CN1580218A - 以动植物油脂为原料连续法制备脂肪酸短链酯的方法 - Google Patents

Abstract

以动植物油脂为原料连续法制备脂肪酸短链酯的方法，属于从油脂中制备脂肪酸短链酯方法技术领域。所要解决的技术问题是提供一种采用喷嘴式预酯化工艺及超重力旋转醇解工艺的以动植物油脂为原料连续法制备脂肪酸短链酯的方法。解决其技术问题的技术方案含如下工序：a.连续预酯化：将原料油脂加入短链醇及酸性催化剂在酯化槽中进行预酯化，生成部分脂肪酸短链酯；b.两级超重力旋转醇解：将酯化槽中酸度小于1的含脂肪酸短链酯、油脂、甘油、水的混合液通入超重力机，加入短链醇及碱性催化剂进行超重力旋转醇解，然后进行第二级旋转醇解；c.纯化：将所得脂肪酸短链酯及杂物的混合液去甘油及醇，得到成品。用于取代柴油作燃料俗称生物柴油的制备。

Description

以动植物油脂为原料连续法制备脂肪酸短链酯的方法

技术领域：

本发明属于从油脂中制备脂肪酸短链酯的方法技术领域。

背景技术

脂肪酸短链酯是一种多用途的化合物，可以作燃料以取代柴油，俗称生物柴油，也可以用作制作肥皂及洗涤剂的原料。它可以使用废弃的油脂作原料，具有生产成本低的优点，很受国内外科研生产单位的注意竞相开发生产。然而已有技术大多使用传统的工艺及设备，生产设备庞大，投资额大，能耗大，生产成本高，而且未能实现连续生产作业。例如中国发明专利申请公开说明书申请号为92114795.3《一种脂肪酸甲酯生产方法》所公开的技术。

发明内容

所要解决的技术问题是提供一种采用喷嘴式预酯化反应及超重力旋转醇解反应工艺的以动植物油脂为原料连续法制备脂肪酸短链酯的方法。

解决其技术问题的技术方案包含如下连续进行的生产工序：

a.连续预酯化：

将加温至100°-120℃的原料油脂用泵加压经喷嘴进入酯化槽，在喷嘴处加入为原料油脂重量20-30％的加温至70°±5℃的短链醇气及为原料油脂重量0.15-0.3％的酸性催化剂，在喷嘴处及酯化槽中进行预酯化处理，在常压及物料自身温度下，油脂中的脂肪酸与短链醇反应，生成脂肪酸短链酯及水；酯化槽中的含脂肪酸短链酯、油脂、少量甘油及水的混合液不断经泵加压经喷嘴返回酯化槽形成循环；酯化槽中未反应的短链醇与反应生成的水从酯化槽的短链醇气排出口排出进入分馏器分离出水分，而短链醇气则不经冷凝即返回到喷嘴进入酯化槽中循环使用；当酯化槽内物料的酸度小于1(mgKOH/g)时，将部份酯化槽中的含脂肪酸短链酯、油脂、少量甘油及水的混合液由酯化槽液体出口泵入超重力旋转反应器，进入下一道工序；同时在酯化槽中补入与泵至超重力旋转反应器以进入下一道工序的混合液同等重量的油脂、短链醇及酸性催化剂，以保持平衡连续进行反应，所补短链醇为补入油脂重量的20-30％，所补酸性催化剂为补入油脂重量的0.15-0.3％；

短链醇可以用甲醇、乙醇、丙醇、丁醇。

酸性催化剂可以用硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、烷基苯磺酸、硫酸氢甲酯、强酸性离子交换树酯。

b.两级超重力旋转醇解：

将工序a中由酯化槽液体出口出来的酸度小于1的含脂肪酸短链酯、油脂、少量甘油及水的混合液加入为原料油脂重量0.1-0.5％的碱性催化剂，从超重力旋转反应器的液体喷嘴轴向进入转速为600-900转/分的转子内在转子作用下向离心方向高速运动，同时在超重力旋转反应器的壳体入口加入为原料油脂重量20-30％的短链醇气，在常压及各参与反应物自身温度下，气态的短链醇与转子作用下高速运动的油脂和碱性催化剂相遇，充分反应进行醇解，生成脂肪酸短链酯和甘油，由超重力旋转反应器的出口排出，进入碟式分离器，在碟式分离器的转速为1000-7000转/分的高速转子作用下，使脂肪酸短链酯及油脂与甘油分离，比重大的甘油从分离器底部排出。比重小的脂肪酸短链酯及油脂则从分离器上部排出，进入第二级超重力旋转反应器，并补加与参与反应油脂重量相应的同等比例的短链醇气和碱性催化剂，进行第二级旋转醇解反应，反应后由超重力旋转反应器出口排出的脂肪酸短链酯和甘油混合液进入碟式分离器分离出甘油后，脂肪酸短链酯及尚含有其他成分的混合液进入下一道工序纯化；

碱性催化剂可以用KOH、NaOH、CH₃ONa。

c.纯化：

将b工序中得到的含脂肪酸短链酯以及未反应的短链醇和微量油脂的混合液泵入蒸发器，在常压下加温至70-100℃，将其中的短链醇蒸发回收，将所得的脂肪酸短链酯用为其重量0.2-1倍的食盐水洗涤；然后，减压至10-20KPa脱水，得到符合质量要求的混合脂肪酸短链酯成品。

有益效果：本发明应用于脂肪酸短链酯的制备。与已有技术相比，本发明在预酯化工艺中采用喷嘴进料，使带走反应生成水的短链醇不经冷凝增压即可循环使用，并采用在超重力旋转反应器中进行旋转醇解。其生产设备由传统使用庞大的反应器改变为使用小型的喷嘴式反应器和超重力旋转反应器。并使参与反应物在高速运动条件下相遇，使反应进程充分，快速。可以省下大笔投资，减少能量消耗、实现连续生产、降低生产成本，保证产品质量。

具体实施方式

实施例1，将加温至100-110℃酸值为20(mgKOH/g)的混合油脂5.0Kg连同加温至70°±5℃的1kg甲醇的甲醇气以及98％H₂SO₄酸性催化剂0.01Kg，经喷嘴泵入酯化槽进行预酯化。当酸度降至1(mgKOH/g)后，将物料与含NaOH20％的甲醇溶液0.125Kg以及1Kg甲醇的甲醇气同时加入超重力机，进行醇解反应，经分离器分离出甘油，将所得的脂肪酸甲酯及油脂加含20％NaOH甲醇液0.04Kg，以及0.5Kg甲醇的甲醇气进入第二级超重力机进行醇解反应，分离出甘油，脱出未反应的甲醇，经水洗、脱水，得混合脂肪酸甲酯4.92Kg，收率为98.4％，得80％的粗甘油0.56Kg。

实施例2，将加温至100-110℃酸度为40的油脂10Kg，加2.2Kg甲醇的甲醇气以及硫酸氢甲酯0.02Kg，经过喷嘴泵入酯化槽进行预酯化处理。当酸度降至1以下，将物料与含20％NaOH甲醇溶液0.3Kg，2Kg甲醇的甲醇气同时加入超重力机，进行醇解反应，经分离器分离出甘油，将所得的脂肪酸甲酯及油脂加入20％的NaOH甲醇溶液0.1Kg和0.5Kg甲醇的甲醇气进入第二级超重力机再次进行醇解反应。分离出甘油，脱出未反应的甲醇，经水洗、脱水得混合脂肪酸甲酯9.8Kg，收率为98％，得75％的粗甘油1.03Kg。

实施例3，将加温至100-110℃酸度小于1的精制油脂15Kg，与含20％NaOH的甲醇液215克，经喷嘴进入酯化槽进行预酯化处理。当酸度降至小于0.5时，将物料与含20％NaOH甲醇溶液0.3Kg以及3Kg甲醇的甲醇气加入超重力机进行醇解反应，经分离器分离出甘油后，将所得的脂肪酸甲酯及油脂加入125g含20％NaOH的甲醇溶液和1.5Kg甲醇的甲醇气进入第二级超重力机再次醇解反应，分离出甘油，脱去未反应的甲醇，经水洗、脱水得到混合脂肪酸甲酯14.8Kg，收率为98.6％，得80％的粗甘油1.86Kg。

Claims (1)

1、以动植物油脂为原料连续法制备脂肪酸短链酯的方法，其特征在于包含如下工序：

a.连续预酯化：

将加温至100°-120℃的原料油脂用泵加压经喷嘴进入酯化槽，在喷嘴处加入为原料油脂重量20-30％的加温至70°±5℃的短链醇气及为原料油脂重量0.15-0.3％的酸性催化剂，在喷嘴处及酯化槽中进行预酯化处理，在常压及物料自身温度下，油脂中的脂肪酸与短链醇反应，生成脂肪酸短链酯及水；酯化槽中的含脂肪酸短链酯、油脂、少量甘油及水的混合液不断经泵加压经喷嘴返回酯化槽形成循环；酯化槽中未反应的短链醇与反应生成的水从酯化槽的短链醇气排出口排出进入分馏器分离出水分，而短链醇气则不经冷凝即返回到喷嘴进入酯化槽中循环使用；当酯化槽内物料的酸度小于1(mgKOH/g)时，将部份酯化槽中的含脂肪酸短链酯、油脂、少量甘油及水的混合液由酯化槽液体出口泵入超重力旋转反应器，进入下一道工序；同时在酯化槽中补入与泵至超重力旋转反应器以进入下一道工序的混合液同等重量的油脂、短链醇及酸性催化剂，以保持平衡连续进行反应，所补短链醇为补入油脂重量的20-30％，所补酸性催化剂为补入油脂重量的0.15-0.3％；

b.两级超重力旋转醇解：

将工序a中由酯化槽液体出口出来的酸度小于1的含脂肪酸短链酯、油脂、少量甘油及水的混合液加入为原料油脂重量0.1-0.5％的碱性催化剂，从超重力旋转反应器的液体喷嘴轴向进入转速为600-900转/分的转子内在转子作用下向离心方向高速运动，同时在超重力旋转反应器的壳体入口加入为原料油脂重量20-30％的短链醇气，在常压及各参与反应物自身温度下，气态的短链醇与转子作用下高速运动的油脂和碱性催化剂相遇，充分反应进行醇解，生成脂肪酸短链酯和甘油，由超重力旋转反应器的出口排出，进入碟式分离器，在碟式分离器的转速为1000-7000转/分的高速转子作用下，使脂肪酸短链酯及油脂与甘油分离，比重大的甘油从分离器底部排出。比重小的脂肪酸短链酯及油脂则从分离器上部排出，进入第二级超重力旋转反应器，并补加与参与反应油脂重量相应的同等比例的短链醇气和碱性催化剂，进行第二级旋转醇解反应，反应后由超重力旋转反应器出口排出的脂肪酸短链酯和甘油混合液进入碟式分离器分离出甘油后，脂肪酸短链酯及尚含有其他成分的混合液进入下一道工序纯化；

c.纯化：

将b工序中得到的含脂肪酸短链酯以及未反应的短链醇和微量油脂的混合液泵入蒸发器，在常压下加温至70-100℃，将其中的短链醇蒸发回收，将所得的脂肪酸短链酯用为其重量0.2-1倍的食盐水洗涤；然后，减压至10-20KPa脱水，得到符合质量要求的混合脂肪酸短链酯成品。