發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)生物柴油和相關(guān)產(chǎn)品的工藝。本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)生物柴油和相關(guān)產(chǎn)品的前體和/或原料材料的工藝。

發(fā)明背景

術(shù)語“生物柴油”用于指植物或動物脂肪、油或油脂衍生的柴油，由長鏈的烷基甲基(乙基或丙基)酯組成。生物柴油與石化柴油(petroleum diesel)(又稱石化柴油(petrodiesel)或石油衍生的柴油)不同，其是石油燃料油的特定的分餾液。

生物柴油典型地從包括可食用和不可食用的脂肪和油的多種原料中生產(chǎn)。脂肪是甘油三酯(甘油和任何若干脂肪酸的三酯)，并且在室溫下可以是固體或液體。油是具有高的烴含量的中性、非極性分子。油脂是半固體的潤滑劑，其通常由用礦物油或植物油乳化的脂肪酸鹽組成。油脂可以是天然來源的，并且可以是植物或者動物衍生的。

這些原料脂肪或油中的很多具有高純度，并且因此可以使用已知工藝和已知的反應(yīng)條件、以可預(yù)期的方式容易地轉(zhuǎn)化成生物柴油。然而，通常純原料更昂貴，原料具有其他潛在的用途。

各種質(zhì)量差和較低純度的脂肪和油(和油脂)的來源也是可用的，其可以潛在地用于生產(chǎn)生物柴油。然而，不純的原料通常更有問題，導(dǎo)致不可預(yù)測的反應(yīng)條件和較低純度的、較不可預(yù)測的生物柴油產(chǎn)物。

燃料被要求具有一定的純度以便是可用的。例如，為了在發(fā)動機或類似物中是可用的，生物柴油需要具有一定的純度或FAME(脂肪酸甲酯)值。目前的立法(EN 14214)規(guī)定，為了適于在發(fā)動機中使用，生物柴油必須具有96.5％的最低酯含量。通常，使用的起始材料對得到的生物柴油的質(zhì)量有很大的影響。

因此，由于質(zhì)量差的原料的不純和不可預(yù)測的性質(zhì)，使用這樣的原料作為脂肪和油(和油脂)的來源用于生產(chǎn)燃料諸如生物柴油未曾是可行的。

此外，用于生產(chǎn)生物柴油的現(xiàn)有工藝是冗長的，并且增加由原料生產(chǎn)生物柴油的總產(chǎn)出時間(throughput time)將是不切實際的。此外，減少現(xiàn)有的生物柴油生產(chǎn)工藝所花費的時間將是有利的。

本發(fā)明的目標(biāo)是克服或緩解現(xiàn)有技術(shù)的問題中的至少一些。

發(fā)明概述

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種由混合物生產(chǎn)生物柴油的工藝，所述工藝包括以下步驟：

(i)向酯交換反應(yīng)容器提供混合物；

(ii)將酯交換條件引入到酯交換反應(yīng)容器中；

(iii)使混合物中的甘油三酯進(jìn)行酯交換；和

(iv)提供酯交換的混合物的第一純化；

其中酯交換的混合物的第一純化包括將水溶液，任選地水，噴射到酯交換反應(yīng)容器中的混合物的表面上，水溶液滲入混合物并且促進(jìn)從其中除去雜質(zhì)。

工藝可以包括將混合物加熱到用于酯交換的反應(yīng)溫度的另外的步驟。

工藝可以包括使混合物保持在用于酯交換的反應(yīng)溫度的另外的步驟。

酯交換反應(yīng)溫度可以在約48℃和約62℃之間，任選地在約52℃和約58℃之間，任選地是約55℃。

在酯交換之前混合物中的游離脂肪酸(FFA)的量可以是按重量計約3％或更少。

游離脂肪酸通常通過首字母縮略詞FFA(s)提到，并且術(shù)語“FFA”和“FFAs”在本文中分別關(guān)于“游離脂肪酸(free fatty acid)”和“游離脂肪酸(free fatty acids)”被使用。

引入酯交換條件的步驟可以包括將酯交換催化劑(任選地堿)和醇(任選地甲醇)添加到反應(yīng)容器中。

酯交換催化劑可以是甲醇鹽或其合適的鹽，任選地從按重量計約12％至按重量計約14％的甲醇鹽，任選地從按重量計約12.5％至按重量計約13％的甲醇鹽。

相對于酯化后混合物中按重量計％的FFA，使用的酯交換催化劑的質(zhì)量可以是從按重量計每％的FFA約1,000kg至按重量計每％的FFA約1,500kg、任選地從按重量計每％的FFA約1,100kg至按重量計每％的FFA約1,450kg。

酯交換步驟可以包括：

(i)第一酯交換步驟；和

(ii)第二酯交換步驟。

在第一酯交換步驟中，相對于酯化后混合物中按重量計％的FFA，使用的酯交換催化劑的質(zhì)量可以是從按重量計每％的FFA約1,000kg催化劑至按重量計每％的FFA約1,500kg催化劑、任選地從按重量計每％的FFA約1,100kg催化劑至按重量計每％的FFA約1,450kg催化劑。

在第二酯交換步驟中，相對于酯化后混合物中按重量計％的FFA，使用的酯交換催化劑的質(zhì)量可以是從按重量計每％的FFA約550kg催化劑至按重量計每％的FFA約650kg催化劑、任選地按重量計每％的FFA約500kg催化劑。

在一些實施方案中，在所述第二酯交換步驟中，相對于酯化后所述混合物中按重量計％的FFA，使用的酯交換催化劑的質(zhì)量是從按重量計每％的FFA約550kg催化劑至按重量計每％的FFA約650kg催化劑，任選地按重量計每％的FFA約600kg催化劑。

第一純化步驟可以在約47℃和約61℃之間、任選地在約51℃和約57℃之間、任選地約54℃的溫度下實施。

工藝可以包括使包含雜質(zhì)的相從混合物中分離的酯交換之后的另外的步驟，所述分離包括將酸溶液、任選地磷酸溶液噴射到酯交換反應(yīng)容器中的混合物的表面上，所述酸溶液滲入混合物并且促進(jìn)從其中除去雜質(zhì)。

分離步驟可以在約48℃和約62℃之間、任選地在約52℃和約58℃之間、任選地約55℃的溫度下實施。

分離步驟中的酸溶液可以是從按重量計約1.0％的酸至按重量計約1.8％的酸、任選地從按重量計約1.2％的酸至按重量計約1.6％的酸、任選地按重量計約1.4％的酸。

分離步驟可以在第一純化步驟之前進(jìn)行。

工藝可以包括酯交換的混合物的第二純化的另外的步驟。

第二純化步驟可以包括將酸溶液、任選地磷酸溶液噴射到酯交換反應(yīng)容器中的混合物的表面上，酸溶液滲入混合物并且促進(jìn)從其中除去雜質(zhì)。

第二純化步驟可以在約47℃和約61℃之間、任選地在約51℃和約57℃之間、任選地約54℃的溫度下實施。

第二純化步驟中的酸溶液可以是從按重量計約0.8％的酸至按重量計約1.4％的酸、任選地從按重量計約1.0％的酸至按重量計約1.6％的酸、任選地按重量計約1.2％的酸。

在一些實施方案中，其中在所述第二純化步驟中的所述酸溶液是從按重量計約0.8％的酸至按重量計約1.6％的酸，任選地從按重量計約1.0％的酸至按重量計約1.4％的酸，任選地按重量計約1.2％的酸。

第二純化步驟可以在第一純化步驟之后進(jìn)行。

工藝可以包括酯交換的混合物的第三純化的另外的步驟。

第三純化步驟可以包括將水溶液，任選地水，噴射到酯交換反應(yīng)容器中的混合物的表面上，水溶液滲入混合物并且促進(jìn)從其中除去雜質(zhì)。

第三純化步驟可以在約47℃和約61℃之間、任選地在約51℃和約57℃之間、任選地約54℃的溫度下實施。

第三純化步驟可以在第二純化步驟之后進(jìn)行。

工藝可以包括純化后蒸餾混合物的另外的步驟，所述蒸餾工藝被配置成從混合物中除去硫和/或含有硫的材料。

蒸餾步驟可以包括：

(i)第一蒸餾；和

(ii)第二蒸餾。

蒸餾可以在真空下、任選地在從約0.1毫巴(10Pa)至約3毫巴(300Pa)的壓力下。

第一蒸餾步驟可以包括在從約3.5巴(350kPa)至約9巴(900kPa)的壓力下注入蒸汽。

第二蒸餾步驟可以包括在從約4.5巴(450kPa)至約11巴(1,100kPa)的壓力下注入蒸汽。

雜質(zhì)可以選自由以下組成的組中的一種或更多種：甘油酯、甘油、甲醇、水、鹽、酸、堿、冷凝的揮發(fā)性化合物(condensed volatile compound)和脂肪酸鹽。

工藝可以包括從混合物中除去雜質(zhì)的另外的步驟。

工藝可以包括從雜質(zhì)中分離一種或更多種材料的另外的步驟，所述分離的材料選自由甘油酯、甘油、甲醇和FFA組成的組中的一種或更多種。

分離的材料可以在用于生產(chǎn)生物柴油的所述工藝中或后續(xù)工藝中再利用。

工藝可以包括在使混合物酯交換之前使混合物酯化的另外的步驟，所述酯化工藝包括以下步驟：

(i)向至少第一酯化反應(yīng)容器提供混合物的至少第一部分；

(ii)將混合物的第一部分加熱到用于酯化的反應(yīng)溫度；

(iii)將酯化條件引入到第一酯化反應(yīng)容器中；

(iv)停止對混合物的第一部分的加熱；

(v)通過將混合物的第一部分從第一酯化反應(yīng)容器中除去并且使其返回到第一酯化反應(yīng)容器中來使混合物的第一部分再循環(huán)；和

(vi)使混合物的第一部分中的FFA酯化；

其中混合物的第一部分的再循環(huán)被配置成將反應(yīng)溫度保持適合于使混合物的第一部分中的FFA酯化。

任選地，提供了兩個或更多個酯化反應(yīng)容器，所述工藝包括以下的另外的步驟：

(i)向至少第二酯化反應(yīng)容器提供混合物的至少第二部分；

(ii)將混合物的第二部分加熱到用于酯化的反應(yīng)溫度；

(iii)將酯化條件引入到第二酯化反應(yīng)容器中；

(iv)停止對混合物的第二部分的加熱；

(v)通過將混合物的第二部分從第二酯化反應(yīng)容器中除去并且使其返回到第二酯化反應(yīng)容器中來使混合物的第二部分再循環(huán)；和

(vi)使混合物的第二部分中的FFA酯化；

其中混合物的第二部分的再循環(huán)被配置成將反應(yīng)溫度保持適合于使混合物的第二部分中的FFA酯化。

混合物的第一部分的酯化和混合物的第二部分的酯化可以至少部分地同時發(fā)生。

混合物中的FFA的量可以被減少到按重量計約3％或更少。

酯化反應(yīng)溫度可以在約71℃和約76℃之間，任選地在約72℃和約75℃之間，任選地是約73.5℃。

混合物可以在酯化前包含在按重量計約10％和約20％之間的FFA、任選地在按重量計約10％和約15％之間的FFA、任選地在按重量計約13％和約15％之間的FFA、任選地按重量計約14％的FFA。

引入酯化條件可以包括將酯化催化劑(任選地酸)和醇(任選地甲醇)添加到反應(yīng)容器中。

酯化催化劑可以是硫酸，任選地96％的硫酸。

相對于酯化前混合物中按重量計％的FFA，使用的酯化催化劑的質(zhì)量可以是從按重量計每％的FFA約26kg至按重量計每％的FFA約32kg。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了通過第一方面的工藝可獲得的、獲得的或直接地獲得的生物柴油組合物。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了包含第二方面的生物柴油組合物的燃料。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了包含第三方面的生物柴油組合物和石化柴油的燃料共混物。

在一些實施方案中，提供了包含第二方面所述的生物柴油組合物和石化柴油的燃料共混物。

根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了由第一方面的工藝制備的純化的混合物在制備燃料中的用途，燃料任選地是生物柴油。

在一些實施方案中，提供了通過第一方面的工藝可獲得的、獲得的或直接地獲得的純化的混合物在制備染料中的用途，所述染料任選地是生物柴油。

根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種用于使包含游離脂肪酸(FFA)的混合物酯化的工藝，所述工藝包括以下步驟：

(i)向至少第一反應(yīng)容器提供混合物的至少第一部分；

(ii)將混合物的第一部分加熱到用于酯化的反應(yīng)溫度；

(iii)將酯化條件引入到第一反應(yīng)容器中；

(iv)停止對混合物的第一部分的加熱；

(v)通過將混合物的第一部分從第一反應(yīng)容器中除去并且使其返回到第一反應(yīng)容器中來使混合物的第一部分再循環(huán)；和

(vi)使混合物的第一部分中的FFA酯化；

其中混合物的第一部分的再循環(huán)被配置成將反應(yīng)溫度保持適合于使混合物的第一部分中的FFA酯化。

任選地，提供了兩個或更多個反應(yīng)容器，所述工藝包括以下的另外的步驟：

(i)向至少第二反應(yīng)容器提供混合物的至少第二部分；

(ii)將混合物的第二部分加熱到用于酯化的反應(yīng)溫度；

(iii)將酯化條件引入到第二容器中；

(iv)停止對混合物的第二部分的加熱；

(v)通過將混合物的第二部分從第二反應(yīng)容器中除去并且使其返回到第二反應(yīng)容器中來使混合物的第二部分再循環(huán)；和

(vi)使混合物的第二部分中的FFA酯化；

其中混合物的第二部分的再循環(huán)被配置成將反應(yīng)溫度保持適合于使混合物的第二部分中的FFA酯化。

混合物的第一部分的酯化和混合物的第二部分的酯化可以至少部分地同時發(fā)生。

混合物中的FFA的量可以被減少到按重量計約3％或更少。

反應(yīng)溫度可以在約71℃和約76℃之間，任選地在約72℃和約75℃之間，任選地是約73.5℃。

混合物可以在酯化前包含在按重量計約10％和約20％之間的FFA、任選地在按重量計約10％和約15％之間的FFA、任選地在按重量計約13％和約15％之間的FFA、任選地按重量計約14％的FFA。

引入酯化條件可以包括將酯化催化劑(任選地酸)和醇(任選地甲醇)添加到反應(yīng)容器中。

酯化催化劑可以是硫酸，任選地96％的硫酸。

相對于酯化前混合物中按重量計％的FFA，使用的酯化催化劑的質(zhì)量可以是從按重量計每％的FFA約26kg催化劑至按重量計每％的FFA約32kg催化劑。

根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了通過第六方面的工藝可獲得的、獲得的或直接地獲得的純化的混合物。

根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了由第六方面的工藝的純化的混合物可獲得的、獲得的或直接地獲得的生物柴油組合物。

根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供了包含第八方面的生物柴油組合物的燃料。

根據(jù)本發(fā)明的第十方面，提供了包含第八方面的生物柴油和石化柴油的燃料共混物。

根據(jù)本發(fā)明的第十一方面，提供了通過第六方面的工藝制備的純化的混合物在制備燃料中的用途，燃料任選地是生物柴油。

在一些實施方案中，提供了通過第六方面的工藝可獲得的、獲得的或直接地獲得的純化的混合物在制備燃料中的用途，所述燃料任選地是生物柴油

附圖簡述

現(xiàn)將參照附圖，通過僅實施例的方式描述本發(fā)明的實施方案，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的工藝的示意圖；并且

圖2是流程圖，其例證根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的工藝。

詳細(xì)描述

生物柴油生產(chǎn)工藝被分解成兩部分，即酯化(稱為預(yù)酯化)和酯交換。在下文進(jìn)一步描述的工藝總結(jié)在圖2的流程圖中。

描述的工藝基于約38公噸的被使用的原料(包括回收的FFA)。

預(yù)酯化

預(yù)酯化是為酯交換工藝產(chǎn)生可用的油的預(yù)處理步驟。其涉及游離脂肪酸(FFA)與醇的催化酯化以提供脂肪酸酯。

參照圖1，在100處示出用于生產(chǎn)生物柴油的裝置。裝置包括原料罐10，包含F(xiàn)FA、和來自較早的生物柴油生產(chǎn)工藝的副產(chǎn)物流的回收的FFA的動物脂(動物脂肪)從原料罐10經(jīng)由泵20被泵送到第一預(yù)酯化反應(yīng)器30中。原料中FFA的總量典型地在按重量計10％和按重量計20％之間。在通常的操作條件下，F(xiàn)FA的合并的量(即當(dāng)動物脂和回收的FFA被合并時)是按重量計10％至按重量計15％，但也可以是按重量計13％至按重量計15％。在一個實施方案中，原料中FFA的總量是按重量計14％。

然后每公噸的原料100kg的甲醇(醇)被添加到在第一酯化反應(yīng)器30中的原料中，隨后添加按重量計96％的硫酸(酯化催化劑)。一定范圍的甲醇可以被使用，在每公噸原料80kg和120kg之間變化，并且通常在每公噸原料90kg和110kg之間。這樣形成的混合物然后在攪動下被加熱持續(xù)至少90分鐘，到約73.5℃的反應(yīng)溫度。溫度可以在約71℃和76℃之間，并且典型地是在72℃和75℃之間。

在第一預(yù)酯化反應(yīng)器30中已達(dá)到反應(yīng)溫度后，將混合物通過混合物的再循環(huán)從第一預(yù)酯化反應(yīng)器30中除去并且然后返回到第一預(yù)酯化反應(yīng)器30中，使得反應(yīng)溫度被保持。再循環(huán)和反應(yīng)在攪動下繼續(xù)持續(xù)約150分鐘，這保證反應(yīng)是完全的。該這樣形成的混合物然后被允許沉降持續(xù)90分鐘，之后除去水相。

在第一預(yù)酯化反應(yīng)器30中達(dá)到反應(yīng)溫度后，原料就被轉(zhuǎn)向到第二預(yù)酯化反應(yīng)器40中。

然后每公噸的原料100kg的甲醇(醇)被添加到在第二預(yù)酯化反應(yīng)器40中的原料中，隨后添加按重量計96％的硫酸(酯化催化劑)。一定范圍的甲醇可以被使用，在每公噸原料80kg和120kg之間變化，并且通常在每公噸原料90kg和110kg之間。這樣形成的混合物然后在攪動下被加熱持續(xù)至少90分鐘，到約73.5℃的反應(yīng)溫度。溫度可以在約71℃和76℃之間，并且典型地是在72℃和75℃之間。

在第二預(yù)酯化反應(yīng)器40中已達(dá)到反應(yīng)溫度后，將混合物通過混合物的再循環(huán)從第二預(yù)酯化反應(yīng)器40中除去并且然后返回到第二預(yù)酯化反應(yīng)器40中，使得反應(yīng)溫度被保持。再循環(huán)和反應(yīng)在攪動下繼續(xù)持續(xù)約150分鐘，這保證反應(yīng)是完全的。該這樣形成的混合物然后被允許沉降持續(xù)90分鐘，之后除去水相。

使用的預(yù)酯化催化劑的量為從按重量計每％的FFA約26kg催化劑至按重量計每％的FFA約32kg催化劑。

原料的質(zhì)量可能基于每天而偏離，這可以對生物柴油生產(chǎn)工藝的以下步驟具有顯著影響，達(dá)到在已知現(xiàn)有技術(shù)工藝中這些步驟可能不可行的程度。例如，如果存在太多雜質(zhì)，這能夠阻止不同的相被分離和/或這能夠?qū)е路浅２畹馁|(zhì)量的終產(chǎn)物。

因此，在FFA含量上的波動必須被考慮以建立得到適于進(jìn)一步加工(即適于酯交換)的原料所需要的催化劑的量。適合的終點可以是當(dāng)混合物中FFA的總量被減少到按重量計3％或更少時。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，從按重量計每％的FFA約26kg催化劑至按重量計每％的FFA約32kg催化劑的一定范圍的預(yù)酯化催化劑使成功的預(yù)酯化能夠發(fā)生。

上文中概述的預(yù)酯化工藝使兩種預(yù)酯化反應(yīng)能夠至少部分地同時發(fā)生。特別地，在預(yù)酯化反應(yīng)器的內(nèi)容物達(dá)到反應(yīng)溫度后，熱量輸入被除去。預(yù)酯化反應(yīng)器的內(nèi)容物然后被再循環(huán)，由反應(yīng)產(chǎn)生的殘熱使反應(yīng)能夠在沒有另外的外熱被施加的情況下繼續(xù)至完全。從一個預(yù)酯化反應(yīng)器中除去熱量輸入使在另一個單獨的預(yù)酯化反應(yīng)器中的另外的反應(yīng)能夠幾乎立刻被引發(fā)。與僅使用具有相等尺寸的一個預(yù)酯化反應(yīng)器相比，這些改進(jìn)將用于預(yù)酯化工藝所花費的時間減少了至少120分鐘。因此，概述的工藝在產(chǎn)出的速度上提供了顯著的改進(jìn)。此外，由于使用反應(yīng)的殘熱和反應(yīng)混合物的再循環(huán)以保持反應(yīng)溫度，概述的工藝使用比已知的預(yù)酯化工藝更少的能量。

酯交換

酯交換工藝將酯上的R基團(tuán)交換為來自醇的R基團(tuán)。在生物柴油生產(chǎn)工藝中，其被用于將甘油三酯轉(zhuǎn)化成脂肪酸甲酯。

再次參照圖1，將混合物從預(yù)酯化反應(yīng)器30、40轉(zhuǎn)移到酯交換反應(yīng)器(反應(yīng)容器)50。攪動酯交換反應(yīng)器50中的混合物，并且添加回收的甲酯?；厥盏募柞ナ呛髞碓诠に囍袕母碑a(chǎn)物的分離和純化中得到的。

將2,900kg的甲醇鉀和2,500kg的甲醇添加到酯交換反應(yīng)器50中的混合物中，并且調(diào)整反應(yīng)溫度到約55℃。甲醇的量可以在約2,000kg和3,000kg之間變化。上文中使用的甲醇鉀的量基于混合物中按重量計2％的FFA。然而使用的量可以是在按重量計每％的FFA 1,100kg和按重量計每％的FFA 1,500kg之間，典型地按重量計每％的FFA 1,150kg和按重量計每％的FFA 1,450kg之間。此外，反應(yīng)溫度是用于酯交換的反應(yīng)溫度并且可以在約48℃和約62℃之間，并且典型地在約52℃和約58℃之間。

當(dāng)催化劑是在甲醇中的甲醇鹽時，甲醇鹽的量是按重量計12％至14％的甲醇鹽，典型地按重量計12.5％至按重量計13％的甲醇鹽。上文中描述的條件是酯交換條件，并且，具體地用于使混合物中的甘油三酯酯交換。

使用提到的甲醇鉀的量確保驅(qū)使反應(yīng)歷程至完全，即，形成甲酯且除去甘油。雖然在此示例中，使用過量的甲醇鉀催化劑和甲醇，但其他合適的甲醇鹽可以使用，諸如，例如甲醇鈉。

然后在酯交換反應(yīng)器50中實施第二酯交換，這使用較小量的甲醇鉀催化劑(約600kg)和甲醇(約1,000kg)。

甲醇鉀催化劑的量可以是在約550kg至約650kg之間。甲醇的量可以是在約900kg至約1,100kg之間。第二酯交換反應(yīng)確?；旌衔镏谢旧纤械母视腿ケ晦D(zhuǎn)化成酯，并且基本上除去所有的甘油。

調(diào)整反應(yīng)溫度至約55℃，并且反應(yīng)進(jìn)行持續(xù)約300分鐘。反應(yīng)溫度是用于酯交換的反應(yīng)溫度并且可以在約48℃和約62℃之間，并且典型地在約52℃和約58℃之間。

任選的分離步驟可以用于幫助沉降，特別是如果混合物中的水相和非水相證明分離是困難或非常耗時的。分離步驟涉及在約70℃的溫度下將包含1,000kg的再循環(huán)水和10kg至18kg的按重量計75％的磷酸的水溶液噴射到酯交換反應(yīng)器50中的混合物的表面上。溫度可以是在約60℃和約80℃之間。酸溶液滲透穿過混合物并且酯交換反應(yīng)器50中的內(nèi)容物被允許沉降持續(xù)60分鐘，之后，這樣形成的水相被排放到甘油相(水相)收集罐90。此工藝除去雜質(zhì)并且使脂肪酸鹽能夠較好地分離。

基于上文中規(guī)定的量，在分離步驟中使用的酸溶液是按重量計1.0％的酸至按重量計1.8％的酸，但可以是從按重量計1.2％的酸至按重量計1.6％的酸，典型地按重量計1.4％的酸。

仍在酯交換罐50中的混合物然后經(jīng)受第一純化(洗滌)步驟。第一純化步驟涉及將約500kg的水添加到混合物中，并且機械攪動與水合并的混合物，之后允許沉降持續(xù)約100分鐘。使用的水的量可以在400kg和600kg之間變化。然后，包含250kg(可以使用150kg至350kg)的再循環(huán)水的水溶液在70℃(可以使用60℃至80℃的溫度)的溫度下被噴射到酯交換反應(yīng)器50中的混合物的表面上，之后，允許沉降持續(xù)約140分鐘。水滲透穿過混合物并且酯交換反應(yīng)器50的內(nèi)容物被允許沉降持續(xù)60分鐘，之后，這樣形成的水相被排放到甘油相(水相)收集罐90中。

仍在酯交換罐50中的混合物然后經(jīng)受第二純化(洗滌)步驟。第二純化涉及將包含1,000kg的熱水(再循環(huán)水)和14kg按重量計75％的磷酸的水溶液噴射到酯交換反應(yīng)器50中的混合物的表面上。溶液的溫度是70℃(可以使用60℃至80℃的溫度)。酸溶液滲透穿過混合物并且酯交換反應(yīng)器50中的內(nèi)容物被允許沉降持續(xù)60分鐘，之后，這樣形成的水相被排放到甘油相(水相)收集罐90中。此工藝除去雜質(zhì)并且中和殘余的脂肪酸鉀。

基于上文中規(guī)定的量，在第二純化(洗滌)步驟中使用的酸溶液是按重量計0.8％的酸至按重量計1.6％的酸，但可以是從按重量計1.0％的酸至按重量計1.4％的酸，典型地按重量計1.2％的酸。

另外的(第三)純化(洗滌)步驟被應(yīng)用于酯交換反應(yīng)器50中的混合物。第三純化步驟涉及將包含500至1,000kg的再循環(huán)水的水溶液在70℃(可以使用60℃至80℃的溫度)的溫度下噴射到酯交換反應(yīng)器50中的混合物的表面上。水滲透穿過混合物并且酯交換反應(yīng)器50的內(nèi)容物被允許沉降持續(xù)60分鐘，之后，這樣形成的水相被排放到甘油相(水相)收集罐90中。此第三純化工藝確保了絕大多數(shù)的雜質(zhì)、游離甘油酯和脂肪酸鹽在混合物中的非水相(其現(xiàn)在是粗制的生物柴油)進(jìn)入閃蒸器60之前被除去。

水溶液滲透穿過酯交換反應(yīng)器50中的混合物利于將雜質(zhì)從混合物中除去。除去的雜質(zhì)包括，例如，以下：甘油酯、甘油、甲醇、水、鹽、酸、堿、冷凝的揮發(fā)性化合物和脂肪酸鹽。

取決于使用的原料材料，上文中描述的分離/純化步驟中的一些或全部被需要。分離/純化步驟確保了工藝不會過度冗長。例如，在已知現(xiàn)有技術(shù)工藝中，可能會遭遇到沉降問題，這然后可能導(dǎo)致用于水相和非水相的分離的過多的等待時間。上文中描述的分離步驟有助于克服這樣的沉降問題，如果它們發(fā)生的話。總體上，描述的分離/純化(洗滌)步驟能夠?qū)孽ソ粨Q工藝中得到粗制的生物柴油所花費的時間減少約5小時。

從分離/純化步驟中得到的粗制的生物柴油混合物被提供到閃蒸器60，在閃蒸器60中，粗制的生物柴油(脂肪酸甲酯混合物)在真空下被蒸汽處理(蒸汽注入)以除去水、揮發(fā)性化合物和游離甘油酯，它們中的所有都可以在隨后的蒸餾步驟中影響最終質(zhì)量或真空系統(tǒng)的操作。

將混合物從閃蒸器60轉(zhuǎn)移到蒸餾裝置70，在蒸餾裝置70中，余留的雜質(zhì)(諸如甘油酯、水和硫或含硫的材料)在真空下被除去，壓力被設(shè)置為約0.1毫巴(10Pa)至約3毫巴(300Pa)。

蒸餾以兩個階段進(jìn)行。第一階段具有以下條件。在從約3.5巴(350kPa)至約9巴(900kPa)的壓力下注入蒸汽。

第二階段具有以下條件。在從約4.5巴(450kPa)至約11巴(1,100kPa)的壓力下注入蒸汽。

從蒸餾裝置中產(chǎn)生的產(chǎn)物是純化的生物柴油，其被轉(zhuǎn)移到生物柴油罐80。

純化的生物柴油可以用作燃料，或可以與其他產(chǎn)品共混以生產(chǎn)燃料。

定期地從工藝中除去雜質(zhì)。例如，來自酯交換的水相(含甘油的相)被定期分離到甘油相罐90中。此水相可以包含，例如，甘油、甲醇、水、鹽、酸、堿、冷凝的揮發(fā)性化合物和脂肪酸鹽。

水相被進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到其中添加酸性廢水的酸化罐110。水相然后被分離成回收的FFA(回收的FFA罐120)、硫酸鉀(硫酸鉀罐130)和甘油/甲醇(甘油/甲醇罐140)。甘油/甲醇被進(jìn)一步分離成純化的甘油(純化的甘油罐150)和回收的甲醇(回收的甲醇罐160)。從雜質(zhì)中分離的材料可以在用于生產(chǎn)生物柴油的后續(xù)工藝中再利用。

如本文描述的改進(jìn)的工藝使得能夠使用不純的和質(zhì)量差的原料生產(chǎn)高質(zhì)量的生物柴油。至今為止，使用這樣的原料作為脂肪和油(和油脂)的來源以用于生產(chǎn)燃料諸如生物柴油，以其他方式是不切實際的。

此外，如本文中描述的改進(jìn)的工藝使用于從原料中生產(chǎn)生物柴油的產(chǎn)出時間能夠減少。這導(dǎo)致增加的生物柴油生產(chǎn)量，其是有利的。例如，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)他們的改進(jìn)工藝使得能夠以比使用現(xiàn)有工藝所花費的時間少約7小時至8小時來生產(chǎn)生物柴油。對于發(fā)明人使用的目前的設(shè)施，這表示在24小時的時期內(nèi)生產(chǎn)另外的38公噸的生物柴油。

雖然本發(fā)明已參照其樣本實施方案被描述，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，可以對本發(fā)明中的結(jié)構(gòu)和要素做出修改而不脫離本發(fā)明作為整體的精神和范圍。