一种使用脂肪制备脂肪酸烷基酯的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过醇与脂肪酸反应制备用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基酯的方法，其中所述脂肪酸通过包含脂肪的原料与水反应制备。制备用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基酯的方法包括以下步骤：在200-280℃的温度和30-80巴的压力下通过使水和包含脂肪的原料进行水解反应从而制备脂肪酸和甘油；对甘油和脂肪酸进行层分离；以及在200-350℃的温度和大气压力至35巴的压力下使分离的脂肪酸和醇进行酯化反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用脂肪制备脂肪酸烷基酯的方法，更具体地涉及通过使包含脂肪的原料与水反应制备脂肪酸，然后使制备的脂肪酸与醇反应来制备用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基酯的方法。
技术介绍
在源自原矿物油的各种燃料中，柴油具有例如良好的燃料效率、低成本和低二氧化碳产生的一些优势。另一方面，存在柴油燃烧产生大量空气污染的问题。为了解决这些问题，已经对作为柴油的可替代燃料的生物柴油积极地进行了各种研究。生物柴油具有与传统柴油相似的物理性质，显著降低空气污染，并且是自然再生能源。通常，生物柴油通过例如菜籽油、大豆油、葵花油、棕榈油等的植物油、动物脂肪、废烹调油等与醇在酸催化剂或碱催化剂的存在下的酯交换反应产生。作为生物柴油来源的原料，通常使用来自例如油菜籽、大豆、向日葵、椰子树(coconutpalm)等植物的油。近来，生物柴油的生产迅速且在全球范围内增加，以致用于制备生物柴油的原料的成本也增加，这引起了粮食短缺和农田破坏的问题。因此，需要使用非食用原料制备生物柴油的方法。另一方面，在榨油(oil-expelling)步骤中产生并包含相对大量脂肪酸的原油或淤渣油(sludgeoils)，在油精制步骤中作为副产物产生的酸化皂脚(soapstock)(酸化油(acidoils))，从家庭或餐厅等排出的包含大量杂质以及大量游离脂肪酸的油脂。因此，它们被分类为代表性的非食用油。具体地，非食用油的实例包括i)在植物或动物榨油过程(油提取过程)期间，从清洗、灭菌、压榨等过程产生的废水中分离的淤渣油和废油，ii)原本就包括大量脂肪酸例如包括大于3wt％脂肪酸的原油，例如微藻油(microalgaeoils)或从腐臭植物或动物获得的油，iii)通过酸化或皂分离在油精制步骤期间用于除去脂肪酸的中和过程中产生的脂肪酸盐(皂)而还原为脂肪酸的酸化皂脚(皂脚，酸化油)，iv)包括大量脂肪酸的用过的食用油(黄色油脂，油炸油脂)，其是在家庭或餐厅用大量黄油和油在高温熟炸后收集的，v)包括大量脂肪酸的隔油池油脂(trapgrease)(棕色油脂或FOG(脂肪、油、油脂))，其从设置在家庭或餐厅等的排水管中的隔油池的水中分离。在使用上述非食用油作为制备生物柴油的原料的情况下，难以制备满足质量标准的燃料。而且，对于除去脂肪酸或将脂肪酸转化为生物柴油，预处理或精制反应步骤是不可避免的。因此，反应时间和反应步骤增加，且制备生物柴油的总制造成本增加。因此，一般都知道，包含大量脂肪酸的脂肪不适于作为制备生物柴油的原料。如上所述，通常使用甘油三酸酯形式的植物或动物脂肪和油作为制备生物柴油的原料。然而，当这些原料包含游离脂肪酸时，反应效率变差。因此，为了增加反应效率并提高制备的脂肪酸烷基酯的品质，开发了若干方法。例如，在欧洲专利公开第127104A号、欧洲专利公开第184740A号和美国专利第4,164,506号等中公开了两步法，其中先将油和脂肪中的游离脂肪酸酯化，再进行油和脂肪的酯交换反应。在这些方法中，通过在硫酸或磺酸催化剂的存在下在约65℃下加热脂肪酸和脂肪酸甘油三酯与甲醇的混合物来进行酯化反应。欧洲专利公开第708813A号公开了增加来自油和脂肪的脂肪酸烷基酯的产量的方法。该方法中，从酯交换反应制备的甘油相中分离游离脂肪酸，然后将分离的游离脂肪酸酯化。该方法中，通过甘油相的中和得到游离脂肪酸，然后使得到的游离脂肪酸在浓硫酸催化剂的存在下在约85℃下反应2小时，这将脂肪酸的量从50％降低至12％。在美国专利公开第2011/0144375A号、BioresourceTechnology(生物资源技术)102(2011,2380-2386)等中，脂肪酸烷基酯的产量通过使游离脂肪酸、油和脂肪的混合物与醇在陶瓷催化剂的存在下反应和通过同时进行酯化反应和酯交换反应得到提高。该方法中，需要大量的催化剂，且酯化反应产生的水和酯交换反应产生的甘油不能有效地排出到反应系统外。因此，脂肪酸向脂肪酸烷基酯的转化率低，而且还应该进行包含中和、过滤、清洗、蒸馏的复杂过程以使用制备的脂肪酸烷基酯作为生物柴油。在美国专利第6,855,838号和第7,795,460号等中，公开了首先将游离脂肪酸、油和脂肪的混合物转化为脂肪酸，然后将转化的脂肪酸酯化的方法。该方法中，在硫酸或固体酸催化剂的存在下，通过水解将游离脂肪酸、油和脂肪的混合物转化为脂肪酸，然后将转化的脂肪酸在硫酸或离子交换树脂的存在下酯化。此外，公开了用于提高脂肪酸的酯化反应效率的方法，其使用机械装置或超声波在反应器中引起动态紊流(韩国专利公开第2004-0101446号，国际公开第WO2003/087278号)。该方法中，通过使脂肪酸和/或包含于油和脂肪中的脂肪酸与醇在高压和高温下在硫酸或离子交换树脂催化剂的存在下反应而进行酯化。而且，韩国专利公开第2004-87625号公开了使用固体酸催化剂从废烹调油中除去游离脂肪酸的方法。上述方法通常使用酸催化剂，例如硫酸等。如果这样的酸催化剂在反应后不能完全除去，则生物柴油的品质劣化。因此，应该进行用于中和、过滤、洗涤和清洗酸催化剂的复杂过程。另外，反应器应该具有对酸催化剂的耐腐蚀性，这增加了生产设备的成本。而且，固体酸催化剂的生命周期通常短，且回收催化剂的成本高。此外，在上述传统方法中，由于在低温下进行脂肪酸的酯化，因此反应期间产生的水不能有效地排出到反应系统外。因此，脂肪酸向脂肪酸烷基酯的转化率低，且得到的脂肪酸烷基酯的物理性质不适用于生物柴油。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术的目的是提供通过使用脂肪作为起始原料来经济且有效地制备适用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基酯的方法。本专利技术的其它目的是提供通过使用包含脂肪酸和脂肪的原料来制备适用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基酯的方法，所述原料例如植物或动物脂肪和油、其废油、在植物或动物脂肪和油的精制或处理过程期间产生的副产物、油脂等。本专利技术的另一目的是提供通过使用脂肪来制备脂肪酸烷基酯的方法，该方法不需要用以除去催化剂的中和、过滤、清洗过程等。技术方案为了实现这些目的，本专利技术提供制备用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基酯的方法，包括以下步骤：在200-280℃的温度和30-80巴的压力下通过使包含脂肪的原料和水进行水解反应制备脂肪酸和甘油；对脂肪酸和甘油进行相分离；以及在200-350℃的温度和大气压力至35巴的压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基酯的方法，其包括以下步骤：在200‑280℃的温度和30‑80巴的压力下通过使包含脂肪的原料和水进行水解反应制备脂肪酸和甘油；对所述脂肪酸和甘油进行相分离；以及在200‑350℃的温度和大气压力至35巴的压力下使分离的脂肪酸和醇进行酯化反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.22 KR 10-2013-00860411.一种制备用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基酯的方法，其包括
以下步骤：
在200-280℃的温度和30-80巴的压力下通过使包含脂肪的原料和
水进行水解反应制备脂肪酸和甘油；
对所述脂肪酸和甘油进行相分离；以及
在200-350℃的温度和大气压力至35巴的压力下使分离的脂肪酸
和醇进行酯化反应。
2.根据权利要求1所述的制备用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基
酯的方法，其中，所述水解反应的温度是200-260℃，所述水解反应
的压力是40-60巴，所述酯化反应的温度是230-320℃，所述酯化反应
的压力是1-20巴。
3.根据权利要求2所述的制备用于生物柴油燃料的脂肪酸烷基
酯的方法，其中，所述水解反应的温度是240-260℃，所述水解反应
的压力是50-60巴，所述酯化反应的温度是250-300℃，所述酯化反应
的压力是3-10巴。
4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：金秀炫，赵显埈，李美兰，
申请(专利权)人：SK化学株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR