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CN1752185B - 燃料生产装置和方法 - Google Patents

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CN1752185B CN2005101031949A CN200510103194A CN1752185B CN 1752185 B CN1752185 B CN 1752185B CN 2005101031949 A CN2005101031949 A CN 2005101031949A CN 200510103194 A CN200510103194 A CN 200510103194A CN 1752185 B CN1752185 B CN 1752185B
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Abstract

本发明公开了包括第一反应器和回流机制的装置。所述第一反应器具有入口、酶和出口，所述入口接收包括第一反应物、第二反应物、反应产物以及溶解至少部分所述第一和第二反应物的惰性溶剂的混合物；所述酶促进所述第一和第二反应物之间的反应以产生更多反应产物；所述出口输出反应产物，其包括在所述入口接收的反应产物以及所述第一和第二反应物之间反应产生的反应产物。所述回流机制将至少部分所述反应产物从所述出口送回至所述入口。

Description

燃料生产装置和方法
技术领域本发明涉及燃料生产，包括从植物油和动物脂肪生产生物柴油(bio-diesel)燃料。 
发明背景 
可使用植物油和动物脂肪醇解的油源来生产脂肪酸烷基酯，其可用作柴油燃料，本文通常称为“生物柴油”燃料。在一种生产方法中，使用诸如碱金属氢氧化物和醇化物的非酶催化剂来促进该醇解。该醇解的副产物是甘油。该非酶催化剂和甘油一起被除去，而不能重复使用。由于含有大量的所述催化剂，因此甘油的纯化是非常困难的。在另一生产方法中，使用诸如脂肪酶的酶催化剂来促进从天然油脂通过醇解生产烷基酯的反应。将含有甘油三酯和醇的油源溶解在有机溶剂中。使用脂肪酶作为催化剂，所述甘油三酯和醇反应生成烷基酯，副产物为甘油。 
发明内容
一方面，通常本发明涉及用于生物柴油燃料生产的酶催化转酯作用方法，该方法以有效的成本方式生产诸如烷基酯(在某些实施方案中，副产物为甘油)高纯度的燃料，同时废物和还原副产物较少。用于该酶催化转酯作用的处理设备可使用资本投资较低的简单的配置来构建。 
另一方面，通常本发明涉及包括第一反应器的装置，该反应器具有入口、酶及出口，其中所述入口接收包含第一反应物、第二反应物、反应产物和溶解至少部分所述第一和第二反应物的惰性溶剂的混合物；所述酶用于促进所述第一和第二反应物之间的反应以产生更多反应产物；所述出口将反应产物输出，其包括所述入口接收的反应产物和所述第一和第二反应物之间的反应生成的反应产物。所述装置包括回流机制(returnmechanism)以将来自出口的反应产物的至少部分送回所述入口。 
本发明的实施包括一个或多个以下特征。 
所述反应产物包括烷基酯。所述回流机制将至少部分所述烷基酯送回入口。所述混合物包括溶解至少部分所述第一反应物、第二反应物和反应产物的溶剂。所述出口至少输出所述烷基酯、所述溶剂和未反应的第一反应物。 
所述装置还包括蒸发器，以将所述溶剂蒸发产生包括所述烷基酯和未反应的第一反应物的混合物。所述出口还可输出甘油。所述装置还可包括蒸发器，以将所述溶剂蒸发产生包括所述烷基酯、甘油和未反应的第一反应物的混合物。所述装置还包括相分离装置，以根据液液相分离将所述烷基酯与甘油分离。 
所述第一反应物包括甘油三酯。所述第一反应物包括羧酸。所述第二反应物包括伯醇和仲醇中至少一种。所述第一反应物包括植物油和动物脂肪中至少一种。所述反应产物含有适合用作燃料的组合物。所述反应产物含有适合用作柴油机燃料的组合物。所述反应产物含有适合用作内燃柴油机和燃气轮机柴油机中至少一种的燃料的组合物。 
所述装置还包括混合器，其具有用于接收所述第一反应物的第一入口、用于接收所述第二反应物的第二入口、用于接收来自所述反应器出口的部分反应产物的第三入口，用于接收所述惰性溶剂的第四入口和用于输出包括所述第一反应物、第二反应物、惰性溶剂和反应产物的混合物的出口。所述出口还输出其它组分，且所述回流机制还将至少部分所述其它组分送回所述入口。所述酶促进了所述其它组分和所述第二反应物之间的反应，以产生更多的反应产物。所述其它组分包括甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯和羧酸中至少一种。 
所述装置还包括第二反应器，该反应器具有入口、酶及出口，其中所述入口接收来自所述第一反应器出口的另外的第二反应物和反应产物；所述酶用于促进所述第二反应物和其它组分之间的反应以产生更多的反应产物；所述出口将反应产物输出，其包括所述第二反应器入口接收的反应产物和所述第二反应物和其它组分之间的反应生成的反应产物。 
所述装置还包括蒸发器，以将所述惰性溶剂和未反应的第一反应物及未反应的第二反应物中至少一个蒸发。所述装置还包括短程蒸发器(short-path evaporator)，以将所述反应产物与残余的未反应的反应物分离。所述反应产物包括烷基酯。所述反应产物包括至少99％的烷基酯。所述装置还包括回流机制，以将来自所述第二反应器出口的烷基酯的至少部分送回所述第一反应器的入口。所述第一反应物包括甘油三酯或羧酸，且所述第二反应物包括伯醇或仲醇。 
再一方面，通常本发明涉及包括反应器的装置，该反应器具有接收包括反应物的混合物的入口，促进所述反应物间的反应的酶，以及将至少部分所述反应产物送回所述入口的回流机制。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。 
所述反应产物包括烷基酯，且所述回流机制将至少部分所述烷基酯送回所述入口。所述反应物包括(1)甘油三酯和羧酸中至少一个，及(2)伯醇和仲醇中至少一个。所述酶包括脂肪酶。 
再一方面，通常本发明涉及用于产生烷基酯的系统，其包括第一子系统和第二子系统。所述第一子系统包括第一反应器，其具有第一入口、第一酶和第一出口，其中所述第一入口接收包括第一反应物、第二反应物和用于溶解所述第一和第二反应物的第一惰性溶剂的第一混合物；所述第一酶用于促进所述第一反应物和第二反应物之间的反应以产生反应产物；所述第一出口输出所述反应产物、惰性溶剂和其它组分。所述第二子系统包括第二反应器，其具有第二入口、第二酶和第二出口，其中所述第二入口接收包含另外的第二反应物、惰性溶剂、至少部分的反应产物和来自所述第一出口的其它组分的第二混合物，所述第二酶用于促进所述第二反应物和其它组分之间的反应以产生更多的反应产物，且所述第二出口输出所述反应产物，其包括所述第二入口接收的反应产物和由所述第二反应物与其它组分之间的反应产生的反应产物。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。 
所述反应产物包括烷基酯。所述系统还包括用于将来自所述第一出口的烷基酯的至少部分送回所述第一入口的回流机制。所述系统还包括用于将来自所述第二出口的烷基酯的至少部分送回所述第一入口的回流机制。第二反应器出口处的反应产物中烷基酯的百分比高于第一反应器出口处的反应产物中的烷基酯的百分比。 
所述第二子系统包括分离器，其用于从所述第二出口输出的第一溶 液中去除不同于烷基酯的组分的至少部分，以获得含有至少90％重量比的烷基酯的第二溶液。所述分离器包括蒸发器。所述分离器包括液液分离器。 
所述第一子系统包括分离器，其用于从所述第一出口输出的第一溶液中去除不同于烷基酯的组分的至少部分，以获得烷基酯浓度高于所述第一溶液的第二溶液。所述分离器包括蒸发器。所述分离器包括液液分离器。 
在某些例子中，所述第一反应物包括甘油三酯。在其它例子中，所述第一反应物包括羧酸。所述第二反应物包括伯醇和仲醇中至少一种。所述第一子系统包括混合器，其具有用于接收所述第一反应物的第一入口，接收所述第二反应物的第二入口，接收所述惰性溶剂的第三入口，混合所述第一反应物、第二反应物和所述惰性溶剂的结构，以及用于输出包括所述第一反应物、第二反应物和惰性溶剂的第一混合物的出口。在某些例子中，所述第一酶与所述第二酶相同。在其它例子中，所述第一酶与所述第二酶不同。所述第一酶和第二酶中至少一个包括脂肪酶。 
再一方面，通常本发明涉及包括反应器、分离单元和回流机制的装置。所述反应器具有用于传输包括第一反应物、第二反应物、惰性溶剂和反应产物的均匀状态的混合物的管路，接收药筒的连接器，所述药筒具有用于从所述管路接收所述混合物的入口，用于促进所述第一反应物和第二反应物之间的反应以产生更多的反应产物的酶，以及输出所述反应产物的出口，其包括所述入口接收的反应产物和由所述第一反应物和第二反应物之间的反应产生的反应产物。所述分离器单元对所述出口的输出进行处理产生具有较高百分比的反应产物的溶液。所述回流机制将至少部分所述溶液送回所述管路。 
再一方面，通常本发明涉及用于产生烷基酯的系统，其包括第一子系统和第二子系统。所述第一子系统包括第一反应器，其具有用于传输包括第一反应物、第二反应物、惰性溶剂和烷基酯的均匀状态的第一混合物的第一管路，接收第一药筒的第一连接器，所述第一药筒具有用于从所述第一管路接收所述混合物的第一入口，用于促进所述第一反应物和第二反应物之间的反应以产生烷基酯的第一酶，以及输出所述烷基酯、 所述溶剂和其它组分的第一出口。所述第二子系统包括第二反应器，其具有用于传输包括另外的第二反应物、惰性溶剂和来自所述第一出口的烷基酯和其它组分的至少部分的第二混合物的第二管路，接收第二药筒的第二连接器，所述第二药筒具有用于从所述第二管路接收所述混合物的第二入口，用于促进所述第二反应物和其它组分之间的反应以产生更多烷基酯的第二酶，以及输出所述烷基酯的第二出口。 
再一方面，通常本发明涉及用于产生烷基酯的系统，其包括用于接收包括第一反应物和第二反应物的混合物的药筒，所述药筒包括用于促进所述第一和第二反应物间的反应以产生反应产物的酶，所述药筒具有标识符，和根据该药筒的标识符来控制所述系统的操作条件的控制器。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。 
所述反应产物包括烷基酯。所述酶包括脂肪酶。所述控制器根据所述标识符控制泵速，其中所述泵速影响所述溶液经过所述药筒的速度。所述控制器根据所述标识符控制加热器，其中所述加热器影响所述溶液的温度。所述控制器根据所述标识符确定何时发出所述药筒需要更换的信号。 
再一方面，通常本发明涉及包括第一反应器、第一分离器和回流机制的装置，所述反应器具有用于接收油源和反应物的入口，用于促进所述油源与反应物之间的反应以产生所需产物和其它组分的酶；所述第一分离器用于将所需产物与所述其它组分分离以产生所需粗产物；且所述回流机制将所需粗产物的至少部分送回所述第一反应器的入口。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。 
所需产物包括燃料。所需产物包括烷基酯。 
所述装置还包括第二反应器和第二分离器，所述第二反应器具有用于接收包含另外的反应物和至少部分所述粗产物的混合物的入口，用于促进所述反应物和所述粗产物组分之间的反应以产生更多所需产物的酶；所述第二分离器用于将所需产物与其它组分分离以产生高纯度的所需产物。 
所述油源包括甘油三酯和羧酸中至少一种。所述粗燃料包括烷基酯。所述反应物包括伯醇和仲醇中至少一种。所述酶包括脂肪酶。
再一方面，通常本发明涉及包括含有酶的药筒的装置，将所述药筒配置为与烷基酯发生器连接。所述烷基酯发生器包括混合器和回流机制，该混合器将第一反应物、第二反应物、惰性溶剂和烷基酯混合形成流过所述药筒的溶液，其中所述药筒中的酶促进所述第一和第二反应物间的反应，以产生更多的烷基酯；所述回流机制将所述第一和第二反应物间的反应产生的烷基酯的至少部分送回所述混合器。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。 
所述酶包括脂肪酶。所述药筒在其上包括与所述烷基酯发生器操作相关的信息。 
再一方面，通常本发明涉及包括含有酶的药筒的装置，将所述药筒配置为与产生烷基酯的二级系统的第一子系统相连。所述第一子系统接收第一反应物、第二反应物和惰性溶剂，并使包括所述第一反应物、第二反应物和惰性溶剂的混合物通过所述药筒，所述酶促进所述第一和第二反应物间的反应以产生第一产物，其中通过第一分离器对所述第一产物进行处理以产生具有烷基酯第一百分比的粗产物。所述第二子系统接收所述粗产物和另外的第二反应物，并产生第二产物，其中通过第二分离器对所述第二产物进行处理以产生具有烷基酯第二百分比的精制产物，其中所述第二百分比高于第一百分比。 
再一方面，通常本发明涉及包括含有酶的药筒的装置，将所述药筒配置为与产生烷基酯的二级系统的第二子系统相连。所述第一子系统接收第一反应物和第二反应物，并产生具有第一烷基酯百分比的粗产物。所述第二系统接收所述粗产物和另外的第二反应物，使包括所述粗产物和另外的第二反应物的混合物通过所述药筒，所述酶促进所述粗产物中的成分与所述第二反应物间的反应以产生输出，其中通过分离单元对所述输出进行处理，以产生具有烷基酯第二百分比的精制产物，其中所述第二百分比高于所述第一百分比。 
再一方面，通常本发明涉及包括含有脂肪酶的药筒的装置，所述药筒配置为与烷基酯发生器连接。所述烷基酯发生器包括混合器，该混合器将油源和伯醇或仲醇在有机溶剂中混合以形成流过所述药筒的溶液，其中所述油源包括甘油三酯，且所述脂肪酶促进所述甘油三酯和伯醇或 仲醇之间的反应以产生烷基酯，其中在整个反应过程中所述溶液不发生相分离，且产生副产物甘油。所述烷基酯发生器还包括蒸发器、相分离器和第二分离器，所述蒸发器用于去除所述有机溶剂和未反应的伯醇或仲醇，所述相分离器用于将所述烷基酯与甘油分离，所述第二分离器用于将烷基酯与未反应的油源分离。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。所述第二分离器包括短程蒸发器。 
再一方面，通常本发明涉及包括含有脂肪酶的药筒的装置，所述药筒配置为与烷基酯发生器连接。所述烷基酯发生器包括混合器，该混合器将油源和伯醇或仲醇在有机溶剂中混合以形成流过所述药筒的溶液，其中所述油源包括甘油三酯，且所述脂肪酶促进所述甘油三酯和伯醇或仲醇之间的反应以产生烷基酯，其中在整个反应过程中所述溶液不发生相分离，且产生副产物水。所述烷基酯发生器还包括蒸发器和分离器，所述蒸发器用于去除所述有机溶剂和未反应的伯醇或仲醇，所述分离器用于将烷基酯与未反应的油源分离。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。所述第二分离器包括短程蒸发器。 
再一方面，通常本发明涉及包括蒸发器和分离器的装置，所述蒸发器具有用于接收包含烷基酯、醇、惰性溶剂和甘油的混合物的入口，所述蒸发器用于蒸发所述惰性溶剂和醇以产生包括烷基酯和甘油的溶液；且所述分离器具有用于接收所述溶液的入口，所述分离器根据液液相分离将所述烷基酯与甘油分离。 
再一方面，通常本发明涉及动力发生器，其包括基于酶的烷基酯发生器和发电机。所述烷基酯发生器包括用于接收包含反应物的混合物的入口，用于促进所述反应物间的反应以产生烷基酯的酶，用于将来自所述出口的烷基酯的至少部分送回所述入口的回流机制。所述发电机包括用于接收所述烷基酯发生器产生的烷基酯的入口，用于将所述烷基酯中的能量转换为电的转换器，及用于输出所述转换器产生的电的出口。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。 
所述烷基酯发生器至少部分由所述发电机产生的电驱动。所述反应 物包括甘油三酯和醇。 
再一方面，通常本发明涉及包括用于储存反应物的贮存器、基于酶的烷基酯发生器和发动机的交通工具。所述烷基酯发生器包括用于接收包含反应物的混合物的入口，用于促进所述反应物间的反应以产生烷基酯的酶，用于将来自所述出口的烷基酯的至少部分送回所述入口的回流机制。所述发动机包括用于接收所述烷基酯发生器产生的烷基酯的入口，用于将所述烷基酯中的能量转换为动能的转换器。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。 
所述烷基酯发生器至少部分由所述发动机产生的动能驱动。在某些例子中，所述交通工具还包括传输机制，以将所述动能传输至轮子。在某些实施例中，所述交通工具还包括将所述动能传输至推进器的传输机制。 
再一方面，通常本发明涉及包括用于储存反应物的贮存器、酶基烷基酯发生器和发电机的交通工具。所述烷基酯发生器包括用于接收包含反应物的混合物的入口，用于促进所述反应物间的反应以产生烷基酯的酶，用于将来自所述出口的烷基酯的至少部分送回所述入口的回流机制。所述发电机包括用于接收所述烷基酯发生器产生的烷基酯的入口，用于将所述烷基酯中的能量转换为电的转换器，及用于输出所述转换器产生的电的出口。所述交通工具还包括电子元件和用于将至少部分所述发电机产生的电传输至所述电子元件的电线。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。在某些例子中，所述交通工具包括飞机。在某些例子中，所述交通工具包括汽车。在某些例子中，所述交通工具包括轮船。 
再一方面，通常本发明涉及包括用于烹调食物的厨房、用于储存烹调食物用过的回收油的贮存器和基于酶的烷基酯发生器的建筑。所述烷基酯发生器包括用于接收包含所述回收油和反应物的混合物的入口，用于促进所述回收油和反应物之间的反应以产生烷基酯的酶，用于将来自所述出口的烷基酯的至少部分送回所述入口的回流机制。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。 
所述建筑还包括发电机和电线，所述发电机包括用于接收所述烷基 酯发生器产生的烷基酯的入口，用于将所述烷基酯中的能量转换为电的转换器，及用于输出所述转换器产生的电的出口；所述电线用于将至少部分所述电传输至所述建筑。 
再一方面，通常本发明涉及用于产生烷基酯的装置，所述装置混合器、反应器、蒸发器和相分离器，其中所述混合器将油源与伯醇或仲醇在有机溶剂中混合形成溶液，所述油源包括甘油三酯；所述反应器接收所述溶液，并包括用于促进所述甘油三酯和伯醇或仲醇之间的反应以产生烷基酯的脂肪酶，其中产生副产物甘油；所述蒸发器用于去除所述有机溶剂和未反应的伯醇或仲醇；且所述相分离器用于将所述烷基酯与甘油分离。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。 
所述反应器接收的溶液在整个反应过程中不发生相分离。所述有机溶剂的每个分子都包括杂原子和多个碳原子，其中所述碳原子数目为4-8。所述有机溶剂包括C4-C8的叔醇。所述有机溶剂包括以下至少一种：叔丁醇、2-甲基-2-丁醇、2，3-二甲基-2-丁醇、2-甲基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、3-乙基-3-戊醇、2，3-二甲基-2-戊醇、2，3-二甲基-3-戊醇、2，2，3-三甲基-3-戊醇、2-甲基-2-己醇和3-甲基-3-己醇。所述有机溶剂包括嘧啶。所述伯醇和仲醇两者中至少一个由1-18个碳原子构成。所述油源包括植物油、动物油和废油脂中至少一种。 
所述装置还包括载体，其中所述脂肪酶固化在所述载体上。所述脂肪酶包括南极洲假丝酵母(candida antarctica)脂肪酶、嗜热真菌(thermomyces lanuginosa)脂肪酶、荧光假单胞菌(pseudomonas fluorescens)脂肪酶、洋葱假单胞菌(pseudomonas cepacia)脂肪酶及viscosum色素杆菌(chromobacterium viscosum)脂肪酶。所述反应器的一部分维持在0-95℃的反应温度，以促进所述甘油三酯与伯醇或仲醇之间的反应。所述装置还包括配置用来在1-180分钟内产生流过所述反应器的溶液的泵。 
所述装置还包括加热器，以将所述油源加热至150-215℃。在将所述油源输送至所述混合器之前，将所述加热的油源冷却至所述反应温度。所述装置还包括入口，以在所述溶液输送至所述反应器前将烷基酯加入所述溶液。所述装置还包括回流机制，以使所述相分离器分离的烷基酯 的至少部分进入所述入口并加入所述溶液中。 
再一方面，通常本发明涉及一种方法，该方法包括将药筒插入烷基酯发生器，所述药筒具有入口、出口和位于所述入口和出口之间的酶；读取在所述药筒上编码的信息；及根据所述信息控制所述烷基酯发生器的操作。 
本发明的实施可包括一个或多个以下特征。对所述烷基酯发生器操作的控制包括控制流入所述药筒入口的溶液的温度和流速中至少一个。 
再一方面，通常本发明涉及加工食物的方法，所述方法包括用油加工食物；回收用来加工所述食物的油；接收包括回收油、反应物和惰性溶剂的混合物；使用酶来促进所述回收油和反应物间的反应以产生烷基酯；通过将部分所述烷基酯与所述混合物混合将至少部分所述烷基酯再循环，所述烷基酯辅助所述回收油和反应物的溶解；由所述烷基酯产生电能或机械能；并驱动使用所述电能或机械能来加工食物的装置。 
再一方面，通常本发明涉及开动交通工具的方法，所述方法包括接收包括反应物和惰性溶剂的混合物，使该混合物通过酶药筒以促进所述反应物间的反应以产生烷基酯；通过将部分所述烷基酯与所述混合物混合将至少部分所述烷基酯再循环，所述烷基酯辅助所述回收油和反应物的溶解；由所述烷基酯产生电能或机械能；并驱动使用所述电能或机械能来开动交通工具的装置。 
通过以下说明和权利要求，本发明的其它特征和优点是显而易见的。 
本文涉及的所有出版物、专利申请、专利或其它参考文献均引入作为参考。当与所述参考文献产生矛盾时，以本发明的说明书包括定义为准。 
附图说明
图1所示为燃料生产系统的简图。 
图2A-2D燃料生产设备的不同配置的简图。图2A为具有粗生物柴油回流的单级设备。图2B为具有来自第一级回流的粗生物柴油的二级设备。图2C为一级设备。图2D二级设备。 
图3为具有粗生物柴油回流的单级设备简图。
图4为具有粗生物柴油回流的单级设备的示意图。图4A-C为图4的局部放大图。 
图5为具有粗生物柴油回流的单级设备的示意图。图5A-D为图5的局部放大图。 
图6为具有粗生物柴油回流的二级设备的示意图。图6A-C为图6的局部放大图。 
图7为燃料生产系统的简图。 
图8连接有发电机的燃料生产系统的简图。 
图9为具有燃料生产系统的运输工具的简图。 
图10为连接有燃料处理单元的燃料生产系统简图。 
具体实施方式
1.概述
参考图1，燃料生产系统包括处理设备100，其采用诸如豆油的油源110，并产生诸如烷基酯的生物柴油燃料150或诸如润滑油或化学中间体的相关产物。处理设备100使用每个利用酶催化剂142的一个或多个反应器140。所述处理设备利用诸如无水叔醇或无水嘧啶的惰性溶剂120，以及诸如伯醇或仲醇的反应物130，该伯醇或仲醇例如甲醇。在处理过程中，处理设备100回收一些惰性溶剂120和反应物130，用来补充供料。所述处理设备还产生诸如废水或甘油的联产物160。 
以下对一些不同规格的所述处理设备进行了描述。这些规格的区别在于以下特征，例如，诸如反应器处理级的数量(例如，单个反应器为单级，两个反应器为二级)，在级反应器之前的中间粗生物柴油的回流安排，以及在特殊的油源中，惰性溶剂、生物催化剂和相关的所用操作条件。例如，所述处理设备能够以连续的流量方式操作，或可选择地以锅式方式操作。 
不同规格的所述处理设备可具有不同的物理尺寸。在一个例子中，所述设备相对紧凑，例如制冷机尺寸，允许在消耗所述生物柴油燃料的位点展开，诸如用于发电的柴油发动机。其它的规格可对应增加的产量有明显增加的尺寸。在一些例子中，能将所述设备设计成家用的具有与大型冰箱相似的尺寸，并能够有每天200升或更低的产量。在其它的例子中，能够将所述设备设计成农场、购物商场或军事领域使用，并具有与长度为20-40英尺的容器的相似尺寸。在其它的例子中，能够将设备100设计成用于商业工厂使用并具有40,000吨至大于250,000吨的年产量。 
1.1设备配置
参考图2A-D，四个示例性的设备配置采用不同数量级和不同类型的回流。参考图2A，单级设备采用单反应器140。反应器(R-1)140的输出返回至分离器(S-1)220，其包括来自所述反应器输出的分离惰性溶剂120的组分，未反应的反应物130及副产物160，来产生粗生物柴油产物225，例如，利用蒸发器和液-液分离器的组合。由混合器210的输出提供反应器R-1140的输入，该混合器接收油源110、惰性溶剂120和反应物130。在此规格的设备中，混合器210还接收由分离器S-1输出提供的一些粗生物柴油225。这种粗生物柴油的回流具有两个优点：(1)增加所述反应物中反应的完整性，及(2)减少所需的在混合器210中混合的惰性溶剂量。分离器220的输出返回至最终的分离器230，例如，短路径蒸发器或短路径蒸馏作用，其进一步纯化所述生物柴油来产生“纯的”生物柴油150的输出。作为例子，粗生物柴油225可以是90-99％重量百分比纯度，且纯的生物柴油150可以高于99％重量纯度。此规格的设备具有相对少的组件，因此能够适于小的和便携式规格以及较大的规格。 
参考图2B，二级设备100B利用两个工段101和105，每个包括反应器140。第一反应器(R-1)140和第一分离器(S-1)220的设置与图2A所示类似，包括利用自第一分离器220的输出至对于第一反应器140的混合器210的粗生物柴油225回流。在此规格的设备中，所述第一分离器220的输出返回至第二混合器210，该混合器混合粗生物柴油225以及另外的惰性溶剂120和反应物130。第二混合器210的输出返回至第二反应器(R-2)140。第二反应器140的输出流经第二分离器(S-2)220。第二分离器220的输出能够直接用作生物柴油燃料150，或在输出前优选通过最终分离器230。作为例子，在此二级设备中，从第一分离器220的粗生物柴油225输出为至少90％重量百分比纯度，而第二分离器的输出为至少95％ 纯度。 
参考图2C-D，没有采用粗生物柴油的设备具有另外与如图2A-B所示设备相似的配置。作为例子，在这些规格的所述设备中的第一分离器220的输出为至少80％纯度，且在如图2D所示的两级规格中，所述第二分离器的输出为至少95％纯度。 
当所述催化剂(例如脂肪酶的特殊类型)昂贵，且所述终产物具有高附加值时，例如对于医药用途，该单级设备100C是有作用的。在单级设备100C中所需的脂肪酶量可少于二级设备100B和100D的所需量，因此能够成本更有效地制备终产物。 
设备100A至100D可具有多种配置。在所述设备中可包括附加的组件，例如增加或降低所述溶液温度的热交换器，及控制所述溶液流量的泵。可包括去除床来去除不需要的湿度、甘油或其它不需的来自产物的杂质。例如，在单级设备100A中，分离器230能够从所述产物中分离未完全反应原料(例如，反应物和油源)，从而再循环未完全反应原料。在这种情况下，用离子交换树脂填充的去除甘油床可用来从所述再循环原料中去除痕量的甘油。 
在一些例子中，使用当某些类型的酶催化剂时，例如使用嗜热真菌(thermomyces lanuginose)脂肪酶时，限制流入反应器140的溶液中的湿度量是有用的。在这种情况下，对于更小的设备，在油给料入口物流处能够使用利用湿度吸附(或吸收)树脂填充的药筒式除水床。对于较大的设备，能够通过其它的去除技术来控制水的湿度，例如蒸发或热干空气剥脱仪器。 
在所述二级设备(例如，100B和100D)的例子中，可省去最终的分离器230。 
在设备100A至100D中，通过热力学可确定反应器140中的反应平衡，且不依赖于所述酶催化剂的类型。因此，所述生物柴油的的浓度是温度、惰性溶剂浓度、反应物浓度及产物浓度的函数。当其它条件保持一致时，不同温度能够获得不同生物柴油平衡浓度。 
1.2化学配置
如Chih-Chung Chou在2004年9月20日提交的题目为“制备烷基酯的方法”的美国申请第10/945,339号中描述了适合不同规格的燃料生产设备的油源、惰性溶剂、反应物和催化剂以及相关的包括温度和反应时间的操作条件，其在此引用作为参考。 
处理方法是基于高纯度烷基酯可从油给料(例如，植物油或动物油)中通过脂肪酶催化反应容易地制备这一发现，其中脂肪酶的失活被最小化了。特别是，通过转酯作用或酯化反应可产生烷基酯。所述方法包括(1)将含有甘油三酯或羧酸的油源与第一伯醇或第一仲醇在第一有机溶剂中混合来形成第一溶液；其中每分子第一有机溶剂含有杂原子和4-8个碳原子；(2)将所述甘油三酯或所述羧酸与所述第一伯醇或第一仲醇在第一脂肪酶的存在下反应来产生第一烷基酯，其中所述第一溶液在所述整个反应中不进行相分离；及(3)从所述第一溶液中分离所述第一烷基酯。 
适合的油源的例子包括植物油(例如微藻类油)，动物油(例如，鱼油、猪油、炼好的动物脂或牛羊脂)，废弃油脂(例如废弃的餐油脂)，或其水解部分(例如羧酸)。在混合步骤之前，可将所述油源加热到150-215℃并冷却到所述反应温度。 
在反应前，可将所述油源与第一伯醇或第一仲醇在第一有机溶剂中混合来形成单相溶液。第一伯醇和仲醇的例子包括含有1-18个碳原子的醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇、3-甲基-1-丁醇、己醇、辛醇、癸醇或月桂醇。所述第二有机溶剂的例子包括嘧啶或C4-C8叔醇(例如，t-丁醇、2-甲基-2-丁醇、2，3-二甲基-2-丁醇、2-甲基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、3-乙基-3-戊醇、2，3-二甲基-2-戊醇、2，3-二甲基-3-戊醇、2，2，3-三甲基-3-戊醇、2-甲基-2-己醇或3-甲基-3-己醇)。所述第一有机溶剂可与其它的适合的溶剂混合。优选地，所述第一有机溶剂可与烷基酯混合，其可以是从本发明方法中获得的烷基酯或从其它来源的烷基酯(例如，购自商业来源)。当所述第一有机溶剂与另一种溶剂一起使用时，其加入量能够满足维持所述反应中第一溶液的均一性，由此最小化所述第一脂肪酶的失活。术语“脂肪酶”指能够催化转酯作用或酯化反应的任何酶。例子包括南极州假丝酵母脂肪酶，嗜热真菌(thermomyces lanuginose)脂肪酶、荧光假单胞脂肪酶、洋葱假单胞菌脂肪酶或viscosum色素杆菌脂肪酶。所 述第一脂肪酶包括单一脂肪酶和两种或更多种脂肪酶的组合。有效将其固化在所述第一反应器中的载体上。可在0-95℃(例如20-95℃)进行所述转酯作用或酯化反应1-180分钟(例如，10-90分钟或20-60分钟)来获得所述的第一烷基酯。 
在含甘油三酯的油源与第一伯醇或仲醇的转酯作用反应中，产生作为副产物的甘油。出乎意料的是，在通过蒸发去除第一有机溶剂和未反应的第一伯醇或仲醇之后，可通过相分离容易地从所述第一烷基酯与甘油中获得所述第一烷基酯。上述的油源也可含有甘油一酯、甘油二酯或羧酸。在与甘油三酯相似的方式下甘油一酯和甘油二酯与所述第一伯醇或仲醇反应。通过酯化反应，所述羧酸与所述第一伯醇或仲醇反应，其中水作为副产物产生并在所述蒸发过程中可容易地被除去。 
在含羧酸的油源与第一伯醇或仲醇的酯化反应中，产生作为副产物的水(但不是甘油)。同样出人意料的是，通过蒸发除去所述第一有机溶剂、未反应的第一伯醇或仲醇和水可容易地获得所述的第一烷基酯。当上述的油源含有显著含量的甘油三酯、甘油二酯或甘油一酯时，可以前述段落描述的方式获得所述第一烷基酯。 
如果上述获得的第一烷基酯掺杂有甘油一酯、甘油二酯、甘油三酯或羧酸，能够通过另一转酯作用或酯化反应与醇进一步反应去除所述的的掺杂物。特别是，所述第一烷基酯能够在第二有机溶剂中，与第二伯醇或仲醇混合来形成第二溶液。第二有机溶剂的每一分子含有4-8个碳原子和一个杂原子。第二有机溶剂与所述第一有机溶剂可以相同或不同。第二伯醇或仲醇优选与所述第一伯醇或仲醇相同。在第二溶液中的所述甘油一酯、甘油二酯、甘油三酯或羧酸随后可与所述第二伯醇或第二仲醇在第二脂肪酶的存在下反应来生成第二烷基酯。在此反应中，所述第二溶液不进行相分离。所述第二脂肪酶与第一脂肪酶可相同或不同。由此获得的第一和第二烷基酯可随后从所述第二溶液中分离。优选地，所述第二烷基酯与所述第一烷基酯相同。 
以下对处理方法的一些实施例进行描述。 
1.2.1实施例1
使用豆油作为油源来制备烷基酯。特别地，将精练的豆油(55.4wt％)与无水甲醇(8.6wt％)和无水t-丁醇(36.0wt％)在第一混合器中混合来形成一相溶液。随后将所述溶液送至第一反应器，该反应器用NOVOZYM435(a candida antarctica lipase；Novozymes A/S，Bagsvaerd，Denmark)填充。特别地，将NOVOZYM435固化在载体(大孔树脂)上并随后放入所述的反应器中。所述反应器的温度为45℃。反应时间为62分钟。反应完成后，将所述溶液返回至真空蒸发器，随后至液-液分离器来获得产物。通过HPLC(柱：Luna Su C18(2)250×4.6mm，phenomenex；移动相：甲醇、己烷和异丙醇；UV检测器：UV-2075，JASCO，Japan)测定所述产物的组成。出乎意料的是，所获得的产物含有96.19wt％(重量百分比)的烷基酯，3.59wt％甘油一酯和甘油二酯，以及0.22wt％甘油三酯。 
在另一实验中，利用烷基酯作为共溶剂。特别是，将精练豆油(49.1wt％)与无水甲醇(7.6wt％)、无水t-丁醇(20.5wt％)和无水烷基酯(22.8wt％)在第一混合器中混合来形成一相溶液。除反应进行58.0分钟完成外，其它反应条件与上述的条件相同。出乎意料的是，获得的产物含有96.10wt％烷基酯、3.23wt％甘油一酯和甘油二酯，以及0.67wt％甘油三酯。 
在又一实验中，使用t-戊基醇和烷基酯作为溶剂。特别地，将精练豆油(40.8wt％)与无水甲醇(6.3wt％)、无水t-戊基醇(37.3wt％)和烷基酯(15.6wt％)在第一混合器混合来形成一相溶液。除反应进行53.0分钟完成外，其它反应条件与上述的条件相同。出乎意料的是，获得的产物含有96.96wt％烷基酯、2.64wt％甘油一酯和甘油二酯，以及0.40wt％甘油三酯。 
1.2.2实施例2 
将从实施例1中获得的烷基酯与无水甲醇无水t-丁醇在另一混合器中混合来形成一相溶液。由此形成的溶液含有70.00wt％的烷基酯、2.8wt％掺杂物(即，2.47wt％的甘油一酯和甘油二酯，以及0.31wt％甘油三酯)、7.28wt％的甲醇和19.94wt％的t-丁醇。随后将所述溶液送至另一反应器，该反应器用NOVOZYM435填充。特别地，将NOVOZYM435固 化在载体上，随后放入所述反应器中。所述第二反应器的温度为45℃。所述反应时间为17.5分钟。完成反应后，将所述溶液返回至另一真空蒸发器中，然后至另一液-液分离器来获得产物。通过HPLC测定所述产物的组成。 
出乎意料的是，所获得的产物含有99.24wt％烷基酯、0.65wt％甘油一酯和甘油二酯，以及0.11wt％甘油三酯。 
1.2.3实施例3 
使用非豆油的油源作为起始材料以实施例1所述相同的方式来制备烷基酯。使用的油源包括含有高量自由脂肪酸的废餐油脂、含低量自由脂肪酸的废餐油脂、牛羊脂、猪油、鱼油、棕榈油和蓖麻油。在一个实验中，使用含有高量自由脂肪酸的废餐油脂。特别地，将含有此种废餐油脂(49.1wt％)、无水甲醇(7.6wt％)、t-丁醇(20.5wt％)和烷基酯(22.8wt％)的溶液返回至所述含NOVOZYM435的反应器中。特别地，将NOVOZYM435固化在载体上并随后放入所述的反应器中。所述反应器的温度为45℃。所述反应时间为24.0分钟。从所述反应器中分离产物并用HPLC测定其组成。出乎意料的是，上述获得的产物含有96.63wt％烷基酯、3.17wt％甘油一酯和甘油二酯，以及0.20wt％甘油三酯。 
在另一实验中，实验鱼油作为油源。特别地，将鱼油(52.4wt％)与无水甲醇(7.8wt％)和无水嘧啶(39.8wt％)在第一混合器中混合来形成一相溶液。除反应进行25.0分钟完成外，其它反应条件与上述的条件相同。出乎意料的是，获得的产物含有95.63wt％烷基酯、3.03wt％甘油单酯和甘油二酯，以及1.34wt％甘油三酯。 
在又一实验中，利用棕榈油(植物油)作为油源。特别地，将植物油(46.5wt％)与无水甲醇(7.5wt％)和无水t-戊基醇(46.0wt％)在第一混合器中混合来形成一相溶液。除反应进行41.0分钟完成外，其它反应条件与上述的条件相同。出乎意料的是，获得的产物含有96.97wt％烷基酯、1.95wt％甘油一酯和甘油二酯，以及1.08wt％甘油三酯。 
1.2.4实施例4
以实施例1所述相同的方式利用伯醇作为起始材料来制备烷基酯。使用的醇包括甲醇、乙醇、异丁醇、3-甲基-1-丁醇、己醇、辛醇、癸醇和月桂醇。在一个实验中，用含有鱼油(52.0wt％)、乙醇(11.2wt％)和无水t-丁醇(36.8wt％)的溶液返回至所述含有NOVOZYM435的反应器中。特别地，将NOVOZYM435固化在载体上并随后放入所述的反应器中。所述反应器的温度为45℃。所述反应时间为39.0分钟。从所述反应器中分离产物并用HPLC测定其组成。出乎意料的是，上述获得的产物含有97.44wt％烷基酯、1.44wt％甘油一酯和甘油二酯，以及1.11wt％甘油三酯。 
在另一实验中，使用己醇(C6醇)作为起始材料。特别地，将豆油(53.7wt％)与无水己醇(26.6wt％)和无水t-丁醇(19.7wt％)在第一混合器混合来形成一相溶液。除反应进行46.0分钟完成外，其它反应条件与上述的条件相同。出乎意料的是，获得的产物含有95.06wt％烷基酯、4.11wt％甘油一酯和甘油二酯，以及0.88wt％甘油三酯。 
在又一实验中，使用月桂醇(C12醇)作为起始材料。特别地，将豆油(37.2wt％)与无水月桂醇(33.6wt％)和无水t-丁醇(29.2wt％)在第一混合器混合来形成一相溶液。除反应进行66.0分钟完成外，其它反应条件与上述的条件相同。出乎意料的是，获得的产物含有95.03wt％烷基酯、4.07wt％甘油一酯和甘油二酯，以及0.90wt％甘油三酯。 
1.2.5实施例5 
以实施例1所述相同的方式利用仲醇制备烷基酯。使用的醇包括异丙醇(C3醇)、2-丁醇(C4醇)和仲n-辛基醇(C8醇)。在一个实验中，用含有油菜籽油(52.9wt％)、异丙醇(14.1wt％)和无水t-戊基醇(33.0wt％)的溶液反应器返回至所述含有NOVOZYM435的反应器中。特别地，将NOVOZYM435固化在载体上并随后放入所述的反应器中。所述反应器的温度为45℃。所述反应时间为39.0分钟。从所述反应器中分离产物并用HPLC测定其组成。出乎意料的是，上述获得的产物含有93.92wt％烷基酯、4.86wt％甘油一酯和甘油二酯，以及1.22wt％甘油三酯。 
在另一实验中，利用2-丁醇作为起始材料。特别地，将豆油(52.5wt％) 与无水2-丁醇(18.9wt％)和无水t-戊基醇(28.6wt％)在第一混合器混合来形成一相溶液。除反应进行46.0分钟完成外，其它反应条件与上述的条件相同。出乎意料的是，获得的产物含有92.84wt％烷基酯、5.08wt％甘油一酯和甘油二酯，以及2.09wt％甘油三酯。 
在又一实验中，利用仲n-辛基醇作为起始材料。特别地，将豆油(46.4wt％)与无水仲n-辛基醇(29.3wt％)和无水t-丁醇醇(24.3wt％)在第一混合器中混合来形成一相溶液。除反应进行42.0分钟完成外，其它反应条件与上述的条件相同。出乎意料的是，获得的产物含有94.69wt％烷基酯、2.45wt％甘油一酯和甘油二酯，以及2.86wt％甘油三酯。 
1.2.6实施例6 
利用月桂酸和甲醇作为起始材料通过与实施例1所述相同方式的酯化反应来制备烷基酯。特别地，将含有无水月桂酸(77.7wt％)、无水甲醇(17.6wt％)和无水t-丁醇(4.7wt％)的溶液返回至所述含有NOVOZYM435的反应器中。将NOVOZYM435固化在载体上并随后放入所述的反应器中。所述反应器的温度为45℃。所述反应时间为37.0分钟。从所述反应器中分离产物并用GC(8610C，SRI，USA；柱：MXT-65TG，长度：30m，I.D.：0.25μm；载体气：He，流速：1ml/mm；注射器：分流比值：20-1，温度：300℃；检测器：FID，温度：370℃)测定其组成。 
出乎意料的是，上述获得的产物含有96.0wt％的甲基月桂酸酯和4.0wt％的月桂酸。 
1.2.7实施例7 
利用豆油与甲醇作为起始材料，除所述豆油在应用前加热一段时间外以与实施例1所述相似的方式制备烷基酯。特别地，所述豆油首先在200℃加热5分钟或在210℃加热1小时，并随后冷却至所述反应温度。随后，将所述豆油(49.1wt％)与无水甲醇(7.6wt％)、无水t-丁醇(20.5wt％)和烷基酯(22.8wt％)在所述混合器中混合来形成一相溶液。随后将所述送至所述反应器，其用NOVOZYM435填充。特别地，将NOVOZYM435固化在载体上并随后放入所述的反应器中。所述反应器的温度为45℃。 从所述反应器中分离每一产物并用HPLC测定其组成。出乎意料的是，上述获得的产物含有96.63wt％烷基酯、3.17wt％甘油一酯和甘油二酯，以及0.20wt％甘油三酯。 
利用在200℃加入5分钟和在210℃加热1小时的豆油，其分别用了50.3分钟和47.4分钟来获得含少于1.5wt％甘油三酯的产物。比较而言，利用没有预加热处理的豆油在相似的反应条件下用去了53.8分钟才能得到相同的结果。 
1.2.8实施例8 
以实施例1所述相似的方式利用LIPOZYME TL IM(嗜热真菌脂肪酶，Novozymes A/S，Bagsvaerd，Denmark)作为催化剂来制备烷基酯。特别地，将其固化在颗粒硅载体上，并随后放入所述反应器中。用含豆油(49.1wt％)、无水甲醇(7.6wt％)、无水t-丁醇(20.5wt％)和烷基酯(22.8wt％)的溶液返回至所述反应器中。所述反应器温度为45℃。所述反应时间为51.0分钟。从所述反应器中分离产物并用HPLC测定其组成。 
出乎意料的是，上述所获得的的产物含有94.04wt％烷基酯、3.65wt％甘油一酯和甘油二酯，以及2.31wt％甘油三酯。 
2.单级生物柴油燃料生产方法
参考图3，图2A中所示配置的处理设备100A的一个例子包括众多用于实施分离器220和230的组件，以及图2A中未显示的、用于处理所述回收的由所述分离器产生的输出和废物的其它组件。在本例子中，所述反应物130包括醇。 
所述反应器140可以是，例如，包括酶催化剂142的栓塞流反应器。对油源110和反应物醇130之间反应的描述可见于本发明的1.2节，以及编号为10/945,339的美国专利申请。对流过反应器140的流体流动速度进行控制以达到对所述反应器140特异的滞留时间，使得具有足够的时间来完成所述反应。所述滞留时间的范围可以是，例如，从3小时到少于20分钟。部分的基于所述油源、反应物和催化剂的类型，反应器140的温度被维持在预设值，该数值的范围可介于，例如，20℃到95℃之间。
反应器140输出了的粗产物103，其包括烷基酯、甘油以及诸如从所述油源和反应物130之间反应产生的未完全反应油的杂质。未完全反应油的例子包括甘油单酯和甘油二酯。 
所述处理设备100A包括在所述粗产物103中将所述成分分离成，例如，粗甘油168和包括未反应油110、惰性溶剂120以及未反应反应物130的粗生物柴油225的分离模块220。分离模块220包括真空蒸发器，例如转膜式蒸发器324，由德国Deggendorf的Verfahrens TechnischeAulagen GMBH制造的VD型模型，或与填充床蒸发器整合的简单闪蒸罐。所述转膜式蒸发器324通过使用薄膜蒸发在所述粗产物103中分离多种组分。所述转膜式蒸发器324包括具有大表面面积的薄膜，以使得所述惰性溶剂120、未反应醇130和水可以更快的速率蒸发。诸如未反应醇130、水蒸气、惰性溶剂和其它杂质的具有较低沸点的组分，在所述溶剂回收单元328中被闪蒸、冷凝和收集，这一过程对所述惰性溶剂120、未反应醇130、水和其它杂质进行了分离。所述惰性溶剂120和未反应醇130可以再循环并与作为反应器140的输入部分的新鲜的溶剂120、新鲜的油源110以及新鲜的反应醇130混合。所述水蒸气和其它杂质被送到催化剂转换器362，将所述杂质转化为，例如，二氧化碳。所述水蒸气和二氧化碳通过出口(未显示)进行排放。 
源自所述转膜蒸发器324的残留物中包括被送入第一凝聚过滤器和分离器336的甘油、烷基酯、未反应油和未完全反应油。所述凝聚过滤器将所述甘油液滴冷凝成液态形式。在所述溶液在所述分离器中静止一段时间之后，所述生物柴油和甘油将被分离，形成上层的生物柴油和下层的甘油。 
下层的甘油相当于粗甘油168，其包括诸如水、惰性溶剂和未反应醇的杂质。所述粗甘油168被送入粗甘油蒸发器338。所述蒸发器338的例子是短程蒸发器，诸如由VTA GMBH制造的VK型模型，或填充床蒸发器连接的简单闪蒸罐。所述蒸发器338通过蒸发从杂质中分离所述甘油进行操作，并且输出所述“纯”甘油114。作为例子，所述纯甘油114的纯度可达到至少99％重量比。 
上层的生物柴油相当于粗生物柴油225，因为它包括诸如未完全反应油、未反应油以及痕量甘油的杂质。一部分粗生物柴油225被回收并输送回反应器140。如上所述，回收粗生物柴油225可以降低溶解所述油源和反应物醇所需惰性溶剂的量，除此之外还提高了反应完成的优越性。 
未再循环的所述粗生物柴油部分被送到终分离器230中，所述终分离器包括从所述杂质中分离生物柴油来生产纯生物柴油150的短程蒸发器344。 
所述短程蒸发器344向第二凝聚过滤器和分离器354或可再生的离子交换树脂床(栓塞流床)输出未完全反应的油、未反应油和甘油，其从所述其它组分中分离或去除所述甘油。所述凝聚过滤器和分离器354向所述粗甘油蒸发器328输出粗甘油156，所述粗甘油蒸发器对粗甘油156进行处理以产生纯甘油114。所述凝聚过滤器和分离器354输出未完全反应的和未反应的油，这些油，可任意地进行再循环并输送回反应器140。 
3.单级系统的详细设计
参照图4，以下对图2A中所示配置的设备110A的另一个例子进行详细描述。 
参照图4，所述设备110A包括储存所述油源110的油桶(D-1)。所述惰性溶剂120储存在溶剂桶中，该溶剂桶接受新鲜惰性溶剂、来自于所述设备内溶剂回收单元的再循环的惰性溶剂、以及氮气。氮气屏蔽了湿气与氧气和所述溶剂的接触。反应物醇130储存在反应物醇桶中，该反应物醇桶接受新鲜反应物醇、再循环的反应物醇、以及氮气。 
使用一些列组件将油源110、惰性溶剂120和反应物醇130进行混合。双头计量泵(P-1)430以固定速率沿着路径432向脱水床(RB-1)436泵入所述油源110，所述脱水床可以是，例如，填充有直接从所述油源去除痕量水的超级吸收剂多聚物的填充床。在水被去除之后，所述油源通过管道440向包括静态混合器(SM-1)438的混合器210输送。与此同时，双头计量泵(P-2)424以某一速率向所述静态混合器438泵入所述反应物和惰性溶剂，使得所述油源的速率与所述反应物醇及惰性溶剂的比值维持在某一预定数值。泵430还通过管道476向静态混合器438以预定的再循环粗生物柴油与油源相比的速率泵入回收粗生物柴油225。
所述静态混合器438可以是，例如，诸如编号为3,286,992的美国专利中所描述的多元静态混合器，或者是诸如可从瑞士Sulzer Chemtech公司获得的Sulzer Compact Static Mixer的小型混合器。静态混合器不含有移动部件且不采用外力对所述溶液进行混合。静态混合器438使得所述反应物、惰性溶剂、油源和再循环的粗生物柴油得以彻底混合进而形成均一的溶液。 
包括热交换器(HE-1)448和药筒型反应器(R-1)404的反应器140从混合器210接受所述输出。特别地，静态混合器438的输出被送往热交换器(HE-1)448，该热交换器通过采用诸如冷却水、热油、蒸汽或电加热器或冷却器对所述混合溶液的温度进行调节。热交换器448可以具有例如，双管设计。所述溶液随后进入填充有酶催化剂142在本例中为脂肪酶的反应器的延长药筒404中。所述反应温度可在0℃到95℃范围，优选为室温(例如25℃)。 
可以采用药筒404的多种替换形式。例如，所述药筒404可以是在其底部具有格栅支持的柱状体。在所述药筒的底部具有筛网以将所述酶催化剂142保持在所述药筒内，在所述药筒的顶部具有另一筛网以平齐于所述药筒中的溶液流。所述药筒在所述两个筛网之间充满了所述催化剂。所述经过温度调节混合的溶液通过在所述药筒顶部的一个开口进入到药筒404中，并向下流经酶催化剂142。所述酶催化剂促进了所述反应物醇和包括甘油三酯的油源之间的反应，产生出烷基酯、甘油和水(和/或其它杂质)。 
所述反应器140输出的粗产物中包括烷基酯、甘油、未反应油(甘油三酯)、未完全反应油(甘油单酯和甘油二酯)、未反应醇、惰性溶剂和其它杂质。如上述对图3的描述，反应器140的粗输出被传送到包括蒸发器324和凝聚过滤器和分离器336的分离器220。在图4中，参考数字336A指出了凝聚过滤器和分离器336的特别设计，其中孔径为1到5μm的滤膜被用于甘油液滴的凝聚。 
在图4所示的装置110A中，蒸发器324包括压力调节器(PR)452、预热器(HE-2)448以及整合有填充床设计(E-1)451的简单闪蒸罐的蒸发器。预热器448可以用来例如，加热油或蒸汽来预热所述粗产物。所述 蒸发器451可以使用在所述夹套内区域的作为加热介质的加热油或水蒸气。在所述蒸发器451内，惰性溶剂、水和未反应醇被蒸发并通过上部开口的离开蒸发器451。所述惰性溶剂、水和未反应醇在所述溶剂回收单元328中被冷凝和收集(未在图4中显示)，并可被再循环。 
在溶剂回收单元中所述凝集液体的组成可以包括未反应醇、惰性溶剂、水和生物柴油的痕量成分。两个简单的柱可以用来分离所述未反应醇、惰性溶剂和水。在一个例子中，第一个柱可以用来从所述未反应醇和水中分离惰性溶剂。包括痕量生物柴油的所述惰性溶剂，如果有的话，从所述第一个柱的底部排出，这些溶剂被再循环到所述惰性溶剂桶中。 
在所述溶剂回收单元，所述未反应醇和水从所述第一个柱的顶部排出并被传送到第二个柱，在那里所述未反应醇被收集到顶部回流桶中并被再循环到所述反应物醇桶中。在所述第二个柱底部的残留物包括大部分水和少量未反应醇和惰性溶剂。所述少量未反应醇和惰性溶剂可以通过催化剂转化器进行蒸发并完全燃烧。两个简单的柱都可以在环境压力下自动操作。总的来说，采用了依赖于使用的醇和惰性溶剂的溶剂回收的设计，也可以采用不同的回收途径。 
继续参照于图4，具有更高沸点蒸发器451的组分被通过齿轮泵(p-6)泵入凝聚过滤器(CL-1)，且所述甘油液滴凝结进了可简便从所述粗生物柴油分离的大液滴中。在液-液相分离器(S-2)456中形成了两种液体。粗生物柴油被通过冷凝器(HE-3)458和填充有可再生离子交换树脂的痕量甘油去除床(RB-3)461进行传送。痕量甘油去除床461的输出被分为流476和478。其中一种流476被再循环到静态混合器438中，另一流478被传送到短程蒸发器(E-2)424中。 
粗生物柴油可以包括至少95％重量比的烷基酯，从分离器456中流出，并被冷却器(HE-3)458所冷却。在所述冷却器中，采用冷却水来冷却所述粗生物柴油。 
一部分粗生物柴油被通过回流管476进行再循环。所述再循环的粗生物柴油流过可在粗生物柴油和纯生物柴油间转换的三通电磁阀478。如上所述，泵430将所述再循环的生物柴油泵向静态混合器438。 
未再循环的粗生物柴油部分被传送到短程蒸发器344(如图3所示最 终分离器230的部分)。短程蒸发器344包括热交换器(HE-4)486、压力调节器452和短程蒸发器(E-2)424。短程蒸发器424从所述甘油、未反应油和其它杂质中分离所述生物柴油。高纯度的生物柴油通过路径426流出蒸发器424。 
所述蒸发器424通过路径433向罐(S-4)472输出掺杂有痕量甘油的未反应油。通过齿轮泵(P-8)473使所述未反应油通过冷却器(HE-6)475。根据所述未反应油和/或所述油中杂质的量，所述未反应油可被传送到废油处置桶，或传送通过甘油去除床(RB-2)444以去除任何残留的甘油并再循环到油桶D-1中。甘油去除床444可以是例如，填充有可从所述溶液中去除痕量甘油树脂的填充床。 
在液-液相分离器(S-2)456和桶474之间放置有一个双重力放泄弯管(drain trap)(DN-1)457以自动地排出所述甘油。一个弯管457的例子由美国MI州的Armstrong公司提供。作为选择，如果因为所述甘油的量太少而不能使用所述放泄弯管，则可以使用连接了所述罐底部电磁阀为了排除甘油的有高水平开关和低水平开关的小罐。 
在罐474中的粗甘油可以通过真空蒸发器(图4未显示)来去除水、未反应醇和惰性溶剂以进行提纯。使用上述蒸发器E-1(和E-2)的浓缩液体罐对所述蒸发的蒸汽进行冷凝和结块。离开所述粗甘油蒸发器的残留物是适用于商业用途的纯甘油产物。 
来自于所述短程蒸发器424的高纯度生物柴油被泵过用冷凝水冷却所述高纯度生物柴油的热交换器(HE-5)408。最终的纯生物柴油产物可以包括至少99％重量比的烷基酯。纯生物柴油产物被储存在纯生物柴油产物罐(D-5)中。在所述处理设备的起始阶段，当所述粗生物柴油不可获得时，所述纯生物柴油可以通过回流路径再循环到反应器140的混合器210中。所述回流路径与电磁阀478相连，以使得当需要应用纯生物柴油时，所述再循环的纯生物柴油可以被切断。 
4.单级系统的备择设计
图5所述为使用底部产物排放设计的单级反应器的备择设计。在真空和大气之间转换的两个液体罐(S-1)556和(S-2)566被用于从连接于所述蒸发器的罐455中排出液体。液体检测器(未显示)被用于在桶556和566中对排出液体的转换操作进行自动控制。使用二通电磁阀558和560、以及三相电磁阀568来调节从所述罐455到罐556和566的液流。阀560调节来自于罐556底部的液流。在起始阶段，阀560关闭而阀558打开。对三通电磁阀568进行配置以使得所述罐556的顶部开口与真空泵(未显示)相连。所述溶液通过重力从所述罐455流到所述罐556。 
当罐556中具有预设量的溶液后，阀558关闭。阀560打开，对三通电磁阀568进行选择以使得空气可以穿过硅胶(或树脂)570并且进入罐556的顶部开口。所述硅胶或树脂570去除了进入到罐556中空气的湿气。 
由于重力的作用，罐556中的溶液会流到罐566中。当流出罐556中的所述溶液达到预设水平时，阀560关闭，阀568转换且阀558重新打开。 
泵562将所述溶液连续地泵入凝聚过滤器(CL-1)454，在那里所述甘油液滴被凝结成大液滴并从所述粗生物柴油中分离出来。泵562的功能类似于图4中所示齿轮泵467的作用。其区别在于，对泵562来说，所述吸入压力来自于空气压力而不是在齿轮泵467情况中的高真空状态。这为泵的选择提供了更大的灵活性，使得更容易找到合适的泵。 
所述下游操作类似于图4种给出的情况。可以应用所述短程蒸发器(E-2)424底部流的类似设计。 
5.二级设备
参照图6，以下对图2B中所示的二级处理设备110B的配置的一个例子进行详细描述。图2B中的最终分离器230在图6中省略。 
图6中所述处理设备110B的第一部分包括第一反应器140、第一蒸发器324、第一凝聚过滤器及分离器336B，其与图5中对应元件操作类似的。与图5中使用的短程蒸发器344不同，图6中所述处理设备110B使用了第二反应器140、第二蒸发器324、第二凝聚过滤器及分离器336B。第二反应器140可与第一反应器140相类似，其包括诸如脂肪酶的酶催化剂。所述第一和第二反应器140可使用相同或不同的酶催化剂。 
离开除甘油床RB-2的所述粗生物柴油，去除了源于所述粗生物柴油 的甘油，沿着导管288向第二静态混合器(SM-2)210迁移，与第一反应器140的第一静态混合器210相类似。与此同时，双头计量泵(P-4)292以某一速率向所述第二静态混合器(SM-2)210泵入所述反应物醇130和惰性溶剂120，使得预定比率的所述反应物醇130和惰性溶剂120与所述粗生物柴油在进入静态混合器(SM-2)210之前的位置290混合。静态混合器(SM-2)210的输出被传送到第二反应器140。 
在所述第二反应器140中，所述反应物醇、未反应油和未完全反应油反应产生更多的烷基酯，使得在第二反应器140的输出中残留有更少的未反应油和未完全反应油。 
第二凝聚过滤器和分离器336B的输出包括更高纯度的生物柴油，其包括更高百分含量(例如，超过99％重量比的)的烷基酯。可能含有痕量甘油的更高纯度的生物柴油首先在冷却器(HE-5)488中冷却，然后流经树脂床(RB-3)489。所述树脂床(RB-3)填充有树脂以去除痕量甘油。 
可能包括，例如，99％重量比的烷基酯的所述终产物-高纯度生物柴油150被传送到高纯度产物罐(D-5)中。所述罐(D-5)中的高纯度生物柴油可在起始阶段进行再循环或提供给使用者。 
在一些例子中，处理设备100A(图4和图5)和100B(图6)的操作条件如下。所述第一反应器404在0℃到95℃范围进行操作，其中滞留时间从1到180分钟。所述第一蒸发器451在低于120℃的温度和低于100mmHg的条件下操作。所述去除床436、444和461可在20℃到80℃范围进行操作，优选为接近室温的范围(例如25℃)。凝聚过滤器454和456可在20℃到80℃范围进行操作。 
6.示例性的操作条件
6.1实施例1
以下是上述二级处理设备操作条件的一个实施例，其中粗生物柴油被再循环到所述第一反应器的入口。使用薄膜式蒸发器，而没有采用短程蒸发器。从当地超级市场购买的精炼大豆油被作为所述处理设备的原料。所述精炼大豆油中的水含量约为200ppm到300ppm。纯的无水甲醇被用作反应物醇。纯的无水t-戊醇被用为惰性溶剂。所述第一反应器(R-1) 包括填有脂肪酶的填充床，其中所述脂肪酶是来自于Novozyme公司的TL IM。在所述第一反应器中溶液的滞留时间是50分钟，反应温度为25℃。所述第二反应器是填有脂肪酶的填充床，其中所述脂肪酶是来自于Novozyme公司的Novo435。在所述第二反应器中溶液的滞留时间是115分钟，反应温度为25℃。所述蒸发器转膜式蒸发器，操作条件是温度为110℃、压力为1.0mmHg abs.、以及转速为250转/分钟。所述终产物包括99.10wt％的生物柴油、0.62wt％的甘油一酯、0.22wt％的甘油二酯、0.066wt％的甘油三酯以及酸值为0.630mg KOH/g。 
6.2实施例2
以下是上述一级处理设备操作条件的一个实施例，其中粗生物柴油被再循环到所述反应器的入口。使用了两种选择性的蒸发器设计，(1)与填充床蒸发器整合的简单闪蒸罐；(2)薄膜式蒸发器。所述终产物由短程蒸发器处理。所述原料是水分为200-300ppm的精炼新鲜豆油。所述第一反应器(R-1)是填有脂肪酶的填充床。所述所述脂肪酶是TL IM(Novozyme公司)，滞留时间是53分钟，反应温度为25℃。当使用与填充床整合的简单闪蒸罐蒸发器时，所述操作温度为120℃，压力为5torr(托)abs。当采用预先不具有闪蒸罐的薄层蒸发器时，所述操作温度为120℃，压力为1 torr abs、转速为250转/分钟。所述终分离器采用了短程蒸发器(E-2)，其中所述操作为120℃、压力为0.05torr abs、转速为400转/分钟。所得到的所述终产物包括99.81wt％的生物柴油、0.13wt％的甘油一酯、0.06wt％的甘油二酯、不可检出量的甘油三酯以及酸值为0.770mg KOH/g。 
6.3实施例3
以下是上述一级处理设备操作条件的一个实施例，其中所述粗生物柴油没有被再循环。所述原料是水分为200-300ppm的精炼新鲜豆油。所述反应器(R-1)是填有脂肪酶的填充床。所述脂肪酶是TL IM(Novozyme公司)，滞留时间是66.6分钟，反应温度为25℃。所述蒸发器(E-1)是与填充床整合的简单闪蒸罐，操作温度为120℃，压力为5torr abs。所得到的终产物包括86.55wt％的生物柴油、6.52wt％的甘油单酯、5.24wt％ 的甘油二酯和1.69wt％的甘油三酯。 
6.4实施例4
来自于典型的膜型凝聚过滤器(孔径为1-5μm)的所述粗生物柴油产物在液-液分离后可能具有1,000-1,500ppm含量的甘油。所述粗生物柴油可以流经深度为90cm的树脂床，其中在所述床中流体的滞留时间约为25分钟。在所述流出物中的甘油终浓度可小于15ppm。所使用的树脂是一种离子交换树脂，来自于德国Bayer Company的MonoPlus SP112。所述饱和床可通过甲醇、乙醇或等同材料再生。 
7.催化剂药筒
第一和第二反应器140可以使用填充有酶催化剂的可移去式药筒，以使得在长时间使用后当催化剂变得无效时用新药筒替换所述旧药筒。对第一和第二反应器140进行配置以使其可以接收多种例如来自于不同销售商或具有不同催化剂种类的可移去式药筒。可以将处理设备100A到100D设计成具有连接机制，其可与所述药筒相配，使得所述药筒可以简单地移走和安装。可以使用不同种类的酶催化剂，每一种催化剂都与诸如不同流速和操作温度的操作条件组合相关。所述生物柴油燃料生产系统可以基于所使用的特定酶催化剂种类来调节的操作条件。 
如图7所示，生物柴油燃料生产系统702包括每一个都具有填充有酶催化剂药筒706的反应器704。药筒706包括诸如条形码或无线电频率识别标签(RFID)的标识符708，其可以鉴别药筒706中的酶催化剂。阅读器710(例如，条形码或RFID阅读器)解读标识符708，并将识别信息发送到数据处理器712。基于所述识别信息，所述数据处理器712从数据库714找到预存储的操作信息，并使用该操作信息来控制流动控制亚系统716和温度控制亚系统718。 
所述流动控制亚系统716包括，例如，确定流经所述反应器的油源和反应物醇流动速度的泵。在一些例子中，标识符708可与需要短滞留时间的酶催化剂相关联，以使得所述数据处理器712可以通过控制流动控制亚系统716来加快泵过反应器704的溶液。在一些实施例中，标识 符708可与需要较长滞留时间的酶催化剂相关联，以使得所述数据处理器712可以通过控制流动控制亚系统716来减慢泵过所述反应器704的溶液。在一些例子中，标识符708可与需要较高反应温度的酶催化剂相关联，以使得所述数据处理器712可以通过控制温度控制亚系统718来以较高值设置所述反应器温度或加热器温度。在一些例子中，标识符708可与需要较低反应温度的酶催化剂相关联，以使得所述数据处理器712可以通过控制温度控制亚系统718来以较低值设置所述反应器温度或加热器温度。 
在一些例子中，标识符708可与提供何时需要对所述药筒706进行更换估计的预存信息相连。所述预存信息可以提示在一定量溶液流过所述药筒706后，所述药筒706需要更换。基于所述系统中的流量计(未显示)，所述数据处理器712确定了流过所述药筒706的溶液的体积。当所述体积超过某一极限时，数据处理器712为使用者显示出说明所述药筒需要更换的信息。 
8.应用
如图8所示，发电机800包括接受油源804和反应物醇805的处理设备802，并产生生物柴油806。所述生物柴油806被送到从生物柴油806产生电810的生物柴油发电机808。一部分所述电通过路径812被送到所述处理设备802，并用来为所述处理设备的多个电元件提供能量。 
所述系统802可以是上述的任意处理设备。 
发电机800的优点在于所述系统可以比使用基于石油的柴油燃料的电力发电机具有更少的污染来发电。如果所述油源包括甘油三酯，所述发电机800就产生甘油、水和二氧化碳的副产物。如果所述油源包括羧酸，所述发电机800就只产生水和二氧化碳的副产物。 
如图9所示，交通工具820包括接受油源804和反应物醇805的处理设备802，并产生生物柴油806。所述生物柴油806被送到柴油机814，将所述生物柴油转化成为动能并传到传送系统816进而将所述动能传递到赋予所述交通工具820动力的轮子或推进器。所述交通工具820可以包括将所述动能从柴油机转化成电能的电力发电机(未显示)。所述电可以用来为所述交通工具820的多个电元件供能。 
所述处理设备802可以是上述任意的处理设备。所述交通工具820可以是，例如，小汽车、卡车、火车、轮船或飞机。 
如图10所示，建筑物830，例如餐厅，包括接收处理食物的烹调油832的食品处理单元834(例如厨房)。通过食物处理单元834产生的再循环油836被送至处理设备802，该处理设备也接受反应物醇805和输出生物柴油806。柴油电力发电机808接受所述生物柴油并发电，所发的电可用来为所述食品处理单元834和所述处理设备的多个电元件供能。 
9.备选方案
应当理解，以上描述旨在说明而并非限制本发明的范围，所附权利要求对本发明范围进行定义。其它的实施方案也落在所附权利要求范围之内。例如，所述双头泵可以被两个独立的泵所替代。所述静态混合器可被激动混合罐或定量性静态混合器所替代。对小规模的生物柴油生产而言，可以在每一个混合点使用定量性小型静态混合器。如果所述油源包括较高百分比例如超过2,000ppm的水，所述脱水床可以用热空气剥离设备来进行替代。所述水可以用剥离设备来去除，所述油在被送至反应器之前被冷却。在一些例子中，当是可以动物脂肪或高熔点的植物油作为回流时，所述动物脂肪或油首先被溶解在所述惰性溶剂中。 
如果所述油源包括羧酸，羧酸和反应物醇之间的反应可以生成烷基酯，以及副产物水。在这种情况下不会产生甘油。因为没有甘油，可以通过对所述溶剂、未反应醇和水的蒸发来达到对所述烷基酯的纯化。当所述油源中包括羧酸时，并不需要使用所述分离器来从所述甘油中分离生物柴油，或使用去除床来去除甘油。 
在一些例子中，所述生物柴油可以用作内燃柴油机或空气涡轮柴油机的燃料。 
在一些例子中，填充有酶催化剂的药筒被用在小单位处理设备的反应器中。对于大型商业单位而言，所述脂肪酶的在线上料和卸料都可以容纳在所述系统设计中。 
在一些例子中，所述蒸发器E-1(图4-图6)可以是与填充床设计整合 或不整合的简单闪蒸罐。在其它例子中，当采用更高浓度的醇(反应物醇或惰性溶剂)时，可以使用薄层式蒸发器。 
在一些例子中，对小规模系统来说，相同处理设备中的所述冷却器(HE-1，HE-3，HE-5和HE-6)可以合并成一个单元。在一些例子中，所述冷却器是分离的，但被平行放置于盒中，并对所述冷却介质、如冷却水具有相同的入口和出口。在一些例子中，所述冷却器被设计成使用一个风扇同时冷却所有物流的空气冷却器。 
在一些例子中，短程蒸发器可以使用与蒸发器E-1入口类似的闪蒸罐入口。这种设计可以降低所述短程单元内的冷凝器负载，这意味着可以在入口获得更高的速率。还可以采用外部冷凝器来对离开所述闪蒸罐的蒸汽进行冷凝。冷凝物被堆积成所述短程单元中的蒸馏物产物。 
除甘油床的再生可以是在线处理的(诸如当对大系统使用平行设计时)或离线处理的(诸如当对小单元使用药筒式设计时)。 
在停工期间，所述整个燃料生产系统可以用氮气来充溢从而屏蔽了湿气和空气(以减少对所述生物柴油或油源的酸化)。 
在一些例子中，所述去除甘油树脂可以是离子交换树脂，诸如来自于德国Bayer Company的MonoPlus SP112。 
所述静态混合器可以用通过液面控制调解输出率的激动混合器(罐)来替代。

Claims (32)

1.包括第一反应器、分离器和回流机制的产生烷基酯的装置，其中：
所述第一反应器具有，
入口，所述入口接收包含第一反应物、第二反应物、反应产物和用于溶解至少部分所述第一反应物和第二反应物的惰性溶剂的混合物，
酶，所述酶用于促进所述第一反应物和第二反应物之间的反应以产生更多反应产物，及
出口，所述出口将反应产物输出，其包括所述入口接收的反应产物和由所述第一反应物和第二反应物之间的反应生成的反应产物；
所述分离器被供给来自所述第一反应器出口的反应产物，并输出包含烷基酯和甘油的粗反应产物，所述分离器包括蒸发器和液液相分离器，所述液液相分离器将所述烷基酯与所述甘油分离；且
所述回流机制将来自所述分离器的烷基酯输出的一部分送回所述入口。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述混合物包含用于溶解至少部分所述第一反应物、第二反应物和反应产物的溶剂。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述分离器至少输出所述烷基酯、所述溶剂和未反应的第一反应物。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述蒸发器配置为将所述溶剂蒸发，产生包含所述烷基酯和所述未反应的第一反应物的混合物。
5.如权利要求3所述的装置，其中所述分离器还输出甘油。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述蒸发器配置为将所述溶剂蒸发，产生包含所述烷基酯、甘油和所述未反应的第一反应物的混合物。
7.如权利要求1所述的装置，其中所述第一反应物包括甘油三酯。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述第一反应物包括羧酸。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述第二反应物包括伯醇或仲醇中至少一种。
10.如权利要求1所述的装置，其中第一反应物包括植物油和动物脂肪中至少一种。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述反应产物具有适合用作燃料的组成。
12.如权利要求1所述的装置，还包括具有入口、酶和出口的第二反应器，其中：
所述入口接收混合物，所述混合物包含另外的第二反应物和来自所述分离器的烷基酯输出的另一部分；
所述酶用于促进所述第二反应物和其它组分之间的反应以产生更多的反应产物；及
所述出口将反应产物输出，其包括所述第二反应器入口接收的反应产物和由所述第二反应物和其它组分之间的反应生成的反应产物。
13.如权利要求12所述的装置，还包括第二蒸发器，以将未反应的第一反应物和未反应的第二反应物中至少一个及所述惰性溶剂蒸发。
14.如权利要求13所述的装置，还包括被供给来自所述第二蒸发器的反应产物输出的短程蒸发器，以将所述反应产物与残余的未反应的反应物分离。
15.如权利要求14所述的装置，其中所述反应产物包括烷基酯。
16.如权利要求1所述的装置，还包括短程蒸发器，该短程蒸发器被供给来自所述分离器出口的反应产物，以进一步将反应产物与残余的未反应的反应物分离。
17.如权利要求1所述的装置，还包括
混合器，该混合器将油源与伯醇或仲醇在有机溶剂中混合以形成的溶液，其中所述油源包括甘油三酯，所述反应器能够接受所述溶液并进一步含有脂肪酶，所述脂肪酶促进所述甘油三酯和伯醇或仲醇之间的反应以产生烷基酯，其中产生副产物甘油。
18.如权利要求17所述的装置，其中所述脂肪酶被固定在载体上。
19.包括反应器、分离器和回流机制的产生烷基酯的装置，其中，
所述反应器具有接收包含反应物的混合物的入口，和促进所述反应物间的反应的酶，
所述分离器被供给来自所述反应器出口的反应产物，并输出包含烷基酯和甘油的粗反应产物，所述分离器包括蒸发器和液液相分离器，所述液液相分离器将所述烷基酯与所述甘油分离；以及
所述回流机制将来自所述分离器的烷基酯输出的至少部分送回所述入口。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述反应物包括(1)甘油三酯和羧酸中至少一个，及(2)伯醇和仲醇中至少一个。
21.如权利要求19所述的装置，其中所述酶包括脂肪酶。
22.产生烷基酯的装置，包括：
包括第一反应器和分离器的第一子系统，
所述第一反应器具有：
第一入口，所述第一入口接收包含第一反应物、第二反应物和用于溶解所述第一反应物和第二反应物的惰性溶剂的第一混合物，
第一酶，所述第一酶用于促进所述第一反应物和第二反应物之间的反应以产生反应产物，及
第一出口，所述第一出口输出所述反应产物、惰性溶剂和其它组分；且
所述分离器被供给来自所述第一反应器出口的反应产物，并输出包含烷基酯和甘油的粗反应产物，所述分离器包括蒸发器和液液相分离器，所述液液相分离器将所述烷基酯与所述甘油分离；
包括第二反应器的第二子系统，所述第二反应器具有：
第二入口，所述第二入口接收包含另外的第二反应物、惰性溶剂、来自所述分离器的反应产物和其它组分的至少部分的第二混合物，
第二酶，所述第二酶用于促进所述第二反应物和其它组分之间的反应以产生更多的反应产物，及
第二出口，所述第二出口输出反应产物，其包括所述第二入口接收的反应产物和由所述第二反应物与其它组分之间的反应产生的反应产物。
23.如权利要求22所述的装置，其中所述反应产物包括烷基酯。
24.如权利要求23所述的装置，还包括用于将来自所述第一出口的烷基酯的至少部分送回所述第一入口的回流机制。
25.如权利要求23所述的装置，还包括用于将来自所述第二出口的烷基酯的至少部分送回所述第一入口的回流机制。
26.如权利要求23所述的装置，其中所述第二子系统包括第二分离器，所述第二分离器用于从所述第二出口输出的第一溶液中去除不同于烷基酯的组分的至少部分，以获得含有至少90％重量比的烷基酯的第二溶液。
27.如权利要求26所述的装置，其中所述第二分离器包括蒸发器。
28.如权利要求26所述的装置，其中所述第二分离器包括液液分离器。
29.包括反应器、分离单元和回流机制的装置，其中：
所述反应器具有：
用于传输包含第一反应物、第二反应物、惰性溶剂和反应产物的均匀状态的混合物的管路，
接收药筒的连接器，所述药筒具有，
用于从所述管路接收所述混合物的入口，
用于促进所述第一反应物和第二反应物之间的反应以产生更多的反应产物的酶，及
输出所述反应产物的出口，其包括所述入口接收的反应产物和由所述第一反应物和第二反应物之间的反应产生的反应产物；
所述分离单元对所述出口的输出进行处理，产生具有较高百分比的反应产物的溶液，所述分离单元被供给来自所述反应器出口的反应产物，并输出粗反应产物，所述分离单元包括蒸发器和液液相分离器；且
所述回流机制将至少部分所述溶液送回所述管路。
30.用于产生烷基酯的装置，包括：
包括第一反应器和分离器的第一子系统，所述第一反应器具有：
用于传输包含第一反应物、第二反应物、惰性溶剂和烷基酯的均匀状态的第一混合物的第一管路，
接收第一药筒的第一连接器，所述第一药筒具有，
用于从所述第一管路接收所述混合物的第一入口，
用于促进所述第一反应物和第二反应物之间的反应以产生烷基酯的第一酶，及
输出所述烷基酯、所述溶剂和其它组分的第一出口；及
所述分离器被供给来自所述第一反应器出口的输出，并输出包含烷基酯和甘油的粗反应产物，所述分离器包括蒸发器和液液相分离器，所述液液相分离器将所述烷基酯与所述甘油分离；
包括第二反应器的第二子系统，所述第二反应器具有：
用于传输包含另外的第二反应物、惰性溶剂和来自所述分离器的烷基酯和其它组分的至少部分的第二混合物的第二管路，
接收第二药筒的第二连接器，所述第二药筒具有，
用于从所述第二管路接收所述混合物的第二入口，
用于促进所述第二反应物和其它组分之间的反应以产生更多烷基酯的第二酶，及
输出所述烷基酯的第二出口。
31.一种方法，包括：
将药筒插入到烷基酯发生器中，所述药筒具有入口、出口以及位于所述入口和出口之间的酶；
读取所述药筒上编码的信息；及
根据所述信息控制所述烷基酯发生器的操作。
32.如权利要求31所述的方法，其中对所述烷基酯发生器操作的控制包括控制流入所述药筒入口的溶液的温度和流速中至少一个。
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