CN101148409A - 微通道反应器制备脂肪酸酯的方法 - Google Patents

微通道反应器制备脂肪酸酯的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101148409A
CN101148409A CNA2007101344980A CN200710134498A CN101148409A CN 101148409 A CN101148409 A CN 101148409A CN A2007101344980 A CNA2007101344980 A CN A2007101344980A CN 200710134498 A CN200710134498 A CN 200710134498A CN 101148409 A CN101148409 A CN 101148409A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
oil
grease
fatty acid
micro passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007101344980A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101148409B (zh
Inventor
张利雄
孙娟
姚建峰
徐南平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Tech University
Original Assignee
Nanjing Tech University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Tech University filed Critical Nanjing Tech University
Priority to CN2007101344980A priority Critical patent/CN101148409B/zh
Publication of CN101148409A publication Critical patent/CN101148409A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101148409B publication Critical patent/CN101148409B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种生物柴油的制备方法,尤其涉及一种以油脂和醇为原料,通过微通道反应器进行酯交换反应生产脂肪酸酯(简称生物柴油)的方法。其步骤具体如下:将油脂、低碳醇和酸性催化剂的混合物,注入到内径为0.1~2.0mm的微通道反应器中,在常压和90~170℃的反应温度下,控制反应物料在微通道反应器中停留5~60min,即可制备脂肪酸酯。本发明提供的制备方法具有原料适应性广,特别适用于高酸值原料;还具有反应连续,所需反应停留时间短,脂肪酸酯产率高等优点。

Description

微通道反应器制备脂肪酸酯的方法
技术领域:
本发明涉及一种脂肪酸酯的制备方法,尤其涉及一种以油脂和烷基醇为原料,通过微通道反应器进行酯交换反应生产脂肪酸酯(简称生物柴油)的方法。
背景技术:
化石能源的日趋匮乏以及燃烧对环境产生的巨大危害要求人类加速研发洁净高效和可再生的新能源。如何高效清洁的利用生物质能成为我国经济社会可持续发展的迫切需求。生物柴油具有十六烷值高、无硫和无芳香烃化合物等优越特性,而且可生物降解,近年来受到广泛关注。目前生物柴油的工业生产主要采用以碱(甲醇钠、氢氧化钠或氢氧化钾)为催化剂的常压低温酯交换法,反应通常在间歇或连续搅拌釜式反应器中进行。该技术存在以下几个缺点:(1)原料要求高,其中游离脂肪酸的含量需低于1%,否则会造成一定程度的皂化;(2)间歇反应需辅助时间,设备利用率不高,不易实现自动化控制;(3)搅拌设备能耗大,在工业生产中生产运行费用高,且搅拌反应传质不理想,转化率和收率不高。针对该反应体系存在醇油互不相溶的问题,为了使醇油两相接触更加充分,提高反应体系的传质速率,美国专利6712867、6642399和中国专利1370140都提出向反应体系中加入共溶剂,如四氢呋喃等,使该反应体系成为均相,从而大幅提高了反应速率,使反应时间缩短到十分钟左右。但是共溶剂的使用以及后续的分离无疑会增加生产成本。美国专利6187939和欧洲专利0985654公开了一种无需加入任何催化剂,在至少油脂和醇两者之一是超临界状态的条件下,油脂和醇酯交换制备脂肪酸酯的方法。该方法反应时间短,产率高,产品分离简单。但专利提到,要使植物油尽可能转化,反应温度须控制在300℃,压力在6.5MPa以上,对设备要求相当高,而且能耗大。因此,开发一种操作连续,反应条件温和,反应时间极短,脂肪酸酯产率高的制备方法就显得尤为必要。中国专利申请1861751A公开了采用微通道反应器合成生物柴油,反应条件温和,反应时间极短,在内径0.25mm的石英微通道反应器中,控制反应温度为60℃,停留时间5.4min,反应得到的菜籽油收率为98.8%。但该方法适用于低酸值的原料(其中游离脂肪酸的含量不能高于1%)。对于高酸值原料,需要先采用酸性催化剂进行预酯化,将原料油的酸值降至2mgKOH/g左右(最高不能超过4mgKOH/g),再在一定的条件下进行酯交换反应。采用高酸值原料生产生物柴油,酸催化相对而言更具有优势,因为游离脂肪酸(FFA)和少量水的存在对酸催化剂催化能力影响不大。Crabbe等以硫酸为催化剂,得出天然棕榈油制取生物柴油最佳反应条件:反应温度95℃、反应时间9h、5%硫酸和醇油摩尔比为40∶1,在此条件下棕桐油转化率为97%。Freedman等在研究大豆油酯交换反应动力学时发现,在117℃、丁醇与大豆油摩尔比为30∶1和1%硫酸条件下,3h后脂肪酸丁酯产率可达99%;在反应温度65℃,等量催化剂和甲醇用量下,脂肪酸甲酯产率达到99%需要50h。可见现有酸催化技术需要很长的反应时间才能得到较高的产率。因此,本方案提出在酸性催化剂作用下,采用微通道反应器快速合成生物柴油,特别适用于高酸值生物柴油生产原料,有望在获得较高转化率的同时缩短反应时间。此举适应以各种废弃油脂和木本植物油脂为原料的中国国情,有利于生物柴油的长期发展。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题是:为了克服目前生物柴油制备原料要求高(其中游离脂肪酸的含量不能高于1%),针对高酸值原料,酸催化技术中存在反应时间长、转化率和收率不高等缺点,提出了在酸性催化剂作用下,以微通道反应器快速合成脂肪酸酯的一种方法。
本发明具体的技术方案是:一种采用微通道反应器制备脂肪酸酯的方法,尤其适用于高酸值原料油脂。其特征在于:将油脂、烷基醇和酸性催化剂的混合物,注入到内径为0.1~2.0mm的微通道反应器中,在常压和90~170℃的反应温度下,控制反应物料在微通道反应器中停留5~60min,即可制备脂肪酸酯。
其中所述的油脂为植物油脂、动物油脂或高酸值油脂:所述的植物油脂为菜籽油、大豆油、花生油、棉籽油、玉米油、棕榈油、红花油、椰子油、蓖麻油或芝麻油;所述的动物油脂为猪油、黄油或牛油;所述的高酸值油脂为各种废弃油脂或木本植物油脂。
其中所述的烷基醇为甲醇或乙醇。所述的酸性催化剂为浓硫酸、浓盐酸或苯磺酸。
其中所述的微通道反应器材质为不锈钢或石英。
本发明中,油脂转化为脂肪酸酯的量取决于多种因素,如油脂和醇的种类、醇与油脂的摩尔比、微通道反应器的内径、酸性催化剂的用量、反应停留时间和反应温度。一般来讲,优选醇与油脂的摩尔比为20~50∶1;酸性催化剂用量为油脂质量的2~5%;微通道反应器的内径优选0.2~1mm;反应停留时间优选为10~40min;反应温度优选100~150℃。
本发明获得的脂肪酸酯和甘油可以根据实际需要分离提纯至所需纯度。
有益效果:
本发明提供的脂肪酸酯制备方法具有原料适应性广,特别适用于高酸值原料。此外具有连续步骤,所需反应停留时间短,脂肪酸酯产率高,可以根据原料供应状况和脂肪酸酯需求量,通过简单地增减微通道数量进行方便的调节。
附图说明
图1微通道反应器制备脂肪酸酯装置流程示意图,其中1-反应混合物,2-高压泵,3-微通道反应器,4-温控装置,5-冷凝装置,6-反应产物。
具体实施方式
实例1
将5g棉籽油和含有0.15g浓硫酸的7.38g甲醇反应混合物1,通过高压泵2注入到内径为0.53mm的石英微通道反应器3中,控制反应温度为115℃,停留时间为15min。收集反应产物6,利用气相色谱分析得到棉籽油甲酯收率为50.5%。
实例2
将5g棉籽油和含有0.30g浓硫酸的7.387g甲醇混合后,通过高压泵,注入到常压、温度控制在170℃的内径为0.6mm的不锈钢微通道反应器中,调节反应物在微通道反应器中的停留时间为30min。反应得到的棉籽油甲酯收率为87.4%。
实例3
将5g棉籽油和含有0.15g浓硫酸的9.233g甲醇混合后,通过高压泵将混合物注入到内径为0.2mm的石英微通道反应器中,控制反应温度为115℃,停留时间为19.5min。反应得到的棉籽油甲酯收率为97.1%。
实例4
将5g棉籽油和含有0.15g浓硫酸的7.387g甲醇混合后,通过高压泵将混合物注入到内径为0.2mm的石英微通道反应器中,控制反应温度为115℃,停留时间为20min。反应得到的棉籽油甲酯收率为86.65%。
实例5
将5g棉籽油和含有0.15g浓硫酸的9.233g甲醇混合后,通过高压泵将混合物注入到内径为0.2mm的石英微通道反应器中,控制反应温度为115℃,停留时间为33.5min。反应得到的棉籽油甲酯收率为78.94%。
实例6
将5g棉籽油和含有0.15g浓硫酸的10.62g乙醇混合后,通过高压泵将混合物注入到内径为0.2mm的石英微通道反应器中,控制反应温度为115℃,停留时间为20min。反应得到的棉籽油乙酯收率为70.1%。
实例7
将5g棉籽油和含有0.35g对甲苯磺酸的10.62g甲醇混合后,通过高压泵将混合物注入到内径为0.2mm的石英微通道反应器中,控制反应温度为105℃,停留时间为20min。反应得到的棉籽油甲酯收率为56.42%。
实例8
将5g棉籽油和含有0.50g浓盐酸的10.62g甲醇混合后,通过高压泵将混合物注入到内径为0.2mm的石英微通道反应器中,控制反应温度为105℃,停留时间为20min。反应得到的棉籽油甲酯收率为58.8%。
实例9
将5g废弃油脂和含有0.30g浓硫酸的10.62g甲醇混合后,通过高压泵将混合物注入到内径为0.2mm的石英微通道反应器中,控制反应温度为115℃,停留时间为20min。反应得到的脂肪酸酯收率为91.1%。
实例10
将5g牛油和含有0.20g浓硫酸的10.62g甲醇混合后,通过高压泵将混合物注入到内径为0.2mm的石英微通道反应器中,控制反应温度为125℃,停留时间为20min。反应得到的脂肪酸酯收率为94.1%。

Claims (10)

1.一种采用微通道反应器制备脂肪酸酯的方法,其特征在于:将油脂、烷基醇和酸性催化剂的混合物,注入到内径为0.1~2mm的微通道反应器中,在常压和90~170℃的反应温度下,控制反应物料在微通道反应器中停留5~60min,制得脂肪酸酯。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的油脂为植物油脂、动物油脂或高酸值油脂。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于所述的植物油脂为菜籽油、大豆油、花生油、棉籽油、玉米油、棕榈油、红花油、椰子油、蓖麻油或芝麻油;所述的动物油脂为猪油、黄油或牛油;所述的高酸值油脂为各种废弃油脂或木本植物油脂。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的烷基醇为甲醇或乙醇。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的酸性催化剂为浓硫酸、浓盐酸或苯磺酸。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的微通道反应器的内径为0.2~1mm。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的微通道反应器材质为不锈钢或石英。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于烷基醇与油脂的摩尔比为(20~50):1。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,酸催化剂的用量为油脂质量的2~5%。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述的反应温度为100~150℃,所述的反应物料在微通道反应器中停留时间为10~40min。
CN2007101344980A 2007-10-30 2007-10-30 微通道反应器制备脂肪酸酯的方法 Expired - Fee Related CN101148409B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007101344980A CN101148409B (zh) 2007-10-30 2007-10-30 微通道反应器制备脂肪酸酯的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2007101344980A CN101148409B (zh) 2007-10-30 2007-10-30 微通道反应器制备脂肪酸酯的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101148409A true CN101148409A (zh) 2008-03-26
CN101148409B CN101148409B (zh) 2010-06-02

Family

ID=39249121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007101344980A Expired - Fee Related CN101148409B (zh) 2007-10-30 2007-10-30 微通道反应器制备脂肪酸酯的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101148409B (zh)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101781610A (zh) * 2010-03-16 2010-07-21 刘宽 一种用于生产生物柴油的连续酯化、酯交换工艺
CN101508660B (zh) * 2009-03-31 2013-02-06 南京工业大学 一种α-磺酸脂肪酸酯的制备方法
CN102993133A (zh) * 2013-01-08 2013-03-27 南京工业大学 用微反应器一步法制备环氧脂肪酸甲酯的方法
CN103103025A (zh) * 2013-01-30 2013-05-15 大连理工大学 利用微反应器连续合成生物柴油的方法
CN103242228A (zh) * 2013-04-27 2013-08-14 南京工业大学 一种连续可控制备小粒径吡啶硫酮盐颗粒的方法
CN104418746A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 中国石油化工股份有限公司 采用微通道反应装置制备间苯二甲酸二苯酯的方法
US20150267145A1 (en) * 2008-12-08 2015-09-24 Initio Fuels, Llc Single step transesterification of biodiesel feedstock using a gaseous catalyst
CN104962397A (zh) * 2015-03-20 2015-10-07 南京工业大学 连续流微通道反应器中酯交换生产生物柴油的方法
CN105062696A (zh) * 2015-04-16 2015-11-18 彭才文 一种单塔逆流超临界非催化连续的酯化工艺方法
CN105463036A (zh) * 2016-01-12 2016-04-06 南京工业大学 一种利用微反应装置制备长链脂肪酸酯的方法
CN105713059A (zh) * 2016-01-05 2016-06-29 浙江朗华制药有限公司 一种利用微通道反应器合成齐多夫定叠氮中间体的方法
CN106318648A (zh) * 2015-06-30 2017-01-11 中国科学院大连化学物理研究所 基于微通道反应器的转酯化方法
CN107602379A (zh) * 2017-09-27 2018-01-19 苏州汶颢微流控技术股份有限公司 基于微流控芯片制备月桂酸酯类化合物的方法
CN109678717A (zh) * 2019-01-18 2019-04-26 西安优耐特容器制造有限公司 一种利用微通道反应设备合成丙烯酸高碳酯的方法
CN110684569A (zh) * 2019-10-31 2020-01-14 山东益丰生化环保股份有限公司 一种酯型柴油抗磨剂的制备方法
CN113736562A (zh) * 2021-09-02 2021-12-03 重庆大学 一种以小桐子油为原料的植物绝缘油脱酸工艺方法
CN116589353A (zh) * 2023-05-16 2023-08-15 杭州迈科瑞科技有限公司 一种微反应器制备对苯二甲酸二丁酯的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100372915C (zh) * 2006-06-15 2008-03-05 南京工业大学 一种利用微通道反应器制备生物柴油的方法

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150267145A1 (en) * 2008-12-08 2015-09-24 Initio Fuels, Llc Single step transesterification of biodiesel feedstock using a gaseous catalyst
CN101508660B (zh) * 2009-03-31 2013-02-06 南京工业大学 一种α-磺酸脂肪酸酯的制备方法
CN101781610A (zh) * 2010-03-16 2010-07-21 刘宽 一种用于生产生物柴油的连续酯化、酯交换工艺
CN102993133A (zh) * 2013-01-08 2013-03-27 南京工业大学 用微反应器一步法制备环氧脂肪酸甲酯的方法
CN103103025A (zh) * 2013-01-30 2013-05-15 大连理工大学 利用微反应器连续合成生物柴油的方法
CN103103025B (zh) * 2013-01-30 2014-08-27 大连理工大学 利用微反应器连续合成生物柴油的方法
CN103242228A (zh) * 2013-04-27 2013-08-14 南京工业大学 一种连续可控制备小粒径吡啶硫酮盐颗粒的方法
CN104418746A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 中国石油化工股份有限公司 采用微通道反应装置制备间苯二甲酸二苯酯的方法
CN104962397A (zh) * 2015-03-20 2015-10-07 南京工业大学 连续流微通道反应器中酯交换生产生物柴油的方法
CN105062696A (zh) * 2015-04-16 2015-11-18 彭才文 一种单塔逆流超临界非催化连续的酯化工艺方法
CN106318648A (zh) * 2015-06-30 2017-01-11 中国科学院大连化学物理研究所 基于微通道反应器的转酯化方法
CN105713059A (zh) * 2016-01-05 2016-06-29 浙江朗华制药有限公司 一种利用微通道反应器合成齐多夫定叠氮中间体的方法
CN105463036A (zh) * 2016-01-12 2016-04-06 南京工业大学 一种利用微反应装置制备长链脂肪酸酯的方法
CN107602379A (zh) * 2017-09-27 2018-01-19 苏州汶颢微流控技术股份有限公司 基于微流控芯片制备月桂酸酯类化合物的方法
CN109678717A (zh) * 2019-01-18 2019-04-26 西安优耐特容器制造有限公司 一种利用微通道反应设备合成丙烯酸高碳酯的方法
CN110684569A (zh) * 2019-10-31 2020-01-14 山东益丰生化环保股份有限公司 一种酯型柴油抗磨剂的制备方法
CN113736562A (zh) * 2021-09-02 2021-12-03 重庆大学 一种以小桐子油为原料的植物绝缘油脱酸工艺方法
CN116589353A (zh) * 2023-05-16 2023-08-15 杭州迈科瑞科技有限公司 一种微反应器制备对苯二甲酸二丁酯的方法
CN116589353B (zh) * 2023-05-16 2024-02-09 杭州迈科瑞科技有限公司 一种微反应器制备对苯二甲酸二丁酯的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN101148409B (zh) 2010-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101148409B (zh) 微通道反应器制备脂肪酸酯的方法
CN101906355B (zh) 一种利用餐厨垃圾回收油制取生物柴油的方法
CN100569914C (zh) 一种利用高酸值油脂生产生物柴油的方法
CN100372915C (zh) 一种利用微通道反应器制备生物柴油的方法
CN102925287A (zh) 一种生物-化学催化偶联制备生物柴油的方法
CN101314719B (zh) 串联双固定床固体催化剂催化制备生物柴油的方法
CN103666773A (zh) 微结构反应器中生产生物柴油的方法
CN101818102A (zh) 一种催化强化超临界甲醇制备生物柴油的方法
CN101338215B (zh) 用固体酸催化油脂或脂肪酸制备生物柴油的方法
CN100532503C (zh) 制备含支链脂肪酸酯的生物柴油的方法
CN100545240C (zh) 一种利用固体酸和固体碱两步催化法生产生物柴油的方法
CN103013676B (zh) 降低生物柴油粗产品酸值的方法以及生物柴油的制备方法
CN101423770A (zh) 一种高酸值原料油脂制备生物柴油的方法
CN1923990B (zh) 制备脂肪酸酯的工艺方法
CN100365100C (zh) 甲醇临界低碱法制备生物柴油的方法
CN101041782A (zh) 共溶剂条件下超临界流体制备生物柴油的方法
CN100460482C (zh) 以混合植物油为原料制备生物柴油的方法
CN102049250B (zh) 合成生物柴油负载型NaAlO2/MgO固体碱催化剂的制备及应用
CN100526427C (zh) 用高酸值油脂生产生物柴油的催化剂及生物柴油生产方法
CN103087788A (zh) 一种利用高酸值油脂制备生物柴油的方法
CN103013678B (zh) 降低生物柴油粗产品酸值的方法以及生物柴油的制备方法
CN101362958A (zh) 碱催化剂强化超临界甲醇法实现低压快速制备生物柴油的方法
CN101475822B (zh) 贝壳粉负载的固体酸碱催化合成生物柴油的方法
CN1325606C (zh) 生物催化高酸值油脂进行酯交换反应生产生物柴油的方法
CN101838591B (zh) 高酸值油脂催化酯化方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Assignee: Dalian Gas System Co.,Ltd.

Assignor: Nanjing Tech University

Contract record no.: 2010210000142

Denomination of invention: Method for preparing fatty acid ester by micro-channel reactor

Granted publication date: 20100602

License type: Exclusive License

Open date: 20080326

Record date: 20100909

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract

Assignee: Dalian Gas System Co.,Ltd.

Assignor: Nanjing Tech University

Contract record no.: 2010210000142

Date of cancellation: 20111226

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20100602

Termination date: 20191030