JP2013100536A - 固定化触媒を使用してバイオディーゼルを製造するための新規な方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反応は管型反応装置9において固定化された不均一触媒によって触媒され(触媒は、Mgを含む金属酸化物を含む)、温度は300℃〜420℃、圧力は少なくとも40barである。脂肪又は油とアルコールの混合物は前記管型反応装置を通って連続流で導かれ、特定の供給速度、触媒量、滞留時間にて反応される。
【選択図】図1
Description
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バイオディーゼルは管型反応装置において製造された。反応装置は固定化不均一触媒を含有していた。固定化を実施する一つの方法は、フィルターによって触媒を物理的に包囲することによって行われる。もちろん、他の固定化技術も同様に適用可能である。プロセスの構成は以下のとおりである:油及びアルコールが高圧ポンプ5を使用してそれぞれリザーバ3及び1から導かれ、所望の圧力にもたらされる。アルコールはヒータ7において予熱される。描かれていないが、油も同様に予熱されることができる。混合された蒸気が、固定化触媒を含有する管型反応装置9を通過される。管型反応装置9は炉又は油浴11に含有される。反応後、圧力は圧力減少弁13で逃され、製品は冷却(15)及び保管(17)される。
最初の比較例は、固定床のない管型反応装置においてなされた。管型反応装置の全体積は20mlであった。メタノール及び油は、10分の滞留時間及び13mol/molのメタノール過剰に相当する0.46g/gのメタノール対油の比を確保する流量で添加された。
同様の試験がなされたが、20分の滞留時間であった。
比較例3は比較例1及び2と同じ反応装置でなされた。メタノール及び油の流量は、20分の滞留時間及び20mol/molのメタノール過剰に相当する0.7g/gのメタノール対油の比を得るように調整された。
この比較例は、空の固定床を含む管型反応装置でなされた。反応装置の全体の空の体積は33mlであった。メタノール及び油は、15分の滞留時間及び17mol/molのメタノール過剰に相当する0.6g/gのメタノール対油の比を確保する流量で添加された。
固定床はCaCO3を充填された。反応装置の全体の空の体積は25mlであった。流量は10分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。
固定床はCaCO3を充填された。反応装置の全体の空の体積は25mlであった。流量は5分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。
固定床はMgOを充填された。反応装置の全体の空の体積は25mlであった。流量は10分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。
固定床はMgOを充填された。反応装置の全体の空の体積は25mlであった。流量は5分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。
固定床はγ−Al2O3を充填された。反応装置の全体の空の体積は25mlであった。流量は15分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。
1.管型
2.管型+空の固定床
3.固定床中の固定化触媒
触媒は以下の通りである:
A.CaCO3
B.MgO
C.γ−Al2O3
バイオディーゼルは管型反応装置で製造された。反応装置は、固定化不均一触媒を含有し、15mlの空の体積を有していた。固定化は、2cmの直径及び1cmの厚さを有する圧縮MgOペレットを使用して実施された。ナタネ油及び予熱メタノールは、必要な圧力まで加圧され、管型反応装置においてポンプ輸送された。両反応体の完全な混合がその構成において確保された。混合された蒸気は、炉又は油浴で必要な温度まで加熱され、固定化不均一触媒と接触された。接触後、生じた蒸気は冷却され、減圧され、収集された。
メタノール及び油は管型反応装置に添加され、流量は、15分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。工程温度は240℃であり、圧力は5barであった。
メタノール及び油は管型反応装置に添加され、流量は、15分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。工程温度は300℃であり、圧力は5barであった。
メタノール及び油は管型反応装置に添加され、流量は、15分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。工程温度は300℃であり、圧力はそれぞれ40,60及び75bar(臨界未満)であった。
メタノール及び油は管型反応装置に添加され、流量は、15分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。工程温度は300℃であり、圧力は150barであった。
メタノール及び油は管型反応装置に添加され、流量は、10分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。工程温度は240℃であり、圧力は150barであった。
メタノール及び油は管型反応装置に添加され、流量は、10分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。工程温度は280℃であり、圧力は150barであった。
バイオディーゼルは管型反応装置で製造された。反応装置は、固定化不均一触媒を含有し、15mlの空の体積を有していた。固定化は、2cmの直径及び1cmの厚さのサイズを有する圧縮MgOペレットを使用して実施された。油及び予熱メタノールは、150barまで加圧され、管型反応装置においてポンプ輸送された。両反応体の完全な混合がその構成において確保された。混合された蒸気は、炉又は油浴で300℃まで加熱され、固定化不均一触媒と接触された。接触後、生じた蒸気は冷却され、減圧され、収集された。
メタノール及びナタネ油は管型反応装置に添加され、流量は、15分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。工程温度は300℃であり、圧力は150barであった。
メタノール及び未精製ナタネ油は管型反応装置に添加され、流量は、15分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。工程温度は300℃であり、圧力は150barであった。
メタノール及び廃フライ油は管型反応装置に添加され、流量は、15分の滞留時間及び0.6g/gのメタノール対油の比を達成するように調整された。工程温度は300℃であり、圧力は150barであった。
バイオディーゼルは管型反応装置で製造された。反応装置は、固定化不均一触媒を含有し、15mlの全体の空の体積を有していた。固定化は、2cmの直径及び1cmの厚さのサイズを有する圧縮MgOペレットを使用して実施された。油及び予熱メタノールは150barまで加圧され、管型反応装置においてポンプ輸送された。両反応体の完全な混合がその構成において確保された。混合された蒸気は、炉又は油浴で300℃まで加熱され、固定化不均一触媒と接触された。接触後、生じた蒸気は冷却され、減圧され、収集された。
バイオディーゼルは管型反応装置において製造された。反応装置は三つの区域を含む:入口の触媒のない管状部分、固定化不均一触媒を含有する固定床、及び再び最後の触媒のない管状部分。固定化は、2cmの直径及び1cmの厚さのサイズを有する圧縮MgOペレットを使用して実施された。油及び予熱メタノールは、150barまで加圧され、管型反応装置においてポンプ輸送された。両反応体の完全な混合がその構成において確保された。混合された蒸気は炉又は油浴で300℃まで加熱され、固定化不均一触媒と接触された。接触後、生じた蒸気は冷却され、減圧され、収集された。
バイオディーゼルは管型反応装置において製造された。反応装置は、固定化不均一触媒を含有し、15mlの空の体積を有していた。固定化は、2cmの直径及び1cmの厚さを有する圧縮MgOペレットを使用して実施された。ナタネ油及び予熱メタノールは、必要な圧力まで加圧され、管型反応装置においてポンプ輸送された。両反応体の完全な混合がその構成において確保された。混合された蒸気は炉又は油浴で必要な温度まで加熱され、固定化不均一触媒と接触された。接触後、生じた蒸気は冷却され、減圧され、収集された。
接触時間は、反応装置に適用されるアルコール及び油又は脂肪(反応体)の体積流量に対する反応装置中の触媒の体積の比率として規定される(US 5908946参照)。比率は、時間の単位であり、反応体が触媒と接触する時間の表示と見なすことができる。
特許US 5908946では、ZnO及びAl2O3に基づいた不均一触媒を使用する方法が記載されている。この方法はバイオディーゼルの連続的製造を可能にする。しかしながら、極めて長い接触時間が必要とされる。90%より大きい変換効率を達成するためには少なくとも40分より長い接触時間が必要とされる。より短い接触時間(例えば20分)では、85%の最大変換効率が達成されるにすぎない。特許US 5908946に記載された実施例と同様の工程条件で得られた実施例が与えられる。
本例は、本発明の方法が製品蒸気において有意なマグネシウムなしで短い接触時間で作用することを証明することである。
バイオディーゼルは管型反応装置において製造された。反応装置はメッシュ30の高温でか焼したMgOを81.4g含有していた。触媒体積は23mlであった。反応装置の空の体積は210mlであった。油及びメタノールの流量は、2分の接触時間に対応する20分の滞留時間を持つように調整された。反応は330℃及び150bar及び0.61g/gのMeOH過剰で実施された。変換効率は98%±4%であった。
バイオディーゼルは、3〜5mmの高温でか焼したMgOを58.6g含有する管型反応装置において製造された。反応装置の空の体積は216mlであった。油及びメタノールの流量は、2分の接触時間に対応する28分の滞留時間を持つように調整された。反応は340℃及び150barで実施された。MeOH過剰は0.6g/gであった。変換効率は95%±4%であった。
バイオディーゼルは、0.5〜1mmの高温でか焼されたMgOを58.9g含有する管型反応装置に油及びメタノールを供給することによって製造された。触媒体積は16.5mlであった。反応装置の空の体積は18.2mlであった。流量は、16分の接触時間に対応する18分の滞留時間を持つように調整された。反応は310℃及び150barで実施された。MeOH過剰は0.6g/gであった。変換効率は100%±3%であった。
本発明例26(I.26)
バイオディーゼルは管型反応装置において製造された。反応装置は、固定化MgO−Al2O3−ZrO2触媒(99%純度)を含有し、15mlの空の体積を有していた。反応装置は1〜3mmの焼結塊を10g充填された。触媒は2.8mlの体積を有していた。反応装置の空の体積は18.3mlであった。油及び予熱メタノールは、150barまで加圧され、管型反応装置においてポンプ輸送された。流量は、18分の滞留時間及び0.6g/gのMeOH過剰を達成するように調整された。両反応体の完全混合はその構成において確保された。混合された蒸気は炉又は油浴において340℃まで加熱され、固定化不均一触媒と接触された。接触後、生じた蒸気は冷却され、減圧され、収集された。
固定床は、1〜3mmの粒子サイズを有する固定化融解Al2MgO4を充填された。触媒は、9.3gの重さであり、2.6mlの体積を有していた。反応装置の空の体積は18.5mlであった。流量は、19分の滞留時間及び0.6g/gのMeOH過剰を達成するように調整された。接触時間は2.6分であった。反応は150bar及び320℃で実施された。変換効率は97%±3%であった。
Claims (6)
- 脂肪又は油とアルコールのエステル交換による脂肪酸アルキルエステルの製造のための方法であって、以下のことを特徴とする方法:
− 反応は管型反応装置において固定化された不均一触媒によって触媒され、触媒は、Mgを含む金属酸化物を含む;
− 温度は300℃〜420℃である;
− 圧力は少なくとも40barである;
− 前記脂肪又は油と前記アルコールの混合物は前記管型反応装置を通って連続流で導かれ、脂肪又は油とアルコールの供給速度、管型反応装置中の触媒の量、及び管型反応装置の体積は、以下のように選択される:
アルコール及び油又は脂肪の体積流量に対する反応装置の自由体積の比率として規定される滞留時間が10分〜28分の範囲であり;
アルコール及び油又は脂肪の体積流量に対する反応装置中に充填される触媒の体積の比率として規定される接触時間が2分〜16分の範囲であり;
滞留時間に対する接触時間の比率が2/28〜16/18の範囲である。 - 触媒はMgOを含む請求項1に記載の方法。
- 脂肪又は油に対するアルコールの比率は0.25g/g〜0.61g/gである請求項1又は2に記載の方法。
- 滞留時間が20分以下であり、滞留時間に対する接触時間の比率が2/20〜16/18の範囲である請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 接触時間が6分以下であり、滞留時間に対する接触時間の比率が2/28〜6/15の範囲である請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 滞留時間に対する接触時間の比率が2/20〜6/15の範囲である請求項4又は5に記載の方法。
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