FR2970250A1 - Making composition of linear monocarboxylic acid alcohol esters and glycerin, comprises reacting fatty substances of animal/vegetable origin with aliphatic monoalcohol in presence of acid-base heterogeneous catalyst - Google Patents
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Abstract
Description
Domaine de l'invention Field of the invention
La présente invention est relative à un procédé de fabrication d'esters alcooliques d'acides monocarboxyliques à partir de corps gras d'origine végétale ou animale, par une réaction de transestérification. The present invention relates to a process for producing alcoholic esters of monocarboxylic acids from fatty substances of vegetable or animal origin, by a transesterification reaction.
Art antérieur Les esters de corps gras sont actuellement utilisés dans de nombreuses applications comme carburants diesel, fuels domestiques, solvants écologiques, composés de base pour la fabrication de sulfonates d'alcools gras, d'amides, de dimères d'esters, etc. 15 Ils peuvent être obtenus à partir d'une réaction de transestérification réalisée selon le schéma 1 ci-dessous et éventuellement une réaction couplée d'estérification et de transestérification, l'estérification étant réalisée selon le schéma Il ci-dessous. Schéma 1 : 1 triglycéride + 3 alcools -> 3 esters de corps gras + glycérine 20 Schéma II : Acide gras + alcool -> esters d'acide gras + eau Acide gras + glycérine -+ glycéride + eau Dans le cas du carburant Diesel, qui constitue aujourd'hui une application majeure 25 des esters de corps gras, un certain nombre de spécifications ont été établies dont la liste, les limites et les méthodes font partie de la norme EN 14214 (2003) applicable actuellement en Europe. L'ester doit contenir au moins 96,5 % en masse d'esters, au plus 0,8 % en masse de monoglycérides, au plus 0,2 % en masse de diglycérides et au plus 0,2 % en masse de triglycérides, peu d'acides gras libres «0,5 mg de KOH 30 par g), qui peuvent être corrosifs, moins de 0,25 % en masse de glycérine liée et libre et seulement des métaux à l'état de trace. Ceci implique un protocole précis pour obtenir la pureté désirée. Lorsqu'on fabrique un ester à partir d'huile ou de graisse et de monoalcool, il se forme automatiquement, selon la nature de l'huile engagée au départ, de 10 à 15 % 1 10 en masse d'un produit secondaire, qui est la glycérine. Cette glycérine est vendue à un prix élevé pour des utilisations variées, mais seulement lorsqu'elle possède une grande pureté. Celle-ci est obtenue après des purifications poussées dans des unités spécialisées dans la distillation sous vide. Background Art The fatty acid esters are currently used in many applications as diesel fuels, domestic fuels, ecological solvents, basic compounds for the manufacture of sulphonates of fatty alcohols, amides, ester dimers, etc. They can be obtained from a transesterification reaction carried out according to Scheme 1 below and optionally a combined esterification and transesterification reaction, the esterification being carried out according to Scheme II below. Scheme 1: 1 triglyceride + 3 alcohols -> 3 fatty acid esters + glycerin Scheme II: Fatty acid + alcohol -> fatty acid esters + water Fatty acid + glycerine - + glyceride + water In the case of diesel fuel, which is today a major application of fat esters, a number of specifications have been established whose list, limits and methods are part of the standard EN 14214 (2003) currently applicable in Europe. The ester shall contain not less than 96.5% by mass of esters, not more than 0,8% by weight of monoglycerides, not more than 0,2% by mass of diglycerides and not more than 0,2% by mass of triglycerides, Few free fatty acids "0.5 mg KOH per g), which can be corrosive, less than 0.25% by weight bound and free glycerin and only trace metals. This implies a precise protocol to obtain the desired purity. When an ester is manufactured from oil or fat and monoalcohol, it is automatically formed, depending on the nature of the oil initially involved, from 10 to 15% by weight of a secondary product, which is glycerine. This glycerin is sold at a high price for various uses, but only when it has a high purity. This is obtained after extensive purification in units specialized in vacuum distillation.
En résumé, la plupart des procédés commerciaux de fabrication d'esters aboutissent assez facilement à des produits bruts (esters et glycérine), qu'il faut cependant purifier de façon approfondie par divers traitements qui grèvent finalement le prix de la transformation. Il est connu de fabriquer des esters méthyliques par les voies classiques de la catalyse homogène avec des catalyseurs solubles, comme la soude ou le méthylate de sodium, en faisant réagir une huile neutre et un alcool comme le méthanol (par exemple JAOCS 61, 343-348 (1984)). On n'arrive cependant à un produit pur utilisable comme carburant et une glycérine aux normes qu'après de très nombreuses étapes. En effet, la glycérine obtenue est polluée par les sels alcalins ou les alcoolates, si bien que l'installation de purification de la glycérine est presque aussi coûteuse que celle qui permet la fabrication de l'ester. Les procédés par catalyse hétérogène offrent l'avantage de produire des esters et de la glycérine exempts de catalyseur donc faciles à purifier. Toutefois, il est souvent difficile d'obtenir de façon économique à la fois un ester et une glycérine de grande pureté. Afin d'améliorer la rentabilité de ce procédé et de limiter ses coûts de fonctionnement, de nombreuses équipes se sont intéressées au développement de nouveaux catalyseurs plus actifs. Des solides basiques présentent une activité catalytique élevée pour la réaction de transestérification des huiles végétales mais peuvent s'avérer sensibles à la présence d'acides gras libres contenus dans la charge. Ce problème peut se rencontrer notamment lorsque les huiles utilisées dans le procédé sont économiquement intéressantes comme par exemple l'huile de jatropha ou les huiles usées. Divers oxydes et oxydes mixtes éventuellement dopés ont ainsi été testés : on citera par exemple l'article de W.M. Antunes et al. (Catalysas Today, 133-135 (2008) 548-554) qui décrit la transestérification de l'huile de soja avec du méthanol, utilisant des catalyseurs solides basiques tels que ZnO, MgO, AI2O3, ou des oxydes mixtes dérivés d'hydrotalcites (Mg/AI et Zn/Mg/AI). Le brevet FR-B-2 752 242, déposé au nom de l'IFP, décrit l'utilisation de catalyseurs solides et non solubles formés à partir d'oxyde de zinc et d'alumine ou d'aluminate de zinc. Néanmoins, ces solides basiques ont une tendance à la désactivation ou ne sont pas stables en présence d'une quantité trop importante d'acides gras contenus dans des huiles pas ou peu raffinées. L'utilisation de catalyseurs acides permet de travailler avec des charges contenant une certaine teneur en acides gras libres, qui sont économiquement plus intéressantes. Un exemple est le solide Fe-Zn cyanide utilisé par P. Ratnasamy (Applied Catal. A: Gen, 314, 2006, 148) qui permet de transestérifier les huiles végétales, acides ou non, avec des rendements proches de ceux obtenus avec des catalyseurs basiques. Néanmoins, la sélectivité de la réaction, caractérisée par la formation d'éthers, peut être dégradée par la présence sur ces solides de sites acides de Brdnsted, liés à des protons. In summary, most commercial processes for the production of esters lead relatively easily to crude products (esters and glycerin), which must, however, be thoroughly purified by various treatments which ultimately increase the price of the process. It is known to manufacture methyl esters by the conventional routes of homogeneous catalysis with soluble catalysts, such as sodium hydroxide or sodium methoxide, by reacting a neutral oil and an alcohol such as methanol (for example JAOCS 61, 343- 348 (1984)). However, we arrive at a pure product usable as a fuel and glycerin standards after many steps. In fact, the glycerine obtained is polluted by alkaline salts or alcoholates, so that the glycerin purification plant is almost as expensive as that which makes possible the manufacture of the ester. The heterogeneous catalysis processes have the advantage of producing esters and glycerine free of catalyst and therefore easy to purify. However, it is often difficult to economically obtain both an ester and a high purity glycerin. In order to improve the profitability of this process and to limit its operating costs, many teams have been interested in the development of new, more active catalysts. Basic solids exhibit high catalytic activity for the transesterification reaction of vegetable oils but may be sensitive to the presence of free fatty acids contained in the filler. This problem can be encountered especially when the oils used in the process are economically interesting, such as for example jatropha oil or used oils. Various oxides and mixed oxides possibly doped have thus been tested, for example the article by W. M. Antunes et al. (Catalysas Today, 133-135 (2008) 548-554) which describes the transesterification of soybean oil with methanol, using basic solid catalysts such as ZnO, MgO, Al2O3, or mixed oxides derived from hydrotalcites ( Mg / AI and Zn / Mg / AI). Patent FR-B-2,752,242, filed in the name of IFP, describes the use of solid and insoluble catalysts formed from zinc oxide and alumina or zinc aluminate. Nevertheless, these basic solids have a tendency to deactivation or are not stable in the presence of an excessive amount of fatty acids contained in unrefined or unrefined oils. The use of acid catalysts makes it possible to work with fillers containing a certain content of free fatty acids, which are economically more interesting. An example is the solid Fe-Zn cyanide used by P. Ratnasamy (Applied Catal A: Gen, 314, 2006, 148) which makes it possible to transesterify vegetable oils, acidic or not, with yields close to those obtained with catalysts basic. Nevertheless, the selectivity of the reaction, characterized by the formation of ethers, can be degraded by the presence on these solids of proton-bound Brdnsted acid sites.
En cherchant à améliorer les performances de la réaction de transestérification des corps gras d'origine végétale ou animale, les inventeurs ont mis au point un procédé utilisant un catalyseur hétérogène acido-basique à base de métallophosphates d'un métal du groupe 13, présentant à la fois des sites basiques et des sites acides. By seeking to improve the performance of the transesterification reaction of fats of plant or animal origin, the inventors have developed a process using a heterogeneous acid-base catalyst based on metallophosphates of a Group 13 metal, exhibiting both basic sites and acidic sites.
Résumé de l'invention Le procédé de fabrication d'esters alcooliques d'acides gras monocarboxyliques selon la présente invention met en oeuvre un catalyseur hétérogène à base de métallophosphate dans lequel le métal est choisi dans le groupe 13 de la classification périodique. SUMMARY OF THE INVENTION The process for the production of alcoholic esters of monocarboxylic fatty acids according to the present invention uses a heterogeneous catalyst based on metallophosphate in which the metal is chosen from group 13 of the periodic table.
Description détaillée de l'invention La présente invention décrit un procédé de fabrication d'une composition d'esters alcooliques d'acides monocarboxyliques linéaires de 6 à 26 atomes de carbone et de glycérine dans lequel on fait réagir un corps gras d'origine animale ou végétale, avec un monoalcool aliphatique renfermant de 1 à 18 atomes de carbone, en présence d'au moins un catalyseur hétérogène acido-basique à base de métallophosphate répondant à la formule générale (1) MPO-yP[3+5(1-A/2, nH2O dans laquelle M représente un cation métallique d'au moins un élément choisi l'aluminium, le gallium ou l'indium, 0y<1 - y étant tels que 3+5(1-y)>_ 0 - n le nombre de molécules d'eau associées, n pouvant éventuellement être nul Les composés métallophosphates comprenant au moins un métal choisi parmi le groupe 13 de la classification périodique sont des composés acido-basiques, présentant à la fois des sites basiques issus par exemple des groupements phosphates présents sur leur surface et à la fois des sites acides liés à la présence du métal. Cette dualité leur confère des propriétés catalytiques intéressantes. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention describes a process for producing a composition of alcoholic esters of linear monocarboxylic acids of 6 to 26 carbon atoms and of glycerin in which a fatty substance of animal origin or plant, with an aliphatic monoalcohol containing 1 to 18 carbon atoms, in the presence of at least one metallophosphate-based acid-base heterogeneous catalyst having the general formula (1) MPO-yP [3 + 5 (1-A) Wherein M represents a metal cation of at least one member selected from aluminum, gallium or indium, where yy <1 - y such that 3 + 5 (1-y)> 0 - n the number of associated water molecules, n possibly being zero The metallophosphate compounds comprising at least one metal chosen from the group 13 of the periodic table are acid-base compounds, presenting at the same time basic sites resulting for example from groups pho sphates present on their surface and both acid sites related to the presence of the metal. This duality gives them interesting catalytic properties.
Un avantage de l'invention utilisant des catalyseurs à base de métallophosphates du groupe 13 de la classification périodique est leur capacité à catalyser la transestérification de corps gras avec des alcools tels que le méthanol ou plus lourds que le méthanol. Ainsi, on peut former des esters éthyliques, isopropyliques ou butyliques, qui présentent un intérêt car souvent les points d'écoulement des esters formés avec les alcools éthyliques, isopropyliques ou butyliques sont plus bas que ceux des esters méthyliques, le gain étant parfois de 10°C, ce qui permet d'utiliser au départ des huiles plus saturées. Un avantage de l'invention utilisant un catalyseur à base métallophosphates du groupe 13 de la classification est notamment de permettre une diminution de la température de réaction, du temps de contact entre les réactifs ou du rapport alcool/corps gras par rapport à l'art antérieur, tout en améliorant le taux de conversion et en maintenant une sélectivité élevée en esters. An advantage of the invention using metallophosphate catalysts of Group 13 of the Periodic Table is their ability to catalyze the transesterification of fatty substances with alcohols such as methanol or heavier than methanol. Thus, it is possible to form ethyl, isopropyl or butyl esters, which are of interest because often the pour points of the esters formed with ethyl, isopropyl or butyl alcohols are lower than those of the methyl esters, the gain sometimes being 10. ° C, which allows to use initially more saturated oils. An advantage of the invention using a catalyst based on metallophosphates of group 13 of the classification is in particular to allow a reduction of the reaction temperature, the contact time between the reagents or the alcohol / fat ratio relative to the art. previous, while improving the conversion rate and maintaining a high selectivity in esters.
Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que ces solides catalysent des réactions de transestérification et d'estérification selon un processus de catalyse hétérogène. Ainsi, le catalyseur n'est pas consommé dans la réaction et ne se retrouve pas dissous dans le milieu réactionnel. En restant sous forme solide, il est facilement séparé du milieu réactionnel sans perte de catalyseur et sans pollution du milieu réactionnel par des espèces dissoutes ou des résidus de catalyseur. L'activité et la sélectivité de ce catalyseur n'est pas affectée par la réaction de transestérification ou d'estérification : le catalyseur est stable et recyclable dans les conditions expérimentales de la réaction. Ce type de catalyseur est compatible avec une utilisation dans un procédé industriel en continu, par exemple, en lit fixe et dans lequel la charge de catalyseur peut être utilisée pendant une très longue durée sans perte d'activité. De façon préférée, le cation métallique M du composé métallophosphate est l'aluminium ou le gallium. Parmi les composés métallophosphates de formule générale MPO4, ceux dont le rapport atomique M/P est égal à 1 sont particulièrement intéressants. Ainsi, le catalyseur utilisé dans le procédé selon la présente invention répond préférentiellement à la formule générale (II) suivante : MPO4, nH2O dans laquelle M représente un cation métallique d'au moins un élément choisi parmi l'aluminium, le gallium ou l'indium, n le nombre de molécules d'eau associées, n pouvant éventuellement être nul 15 Ce type de catalyseur pourra avantageusement être préparé par l'une des méthodes décrites ci-après et connues de l'homme du métier. Le précurseur métallophosphate MPO4,nH2O peut être obtenu par réaction d'un halogénure (MCI3 dans le cas où M est un métal du groupe 13) sur l'acide 20 phosphorique en présence d'oxyde de propylène. La réaction se déroule à 0°C, puis le gel obtenu à température ambiante est lavé par une solution alcoolique. Le solide est enfin calciné pour obtenir le métallophosphate, à des températures comprises entre 500 et 700°C, le plus souvent vers 600°C. 25 Le catalyseur utilisé dans le procédé selon la présente invention est sous forme de poudres, de billes, d'extrudés ou de pastilles. Les corps gras utilisés dans le procédé de l'invention correspondent à des substances naturelles ou élaborées, d'origine animale ou végétale, contenant 30 majoritairement des triglycérides, couramment regroupés sous les termes d'huile et de graisses. Parmi les huiles utilisables, on peut citer toutes les huiles courantes, comme les huiles de palme (concrètes ou oléines), de soja, de palmiste, de coprah, de babassu, de colza (ancien ou nouveau), de tournesol (classique ou oléique), de maïs, de coton, les huiles d'arachide, de pourghère (Jatropha curcas), de ricin, de lin et de crambe et toutes les huiles issues par exemple du tournesol ou du colza par modification génétique ou hybridation ou encore provenant d'algues ou micro-algues. On peut même utiliser des huiles de friture, d'équarrissage, des huiles animales variées, comme les huiles de poissons, de phoques, le suif, le saindoux, ou encore les graisses issues du traitement des eaux usées et même des graisses de volailles, car les esters fabriqués à partir de certains alcools comme l'alcool éthylique, isopropylique ou butylique, permettent de gagner plus de 10°C en point d'écoulement et par conséquent d'utiliser au départ des huiles plus saturées. Another advantage of the invention lies in the fact that these solids catalyze transesterification and esterification reactions according to a heterogeneous catalysis process. Thus, the catalyst is not consumed in the reaction and is not dissolved in the reaction medium. By remaining in solid form, it is easily separated from the reaction medium without loss of catalyst and without pollution of the reaction medium by dissolved species or catalyst residues. The activity and selectivity of this catalyst is not affected by the transesterification or esterification reaction: the catalyst is stable and recyclable under the experimental conditions of the reaction. This type of catalyst is compatible with use in a continuous industrial process, for example in a fixed bed and in which the catalyst charge can be used for a very long time without loss of activity. Preferably, the metal cation M of the metallophosphate compound is aluminum or gallium. Among the metallophosphate compounds of general formula MPO4, those whose atomic ratio M / P is equal to 1 are particularly interesting. Thus, the catalyst used in the process according to the present invention preferentially corresponds to the following general formula (II): MPO 4, nH 2 O in which M represents a metal cation of at least one element selected from aluminum, gallium or The type of catalyst may advantageously be prepared by one of the methods described below and known to those skilled in the art. The metallophosphate precursor MPO4, nH2O can be obtained by reacting a halide (MCI3 in the case where M is a Group 13 metal) on phosphoric acid in the presence of propylene oxide. The reaction is carried out at 0 ° C. and the gel obtained at room temperature is washed with an alcoholic solution. The solid is finally calcined to obtain the metallophosphate, at temperatures between 500 and 700 ° C., most often around 600 ° C. The catalyst used in the process according to the present invention is in the form of powders, beads, extrudates or pellets. The fatty substances used in the process of the invention correspond to natural or elaborate substances of animal or vegetable origin, predominantly containing triglycerides, commonly grouped under the terms of oil and fats. Usable oils include all common oils, such as palm oils (concrete or oleic), soybean, palm kernel, copra, babassu, rapeseed (old or new), sunflower (conventional or oleic). ), maize, cotton, peanut, jatropha curcas, castor oil, linseed oil and crambe oils and all oils derived from sunflower or rapeseed by genetic modification or hybridization or from algae or micro-algae. We can even use frying oils, rendering, various animal oils, such as fish oils, seals, tallow, lard, or fats from sewage treatment and even from poultry fat, because esters made from certain alcohols, such as ethyl, isopropyl or butyl alcohol, make it possible to gain more than 10 ° C. in the pour point and consequently to use more saturated oils at the beginning.
Parmi les huiles utilisées, on peut encore indiquer des huiles partiellement modifiées par exemple par polymérisation ou oligomérisation, comme par exemple, les "standolies" d'huile de lin, de tournesol et les huiles végétales soufflées. Les huiles utilisées sont neutres ou acides, vierges ou recyclées. La présence d'acide gras dans les huiles n'est pas à priori préjudiciable car les systèmes catalytiques à base de phosphates de métaux du groupes 13, préférentiellement l'aluminium ou le gallium, sont également actifs pour l'estérification et transforment en outre les acides gras en esters. La valeur limite en acides gras libres contenus dans les huiles se situe à un indice d'acide voisin de 10 (l'indice d'acide étant défini comme la masse en mg de KOH nécessaire au dosage de tous les acides gras libres dans 1 g d'huile). L'opérabilité du procédé dans ces conditions est proche de celle définie avec une huile à faible indice d'acide (soit inférieure à 0,2 mg de KOH/g). Dans le cas d'huiles à très fort indice d'acide (proche de 10 mg de KOH/g), une des possibilités est de faire précéder la réaction de transestérification d'une réaction d'estérification des acides gras libres présents, soit en utilisant le même alcool que celui utilisé dans le procédé de transestérification en présence d'un acide fort comme l'acide sulfurique ou des acides sulfoniques solubles ou supportés (de type résines Amberlyst 150), soit en utilisant de préférence de la glycérine, pour former un ester de glycérol total ou partiel, en utilisant le même catalyseur à base de phosphates de métaux du groupe 13, préférentiellement l'aluminium ou le gallium, à pression atmosphérique et de préférence sous vide et à des températures comprises entre 150 et 220°C. Lorsqu'on utilise des huiles de friture, qui constituent une matière première très bon marché pour produire un biodiesel, il est nécessaire d'éliminer du mélange réactionnel les polymères d'acides gras afin que le mélange d'esters réponde aux spécifications de la norme EN 14214. Among the oils used, it is also possible to indicate partially modified oils, for example by polymerization or oligomerization, such as, for example, "standolies" of linseed oil, sunflower oil and blown vegetable oils. The oils used are neutral or acid, virgin or recycled. The presence of fatty acid in the oils is not a priori detrimental because the catalytic systems based on metal phosphates of group 13, preferably aluminum or gallium, are also active for esterification and furthermore transform the fatty acids to esters. The limit value for free fatty acids contained in the oils is at an acid number close to 10 (the acid number being defined as the mass in mg of KOH required for the determination of all the free fatty acids in 1 g oil). The operability of the process under these conditions is close to that defined with a low acid number oil (ie less than 0.2 mg KOH / g). In the case of oils with a very high acid number (close to 10 mg of KOH / g), one of the possibilities is to precede the transesterification reaction with an esterification reaction of the free fatty acids present, either in using the same alcohol as that used in the transesterification process in the presence of a strong acid such as sulfuric acid or soluble or supported sulfonic acids (Amberlyst type 150 resins), or preferably using glycerin, to form a total or partial glycerol ester, using the same catalyst based on Group 13 metal phosphates, preferably aluminum or gallium, at atmospheric pressure and preferably under vacuum and at temperatures of between 150 and 220 ° C. . When using frying oils, which are a very cheap raw material for producing biodiesel, it is necessary to remove the fatty acid polymers from the reaction mixture so that the ester mixture meets the specifications of the standard. EN 14214.
Alcool La nature de l'alcool mis en jeu dans le procédé joue un rôle dans l'activité de transestérification. Alcohol The nature of the alcohol involved in the process plays a role in the transesterification activity.
D'une manière générale, il est possible d'utiliser divers monoalcools aliphatiques renfermant, par exemple, de 1 à 18 atomes de carbone, de préférence, de 1 à 12 atomes de carbone. De façon encore plus préférée, le monoalcool aliphatique renferme de 1 à 5 atomes de carbone. In general, it is possible to use various aliphatic monoalcohols containing, for example, from 1 to 18 carbon atoms, preferably from 1 to 12 carbon atoms. Even more preferably, the aliphatic monoalcohol contains from 1 to 5 carbon atoms.
Le plus actif est l'alcool méthylique. Toutefois, l'alcool éthylique et les alcools isopropylique, propylique, butylique, isobutylique et même amylique, peuvent être envisagés. Des alcools plus lourds tels que l'alcool éthyl-hexylique ou l'alcool laurique peuvent également être utilisés. On peut avantageusement ajouter aux alcools lourds de l'alcool méthylique qui facilite la réaction. Par ailleurs, lorsqu'on prépare l'ester éthylique, on peut utiliser un mélange d'alcool éthylique et méthylique comprenant de 1 à 500/0 en poids, de préférence de 1 à 10% en poids, d'alcool méthylique de manière à augmenter la conversion. The most active is methyl alcohol. However, ethyl alcohol and isopropyl, propyl, butyl, isobutyl and even amyl alcohols can be envisaged. Heavier alcohols such as ethyl hexyl alcohol or lauric alcohol may also be used. It is advantageously possible to add methyl alcohol to the heavy alcohols, which facilitates the reaction. On the other hand, when preparing the ethyl ester, a mixture of ethyl and methyl alcohol comprising from 1 to 500% by weight, preferably from 1 to 10% by weight, of methyl alcohol may be used in order to increase the conversion.
Conditions opératoires de la réaction de transestérification Le procédé est opéré à des températures comprises entre 130°C et 220°C, à des pressions inférieures à 100 bars avec un excès de monoalcool par rapport à la stoechiométrie corps gras/alcool. Généralement, la réaction peut être opérée selon différents modes de réalisation. Operating Conditions of the Transesterification Reaction The process is carried out at temperatures of between 130 ° C. and 220 ° C., at pressures of less than 100 bars with an excess of monoalcohol relative to the stoichiometry of fatty substances / alcohol. Generally, the reaction can be carried out according to different embodiments.
Si l'on a recours à une réaction en discontinu, on peut travailler en une ou deux étapes, c'est à dire réaliser une première réaction jusqu'à 85 % à 95 % de conversion en esters, refroidir en évaporant l'excès d'alcool, décanter la glycérine et finir la réaction en réchauffant à nouveau entre 130°C et 220°C et en ajoutant de l'alcool pour obtenir une conversion totale. If a batch reaction is used, it can work in one or two stages, that is to say perform a first reaction up to 85% to 95% conversion to esters, cool by evaporating the excess of Alcohol, decant the glycerin and finish the reaction by warming again between 130 ° C and 220 ° C and adding alcohol to obtain a total conversion.
On peut aussi viser une conversion de 98 % en esters en travaillant suffisamment longtemps en une seule étape dans des conditions appropriées, par exemple en augmentant la température et/ou le rapport alcool/corps gras. Si l'on entreprend une réaction en continu, on peut travailler avec plusieurs autoclaves et décanteurs. Dans le premier réacteur, on réalise une conversion 7 partielle le plus souvent inférieure à 90% et généralement d'environ 85 %, puis on décante en évaporant l'alcool et en refroidissant ; dans un deuxième réacteur, on achève la réaction de transestérification dans les conditions citées en ajoutant une partie de l'alcool que l'on a évaporé précédemment. On évapore finalement dans un évaporateur l'excès d'alcool et l'on sépare la glycérine et les esters par décantation. Ainsi, à l'issue de ces deux étapes, on obtient un biodiesel répondant aux spécifications. Le niveau de conversion est ajusté pour obtenir un ester carburant répondant aux spécifications et une glycérine de pureté élevée, en opérant en une ou deux étapes. It is also possible to aim for a conversion of 98% to esters by working for a sufficient time in a single step under appropriate conditions, for example by increasing the temperature and / or the alcohol / fat ratio. If you start a continuous reaction, you can work with several autoclaves and decanters. In the first reactor, a partial conversion is generally less than 90% and generally about 85%, then decanted by evaporating the alcohol and cooling; in a second reactor, the transesterification reaction is completed under the conditions mentioned by adding a portion of the alcohol which has previously been evaporated. The excess alcohol is finally evaporated in an evaporator and the glycerine and the esters are separated by decantation. Thus, at the end of these two stages, a biodiesel is obtained that meets the specifications. The conversion level is adjusted to obtain a specification fuel ester and a high purity glycerin, operating in one or two steps.
Si l'on choisit un procédé continu en lit fixe, on peut avec avantage travailler à des températures de 130 à 220 °C, de préférence 150 à 180 °C, à des pressions de 1 à 7 MPa, la WH étant de préférence comprise entre 0,1 et 3, de préférence de 0,3 à 2, dans la première étape et le rapport poids alcool/huile variant de 3/1 à 0,1/1. L'introduction de l'alcool peut être avantageusement fractionnée. L'introduction à deux niveaux dans le réacteur tubulaire peut s'opérer de la façon suivante : alimentation du réacteur avec l'huile et environ les 2/3 de l'alcool à mettre en jeu, puis introduction du complément d'alcool approximativement au niveau du tiers supérieur du lit catalytique. La tenue au lessivage est vérifiée dans la présente invention par l'absence de traces provenant du catalyseur aussi bien dans l'ester formé que dans la glycérine produite. La recyclabilité du catalyseur est évaluée expérimentalement dans le temps. Si l'on ne dépasse pas 220 °C, on obtient généralement un ester de même couleur que l'huile de départ et une glycérine incolore après décantation. If a continuous fixed bed process is chosen, it is advantageously possible to work at temperatures of 130 to 220 ° C., preferably 150 to 180 ° C., at pressures of 1 to 7 MPa, the WH being preferably between between 0.1 and 3, preferably from 0.3 to 2, in the first step and the alcohol / oil weight ratio varying from 3/1 to 0.1 / 1. The introduction of the alcohol can be advantageously fractionated. The two-level introduction into the tubular reactor can be carried out as follows: feeding the reactor with the oil and about 2/3 of the alcohol to be used, then introducing the alcohol supplement approximately at level of the upper third of the catalytic bed. The leaching behavior is checked in the present invention by the absence of traces from the catalyst both in the ester formed and in the glycerin produced. The recyclability of the catalyst is evaluated experimentally over time. If it does not exceed 220 ° C, an ester of the same color as the starting oil and a colorless glycerine after decantation are generally obtained.
L'analyse des composés produits se fait, soit par chromatographie en phase gazeuse pour les esters et la glycérine, soit, plus rapidement, par chromatographie liquide par exclusion pour les esters. L'ester et le glycérol obtenus ne contiennent pas d'impuretés issues du catalyseur. De ce fait, aucun traitement de purification ne sera appliqué pour éliminer le catalyseur ou les résidus de celui-ci contrairement aux catalyseurs fonctionnant suivant un processus homogène pour lequel le catalyseur ou ses résidus sont, après réaction, localisés dans la même phase que l'ester et/ou la glycérine. L'ester carburant obtenu présente une teneur en monoglycérides d'au plus 0,8% en masse, en diglycérides d'au plus 0,20/0 en masse, en triglycérides d'au plus 0,2% en 35 masse, en glycérine de moins de 0,25% en masse. The compounds produced are analyzed either by gas chromatography for the esters and glycerin or, more rapidly, by exclusion liquid chromatography for the esters. The ester and glycerol obtained do not contain impurities from the catalyst. Therefore, no purification treatment will be applied to remove the catalyst or the residues thereof in contrast to the catalysts operating in a homogeneous process for which the catalyst or its residues are, after reaction, located in the same phase as the ester and / or glycerine. The fuel ester obtained has a monoglyceride content of not more than 0.8% by mass, diglycerides of not more than 0.20% by mass, and triglycerides of not more than 0.2% by weight, glycerin of less than 0.25% by weight.
Par ce type de procédé, l'épuration finale est réduite au minimum, tout en permettant d'obtenir un ester aux spécifications carburant et une glycérine de pureté comprise entre 95 et 99.9% et de préférence entre 98 et 99.9%. By this type of process, the final purification is reduced to a minimum, while making it possible to obtain an ester with fuel specifications and a glycerine of purity of between 95 and 99.9% and preferably between 98 and 99.9%.
EXEMPLES Les exemples suivants illustrent l'invention sans en limiter la portée, les Exemples 8 et 9 étant donnés à titre de comparaison. Tous les exemples donnés ci-dessous ont été mis en oeuvre dans un réacteur fermé et correspondent par conséquent à une seule étape. Pour obtenir un biodiesel répondant aux spécifications, il serait nécessaire de procéder à l'issue de cette première étape à une décantation en évaporant l'alcool et en refroidissant, puis d'achever la réaction de transestérification en ajoutant la partie de l'alcool évaporé. L'huile utilisée dans ces exemples est de l'huile de colza dont la composition en acides gras est la suivante : Glycéride d'acides gras Nature de la chaîne grasse °/U en masse Palmitique C16 :0 5 Palmitoléique C16 :1 < 0,5 Stéarique C18 :0 2 Oléique C18 :1 59 Linoléique C18 :2 21 Linolénique C18 :3 9 Arachidique C20 :0 < 0,5 Gadoléique C20 :1 1 Béhénique C22 :0 < 0,5 Erucique C22 :1 < 1 Tableau 1 : Composition de l'huile de colza. EXAMPLES The following examples illustrate the invention without limiting its scope, Examples 8 and 9 being given for comparison. All the examples given below were implemented in a closed reactor and therefore correspond to a single step. To obtain a biodiesel that meets the specifications, it would be necessary to proceed to the conclusion of this first step to decantation by evaporating the alcohol and cooling, then complete the transesterification reaction by adding the portion of the evaporated alcohol . The oil used in these examples is rapeseed oil whose fatty acid composition is as follows: Glyceride of fatty acids Nature of the fatty chain ° / U in mass Palmitic C16: 0 5 Palmitoleic C16: 1 <0 , Stearic C18: 0 2 Oleic C18: 1 59 Linoleic C18: 2 21 Linolenic C18: 3 9 Arachidic C20: 0 <0.5 Gadoleic C20: 1 1 Behenic C22: 0 <0.5 Erucic C22: 1 <1 Table 1: Composition of rapeseed oil.
Cependant, toute autre huile d'origine végétale ou animale pourrait donner des résultats analogues.15 Exemple 1 : synthèse de AIPO4 However, any other vegetable or animal oil could give similar results. Example 1: Synthesis of AIPO4
Cet exemple illustre la préparation de AIPO4 par voie hydrogel: On prépare d'abord en bain de glace un mélange équimoléculaire de chlorure d'aluminium hexahydraté AIC13,6H2O et d'acide H3PO4. On ajoute ensuite sous forte agitation de l'oxyde de propylène (Teb. = 35°C) par petites fractions jusqu'à addition de 3 moles pour une mole d'AI. On laisse alors reposer le mélange à température ambiante jusqu'à formation d'un gel consistant qui est lavé à l'isopropanol puis séché et calciné à 650 °C. L'équation de la réaction est la suivante: AICI3 + H3PO4 + 3 C3H6O -+ AIPO4 + 3 CH(CH3)(OH)CH2C1 This example illustrates the preparation of AIPO4 by hydrogel: An equimolar mixture of aluminum chloride hexahydrate AIC13,6H2O and H3PO4 acid is first prepared in an ice bath. Propylene oxide (Teb = 35 ° C.) is then added with vigorous stirring in small portions until 3 moles are added per mole of Al. The mixture is then allowed to stand at room temperature until a consistent gel is formed which is washed with isopropanol and then dried and calcined at 650 ° C. The reaction equation is: AICI3 + H3PO4 +3 C3H6O - + AIPO4 + 3 CH (CH3) (OH) CH2Cl
Les phosphates d'aluminium ainsi préparés présentent des surfaces spécifiques de l'ordre de 250 m2/g. Le grand état de division s'accompagne d'un caractère hygroscopique très prononcé. Laissée à l'air ambiant, la poudre peut prendre en quelques jours jusqu'à 20% en eau. Tous les produits obtenus sont des poudres blanches, amorphes aux rayons X. Un début de cristallisation ne peut être obtenu qu'après un chauffage prolongé à haute température, à 1000°C on observe la variété tridymite. The aluminum phosphates thus prepared have specific surfaces of the order of 250 m 2 / g. The great state of division is accompanied by a very pronounced hygroscopic character. Left in ambient air, the powder can take up to 20% of water in a few days. All the products obtained are white, amorphous X-ray powders. A beginning of crystallization can only be obtained after prolonged heating at high temperature, at 1000 ° C. the tridymite variety is observed.
Exemple 2 : Transestérification d'huiles végétales (huile de colza) par le méthanol à -artir d'un catal seur solide AIPOa à 180°C. Example 2 Transesterification of vegetable oils (rapeseed oil) with methanol from a solid catalyst AIPOa at 180 ° C.
On introduit dans un réacteur fermé à température ambiante 25 g d'huile de colza, 25 g de méthanol et 0,5 g de catalyseur AIPO4 (exemple 1) sous forme de poudre. Le ratio massique méthanol/ huile est donc de 1, ce qui correspond à un ratio molaire de 27,5. Le réacteur est ensuite fermé, agité (200 trs/min) et chauffé à 180°C à l'aide d'un agitateur magnétique chauffant. La température du milieu réactionnel est stabilisée à 180°C après 20 minutes de chauffe. La pression est la pression autogène de l'alcool à la température de travail. Le suivi de la réaction est commencé lorsque la température du milieu réactionnel a atteint la consigne. Des prélèvements sont effectués de manière régulière afin de suivre l'avancement de la réaction. Après 6 h de réaction, l'agitation est arrêtée et le réacteur laissé à refroidir jusqu'à température ambiante. Les prélèvements effectués ainsi que l'effluent final sont lavés par une solution aqueuse saturée en NaCl, puis après décantation, la phase 10 organique supérieure est analysée par chromatographie par perméation de gel (GPC). Le tableau suivant résume les résultats obtenus. Prélèvements (en h) Ob 2 4 6 % Triglycérides 73 34 20 12 massique Diglycéridesa 12 11 7 5 dans la Monoglycéride 2 4 5 6 phase organique' Esters méthyliques 13 51 68 77 d'huile végétale ' déterminé par GPC b t=0 lorsque le milieu réactionnel est à température ' % représentant les diglycérides et stérols La conversion des triglycérides commence alors que le milieu réactionnel n'a pas atteint 180°C (13% d'esters à t0). La conversion (estimée par rapport aux triglycérides, conversion=1-mfinale (triglycérides)/minit;a,e (triglycérides)) est de 88% à 6 h. Le lessivage du catalyseur dans la phase ester et glycérine est négligeable (la teneur en phosphore et aluminium, estimée par la technique plasma à couplage inductif 15 (IPC) est inférieure à 10 ppm). Exemple 3 : Transestérification d'huiles végétales (huile de colza) par l'éthanol à 20 -artir d'un catal seur solide AIPO4 à 180°C. On introduit dans un réacteur fermé à température ambiante 20 g d'huile de colza, 30 g d'éthanol et 0,5 g de catalyseur AIPO4 (exemple 1) sous forme de poudre. Le ratio ratio molaire alcool/huile est de 27,5. Le réacteur est ensuite fermé, agité (200 25 trs/min) et chauffé à 180°C à l'aide d'un agitateur magnétique chauffant. La température du milieu réactionnel est stabilisée à 180°C après 20 minutes de chauffe. La pression est la pression autogène de l'alcool à la température de travail. Le suivi de la réaction est commencé lorsque la température du milieu réactionnel a atteint la consigne. Des prélèvements sont effectués de manière régulière afin de suivre l'avancement de la réaction. Après 6 h de réaction, l'agitation est arrêtée et le réacteur laissé à refroidir jusqu'à température ambiante. Les prélèvements effectués ainsi que l'effluent final sont lavés par une solution aqueuse saturée en NaCl, puis après décantation, la phase organique supérieure est analysée par chromatographie par perméation de gel (GPC). Le tableau suivant résume les résultats obtenus. 25 g of rapeseed oil, 25 g of methanol and 0.5 g of AIPO4 catalyst (Example 1) in powder form are introduced into a closed reactor at ambient temperature. The mass ratio methanol / oil is therefore 1, which corresponds to a molar ratio of 27.5. The reactor is then closed, stirred (200 rpm) and heated to 180 ° C. using a magnetic heating stirrer. The temperature of the reaction medium is stabilized at 180 ° C. after 20 minutes of heating. Pressure is the autogenous pressure of alcohol at working temperature. The monitoring of the reaction is started when the temperature of the reaction medium has reached the set point. Samples are taken regularly to follow the progress of the reaction. After 6 hours of reaction, the stirring is stopped and the reactor is allowed to cool to room temperature. The samples taken and the final effluent are washed with a saturated aqueous solution of NaCl, and after decantation, the upper organic phase is analyzed by gel permeation chromatography (GPC). The following table summarizes the results obtained. Samples (in h) Ob 2 4 6% Triglycerides 73 34 20 12 mass Diglyceridesa 12 11 7 5 in the monoglyceride 2 4 5 6 organic phase 'Methyl esters 13 51 68 77 vegetable oil' determined by GPC bt = 0 when the The reaction medium is at a temperature representing diglycerides and sterols. The conversion of the triglycerides begins while the reaction medium has not reached 180 ° C. (13% of esters at t0). The conversion (estimated to triglycerides, conversion = 1-final (triglycerides) / min, a, e (triglycerides)) is 88% at 6 h. Leaching of the catalyst in the ester and glycerine phase is negligible (the phosphorus and aluminum content, estimated by the inductively coupled plasma (IPC) technique, is less than 10 ppm). Example 3 Transesterification of vegetable oils (rapeseed oil) with ethanol from an AIPO4 solid catalyst at 180 ° C. 20 g of rapeseed oil, 30 g of ethanol and 0.5 g of AIPO4 catalyst (Example 1) in powder form are introduced into a closed reactor at ambient temperature. The ratio molar ratio alcohol / oil is 27.5. The reactor is then closed, stirred (200 rpm) and heated to 180 ° C using a magnetic stirrer heater. The temperature of the reaction medium is stabilized at 180 ° C. after 20 minutes of heating. Pressure is the autogenous pressure of alcohol at working temperature. The monitoring of the reaction is started when the temperature of the reaction medium has reached the set point. Samples are taken regularly to follow the progress of the reaction. After 6 hours of reaction, the stirring is stopped and the reactor is allowed to cool to room temperature. The samples taken and the final effluent are washed with a saturated aqueous solution of NaCl, and after decantation, the upper organic phase is analyzed by gel permeation chromatography (GPC). The following table summarizes the results obtained.
Prélèvements (en h) Ob 2 4 6 % Triglycérides 90 55 42 32 massique Diglycérides° 6 14 14 12 dans la Monoglycéride 0 4 4 6 phase organique' Esters méthyliques 3 27 40 50 d'huile végétale a déterminé par GPC b t=0 lorsque le milieu réactionnel est à température % représentant les diglycérides et stérols 15 La conversion des triglycérides commence alors que le milieu réactionnel n'a pas atteint 180°C (3°/U d'esters à t0). La conversion (estimée par rapport aux triglycérides, conversion=1-mfinale (triglycérides)/m;nitiale (triglycérides)) est de 68% à 6 h. Le lessivage du catalyseur dans la phase ester et glycérine est négligeable (la teneur 20 en phosphore et aluminium, estimée par la technique plasma à couplage inductif (IPC) est inférieure à 10 ppm). Samples (in h) Ob 2 4 6% Triglycerides 90 55 42 32 mass Diglycerides ° 6 14 14 12 in the monoglyceride 0 4 4 6 organic phase 'Methyl esters 3 27 40 50 of vegetable oil determined by GPC bt = 0 when the reaction medium is at a temperature representing diglycerides and sterols. The conversion of triglycerides begins while the reaction medium has not reached 180 ° C. (3 ° / U of esters at t0). The conversion (estimated to triglycerides, conversion = 1-final (triglycerides) / nitrate (triglycerides)) was 68% at 6 h. The leaching of the catalyst in the ester and glycerine phase is negligible (the phosphorus and aluminum content, estimated by the inductively coupled plasma (IPC) technique, is less than 10 ppm).
Exemple 4 : Transestérification d'huiles végétales (huile de colza) par le méthanol à partir d'un catalyseur solide GaPO4,à 180°C. On introduit dans un réacteur fermé à température ambiante 20 g d'huile de colza, 30 g d'éthanol et 0,5 g de catalyseur GaPO4 sous forme de poudre. Le ratio molaire alcool/huile est de 27,5. Le réacteur est ensuite fermé, agité (200 trs/min) et chauffé à 180°C à l'aide d'un agitateur magnétique chauffant. La température du milieu réactionnel est stabilisée à 180°C après 20 minutes de chauffe. La pression est la pression autogène de l'alcool à la température de travail. Le suivi de la réaction est commencé lorsque la température du milieu réactionnel a atteint la consigne. Des prélèvements sont effectués de manière régulière afin de suivre l'avancement de la réaction. Après 6 h de réaction, l'agitation est arrêtée et le réacteur laissé à refroidir jusqu'à température ambiante. Les prélèvements effectués ainsi que l'effluent final sont lavés par une solution aqueuse saturée en NaCl, puis après décantation, la phase organique supérieure est analysée par chromatographie par perméation de gel (GPC). Le tableau suivant résume les résultats obtenus. Prélèvements (en h) Ob 2 4 6 % Triglycérides 89 55 36 27 massique Diglycérides° 6 13 12 11 dans la Monoglycéride 0 3 5 5 phase organique' Esters méthyliques 5 28 47 57 d'huile végétale a déterminé par GPC b t=0 lorsque le milieu réactionnel est à température "/o représentant les diglycérides et stérols La conversion des triglycérides commence alors que le milieu réactionnel n'a pas atteint 180°C (5% d'esters à t0). La conversion (estimée par rapport aux triglycérides, 25 conversion=1-mffnale (triglycérides)/minit;a,e (triglycérides)) est de 73% à 6 h. Example 4 Transesterification of vegetable oils (rapeseed oil) with methanol from a solid GaPO4 catalyst at 180 ° C. 20 g of rapeseed oil, 30 g of ethanol and 0.5 g of GaPO4 catalyst in powder form are introduced into a closed reactor at ambient temperature. The alcohol / oil molar ratio is 27.5. The reactor is then closed, stirred (200 rpm) and heated to 180 ° C. using a magnetic heating stirrer. The temperature of the reaction medium is stabilized at 180 ° C. after 20 minutes of heating. Pressure is the autogenous pressure of alcohol at working temperature. The monitoring of the reaction is started when the temperature of the reaction medium has reached the set point. Samples are taken regularly to follow the progress of the reaction. After 6 hours of reaction, the stirring is stopped and the reactor is allowed to cool to room temperature. The samples taken and the final effluent are washed with a saturated aqueous solution of NaCl, and after decantation, the upper organic phase is analyzed by gel permeation chromatography (GPC). The following table summarizes the results obtained. Samples (in h) Ob 2 4 6% Triglycerides 89 55 36 27 mass Diglycerides ° 6 13 12 11 in the monoglyceride 0 3 5 5 organic phase 'Methyl esters 5 28 47 57 of vegetable oil determined by GPC bt = 0 when the reaction medium is at a temperature corresponding to the diglycerides and sterols The conversion of the triglycerides begins while the reaction medium has not reached 180 ° C. (5% of esters at t0) The conversion (estimated relative to the triglycerides Conversion = 1-methyl (triglycerides) / min, a, e (triglycerides)) is 73% at 6 hours.
Le lessivage du catalyseur dans la phase ester et glycérine est négligeable (la teneur en phosphore et aluminium, estimée par la technique plasma à couplage inductif (IPC) est inférieure à 10 ppm). Exemple 8 (comparatif): Transestérification de l'huile de colza par le méthanol en présence d'aluminate de zinc (ZnAl~Oa) sous forme de poudre à 180°C. 10 On introduit dans un réacteur fermé à température ambiante 25 g d'huile de colza, 25 g de méthanol et 0,5 g de catalyseur sous forme de poudre. Le ratio massique méthanol/ huile est donc de 1, ce qui correspond à un ratio molaire de 27,5. Le réacteur est ensuite fermé, agité (200 trs/min) et chauffé à 180°C à l'aide d'un agitateur magnétique chauffant. La température du milieu réactionnel est stabilisée à 15 180°C après 20 minutes de chauffe. La pression est la pression autogène de l'alcool à la température de travail. Le suivi de la réaction est commencé lorsque la température du milieu réactionnel a atteint la consigne. Des prélèvements sont effectués de manière régulière afin de suivre l'avancement de la réaction. Après 6 h de réaction, l'agitation est arrêtée et le réacteur laissé à refroidir jusqu'à température 20 ambiante. Les prélèvements effectués ainsi que l'effluent final sont lavés par une solution aqueuse saturée en NaCl, puis après décantation, la phase organique supérieure est analysée par chromatographie par perméation de gel (GPC). Le tableau suivant résume les résultats obtenus. 25 Prélèvements (en h) Ob 4 6 % massique Triglycérides 92 44 29 dans la phase Diglycérides° 5 20 18 organique' Monoglycéride 0 7 9 Esters 3 29 44 méthyliques d'huile végétale 5 ' déterminé par GPC b t=0 lorsque le milieu réactionnel est à température ° % représentant les diglycérides et stérols Cet exemple montre clairement que l'aluminate de zinc catalyse la réaction de transestérification beaucoup plus lentement qu'un métallophosphate, puisque en 6 h, seulement 44% d'esters sont obtenus au lieu de 77% pour le métallophosphate AIPO4. The leaching of the catalyst in the ester and glycerin phase is negligible (the phosphorus and aluminum content, estimated by the inductively coupled plasma (IPC) technique, is less than 10 ppm). Example 8 (comparative): Transesterification of rapeseed oil with methanol in the presence of zinc aluminate (ZnAl-Oa) in powder form at 180 ° C. 25 g of rapeseed oil, 25 g of methanol and 0.5 g of catalyst in powder form are introduced into a closed reactor at ambient temperature. The mass ratio methanol / oil is therefore 1, which corresponds to a molar ratio of 27.5. The reactor is then closed, stirred (200 rpm) and heated to 180 ° C. using a magnetic heating stirrer. The temperature of the reaction medium is stabilized at 180 ° C. after 20 minutes of heating. Pressure is the autogenous pressure of alcohol at working temperature. The monitoring of the reaction is started when the temperature of the reaction medium has reached the set point. Samples are taken regularly to follow the progress of the reaction. After 6 hours of reaction, the stirring is stopped and the reactor allowed to cool to room temperature. The samples taken and the final effluent are washed with a saturated aqueous solution of NaCl, and after decantation, the upper organic phase is analyzed by gel permeation chromatography (GPC). The following table summarizes the results obtained. Samples (in h) Ob 46% by mass Triglycerides 92 44 29 in the phase Diglycerides ° 5 20 18 organic 'Monoglyceride 0 7 9 Esters 3 29 44 methyl 5' vegetable oil determined by GPC bt = 0 when the reaction medium This example clearly shows that the zinc aluminate catalyzes the transesterification reaction much more slowly than a metallophosphate, since in 6 hours, only 44% of esters are obtained instead of 77% of the diglycerides and sterols. % for the metallophosphate AIPO4.
Exemple 9 (comparatif): Transestérification de l'huile de colza par l'éthanol en -résence d'aluminate de zinc ZnAl2O4 sous forme de -oudre à 200°C. On introduit dans un réacteur fermé à température ambiante 21 g d'huile de colza, 30 g d'éthanol et 0,5 g de catalyseur sous forme de poudre. Le ratio molaire alcool/huile est de 27,5. Le réacteur est ensuite fermé, agité (200 trs/min) et chauffé à 200°C à l'aide d'un agitateur magnétique chauffant. La température du milieu réactionnel est stabilisée à 200°C après 30 minutes de chauffe. La pression est la pression autogène de l'alcool à la température de travail. Le suivi de la réaction est commencé lorsque la température du milieu réactionnel a atteint la consigne. Des prélèvements sont effectués de manière régulière afin de suivre l'avancement de la réaction. Après 6 h de réaction, l'agitation est arrêtée et le réacteur laissé à refroidir jusqu'à température ambiante. Les prélèvements effectués ainsi que l'effluent final sont lavés par une solution aqueuse saturée en NaCl, puis après décantation, la phase organique supérieure est analysée par chromatographie par perméation de gel (GPC). Le tableau suivant résume les résultats obtenus. EXAMPLE 9 (Comparative) Transesterification of rapeseed oil with ethanol in the presence of zinc aluminate ZnAl 2 O 4 in the form of a powder at 200 ° C. 21 g of rapeseed oil, 30 g of ethanol and 0.5 g of catalyst in powder form are introduced into a closed reactor at room temperature. The alcohol / oil molar ratio is 27.5. The reactor is then closed, stirred (200 rpm) and heated to 200 ° C. using a magnetic heating stirrer. The temperature of the reaction medium is stabilized at 200 ° C. after 30 minutes of heating. Pressure is the autogenous pressure of alcohol at working temperature. The monitoring of the reaction is started when the temperature of the reaction medium has reached the set point. Samples are taken regularly to follow the progress of the reaction. After 6 hours of reaction, the stirring is stopped and the reactor is allowed to cool to room temperature. The samples taken and the final effluent are washed with a saturated aqueous solution of NaCl, and after decantation, the upper organic phase is analyzed by gel permeation chromatography (GPC). The following table summarizes the results obtained.
Prélèvements (en h) Ob 4 6 % massique Triglycérides 97 56 36 dans la phase Diglycérides° 1 21 22 organique' Monoglycéride 0 4 9 Esters méthyliques 2 18 33 d'huile végétale a déterminé par GPC b t=0 lorsque le milieu réactionnel est à température % représentant les diglycérides et stérols Cet exemple montre clairement que l'aluminate de zinc catalyse la réaction de transestérification avec l'éthanol beaucoup plus lentement qu'un métallophosphate, puisque en 6 h, seulement 330/0 d'esters sont obtenus, à 200°C, au lieu de 50% pour le métallophosphate AIPO4 avec une réaction pourtant à une température plus faible, à 180°C. 16 Samples (in h) Ob 46% by mass Triglycerides 97 56 36 in the phase Diglycerides ° 1 21 22 organic 'Monoglyceride 0 4 9 Methyl esters 2 18 33 of vegetable oil determined by GPC bt = 0 when the reaction medium is at temperature% representing diglycerides and sterols This example clearly shows that zinc aluminate catalyzes the transesterification reaction with ethanol much more slowly than a metallophosphate, since in 6 hours, only 330% of esters are obtained, 200 ° C, instead of 50% for the metallophosphate AIPO4 with a reaction yet at a lower temperature, at 180 ° C. 16
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FR1100035A FR2970250A1 (en) | 2011-01-06 | 2011-01-06 | Making composition of linear monocarboxylic acid alcohol esters and glycerin, comprises reacting fatty substances of animal/vegetable origin with aliphatic monoalcohol in presence of acid-base heterogeneous catalyst |
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