JP2004149742A

JP2004149742A - Method for producing fuel

Info

Publication number: JP2004149742A
Application number: JP2002319593A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Sagami; 博生相模
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2022-11-01
Also published as: JP4123899B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a fuel from a triglyceride in high efficiency. <P>SOLUTION: An ester expressed by general formula (III) (CH<SB>2</SB>OCOR<SB>4</SB>)<SB>2</SB>CHOCOR<SB>4</SB>and an ester expressed by general formula (IV) R<SB>5</SB>OCOR<SB>1</SB>, general formula (V) R<SB>5</SB>OCOR<SB>2</SB>and general formula (VI) R<SB>5</SB>OCOR<SB>3</SB>are produced by the transesterification reaction of a triglyceride expressed by general formula (I) CH<SB>2</SB>OCOR<SB>1</SB>CHOCOR<SB>2</SB>CH<SB>2</SB>OCOR<SB>3</SB>with a carboxylic acid ester expressed by general formula (II) R<SB>4</SB>OCOR<SB>5</SB>(in the formulas, R<SB>1</SB>, R<SB>2</SB>and R<SB>3</SB>are each a saturated aliphatic or unsaturated aliphatic group having about 6-24 carbon atoms wherein the saturated aliphatic or unsaturated aliphatic group may contain hydroxy group; R<SB>4</SB>is a 1-3C alkyl; and R<SB>5</SB>is a 1-24C alkyl). The produced esters of general formulas (III) to (VI) can be used as a good fuel. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成油，植物油および動物油等の各種油脂，あるいは天ぷら油等の廃油より得られる燃料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
灯油，軽油，重油等の化石液体燃料は、取り扱いの容易さや安価であることから、従来より一般に用いられているものであるが、近年資源の枯渇が問題となっており、かつ、燃焼により発生するＳＯ_ＸやＮＯ_Ｘ，ＣＯ等の生成物が大気汚染の原因ともなっている。このことから、近年では、植物油や動物油等の再生産可能な原料（バイオマス）を用いた燃料が開発されている。例えば、バイオマスを用いた燃料の代表的なものであるバイオディーゼルは、従来の石油液体燃料を用いた内燃機関と同じ内燃機関を使用可能であるとともに、排ガス放出量を大幅に低減させることが可能となる。
【０００３】
このような燃料としては、通常、合成油，植物油および動物油等に含まれるトリグリセリドより合成されたエステルが用いられている。このエステルを製造する方法としては、例えば、トリグリセリドとメタノールおよびアルカリ触媒を反応させる方法や、トリグリセリドと超臨界メタノールを反応させる方法等がある（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
ここで、特許文献１に記載されるような燃料の製造方法においては、アルカリ触媒が用いられるため、この製造方法で得られた燃料はアルカリの除去処理をおこなう必要がある。すなわち、アルカリが存在していると、遊離の脂肪酸あるいは脂肪酸化合物と反応してアルカリ石鹸となることから、得られた燃料をそのまま使用することは困難である。また、アルカリが存在した燃料は、燃料配管を腐食させる問題もある。
【０００５】
また、特許文献１および特許文献２に記載されるような燃料の製造方法によると、原料である天然油脂（トリグリセリド）に対応する脂肪酸のメチルエステル化物が得られる。この脂肪酸のメチルエステル化物は燃料としてそのまま使用することが可能であるが、副産物としてグリセロールが生成する。グリセロールは燃料として使用することができないため、特許文献１および特許文献２に記載されるような方法で製造された生成物を燃料として用いるためには、燃料蒸留等の方法でこのグリセロールを除去する工程が必要となる。しかし、グリセロールの除去は困難な工程であり、かつ、回収されたグリセロールは廃棄されることとなるため、廃棄物を多く生じるとともに生産効率に劣る問題もあった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２３７４７０号公報
【特許文献２】
特開２０００−２０４３９２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、トリグリセリドを原料とした燃料を効率よく製造することを可能とする燃料の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料の製造方法は、一般式（Ｉ）ＣＨ_２ＯＣＯＲ_１ＣＨＯＣＯＲ_２ＣＨ_２ＯＣＯＲ_３で表されるトリグリセリドと一般式（ＩＩ）Ｒ_４ＯＣＯＲ_５で表されるカルボン酸エステルとをエステル交換反応させて、一般式（ＩＩＩ）（ＣＨ_２ＯＣＯＲ_４）_２ＣＨＯＣＯＲ_４で表されるエステルと一般式（ＩＶ）Ｒ_５ＯＣＯＲ_１，一般式（Ｖ）Ｒ_５ＯＣＯＲ_２および一般式（ＶＩ）Ｒ_５ＯＣＯＲ_３で表されるエステルとを得ることを特徴とする。（式中、Ｒ_１，Ｒ_２およびＲ_３は、約６〜２４個の炭素原子を含有する飽和脂肪族または不飽和脂肪族を表し、この飽和脂肪族または不飽和脂肪族はヒドロキシ基を含む場合もある。また、式中、Ｒ_４は炭素数１〜３のアルキル基，Ｒ_５は炭素数１〜２４のアルキル基を表す。）
上述したように、通常の製造方法によると、エステル交換反応の副産物として燃料として使用できないグリセロールが生成する。このため、製造工程にはグリセロールを分離する分離・精製工程が必要であったが、グリセロールを分離する工程は困難であるとともに高コストを要する工程であった。
【０００９】
本発明の構成によると、トリグリセリドとカルボン酸エステルとにより生成する一般式（ＩＶ）〜（ＶＩ）のエステルは、通常の製造方法により製造される脂肪酸由来のエステル燃料と同様に燃料として使用することができ、かつ、一般式（ＩＩＩ）のエステルもまた燃料として使用することができる。したがって、不要な反応生成物を生成することなく、製造工程を低減することが可能となる。燃料を効率よく製造することができる。また、不要な反応生成物が生成しないことから、燃料としての収率が著しく向上する。
【００１０】
また、本発明の燃料の製造方法において、上記カルボン酸エステルは、酢酸メチル，酢酸エチル，酢酸プロピル，酢酸ブチル，プロピオン酸メチル，プロピオン酸エチル，プロピオン酸ブチル，酪酸メチル，酪酸エチルまたは酪酸ブチルから選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
【００１１】
そして、上記エステル交換反応は１３０℃〜４００℃の温度条件でおこなわれることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の燃料の製造方法は、一般式（Ｉ）ＣＨ_２ＯＣＯＲ_１ＣＨＯＣＯＲ_２ＣＨ_２ＯＣＯＲ_３で表されるトリグリセリドと一般式（ＩＩ）Ｒ_４ＯＣＯＲ_５で表されるカルボン酸エステルとをエステル交換反応させるものである。
【００１３】
一般式（Ｉ）で表されるトリグリセリドは、Ｒ_１，Ｒ_２およびＲ_３が約６〜２４個の炭素原子を含有するものであれば良く、Ｒ_１，Ｒ_２およびＲ_３は飽和脂肪族であってもよいし、モノ，ジ，トリ不飽和脂肪族であってもよい。さらに、Ｒ_１，Ｒ_２およびＲ_３はヒドロキシ基を含むものであってもよい。ここで限定されるトリグリセリドのＲ_１〜Ｒ_３の炭素数は、通常、トリグリセリドよりエステル交換反応で得られた一般式（ＩＶ）〜（ＶＩ）に示されるエステルが燃料として好適に使用されるといわれる範囲である。
【００１４】
このようなトリグリセリドとしては、植物油や動物油等の天然油脂に含まれるものあるいは化学的に合成されたもの等種々のものを用いることができる。また、このトリグリセリドは精製されたものであっても良いし、未精製のもの、例えば植物油や動物油等を直接使用するものであっても良い。植物油および動物油としては、魚油、牛脂や豚脂等の獣油、サフラワー油，ひまわり油，アマニ油，大豆油，菜種油，綿実油，オリーブ油，パーム油，コーン油，ゴマ油，ヒマシ油等の植物油等の通常のものを使用することができる。これらの油脂は１種のみを使用することもできるし２種以上を混合して用いることもできる。さらに、これらの油脂は天ぷら油等の廃油であっても良い。
【００１５】
一般式（ＩＩ）で表されるカルボン酸エステルは、式中Ｒ_４が炭素数１〜３のアルキル基，Ｒ_５が炭素数１〜２４のアルキル基となるものであればよい。Ｒ_４がこの範囲のものは、後述するエステル交換反応によって得られる一般式（ＩＩＩ）で表されるエステルを燃料として良好に使用することができる。Ｒ_４がこれ以上になると、粘性が高くなり，揮発性が低くなり，着火性が高くなるため好ましくない。また、Ｒ_５がこれ以上になる場合も同様に、粘性が高くなり，揮発性が低くなり，着火性が高くなるため好ましくない。参考までに、一般軽油の凝固点は−１０℃であり沸点は１７０℃〜３６５℃であるが、本発明の燃料の製造方法においてＲ_４およびＲ_５をこの範囲のものとすることで同等の性質を有する燃料を得ることができる。
【００１６】
このようなカルボン酸エステルとしては酢酸メチル，酢酸プロピル，酢酸ブチル，プロピオンメチル，プロピオン酸エチル，プロピオン酸ブチル，酪酸メチル，酪酸エチル，酪酸ブチルを用いることが好ましく、酢酸メチルが特に好ましい。カルボン酸エステルとしてこれらのものを用いることで、より低沸点の燃料を合成可能となるからである。
【００１７】
本発明の燃料の製造方法において、エステル交換反応は密閉・高温条件下等の通常の条件でおこなうことができ、温度条件は１３０℃〜４００℃の範囲内であることが好ましい。温度条件がこれ以下であると良好なエステル交換反応が生じにくくなり温度条件がこれ以上であるとカルボン酸エステルの安定性が悪くなるため好ましくない。また、後述する実施例に示されるように、２００℃以上の温度条件で、より良好にエステル交換反応が生じることから、２００℃以上の温度条件であることがより好ましい。
【００１８】
本発明の燃料の製造方法において、上述した一般式（Ｉ）で表されるトリグリセリドと一般式（ＩＩ）で表されるカルボン酸エステルとのエステル交換反応によって、一般式（ＩＩＩ）（ＣＨ_２ＯＣＯＲ_４）_２ＣＨＯＣＯＲ_４で表されるエステルと一般式（ＩＶ）Ｒ_５ＯＣＯＲ_１，一般式（Ｖ）Ｒ_５ＯＣＯＲ_２および一般式（ＶＩ）Ｒ_５ＯＣＯＲ_３で表されるエステルとが得られる。
【００１９】
上述したように、一般式（ＩＩＩ）で表されるエステルはＲ_４がＲ_４炭素数１〜３のアルキル基であり、燃料として好適に使用されるものである。そして、一般式（ＩＶ）〜（ＶＩ）で表されるエステルは通常の燃料の製造方法で製造されるエステルと同様のものであり、これも燃料として好適に使用されるものである。すなわち、本発明の燃料の製造方法によると、得られた反応生成物はそのまま燃料として使用可能であることから、製造工程を低減するとともに燃料としての収率を顕著に向上させることができ、コストを低減することが可能となる。
【００２０】
なお、本発明の燃料の製造方法において、トリグリセリド原料として廃油等を用いる場合には予めフィルタープレス等の既知の濾過機を用いて不純物を除去することが好ましい。この際、活性白土，珪藻土，ゼオライト，活性炭等の既知の濾材を用いることもできる。この濾材の量は廃油の種類や廃油中に含有される不純物の量等に応じて適宜設定することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により具体的に説明する。
【００２２】
〔実施例１〕
本発明の実施例１の燃料の製造方法は、トリグリセリド原料としてひまわり油を用い、カルボン酸エステルとして酢酸メチルを用いた例である。
【００２３】
ひまわり油２０ｍｇ，酢酸メチル１ｇを反応管（ＳＵＳ製，長さ１００ｍｍ，内径３．８ｍｍ，外径６．３５ｍｍ）内に密封した。
【００２４】
この反応管を以下に示す各反応温度および各反応時間の条件で加熱してトリグリセリドとカルボン酸エステルのエステル交換反応をおこなった。加熱後、各々の反応管を室温まで冷却して反応物を回収した。
【００２５】
本実施例１におけるエステル交換反応を下式に示す。
【００２６】
【化１】

【００２７】
（１−１）
加熱温度；１３０℃，１６０℃，２００℃，２３０℃，２６０℃，２９０℃
加熱時間；９０分間
（１−２）
加熱温度；２００℃
加熱時間；３０分間，６０分間，９０分間，１２０分間，１５０分間，１８０分間
〔実施例２〕
本発明の実施例２の燃料の製造方法は、トリグリセリド原料として大豆油を用い、カルボン酸エステルとして酢酸メチルを用いた例である。本実施例２においても実施例１と同様に各反応温度および反応時間の条件で反応管を加熱し、トリグリセリドとカルボン酸エステルのエステル交換反応をおこない、実施例１と同様に冷却後反応物を回収した。
（２−１）
加熱温度；１３０℃，１６０℃，２００℃，２３０℃，２６０℃，２９０℃
加熱時間；９０分間
（２−２）
加熱温度；２００℃
加熱時間；３０分間，６０分間，９０分間，１２０分間，１５０分間，１８０分間
〈実施例３〉
本発明の実施例３の燃料の製造方法は、トリグリセリド原料として大豆油を用い、カルボン酸エステルとして酢酸メチルを用いた例である。本実施例３においても実施例１と同様に各反応温度および反応時間の条件で反応管を加熱し、トリグリセリドとカルボン酸エステルのエステル交換反応をおこない、実施例１と同様に冷却後反応物を回収した。
（３−１）
加熱温度；１３０℃，１６０℃，２００℃，２３０℃，２６０℃，２９０℃
加熱時間；９０分間
（３−２）
加熱温度；２００℃
加熱時間；３０分間，６０分間，９０分間，１２０分間，１５０分間，１８０分間
〔反応生成物分析試験〕
実施例１〜３で得られた各トリグリセリド原料由来の反応生成物を各々ガスクロマトグラフィーにより分析し、各反応生成物の生成量を分析した。ガスクロマトグラフ分析の条件は以下の通りである。
カラム；キャピラリカラムＤＢ−１（３０ｍ）
オーブン；５０→３００℃（２０ｍｉｎＨｏｌｄ）１０℃／ｍｉｎＵｐ
検出器；ＦＩＤ
なお、反応生成物の同定はＧＣ−ＭＳを用い、得られたマススペクトルでおこなった。実施例２−１（トリグリセリド原料；大豆油，加熱温度；２６０℃、加熱時間；９０分）の反応生成物の同定結果を図１に示す。
【００２８】
上記の分析試験により得られた各エステルの収率を計算した。収率は、各エステルの標準品による検量線をもちいて算出した。検量線作成に用いた各エステルの標準品としては、トリアセチン，パルミチン酸メチル，リノール酸メチル，オレイン酸メチル，ステアリン酸メチルなどを用いた。まず、各トリグリセリド原料に含まれる各トリグリセリドの理論値と、各トリグリセリドに含まれる脂肪酸骨格およびグリセロール骨格の理論値より、反応が完全におこなわれた場合の各エステルの各重量の理論値を算出する。次いで、反応生成物をガスクロマトグラフィにて分析し、実際に生成した各エステルの重量の実測値を得る。この各エステルの実測値と先に算出した各エステルの理論値とを用い、各々のエステルについて理論値を１００％とした場合の収率を算出した。最後に各々の収率の平均をとり、反応生成物の収率とした。本反応生成物分析試験により得られた反応生成物の収率を図２および図３に示す。
【００２９】
図１に示すように、本発明の実施例１〜３の燃料の製造方法で得られた生成物中にはトリアセチンおよび各種脂肪酸のメチルエステルが生成する。そして、図２に示すように、原料となるトリアセチンを含む油脂の種類によって差はあるものの、加熱時間９０分の反応条件下において温度条件が２００℃以上でより収率が向上し、加熱温度２３０℃以上で収率はほぼ１００％となる。
【００３０】
また、図３に示すように、本実施例１〜３の燃料の製造方法で得られた生成物中に含まれるトリアセチレンの収率は、上記と同様に油脂の種類によって差はあるものの、加熱温度２００℃の温度条件下で加熱時間９０分以上でより向上し、加熱時間１２０分以上でほぼ１００％となる。
【００３１】
これらの結果から、本発明の燃料の製造方法によると、燃料として使用できるトリアセチンおよび脂肪酸のメチルエステルが非常に高い収率で得られることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明の燃料の製造方法によると、燃料として使用できるエステルを非常に高い収率で得ることができる。そして、収率が非常に高い、すなわち、燃料として使用できないグリセロール等の副産物が生成しないことから、分離・精製の煩雑な工程を必要とせず、トリグリセリドを原料とした燃料を効率よく製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例２−１の反応生成物の同定結果である。
【図２】本発明の実施例１〜３の燃料の製造方法で得られたエステルの収率を表すグラフである。
【図３】本発明の実施例１〜３の燃料の製造方法で得られたエステルの収率を表すグラフである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a fuel obtained from various fats and oils such as synthetic oil, vegetable oil and animal oil, or waste oil such as tempura oil.
[0002]
[Prior art]
Fossil liquid fuels, such as kerosene, light oil, and heavy oil, have been commonly used for some time because they are easy to handle and inexpensive. However, in recent years, depletion of resources has become a problem, and it has been generated by combustion. Products such as SO _X , NO _X , and CO which cause air pollution. For this reason, in recent years, fuels using reproducible raw materials (biomass) such as vegetable oils and animal oils have been developed. For example, biodiesel, a typical example of fuel using biomass, can use the same internal combustion engine as conventional internal combustion engines using petroleum liquid fuel, and can significantly reduce exhaust gas emissions. It becomes.
[0003]
As such fuels, esters synthesized from triglycerides contained in synthetic oils, vegetable oils, animal oils and the like are usually used. Examples of the method for producing this ester include a method of reacting triglyceride with methanol and an alkali catalyst, and a method of reacting triglyceride with supercritical methanol (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0004]
Here, in the fuel production method described in Patent Document 1, since an alkali catalyst is used, the fuel obtained by this production method needs to be subjected to alkali removal treatment. That is, when an alkali is present, it reacts with a free fatty acid or a fatty acid compound to form an alkali soap. Therefore, it is difficult to use the obtained fuel as it is. Further, the fuel in which the alkali is present has a problem of corroding the fuel pipe.
[0005]
According to the fuel production methods described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, a methyl ester of a fatty acid corresponding to a natural fat or oil (triglyceride) as a raw material can be obtained. The methyl ester of this fatty acid can be used as a fuel as it is, but glycerol is produced as a by-product. Since glycerol cannot be used as a fuel, in order to use a product produced by a method described in

Patent Documents

1 and 2 as a fuel, the glycerol is removed by a method such as fuel distillation. A process is required. However, the removal of glycerol is a difficult step, and the recovered glycerol is discarded, so that a large amount of waste is generated and the production efficiency is poor.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 10-237470 A [Patent Document 2]
JP 2000-204392 A
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel production method capable of efficiently producing a fuel using triglyceride as a raw material.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for producing a fuel of the present invention comprises transesterifying a triglyceride represented by the general formula (I) CH ₂ OCOR ₁ CHOCOR ₂ CH ₂ OCOR ₃ with a carboxylic acid ester represented by the general formula (II) R ₄ OCOR ₅ By reacting, the ester represented by the general formula (III) (CH ₂ OCOR ₄ ) ₂ CHOCOR ₄ is reacted with the general formula (IV) R ₅ OCOR ₁ , the general formula (V) R ₅ OCOR ₂ and the general formula (VI) R ₅ An ester represented by OCOR ₃ is obtained. Wherein R ₁ , R ₂ and R ₃ represent a saturated or unsaturated aliphatic containing about 6 to 24 carbon atoms, wherein the saturated or unsaturated aliphatic contains a hydroxy group In the formula, R ₄ represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R ₅ represents an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms.)
As described above, according to the usual production method, glycerol which cannot be used as a fuel is produced as a by-product of the transesterification reaction. For this reason, the production process required a separation / purification step for separating glycerol, but the step for separating glycerol was difficult and required high cost.
[0009]
According to the constitution of the present invention, the esters of the general formulas (IV) to (VI) formed from triglycerides and carboxylic acid esters can be used as fuels in the same manner as fatty acid-derived ester fuels produced by a usual production method. And esters of the general formula (III) can also be used as fuel. Therefore, it is possible to reduce the number of manufacturing steps without generating unnecessary reaction products. Fuel can be produced efficiently. Further, since no unnecessary reaction product is generated, the yield as a fuel is significantly improved.
[0010]
Further, in the method for producing a fuel according to the present invention, the carboxylate is obtained from methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate or butyl butyrate. It is preferably at least one selected.
[0011]
The transesterification reaction is preferably performed under a temperature condition of 130C to 400C.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The method for producing a fuel of the present invention comprises transesterifying a triglyceride represented by the general formula (I) CH ₂ OCOR ₁ CHOCOR ₂ CH ₂ OCOR ₃ with a carboxylic acid ester represented by the general formula (II) R ₄ OCOR ₅ To react.
[0013]
The triglyceride represented by the general formula (I) may be such that R ₁ , R ₂ and R ₃ contain about 6 to 24 carbon atoms, and R ₁ , R ₂ and R ₃ are saturated aliphatic Or a mono-, di-, or tri-unsaturated aliphatic. Further, R ₁ , R ₂ and R ₃ may contain a hydroxy group. The carbon number of R _{1 to} R ₃ of the triglyceride limited here is usually such that the esters represented by the general formulas (IV) to (VI) obtained by transesterification from triglyceride are preferably used as a fuel. Range.
[0014]
As such a triglyceride, various substances such as those contained in natural fats and oils such as vegetable oils and animal oils and those chemically synthesized can be used. The triglyceride may be a purified one or an unpurified one, for example, a vegetable oil or an animal oil directly used. Vegetable oils and animal oils include animal oils such as fish oil, beef tallow and lard, safflower oil, sunflower oil, linseed oil, soybean oil, rapeseed oil, cottonseed oil, olive oil, palm oil, corn oil, sesame oil, castor oil, and other vegetable oils. Can be used. These fats and oils can be used alone or in combination of two or more. Further, these fats and oils may be waste oils such as tempura oil.
[0015]
The carboxylic acid ester represented by the general formula (II) may be any one in which R ₄ is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms and R ₅ is an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms. When R ₄ is in this range, an ester represented by the general formula (III) obtained by a transesterification reaction described later can be favorably used as a fuel. If R ₄ is more than this, viscosity increases, volatility decreases, and ignitability increases, which is not preferable. Likewise, if R ₅ is more, the viscosity becomes high, volatility is low, undesirably increases ignitability. For reference, general gas oil has a freezing point of -10 ° C and a boiling point of 170 ° C to 365 ° C, but the same properties can be obtained by setting R ₄ and R ₅ in this range in the fuel production method of the present invention. Can be obtained.
[0016]
As such a carboxylic acid ester, it is preferable to use methyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, propionmethyl, ethyl propionate, butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, and butyl butyrate, and particularly preferably methyl acetate. By using these as the carboxylic acid ester, a fuel having a lower boiling point can be synthesized.
[0017]
In the method for producing a fuel of the present invention, the transesterification reaction can be carried out under ordinary conditions such as closed and high temperature conditions, and the temperature condition is preferably in the range of 130 ° C to 400 ° C. If the temperature condition is lower than this, a favorable transesterification reaction hardly occurs, and if the temperature condition is higher than this, the stability of the carboxylic acid ester deteriorates, which is not preferable. In addition, as shown in Examples described later, the transesterification reaction occurs more favorably at a temperature condition of 200 ° C. or higher. Therefore, it is more preferable that the temperature condition is 200 ° C. or higher.
[0018]
In the method for producing a fuel according to the present invention, a transesterification reaction between the triglyceride represented by the general formula (I) and the carboxylic acid ester represented by the general formula (II) provides a general formula (III) (CH ₂ OCOR). ₄₎ ₂ represented by esters with general formula _{_{CHOCOR 4 (IV) R 5 OCOR}} 1, the general formula _(V) R 5 OCOR ₂ and general formula _(VI) is an ester represented by R 5 OCOR ₃ is obtained.
[0019]
As described above, in the ester represented by the general formula (III), R ₄ is R ₄ , an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and is preferably used as a fuel. The esters represented by the general formulas (IV) to (VI) are the same as the esters produced by the usual fuel production method, and are also suitably used as fuels. That is, according to the fuel production method of the present invention, the obtained reaction product can be used as fuel as it is, so that the production process can be reduced and the yield as fuel can be remarkably improved. Can be reduced.
[0020]
In the fuel production method of the present invention, when using waste oil or the like as a triglyceride raw material, it is preferable to remove impurities using a known filter such as a filter press in advance. At this time, a known filter medium such as activated clay, diatomaceous earth, zeolite, and activated carbon can be used. The amount of the filter medium can be appropriately set according to the type of waste oil, the amount of impurities contained in the waste oil, and the like.
[0021]
【Example】
Hereinafter, specific examples will be described.
[0022]
[Example 1]
The fuel production method of Example 1 of the present invention is an example in which sunflower oil is used as a triglyceride raw material and methyl acetate is used as a carboxylic acid ester.
[0023]
20 mg of sunflower oil and 1 g of methyl acetate were sealed in a reaction tube (made of SUS, length 100 mm, inner diameter 3.8 mm, outer diameter 6.35 mm).
[0024]
This reaction tube was heated at the following reaction temperatures and reaction times to carry out transesterification of triglyceride and carboxylic acid ester. After heating, each reaction tube was cooled to room temperature to collect a reaction product.
[0025]
The transesterification reaction in Example 1 is shown by the following formula.
[0026]
Embedded image

[0027]
(1-1)
Heating temperature: 130 ° C, 160 ° C, 200 ° C, 230 ° C, 260 ° C, 290 ° C
Heating time: 90 minutes (1-2)
Heating temperature: 200 ° C
Heating time: 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, 180 minutes [Example 2]
The fuel production method of Example 2 of the present invention is an example in which soybean oil is used as a triglyceride raw material and methyl acetate is used as a carboxylic acid ester. In this Example 2, as in Example 1, the reaction tube was heated under the conditions of each reaction temperature and reaction time to carry out transesterification of triglyceride and carboxylic acid ester. Collected.
(2-1)
Heating temperature: 130 ° C, 160 ° C, 200 ° C, 230 ° C, 260 ° C, 290 ° C
Heating time: 90 minutes (2-2)
Heating temperature: 200 ° C
Heating time: 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, 180 minutes <Example 3>
The method for producing a fuel according to the third embodiment of the present invention is an example in which soybean oil is used as a triglyceride raw material and methyl acetate is used as a carboxylic acid ester. In Example 3, the reaction tube was heated under the conditions of each reaction temperature and reaction time as in Example 1 to perform transesterification of triglyceride and carboxylic acid ester. After cooling, the reaction product was cooled in the same manner as in Example 1. Collected.
(3-1)
Heating temperature: 130 ° C, 160 ° C, 200 ° C, 230 ° C, 260 ° C, 290 ° C
Heating time: 90 minutes (3-2)
Heating temperature: 200 ° C
Heating time: 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, 150 minutes, 180 minutes [Reaction product analysis test]
The reaction products derived from the triglyceride raw materials obtained in Examples 1 to 3 were each analyzed by gas chromatography, and the amount of each reaction product was analyzed. The conditions for gas chromatography analysis are as follows.
Column: Capillary column DB-1 (30m)
Oven; 50 → 300 ℃ (20min Hold) 10 ℃ / min Up
Detector; FID
The reaction product was identified using GC-MS and the obtained mass spectrum. FIG. 1 shows the identification result of the reaction product of Example 2-1 (triglyceride raw material; soybean oil, heating temperature: 260 ° C., heating time: 90 minutes).
[0028]
The yield of each ester obtained by the above analytical test was calculated. The yield was calculated using a calibration curve of each ester as a standard. Triacetin, methyl palmitate, methyl linoleate, methyl oleate, methyl stearate, and the like were used as standard products of each ester used for preparing the calibration curve. First, from the theoretical value of each triglyceride contained in each triglyceride raw material and the theoretical value of the fatty acid skeleton and glycerol skeleton contained in each triglyceride, calculate the theoretical value of each weight of each ester when the reaction is completely performed. . Next, the reaction product is analyzed by gas chromatography to obtain the measured value of the weight of each ester actually formed. Using the measured value of each ester and the theoretical value of each ester previously calculated, the yield was calculated for each ester when the theoretical value was 100%. Lastly, the average of the respective yields was calculated to obtain the yield of the reaction product. FIGS. 2 and 3 show the yield of the reaction product obtained by the reaction product analysis test.
[0029]
As shown in FIG. 1, triacetin and methyl esters of various fatty acids are produced in the products obtained by the fuel production methods of Examples 1 to 3 of the present invention. Then, as shown in FIG. 2, although there is a difference depending on the kind of the fat or oil containing triacetin as a raw material, the yield is further improved at a temperature condition of 200 ° C. or more under the reaction conditions of a heating time of 90 minutes, and the heating temperature is 230 Above ℃, the yield is almost 100%.
[0030]
As shown in FIG. 3, although the yield of triacetylene contained in the products obtained by the fuel production methods of Examples 1 to 3 is different depending on the type of fats and oils as described above, Under a heating condition of a heating temperature of 200 ° C., the heating time is more improved when the heating time is 90 minutes or more, and becomes almost 100% when the heating time is 120 minutes or more.
[0031]
From these results, it can be seen that according to the fuel production method of the present invention, triacetin and a fatty acid methyl ester which can be used as a fuel can be obtained in a very high yield.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the fuel production method of the present invention, an ester that can be used as a fuel can be obtained in a very high yield. And since the yield is very high, that is, since by-products such as glycerol which cannot be used as a fuel are not generated, a complicated process of separation and purification is not required, and it is possible to efficiently produce a fuel using triglyceride as a raw material. It becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows identification results of a reaction product of Example 2-1 of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the yield of an ester obtained by the method for producing a fuel of Examples 1 to 3 of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the yield of an ester obtained by the method for producing a fuel of Examples 1 to 3 of the present invention.

Claims

By subjecting a triglyceride represented by the general formula (I) CH ₂ OCOR ₁ CHOCOR ₂ CH ₂ OCOR ₃ and a carboxylic acid ester represented by the general formula (II) R ₄ OCOR ₅ to a transesterification reaction, the general formula (III) An ester represented by (CH ₂ OCOR ₄ ) ₂ CHOCOR ₄ and an ester represented by the general formula (IV) R ₅ OCOR ₁ , the general formula (V) R ₅ OCOR _2, and the general formula (VI) R ₅ OCOR ₃ A method for producing a fuel, comprising:
Wherein R ₁ , R ₂ and R ₃ represent a saturated or unsaturated aliphatic containing about 6 to 24 carbon atoms, wherein the saturated or unsaturated aliphatic contains a hydroxy group In the formula, R ₄ represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R ₅ represents an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms.)

The said carboxylic acid ester is at least 1 type chosen from methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, or butyl butyrate. Fuel production method.

The method for producing a fuel according to claim 1, wherein the transesterification reaction is performed under a temperature condition of 130 ° C. to 400 ° C. 4.

The method for producing a fuel according to claim 1, wherein the transesterification reaction is performed under a temperature condition of 200 ° C. to 400 ° C. 4.