CN100548964C - 一种脂肪酸的酯化方法 - Google Patents
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Abstract
一种脂肪酸的酯化方法,包括:将脂肪酸和醇在温度200~400℃,压力4~12MPa的条件下进行反应,收集脂肪酸酯。所说的脂肪酸的碳数为10~30。所说的醇是碳数为1~6的直链或带有支链的脂肪醇。本发明方法与传统酯化工艺相比,不仅具有较高的脂肪酸酯收率,而且不需要催化剂,工艺流程大为简化;无废酸排放,对环境无污染;醇/酸摩尔比低,有效提高了设备的利用率,减少了甲醇的回收量,使能耗显著下降。
Description
技术领域
本发明涉及脂肪酸酯的制备方法。
背景技术
脂肪酸与醇进行酯化反应生成脂肪酸酯,生成脂肪酸酯的反应为可逆平衡反应,长碳链脂肪酸在一般的操作条件下,即使在搅拌、抽真空下反应,及时移走反应生成的水,反应速度也很慢。长碳链脂肪酸的沸点都较高,为提高长碳链脂肪酸的转化率,反应一般需较大的醇/脂肪酸摩尔比和较长的反应时间,醇/脂肪酸摩尔比甚至高达44.5∶1。在较小的醇/脂肪酸摩尔比的条件下,使用硫酸作催化剂容易引起反应物的炭化和副反应的产生,但可以使用性质较为温和的对甲苯磺酸等。采用高的醇/脂肪酸摩尔比的缺点是:①在提高了脂肪酸转化率的同时,降低了醇的转化率,大大地降低了设备的利用率;②加大了醇的回收量,造成能耗大幅上升。
JP04001156A2介绍了一种在含第IV族金属和SO4 2-的固体酸存在下,反应条件:230℃、减压至5mmHg,油酸和醇酯化制备酯,收率可达95%。但催化剂使用周期短,需频繁更换。
JP11263750采用KWI56脂肪酶作为催化剂,在35℃将油酸与甲醇进行50h酯化反应制备油酸甲酯,酯收率可达87.2%,但酶催化剂需频繁更换。
由上述现有技术可以看出:脂肪酸与醇的酯化反应,一般需要酸性催化剂,如硫酸,它会产生大量废酸和废水,对环境产生污染。如用固体酸,催化剂失活快。另外,对于长链脂肪酸,所需的醇/脂肪酸摩尔比高。采用脂肪酶作为催化剂,这种方法的主要问题是催化剂贵,且在甲醇中很容易失活。而且反应器中产物浓度很低,提浓费用昂贵,如用于商业生产需要许多大的反应器,设备投资大。
发明内容
本发明提供了一种长链脂肪酸的酯化方法,该方法无需催化剂,且脂肪酸酯收率高。
本发明提供的方法包括:将脂肪酸和醇在温度200~400℃,压力4~12MPa的条件下进行反应,收集脂肪酸酯。
具体地说,将脂肪酸和醇输送到反应器中,在反应器温度200~400℃,压力4~12MPa的条件下,也可使脂肪酸或醇中的一种物料或整个物系处于超临界条件下,进行酯化反应,脂肪酸与醇的摩尔比为1.5~20∶1,优选3~12∶1。
所说的反应器优选管式反应器。
温度升高,有利于提高反应转化率,但温度过高时,反应产物颜色发黑,有焦质产生。因此,温度保持在200~400℃为宜,优选280~370℃,更优选320~370℃。
加压对反应有利,但压力太高,使装置的投资和操作费用提高较多,所以,压力应在4~12MPa,优选6~11MPa为宜。
生成脂肪酸酯的反应为可逆平衡反应,为提高脂肪酸的转化率,较大的醇/酸摩尔比可使平衡向产物方向移动,但过大的摩尔比使物料在反应器中停留时间缩短,转化率下降。也使装置能耗和操作费用增加,使设备的利用率下降。所以,醇/酸摩尔比保持在1.5~20∶1,优选3~12∶1,物料在反应器中停留时间最好为0.2~3小时。
所说的脂肪酸可以是碳数大于10的长链脂肪酸,也可以是碳数小于10的短链脂肪酸。其中长链脂肪酸的碳数可以为10~30,优选14~24。脂肪烃基可以是直链的或带有支链,脂肪烃基中可含或不含不饱和键,优选含有不饱和键。不饱和脂肪酸一般常温下为液态,便于进料。例如,所说的脂肪酸可以是廿二碳六烯酸、廿二碳五烯酸、廿碳五烯酸、廿碳四烯酸、十八碳四烯酸、十二碳酸、十四碳酸、棕榈酸(十六烷酸)、棕榈油酸(顺-9-十六碳烯酸)硬脂酸(十八烷酸)、油酸(顺-9-十八碳烯酸)、亚油酸(顺-9,顺-12-十八碳二烯酸)、亚麻酸(顺-9,顺-12,顺-15-十八碳三烯酸)、花生酸(二十烷酸)、廿烯酸(顺-5-二十碳烯酸)、山萮酸(二十二烷酸)、芥酸(顺-13-二十二碳烯酸)等等。
所说的醇是碳数为1~6的直链或带有支链的脂肪醇,优选甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。
本发明方法与传统酯化工艺相比,不仅脂肪酸转化率高,而且不需要催化剂,工艺流程大为简化;无废酸排放,对环境无污染;醇/酸摩尔比低,有效提高了设备的利用率,减少了甲醇的回收量,使能耗显著下降。
具体实施方式
下面通过实例进一步说明本发明,但本发明并不限于此。
实施例1
分别将油酸和甲醇以1∶4.4(摩尔比)提供到管式反应器中,在温度320℃,压力6.4MPa的条件下进行反应,油酸转化率95mol%,几乎全部转化成脂肪酸甲酯。
实施例2
分别将油酸和甲醇以1∶5(摩尔比)提供到管式反应器中,反应在温度320℃,压力7.2MPa的条件下进行反应,油酸转化率96.5mol%,几乎全部转化成脂肪酸甲酯。
实施例3
分别将油酸和甲醇以1∶10(摩尔比)提供到管式反应器中,在温度350℃,压力9MPa的条件下进行反应,油酸转化率95.5mol%,几乎全部转化成脂肪酸甲酯。
实施例4
分别将油酸和甲醇以1∶3.5(摩尔比)提供到管式反应器中,在温度270℃,压力8MPa的条件下进行反应,油酸转化率90.7mol%,几乎全部转化成脂肪酸甲酯。
实施例5
分别将油酸和丁醇以1∶6(摩尔比)提供到管式反应器中,在温度260℃,压力8MPa的条件下进行反应,油酸转化率81.5mol%。
Claims (12)
1.一种脂肪酸的酯化方法,是将脂肪酸和醇在温度280~370℃,压力4~9MPa的条件下在反应器中进行反应,收集脂肪酸酯。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,反应压力为6~8MPa。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,醇/酸摩尔比为1.5~20∶1。
4.按照权利要求3所述的方法,其特征在于,醇/酸摩尔比为3~12∶1。
5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,物料在反应器中的停留时间为0.2~3小时。
6.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所说的脂肪酸的碳数为10~30。
7.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所说的脂肪酸的碳数为14~24。
8.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所说的脂肪酸是廿二碳六烯酸、廿二碳五烯酸、廿碳五烯酸、廿碳四烯酸、十二碳酸、十四碳酸、十八碳四烯酸、棕榈酸、棕榈油酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生酸、廿烯酸、山萮酸或芥酸中的一种或多种。
9.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所说的醇是直链或带有支链的脂肪醇。
10.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所说的醇是碳数为1~6的脂肪醇。
11.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所说的醇是甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。
12.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所说的反应器为管式反应器。
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甘油单月硅酸酯的制备及医药应用. 宋国胜等.应用化工,第30卷第5期. 2001 |
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