[发明专利]制备脂肪酸酯的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于脂肪酸酯的制备方法。

背景技术

动植物油脂主要由甘油三酯组成，与一元醇酯交换后生成脂肪酸单烷基酯和甘油。脂肪酸单烷基酯可以用作化工原料，也可用作柴油机燃料，用作后者即为生物柴油。

目前，国外用来生产生物柴油的先进工艺主要是以强碱如KOH、NaOH、NaOCH₃等为催化剂的常压反应，以釜式、CSTR反应为主。

油脂与一元醇相互溶解性很小，当两者混合并反应时，由于传质效率差，在反应初期会影响酯交换的速度。为此，国内外的工艺一般都采取大功率搅拌的方式，除此之外，还在研究采用超声、微波、共溶剂及超临界甲醇等技术，以提高传质效率。

CN200510011997  公开了利用反应分离过程耦合技术制备生物柴油的工艺方法，该工艺方法包括以下步骤：(1)在反应器中加入催化剂及原料动、植物油与低碳醇，进行低碳醇与动、植物油脂的酯交换反应；(2)使低沸点的低碳醇从反应器气相出口流出，并同时带出产物脂肪酸酯和甘油，使之从反应体系中分离出来，副产物甘油与原料动、植物油及中间产物甘油双酯、甘油单酯通过反应器液相出口进入分离器进行分离，高密度的甘油从分离器底部出料，混合油则返回反应器继续反应；(3)分离出的低碳醇与产品脂肪酸酯及甘油通过精馏塔进行进一步的分离，低沸点的醇以气相产物从塔顶出料实现低碳醇的回收；脂肪酸酯及甘油从塔底以液体形式冷凝出料，进入另一个分离器；由精馏塔分离的低碳醇经过换热器冷凝回流作为反应原料循环利用；(4)互不相溶的产品酯与甘油在上述分离器中进一步分离；分离分别得到产物生物柴油(脂肪酸酯)和甘油，这样就制备得到了生物柴油(脂肪酸酯)。上述方法过程复杂，需要进行多次分离，能耗高。

发明内容

本发明提供一种通过酯交换反应制备脂肪酸酯的工艺方法，该方法过程简单，且可得到高收率、高纯度脂肪酸酯。

本发明提供的制备脂肪酸酯的的工艺方法包括：将油脂与一元醇提供给反应蒸馏反应器进行酯交换反应，反应器上部连接有回流冷凝器，下部连接再沸器，在再沸器与反应器的最后一个塔板之间串联沉降罐以分离反应混合物中的甘油，并使分离出甘油的酯相混合物进入再沸器，分离再沸器中的粗产物，得到脂肪酸酯。

所说的油脂是甘油三酸酯，主要来源于动物油或植物油，优选大豆油、菜籽油、棉籽油、椰子油、棕榈油等的精制植物油，酸值也可在较大的范围内变化，例如，可以是0-5mgKOH/g油脂。

所说的一元醇是指碳数为1～6的脂肪醇，可以是单一的脂肪醇，也可以是一种或多种脂肪醇的混合物，优选甲醇和乙醇。

所说的酯交换反应最好在碱催化剂的存在下进行，有利于提高反应速度。其中的催化剂是指能溶于一元醇的碱，比如碱金属的氢氧化物或醇盐，优选氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾等等。催化剂的用量为油脂重量的0.4～2.0％，优选0.5～1.0％。

参照图1，本发明的具体工艺流程如下：将油脂与一元醇提供给反应蒸馏反应器，反应混合物经过反应器的最后一个塔板进入沉降罐进行甘油沉降分离，分离甘油后的混合物(主要含有酯相和一元醇)被输送到再沸器，在这里一元醇迅速气化，气体从反应器底部进入反应器，上升蒸汽对反应器中的液体一方面起到搅拌作用，另一方面与温度较低的物料进行热量交换后在反应器中冷凝，使反应器中保持较高的醇油摩尔比；剩余的部分蒸汽会到达冷凝器冷凝。从再沸器中的粗产物分离出一元醇和甘油，得到脂肪酸酯。

所说的反应蒸馏反应器为筛板式反应器。

所说的甘油沉降罐即可以置于反应器外，如图1所示，也可以安装在反应器内部，如图2所示。

所说的再沸器优选快速蒸发器，也可以采用其它蒸发器，最优选降膜蒸发器，其作用是在保证一元醇充分气化的同时，尽可能缩短产物在再沸器中的停留时间，降低副反应发生的程度，从而提高目标产物的收率。

反应原料可以一次性进料，也可分段进料，优选分段进料。催化剂可溶于一元醇中与一元醇同时进料。

当一次进料时，油脂及一元醇从反应器的上部进料。油脂和醇可单独提供给反应器，也可以将它们预混合后提供给反应器。

当分段进料时，进料量可每次都一样，也可递减或递增。反应原料进料口可为2～n之间的任一数字，n为塔板的数目。如果从反应器的第一个进料口进入油脂及一元醇(油脂和醇可单独提供给反应器，或将它们预混合后提供给反应器)，后面的进料口可只进油脂，也可使油脂与醇一起进料。