JP2006342328A - Method for producing fatty acid ester and method for producing glycerol - Google Patents

Method for producing fatty acid ester and method for producing glycerol Download PDF

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正二 森田
Katsuhiko Tomashino
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple method for production with which a high-purity product (a fatty acid ester or glycerol) is obtained at a low cost/high reaction efficiency without requiring a step of separating a catalyst. <P>SOLUTION: The method for producing the fatty acid ester from oils and fats and a monohydric alcohol comprises using a chemical catalyst. In the method, the excessive monohydric alcohol in a state of superheated vapor is continuously fed to a reaction system and subjected to a transesterification with the oils and fats. The resultant reaction product containing the fatty acid ester in a state of a vapor phase or a mixed phase accompanying a droplet-like phase thereof is continuously taken out together with the superheated vapor of the monohydric alcohol. Thereby, the fatty acid ester is separated and recovered. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、油脂類に含まれるトリグリセリドをアルコールと反応させてエステル交換することにより脂肪酸エステルやグリセリンを製造するための有用な方法およびそれに用いるエステル交換反応装置に関するものである。   The present invention relates to a useful method for producing a fatty acid ester or glycerin by reacting a triglyceride contained in fats and oils with an alcohol and transesterifying it, and an ester exchange reaction apparatus used therefor.

炭酸ガス排出規制に対応する取り組みの一つとして、化石燃料に代えて植物起源の燃料を利用する試みが盛んに行われている。通常植物から得られるパーム油、菜種油等はトリグリセリドを主体とするため、軽油に比べて粘度が高く、また、融点の関係から寒冷地では凝固する等のため、そのままではデイーゼルエンジンに使用することは必ずしも適当でない。このため、アルキルアルコールを用いてトリグリセリドとの間でエステル交換反応を行い、脂肪酸アルキルエステルとすることによって軽油と同等のデイーゼル燃料を製造することが試みられ、種々の方法が提案されている。   Attempts to use plant-derived fuels in place of fossil fuels have been actively conducted as one of the efforts to meet carbon dioxide emission regulations. Palm oil, rapeseed oil, etc., usually obtained from plants are mainly composed of triglycerides, so the viscosity is higher than that of light oil, and it solidifies in cold districts due to the melting point. Not always appropriate. For this reason, attempts have been made to produce a diesel fuel equivalent to light oil by carrying out an ester exchange reaction with triglycerides using an alkyl alcohol to obtain a fatty acid alkyl ester, and various methods have been proposed.

例えば化学触媒を使用するものとして、特許文献1には苛性カリ触媒、炭酸カリ触媒、水酸化カルシウム触媒等のアルカリ触媒を使用する方法が提案されており、小規模な実用化例も散在するが、これら文献に具体的に開示された方法は、実質的にはバッチ処理を行っているため生産性が低く、且つ又触媒を副生グリセリンとの混合物から回収することがコスト的に困難であった。したがってこれらの方法を用いてもグリセリンと共に有害廃棄物として処理せざるを得ない例も多いのが現状である。また、この種の方法は、小規模生産には適用可能であるが、環境問題に寄与し得るような大量生産を行うには不適当である。   For example, as a method using a chemical catalyst, Patent Document 1 proposes a method using an alkali catalyst such as a caustic potash catalyst, a potash carbonate catalyst, and a calcium hydroxide catalyst, and there are scattered examples of practical use on a small scale. The methods specifically disclosed in these documents are substantially low in productivity because of batch processing, and it is difficult to recover the catalyst from the mixture with by-product glycerin. . Therefore, even if these methods are used, there are many examples in which they must be treated as hazardous waste together with glycerin. In addition, this type of method is applicable to small-scale production, but is not suitable for mass production that can contribute to environmental problems.

一方、生産速度を向上させるため、連続的に製造する方法が特許文献2に開示されているが、この方法を用いても生産性は未だ十分ではなく、触媒の回収についても、上記と同様の問題がある。
特開2003−96473号公報 特開平10−182518号公報
On the other hand, in order to improve the production speed, a continuous production method is disclosed in Patent Document 2, but the productivity is still not sufficient even when this method is used, and the catalyst recovery is the same as above. There's a problem.
JP 2003-96473 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-182518

本発明においては、上記製造方法の難点を解決し、低コスト・高反応効率で純度の高い製品(脂肪酸エステル及びグリセリン)を触媒分離工程無しで得る簡易な製造方法を開発することを課題とする。   In the present invention, it is an object to develop a simple production method that solves the problems of the production method described above and obtains a product (fatty acid ester and glycerin) with low cost, high reaction efficiency, and high purity without a catalyst separation step. .

本発明者らは、上記化学触媒法の簡易・高反応効率化と、反応生成物の気相採取による高純度製品の採取とを組み合わせて、以下の発明を行った。   The inventors of the present invention have made the following invention by combining the above-mentioned chemical catalyst method with simple and high reaction efficiency and the collection of a high-purity product by gas phase collection of reaction products.

(1)油脂類と一価アルコールとから、化学触媒を使用して脂肪酸エステルを製造する方法であって、過剰の一価アルコールを過熱蒸気の状態で連続的に反応系に供給して油脂類とエステル交換反応させ、脂肪酸エステルを含む反応生成物を気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態で一価アルコールの過熱蒸気とともに連続的に抜き出し、脂肪酸エステルを分離回収することを特徴とする脂肪酸エステルの製造方法。   (1) A method for producing a fatty acid ester from fats and oils and a monohydric alcohol using a chemical catalyst, wherein excess monohydric alcohol is continuously supplied to the reaction system in the form of superheated steam. The reaction product containing the fatty acid ester is continuously withdrawn together with the superheated vapor of the monohydric alcohol in the gas phase or in the mixed phase with the droplet phase, and the fatty acid ester is separated and recovered. A method for producing a fatty acid ester.

(2)化学触媒がアルカリ金属の化合物又は/及びアルカリ土類金属の化合物であることを特徴とする(1)記載の脂肪酸エステルの製造方法。   (2) The method for producing a fatty acid ester according to (1), wherein the chemical catalyst is an alkali metal compound or / and an alkaline earth metal compound.

(3)化学触媒が水酸化ナトリウム又は/及び水酸化カリウムであることを特徴とする前記(1)または(2)記載の脂肪酸エステルの製造方法。   (3) The method for producing a fatty acid ester according to the above (1) or (2), wherein the chemical catalyst is sodium hydroxide or / and potassium hydroxide.

(4)使用する化学触媒の量が反応容器内に貯留する原料油1Kgに対し0.0002モル〜0.2モルであることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか記載の脂肪酸エステルの製造方法。   (4) The amount of the chemical catalyst to be used is 0.0002 mol to 0.2 mol with respect to 1 kg of the raw material oil stored in the reaction vessel, according to any one of the above (1) to (3) A method for producing a fatty acid ester.

(5)反応時の反応容器内圧力を常圧近傍、過熱蒸気の状態のアルコールの温度を250℃〜350℃、油脂類の温度を250℃〜350℃として反応を生起させることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか記載の脂肪酸エステルの製造方法。   (5) The reaction is caused to occur at a reaction vessel pressure of about normal pressure, the temperature of alcohol in the state of superheated steam is 250 ° C to 350 ° C, and the temperature of fats and oils is 250 ° C to 350 ° C. The manufacturing method of the fatty acid ester in any one of said (1)-(4).

(6)油脂類と一価アルコールとから、化学触媒を使用してグリセリンを製造する方法であって、過剰の一価アルコールを過熱蒸気の状態で連続的に反応系に供給して油脂類とエステル交換反応させ、グリセリンを含む反応生成物を気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態で一価アルコールの過熱蒸気とともに連続的に抜き出し、グリセリンを分離回収することを特徴とするグリセリンの製造方法。   (6) A method for producing glycerin from fats and oils and monohydric alcohols using a chemical catalyst, wherein excess monohydric alcohols are continuously supplied to the reaction system in the form of superheated steam, A transesterification reaction is performed, and a reaction product containing glycerin is continuously withdrawn together with superheated steam of monohydric alcohol in a gas phase or a mixed phase with a droplet phase therein, and glycerin is separated and recovered. A method for producing glycerin.

(7)加熱・保温装置を備えた反応容器、油脂類供給口、反応容器の下方に過熱蒸気の状態のアルコールを供給するためのノズル、反応容器上部に気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態の反応生成物を一価アルコールの過熱蒸気とともに抜き出すための抜出口を設けた前記(1)〜(5)のいずれか記載の脂肪酸エステルの製造方法または(6)記載のグリセリンの製造方法に用いるエステル交換反応用装置。   (7) A reaction vessel equipped with a heating / heat-retaining device, an oil / fat supply port, a nozzle for supplying alcohol in the form of superheated steam below the reaction vessel, a gas phase or a droplet phase above the reaction vessel The method for producing a fatty acid ester according to any one of (1) to (5) or a glycerin according to (6), wherein an outlet for extracting the reaction product in a mixed phase state together with superheated steam of a monohydric alcohol is provided. For transesterification used in the production method.

(8)加熱・保温装置を備えた反応容器内にドラフトチューブ、インペラー、スタチックミキサーを設置し、油脂類を供給するための供給口、過熱蒸気の状態のアルコ−ルを供給するためのノズルを設け、反応容器上部に気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態の反応生成物を一価アルコールの過熱蒸気ととともに抜き出すための抜出口を設けた前記(1)〜(5)のいずれか記載の脂肪酸エステルの製造方法または前記(6)記載のグリセリンの製造方法に用いるエステル交換反応用装置であって、過熱蒸気の状態のアルコールの気泡を含む油脂類と化学触媒との混合物がインペラーによってドラフトチューブ内部を下降し、該チューブ外部を上昇する循環流を形成し、途中スタチックミキサーを通過することで気液接触が促進されるようにしたエステル交換反応装置。   (8) A draft tube, an impeller, and a static mixer are installed in a reaction vessel equipped with a heating and heat insulation device, a supply port for supplying fats and oils, and a nozzle for supplying alcohol in the form of superheated steam (1) to (5) provided with an outlet for extracting a reaction product in a gas phase or a mixed phase accompanied by a droplet-like phase together with superheated steam of monohydric alcohol at the upper part of the reaction vessel. ) Or a transesterification reaction apparatus for use in the method for producing glycerin according to (6) above, wherein the fats and oils containing bubbles of alcohol in the form of superheated steam and the chemical catalyst are used. The mixture descends inside the draft tube by the impeller, forms a circulating flow that rises outside the tube, and passes through the static mixer on the way to facilitate gas-liquid contact. Transesterification reactor was so that.

(9)さらに反応容器に供給する一価アルコールの過熱蒸気の温度制御装置および/または反応容器に供給する油脂類の温度制御装置を設けた前記(7)または(8)記載のエステル交換反応装置。   (9) The transesterification reactor according to (7) or (8), further comprising a temperature control device for superheated steam of monohydric alcohol supplied to the reaction vessel and / or a temperature control device for fats and oils supplied to the reaction vessel .

(10)一価アルコールの過熱蒸気を供給するノズルが、反応容器下方に向かって過熱蒸気を吐出するよう設置された(7)〜(9)のいずれか記載のエステル交換反応装置。   (10) The transesterification reaction apparatus according to any one of (7) to (9), wherein a nozzle for supplying superheated steam of monohydric alcohol is installed so as to discharge the superheated steam toward the lower side of the reaction vessel.

(11)ノズル先端に多孔板を備えた(7)〜(10)いずれか記載のエステル交換反応装置。   (11) The transesterification reaction device according to any one of (7) to (10), wherein a perforated plate is provided at the nozzle tip.

本発明により、簡易な装置・操業により、脂肪酸エステル及びグリセリンを高純度・低コストで製造することが出来る。   According to the present invention, fatty acid esters and glycerin can be produced with high purity and low cost by a simple apparatus and operation.

また、本発明の方法は、反応系中に化学触媒が残留するため、長時間にわたり化学触媒を追加供給することなく、運転することができる。   In addition, since the chemical catalyst remains in the reaction system, the method of the present invention can be operated without additional supply of the chemical catalyst over a long period of time.

さらに本発明においては、脂肪酸エステル、グリセリンを連続的に製造することができる。   Furthermore, in this invention, fatty acid ester and glycerol can be manufactured continuously.

本発明は、油脂類(廃油脂類を含む)と一価アルコール(以下単にアルコールと言う)とから、化学触媒を使用して脂肪酸エステルとグリセリンを製造する方法であって、本発明においては、過剰のアルコールを過熱蒸気の状態で連続的に反応系に供給して油脂類と反応させ、脂肪酸エステルとグリセリンを含む反応生成物を気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態でアルコールの過熱蒸気とともに連続的に抜き出し、脂肪酸エステルとグリセリンをそれぞれ分離するものである。   The present invention is a method for producing a fatty acid ester and glycerin using a chemical catalyst from fats and oils (including waste fats and oils) and a monohydric alcohol (hereinafter simply referred to as alcohol). In the present invention, Excess alcohol is continuously supplied to the reaction system in the form of superheated steam to react with fats and oils, and the reaction product containing the fatty acid ester and glycerin is in a gas phase or a mixed phase with a droplet phase. Along with alcohol superheated steam, it is continuously extracted to separate fatty acid ester and glycerin, respectively.

なお、本発明において「過熱蒸気の状態のアルコール」とは、該アルコールの圧力に対応する沸点よりも高温の状態に保持されたアルコールをいう。   In the present invention, “alcohol in the state of superheated steam” refers to an alcohol maintained at a temperature higher than the boiling point corresponding to the pressure of the alcohol.

本発明で用いる油脂類としては、グリセリンのエステル、好ましくはトリグリセリドを有する油脂類が挙げられる。このような油脂類としてはパーム油、菜種油、大豆油、オリーブ油、トウモロコシ油、落花生油、ココナッツ油、サフラワー油、ゴマ油、アマニ油、ヒマシ油、桐油、ひまわり油等の天然の植物性油脂、豚油、牛脂、馬油、イワシ油、サメ油、鯨油等の動物性油脂、合成油脂等が挙げられ、これらは廃油脂、廃食用油類であってもよいし、これらの混合物であってもよい。   Examples of the fats and oils used in the present invention include fats and oils having esters of glycerin, preferably triglycerides. Natural oils such as palm oil, rapeseed oil, soybean oil, olive oil, corn oil, peanut oil, coconut oil, safflower oil, sesame oil, linseed oil, castor oil, tung oil, sunflower oil, Animal oils such as pig oil, beef tallow, horse oil, sardine oil, shark oil, whale oil, synthetic fats and oils, and the like, and these may be waste oils and fats, edible oils, and mixtures thereof. Also good.

上記油脂類、特に廃油脂、廃食用油を用いる場合、油脂以外の成分が混入している場合もあるが、製造プロセスでの閉塞、もしくは反応阻害等の原因になる可能性がある場合には予め蒸留、ろ過などの方法により取り除いておくことが好ましい。   When using the above fats and oils, especially waste fats and oils and waste cooking oils, components other than fats and oils may be mixed in, but there is a possibility of causing clogging in the manufacturing process or reaction inhibition. It is preferable to remove in advance by a method such as distillation or filtration.

本発明で用いるアルコールとしては、炭素数1〜3の一価のアルコールが好ましく挙げられ、具体的にはメタノール、エタノールが挙げられるが、特にメタノールが好ましい。   As alcohol used by this invention, C1-C3 monohydric alcohol is mentioned preferably, Specifically, methanol and ethanol are mentioned, However, Methanol is especially preferable.

本発明で用いる化学触媒は、油脂類とアルコールを接触させてエステル交換反応の触媒能を有する化合物を意味し、金属単体は除かれる概念である。本発明で使用する化学触媒としては、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属の化合物などが好ましく挙げられ、これらは一種または二種以上で用いることができる。   The chemical catalyst used in the present invention means a compound having a catalytic activity for transesterification by bringing oils and fats into contact with alcohol, and is a concept that excludes simple metals. Preferred examples of the chemical catalyst used in the present invention include alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds, and these can be used alone or in combination of two or more.

上記アルカリ金属としてはカリウム、ナトリウムから選択される一種以上であることが好ましく、アルカリ土類金属としては、バリウム、カルシウムおよびマグネシウムから選択される一種以上であることが好ましい。   The alkali metal is preferably at least one selected from potassium and sodium, and the alkaline earth metal is preferably at least one selected from barium, calcium and magnesium.

また、上記金属の化合物の形態としては、酸化物、水酸化物、無機酸塩、有機酸塩の何れか1種であるか、若しくは2種以上の複数化合物を含むものであることが好ましい。   Moreover, as a form of the said metal compound, it is preferable that it is any 1 type of an oxide, a hydroxide, an inorganic acid salt, and an organic acid salt, or a thing containing 2 or more types of multiple compounds.

上記無機酸塩としては炭酸基、若しくは更に水酸基が付加したものであることが好ましい。このような化合物の具体例としては、水酸化ナトリウム(苛性ソーダ)、水酸化カリウム(苛性カリ)、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどを好ましく挙げることができ、なかでも苛性ソーダ、苛性カリ等が好ましい。   The inorganic acid salt is preferably a carbonate group or a group to which a hydroxyl group is further added. Specific examples of such compounds include sodium hydroxide (caustic soda), potassium hydroxide (caustic potash), sodium carbonate, potassium carbonate, and the like. Among these, caustic soda, caustic potash and the like are preferable.

前記有機酸塩としては、カルボン酸基を含むものであるか、若しくは更に水酸基が付加したものであることが好ましい。具体的にはパルミチン酸カリウム等を挙げることができる。   The organic acid salt preferably contains a carboxylic acid group or is further added with a hydroxyl group. Specific examples include potassium palmitate.

本発明において使用する化学触媒の量は、反応容器内に貯留する原料油1Kgに対し0.0002モル〜0.2モル、好ましくは0.002モル〜0.05モルであることが好ましい。   The amount of the chemical catalyst used in the present invention is 0.0002 mol to 0.2 mol, preferably 0.002 mol to 0.05 mol, relative to 1 kg of the raw oil stored in the reaction vessel.

本発明の製造方法における基本的な反応は、アルコールと油脂類を化学触媒の存在下で接触させて、エステル交換反応を生起し、脂肪酸エステルとグリセリンを生成するものである。その際、過剰のアルコールを過熱蒸気の状態で反応系に連続的に供給し、反応系内で反応させた後、脂肪酸エステルとグリセリンを含む反応生成物を気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態でアルコールの過熱蒸気とともに連続的に抜き出すことを特徴とする。   The basic reaction in the production method of the present invention involves contacting an alcohol and fats and oils in the presence of a chemical catalyst to cause a transesterification reaction to produce a fatty acid ester and glycerin. At that time, after excessive alcohol is continuously supplied to the reaction system in the form of superheated steam and reacted in the reaction system, the reaction product containing the fatty acid ester and glycerin is converted into a gas phase or a droplet phase. It is characterized by being continuously extracted together with the alcohol superheated steam in the accompanying mixed phase state.

上記において、「過剰のアルコール」を供給するとは、必ずしも原料油脂中のグリセリンエステルの全量をエステル交換するのに必要な理論化学当量より過剰である必要はなく、供給したアルコールが接触した付近の油脂類との反応において過剰量であればよく、反応により得られた反応生成物が系外に抜き出される際に、過熱蒸気状態のアルコールもともに抜き出される現象が観察されればよい。なかでも抜き出される過熱蒸気状態のアルコールと反応生成物の混合物中、過熱蒸気状態のアルコール量が30〜80重量%程度となるように供給量を制御することが好ましい。   In the above, supplying “excess alcohol” does not necessarily need to be in excess of the theoretical chemical equivalent required for transesterification of the total amount of glycerin ester in the raw oil and fat. It is sufficient that the amount of the reaction product is excessive, and when the reaction product obtained by the reaction is withdrawn out of the system, a phenomenon in which alcohol in the superheated steam state is also withdrawn is observed. Especially, it is preferable to control the supply amount so that the amount of alcohol in the superheated steam state is about 30 to 80% by weight in the mixture of alcohol and reaction product in the superheated steam state to be extracted.

また、反応時の反応容器内圧力を常圧近傍とすることが好ましく、0.101〜0.150MPaとすることがより好ましい。   Moreover, it is preferable that the reaction container internal pressure at the time of reaction shall be near normal pressure, and it is more preferable to set it as 0.101-0.150 MPa.

供給する過熱蒸気の状態のアルコールの温度は250℃〜350℃(より好ましくは270℃〜300℃)とし、油脂類の温度を250℃〜350℃(より好ましくは270℃〜300℃)として反応を生起させることが好ましい。   The temperature of the alcohol in the state of superheated steam to be supplied is 250 ° C to 350 ° C (more preferably 270 ° C to 300 ° C), and the temperature of the fats and oils is 250 ° C to 350 ° C (more preferably 270 ° C to 300 ° C). Is preferably caused to occur.

さらに、反応系外に抜き出す際の脂肪酸エステルとグリセリンを含む反応生成物(気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態)とアルコールの過熱蒸気の混合物の温度は250℃〜350℃であることが好ましい。   Furthermore, the temperature of the mixture of the reaction product containing fatty acid ester and glycerin when extracted from the reaction system (gas phase or a mixed phase with a droplet phase) and alcohol superheated steam is 250 ° C to 350 ° C. It is preferable that

本発明において、油脂類に過熱蒸気の状態のアルコールを供給して化学触媒の存在下
エステル交換反応させ、得られる反応混合物を過熱蒸気の状態のアルコールとともに抜き出すための反応装置としては、種種の形態の反応装置、例えば特願2004−40566、PCT/JP2004/010349、特願2004−231676に記述した反応装置若しくは製造工程において実施することが出来るが、化学触媒による高い反応活性により、更に簡易な形態での実施が可能である。
In the present invention, the reaction apparatus for supplying the fats and oils in the superheated steam state to cause the ester exchange reaction in the presence of the chemical catalyst and extracting the resulting reaction mixture together with the superheated steam state alcohol is various forms. Can be carried out in the reactor or the manufacturing process described in Japanese Patent Application No. 2004-40566, PCT / JP2004 / 010349, and Japanese Patent Application No. 2004-231676. Implementation is possible.

第1の実施の形態:
第1の実施の形態は、加熱・保温装置、撹拌装置を備えた反応容器、油脂類供給口、反応容器の下方に過熱蒸気の状態のアルコールを供給するためのノズル、反応容器上部に気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態の反応生成物をアルコールの過熱蒸気とともに抜き出すための抜出口を設けたはグリセリンの製造方法に用いるエステル交換反応用装置を用いる方法である。
First embodiment:
In the first embodiment, a reaction vessel equipped with a heating / heat-retaining device, a stirring device, an oil / fat supply port, a nozzle for supplying alcohol in the form of superheated steam below the reaction vessel, and a gas phase above the reaction vessel Alternatively, a transesterification apparatus used in a method for producing glycerin is provided with an outlet for extracting the reaction product in a mixed phase state accompanied by a droplet phase together with the superheated alcohol vapor.

上記方法における好ましい一態様を図1を用いて説明するが、これに限定されるものではない。   A preferred embodiment of the above method will be described with reference to FIG. 1, but is not limited thereto.

図1aに示す如く、加熱・保温装置を備えたステンレス製の円筒形反応容器1に所定の温度に昇温された原料油脂類5と化学触媒(例えば苛性カリ)6との混合物を貯留し、ノズル3から加熱装置2aにより所定の温度に昇温された過熱蒸気の状態のアルコール7を吹き込み、反応容器上部から過剰の過熱蒸気の状態のアルコール7と共に反応生成物(脂肪酸エステル及びグリセリン)8を採取するものである。反応の進行に従い、消費された量に対応する原料油脂類を加熱装置2bにより所定の温度に昇温して供給管4から供給する。必要に応じ攪拌器9により攪拌を行う。ノズル先端は必要に応じ多孔板10を付加した形状とする。該形状の1例を図1bに示す。   As shown in FIG. 1a, a stainless steel cylindrical reaction vessel 1 equipped with a heating / heat-retaining device stores a mixture of raw oils and fats 5 heated to a predetermined temperature and a chemical catalyst (for example, caustic potash) 6; The alcohol 7 in the superheated steam state heated to a predetermined temperature by the heating device 2a from 3 is blown, and the reaction product (fatty acid ester and glycerin) 8 is collected together with the excessive alcohol 7 in the superheated steam state from the upper part of the reaction vessel. To do. As the reaction proceeds, the raw oils and fats corresponding to the consumed amount are heated to a predetermined temperature by the heating device 2 b and supplied from the supply pipe 4. Stirring is performed by the stirrer 9 as necessary. The nozzle tip has a shape to which a perforated plate 10 is added if necessary. An example of such a shape is shown in FIG.

使用する化学触媒(苛性カリ)の量は反応容器内に貯留する原料油に対し、0.001Wt%〜1Wt%(好ましくは0.01Wt%〜0.3Wt%)、原料である油脂類の温度は250℃〜350℃(好ましくは270℃〜290℃)、過熱蒸気の状態の気化アルコールの温度は250℃〜350℃(好ましくは270℃〜290℃)である。   The amount of the chemical catalyst (caustic potash) to be used is 0.001 Wt% to 1 Wt% (preferably 0.01 Wt% to 0.3 Wt%) with respect to the raw material oil stored in the reaction vessel, and the temperature of the fats and oils as the raw material is The temperature of the vaporized alcohol in the state of 250 ° C to 350 ° C (preferably 270 ° C to 290 ° C) and superheated steam is 250 ° C to 350 ° C (preferably 270 ° C to 290 ° C).

第2の実施の形態:
第2の実施の形態は、加熱・保温装置を備えた反応容器内にドラフトチューブ、インペラー、スタチックミキサーを設置し、油脂類を供給するための供給口、過熱蒸気の状態であるアルコ−ルを供給するためのノズルを設け、反応容器上部に気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態の反応生成物をアルコールの過熱蒸気ととともに抜き出すための抜出口を設け、過熱蒸気の状態であるアルコールの気泡を含む油脂類と化学触媒との混合物がインペラーによってドラフトチューブ内部を下降し、該チューブ外部を上昇する循環流を形成し、途中スタチックミキサーを通過することで気液接触が促進されるようにしたエステル交換反応装置を用いる方法である。
Second embodiment:
In the second embodiment, a draft tube, an impeller, and a static mixer are installed in a reaction vessel equipped with a heating / heat-retaining device, a supply port for supplying fats and oils, and an alcohol in a superheated steam state. Provided with an outlet for extracting the reaction product in a gas phase or a mixed phase with a droplet-like phase together with alcohol superheated steam at the top of the reaction vessel. A mixture of fats and oils containing alcohol bubbles in a state and a chemical catalyst descends the inside of the draft tube by the impeller, forms a circulating flow that rises outside the tube, and passes through the static mixer on the way to the gas-liquid contact This is a method using a transesterification reaction apparatus in which is promoted.

上記方法における好ましい一態様を図2を用いて説明するが、これに限定されるものではない。   A preferred embodiment of the above method will be described with reference to FIG. 2, but is not limited thereto.

図2に示すように、加熱・保温装置を備えた反応容器1内にドラフトチューブ11、インペラー12、スタチックミキサー13を設置し、加熱装置2aによって所定の温度に昇温された過熱蒸気の状態であるアルコ−ル7を、ノズル3から貯留された所定温度の原料油脂類5と化学触媒(例えば苛性カリ)6との混合物に吹き込み、反応容器上部から過剰の過熱蒸気の状態であるアルコール7と共に反応生成物(脂肪酸エステル及びグリセリン)8を採取するものである。過熱蒸気の状態であるアルコールの気泡を含む原料油脂類と化学触媒との混合物はインペラーによってドラフトチューブ内部を下降し、該チューブ外部を上昇する循環流を形成し、途中スタチックミキサーを通過することで気液接触が促進される。   As shown in FIG. 2, a draft tube 11, an impeller 12, and a static mixer 13 are installed in a reaction vessel 1 equipped with a heating / warming device, and the state of superheated steam heated to a predetermined temperature by a heating device 2a The alcohol 7 is blown into a mixture of the raw material fats and oils 5 and the chemical catalyst (for example, caustic potash) 6 at a predetermined temperature stored from the nozzle 3, together with the alcohol 7 that is in the state of excess superheated steam from the upper part of the reaction vessel The reaction product (fatty acid ester and glycerin) 8 is collected. The mixture of raw oils and fats containing alcohol bubbles in the form of superheated steam and the chemical catalyst descends the inside of the draft tube by the impeller, forms a circulating flow that rises outside the tube, and passes through the static mixer on the way This promotes gas-liquid contact.

化学触媒の量、原料油脂類の温度、過熱蒸気の状態であるアルコールの温度は第1の実施形態に準ずる。ノズル先端は必要に応じ多孔板を付加した形状(例えば図1b)とする。   The amount of the chemical catalyst, the temperature of the raw material fats and oils, and the temperature of the alcohol in the superheated steam state are the same as in the first embodiment. The nozzle tip has a shape (for example, FIG. 1b) with a perforated plate added as necessary.

スタチックミキサーは通常化学装置に使用されるもの、たとえばスルザー型の適宜なものでよく、更に簡単には多孔板を複数枚適宜な間隔で積層したものでもよい。   The static mixer may be an appropriate one that is usually used in a chemical apparatus, for example, a proper type of sulzer type, and more simply a plurality of porous plates laminated at appropriate intervals.

上記好ましい実施の形態において、エステル交換反応中の油脂類の連続的または逐次供給は、特に不都合がなければ省略することも可能であり、そのような態様も本発明の製造方法に含まれる。   In the above preferred embodiment, the continuous or sequential supply of fats and oils during the transesterification reaction can be omitted unless particularly inconvenient, and such an embodiment is also included in the production method of the present invention.

本発明において、上記反応系から抜き出した、気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態の脂肪酸エステルとグリセリンを含む反応生成物とアルコールの過熱蒸気との混合物は、通常の方法により分離、回収することができる。すなわち、アルコールを気相で留去し、その後脂肪酸エステルとグリセリンを静置または遠心分離等の方法により相分離させて回収することができる。   In the present invention, a mixture of a reaction product containing a fatty acid ester and glycerin in a gas phase or a mixed phase accompanied by a droplet phase extracted from the reaction system and an alcohol superheated steam is obtained by an ordinary method. It can be separated and recovered. That is, alcohol can be distilled off in the gas phase, and then the fatty acid ester and glycerin can be recovered by phase separation by a method such as standing or centrifugation.

アルコールの沸点(例えばメタノールの沸点は65℃)超、脂肪酸エステルやグリセリンの沸点(290℃)以下の温度、好ましくは150℃±50℃程度の温度に制御することがこのましい。これにより上記混合物中のアルコールは主として気相状態、脂肪酸エステル、グリセリンは凝縮して液相となるため、気相のアルコールを容易に分離することができる。また、液相の脂肪酸エステル、グリセリンは上記方法により相分離させて回収することができる。   It is preferable to control the temperature to be higher than the boiling point of alcohol (for example, methanol has a boiling point of 65 ° C.) and lower than the boiling point of fatty acid ester or glycerol (290 ° C.), preferably about 150 ° C. ± 50 ° C. As a result, the alcohol in the mixture is mainly in a gas phase, and the fatty acid ester and glycerin are condensed into a liquid phase, so that the gas phase alcohol can be easily separated. The liquid phase fatty acid ester and glycerin can be recovered by phase separation by the above method.

さらに、脂肪酸エステルとグリセリンの沸点にある程度の差がある場合には次の方法を採用することもできる、すなわち、反応系から抜き出した上記混合物を、一旦グリセリンの沸点と脂肪酸エステルの沸点の間の温度に制御して、沸点の高い方の化合物を主として含む凝縮物Aを分離することができる。その後残りの気相の混合物を沸点の低い化合物の沸点以下、メタノールの沸点以上に温度を制御することにより、沸点の低い方の化合物を主として含む凝縮物Bを分離することができる。残りの気相は主としてアルコールを含む気体である。上記凝縮物A、Bはそれぞれ必要に応じてさらに精製して所望の製品とすることができる。   Furthermore, when there is a certain difference in the boiling points of the fatty acid ester and glycerin, the following method can also be adopted, that is, the above mixture extracted from the reaction system is once between the boiling point of glycerin and the boiling point of the fatty acid ester. By controlling the temperature, the condensate A mainly containing the compound having the higher boiling point can be separated. Thereafter, by controlling the temperature of the remaining gas phase mixture below the boiling point of the low boiling point compound and above the boiling point of methanol, the condensate B mainly containing the compound having the lower boiling point can be separated. The remaining gas phase is a gas mainly containing alcohol. The condensates A and B can be further purified as necessary to obtain desired products.

上記分離された気相のアルコールは、再度加熱して過熱蒸気の状態のアルコールとし、次の反応に利用することが可能である。   The separated vapor-phase alcohol can be heated again to be in the form of superheated steam and used for the next reaction.

本発明の製造方法においては、上記のような方法を採用することにより、次のような利点がある。   The production method of the present invention has the following advantages by adopting the above method.

すなわち、油脂類とアルコールとを接触させ、エステル交換して脂肪酸エステルとグリセリンを生ずる反応は一般に平衡反応であり、従来のバッチ式等の方法では、脂肪酸エステル、グリセリンの生成量には限界があるが、本発明においては、反応生成物である脂肪酸エステルやグリセリンを連続的に反応系外へ抜き出すため、平衡状態に達することなく、脂肪酸エステルやグリセリンの生成が効率よく行われるのである。   That is, the reaction of bringing oils and alcohols into contact with each other and transesterifying them to produce fatty acid esters and glycerin is generally an equilibrium reaction, and conventional batch methods and the like have limitations on the amount of fatty acid ester and glycerin produced. However, in the present invention, since the fatty acid ester and glycerin, which are reaction products, are continuously extracted from the reaction system, the fatty acid ester and glycerin are efficiently generated without reaching an equilibrium state.

また、得られる反応生成物は反応系から気相で遊離したものを、過熱蒸気の状態のアルコールの気相流とともに抜き出すため、触媒をほとんど含まないか、含んでもごくわずかである。そのため、反応生成物もしくは、分離後の脂肪酸エステル、グリセリンから触媒を除く必要がないのである。その上、高純度のグリセリン、脂肪酸エステルを得ることができるのである。   In addition, since the reaction product obtained is extracted from the reaction system in the gas phase together with the vapor phase flow of the alcohol in the form of superheated steam, it contains little or no catalyst. Therefore, it is not necessary to remove the catalyst from the reaction product, the fatty acid ester after separation, or glycerin. In addition, high-purity glycerin and fatty acid esters can be obtained.

さらに、反応系中に化学触媒が残留するため、長時間にわたり化学触媒を追加供給することなく、運転することができる。   Furthermore, since the chemical catalyst remains in the reaction system, the operation can be performed without additional supply of the chemical catalyst for a long time.

また、通常、アルコールの沸点と脂肪酸エステルやグリセリンの沸点は大きく異なるため、反応系から抜き出した気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態の反応生成物と過熱蒸気の状態のアルコールの混合物は、反応生成物とアルコールの沸点差を利用することにより、比較的小幅の冷却で容易に気相のアルコールを分離することができる。さらにそのアルコールはやや加熱するのみで過熱蒸気の状態のアルコールとし、次の反応に利用することが可能となる。   In general, since the boiling point of alcohol and fatty acid ester or glycerin are greatly different from each other, the reaction product in a gas phase extracted from the reaction system or a mixed phase with a droplet-like phase and an alcohol in a superheated steam state are used. By using the difference between the boiling points of the reaction product and the alcohol, the gas phase alcohol can be easily separated from the gas phase alcohol with a relatively small cooling. Furthermore, the alcohol can be used for the next reaction by heating it slightly to form an alcohol in the form of superheated steam.

実施例中で評価した、ICP分析、ガスクロマト分析は下記の条件で行った。
ICP分析:パーキンエルマー製ICP発光分光装置OPTIMA300DV、検出限
界1μg/g
ガスクロ分析:
本体:ジ−エルサイエンス製GC−380
カラム:J&W製DB−1、長さ30m、内径0.32mm、膜厚0.25μm
キャリヤーガス:ヘリウム90KPa
カラム恒温槽温度:50℃1分保持、30℃/分で100℃まで昇温、3℃/分で325℃まで昇温後163分保持
検出器:FID;試料注入量:ノルマルヘキサン10倍希釈液2μl
The ICP analysis and gas chromatographic analysis evaluated in the examples were performed under the following conditions.
ICP analysis: ICP emission spectrometer OPTIMA300DV manufactured by PerkinElmer, detection limit 1 μg / g
Gas chromatographic analysis:
Body: GC-380 manufactured by GL Sciences
Column: J & W DB-1, length 30 m, inner diameter 0.32 mm, film thickness 0.25 μm
Carrier gas: Helium 90KPa
Column temperature chamber: 50 ° C. held for 1 minute, raised to 100 ° C. at 30 ° C./minute, raised to 325 ° C. at 3 ° C./minute, held for 163 minutes Detector: FID; Sample injection amount: diluted normal hexane 10 times 2 μl of liquid

実施例1
容量300mlのSUS316L製サンプルシリンダー(内径46mm、SUS304製マクマホンパッキン100ml充填)に菜種油(純度92%)150gを貯留し、化学触媒(苛性カリ、純度85.5%)0.075g(菜種油1kgあたり0.0089モルに相当)加えたものを270℃の熱風循環式恒温槽中に保持し、大気圧下270℃の過熱蒸気の状態のメタノールを毎時50gの速度で下部から吹込む実験を行った。反応生成物(脂肪酸エステル及びグリセリン)は共に上方から過剰の過熱蒸気の状態のメタノールとともに取り出し冷却・液化した。取得した反応生成物をロータリーエバポレータで減圧濃縮(3KPa、70℃)し、過剰のメタノールを除去した後、静置分離により上層の脂肪酸エステルと下層のグリセリンを分別取得し、計量した。実験開始1時間目から2時間目の1時間の区間で脂肪酸エステル及びグリセリンの採取量はそれぞれ30.6g及び3.1gであった。反応生成物のICP分析において脂肪酸エステル及びグリセリンからカリウムは検出されなかった。反応生成物のガスクロマト分析において脂肪酸エステル中に含まれる原料油脂の含有量は0.1%未満(相対面積)であった。
Example 1
150 g of rapeseed oil (purity 92%) is stored in a sample cylinder made of SUS316L (inner diameter 46 mm, filled with 100 ml of SUS304 McMahon packing) having a capacity of 300 ml, and 0.075 g of chemical catalyst (caustic potash, purity 85.5%) (Equal to 0089 mol) was added in a hot-air circulating thermostat at 270 ° C., and methanol in the form of superheated steam at 270 ° C. under atmospheric pressure was blown from the bottom at a rate of 50 g per hour. Both reaction products (fatty acid ester and glycerin) were taken out from above with methanol in an excess of superheated steam and cooled and liquefied. The obtained reaction product was concentrated under reduced pressure (3 KPa, 70 ° C.) with a rotary evaporator to remove excess methanol, and then the upper fatty acid ester and the lower glycerin were separately obtained by standing separation and weighed. The collected amounts of fatty acid ester and glycerin were 30.6 g and 3.1 g, respectively, in the 1 hour interval from the first hour to the second hour from the start of the experiment. In the ICP analysis of the reaction product, potassium was not detected from the fatty acid ester and glycerin. In the gas chromatographic analysis of the reaction product, the content of the raw material fat contained in the fatty acid ester was less than 0.1% (relative area).

実施例2
化学触媒を苛性カリから苛性ソーダ(純度96%)0.10g(菜種油1kgあたり0.017モルに相当)に変えた以外、実施例1と同様に操作した。実験開始1時間目から2時間目の1時間の区間で脂肪酸エステル及びグリセリンの採取量はそれぞれ31.1g及び3.2gであった。反応生成物のICP分析において脂肪酸エステル及びグリセリンからナトリウムは検出されなかった。反応生成物のガスクロマト分析において脂肪酸エステル中に含まれる原料油脂の含有量は0.1%未満(相対面積)であった。
Example 2
The same operation as in Example 1 was carried out except that the chemical catalyst was changed from caustic potash to 0.10 g of caustic soda (purity 96%) (corresponding to 0.017 mol per kg of rapeseed oil). The collected amounts of fatty acid ester and glycerin were 31.1 g and 3.2 g in the 1 hour interval from the first hour to the second hour, respectively. In the ICP analysis of the reaction product, sodium was not detected from the fatty acid ester and glycerin. In the gas chromatographic analysis of the reaction product, the content of the raw material fat contained in the fatty acid ester was less than 0.1% (relative area).

実施例3
化学触媒の添加量を苛性カリ0.15g(菜種油1kgあたり0.018モルに相当)に変えた以外実施例1と同様に操作した。実験開始1時間目から2時間目の1時間の区間で脂肪酸エステル及びグリセリンの採取量はそれぞれ51.6g及び5.3gであった。反応生成物のICP分析において脂肪酸エステル及びグリセリンからカリウムは検出されなかった。反応生成物のガスクロマト分析において脂肪酸エステル中に含まれる原料油脂の含有量は0.1%未満(相対面積)であった。
Example 3
The same operation as in Example 1 was carried out except that the addition amount of the chemical catalyst was changed to 0.15 g of caustic potash (corresponding to 0.018 mol per kg of rapeseed oil). The collected amounts of fatty acid ester and glycerin were 51.6 g and 5.3 g in the 1 hour interval from the first hour to the second hour, respectively. In the ICP analysis of the reaction product, potassium was not detected from the fatty acid ester and glycerin. In the gas chromatographic analysis of the reaction product, the content of the raw material fat contained in the fatty acid ester was less than 0.1% (relative area).

実施例4
化学触媒の添加量を苛性カリ0.02g(菜種油1kgあたり0.0024モルに相当)に変えた以外実施例1と同様に操作した。実験開始1時間目から2時間目の1時間の区間で脂肪酸エステル及びグリセリンの採取量はそれぞれ23.4g及び2.3gであった。反応生成物のICP分析において脂肪酸エステル及びグリセリンからカリウムは検出されなかった。反応生成物のガスクロマト分析において脂肪酸エステル中に含まれる原料油脂の含有量は0.1%未満(相対面積)であった。
Example 4
The same operation as in Example 1 was conducted except that the addition amount of the chemical catalyst was changed to 0.02 g of caustic potash (corresponding to 0.0024 mol per kg of rapeseed oil). The collected amounts of fatty acid ester and glycerin were 23.4 g and 2.3 g in the 1 hour interval from the first hour to the second hour, respectively. In the ICP analysis of the reaction product, potassium was not detected from the fatty acid ester and glycerin. In the gas chromatographic analysis of the reaction product, the content of the raw material fat contained in the fatty acid ester was less than 0.1% (relative area).

比較例1
化学触媒を添加しない条件で実施例1と同様に操作した。実験開始1時間目から2時間目の1時間の区間で脂肪酸エステル及びグリセリンの採取量はそれぞれ7.2g及び0.7gであった。反応生成物のガスクロマト分析において脂肪酸エステル中に含まれる原料油脂の含有量は0.1%未満(相対面積)であった。
Comparative Example 1
The same operation as in Example 1 was carried out under the condition that no chemical catalyst was added. The collected amounts of fatty acid ester and glycerin were 7.2 g and 0.7 g in the 1-hour interval from the first hour to the second hour, respectively. In the gas chromatographic analysis of the reaction product, the content of the raw material fat contained in the fatty acid ester was less than 0.1% (relative area).

比較例2
撹拌装置、温度計、還流冷却器を取付けた300ml三つ口フラスコに菜種油(純度92%)150gとメタノール(沸点65℃)30gを採り65℃になるまで加熱攪拌する。内液が所定温度に達した後化学触媒(苛性カリ、純度85.5%)0.075g(菜種油1kgあたり0.018モルに相当)を添加し、65℃を維持するように加熱しながら1時間攪拌した。反応液をロータリーエバポレータで減圧濃縮(3KPa、70℃)し過剰のメタノールを除去した後、減圧蒸留(1.3Kpa、250℃)した結果、1.8gの留出物(脂肪酸エステル及びグリセリン)が得られた。
Comparative Example 2
In a 300 ml three-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer and a reflux condenser, 150 g of rapeseed oil (purity 92%) and 30 g of methanol (boiling point 65 ° C.) are taken and heated and stirred until the temperature reaches 65 ° C. After the internal liquid reaches a predetermined temperature, 0.075 g of a chemical catalyst (caustic potash, purity: 85.5%) (corresponding to 0.018 mol per kg of rapeseed oil) is added and heated for 1 hour while maintaining the temperature at 65 ° C. Stir. The reaction solution was concentrated under reduced pressure (3 KPa, 70 ° C.) with a rotary evaporator to remove excess methanol, and then distilled under reduced pressure (1.3 Kpa, 250 ° C.). As a result, 1.8 g of distillate (fatty acid ester and glycerin) was obtained. Obtained.

実施例5
図1に示した装置(直径100mm、高さ500mmのステンレス製円筒容器、プロペラ型撹拌装置)に菜種油(純度92%)を1500g貯留し、化学触媒として苛性カリ(純度85.5%)0.75g(菜種油1Kgあたり0.0089モルに相当)を加え290℃に攪拌加温し、容器底部から50mmの高さに、内径5mmのステンレス管の先端に多孔板(孔径3mm、孔数20)を付加したものを設置し、これを通して290℃の過熱メタノール蒸気を時間当り1000gの速度で吹込んだ。実験中は少量づつ原料油脂類を補給し、液面が当初の高さを保つようにした。反応成生物(脂肪酸エステル及びグリセリン)は上方から過剰の過熱蒸気の状態のメタノールと共に取り出し、150℃まで冷却し反応成生物(脂肪酸エステル及びグリセリン)を選択的に凝縮し、静置分離・計量した。実験開始1時間以降ほぼ安定した状態での1時間当りの脂肪酸エステル及びグリセリンの採取量はそれぞれ1000g〜1100gおよび90g〜110gであった。生成物のICP分析において脂肪酸エステル及びグリセリンからカリウムは検出されなかった。反応生成物のガスクロマト分析において脂肪酸エステル中に含まれる原料油脂の含有量は0.1%未満(相対面積)であった。
Example 5
1500 g of rapeseed oil (purity 92%) is stored in the apparatus shown in FIG. 1 (a stainless steel cylindrical container having a diameter of 100 mm and a height of 500 mm, a propeller type stirring apparatus), and caustic potash (purity 85.5%) 0.75 g as a chemical catalyst. (Equivalent to 0.0089 mol per kg of rapeseed oil) was added and stirred and heated to 290 ° C. A porous plate (hole diameter 3 mm, hole number 20) was added to the tip of a stainless steel tube with an inner diameter of 5 mm at a height of 50 mm from the bottom of the container. Then, 290 ° C. superheated methanol vapor was blown at a rate of 1000 g per hour. During the experiment, raw oils and fats were replenished in small amounts so that the liquid level was kept at the original height. The reaction product (fatty acid ester and glycerin) is taken out together with excess superheated vapor of methanol from above, cooled to 150 ° C, the reaction product (fatty acid ester and glycerin) is selectively condensed, and is allowed to stand, separate and weigh. . The collected amounts of fatty acid ester and glycerin per hour in an almost stable state after 1 hour from the start of the experiment were 1000 g to 1100 g and 90 g to 110 g, respectively. In the ICP analysis of the product, no potassium was detected from the fatty acid ester and glycerin. In the gas chromatographic analysis of the reaction product, the content of the raw material fat contained in the fatty acid ester was less than 0.1% (relative area).

実施例6
プロペラ型撹拌装置を停止した以外、実施例5と同様に実験した。実験開始1時間以降ほぼ安定した状態での1時間当りの脂肪酸エステル及びグリセリンの採取量はそれぞれ950g〜1100gおよび90g〜100gであった。生成物のICP分析において脂肪酸エステル及びグリセリンからカリウムは検出されなかった。反応生成物のガスクロマト分析において脂肪酸エステル中に含まれる原料油脂の含有量は0.1%未満(相対面積)であった。
Example 6
The experiment was performed in the same manner as in Example 5 except that the propeller type stirring device was stopped. The collected amounts of fatty acid ester and glycerin per hour in an almost stable state after 1 hour from the start of the experiment were 950 g to 1100 g and 90 g to 100 g, respectively. In the ICP analysis of the product, no potassium was detected from the fatty acid ester and glycerin. In the gas chromatographic analysis of the reaction product, the content of the raw material fat contained in the fatty acid ester was less than 0.1% (relative area).

比較例3
化学触媒を添加しない条件で実施例5と同様に実験した。実験開始1時間以降ほぼ安定した状態での1時間当りの脂肪酸エステル及びグリセリンの採取量はそれぞれ200g〜220gおよび20g〜22gであった。反応生成物のガスクロマト分析において脂肪酸エステル中に含まれる原料油脂の含有量は0.1%未満(相対面積)であった。
Comparative Example 3
The experiment was performed in the same manner as in Example 5 with no chemical catalyst added. The collected amounts of fatty acid ester and glycerin per hour in an almost stable state after 1 hour from the start of the experiment were 200 g to 220 g and 20 g to 22 g, respectively. In the gas chromatographic analysis of the reaction product, the content of the raw material fat contained in the fatty acid ester was less than 0.1% (relative area).

本発明により、高純度の脂肪酸エステル及び副製品のグリセリンが低コストで製造され、化石系デイーゼル燃料の植物系への置換が促進される。   According to the present invention, high-purity fatty acid esters and by-product glycerin are produced at a low cost, and the replacement of fossil diesel fuels with plants is promoted.

図1aは本発明にかかる反応装置の1例であり、図1bは前記反応装置中のノズル先端部の1例である。FIG. 1a is an example of a reaction apparatus according to the present invention, and FIG. 1b is an example of a nozzle tip in the reaction apparatus. 本発明にかかる反応装置の1例である。1 is an example of a reaction apparatus according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 反応容器
2a 加熱装置
2b 加熱装置
3 ノズル
4 油脂類供給管
5 油脂類
6 化学触媒
7 過熱蒸気の状態のアルコール
8 反応生成物
9 攪拌器
10 多孔板
11 ドラフトチューブ
12 インペラー
13 スタチックミキサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction container 2a Heating apparatus 2b Heating apparatus 3 Nozzle 4 Oils and fats supply pipe 5 Oils and fats 6 Chemical catalyst 7 Alcohol in the state of superheated steam 8 Reaction product 9 Stirrer 10 Perforated plate 11 Draft tube 12 Impeller 13 Static mixer

Claims (11)

油脂類と一価アルコールとから、化学触媒を使用して脂肪酸エステルを製造する方法であって、過剰の一価アルコールを過熱蒸気の状態で連続的に反応系に供給して油脂類とエステル交換反応させ、脂肪酸エステルを含む反応生成物を気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態で一価アルコールの過熱蒸気とともに連続的に抜き出し、脂肪酸エステルを分離回収することを特徴とする脂肪酸エステルの製造方法。 A method for producing fatty acid esters from fats and oils and monohydric alcohols using a chemical catalyst, wherein excess monohydric alcohols are continuously supplied to the reaction system in the form of superheated steam and transesterified with fats and oils. The reaction product containing the fatty acid ester is continuously withdrawn together with the superheated vapor of the monohydric alcohol in a gas phase or a mixed phase with a droplet-like phase, and the fatty acid ester is separated and recovered. A method for producing a fatty acid ester. 化学触媒がアルカリ金属の化合物又は/及びアルカリ土類金属の化合物であることを特徴とする請求項1記載の脂肪酸エステルの製造方法。 2. The method for producing a fatty acid ester according to claim 1, wherein the chemical catalyst is an alkali metal compound or / and an alkaline earth metal compound. 化学触媒が水酸化ナトリウム又は/及び水酸化カリウムであることを特徴とする請求項1または2記載の脂肪酸エステルの製造方法。 3. The method for producing a fatty acid ester according to claim 1, wherein the chemical catalyst is sodium hydroxide or / and potassium hydroxide. 使用する化学触媒の量が反応容器内に貯留する原料油1Kgに対し0.0002モル〜0.2モルであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の脂肪酸エステルの製造方法。 The method for producing a fatty acid ester according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of the chemical catalyst used is 0.0002 mol to 0.2 mol based on 1 kg of the raw material oil stored in the reaction vessel. 反応時の反応容器内圧力を常圧近傍、過熱蒸気の状態のアルコールの温度を250℃〜350℃、油脂類の温度を250℃〜350℃として反応を生起させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の脂肪酸エステルの製造方法。 The reaction is caused to occur at a reaction vessel internal pressure of about normal pressure, a temperature of alcohol in a superheated steam state of 250 ° C to 350 ° C, and a temperature of oils and fats of 250 ° C to 350 ° C. The manufacturing method of the fatty acid ester in any one of -4. 油脂類と一価アルコールとから、化学触媒を使用してグリセリンを製造する方法であって、過剰の一価アルコールを過熱蒸気の状態で連続的に反応系に供給して油脂類とエステル交換反応させ、グリセリンを含む反応生成物を気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態で一価アルコールの過熱蒸気とともに連続的に抜き出し、グリセリンを分離回収することを特徴とするグリセリンの製造方法。 This is a method for producing glycerin from fats and oils and monohydric alcohols using a chemical catalyst, and the excess monohydric alcohol is continuously supplied to the reaction system in the form of superheated steam to transesterify with fats and oils. Production of glycerin, wherein the reaction product containing glycerin is continuously extracted together with superheated steam of monohydric alcohol in a gas phase or mixed phase with a droplet-like phase, and glycerin is separated and recovered Method. 加熱・保温装置を備えた反応容器、油脂類供給口、反応容器の下方に過熱蒸気の状態のアルコールを供給するためのノズル、反応容器上部に気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態の反応生成物を一価アルコールの過熱蒸気とともに抜き出すための抜出口を設けた請求項1〜5のいずれか記載の脂肪酸エステルの製造方法または請求項6記載のグリセリンの製造方法に用いるエステル交換反応用装置。 Reaction vessel equipped with heating and heat retention device, oil and fat supply port, nozzle for supplying alcohol in the form of superheated steam below the reaction vessel, mixed phase with gas phase or droplet phase above the reaction vessel The ester used for the manufacturing method of the fatty acid ester in any one of Claims 1-5 or the manufacturing method of the glycerol of Claim 6 which provided the outlet for extracting the reaction product of the state of this with the superheated steam of monohydric alcohol Exchange reaction equipment. 加熱・保温装置を備えた反応容器内にドラフトチューブ、インペラー、スタチックミキサーを設置し、油脂類を供給するための供給口、過熱蒸気の状態のアルコ−ルを供給するためのノズルを設け、反応容器上部に気相またはそれに液滴状の相を伴う混合相の状態の反応生成物を一価アルコールの過熱蒸気ととともに抜き出すための抜出口を設けた請求項1〜5のいずれか記載の脂肪酸エステルの製造方法または請求項6記載のグリセリンの製造方法に用いるエステル交換反応用装置であって、過熱蒸気の状態のアルコールの気泡を含む油脂類と化学触媒との混合物がインペラーによってドラフトチューブ内部を下降し、該チューブ外部を上昇する循環流を形成し、途中スタチックミキサーを通過することで気液接触が促進されるようにしたエステル交換反応装置。 A draft tube, an impeller, and a static mixer are installed in a reaction vessel equipped with a heating and heat insulation device, and a supply port for supplying fats and oils and a nozzle for supplying alcohol in the state of superheated steam are provided. The outlet according to any one of claims 1 to 5, wherein an outlet for extracting a reaction product in a gas phase or a mixed phase accompanied by a droplet-like phase together with a superheated vapor of monohydric alcohol is provided at an upper part of the reaction vessel. An apparatus for transesterification used in a method for producing a fatty acid ester or a method for producing glycerin according to claim 6, wherein a mixture of fats and oils containing alcohol bubbles in the form of superheated steam and a chemical catalyst is placed inside a draft tube by an impeller. The gas-liquid contact is promoted by forming a circulating flow that rises outside the tube and passing through a static mixer on the way. Ester exchange reaction apparatus. さらに反応容器に供給する一価アルコールの過熱蒸気の温度制御装置および/または反応容器に供給する油脂類の温度制御装置を設けた請求項7または8記載のエステル交換反応装置。 The transesterification apparatus according to claim 7 or 8, further comprising a temperature control device for superheated steam of monohydric alcohol supplied to the reaction vessel and / or a temperature control device for fats and oils supplied to the reaction vessel. 一価アルコールの過熱蒸気を供給するノズルが、反応容器下方に向かって過熱蒸気を吐出するよう設置された請求項7〜9のいずれか記載のエステル交換反応装置。 The transesterification apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein a nozzle for supplying superheated steam of monohydric alcohol is installed so as to discharge the superheated steam toward the bottom of the reaction vessel. ノズル先端に多孔板を備えた請求項7〜10いずれか記載のエステル交換反応装置。 The transesterification apparatus according to any one of claims 7 to 10, wherein a perforated plate is provided at a nozzle tip.
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JP2006249066A (en) * 2005-02-14 2006-09-21 Ics Kk Method for enhancing efficiency of gas-liquid reaction
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