[发明专利]高酸价油脂的并行甲酯化方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用高酸价油脂生产脂肪酸甲酯的方法，属于油脂加工方法。

背景技术

利用高酸价油脂生产脂肪酸甲酯的方法主要有一步酯化法和两步酯化法，其中，一步酯化法是指利用酸性催化剂同时催化游离脂肪酸与甲醇的甲酯化反应和甘油三酯与甲醇的酯交换反应，从而将原料中的脂肪物全部转化为脂肪酸甲酯。由于酸性催化剂催化酯交换反应效率非常低，因此反应时间很长且转化率较低，造成生产效率低下。若需提高反应效率则需采用高温高压，能耗大而且对设备要求高。而两步酯化法是指先采用酸性催化剂完成游离脂肪酸的预酯化，然后采用碱性催化剂催化完成剩余甘油三酯的酯交换反应。如公开号为CN1073474的中国专利申请《用天然油脂生产脂肪酸甲酯的方法》就公开了这样一种工艺，在这种工艺中，预酯化过程时间很长，而后段的酯交换反应往往需要等待前段反应完成才能获得原料，因此整个工艺过程时间长、设备利用率低。在实际应用中，很难避免因预酯化不完全而致剩余游离脂肪酸与后续反应中的碱性催化剂中和成脂肪酸皂，并使酯交换产物乳化的情况。因此，在产物分离过程中将产生严重的损耗。此外，为了保证预酯化效果，酸性催化剂的用量比较大，因此在水洗过程中产生的酸性废水量较大。

在酯交换反应系统中，甘油三酯与甲醇两种反应物因不互溶而存在较大的传质阻碍。为了改善反应物之间的接触效果从而提高反应速率，目前还发展了多种反应强化手段。如公开号为CN1279663的中国专利《生产脂肪酸甲酯的方法和设备》中采用能够产生强烈紊流的静态混和器以强化油脂与甲醇的混和，但需要消耗大量机械能；公开号为CN1370140A的中国专利《用于脂肪酸和甘油三酯混合物酯化的单相方法》中采用共溶剂使酯化反应在单相下进行，从而提高反应速率，但存在溶剂回收的问题。总之，目前业已存在的高酸价油脂酯化方法存在下述不足：1、易于发生游离脂肪酸皂化而导致分离过程中产物损失大；2、反应速度慢，生产效率低；3、废水排放量大。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足提供一种高酸价油脂的并行甲酯化方法，不仅能够有效加快反应速率，从而提高生产效率，而且不会排放大量废水。

本发明的技术方案包括以下步骤：

(1)采用甲醇对高酸价油脂中的游离脂肪酸和中性油进行萃取分离，得到富集游离脂肪酸的萃取相和富集甘油三酯的萃余相；

(2)分别进行下述反应：

a)向萃取相中加入酸性催化剂进行甲酯化反应得到粗脂肪酸甲酯；

b)向萃余相中加入碱性催化剂进行酯交换反应得到粗脂肪酸甲酯；

(3)分别对a)和b)得到的粗脂肪酸甲酯进行精制或将a)和b)得到的粗脂肪酸甲酯混和后再进行精制，得到脂肪酸甲酯。

上述步骤(2)的酯交换反应中还加有脂肪酸甲酯、脂肪酸单甘酯和脂肪酸二甘酯的混合物。

上述步骤(2)中的酯交换反应至少分为两段进行，其中，第1段酯交换反应得到的含脂肪酸甲酯、脂肪酸单甘酯和脂肪酸二甘酯的混合物中的一部分回流至萃余相中，另一部分直接进入第2段酯交换反应。

所说步骤(1)中的高酸价油脂的水分含量低于0.1％，萃取温度为20-60℃，甲醇和高酸价油脂体积比为0.5-5∶1，萃取平衡级数为2-10级，使萃余相中高酸价油脂的游离脂肪酸酸价降低至1mgKOH/g。

所说步骤(2)的萃取相中甲醇与游离脂肪酸的摩尔比为6-30∶1。

所说步骤(2)中酯交换反应的反应温度50-70℃，反应时间30-180分钟，甲醇与甘油三酯的摩尔比为6-12∶1。

所说步骤(2)中酯交换反应的第1段反应温度50-70℃，甲醇与甘油三酯的摩尔比为1-3∶1，碱性催化剂用量为脂肪物重量的0.3-1.5％，反应时间10-60分钟并以脂肪酸甲酯生成量计算控制反应转化率在20-60％之间，第2段反应温度50-70℃，反应时间30-90分钟，甲醇与甘油三酯的摩尔比为3-12∶1。

所说步骤(2)的酯交换反应第1段中间产物中含脂肪酸甲酯、脂肪酸单甘酯和脂肪酸二甘酯，其中一部分回流至萃余相，回流量以脂肪物重量计占10-50％。