[发明专利]从天然来源的脂肪物质中制备乙酯的改进的方法

说明书

本发明涉及从植物或动物的天然脂肪或油、或从其它甘油酯混合物制备可用作汽油代用品的脂肪酸乙酯。

更特别地，其目的是一种改进的酯交换方法，其允许从植物或动物的天然脂肪或油、或从其它甘油酯混合物中以半定量的方法获得脂肪酸乙酯。

使用甲醇和乙醇的酯交换反应是本领域中众所周知的。最通常地使用均相催化剂，例如酸催化剂(磺酸、硫酸等)，如特别地在专利US-A-4,695,411中描述的，多种金属化合物，例如金属盐比如钛盐、锌盐、镁盐、锡盐、锑盐或铅盐，并且这些金属化合物可以以醇化物、烷基衍生物或氧化物的形式使用。优选地，由于其高反应性，更特别地使用NaOH、KOH或LiOH类型的均相碱催化剂在甲醇中的溶液，或者直接使用这些金属的醇化物，或者甚至某些碳酸盐比如碳酸钾和碳酸钠，例如，如由Freedman B.等人：JAOCS 61 No.10，第1638页；Pryde E.H.，″Vegetable Oil Fuels″，Proc.Int.Conf，Fargo，ND，1982，第117-122页；和在专利US-A-2,383,602中提及的。

在间歇进行反应的情况下，在甲醇存在下的酯交换通常在单个催化步骤中进行，或者在借助于溢流反应器的连续操作的情况下，其通常在至少两个催化步骤中进行。

描述的乙醇分解法很少，并且远没有使用甲醇的那些有效。实际上，使用乙醇和使用与甲醇相比相同的醇/油摩尔比，不可能获得形成的甘油的自然分离(参见，特别是专利US-A-2,383,602)。

乙醇的溶解能力比甲醇的高得多，结果是在反应期间形成的甘油是可溶的，从而限制了向酯的转化，其不能获得在单一反应步骤中的高转化率。

因此，在从反应介质中除去形成的甘油之后，第二次酯交换步骤是必需的。

乙醇部分的蒸馏或加入一定量的水或第三溶剂比如烃，例如正庚烷，使得甘油的溶解性降低和消除其足够量，其使得在第二催化步骤中达到高转化。另一种要获得高转化的选择包括在一定条件下和在减压下蒸馏在第一次酯交换步骤中产生的乙酯。

出人意外地，现在发现有可能在使用可溶性碱催化剂的两个催化步骤中进行油、脂肪或任何其它甘油酯混合物的乙醇解，而在第一个酯交换步骤后获得甘油的自然倾析，而不需要蒸馏过量的乙醇或加入水或第三种溶剂。

因此，本发明提供了一种从植物或动物油或脂肪或从其它甘油酯混合物制备脂肪酸乙酯的方法，其中以批料方式(不连续的)进行酯交换步骤，并且其包括如下连续步骤：

-步骤(a)，其中使用可溶解的催化剂或在反应期间变成可溶解的催化剂由乙醇对油、脂肪或甘油酯混合物进行酯交换反应，

-步骤(b)，其中倾析和除去形成的甘油(不需要过量乙醇的蒸发操作)，

-步骤(c)，其中进行第二次酯交换反应以便获得其酯含量为至少97％重量的产物，

-步骤(d)，其中过量乙醇的蒸发是在适宜的防止逆向酯交换反应(或逆反应)的条件下在催化剂的存在下进行的，如此得到的乙醇事实上是无水的，

-步骤(e)，其中所述酯经历通过连续水洗的提纯，和

-步骤(f)，其中在减压下干燥所述酯混合物。

在根据本发明的方法中，要制备的酯以大于或等于90％的转化率容易地通过谨慎地以化学计量法将乙醇分布在两个酯交换步骤(a)和(c)并且通过使用作为催化剂的碱金属醇化物或者市售获得的甲醇化甲醇钠溶液在第一催化步骤[步骤(a)]结束时获得，所述碱金属醇化物为通过将氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂溶解在醇(甲醇或乙醇)中获得。然后，在除去形成的甘油后，可能在加入补充乙醇和催化剂后进行第二催化步骤[步骤(c)]。然后，如此获得的向乙酯的转化足够达到用于用作燃料设计的酯的混合物所需的质量。

使用碱金属醇化物，乙醇钠或乙醇钾或甲醇钠或甲醇钾作为在步骤(a)和(c)中的催化剂，有利地允许在第二催化步骤结束时获得事实上无水乙醇。实际上，醇化物起干燥剂的作用，如通过化学水解醇化物与水的方程式所显示的(水基本上来自原料：油和乙醇)。该反应为化学计量的，并且在甲醇化物的情况下，其写成如下：

MOCH₃+H₂O→CH₃OH+MOH

(其中M表示碱金属)。这为从反应介质中物理除去水的简单方式。