[发明专利]甘油酯酯交换的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及对甘油酯进行酯交换的方法，特别涉及使得甘油三酯与醇进行酯交换反应，制备脂肪酸烷基酯的方法。

背景技术

高燃料价格和环境问题驱使着人们开发替代燃料，特别是源自可再生资源的替代燃料。一种这样的燃料通常被称为“生物柴油”燃料，其包含脂肪酸的烷基酯(通常是甲酯)，并且在柴油发动机中燃烧。生物柴油燃料通过甘油三酯(例如植物油)与醇(通常是甲醇)的酯交换反应制得。通常，均相的碱性催化剂(例如碱金属醇盐)用作酯交换催化剂，但是这些盐必须从反应产物中除去，提高了纯化工艺的难度。现有技术还揭示了甘油三酯酯交换的非均相催化剂，例如F.Chai等人在《高等合成催化(Adv.Synth.Catal.)》2007，第349卷，第1057-65页中揭示的含铯的杂多酸。但是，所述杂多酸催化剂较为昂贵，包含不希望有的重金属，例如钨，容易对水敏感，而且无法良好地填充从而在柱子内形成催化剂床。

本发明所解决的问题是找到一种改进的对甘油酯进行酯交换反应的方法。

发明内容

本发明涉及一种使用C₁-C₈脂族醇或二醇对甘油酯进行酯交换的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供包含弱酸性离子交换树脂的催化剂，其中至少一部分氢离子已经被碱金属离子替代；(b)使所述催化剂与包含以下组分的反应混合物接触：(i)甘油酯；(ii)C₁-C₈脂族醇或二醇。

具体实施方式

除非另外说明，所有的百分数都是重量百分数，所有的温度的单位都是℃。离子交换树脂的重量百分数以干树脂为基准计。“烷基”是包含直链、支链或环状结构的1-20个碳原子的饱和烃基。在一个优选的实施方式中，烷基是无环的。“甘油酯”是甘油的单脂肪酸脂、二脂肪酸脂或三脂肪酸脂，例如甘油单和/或二油酸酯；甘油单和/或二椰油酸酯(cocoate)；甘油单和/或二硬脂酸酯；甘油单和/或二棕榈酸酯，以及它们的组合。用于本发明的“甘油三酯”是包含脂肪酸的甘油三酯的脂肪或油类。较佳的是，甘油三酯是植物油的形式，但是也可使用动物脂肪作为原料。脂肪酸是包含8-22个碳原子的无环脂族羧酸；它们通常包含12-22个碳原子。关于碳-碳键，脂肪酸可以是饱和的，单不饱和的或多不饱和的(通常有2或3个碳-碳双键)。天然脂肪还可包含少量的其它酯化的或游离的脂肪酸，以及少量的(1-4％)磷脂，例如卵磷脂，和极少量的(＜1％)其它化合物，例如生育酚。

在本文中，术语“(甲基)丙烯酸类”表示丙烯酸类或甲基丙烯酸类。术语“乙烯基单体”表示适于加成聚合且包含单个可聚合的碳-碳双键的单体。术语“苯乙烯聚合物”或“苯乙烯类聚合物”表示由乙烯基单体或包含至少一种苯乙烯单体(苯乙烯或取代的苯乙烯)和/或至少一种交联剂的乙烯基单体混合物聚合得到的共聚物，以单体总重量为基准计，所述苯乙烯单体和交联剂的总重量至少为50重量％，或者至少为75重量％，或者至少为90重量％。苯乙烯单体包括例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯和乙基苯乙烯。交联剂是包含至少两个可聚合碳-碳双键的单体，包括例如二乙烯基芳族化合物，二和三-(甲基)丙烯酸酯和醚，(甲基)丙烯酸链烯基酯和二乙烯基醚化合物。较佳的是，所述交联剂包含两个可聚合碳-碳双键，例如二乙烯基芳族交联剂，例如二乙烯基苯。在一些实施方式中，苯乙烯聚合物由以下单体的混合物制备：至少75％的苯乙烯和二乙烯基芳族交联剂，更优选至少90％的苯乙烯和二乙烯基芳族交联剂，最优选是以下单体的混合物：基本均为苯乙烯，以及至少一种二乙烯基芳族交联剂。在其它的实施方式中，苯乙烯聚合物由主要由至少一种二乙烯基芳族交联剂组成的单体混合物制备。术语“丙烯酸类聚合物”表示由包含以下组分的乙烯基单体的混合物形成的共聚物：至少一种(甲基)丙烯酸酯、酯或酰胺，以及至少一种交联剂，所述(甲基)丙烯酸或酯和交联剂的总重量至少占单体总重量的50重量％；优选至少75％、更优选至少90％、最优选单体混合物基本上都是由至少一种(甲基)丙烯酸或酯和至少一种交联剂组成的，所述交联剂优选是双官能交联剂，例如二乙烯基苯。