专利名称：通过连续的再生吸附方法纯化生物柴油的制作方法
技术领域：
本发明涉及脂肪酸烷酯(FAAE)尤其是生物柴油的纯化，更具体地说，涉及通过用 包含在一个或多个柱中的吸附材料处理原生物柴油的快速、连续的纯化原生物柴油的方法 和再生所述吸附材料以再次利用的方法。
背景技术：
经济上可行的可再生能源已经成为全世界政府的政策目标。已被推动和发展的一 种可再生燃料源是生物柴油。生物柴油的魅力在于其具有与基于石油的柴油燃料的相似性 质。生物柴油是代替风能、太阳能和来自乙醇的能量的理想的能源，因为能含量比资本需要 量接近收支平衡点，当然这取决于来源于石油的能量的价格。生物柴油是纯化的通常称为脂肪酸烷酯(FAAE)的脂肪酸的烷酯。这些脂肪酸烷 酯(FAAE)的生产通过动物或植物脂肪或油的酯交换或包括存在于分解的脂肪或油中的游 离脂肪酸的脂肪酸的酯化实现。所述方法涉及在存在催化剂，通常为氢氧化钠或氢氧化钾 或甲醇钠或甲醇钾时，三酰甘油与醇，通常甲醇的反应，该反应称为酯交换。备选地，在存在 酸时，脂肪酸，包括存在于降解的含有高水平的游离脂肪酸(FFA)的脂肪或油中的脂肪酸， 通常称为黄油(yellowgrease)、褐油(brown grease)或阱油(trap grease),与醇通常甲 醇反应，该反应通常被称为酯化反应。当使用降解的脂肪或油作为原材料时，酯化先于酯交 换进行，以提供脂肪酸到FAAE的完全转化。两个方法中未反应的甲醇通常通过闪蒸转移， 这样其可以再用于一次或多次的酯化和/或酯交换反应。然而，只进行脂肪酸的酯化和/或酯交换不足以产生能够使用的生物柴油燃料。 脂肪酸烷酯(FAAE)含有能够结晶、弄脏发动机并带给使用者许多问题的杂质。因此，已经 发展了规则来解决消费者对于质量的需要。大多数国家已经发展了严格的商业生物柴油标 准,包括在ASTM国际提出的美国政府规范ASTMD6751和欧洲标准委员会提出的欧共体规范 EN 14214。ASTM D6751~07a 的规范如下生物柴油被定义为来自植物油或动物脂肪的长链脂肪酸的单烷酯，用于压燃式 (柴油)发动机。本规范是针对在使用前或与柴油燃料混合前的纯(100%)的生物柴油。
权利要求
纯化脂肪酸烷酯(FAAE)的方法，包括用含有吸附材料的一个或多个吸附柱处理脂肪酸烷酯(FAAE)来从脂肪酸烷酯(FAAE)除去一种或多种杂质。
2.权利要求1的方法，其中所述脂肪酸烷酯(FAAE)连续地流过所述一个或多个柱。
3.权利要求1的方法，其中所述杂质选自皂、金属、游离的甘油、留醇糖苷和游离的脂 肪酸(FFA)中的一种或多种。
4.权利要求1的方法，其中所述吸附材料为粉末状或颗粒状。
5.权利要求1的方法，其中所述吸附材料选自碳、二氧化硅、沸石、金属硅酸盐、漂白粘 土和活化的漂白粘土。
6.权利要求1的方法，其中所述吸附材料是合成的硅酸镁。
7.权利要求1的方法，其中所述脂肪酸烷酯(FAAE)是原生物柴油。
8.权利要求1的方法，还包括步骤再生所述吸附材料以从所述吸附材料除去吸附的杂质，由此提供对所述吸附材料的重复使用。
9.权利要求8的方法，其中用溶剂进行所述吸附材料的再生。
10.权利要求9的方法，其中所述溶剂是醇。
11.权利要求10的方法，其中所述醇是甲醇。
12.权利要求9的方法，其中所述溶剂是酸醇。
13.权利要求12的方法，其中所述酸是硫酸、柠檬酸或苹果酸。
14.权利要求12的方法，其中加到所述醇中的酸(例如，93%的硫酸、柠檬酸或苹果酸 粉末)的量为按重量计约0. 005%到约3. 00%。
15.权利要求9的方法，其中在再生所述吸附材料的步骤后，还包括使用酸为催化剂直 接酯化溶剂滤出液中的FFA的步骤。
16.权利要求15的方法，其中所述酸是硫酸。
17.权利要求15的方法，其中通过所述酯化步骤产生的所述脂肪酸烷酯(FAAE)被回收。
18.权利要求16的方法，其中所述回收包括将甘油和/或杂质与所述醇和所述生物柴 油分离，并再循环所述醇和所述生物柴油以被直接用于酯交换反应。
19.权利要求17的方法，其中该分离的甘油和/或杂质被加到来自所述酯交换过程的 甘油和/或杂质中。
20.权利要求1的方法，还包括步骤在进入所述一个或多个吸附柱的前柱之前，在含有离子交换树脂的一个或多个柱中预 处理所述脂肪酸烷酯(FAAE)。
21.权利要求20的方法，其中所述离子交换树脂是阳离子型的。
22.权利要求20的方法，还包括再生所述离子交换树脂的步骤，由此提供离子交换树 脂的重复使用。
23.权利要求22的方法，其中用溶剂进行再生所述离子交换树脂的步骤。
24.权利要求23的方法，其中所述溶剂是醇。
25.权利要求23的方法，其中所述醇是甲醇。
26.权利要求22的方法，其中在再生所述离子交换树脂的步骤后，还包括将甘油与所 述醇和残余的FAAE分离，并再循环所述醇和残余的FAAE以直接用于酯交换反应的步骤。
27.权利要求26的方法，其中来自该分离过程的甘油被加到来自所述酯交换过程的甘 油和/或杂质中。
28.根据权利要求1的方法纯化的生物柴油燃料
29.用于纯化脂肪酸烷酯(FAAE)的系统，包括含有吸附材料的一个或多个吸附柱，用于从所述脂肪酸烷酯(FAAE)除去一种或多种 杂质。
30.权利要求29的系统，还包括通过从所述吸附材料除去吸附的杂质来再生所述吸附材料的装置。
31.权利要求30的系统，其中用溶剂再生所述吸附材料。
32.权利要求31的系统，还包括使用酸为催化剂直接酯化溶剂滤出液中的FFA的装置。
33.权利要求32的系统，还包括回收所述酯化产生的脂肪酸烷酯(FAAE)的装置。
34.权利要求29的系统，还包括用作前柱的一个或多个离子交换树脂柱，用来在所述脂肪酸烷酯(FAAE)进入所述一 个或多个吸附柱前预处理所述脂肪酸烷酯(FAAE)。
35.权利要求34的系统，还包括 用于再生所述离子交换树脂的装置。
36.权利要求35的系统，其中用溶剂进行再生所述离子交换树脂的所述步骤。
37.权利要求36的系统，还包括 回收溶剂以用于酯交换反应的装置。
全文摘要
描述了使用粉末状、粒状或挤压的吸附剂的快速、经济环保、绿色的连续纯化生物柴油(脂肪酸烷酯(FAAE))的方法。所述吸附剂被包含在柱系统中并可再生重复利用多次。所述方法利用包含在柱中的吸附剂诸如但不限于碳、二氧化硅、粘土、沸石或金属硅酸盐以连续的工艺从脂肪酸烷酯(FAAE)或原生物柴油除去杂质。该方法使用吸附柱系统来纯化生物柴油，而非用水或过滤来纯化，将存在于生物柴油中的皂类和其它杂质除去。原生物柴油与填充到柱中或串联的多个柱中的吸附剂接触足够长的时间，除去杂质，诸如但不限于皂类、金属、游离的甘油、甾醇糖苷和许多其它的降低生物柴油稳定性的杂质。得到的成品生物柴油从柱排出，准备进行甲醇回收工艺。一旦吸附剂不再除去期望量的杂质，将其再生以重复利用。通过将用于再生方法的溶剂循环回酯交换反应来再生和再利用。
文档编号B01D15/00GK101939068SQ200980104513
公开日2011年1月5日 申请日期2009年2月6日 优先权日2008年2月7日
发明者布莱恩·L·贝特拉姆, 布莱恩·S·库克, 詹姆斯·R·芒森 申请人:美国达拉斯集团公司