TWI475107B - 利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之方法及其設備 - Google Patents

Description

利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之方法及其設備

本發明有關於一種利用利用微波配合活性碳促進轉酯化反應之方法，主要使用回鍋油作為製造生質柴油之原料，煉製生質柴油之方法。

按，生質柴油具有生物可分解性、閃火點高、低毒性、具潤滑作用、降低污染排放以及儲存管理便利性之外，可以同時滿足能源需求、環保及可安全使用的效益。

此外，微波作用在化學領域上期處理技術的應用極廣，如化學催化反應、萃取技術、去除污染環境復育等，均顯現節能、縮短反應時間以及化學物質少用的特性；然而，習用的生質柴油在使用傳統水浴合成方式，其中的廢油酸價較高是阻礙生質柴油應用化的主要原因，然後是水浴合成需要較長的反應時間(30分鐘以上)，及醇類使用數量過多等問題。

爰此，發明人秉持多年的學術研究以及實務經驗，利用微波配合活性碳以促進廢油轉酯化反應之方法，可將合成反應時間縮短， 減少醇類使用數量，以快速製造生質柴油並且獲得高轉化率生質柴油。

本發明主要目的在於提供一種利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之方法，在轉酯化反應過程中，利用活性碳可有效吸收微波及促進加熱，讓反應所需時間縮短，利用微波在固定之功率與時間下，可使能量到達甲醇與廢食用油混合內部。

加上微波的能量轉移至物質，藉由物質吸收微波能力差異，使物質有選擇性加熱，物質內部溫度上升，加速其溶解度，並縮短物質的分子使其達到轉酯化反應。增加油質分子運動頻率和速度，加強物質重新排列組合的能力，增加甲醇、廢油及活性碳之接觸面積，可將合成反應時間縮短，以快速製造生質柴油。

首先，為達到前揭之目的，本發明利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之方法，包括下列步驟：a.使甲醇與、廢油與活性碳、觸媒投入轉酯化反應瓶中，進行反應物之電動攪拌棒攪拌混合及冷凝口回流裝置冷卻回收；b.以一微波反應器促進上述反應物快速轉酯化成一生質柴油，反應時間2分鐘，微波功率200W~600W，活性碳1-3wt%，觸媒1wt%，溫度為65℃；c.使上述生質柴油置入一靜置分離槽，靜置5~10分鐘，令其分離為一上層未反應物與一下層反應物；d.以將下層反應物之置入一中和水洗槽清洗數次，以純化生質柴油；以及e.使已純化之生質柴油置入一烘乾箱中以去除水分，其中該烘乾箱之烘乾溫度為105℃，藉以獲得純化生質柴油。其中，活性碳係為可吸收微波並且短 時間促進加熱以縮短反應時間，活性碳包括農業廢棄物碳化物及裂解碳。

接著，為達到前揭之目的，本發明提供一種利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之設備，包括：一微波反應器；一電動攪拌棒，提供轉酯化之醇類合成反應物攪拌混合，包含一冷凝口回流裝置，以提供合成轉酯化之醇類反應物冷卻回收；一合成轉酯化反應瓶，連接於上述微波反應器，其中轉酯化反應瓶之瓶口設置有上述電動攪拌棒；一靜置分離槽，連接於上述轉酯化反應瓶之反應進料口，用以分離上層生質柴油產物與下層生質柴油產物；以及一烘乾箱，用以烘乾去除水分以獲得純化生質柴油產物。此外，本發明之設備更包含一中和水洗槽，用以清洗上述下層生質柴油產物。

本發明具有下列之優點：

1.利用微波配合活性碳促進轉酯化反應可快速製造生質柴油。

2.利用微波配合活性碳促進轉酯化反應可縮短合成反應時間。

3.利用微波配合活性碳促進轉酯化反應可減少醇類使用數量。

4.利用微波配合活性碳促進轉酯化反應可降低生質柴油成本。

1‧‧‧微波反應器

2‧‧‧電動攪拌棒

3‧‧‧冷凝口回流裝置

4‧‧‧轉酯化反應瓶

5‧‧‧靜置分離槽

6‧‧‧中和水洗槽

7‧‧‧烘乾箱

第一圖係為本發明之生質柴油製造設備及流程示意圖。

第二圖係為本發明之步驟流程示意圖。

為使本發明使用之技術手段、發明特徵，達成目的與功效易於了 解，茲請配合參閱第一圖至第二圖。

第二圖係為本發明之步驟流程示意圖。包括下列步驟說明如下：a.使甲醇、廢油與活性碳、觸媒投入轉酯化反應瓶4中，進行反應物之電動攪拌棒2攪拌混合及冷凝口回流裝置3冷卻回收，其中廢油例如為回鍋油；b.以一微波反應器1促進上述反應物快速轉酯化成一生質柴油，反應時間2分鐘，微波功率200W~600W，活性碳1-3wt%，觸媒1wt%，溫度為65℃；c.使上述生質柴油置入一靜置分離槽5，靜置約5~10分鐘，令其分離為一上層未反應物與一下層反應物；d.以將下層反應物置入一中和水洗槽(6)清洗數次，以純化生質柴油；e.使上述純化生質柴油置入一烘乾箱(7)中以去除水分，其中烘乾箱之烘乾溫度為105℃，藉以獲得純化生質柴油。

本發明為了實施微波配合活性碳以促進甲醇與廢油轉酯化成生質柴油反應，首先將甲醇與廢油混合後，再投入活性碳、觸媒等媒介物，其中，活性碳係為可吸收微波並且短時間促進加熱以縮短反應時間，活性碳包括農業廢棄物碳化物及裂解碳等；而觸媒可以是液體鹼如氫氧化鈉或固體觸媒如氧化鈣等。以微波促進轉酯化反應，在莫耳比(mole ratio)7：1時，僅需2分鐘可將甲醇與廢油經活性碳添加後合成生質柴油可達到97.8%的產率，相較於傳統水浴合成時間長達30分鐘以上，為傳統的1/15。

因此，本發明提供一種利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之方法，可將合成反應時間縮短、減少醇類使用數量，以快速製造生質柴油並且符合台灣CNS 15072生質柴油標準規範96.5%以上。

如第一圖所示，本發明更提供一種利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之設備，包括：一微波反應器1；一電動攪拌棒2，提供轉酯化反應物攪拌混合，包含一冷凝口回流裝置3，提供轉酯化之醇類反應物冷卻回收；一轉酯化反應瓶4，連接於上述微波反應器1，其轉酯化反應瓶4之瓶口設置有上述電動攪拌棒2；一靜置分離槽5，連接於上述合成轉酯化反應瓶4，具有用以分離上層生質柴油產物與下層生質柴油產物；以及一烘乾箱7，具有用以烘乾去除水分以獲得純化生質柴油產物。此外，本發明之設備更包含一中和水洗槽6，連接於上述靜置分離槽5，用以清洗上述下層生質柴油產物。

綜上所述，當知本發明具有新穎性，且本發明未見之於任何刊物，當符合專利法之規定。

惟，以上所述僅為本發明其中之一最佳實施例，當不能以此限定 本發明之申請專利保護範圍，舉凡依本發明之申請專利範圍及說 明書內容所作之簡單的等效變化與替換，皆應仍屬於本發明申請專利範圍所涵蓋保護之範圍內。

1‧‧‧微波反應器

2‧‧‧電動攪拌棒

3‧‧‧冷凝口回流裝置

4‧‧‧轉酯化反應瓶

5‧‧‧靜置分離槽

6‧‧‧中和水洗槽

7‧‧‧烘乾箱

Claims (4)

1. 一種利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之方法，包括下列步驟：a.使甲醇、廢油與活性碳、觸媒分別投入轉酯化反應瓶中，進行反應物之電動攪拌棒攪拌混合及冷凝口回流裝置冷卻回收，其中該觸媒為氫氧化鈉或氧化鈣；b.以一微波反應器促進上述反應物快速轉酯化成一生質柴油，反應時間2分鐘，微波功率200W活性碳1-3wt%，觸媒1wt%，溫度為65℃，其中該甲醇及該廢油之莫耳比為7：1，該生質材油之產率為97.8%；c.使該生質柴油置入一靜置分離槽，靜置5~10分鐘，令其分離為一上層未反應物與一下層反應物；d.將該下層反應物置入一中和水洗槽清洗數次，以純化該生質柴油；以及e.使已純化之該生質柴油置入一烘乾箱中以去除水分，其中該烘乾箱之烘乾溫度為105℃，藉以獲得一純化生質柴油。
2. 如申請專利範圍第1項所述利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之方法，其中該活性碳係為可吸收微波並且短時間促進加熱以縮短反應時間，該活性碳包括農業廢棄物碳化物及裂解碳。
3. 一種利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之設備，適用於如申請專利範圍第1項所述之方法，該設備包括： 一微波反應器；一電動攪拌棒，提供一轉酯化之醇類反應物攪拌混合，包含一冷凝口回流裝置以提供該轉酯化之醇類反應物冷卻回收；一轉酯化反應瓶，連接於該微波反應器，該轉酯化反應瓶之瓶口設置有該電動攪拌棒；一靜置分離槽，連接於該轉酯化反應瓶之一反應進料口，用以分離上層生質柴油產物與下層生質柴油產物；以及一烘乾箱，用以烘乾去除水分以獲得純化生質柴油產物。
4. 如申請專利範圍第3項所述利用微波配合活性碳促進轉酯化反應快速製造生質柴油之設備，更包含一中和水洗槽，連接於該靜置分離槽，用以清洗該下層生質柴油產物。