[发明专利]用于纯化脂肪酸烷基酯的方法以及促进所述纯化的试剂的用途

说明书

发明的技术领域

本发明涉及促进脂肪酸烷基酯的有机溶液的纯化的特定试剂的用途。 本发明还涉及用于纯化适合用作生物柴油(biodiesel)的脂肪酸烷基酯的 方法。

技术背景

由植物油或动物脂肪获得的脂肪酸烷基酯(脂肪酸单烷基酯，例如脂 肪酸甲酯和脂肪酸乙酯)被用作生物柴油是已知的。生产所述脂肪酸烷基 酯的已知方法包括在醇和催化剂的存在下，包含于植物油或动物脂肪中的 甘油三酯的酯交换。使用催化剂例如酸催化剂或较常见的碱金属催化剂在 本领域是众所周知的，所述碱金属催化剂例如氢氧化钠和氢氧化钾或金属 醇盐，所述金属醇盐例如甲醇钠或甲醇钾。事实上，金属醇盐是由醇与碱 金属反应生成的化合物。总之，酯交换反应一般可以描述为如下过程：

在植物油或动物脂肪中能被使用的是椰子油、棕榈油、种子油、橄榄 油、葵花油、豆油、菜籽油和动物脂(tallow)。可被使用的合适的醇是 烷基醇，例如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇。由于甲醇成本低、有极性和链短， 所以在生物柴油的生产中通常使用甲醇。在工业规模中一般使用例如氢氧 化钾的碱性催化剂，因为其具有高活性。

众所周知的用于制备脂肪酸烷基酯的方法包括加热例如植物油至一般 在30℃和110℃之间的温度。所述方法进一步包括将醇和催化剂加入到经 加热的油中。该反应将产生两相，一相包含所生成的甘油，而另一相包含 所生成的脂肪酸烷基酯。另外，所述方法包括从所生成的脂肪酸烷基酯相 除去所生成的甘油相。

依据如上所述的已知方法生产的脂肪酸烷基酯一般包含过高水平的杂 质以致不符合关于脂肪酸烷基酯的管理标准，所述管理标准例如关于脂肪 酸甲酯的欧洲标准EN-14214，其特别限定了由金属K、Na、Mg和Ca产 生的杂质。因此，需要纯化所生产的脂肪酸烷基酯。已知的纯化方法包括 中和以及水洗步骤，水洗步骤可以洗掉杂质并且得到符合所述管理标准 的、因此能被用作生物柴油的脂肪酸烷基酯。在每一步洗涤之后，采用本 领域已知的任何方法可以将水从脂肪酸烷基酯中分离出来，例如等待混合 物沉降分为两相并在此之后排出水相，或通过离心混合物的方法来进行分 离。所使用的水的总量一般可在所生产的脂肪酸烷基酯的体积的20％到 100％的水的范围内。纯化完成之后，脂肪酸烷基酯中所含的微量水必须被 除去，例如通过再次加热所述脂肪酸烷基酯。另外，所述水通常包含杂质， 该杂质反过来也需要被除去，例如通过过滤水和/或使水流过离子交换介 质。然后，所述水可以再利用或作为废水进行简单的处理。

使用水纯化脂肪酸烷基酯的已知方法的缺点是即使使用大量的水进行 纯化，仍很难将金属杂质(如钙和镁杂质)的量减少到符合关于脂肪酸烷 基酯的管理标准的水平。使用水纯化脂肪酸烷基酯的已知方法的另一个缺 点是生物柴油的制造例如需要高能量输入，变得耗费时间和高成本，因为 该方法例如需要大量的水用于纯化，所述水反过来也需要被纯化。

发明概述

鉴于已知方法的上述方面，本发明的目的是提供某些试剂在脂肪酸烷 基酯的纯化中的用途以及用于纯化脂肪酸烷基酯的方法，其全部或部分地 消除了已知方法的缺点并且允许生产易于处理的脂肪酸烷基酯，得到适合 用作生物柴油的高质量的脂肪酸烷基酯。

本发明由独立权利要求限定。实施方案由从属权利要求和从下面的详 细描述和实施例表明。

依据第一方面，提供了絮凝螯合剂作为促进含有脂肪酸烷基酯的有机 溶液的纯化的试剂的用途。

“絮凝螯合剂”表示加入到悬浮液中结合细颗粒而形成絮凝物的试 剂，其通常为聚电解质。该术语进一步包括能够与例如钙和镁的金属离子 形成几个键的试剂。另外，该术语还涉及在有机溶液中形成水相的试剂， 所述水相还吸引离子。

“脂肪酸烷基酯的有机溶液”被理解为主要包含所述脂肪酸烷基酯的 相，但其还包含少量的杂质例如甘油三酯的酯交换过程的反应物以及产 物，如脂肪酸盐和金属离子及金属盐。

使用絮凝螯合剂促进杂质(例如钙、镁、钾和钠杂质)的去除。另外， 如果絮凝螯合剂被适当地加入和去除，用该絮凝螯合剂进行处理不会影响 产物的酸值，所述酸值例如用游离脂肪酸和其它酸度计量。例如，依据 EN-14214，游离脂肪酸甲酯的酸值被限制在0.5mg KOH/kg油(进一步讨 论见下面)。

在一个实施方案中，所述絮凝螯合剂是选自由聚合铝混凝剂组成的 组。