[发明专利]一种制备脂肪酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由油脂和一元醇反应制备脂肪酸酯的方法。

背景技术

生物柴油可通过油脂与C1-C6一元醇进行酯交换反应制得，反应产物中有脂肪酸单酯(即生物柴油)，还有单甘酯、二甘酯、甘油，以及未反应的醇和油脂(即甘油三酯)。

CN1473907A采用植物油精炼的下脚料及食用回收油为原料，催化剂由硫酸、盐酸、对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、萘磺酸等无机和有机酸复配而成，经酸化除杂、连续脱水、酯化、分层、减压蒸馏等工序进行生产，连续真空脱水的压力为0.08～0.09Mpa，温度60～95℃，脱水至水含量0.2％以下，酯化步骤催化剂加入量1～3％，酯化温度60～80℃，反应时间6小时。反应后产物先中和除去催化剂，然后，分层除去少量水，去水后产物经减压蒸馏得到生物柴油。

CN1031070C采用浓硫酸、磷酸或对甲苯磺酸、甲苯磺酸及萘磺酸为催化剂，将油料与醇在80～160℃条件下，在带搅拌的釜式反应器中，进行预酯化反应。反应完成后，加入醇和过量碱，首先中和酸性催化剂和残留游离脂肪酸，剩余碱作为酯交换反应催化剂进行酯交换反应。

DE3444893公开了一种方法，用酸催化剂，常压，50～120℃，将游离脂肪酸与醇进行酯化，对油料进行预酯化处理，然后在碱金属催化剂下进行酯交换反应，但遗留的酸催化剂要被碱中和，碱金属催化剂的量会增加。反应完成后需把碱性催化剂从产物中除去，有大量废水产生，回收甘油困难。

上述现有技术存在的问题是：加工流程长，设备投资大。

发明内容

本发明提供一种制备脂肪酸酯的方法，该方法可在较低温度、压力条件下，处理高酸值、高杂质油脂。

本发明提供的制备脂肪酸酯的方法包括：将装有填料的分离塔作为反应管，一元醇注入分离塔底部的塔釜中，加热汽化后，向上流动，含有酸性催化剂的原料油脂从分离塔顶部进入，向下流动，使醇和油脂充分接触，从塔釜物料中收集脂肪酸酯。

分离塔由塔釜、塔柱、塔顶冷凝器组成，分离塔既可以是板式塔，也可以是填料塔，填料材质、形式和种类没有特别限制，材质可以是陶瓷、塑料、金属，形式可为堆散和规整填料，散堆填料种类可以是鲍尔环、矩鞍环、阶梯环、共轭环、八四内弧环、扁环、θ环等等，规整填料可以为金属丝网波纹填料、金属孔板波纹填料、压延刺孔板波纹填料、金属网板波纹填料等等。

所述的原料油脂为脂肪酸甘油三酯，包括植物油脂以及各种动物油脂，另外还包括来自微生物、藻类等物质中的油料。可以是未精制的毛油，也可以是煎炸油、变质的废油等。植物油脂如大豆油、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)。动物油脂如猪油、牛油、羊油、鱼油等。

所述的一元醇是指碳原子数在1～6之间的一元脂肪醇，可以是饱和醇或不饱和醇。如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、烯丙醇、正丁醇及其异构体、戊醇及其异构体等。可使用单独的醇或它们的混合物。优选甲醇和或乙醇。

所述的酸性催化剂可以为无机酸和/或有机酸，如硫酸、盐酸、对甲苯磺酸、甲基苯磺酸、烷基苯磺酸、萘磺酸等中的一种或多种，酸的加入量为原料油脂重量的0.05％～3％，优选0.1％～2％，更优选0.5％～1％。

具体地说，本发明是将装有填料的分离塔作为反应管，甲醇按一定流量进入分离塔底部的塔釜，甲醇在塔釜温度下汽化，以气相向上流动。使酸性催化剂与油脂混合，从分离塔顶部进入分离柱，向下流动，在分离塔中与甲醇蒸气逆流接触，发生酯化和酯交换反应，过量的甲醇和反应生成的水从分离塔上出口蒸出进入精馏塔，甲醇和水从精馏塔分离后，甲醇可重新注入塔釜参与反应。塔釜物料中包含了低酸值脂肪酸酯和甘油，以及部分未反应的原料油脂和酸性催化剂，为了提高脂肪酸酯的收率，得到酸值更低的产物，全部或部分塔釜物料可用泵重新打回到分离塔顶部入口，循环进行反应，也就是说，塔釜可连续出料，也可间歇出料。对釜底出料蒸出残余水和甲醇后，静置分出甘油后，经减压蒸馏得到生物柴油。

塔柱温度为70～300℃，优选90～170℃，更优选100～150℃，塔釜温度为60～300℃，优选65～150℃，更优选70～100℃。

反应压力为0.1～3MPa，优选0.1～0.7MPa，更优选0.1～0.3MPa。

一元醇与原料油脂的重量比为0.01～1∶1，优选0.05～0.8∶1，更优选0.08～0.5∶1。