飞 測定流經該反應器之油源和反應物醇的流動速度。在_此例 子中，識別資料708可與需要短滯留時間的酵素催化劑有關 聯，以使該資料處理器7 1 2控制該流量控制子系統7丨6，、 使該溶液更快速地幫浦過反應器704。在一些實施例中，識 別資料708可與需要較長滯留時間的酵素催化劑有關，以使 得該資料處理器7 1 2可控制該流量控制子系統7 1 6，以使來 該溶液較慢地幫浦過該反應器704。在一些例子中，識別資 料708可與需要較高反應溫度的酵素催化劑相關聯，以使得 該資料處理器7 1 2可控制該溫度控制子系統7 1 8，以將該反 應器溫度或加熱器溫度設定在—較高值。在一些例子中，識 49 1360574 別資料708可與需要較低反應溫度的酵素催化劑相關聯，以 使得該資料處理器7丨2可控制該溫度控制子系统7丨8，.以將 該反應器溫度或加熱器溫度設定在一較低值。 在一些例子中’識別資料708附有預存的資訊，以提 供何時需要更換該卡匣7〇6之判斷。該預存資訊可在一定量 體積的溶液流過該卡匣706後，提示該卡匣需要更換。 該資料處理器712可根據該系統中的流量計（未顯示）來確定 流過該卡g 706的溶液體積。當該體積超過—極限值時，資 料處理器712爲使用者顯示出指示該卡匣需要更換的資訊。 8 ·應用 如第8圖所示，發電機8〇〇包括一處理設備8〇2，其 可接受油源804和反應物醇8〇5，並産生生質柴油8〇6。該 生質柴油806被送到—個可利用生質柴油8〇6來産生電8 1 〇 的生質柴油發電機80s。一部分的電力係通過路徑812被送 到該處理設備802 ’以為該處理設備的多個電子元件提供電 力。 該系統8 0 2可以是任一種上述處理設備。 發電機800的優點在於該系統可在比使用石油所製成 柴油燃料的發電機產生更少污染的情況下進行發電。如果該 油源包括三酸甘油酯，該發電機8〇〇所產生之副產物為甘 /由、水和一氡化碳。如果該油源包括羧酸，則該發電機8 〇 〇 所產生之副產物僅為水和二氧化碳^ 如第9圖所示，交通工具82〇包括_可接受油源8〇4 50 1360574 和反應物醇805並産生生質柴油806的處理設備802生質柴 油。該生質柴油806被送到柴油引擎8 14，生質柴油並該柴 油引擎8 1 4將生質柴油806轉化成爲動能傳遞至傳動系統 816，進而將該動能傳遞到賦予該交通工具820動力的輪子 或推進器。該交通工具82 0可能包括一發電機（未顯示），用 以將來自於該柴油引擎的動能轉化成電力。該電力可以用來 驅動該交通工具820之多個電力構件。

該處理設備802可以是任一種上述處理設備。該交通 工具8 2 0可以是小汽車、卡車、火車、輪船或飛機等。 如第10圖所示，諸如餐廳等建築物830包括有一食品 處理單元834(例如廚房），以接收處理食物的烹調油832。 食品處理單元 8 3 4所産生的回收油 8 3 6被送至處理設備 802，該處理設備也接受反應物醇 805和生質柴油輸出物 806。柴油發電機808接受該生質柴油並發電，所發的電可 做爲該食品處理單元8 3 4和該處理設備之多個電子構件的 動力。

9 ·替換方案 應當理解，以上描述旨在說明而並非限制本發明的範 圍，本發明之範圍係由後附申請專利範圍來加以定義。其他 實施例亦為後附申請專利範圍所涵蓋。例如，可使用兩個獨 立的幫浦來取代該雙頭幫浦。該靜態混合器可被激動混合桶 或定量性靜態混合器所替代。對小規模的生質柴油生産而 言，可以在每一個混合點使用定量性小型靜態混合器。如果 ⑧ 51 1360574

該油源.之含水比例較高時，例如超過 2,000ppm，則可使用 熱空氣去除設備來取代該脫水床。該水可以用去除法來加以 去除，且將該油會先冷卻後方送至反應器中。在一些例子 中，當使用動物脂肪或高熔點的植物油作爲油源時，可先將 該動物脂肪或油溶解在該惰性溶劑中。

如果該油源包括羧酸，羧酸和反應物醇之間的反應可 生成烷基酯，且副産物為水。在這種情況下不會産生甘油。 因爲沒有甘油，故可藉著蒸發該溶劑、未反應醇和水來醇話 該烷基酯。當該油源中包括羧酸時，並不需要使用該分離器 從該甘油中分離出生質柴油，或使用去除床來去除甘油。 在一些例子中，該生質柴油可以用作柴油内燃機或空 氣渦輪柴油引擎的燃料。 在一些例子中，填充有酵素催化劑的卡匣係用在小單 位處理設備的反應器中。對於大型商業單位而言，該脂肪酶 的線上入料和卸料都可以容納在該系統設計中。

在一些例子中，該蒸發器E-1(第4至6圖）可以是具有 整合式或非整合式填充床設計的簡易型閃蒸桶。在其他例子 中，當採用更高濃度的醇（反應物醇或惰性溶劑）時，可以使 用薄膜式蒸發器。 在一些例子中，在同一處理設備中的該些冷卻器 (HE-1、HE-3、HE-5和HE-6)可以合併成一個單元以用於小 規模系統。在一些例子中，該些冷卻器是分離的，但被平行 放置於盒中，具有共同的冷煤（例如水）入口和出口。在一些 例子中，該冷卻器被設計成使用一個風扇同時冷卻所有物流 ⑧ 52 1360574 的空氣冷卻器》 在一些例子中，短程蒸發器可以使用與蒸發器E-1入 口類似的閃蒸桶入口。這種設計可以降低該短程單元内的冷 卻器.負載，這意味著可以獲得更高的入口速率。還可以採用 外部冷卻器來冷卻該些離開閃蒸桶的蒸汽。冷凝物係累積成 該短程單元中的蒸餾物產物。

除甘油床的再生可以是線上處理的（諸如當使用平行 設計以用於大系統時）或離線處理的（諸如當使用卡匣式設 計以用於小系統時）。 在停工期間，整個燃料生産系統可以用氮氣來充填以 遮阻濕氣和空氣，從而濕氣與空氣減少對該生質柴油或油源 的酸化作用’。 在一些例子中，該去除甘油的樹脂可以是離子交換樹 脂，諸如來自於德國Bayer公司型號為MonoPlus SP112的 商品。

該靜態混合器可被藉由一液面控制（level control)來 調節輸出速率的激動混合器/桶（agitated mixer)來替代之。 【圖式簡單說明】 第1圖所示爲燃料生產系統的方塊圖； 第2 A-2D圖係一燃料生産設備之不同配置的方塊圖； 第2 A圖爲具有粗生質柴油反饋的單階段設備； 第2 B圖爲一具有來自該第單階段設備之粗生質柴油 反饋的雙階段設備； 第2 C圖爲單階段設備； ⑧ 53 1360574

第2D圖係雙階段設備； 第3圖爲具有粗生質柴油反饋之單階段 圖； 第 4圖爲具有粗生質柴油反饋之單階段 圖； 第4A-C圖爲第4圖的局部放大圖； 第5圖爲具有粗生質柴油反饋之單階段 fgl · 圍， 第5A-D圖爲第5圖的局部放大圖； 第 6圖爲具有粗生質柴油反饋之雙階段 圖； 第6A-C圖爲第6圖的局部放大圖； 設備的方塊 設備的示意 設備的示意 設備的示意 方塊圖； 方塊圖； 産糸統的方 第 7 圖 爲 一 燃 料 生 産 系 統的方 塊圖； 第 8 圖 係 連 接 有 發 電 機 之燃料 生産系 統 的 第 9 圖 爲 具 有 燃 料 生 産 系統之 運輸工 -具 的 第 10 圖 爲 連 接 有 燃 料 處理單 元之燃料生 塊圖。 【主要 元 件 符 號 說 明 ] 100 處 理 設 備 452 壓 力 調 /iff 即 1 00 A 處 理 -i-JX. ό又 .備 454 聚 集 器 1 00B 雙 階 段 處 理 S又 備 45 5 桶 1 00C 單 階 段 處 理 δ又 備 45 6 液 •液 .相 分 10 1 階 段 45 7 捕 集 器 103 粗 製 產 物 45 8 冷 卻 器 1 05 階 段 46 1 甘 油 去 除. 離器 54 1360574

110 油 源 467 齒 輪 幫 浦 1 1 0 A 設 備 472 桶 1 1 OB 雙 階 段 處 理 設備 473 齒 輪 幫 浦 114 純 甘 油 474 桶 120 惰 性 溶 劑 475 冷 卻 器 130 反 應 物 醇 476 液 流 (反饋 管） 140 反 應 器 478 三 通 電 磁 閥（液流） 142 酵 素 催 化 劑 486 熱 交 換 器 1 50 純 生 質 柴 油 488 冷 卻 器 15 6 粗 甘 油 489 樹 脂 床 160 副 產 物 5 56 桶 168 粗 甘 油 5 5 8 二 通 電 磁 閥 2 10 混 合 器 560 閥 220 分 離 器 5 62 幫 浦 225 粗 生 質 柴 油 5 66 桶 23 0 最 終 分 離 器 568 三 通 電 磁 閥 288 導 管 5 70 樹 脂 290 位 置 702 生 質ί 柴油燃 料產生系統 292 雙 頭 計 量 幫 浦 704 反 應 器 3 24 轉 模 式 蒸 發 器 706 卡 匣 3 2 8 溶 劑 回 收 單 元 708 識 別 資 料 3 3 6 分 離 器 7 10 讀 取 器 3 3 6 A 分 離 器 7 12 資 料 處 理 器 3 3 6B 分 離 器 7 14 資 料 庫 55 1360574

3 3 8 粗 甘 油 蒸 發 器 7 16 流 量 控 制 子 系 統 344 短 程 蒸 發 器 7 18 溫 度 控 制 子 系 統 3 54 分 離 器 800 發 電 機 362 催 化 劑 轉 化 器 802 處 理 ό又 備 404 反 應 器 804 油 源 424 短 程 蒸 發 器 805 反 應 物 醇 426 路 徑 806 生 質 柴 油 430 雙 頭 計 量 幫 浦 808 柴 油 發 電 機 43 2 路 徑 8 10 電 433 路 徑 8 12 路 徑 436 脫 水 床 8 14 柴 油 引 擎 43 8 靜 態 混 合 器 8 16 傳 動 系 統 440 管 道 820 交 通 工 具 444 甘 油 去 除 床 830 建 築 物 448 熱 交 換 器 8 3 2 烹 調 油 45 1 蒸 發 器 834 食 品 處 理 單 元 83 6 回 收 油

③

Claims (1)

1360574 卜。 。 ~» . 第^丨0 號專利案㈣年(心月ίί動E1 a V 淡(史)主本卜 拾、申請專利範圍： 1. 一種用於生產烷基酯的裝置，該裝置包括： 一第一反應器，其具有， 一入口，以接收一混合物，該混合物包含一第一反應 物、一第二反應物、一反應産物和一用於溶解至少一部分該 第一反應物和該第二反應物的惰性溶劑； 一酵素，用於促進該第一反應物和第二反應物之間的 反應，以産生更多反應産物；及 一出口，用以輸出該反應産物，該反應產物包括在該 入口所接收到的反應産物和由該第一反應物和第二反應物 之間的反應所生成的反應產物；及 一分離器，其中將來自該第一反應器出口之反應産物餵 入該分離器，且該分離器輸出一包含烷基酯及甘油之粗製反 應產物，該分離器包含一蒸發器及一液-液相分離器；該液-液相分離器將烷基酯及甘油分離；及 一反饋機制，係將一部分之來自該分離器的烷基酯輸出 送回該入口》 2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該混合物包 含一溶劑，用於溶解至少一部分的該第一反應物、該第二反 應物和該反應産物。 3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該分離器至 少輸出該烷基酯、該溶劑和未反應之第一反應物。 57 1360574 4. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該蒸發器係 配置以蒸發該溶劑，産生一包含該烷基酯和該未反應之第一 反應物的混合物。 5. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該分離器亦 輸出甘油。 6. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該蒸發器係 配置以蒸發該溶劑，以産生一包含該烧基醋、甘油和該未反 應之第一反應物的混合物。 7. 如申請專利範圍第I項所述之裝置，其中該第一反應 物包括三酸甘油酯。 8. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該第一反應 物包括羧酸。 9. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該第二反應 物包括一級醇（primary alcohol)和二級醇（secondary alcohol) 中之革少一種。 10. 如申請專利範圍第1項所述的裝置，其中該第一反 應物包括植物油和動物脂肪中之至少一種。 58 1360574 11. 如申請專利範圍第ίο項所述之裝置，其中該 物具有一種適合作為燃料的组成。 12. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包括： 一第二反應器，其具有： 一入口，以接收一混合物，該混合物包含追加 二反應物和來自該分離器的另一部分烷基酯輸出； 一酵素’用於促進該第二反應物和其他組成之 應’以產生更多的反應産物；及 一出口’用以輸出該反應産物，該反應產物包 第二反應器入口所接收到的反應産物和由該第二反 其他組成之間的反應所生成的反應産物。 13. 如申請專利範圍第12項所述之裝置，更包括 蒸發器，用以蒸發未反應之第一反應物和未反應之第 物中的至少一者以及該惰性溶劑。 14. 如申請專利範圍第13項所述之裝置，更包括 蒸發器，其令將來自該第二蒸發器之反應產物輸出餵 程蒸發器，以分離該反應産物與殘餘的未反應之反應 15. 如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中該 物包括烷基酯。 應産 的該第 間的反 括在該 應物和 一第二 -一反應 一短程 入該短 物。 反應產 59 1360574 16. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包括一 蒸發器，其中將來自該分離器之反應產物輸出餵入該短 發器，以進一步分離該反應産物與殘餘的未反應之反應 17. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，更包括： 一混合器，用以於一有機溶劑中混合一油源和一級 二級醇以形成一溶液，其中該油源包括一三酸甘油酯， 應器係配置以接收該溶液，且該反應器更包含一脂肪酶 脂肪酶促進該三酸甘油酯和該一級醇或該二級醇之間 應以產生一烧基S旨，其中所產生之副産物為甘油。 18. 如申請專利範圍第17項所述之裝置，更包括 體，其中該脂肪酶固定在該載體上。 19. —種生產生質柴油燃料的方法，包括：在申請 範圍第1項所述之裝置中進行三酸甘油酯之酵素催化轉 應或缓酸之酯化反應。 20. 一種方法，包括利用申請專利範圍第1項所述 置以生產生質柴油燃料。 短程 程蒸 物。 醇或 該反 ，該 的反 一載 專利 酯反 之裝 60