[发明专利]由甘油三酸酯和醇生产脂肪酸乙酯的方法

说明书

本发明涉及从植物或动物油生产一元羧酸乙酯的方法。

更特别涉及一种通过连续的两个阶段生产具有6-26个碳原子的直链一元羧酸的乙酯的新方法。

脂肪物质的酯类实际上被用于多种用途如柴油燃料、取暖用油、生态溶剂，用于生产脂肪酸磺酸盐、酰胺、酯二聚体等的碱性化合物。

在柴油燃料的情况下，柴油燃料是当今脂肪物质酯类的主要应用，某些数量的规范已经被建立，所述规范的目录、限制和方法属于目前欧洲使用的EN 14214(2003)标准。酯必须含有至少96.5％质量的酯类、至多0.8％质量的甘油单酸酯、至多0.2％质量的二脂酰甘油酯、至多0.2％质量的甘油三酸酯、可能是腐蚀性的并少于0.25％质量的界限的少许游离脂肪酸、游离的丙三醇、根本没有强酸或金属痕迹。这需要精确的实验设计来获得期望的纯度。

在取暖用油的情况下，显而易见的是，所有这些规范不总是有用的，而且甚至有时是有害的，但是取暖用油市场和气油市场常常被混淆，取暖用油规范类似气油规范，因为在法国，取暖用油可以用于农用拖拉机和建筑机器。

当从油或动物脂及一元醇生产酯时，根据最初使用油的性质，自动地形成10-15％质量的副产物，所述副产物是丙三醇。但是只有当丙三醇是高纯度时，这种丙三醇才以高价格被销售用于多种用途，高纯度是在专门的真空蒸馏车间的加强的纯化操作之后获得的。

简而言之，大多数商业上的酯生产方法相当容易产生粗制产物(酯类和丙三醇)，然而该粗制产物不得不通过多种最终使转化成本变得紧张的处理深入纯化。

因此，在从精炼油和无水醇生产脂肪物质的甲酯时，虽然简单的碱衍生物如醇钠、苏打或钾碱在相当温和的条件(温度为50℃-80℃和大气压)下通常是用作催化剂，上述可以在很多专利或出版物例如JAOCS 61，343-348(1984)中阅读到，然而可以用作燃料的提纯产物及满足规范的丙三醇仅仅在太多的阶段之后获得。

如果我们采用例如最常用的碱催化剂，我们在丙三醇以及酯中发现，微量的碱化合物不得不通过洗涤和干燥酯馏分除去。在丙三醇相中，存在的皂和醇化物不得不被中和，形成的盐必须被过滤，丙三醇必须在除去水之后被蒸发，除非在浓缩无盐的丙三醇之前，让稀释的丙三醇通过离子交换树脂。最后，过量的醇总是必须被蒸发，常常被蒸馏，同时特别是当其是在酯相中进行时，防止这种蒸发避免发生存在的酯与部分溶解的丙三醇反应，这将导致产生单酸甘油酯。

简言之，为了获得想要的用于丙三醇和酯类的规范，不得不进行如此多的阶段，在此条件下仅有大工厂可以经济地获益。

此外，尽管用作柴油燃料的植物或动物油酯类最常见是甲酯类，但是使用植物或动物油乙酯类也是可能的。后者是由乙醇而不是甲醇制得的，当乙醇是可更新的来源时，其产生来源是100％可更新的生物柴油燃料，其不同于脂肪酸甲酯的情形，甲醇通常是从化石物质获得。

脂肪酸乙酯的生产也可以优选地在其中乙醇是更丰富的或者较甲醇更容易获得的地理带中进行。

令人吃惊地，已经发现，通过在第一阶段使用甲醇而在第二阶段使用乙醇的两阶段，有可能从植物或动物油中经济地获得富含脂肪酸乙酯和高纯度丙三醇的脂肪酸酯的混合物。

附图简述

图1显示了使用其中涉及的醇是乙醇的两个酯交换阶段的不同过程的工艺图。

图2显示了涉及所用的醇是甲醇的第一个酯交换阶段及所用的醇是乙醇的第二个阶段的不同过程的工艺图。

详细说明

因此，本发明提供了一种生产包含具有6-26个碳原子的直链一元羧酸的乙酯的方法，通过使中性或酸性的、原始的或再循环的反应植物油或动物油的在含有由至少一种金属氧化物和氧化铝形成的组合或由至少两种金属氧化物和任选的形成的组合的不同种类催化剂存在下反应，该方法特征在于其包括两个连续的酯交换阶段，第一个阶段使用甲醇而第二个阶段使用乙醇。

在后文中更加具体地描述本发明的这两个阶段：

阶段1

其包括在含有由至少一种金属氧化物和氧化铝形成的组合或由至少两种金属氧化物和任选的形成的组合的不同种类催化剂存在下，使至少一种中性或酸性的、原始或再循环的植物或动物油与甲醇反应。

作为此阶段的主要目的的反应是根据下文方案I进行的酯交换，在此用油酸脂肪链来举例说明。

方案I

得到的产物主要含有脂肪酸甲酯，但是其也含有作为中间转化产物的甘油单脂肪酸酯及二脂酰甘油酯，以及残留的脂肪酸甘油三酸酯。