AT406870B

AT406870B - Verfahren zur herstellung von fettsäurealkylestern

Info

Publication number: AT406870B
Application number: AT102795A
Authority: AT
Inventors: Nikolaus Foidl
Original assignee: Sucher & Holzer Bauplan Handel
Priority date: 1995-06-16
Filing date: 1995-06-16
Publication date: 2000-10-25
Also published as: ATA102795A; WO1997000234A1; AU5392596A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Triglyceriden mit einem Alkohol in Gegenwart eines basischen Katalysators.

Umesterungen von Ölen und Fetten erfolgen üblicherweise mit einem geeigneten einwertigen Alkohol, wie z B Ethanol, Butanol, Isopropanol, insbesondere aber mit Methanol in Anwesenheit eines oder mehrerer Katalysatoren Metallhydride, -alkoholate, -carbonate,-acetate oder verschiedener Säuren. Üblicherweise werden Natriumalkoxid, Natrium- oder Kaliumhydroxid verwendet
An Grundstoffen werden tierische oder pflanzliche Fette oder Öle verwendet, wie z B.

Maiskeimöl, Baumwollsamenöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Rapsöl, Erdnussöl, Kokos- und andere Palmöle, Leinsaatöl, Talgbaumöl, Rhizinusöl, Fischöl, Waltran, Talg, Schmalz, Öle von Meeres- und Landtieren, Öle von Bakterien, Algen sowie pflanzliche Lipide.

Aus der AT- 397 966 B ist ein Verfahren zur Herstellung von Fettsäureestem niederer einwertiger Alkohole durch Umesterung von beispielsweise Rapsöl bekannt Gemäss diesem Verfahren wird die Umesterung in Gegenwart eines festen basischen Katalysators bei einem Katalysatorüberschuss von bis zu 1,6 Mol je Mol als Glycerid gebundener Fettsäure durchgeführt.

Die AT- 394 374 B beschreibt ein Umesterungsverfahren, bei dem ein Überschuss des eingesetzten Alkohols von 1,1 bis 1,8 Mol je Mol mit Glycerid veresterter Fettsäure eingesetzt wird.

Aus der AT- 388 743 B ist ein Verfahren zur Herstellung eines Fettsäuregemisches aus Abfallfetten bzw. Ölen und die Verwendung dieses Gemisches als Kraft- bzw Brennstoff bekannt.

Die AT- 397 510 B beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Fettsäureestern kurzkettiger aliphatischer Alkohole und monoalkylierter Diole durch basisch katalysierte Umesterung von natürlich vorkommenden oder teil- und vollsynthetischen Fettsäureglyceriden sowie Abfallprodukten auf Basis von Fettsäureglyceriden. Die Umesterung wird zwei- oder mehrstufig durchgeführt
Bisherige Umesterungsverfahren bei Umgebungstemperatur benötigen mindestens zwei Stufen oder mehr, um auf einen Estergehalt von über 99 % zu kommen. Bei einem Methanoleinsatz von 130 bis 150 % der stöchiometrisch notwendigen Menge und eines NaOH oder KOH-Einsatzes von 1,2 bis 1,5 Gew. -% des eingesetzten Öles wird in der ersten Umesterungsstufe 80 bis 90 % Umesterung erreicht, und nach Separieren der Glycerinphase wird in der zweiten Umesterungsstufe auf 99 bis 99,3 % nachverestert.

Dabei wird die gesamte Alkohol/Katalysatormenge im Verhältnis 75 25 % auf die beiden Stufen aufgeteilt, so dass in beiden Stufen ein kräftiger Überschuss wirksam wird
Diese Verfahrensführung, wie z. B. in der AT- 386 222 B und in den heute in der Praxis laufenden Anlagen demonstriert, lässt die Gesamtalkoholmenge auf etwa 150 % der stöchiometrisch notwendigen Menge und die Katalysatormenge auf etwa 1,3 bis 1,5 Gew. -% der eingesetzten Ölmenge sinken.

Mit der vorliegenden Erfindung soll mit einem einstufigen, kontinuierlich durchführbaren Verfahren eine weitere Herabsetzung der Alkohol- und Katalysatormenge und ein Umsetzungsgrad grösser als 99 % erreicht werden.

Dieses Ziel wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Triglyceriden mit einem Alkohol in Gegenwart eines basischen Katalysators durch die Kombination der Schritte erreicht, dass 1. das Triglycerid mit dem Alkohol und dem Katalysator gemischt und unter Bildung von zwei flüssigen Phasen, einer Rohesterphase und einer Glycerinphase, umgesetzt wird, 2. die beiden flüssigen Phasen voneinander getrennt werden, 3. die Rohesterphase in zwei Teile A und B geteilt wird, 4. der Teil A der Rohesterphase gereinigt wird, wodurch im wesentlichen reiner Fettsäurealkylester erhalten wird, 5.

der Teil B mit weiterem, umzuesterndem Triglycerid, weiterem Alkohol und weiterem Katalysator gemischt und unter Bildung von zwei weiteren flüssigen Phasen, einer weiteren Rohesterphase und einer weiteren Glycerinphase, umgesetzt wird, wonach die Schritte 2 bis 5 wiederholt werden.

Durch Kreislaufführung einer bestimmten Menge Ester wird der im Ester verbleibende Alkohol- und Katalysatoranteil mitrückgeführt, so dass durch diese Anreicherung der Frischalkohol- und Katalysatoranteil gesenkt werden kann. Dies erlaubt beim Anfahren des Prozesses die Gesamtalkoholmenge auf etwa 125 % der stöchiometrisch notwendigen Menge und die Katalysatormenge auf 1,1% zu senken.

Das erfindungsgemässe Verfahren weist folgende Vorteile auf:

Durch die im Kreislauf geführte Menge an Ester bleiben etwa 30 bis 50 % des Überschussmethanols laufend im Prozess. Damit kann der Überschussmethanolgehalt drastisch reduziert werden
Durch die im Kreislauf geführte Menge an Ester bleiben ca 20 bis 40 % des Überschusskatalysators laufend im Prozess, so dass damit der Katalysatorbedarf drastisch gesenkt werden kann
Durch die Prozessführung wird die Methanolmenge solchermassen gesenkt, dass keine
Methanolruckgewinnung aus der Esterphase notwendig ist.

Aufgrund der Prozessführung kann auf dynamische Regelung bzw. auf Mengenmessungen in jeder Phase des Prozesses sowie Füllvolumenmessung verzichtet werden Die vier
Prozessparameter, wie Menge Frischöl, Menge Methanol-Katalysator-Gemisch, Menge
Ester im Kreislauf und Menge Ester zur Waschung werden fix eingestellt, und der Prozess läuft ohne weitere Überwachung
Die laufende Optimierung kann über simple Änderung der im Kreislauf geführten
Estermenge erreicht werden
Der Bedarf an Regel- und Messtechnik wird praktisch auf Null reduziert.

Der Umesterungswirkungsgrad wird auf über 99 % gehoben.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass die Rohesterphase im Schritt 3 im Verhältnis zwischen 1 : und 1 : 99 in Teil A und Teil B geteilt wird.

Vorteilhaft erfolgt die Teilung im Verhältnis zwischen 1 . 3 und 1 : 99 in Teil A und Teil B.

Zweckmässig wird beim erfindungsgemässen Verfahren die Reinigung der Rohesterphase durch Waschen mit Wasser vorgenommen.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird mit besonderem Vorteil kontinuierlich durchgeführt
Bevorzugt wird als Alkohol für die Umesterung Methanol oder Ethanol eingesetzt
Das erfindungsgemässe Verfahren wird zweckmässig bei Raumtemperatur durchgeführt.

Im folgenden wird das erfindungsgemässe Verfahren beispielhaft näher erläutert:
Aus dem vorgefilterten Rohöl, das üblicherweise einen Feuchtegehalt von < 0,1 % aufweist, wird eine Startcharge Reinester über die übliche zweistufige Umesterung erzeugt.

Anschliessend werden im Zulauf zum Umesterungsreaktor eine konstante Menge Öl im Ölzulauf sowie eine konstante Menge Methanol-Katalysatorgemisch im Methanol-Katalysatorgemisch- Zulauf eingestellt
Die Summen des Öl und Methanol-Katalysatorzulaufs ergeben z. B. 10 % der Gesamtmenge, die dem Umesterungsreaktor zugeführt wird.

Dieser gemeinsame Strom wird anschliessend in derselben Rohrleitung mit einer fixen Menge Ester, die z B. 90 % der Gesamtmenge ausmacht, aus der Rücklaufschleife vermischt und dem Umesterungsreaktor zugeführt
Die veränderbare Durchlaufzeit im Rohrreaktor kann zwischen einer Minute und mehreren Stunden betragen, vorzugsweise beträgt sie aber zwischen 20 bis 30 Minuten. Am Ausgang des Rohrreaktors wird das veresterte Gemisch einer Zentrifuge zugeführt, die die Glycerinphase abtrennt und den Rohester an einen verstellbaren Probenteiler weiterleitet.

Der Probenteiler teilt den Esterstrom (veränderliche Einstellung zwischen 50 . 99 und 1 : %) vorzugsweise in zwei Ströme zu 90 % und 10 % auf.

Der 90%-Strom geht zurück, um mit Öl und Methanol-Katalysator-Gemisch vermischt zu werden. Dieser Strom wird erneut dem Umesterungsreaktor zugeführt. Die 10 % Rohester, die vom Hauptstrom abgetrennt wurden, fliessen durch einen Pufferbehälter mit einer durchschnittlichen Rückhaltezeit von mehreren Minuten bis mehreren Stunden, vorzugsweise zwischen 2 bis 3 Stunden, um dann mit Heisswasser gewaschen zu werden.

Nach der Wäsche, bei der Wassermengen von 1 bis 80 % der eingesetzten Estermenge, vorzugsweise aber 5 bis 25 %, verwendet werden, wird die wässrige Phase (die Katalysator-, Methanol-, Seifen- und Glycerinanteile enthält) über eine Zentrifuge abgetrennt. Der verbleibende Ester ist gebrauchsfertig für den Konsumenten und geht über Lagerbehälter in den Verkauf.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1 Verfahren zur Herstellung von Fettsäurealkylestern durch Umesterung von Triglyceriden mit einem Alkohol in Gegenwart eines basischen Katalysators, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Schritte, dass (1) das Triglycerid mit dem Alkohol und dem Katalysator gemischt und unter Bildung von zwei flüssigen Phasen, einer Rohesterphase und einer Glycerinphase, umgesetzt wird, (2) die beiden flüssigen Phasen voneinander getrennt werden; (3) die Rohesterphase in zwei Teile (A) und (B) geteilt wird, (4) der Teil (A) der Rohesterphase gereinigt wird, wodurch im wesentlichen reiner; Fettsäurealkylester erhalten wird ;
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohesterphase im Schritt (3) im Verhältnis zwischen 1:1 und 1 99 in Teil (A) und Teil (B) geteilt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung im Verhältnis zwischen 1.3 und 1. 99 in Teil (A) und Teil (B) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Rohesterphase durch Waschen mit Wasser vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es kontinuierlich durchgeführt wird
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Alkohol für die Umesterung Methanol oder Ethanol eingesetzt werden.

(5) der Teil (B) mit weiterem, umzuesterndem Triglycerid, weiterem Alkohol und weiterem Katalysator gemischt und unter Bildung von zwei weiteren flüssigen Phasen, einer weiteren Rohesterphase und einer weiteren Glycerinphase, umgesetzt wird; wonach die Schritte (2) bis (5) wiederholt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es bei Raumtemperatur durchgeführt wird.

KEINE ZEICHNUNG