[发明专利]一种油脂的化学加工方法

说明书

技术领域

本发明属于油脂化学加工的技术领域，涉及到由动植物油脂制备精 细化学品的原料和/或内燃机和锅炉燃料的方法。

背景技术

近年来，人们逐渐认识到合成化学品难以生物降解，在使用过程中 将释放有毒有害物质，污染环境，危害人类健康，因而又开始重视天然 生物质加工技术的研究开发和应用。油脂是重要的生物质(油脂、淀粉、 蛋白质和纤维素)之一，油脂的化学加工一直是化学工业的一个重要领 域，可生产脂肪酸酯、脂肪酸和甘油等基本化工原料，其中脂肪酸酯能 制备各种脂肪酸衍生物，用于制造能够生物降解和使用安全的工业和生 活用品。此外，由于脂肪酸酯具有与柴油极其相似的燃烧特性，而且其 中不含芳烃，几乎不含硫，十六烷值高，润滑性能好，容易生物降解， 因而被称为生物柴油，是当今世界各国争先发展的一种优质柴油燃料， 代替石油柴油或其它中间馏分油作为内燃机或锅炉的燃料。

现行的油脂化学加工方法分为水解法和醇解法。水解法的产品是脂 肪酸和甘油，由于脂肪酸的腐蚀性强，对生产设备要求比较严格。醇解 法是以低碳醇和油脂反应，得到的产品是脂肪酸酯和甘油，其中以甲醇 为酯交换剂生产的脂肪酸甲酯是重要的生物质能源。醇类物质作为酯交 换剂时，由于醇类物质与油脂相互不溶解，需要强烈搅拌来促进反应。

为了克服醇解法的缺陷，CN1436834公开了另一种酶催化制备生 物柴油的方法。它以短链脂肪酸酯代替甲醇作为酯交换剂，在适宜的温 度范围下与动植物油脂发生反应生产生物柴油和甘油酯。该工艺的优点 是短链脂肪酸酯对酶催化剂的毒性小，延长了酶的使用寿命；此外，甘 油酯的回收比甘油容易得多。但仍存在一般酶催化法反应时间长、生产 效率低等问题。

发明内容

本发明提供了一种对油脂进行化学加工，生产脂肪酸酯和小分子甘 油酯的方法。

本发明提供的油脂的化学加工方法，包括在有或无碱催化剂存在的 条件下，使油脂与小分子有机酸酯发生反应，收集脂肪酸烷基酯和小分 子甘油酯。

所述的油脂包括来自动植物的油脂，如大豆油、菜籽油、花生油、 向日葵籽油、棕榈油、椰子油以及来自于其它各种农作物和野生植物的 果、茎、叶、枝干和根部的含有脂肪基的物质(包括造纸过程中产生的 木浆浮油)；还包括各种动物油脂，如猪油、牛油、羊油、鱼油等；另 外还包括来自微生物、藻类等物质中的油料；甚至还包括煎炸油和废弃 油脂等。尽管不希望，但是，像磷脂、胶质、蛋白质、甾醇、酚类、维 生素以及其它各种色素等杂质在原料中是允许存在的。总体来说，这些 来源的物料中应含有C8～C24的脂肪基团，它们可能以脂肪酸甘油酯等 形式存在。油脂中游离脂肪酸含量可以不严格限定，但最好不超过10％。 对于游离脂肪酸含量超过10％的油脂，应先进行脱酸，然后再加工。

所述的小分子有机酸酯选自分子中碳原子数在3～10之间的酯，优选 C₂-C₅脂肪酸的C₁-C₅低碳醇酯，具体地说包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙 酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁 酸乙酯和丁酸丁酯中的至少一种。

本反应不使用催化剂也可进行，但如果使用微量的催化剂将会促进 反应完全进行，还可降低反应温度和压力。所述的催化剂选自元素周期 表中第一和第二主族金属元素的氢氧化物、烷氧基化物、金属皂、金属 烷基化物、金属氨基化物等。优选氢氧化钠(钾)、甲醇钠(钾)、硬 脂酸锂(钠)、氨基钠等。

本发明提供的方法可在多种型式的反应器中进行，如间歇或连续釜、 固定床、鼓泡床、淤浆床等反应器。

按本发明提供的方法，在没有催化剂的情况下，反应温度为 180～350℃，优选240～300℃；反应压力为3～12MPa，优选5～10MPa。

在有微量催化剂的情况下，反应温度为100～240℃，优选120～180℃； 反应压力为1～8MPa，优选1～6MPa；油脂与催化剂的质量比为100∶ 1～3000∶1，优选200∶1～2000∶1。

按本发明提供的方法，在有或无催化剂存在的条件下，进入反应器 的物料中，有机酸酯和油脂的质量比的范围在10∶1～1∶4之间，优选的 范围在5∶1～1∶3之间。物料在反应器中的停留时间可以在5～180分钟之 间，优选的反应时间在10～150分钟，更加优选在20～120分钟之间。