專利名稱：用于酯化脂肪酸的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在合成生物柴油的方法中用于酯化脂肪酸的方法和裝置。
背景技術(shù)：
生物柴油通過(guò)動(dòng)物或植物油/脂肪的酯交換作用制備。這樣的油和脂肪包括含有長(zhǎng)鏈脂肪酸部分的甘油三酯酯類。在生物柴油的合成中，這樣的甘油三酯與短鏈醇類(通常是甲醇，有時(shí)是乙醇，雖然也使用其它醇類)酯交換。該反應(yīng)可以在酸或堿催化劑的存在下實(shí)施，并且通常堿催化劑會(huì)更快，氫氧化鈉或氫氧化鉀是最常見(jiàn)的。典型地，將具有相對(duì)低水含量的氫氧化鈉或氫氧化鉀(尤其以粉末或丸粒形式)與醇，例如甲醇混合，然后與油脂 混合。典型地，油或脂肪還包括一定量的作為游離脂肪酸，而非作為酯的長(zhǎng)鏈脂肪酸。當(dāng)使用堿催化劑時(shí)，此類游離脂肪酸的存在是個(gè)問(wèn)題，因?yàn)閴A通常會(huì)與游離脂肪酸形成皂，并生成水。這兩種都是雜質(zhì)，這些雜質(zhì)降低所生產(chǎn)的生物柴油的質(zhì)量。因此，在發(fā)生酯交換之前，需要從天然油脂中除去游離脂肪酸。已知游離脂肪酸可通過(guò)使用短鏈醇酯化它來(lái)除去。游離脂肪酸的酯化產(chǎn)生短鏈醇酯，即生物柴油。這提高了生物柴油的產(chǎn)量，并且同時(shí)，除去了有問(wèn)題的游離脂肪酸。典型地，該反應(yīng)可以由酸催化劑催化。反應(yīng)的速率取決于反應(yīng)溫度，并且當(dāng)反應(yīng)溫度升高時(shí)快速增加。然而，在熱的酸性液體中，存在的問(wèn)題是極高的腐蝕性。如果接觸液體的部件由極高規(guī)格的耐酸不銹鋼，諸如哈斯特洛伊耐蝕鎳基合金(hastelloy)制備,或配置有保護(hù)襯里,例如PTFE,該反應(yīng)通常僅在高反應(yīng)溫度(約70°C以上)下實(shí)施。然而，這些高規(guī)格不銹鋼是非常昂貴的，并且某些復(fù)雜的部件例如泵和閥門不能容易地配備保護(hù)襯里。因此，非常難設(shè)計(jì)用于酯化在天然油脂中的脂肪酸的系統(tǒng)，該系統(tǒng)要能夠在高溫下操作并且不那么昂貴。本發(fā)明的目的是提供一種用于酯化在天然油脂中的脂肪酸的方法和裝置，其中，至少一些前述問(wèn)題得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于以下認(rèn)識(shí)加熱和酸化步驟能有效地保持分離。也就是說(shuō)，在加入酸催化劑之前，可將天然油脂加熱至高于反應(yīng)溫度的溫度。熱的天然油脂不具有高腐蝕性并且能夠通過(guò)常規(guī)設(shè)備進(jìn)料。酸催化劑不需要很大的量。可供應(yīng)未被加熱的酸催化劑，并在反應(yīng)器中與天然油脂混合。由于天然油脂比酸催化劑多很多，通過(guò)加入相對(duì)冷的酸，溫度僅輕微降低。因此，通過(guò)將油加熱至稍高于反應(yīng)溫度，然后加入冷的酸催化劑，就可使混合物具有所需的反應(yīng)溫度而不直接加熱酸催化劑。反應(yīng)器可以是襯有耐酸材料諸如PTFE的簡(jiǎn)單管式反應(yīng)器。反應(yīng)器上游的閥門和泵不需要由能夠耐高溫酸的材料制造，因?yàn)樗鼈儗⒔佑|熱油或冷酸。因此，本發(fā)明提供一種酯化在天然油脂中的游離脂肪酸的方法，該方法包括加熱天然油脂至高于反應(yīng)溫度的第一溫度，將加熱過(guò)的天然油脂進(jìn)料入耐酸管式反應(yīng)器，提供在低于反應(yīng)溫度的第二溫度下的酸催化劑和短鏈醇的混合物，然后將酸催化劑和短鏈醇的混合物進(jìn)料入在管式反應(yīng)器中的天然油脂中以在反應(yīng)溫度下引起短鏈醇和游離脂肪酸反應(yīng)從而形成酯。有利地，反應(yīng)溫度在100°C -200°c，優(yōu)選 120°C _170°C。有利地，第一溫度高于反應(yīng)溫度10°C -50°C，優(yōu)選20°C -40°C的溫度差。有利地，第二溫度低于70°C，優(yōu)選低于60°C。有利地,在大于O. 5巴表壓(gauge),優(yōu)選1-20巴表壓范圍的壓力下將酸催化劑和短鏈醇的混合物進(jìn)料入在管式反應(yīng)器中的天然油脂中。 有利地，與天然油脂的流動(dòng)方向成一角度，將酸催化劑和短鏈醇的混合物進(jìn)料入在管式反應(yīng)器中的天然油脂中。有利地，該方法包括在管式反應(yīng)器的出口處降低反應(yīng)物的壓力。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于酯化在天然油脂中的游離脂肪酸的裝置，所述裝置包括用于將天然油脂加熱至高于反應(yīng)溫度的第一溫度的加熱器，用于將加熱過(guò)的天然油脂進(jìn)料入耐酸管式反應(yīng)器的進(jìn)料器，用于在低于反應(yīng)溫度的第二溫度下的酸催化劑和短鏈醇的混合物的進(jìn)料器，該用于酸催化劑和短鏈醇的混合物的進(jìn)料器被配置為將該混合物進(jìn)料入在管式反應(yīng)器中的天然油脂中以引起短鏈醇和游離脂肪酸在反應(yīng)溫度下反應(yīng)從而形成酯。有利地，所述裝置包括用于減小在管式反應(yīng)器出口處的反應(yīng)物壓力的減壓閥。有利地，所述管式反應(yīng)器包括耐腐蝕襯里。下文中將進(jìn)一步描述本發(fā)明的優(yōu)選和任選特征。本發(fā)明中使用的天然油脂可以包括獲自天然來(lái)源諸如動(dòng)物或植物來(lái)源的脂肪，油類或其混合物。這樣的脂肪和油類包括具有至少一個(gè)相對(duì)長(zhǎng)鏈羧酸酯部分(例如，但不限于，具有12-22個(gè)碳原子)的甘油三酯酯類。此類材料對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是熟知的。天然油脂可以已通過(guò)任何合適的預(yù)處理方法處理，例如脫膠。適于將天然油脂加熱至100°C以上，優(yōu)選120°C以上，以及優(yōu)選200°C以下，更優(yōu)選170°C以下的溫度。短鏈醇可以包括任意合適的短鏈醇，例如直鏈或(在適當(dāng)處)支化的C1-C4醇。優(yōu)選地，其是甲醇或乙醇，更優(yōu)選甲醇。酸催化劑優(yōu)選包括無(wú)機(jī)酸，諸如鹽酸或硫酸，優(yōu)選硫酸，其以液體形式作為水溶液供應(yīng)。反應(yīng)物的相對(duì)量可以在任意合適的水平(含量)。優(yōu)選地，短鏈醇與天然油脂中游離脂肪酸含量的質(zhì)量比率在1:1-1:20的范圍，更優(yōu)選最優(yōu)選在1:1-1:4的范圍。優(yōu)選地，短鏈醇顯著超過(guò)游離脂肪酸。這是為了保證化學(xué)計(jì)量地驅(qū)使反應(yīng)趨向完成。天然油脂中的游離脂肪酸含量典型地在1-20%的范圍，但對(duì)100%游離脂肪酸的酸性油脂而言可高達(dá)70%或者甚至更高。酸催化劑與天然油脂的質(zhì)量比率合適地在O. 01%-5%的范圍。優(yōu)選地，在與天然油脂混合之前，混合酸催化劑和短鏈醇。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠提供混合設(shè)備(包括泵，閥門等)，所述混合設(shè)備能夠混合并運(yùn)送酸催化劑以及酸催化劑和短鏈醇的混合物。優(yōu)選地，在混合之前，酸催化劑以及酸催化劑和短鏈醇的混合物處于低于反應(yīng)溫度的溫度下。它們應(yīng)當(dāng)處于低于在該溫度時(shí)進(jìn)料設(shè)備將受到顯著腐蝕的溫度下。優(yōu)選地，它們基本處于環(huán)境溫度下或低于環(huán)境溫度。此處的環(huán)境溫度是指，如果沒(méi)有實(shí)施有效的加熱步驟，處于酸催化劑和短鏈醇存在的溫度。如有需要，可將它們冷卻。用于反應(yīng)物的進(jìn)料器可包括任何合適的進(jìn)料器，例如它們可包括泵。它們可包括儲(chǔ)存設(shè)備例如槽。如果酸催化劑或酸催化劑和短鏈醇的混合物的溫度低于約70° C，則不會(huì)高度腐蝕。因此，如果在環(huán)境溫度下，通?？墒褂弥T如傳統(tǒng)工程不銹鋼的材料。槽可以包括簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)材料，諸如鋼、不銹鋼或聚丙烯。管式反應(yīng)器可包括任何合適的反應(yīng)器設(shè)計(jì)。其應(yīng)當(dāng)具有流入端和流出端，將流動(dòng) 方向定義為從流入端到流出端。反應(yīng)器可以具有任何合適的內(nèi)部構(gòu)造。優(yōu)選地，其基本上是平行側(cè)邊的，雖然流體橫截面可以改變穿過(guò)管式反應(yīng)器的長(zhǎng)度?？商峁┯糜诩訜峄蚶鋮s該管式反應(yīng)器的裝置。管式反應(yīng)器具有能夠連續(xù)操作的優(yōu)點(diǎn)，這能提供比間歇法更高的處理速度和更簡(jiǎn)單的控制。管式反應(yīng)器可以具有2-1600mm，優(yōu)選12_500mm的直徑。更優(yōu)選地，直徑為130mm以上?？蓪⒐苁椒磻?yīng)器構(gòu)建為單一長(zhǎng)度的管或被連接在一起的多個(gè)長(zhǎng)度的管。其可具有基本上直的構(gòu)造或其可被彎曲。其可包括彎頭或轉(zhuǎn)角?？商峁┯蒛形彎頭連接的多個(gè)直管區(qū)段，以提供緊湊結(jié)構(gòu)。管式反應(yīng)器可包括由集管(header)連接的多個(gè)基本上直管區(qū)段。直線管區(qū)段可容納在單獨(dú)結(jié)構(gòu)中，例如用于容納加熱的流體以加熱該管式反應(yīng)器的保溫結(jié)構(gòu)或容器中。在其中管式反應(yīng)器穿過(guò)熱交換器，所述熱交換器可以是與在將油脂進(jìn)料入管式反應(yīng)器之前用于初始加熱油脂的相同的熱交換器。管式反應(yīng)器的總長(zhǎng)應(yīng)當(dāng)足以實(shí)現(xiàn)游離脂肪酸轉(zhuǎn)化為生物柴油的所需轉(zhuǎn)化度。該長(zhǎng)度典型地在(但不限于)5-100米，優(yōu)選10-30米的范圍。管式反應(yīng)器必須具有足夠的耐酸度以具有合理的工作壽命。其應(yīng)當(dāng)能夠在所選的操作壓力(典型地為1-20巴表壓)下容納混合物。這可以通過(guò)使用內(nèi)襯有耐酸襯里諸如PTFE襯里的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)鋼管來(lái)獲得。取決于材料的所需通過(guò)量，可使用任意合適的體積流率。優(yōu)選地，反應(yīng)物以一個(gè)方向流過(guò)反應(yīng)器，在某種意義上該流體不是脈動(dòng)流體(oscillating flow)。S卩，不采用積極導(dǎo)致該流體改變方向的步驟。此處所指的流動(dòng)方向是體積流動(dòng)方向。在本發(fā)明的裝置中，可配置一個(gè)泵或多個(gè)泵以驅(qū)使流體通過(guò)反應(yīng)器，通常在一個(gè)方向上操作這些泵。優(yōu)選將反應(yīng)物置于超過(guò)O. 5巴表壓，更優(yōu)選在1-20巴表壓范圍的壓力下?？梢允狗磻?yīng)物從管式反應(yīng)器通至任意合適的裝置，例如通至用于分離天然油脂中的過(guò)量短鏈醇的分離器。在其中將反應(yīng)物置于壓力下，可使它們通過(guò)減壓閥進(jìn)入容器。由于壓力降低，將通過(guò)蒸發(fā)基本上完全除去過(guò)量的短鏈醇。然后進(jìn)料(例如通過(guò)泵或其它進(jìn)料設(shè)備)已經(jīng)從中除去醇類的天然油脂至進(jìn)一步的處理步驟，例如酯交換?？梢筮M(jìn)一步加熱以代替由短鏈醇的蒸發(fā)導(dǎo)致的熱損失?？墒占⒗淠舭l(fā)的短鏈醇?？墒褂么颊魵獾睦淠裏嵋约訜嵩诃h(huán)境溫度下初始進(jìn)料的天然油脂?？稍诟稍锖笾貜?fù)利用冷凝的醇。在本發(fā)明中，發(fā)現(xiàn)在管式反應(yīng)器中通常不需要混合設(shè)備，因?yàn)樗岽呋瘎┖投替湸嫉幕旌衔锿ǔＲ子诜稚⒃谔烊挥椭?。可裝配用于短鏈醇和酸催化劑的混合物的進(jìn)料器以引入足夠的初始混合度以分散反應(yīng)物。例如，所述進(jìn)料器可包括噴嘴并且可將其裝配為與通過(guò)與管式反應(yīng)器的體積流動(dòng)方向成一角度地進(jìn)料短鏈醇和酸催化劑的混合物。如有必要，可提供附加的混合設(shè)備，例如靜態(tài)混合器部件。在其中這些存在之處，它們可由耐酸或用耐酸層諸如PTFE處理過(guò)的材料制造?？商峁└呒羟修D(zhuǎn)子/定子混合設(shè)備。通常沒(méi)有必要在該方法中的此步驟處從剩余的天然油脂中分離脂肪酸的醇酯。典型地，使處理過(guò)的天然油脂和酯的混合物通至用于通過(guò)天然油脂的酯交換合成生物柴油的 裝置。短鏈醇酯從在酯交換反應(yīng)中形成的甘油中的分離通常發(fā)生在此類酯交換裝置的下游。優(yōu)選地，在管式反應(yīng)器中的流體基本上是活塞流。這具有以下優(yōu)點(diǎn)在垂直于體積流動(dòng)方向的方向上比在平行于體積流動(dòng)方向的方向上具有更大的混合程度。這有助于防止已反應(yīng)的反應(yīng)物沖淡未反應(yīng)的反應(yīng)物。通過(guò)使用靜態(tài)混合器可以增強(qiáng)活塞流，裝配靜態(tài)混合器以在垂直于體積流動(dòng)方向的方向上提供比在平行于體積流動(dòng)方向的方向上更大的混合程度，或裝配保持活塞流和良好的溫度分布的任何其它折流型(節(jié)流型，baffling type)設(shè)備。在酯交換過(guò)程之后可向天然油脂中加入堿性物質(zhì)以便中和酸催化劑。例如，可使用甲醇鈉(sodium methalte)的甲醇溶液。可在管式反應(yīng)器的最終階段中或在分離處理中 加入堿性中和試劑。然后中和的酸和堿將形成極性相，所述極性相將從天然油脂中自然分離，與其不可混溶，并且在進(jìn)料入該方法中的進(jìn)一步階段(諸如酯交換步驟)之前能夠被除去。本發(fā)明的方法和裝置優(yōu)選形成用于由燃料作物生產(chǎn)生物柴油的方法的一部分。這樣的方法包括以下步驟a)接收燃料作物，通常以種子或堅(jiān)果的形式?？蛇x地，其通過(guò)洗滌、清潔、分級(jí)、除去異物等處理。b)碾碎種子或堅(jiān)果。這可以在本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的裝置中在一個(gè)或多個(gè)步驟中實(shí)施。從碾碎的種子或堅(jiān)果中獲得天然油脂，例如通過(guò)壓榨。c)己烷處理。這是為了除去有毒或有害的物質(zhì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知曉用于己烷處理的適當(dāng)技術(shù)。適當(dāng)?shù)?，回收己烷。d)脫膠。通過(guò)此方法除去從種子或堅(jiān)果的外殼物質(zhì)中通常獲得的磷脂。通常，將油脂加熱至適當(dāng)?shù)卦?0-150°C范圍，更優(yōu)選約90-120°C的反應(yīng)溫度。然后其與磷酸反應(yīng)，所述磷酸聚合磷脂以形成固體，然后通過(guò)重力分離所述固體。從分離槽的頂部除去處理過(guò)的油脂。從該槽的底部除去分離的聚合磷脂并處理?？蓪⑺鼈兝缛紵？衫萌紵尫诺臒嵋约訜嵩摲椒?。f )根據(jù)本發(fā)明的游離脂肪酸的酯交換。
g)過(guò)量短鏈醇的分離。過(guò)量的短鏈醇適于通過(guò)蒸發(fā)除去。h)通過(guò)酯交換合成生物柴油。i)生物柴油的分離?？赏ㄟ^(guò)任何傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)分離，例如，通過(guò)重力分離，通過(guò)離心或通過(guò)旋流(氣旋，cyclone)?？赏ㄟ^(guò)任何適當(dāng)?shù)姆椒?裝置)處理分離自生物柴油的甘油，例如，可將其燃燒以提供用于上述方法的熱量。優(yōu)選地，本發(fā)明的裝置包括成套裝置的一部分，所述成套裝置包括用于脫膠天然油脂的裝置或用于合成生物柴油的裝置，或優(yōu)選包括兩者。該裝置優(yōu)選包括用于加熱被進(jìn)料至脫膠裝置或用于酯化游離脂肪酸的裝置的天然油脂的加熱器。
當(dāng)其中存在脫膠裝置時(shí)，優(yōu)選在酯化游離脂肪酸之前使天然油脂通過(guò)脫膠裝置。優(yōu)選地，存在進(jìn)料器，例如管，從脫膠裝置至用于酯化游離脂肪酸的裝置，或從用于酯化游離脂肪酸的裝置至酯交換裝置。優(yōu)選地，沒(méi)有其中溫度下降接近至環(huán)境溫度的中間冷卻步驟。在這種方式中，在方法開(kāi)始時(shí)傳遞給天然油脂的熱能能夠在成套裝置中保持，從而減少了裝置所需的熱能。應(yīng)注意到，其中在酯化游離脂肪酸的步驟之后游離脂肪酸反應(yīng)生成甲基酯，通過(guò)除去短鏈醇的蒸發(fā)潛熱，可冷卻天然油脂。然而，不將這設(shè)計(jì)為冷卻步驟。此外，天然油脂的溫度通過(guò)此步驟通常不降低至環(huán)境溫度。如在我們的歐洲專利申請(qǐng)EP2081675A中所描述的那樣，可以實(shí)質(zhì)上改善在步驟h)中實(shí)施的酯交換反應(yīng)。該申請(qǐng)中所描述的方法和設(shè)備意在克服堿性甲醇和油脂不能很好地混合的問(wèn)題(因?yàn)樗鼈兠芏炔煌⑶乙驗(yàn)樗鼈兏髯韵嗟木劢Y(jié)特性)。改善酯交換動(dòng)力學(xué)的常規(guī)途徑包括升高溫度和通過(guò)攪拌施加大的剪切度。本發(fā)明人尋求提供在管式反應(yīng)器內(nèi)所需的混合度，管式反應(yīng)器是優(yōu)選的，因?yàn)槠淇商峁┻B續(xù)的反應(yīng)器，能獲得更高的生產(chǎn)量和效率。各種不同的設(shè)備已被用在管式反應(yīng)器中以提供高剪切，但這些設(shè)備(例如噴嘴、機(jī)械式混合器、脈動(dòng)流)中的很多需要高能輸入電平，高能輸入電平是昂貴的以運(yùn)行或包含相對(duì)靈敏的設(shè)備。在很多情況下，在實(shí)際時(shí)間跨度中仍未達(dá)到高的轉(zhuǎn)化度。本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，酯交換反應(yīng)本身是非常快速的(B卩，其具有高的速率常數(shù))，并且達(dá)到期望完成水平所需的時(shí)間既不受速率常數(shù)自身限制，也不簡(jiǎn)單地受位阻因子(空間因子)(小液滴的反應(yīng)表面積)限制，而是受質(zhì)量轉(zhuǎn)移因子和化學(xué)計(jì)量因子的限制?？紤]到堿性甲醇小液滴在一溫度(例如約60°C)下被甘油三酯圍繞，可解釋質(zhì)量轉(zhuǎn)移因子。在小液滴表面上的反應(yīng)會(huì)發(fā)生得非?？?，從而產(chǎn)生一層甲基酯(生物柴油)和甘油。這會(huì)導(dǎo)致大量甘油三酯圍繞甲基酯(外面層)、甘油(中間層)和堿性甲醇小液滴(中心核)。為了反應(yīng)繼續(xù)，甲基酯將必須擴(kuò)散入圍繞的甘油三酯內(nèi)，并且必須通過(guò)來(lái)自在小液滴的減小核內(nèi)的堿性甲醇來(lái)持續(xù)稀釋甘油。因此該反應(yīng)變得受到反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散速率的限制。本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，有必要在反應(yīng)器中維持某種水平的湍流以足夠長(zhǎng)地增強(qiáng)這種轉(zhuǎn)移從而驅(qū)動(dòng)反應(yīng)至高的轉(zhuǎn)化水平。當(dāng)考慮化學(xué)計(jì)量因子時(shí)，通過(guò)油脂和短鏈醇的相對(duì)量來(lái)測(cè)定甘油酯和短鏈醇酯(生物柴油)之間的平衡位置。在管式反應(yīng)器中的連續(xù)反應(yīng)中，在管式反應(yīng)器中的不同階段表示該反應(yīng)進(jìn)程中的不同階段。較晚的階段具有較低的短鏈醇和油脂的量。本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到如果來(lái)自反應(yīng)的較晚部分的反應(yīng)體積通過(guò)返流與來(lái)自反應(yīng)的較早部分的反應(yīng)體積(管式反應(yīng)器的上游部分)混合，則反應(yīng)物可以用反應(yīng)產(chǎn)物(甘油和短鏈醇酯)稀釋，其可以負(fù)面地影響反應(yīng)的平衡位置和速率。提出了一種天然油脂和短鏈醇在堿性催化劑存在下反應(yīng)的方法，在該方法中，在過(guò)渡或湍流條件下，沿著管式反應(yīng)器在一個(gè)方向上進(jìn)料天然油脂、短鏈醇和堿性催化劑的混合物，以便反應(yīng)物在垂直于流動(dòng)方向的方向上混合，以使得90%的流體成分通過(guò)反應(yīng)器所花的時(shí)間在反應(yīng)物在該反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間的20%以內(nèi)。優(yōu)選地，90%的流體成分通過(guò)反應(yīng)器所花的時(shí)間在反應(yīng)物在該反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間的15%以內(nèi)，優(yōu)選10%以內(nèi)。作為他們普通知識(shí)的一部分，本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道怎 樣測(cè)定平均停留時(shí)間和流體成分通過(guò)反應(yīng)器所花時(shí)間的分布。此外，提出了一種裝置，所述裝置包括管式反應(yīng)器、天然油脂進(jìn)料器、短鏈醇進(jìn)料器和堿性催化劑進(jìn)料器，將所述進(jìn)料器布置為在沿管式反應(yīng)器的方向上進(jìn)料反應(yīng)物，配置湍流產(chǎn)生器以便反應(yīng)物在過(guò)渡或湍流條件下進(jìn)料，以便反應(yīng)物在垂直于流動(dòng)方向的方向上混合，這樣90%的流體成分通過(guò)反應(yīng)器所花的時(shí)間在反應(yīng)物在該反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間的20%以內(nèi)。短鏈醇可以是與在本發(fā)明的酯化反應(yīng)中所使用的相同類型的短鏈醇。堿性催化劑優(yōu)選包括氫氧化鉀或氫氧化鈉或甲醇鈉或甲醇鉀。其可以粉末或丸粒形式或以濃縮水溶液或醇溶液的形式提供。反應(yīng)物的相對(duì)量可以在任意合適的水平；優(yōu)選短鏈醇與天然油脂的質(zhì)量比率在1:3-1:10的范圍，更優(yōu)選1:3-1:6，以及最優(yōu)選在1:4-1:5的范圍。堿性催化劑在天然油脂中的質(zhì)量比率適當(dāng)?shù)卦贠. 05%-25%的范圍，優(yōu)選O. 5%_5%。優(yōu)選地，在與天然油脂混合之前，將堿性催化劑和短鏈醇混合在一起?？梢垣@得堿性催化劑和醇的預(yù)制備混合物，例如從其它地點(diǎn)。管式反應(yīng)物可以包括任意合適設(shè)計(jì)的反應(yīng)器。其應(yīng)當(dāng)具有流入端和流出端，將流動(dòng)方向定義為從流入端至流出端。其可具有任意合適的構(gòu)造。優(yōu)選地，其是平行側(cè)邊的，雖然流體橫截面可以改變穿過(guò)管式反應(yīng)器的長(zhǎng)度?？商峁┯糜诩訜峄蚶鋮s管式反應(yīng)器的設(shè)備。優(yōu)選地，管式反應(yīng)器具有2-1600mm的直徑，雖然對(duì)商業(yè)操作而言該直徑典型地在12-500_的范圍。管式反應(yīng)器可包括單一長(zhǎng)度的管或被連接在一起的多個(gè)長(zhǎng)度的管。其可具有基本上直的構(gòu)造或其可被彎曲。其可包括彎頭或轉(zhuǎn)角?？商峁┯蛇B接設(shè)備連接的多個(gè)直管區(qū)段。直線管區(qū)段可容納在單獨(dú)結(jié)構(gòu)中，例如用于容納加熱的流體以加熱該管式反應(yīng)器的保溫結(jié)構(gòu)的容器中。優(yōu)選地，在酯交換管式反應(yīng)器中的活塞流維持為80%以上。如此處所用的，“活塞流維持”通過(guò)以下測(cè)試定義。在兩個(gè)定義點(diǎn)之間測(cè)定活塞流維持。優(yōu)選地，定義點(diǎn)大體上接近流入端和接近管式反應(yīng)器的流出端。它們可以僅位于管式反應(yīng)器的外面。管式反應(yīng)器在定義點(diǎn)處裝有電導(dǎo)率測(cè)量設(shè)備。電導(dǎo)率計(jì)之間的長(zhǎng)度優(yōu)選至少為管式反應(yīng)器長(zhǎng)度的100-110%。為了測(cè)量活塞流維持，在管式反應(yīng)器內(nèi)優(yōu)選首先建立反應(yīng)物的穩(wěn)定流。
在定義為t=0的時(shí)間，向該流體中注入已測(cè)定劑量的一摩爾鹽(氯化鈉)溶液。注入的鹽溶液的量?jī)?yōu)選以使其足以定義相對(duì)窄的厚度(優(yōu)選約Icm)的薄層，所述厚度優(yōu)選在垂直于穿過(guò)管式反應(yīng)器整個(gè)寬度的流動(dòng)方向的方向上延伸。通過(guò)測(cè)定由第一電導(dǎo)率計(jì)輸出的電導(dǎo)率來(lái)測(cè)定在第一定義點(diǎn)處鹽溶液薄層的寬度。測(cè)定在半最高導(dǎo)電率峰處的全寬。然后通過(guò)測(cè)定來(lái)自第二電導(dǎo)率計(jì)的電導(dǎo)率來(lái)測(cè)定在第二定義點(diǎn)處的薄層寬度。測(cè)定在半最高導(dǎo)電率峰處的全寬。將活塞流維持定義為第一測(cè)定的薄層寬度與第二測(cè)定的薄層寬度之比。
優(yōu)選地，活塞流維持大于80%，更優(yōu)選大于85%，最優(yōu)選大于90%。如果活塞流維持大于80%，則來(lái)自管式反應(yīng)器一部分的反應(yīng)的產(chǎn)物與來(lái)自上游階段的反應(yīng)物的混合被保持在足夠低的水平以允許酯交換反應(yīng)從而快速進(jìn)行高水平的轉(zhuǎn)化。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)化水平超過(guò)95%，更優(yōu)選大于96. 5%?？赏ㄟ^(guò)測(cè)定在反應(yīng)終止時(shí)保留的天然油脂的量Q%來(lái)測(cè)定轉(zhuǎn)化水平，則轉(zhuǎn)化表示為100-Q%。優(yōu)選地，反應(yīng)物在一個(gè)方向上流過(guò)酯交換管式反應(yīng)器，在某種意義上，該流體不是如在相關(guān)酯化管式反應(yīng)器中所描述的脈動(dòng)流。反應(yīng)物優(yōu)選在酯交換管式反應(yīng)器中被置于超過(guò)O. 5巴表壓，更優(yōu)選在1-10巴表壓范圍的壓力下。反應(yīng)物優(yōu)選以大于O. 25m/s并且優(yōu)選小于100m/s的線性體積流速進(jìn)料通過(guò)反應(yīng)
器。該速度應(yīng)當(dāng)是足夠的，以使得該流體是湍流或在湍流/層流過(guò)渡流。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠確定在管式反應(yīng)器中的流是否為層流、湍流或在湍流/層流過(guò)渡流。已發(fā)現(xiàn)可使用很多方法和構(gòu)造以保證通過(guò)管式反應(yīng)器的反應(yīng)物在過(guò)渡或湍流條件下，以使反應(yīng)物在垂直于流動(dòng)方向的方向上混合，以使得90%的流體成分通過(guò)反應(yīng)器所花的時(shí)間在反應(yīng)物在反應(yīng)器中的平均停留時(shí)間的20%以內(nèi)。也可以應(yīng)用這樣的構(gòu)造和方法以實(shí)現(xiàn)所需的活塞流的維持。例如，管式反應(yīng)器可以包括沒(méi)有任何混合部件的普通管(plain pipe)。如果以正確的速率維持流體，以使得流體為湍流或在湍流和層流之間的過(guò)渡，并且該管足夠長(zhǎng)，則可以獲得所要求的活塞流維持。優(yōu)選地，然而，管式反應(yīng)器中存在靜態(tài)混合部件。優(yōu)選地，靜態(tài)混合部件是這樣的設(shè)計(jì)其在垂直于穿過(guò)管式反應(yīng)器的流動(dòng)方向的方向上比在平行于穿過(guò)管式反應(yīng)器的流動(dòng)方向的方向上提供更高水平的液體流路偏差。合適設(shè)計(jì)的靜態(tài)混合器部件可獲自Sultzer或Chemineer?；旌铣潭瓤赏ㄟ^(guò)每單位重量反應(yīng)物的功率來(lái)表示。本發(fā)明中，每單位重量的功率優(yōu)選超過(guò)O. 5 W/kg，更優(yōu)選在I W/kg-20 W/kg的范圍，更優(yōu)選大于3 W/kg并且優(yōu)選小于15 W/kg?？筛鶕?jù)任意已知的方法處理從管式反應(yīng)器流出端流出的反應(yīng)物以分離生物柴油和其它組分。優(yōu)選地，在酯交換管式反應(yīng)器的上游混合天然油脂、短鏈醇和堿性催化劑。優(yōu)選地，當(dāng)混合的天然油脂、短鏈醇和堿性催化劑的流進(jìn)入管式反應(yīng)器時(shí)，其是湍流的。湍流可通過(guò)以下方法產(chǎn)生以與天然油脂流的方向優(yōu)選成一角度(優(yōu)選大約為直角)，向天然油脂流中注入短鏈醇流，可選地將堿性催化劑溶解于其中?？膳渲迷诨旌咸烊挥椭c堿性催化劑和短鏈醇之前用于加熱天然油脂的設(shè)備。優(yōu)選將酯交換管式反應(yīng)器中的溫度升至環(huán)境溫度以上。優(yōu)選地，其在40-120°C的范圍。至少部分長(zhǎng)度的酯交換管式反應(yīng)器可以存在靜態(tài)混合器部件。優(yōu)選該長(zhǎng)度的至少最初20%，更優(yōu)選該長(zhǎng)度的至少最初30%存在靜態(tài)混合器部件。優(yōu)選地，管式反應(yīng)器長(zhǎng)度的至少最后20%，更優(yōu)選至少最后30%存在靜態(tài)混合器部件。優(yōu)選地，存在沒(méi)有混合部件的酯交換管式反應(yīng)器的部分。這部分優(yōu)選為反應(yīng)器長(zhǎng)度的至少20%，并且更優(yōu)選至少30%。優(yōu)選地，將沒(méi)有混合部件的管式反應(yīng)器的部分從其末端移開(kāi)。已發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)的第一階段，其中有非常大量的未反應(yīng)的天然油脂，高的混合程度有利于獲得高的反應(yīng)速率。在該過(guò)程的中間部分，大部分的天然油脂已被轉(zhuǎn)化為單或二甘油酯。發(fā)現(xiàn)這些物質(zhì)具有表面活性劑的特性。這能增強(qiáng)在反應(yīng)中間部分中的反應(yīng)物混合。在反應(yīng)的最終部分，很大比例的天然油脂已被轉(zhuǎn)化為生物柴油，并且發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步的混合是有益的。優(yōu)選地，超過(guò)95%，更優(yōu)選超過(guò)96. 5%按重量計(jì)的天然油脂在單程通過(guò)管式反應(yīng)器中被轉(zhuǎn)化。優(yōu)選地，不存在進(jìn)一步的酯交換反應(yīng)器。優(yōu)選地，反應(yīng)物在管式反應(yīng)器中的停留時(shí)間小于5分鐘,更優(yōu)選小于2. 5分鐘,最優(yōu)選小于2分鐘。酯交換管式反應(yīng)器可包括含有混合器部件的區(qū)段，所述混合器部件位于在其中短鏈醇、堿性催化劑或其混合物被注入該流中的點(diǎn)的上游。這保證了該流在其中混合反應(yīng)物的點(diǎn)處已經(jīng)是湍流，從而獲得高水平的混合和反應(yīng)。


將僅參照附圖通過(guò)實(shí)施例的方式來(lái)進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中 圖I是用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置的示意性圖解。圖2是用于從原材料合成生物柴油的成套裝置的示意圖。圖3是本發(fā)明使用的酯交換裝置的示意性圖解。
具體實(shí)施例方式圖I是用于酯化在天然油脂中的游離脂肪酸的裝置I的示意圖。組件被示意性示出而未按規(guī)模。細(xì)節(jié)，例如泵、閥門等未示出，除非其中需要它們來(lái)理解發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠根據(jù)他們的普通知識(shí)包括常規(guī)的閥門和泵。裝置I包括用于儲(chǔ)存天然油脂，諸如向日葵油的槽2。將天然油脂進(jìn)料入加熱器3，在加熱器3中其溫度被升高至約150°C。配置泵4以將加熱過(guò)的天然油脂進(jìn)料入管式反應(yīng)器5。泵4可以是任何常規(guī)的泵并且不需要由耐酸材料制造，因?yàn)樵诖穗A段沒(méi)有酸與油脂混合。天然油脂2的進(jìn)料可包括已在脫膠裝置106中處理過(guò)的天然油脂或通過(guò)任何其它方式獲得的天然油脂，所述脫膠裝置106在下文中參照?qǐng)D2解釋，或其可包括進(jìn)料器，例如槽。將在下文中進(jìn)一步描述管式反應(yīng)器5。也進(jìn)料入管式反應(yīng)器的是短鏈醇(在此情形中，為甲醇)和酸催化劑的混合物。甲醇容納在槽6中，并且其被進(jìn)料入混合設(shè)備7，在混合設(shè)備7中，其與來(lái)自槽8的酸催化劑混合。同時(shí)，將混合物置于壓力下，并通過(guò)噴嘴9進(jìn)料入正在通過(guò)管式反應(yīng)器流動(dòng)的天然油脂流中。將天然油脂置于1-10巴表壓范圍的壓力下。通過(guò)設(shè)備7以高于油脂的壓力進(jìn)料甲醇和酸以使它們以高速流入天然油脂中，從而獲得高的混合度。配置噴嘴9以在通常垂直于天然油脂通過(guò)管式反應(yīng)器5的體積流動(dòng)方向的方向上進(jìn)料甲醇和酸的混合物。將甲醇和酸維持在低于70°C的溫度，且通常為環(huán)境溫度。由于這個(gè)原因，混合設(shè)備7可以由在環(huán)境溫度下能夠耐酸的材料制造并且不需要由用于耐熱酸的更高級(jí)材料制造。管式反應(yīng)器5包括平行側(cè)邊的圓筒狀區(qū)段的管，其適當(dāng)?shù)赜蓚鹘y(tǒng)的工程碳鋼制造。其內(nèi)襯有耐酸PTFE層。當(dāng)其由傳統(tǒng)工程鋼制造時(shí)，其不需要非常昂貴。當(dāng)其不包括活 動(dòng)件時(shí)，可以相對(duì)容易地用內(nèi)襯材料賦予耐酸性。在管式反應(yīng)器中在不同階段配置靜態(tài)混合部件10以保證高的混合度。當(dāng)酸性甲醇與天然油脂可相對(duì)混溶時(shí)，靜態(tài)混合器部件通常提供充分的混合以獲得高的反應(yīng)度。優(yōu)選地，混合器部件是在與平行于流動(dòng)方向混合相比，在垂直于體積流動(dòng)方向的方向上提供高度混合的類型。它們可以例如包括KENICS ( )KMX混合器部件。將氫氧化鉀的水溶液儲(chǔ)存在槽11中，并在接近流出端處混合進(jìn)入管式反應(yīng)器中?？商峁┝硗獾撵o態(tài)混合部件12以保證氫氧化鉀水溶液與天然油脂混合。加入足夠的氫氧化鉀溶液以與酸催化劑反應(yīng)并中和它。然后將來(lái)自管式反應(yīng)器5的反應(yīng)物通過(guò)減壓閥14進(jìn)料入分離器。減壓閥將反應(yīng)物的壓力迅速減小至大約環(huán)境壓力的水平。當(dāng)從反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)物在高溫(約130°C)下時(shí)，壓力的快速下降導(dǎo)致甲醇閃蒸。其在放氣口 15處從分離器13的頂部分離。在底部連接液體相16。蒸發(fā)的甲醇在冷凝器16中收集并冷卻，并且可以被回收至甲醇槽6。在甲醇冷凝器16中收集的熱被供給至加熱器3?？墒褂檬占谘b置17中的蒸發(fā)的甲醇的冷凝熱，在該方法的較早階段中加熱天然油脂。例如，如參照?qǐng)D2所解釋的那樣，其可被用在加熱器3中，或其可被用在分離加熱器105中。提供另一分離器18，在其中允許天然油脂停留充足的時(shí)間以分離含水層(包括由氫氧化鉀和酸催化劑反應(yīng)所產(chǎn)生的含水鹽溶液)。在19處除去含水層并進(jìn)行處理。在20處收集處理過(guò)的天然油脂以進(jìn)一步處理，例如參照以下圖2所解釋的酯交換。圖2是用于由材料諸如堅(jiān)果或種子合成生物柴油的完整成套裝置的示意圖。堅(jiān)果或種子最初在碾碎機(jī)101中被碾碎并壓榨。碾碎機(jī)或壓榨機(jī)(press)的合適設(shè)計(jì)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。碾碎和壓榨過(guò)的種子材料在102處丟棄并可進(jìn)行處理，例如通過(guò)燃燒以產(chǎn)生熱。獲得粗天然油脂，并將其通入己烷萃取器103，在己烷萃取器103中使用己烷以萃取某些雜質(zhì)。在104處丟棄這些雜質(zhì)并將部分處理過(guò)的粗制天然油脂進(jìn)料入熱交換器105 (對(duì)應(yīng)于圖I的熱交換器3)。熱交換器105將部分處理過(guò)的粗天然油脂的溫度升高至約100°C然后將其進(jìn)料入脫膠成套裝置106中。己烷萃取器的合適設(shè)計(jì)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。脫膠成套裝置的合適設(shè)計(jì)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是已知的。在脫膠成套設(shè)備106中，將存儲(chǔ)在槽107中的磷酸分配入加熱過(guò)的部分處理過(guò)的粗天然油脂中以聚合磷脂，其在108處沉淀并收集以處理。然后在容器頂部收集二次處理過(guò)的天然油脂，并將其進(jìn)料至第二熱交換器109，在其中將溫度升高至130°C。將加熱過(guò)的二次處理過(guò)的粗天然油脂進(jìn)料至用于酯化在天然油脂中的脂肪酸的裝置110，所述裝置110按照本發(fā)明并對(duì)應(yīng)于圖I中所示的管式反應(yīng)器5。連接至酯化裝置110的是用于甲醇的儲(chǔ)存槽111和用于氫氧化鉀水溶液的儲(chǔ)存槽112，它們分別對(duì)應(yīng)于圖I中的儲(chǔ)存槽6和11。為了清楚明晰，在圖2中省略了如圖I中所示的混合設(shè)備7和用于酸催化劑的儲(chǔ)存槽8。酯化裝置110的操作如以上參照?qǐng)DI所描述的那樣。然后將獲得的最終處理過(guò)的粗天然油脂進(jìn)料入分離器113 (對(duì)應(yīng)于圖I的分離器
13)。短鏈醇在分離器113中作為蒸氣除去。
蒸氣通過(guò)管線114輸送并冷凝在隊(duì)?wèi)?yīng)于圖I的冷凝器17的冷凝器中，熱量被用在如圖2中圖示性所示的熱交換器105中?？梢允褂闷渌贾靡詡鬟f甲醇冷凝的熱量。然而，有益的是，從蒸發(fā)的甲醇中除去熱的熱交換通過(guò)使其與在環(huán)境溫度下的粗天然油脂接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@些流體具有非常大的溫度差，熱交換是快速且有效的。然后使冷卻的甲醇返回至儲(chǔ)存槽111。天然油脂通常通過(guò)甲醇的蒸發(fā)被冷卻至約50-60°C，并且需要在第三熱交換器114中被再次加熱，在第三熱交換器114中其被加熱至130°C的溫度。然后將加熱過(guò)的油脂進(jìn)料至管式反應(yīng)器115中。從槽116中進(jìn)料堿性催化劑并在混合器119中與來(lái)自槽117的短鏈醇混合。然后使該混合物與最終處理過(guò)的天然油脂在另一混合段120中混合，然后將反應(yīng)物進(jìn)料入管式反應(yīng)器115中。下面將參照?qǐng)D3進(jìn)一步描述混合器119、混合段120和管式反應(yīng)器115。在管式反應(yīng)器115中獲得生物柴油和甘油的混合物，然后將該混合物進(jìn)料至分離器116，在分離器116中甘油和使用過(guò)的堿性催化劑在117處分離并丟棄以處理，燃燒或視情況重復(fù)利用。最后，在118處獲得高質(zhì)量的生物柴油。圖3的酯交換反應(yīng)器更詳細(xì)地顯示了組件116、117、120、119和115。天然油脂通過(guò)來(lái)自加熱器114的管121進(jìn)料。堿性催化劑進(jìn)料自槽117，并在混合器122中與來(lái)自槽116的短鏈醇混合?；旌掀?22還包括在壓力下用于通過(guò)管123進(jìn)料短鏈醇和堿性催化劑的混合物進(jìn)入管121的泵。管123終止于噴嘴124中，所述噴嘴124的方向通常垂直于通過(guò)管121的流動(dòng)方向。這在管121中產(chǎn)生湍流。將天然油脂、短鏈醇和堿性催化劑的湍流混合物進(jìn)料入管式反應(yīng)器115中。至少在第一部分中，管式反應(yīng)器115包括混合部件125，配置所述混合部件125以使得它們?cè)诖怪庇谕ㄟ^(guò)管式反應(yīng)器115的流動(dòng)方向(由箭頭A指示)的方向上引起比在平行于流動(dòng)方向A的方向上的混合更大的混合。管式反應(yīng)器115具有輸入端127和輸出端128。在或非常接近于輸入端127和輸出端128處，分別配置有導(dǎo)電率計(jì)129和130。配置計(jì)量設(shè)備131以為裝置計(jì)量鹽溶液，使得可測(cè)定在輸入端和輸出端127和128之間的管式反應(yīng)器115中的活塞流維持。
在輸出端128處，進(jìn)料包括生物柴油、甘油和少量未反應(yīng)組分的反應(yīng)產(chǎn)物以進(jìn)一步處理(如圖2中所描述的那樣)。配置控制器132用以控制和監(jiān)測(cè)導(dǎo)電率計(jì)129和130的輸出?？墒褂糜?jì)量設(shè)備131以向在管121中的流體中注入一定量的一摩爾氯化鈉，以這樣的量從而在垂直于流動(dòng)方向A的方向上形成至少I厘米寬的薄層。 然后可以使用與控制器132聯(lián)合使用的導(dǎo)電率計(jì)129和130以通過(guò)上述方法測(cè)定穿過(guò)反應(yīng)器長(zhǎng)度的活塞流維持。
權(quán)利要求
1.一種酯化天然油脂中的游離脂肪酸的方法，包括加熱天然油脂至高于反應(yīng)溫度的第一溫度，將加熱的所述天然油脂進(jìn)料入耐酸管式反應(yīng)器，提供在低于所述反應(yīng)溫度的第二溫度下的酸催化劑和短鏈醇的混合物，然后將所述酸催化劑和短鏈醇的混合物進(jìn)料入在所述管式反應(yīng)器中的天然油脂中以在所述反應(yīng)溫度下引起所述短鏈醇和游離脂肪酸反應(yīng)從而形成酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述反應(yīng)溫度在100°C-200°C，優(yōu)選120°C _170°C的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第一溫度高于所述反應(yīng)溫度.100C -50°C，優(yōu)選 20°C -40°C 的溫度差。
4.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述第二溫度低于70°C，優(yōu)選低于 .60。。。
5.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中在大于0.5巴表壓,優(yōu)選在1-20巴表壓范圍的壓力下將所述酸催化劑和短鏈醇的混合物進(jìn)料入在所述管式反應(yīng)器中的天然油脂中。
6.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中與所述天然油脂的流動(dòng)方向成一角度，將所述酸催化劑和短鏈醇的混合物進(jìn)料入在所述管式反應(yīng)器中的天然油脂中。
7.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，包括在所述管式反應(yīng)器的出口處降低反應(yīng)物的壓力。
8.一種用于酯化在天然油脂中的游離脂肪酸的裝置，包括用于將天然油脂加熱至高于反應(yīng)溫度的第一溫度的加熱器，用于將加熱過(guò)的所述天然油脂進(jìn)料入耐酸管式反應(yīng)器的進(jìn)料器，用于在低于所述反應(yīng)溫度的第二溫度下的酸催化劑和短鏈醇的混合物的進(jìn)料器，用于酸催化劑和短鏈醇的混合物的所述進(jìn)料器被配置為將所述混合物進(jìn)料入在所述管式反應(yīng)器中的天然油脂中以引起所述短鏈醇和游離脂肪酸在反應(yīng)溫度下反應(yīng)從而形成酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中配置所述加熱器以加熱天然油脂至提供在.1000C -200°C，優(yōu)選120°C _170°C范圍的反應(yīng)溫度的所述第一溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的裝置，其中配置所述加熱器以加熱天然油脂至高于反應(yīng)溫度10°c -50°c，優(yōu)選20°C -40°c的溫度差的所述第一溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8-10任一項(xiàng)所述的裝置，其中配置用于酸催化劑和短鏈醇的混合物的所述進(jìn)料器以提供低于70°C，優(yōu)選低于60°C的所述第二溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求8-11任一項(xiàng)所述的裝置，其中配置用于酸催化劑和短鏈醇的混合物的所述進(jìn)料器以在大于0. 5巴表壓，優(yōu)選在1-20巴表壓范圍的壓力下將所述混合物進(jìn)料入天然油脂中。
13.根據(jù)權(quán)利要求8-12任一項(xiàng)所述的裝置，其中配置用于酸催化劑和短鏈醇的混合物的所述進(jìn)料器以與所述天然油脂的流動(dòng)方向成一角度，將所述混合物進(jìn)料入在所述管式反應(yīng)器中的天然油脂中。
14.根據(jù)權(quán)利要求8-13任一項(xiàng)所述的裝置，包括用于在所述管式反應(yīng)器的出口處降低反應(yīng)物的壓力的減壓閥。
15.根據(jù)權(quán)利要求8-14任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述管式反應(yīng)器包括耐腐蝕襯里。
全文摘要
一種酯化天然油脂中的游離脂肪酸的方法，包括加熱天然油脂(2)至高于反應(yīng)溫度的第一溫度，將加熱過(guò)的天然油脂進(jìn)料入耐酸管式反應(yīng)器(5)，提供在低于反應(yīng)溫度的第二溫度下的酸催化劑(6)和短鏈醇(8)的混合物，然后將酸催化劑和短鏈醇的混合物進(jìn)料入在管式反應(yīng)器(5)中的天然油脂中。短鏈醇和游離脂肪酸在反應(yīng)溫度下反應(yīng)以形成酯。
文檔編號(hào)C11C3/00GK102753263SQ201180008758
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2011年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者歐文·馬修·戴維斯, 理查德·戴維斯·杰克遜 申請(qǐng)人:再生控股有限公司