专利名称：：生质柴油提炼装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及的是一种再生能源产生装置，尤其是指一种将生质能反应物进行混切循环以加速反应产生生质能源的一种生质柴油提炼装置。
背景技术：
：生质柴油因具不需修改柴油引擎系统即可直接添加使用、低污染、高十六烷值等多项优点，故其提炼技术一直为能源工程重要的研究发展方向。目前生质柴油的制造方法约可分为碱制程、酸制程、酵素制程以及超临界甲醇制程，各制程分别有其优缺点，如碱制程、酸制程、酵素制程其反应时间较长，最快的碱制程反应也需花费1小时，而超临界曱醇制程虽然反应时间短，但需要在4665MPa以及350。C以上的高压高温环境下反应，且每一批次产能约为5ml，无法大量生产制造。生质柴油提炼方法中最常使用的即为转酯化技术(transesterification),转酯化技术又可依其所添加的催化剂不同，细分为强碱、强酸、酵素以及需在高压高温环境下才可反应的超临界甲醇制程；目前全球60%的产能，如欧洲、美国、日本等国大多采用强碱制程(如美国专利5354878),其优点为制程简单、成本低、反应快，故广为量产使用，唯一不同的是所采用的原料油因产地不同，而有所差异，欧洲等国大多采用油菜籽油、葵花油等高油脂含量的籽油，美国则是使用大豆油来进行反应、日本因地狭人稠，油脂成本较高，故回收废油炸油来进行转酯化反应。四种转酯化制程相较如下所示首先是强碱与强酸制程的比较，使用相同比例的催化剂进行转酯化反应时发现，强碱制程花费1小时即可完成反应，但强酸制程依其所添加的醇类不同，需花费3~69小时不等的时间；若以油脂与醇类的莫耳比率来看，强碱制程需要l:6莫耳即达到90%以上的转化率，而强酸制程却需要1:30莫耳方可达到相同的转化率，较高的莫耳比率将提高醇类的使用量，相对的生产成本也将大幅上升。(B.Freedman,E.H.PrydeandT.L.Mounts,"Variablesaffectingtheyieldsoffattyestersfromtransesterifiedvegetableoils",JournalofAmericanOilChemist'sSociety,Vol.61,pp.1638-1643，1984.)强碱制程虽然可以将反应时间缩短至1小时，但仅局限在实验室级的微量样品制造方可达到，若以相同的添加比例扩大至工厂大量生产时，即可发现搅拌马达在量产混合搅拌时，常因转速、层流现象以及搅拌死角过多，而无法上下混合、均匀搅拌反应，为达90%以上的反应率，常需将反应时间需要拉长3至4小时，此举将严重影响工厂产能。(Y.Zhang，M.A.Dube,D.D.McLean，M.Kates,"Biodieselproductionfromwastecookingoil:1.Processdesignandtechnologicalassessment",BioresourceTechnology,Vol.89,pp.1-16,2003.)因不外乎酵素的添加具有增加转酯化反应的特性，即使在15%含水量环境下，所述的混合反应中仍有90%的转换率，此外某些特定酵素在水份含量越高的环境中，其反应越是激烈(KaiedaM.,SamukawaT.,KondoA.，FukudaH.，"Effectofmethanolandwatercontentsonproductionofbiodieselfuelfromplantoilcatalyzedbyvariouslipasesinasolvent-freesystem",JournalofBioscienceandBioengineeringVol.91，pl2-15，2001.)，如此的特性很适合运用在水分含量较高的废油炸油提炼生质柴油制程中，但由在酵素的价格过在昂贵，因此目前商业上大多以碱性及酸性催化剂为主。酵素制程虽然有着上述的特性，但因酵素培养不易且需在特定的环境与条件下方能保持其活性，故转酯化反应时，其制程步骤变的相当繁瑣，例如需将反应温度固定在35。C，过高或过低的环境温度都会影响酵素活性，此外制程进行中需不断添加醋酸盐以维持反应环境的Ph值，视反应率的提升，需再行添加适当的醇类含量，并维持每分钟150次的振动频率方可进行反应(BanK.，KaiedaM.，MatsumotoT.,KondoA.，FukudaH.，"WholecellbiocatalystforbiodieselfuelproductionutilizingRhizopusoryzaecellsimmobilizedwithinbiomasssupportparticles"，BiochemicalEngineeringJournalVol.8，p39-43，2001.)，种种严苛的条件将使得量产制程相对复杂化，且较令人担忧的是，随着使用酵素与方式的不同，其反应时间约为6.3~72小时不等，相较在碱性催化剂的简单、快速、转化率高等优点，这也是目前生质柴油量产厂未广泛使用酵素制程的最主要原因。超临界曱醇制程，可在不需添加任何催化剂的条件下，快速的进行转酯化反应，文献所示，一个批次循环可在3分钟生产约5ml的生质柴油(S.Saka,D.Kusdiana，"Biodieselfuelfromrapeseedoilaspreparedinsupercriticalmethanol",FuelVol.80,p225-231,2000)，正因为超临界制程不需添加任何催化剂，因此其反应需添加大量的醇类，其油脂与醇类的混合比例为1:42莫耳，这样的醇类使用量为强碱制程的6倍，为强酸制程的1.41倍；除此的外，为了快速完成转酯化反应，反应时需在45~65MPa与350。C以上的高压高温环境下才可完成，此举将增加所述的制程的危险性与大幅提高反应成本，除此的外目前超临界甲醇制程因受限在高压高温的反应容器，故无法配合量产制造，仅能在实验室进行微量生产与特性分析，此乃所述的制程未来欲大量生产时急需克服的问题。综合上述，因此亟需一种生质柴油提炼装置，来改善现有技术所产生的问题。
发明内容本发明的主要目的是提供一种生质柴油提炼装置，其通过一循环回路，通过可进行旋转混切反应物提供一定的动力，达到缩短生质柴油提炼时的反应时间，减少反应时所消耗的能量，进而提高产能、降低成本的目的。本发明的次要目的是提供一种生质柴油提炼装置，其通过一循环回路，透过具有复数个分支管路将反应物分流再进行汇流，使反应物通过汇流时产生撞击进而细化反应物，达到缩短生质柴油提炼时的反应时间，减少反应时所消耗的能量，进而提高产能、降低成本的目的。为了达到上述的目的，本发明提供一种生质柴油提炼装置，包括一反应槽体，提供容置至少一反应物；以及一均质反应部，其是具有一循环空间且以一管路与所迷的反应槽体形成一循环回路，所述的均质反应部更包括有一转轴，其是设置在所述的循环空间内，所述的转轴可通过一驱动装置带动以进行转动；以及至少一混切体，其是设置在所述的转轴上，所述的混切体可随着所述的转轴的转动以混切所述的至少一反应物，并带动所述的至少一反应物进行循环。较佳的是，所述的反应槽体还具有一加热器，以提供加热所述的至少一反应物。较佳的是，所述的反应槽体还具有一超音波震荡器，以提供能量振动所述的至少一反应物，利用其分子间的高频碰撞，加速其反应时间。较佳的是，所述的混切体还具有一转子，其是设置在所述的转轴上，所述的转子的一端具有一第一混切齿；以及一定子，其是具有与所述的第一混切齿相交错的一第二混切齿。为了达到上述的目的，本发明更提供一种生质柴油提炼装置，包括一反应槽体，提供容置至少一反应物；一均质反应部，其是以一循环管路与所述的反应槽体形成一循环回路，所述的均质反应部更包括有至少一混切体，其是具有一第一管路、复数个分支管路以及一混切管路，所述的第一管路可接收所述的至少一反应物，所述的复数个分支管路是与所述的第一管路相连通以分散所述的至少一反应物，所述的混切管路是与所述的复数个分支管路相连通，以接收由所述的复数个分支管路所汇集的所述的至少一反应物；以及一泵，其是设置在所述的均质反应部与所述的反应槽体之间且与所述的循环管路相连接。图1为本发明生质柴油提炼装置的第一较佳实施例示意图；图2A为本发明生质柴油提炼装置的均质反应部较佳实施例剖面示意图；图2B为本发明均质反应部较佳实施例的混切体剖片示意图；图3为本发明生质柴油提炼装置的均质反应部另一较佳实施例剖面示意图；图4为本发明生质柴油提炼装置的第二较佳实施例示意图；图5为本发明生质柴油提炼装置的均质反应部又一较佳实施例示意图。附图标记说明l-生质柴油提炼装置；10-反应槽体；lOl-加热器；102-超音波震荡器；ll-均质反应部；110-壳体；lll-入口端；112-出口端；113-循环空间；114-转轴；115-混切体；1150-转子；1151-第一混切齿；1152-定子；1153-第一混切齿；116-混切体；12-管路；120-第一管路；121-第二管路；2-生质柴油提炼装置；20-反应槽体；201-加热器；202-超音波震荡器；21-泵；22-均质反应部；220、221-混切体；2201、2211-第一管路；2202、2212-分支管路；2203、2213-混切管路；23-循环管路；230、231、232-管路；90-循环回路。具体实施方式以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。请参阅图1以及图2A所示，其中图1为本发明生质柴油提炼装置的第一较佳实施例示意图；图2A为本发明生质柴油提炼装置的均质反应部较佳实施例剖面示意图。所述的生质柴油提炼装置1，包括一反应槽体10以及一均质反应部II。所述的反应槽体10内具有容置空间可提供容置至少一反应物。所述的均质反应部ll，其是具有一循环空间113且以一管路12与所述的反应槽体IO形成一循环回路90。所述的管路12包括有一第一管路120以及一第二管路121。所述的第一管路120连接所述的反应槽体10的出口端以及所述的均质反应部11的入口端III。所述的第二管路121则连接所述的反应槽体10的入口端以及所述的均质反应部11的出口端112。所述的反应槽体IO还具有一加热器101，以提供加热所述的至少一反应物。除了所述的加热器101的外，所述的反应槽体IO还具有一超音波震荡器102，以提供能量振动所述的至少一反应物，进而辅助提供所述的至少一反应物产生热量，以增加反应物的温度。所述的均质反应部11更包括有一转轴114以及一混切体115。所述的转轴114，其是设置在所述的循环空间113内，所述的转轴114可通过一驱动装置(图中未示)带动以进行转动。所述的驱动装置可为马达。所述的混切体115，其是设置在所述的转轴114上，所述的混切体115可随着所述的转轴114的转动以混切所述的至少一反应物，并带动所述的至少一反应物进行循环。请参阅图2A与图2B所示，图2B为本发明均质反应部较佳实施例的混切体剖片示意图。所述的混切体115还具有一转子1150以及一定子1152。所述的转子1150是设置在所述的轴114上，所述的转子1150的一端具有一第一混切齿1151。所述的定子1152，其是设置在所述的均质反应部的壳体110上，所述的定子1152具有与所述的第一混切齿1151相交错的一第二混切齿1153。请参阅图3所示，所述的图为本发明生质柴油提炼装置的均质反应部另一较佳实施例剖面示意图。在图2A中仅利用一混切体115,而在图3的实施例中则利用了三个混切体116套设在转轴114上，以增加混切反应物的效果。接下来说明本发明的生质柴油提炼装置的第一较佳实施例的操作方式。首先提供如图1的装置1并配合参阅图2A所示。然后，量取一定莫耳比率的油脂与醇类。接着，量取试量的碱性催化剂。随后先将碱性催化剂预溶在醇类的中。然后将油脂倒入所述的反应槽体10内，开启加热器101将油脂预热至适当温度，同时启动超音波震荡器102，加速油脂预热。持续使用超音波震荡，待油脂加热至适当温度时，将催化剂/醇类混合溶液倒入所述的反应槽体10中，将温度持续加热至适当温度以进行转酯化反应。在本实施例中所述的油脂可为动、植物油及回收的废油炸油。接着启动所述的均质反应部11,使所述的转轴114转动以带动所述的混切体115进行转动，此时由在所述的混切体115的转动会产生类似泵的效应，以产生吸力将反应物由所述的反应槽体10内抽取进到所迷的循环空间113内，透过转子1150与定子1152上的混切齿1151、1153,交错的运动，以扰动以及剪切反应物，以增加反应物分子间碰撞的机会，进而达到均质与加速反应的效果。通过上述的生质柴油提炼装置1产生的循环以混切反应物，产生转酯化的反应，进而产生生质柴油(脂肪酸酯类)以及副产品甘油。在转酯化反应的后可以对反应的生成物，亦即，生质柴油(脂肪酸酯类)以及副产品甘油进行后处理的程序。所述的后处理的程序包括有下列步骤，首先添加适当莫耳比例的酸性或者是碱性催化剂，中和生质柴油与甘油的ph值。然后，利用油水分离器，将不同比重的生质柴油、甘油以及不纯的皂化物迅速分离，此举可得到纯净的粗制生质柴油；油水分离利用如静置、重力、离心力等原理的装置，这些装置为现有的技术，在此不做赘述。接着，可将分离的产物再置放在本发明的装置的反应槽体10内，然后添加适当的有机溶剂(如醚类、醇类、烷类、烯类、酮类等化学物质)，使用超音波震荡的方式重复将非酯类的不纯物析出。最后添加适量的水分(如蒸馏水、饱和食盐水、二次去离子水、纯水等)，使用超音波震荡重复水洗至适当次数，将亲水性的不纯物析出。最后启动反应槽体10的加热器101并持续使用超音波震荡，将生质柴油加热至适当温度，回收残留的醇类、有机溶剂以及水分后，即可完成精致的生质柴油。请参阅图4所示，所述的图为本发明生质柴油提炼装置的第二较佳实施例示意图。所述的生质柴油提炼装置2，包括一反应槽体20、一均质反应部22以及一泵21。所述的反应槽体20，提供容置至少一反应物。所述的反应槽体20还具有一加热器201，以提供加热所述的至少一反应物。除了所述的加热器201的外，所述的反应槽体20还具有一超音波震荡器202，以提供能量振动所述的至少一反应物，进而辅助提供所述的至少一反应物产生热量，以增加温度。所述的均质反应部22，其是以一循环管路23与所述的反应槽体20形成一循环回路90。如图5所示，所述的均质反应部22更包括有至少一混切体，本实施例是用两个混切体220、221所串连而成。混切体220、221，其是具有一第一管路2201、2211、复数个分支管路2202、2212以及一混切管路2203、2213。所述的第一管路2201可接收所述的至少一反应物，所述的复数个分支管路2202是与所述的第一管路2201相连通以分散所述的至少一反应物，所述的混切管路2203是与所述的复数个分支管路2202相连通，以接收由所述的复数个分支管路2202所汇集的所述的至少一反应物。然后所述的混切管路2203与另一混切体221的第一管路2211相连接以接收所述的混切管路2203的反应物，然后再透过分支管路2212的分流再汇流至混切管路2213进而达到混切反应物的目的。为了增加混切的效果可由复数个混切体相串连而成，图5中仅显示两个，但可依此类推。所述的泵21,其是设置所述的均质反应部22与所述的反应槽体20之间且与所述的循环管路23相连接。所述的循环管路23包括有管路230、管路231、管路232。管路230连接所述的反应槽体20的出口端以及所述的泵21的入口端。管路231连接所述的泵21的出口端与所述的均质反应部22的所述的第一管路2201。管路232则连接所述的均质反应部22的混切管路2213。所述的泵21可一定程度上提供反应物发生的动力。本实施例的运作方式基本上与图l类似，其主要的目的都是通过使反应物产生剪切混和的作用，而增加均质的效果。当所述的反应物透过泵21的动力进入到所述的第一管路2201时，透过所述的复数个分支管路2202分流，然后再汇流至所述的混切管路2203，在汇流的过程中反应物液体分子间会相互撞击，然后产生剪切混和的效果，使反应物细化，进而达到加速反应的效果。至在其它反应的过程如前所述，在此不做赘述。综合上述，本发明提供的生质柴油提炼装置，可有效缩短生质柴油提炼时的反应时间，减少反应时所消耗的能量，进而提高产能、降低成本，并可在任何温度、压力下快速反应，减少人员操作上的危险性等多项优点。足以满足业界的需求，进而提高所述的产业的竟争力。以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。权利要求1.一种生质柴油提炼装置，其特征在于，其包括一反应槽体，提供容置至少一反应物；以及一均质反应部，其是具有一循环空间且以一管路与所述的反应槽体形成一循环回路，所述的均质反应部更包括有一转轴，其是设置在所述的循环空间内，所述的转轴通过一驱动装置带动以进行转动；以及至少一混切体，其是设置在所述的转轴上，所述的混切体随着所述的转轴的转动以混切所述的至少一反应物，并带动所述的至少一反应物进行循环。2.如权利要求1所述的生质柴油提炼装置，其特征在于，所述的反应槽体还具有一加热器，以提供加热所述的至少一反应物。3.如权利要求2所述的生质柴油提炼装置，其特征在于，所述的反应槽体还具有一超音波震荡器，以提供能量振动所述的至少一反应物。4.如权利要求1所述的生质柴油提炼装置，其特征在于，所述的混切体还具有一转子，其是设置在所述的转轴上，所述的转子的一端具有一第一混切齿；以及一定子，其是具有与所述的第一混切齿相交错的一第二混切齿。5.—种生质柴油提炼装置，其特征在于，其包括一反应槽体，提供容置至少一反应物；一均质反应部，其是以一循环管路与所述的反应槽体形成一循环回路，所述的均质反应部还包括有至少一混切体，其是具有一第一管路、复数个分支管路以及一混切管路，所述的第一管路接收所述的至少一反应物，所述的复数个分支管路是与所述的第一管路相连通以分散所述的至少一反应物，所述的混切管路是与所述的复数个分支管路相连通，以接收由所述的复数个分支管路所汇集的所述的至少一反应物；以及一泵，其是设置在所述的均质反应部与所述的反应槽体之间且与所述的循环管路相连接。6.如权利要求5所述的生质柴油提炼装置，其特征在于，所述的反应槽体还具有一加热器，以提供加热所迷的至少一反应物。7.如权利要求6所述的生质柴油提炼装置，其特征在于，所述的反应槽体还具有一超音波震荡器，以提供能量振动所述的至少一反应物。全文摘要本发明为一种生质柴油提炼装置，包括有提供容置至少一反应物的一反应槽体以及一均质反应部。均质反应部以一管路与反应槽体形成一循环回路。包括有一转轴以及至少一混切体。至少一混切体是设置在转轴上，混切体可随着所述的转轴的转动以混切所述的至少一反应物，并带动至少一反应物进行循环。而在另一较佳实施例中，均质反应部具有至少一混切体，其是具有一第一管路、复数个分支管路以及一混切管路，第一管路接收至少一反应物，复数个分支管路是与第一管路相连通以分散至少一反应物，混切管路是与复数个分支管路相连通，以接收由所述的复数个分支管路所汇集的至少一反应物，从而达到缩短生质柴油提炼时的反应时间，减少反应时所消耗的能量，进而提高产能、降低成本的目的。文档编号C10G3/00GK101126030SQ20061011124公开日2008年2月20日申请日期2006年8月17日优先权日2006年8月17日发明者林修安申请人:林修安