JP2007176973A - Method for producing fatty acid lower alkyl ester for gas oil substitute fuel - Google Patents

Method for producing fatty acid lower alkyl ester for gas oil substitute fuel Download PDF

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嘉郎 田中
Takayuki Matsuo
孝行 松尾
Jiro Izumi
二郎 和泉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method by which a high-purity fatty acid lower alkyl ester suitably usable as a gas oil substitute fuel is stably produced from a raw material containing an animal or vegetable oil and fat in high yield. <P>SOLUTION: The method for producing the fatty acid lower alkyl ester comprises the following steps: (A) an esterification step of esterifying a fatty acid in the raw material with a lower alkyl alcohol using a cation exchange resin and affording a reaction mixture containing an ester mixed oil having ≤2 acid value; (B) a transesterification step having a first step of carrying out transesterification of an oil and fat in the ester mixed oil with the lower alkyl alcohol while regulating the amount of an alkali catalyst according to the acid value; (R) a recycling step of carrying out acid decomposition of a soap formed as a by-product in the step (B) under conditions of pH2-5, affording a fatty acid and returning the fatty acid; and (C) a distillation step having a vacuum distillation step of distilling the fatty acid lower alkyl ester from the oily phase obtained in the transesterification step (B). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、軽油代替燃料に好適に使用される脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a fatty acid lower alkyl ester that is suitably used as a light oil substitute fuel.

近年、軽油代替燃料として、動植物に由来する有機物をエネルギー源としたバイオマス燃料が注目されている。軽油は、石油製品の一種で、原油の蒸留に際し燈油と重油の間で留出する部分をいい、沸点範囲がおよそ250〜400℃のものである(「化学大辞典」共立出版(株)、昭和56年10月15日第26刷発行)。
バイオマス燃料の1つとして、天然油脂を原料とし、これをメタノールなどの低級アルキルアルコールでエステル交換反応した脂肪酸低級アルキルエステルがあり、例えば特許文献1および2には、脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法が開示されている。
特開昭59−5142号公報 特許第3046999号公報
In recent years, biomass fuel using organic matter derived from animals and plants as an energy source has attracted attention as an alternative to light oil. Diesel oil is a kind of petroleum product and refers to the portion that is distilled between dredged oil and heavy oil during the distillation of crude oil, and has a boiling range of about 250-400 ° C ("Chemical Dictionary" Kyoritsu Publishing Co., Ltd., (The 26th edition was issued on October 15, 1981).
As one of the biomass fuels, there is a fatty acid lower alkyl ester obtained by transesterifying natural fats and oils with a lower alkyl alcohol such as methanol. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a method for producing a fatty acid lower alkyl ester. It is disclosed.
JP 59-5142 A Japanese Patent No. 3046999

しかしながら、このような従来の製造方法で得られた脂肪酸低級アルキルエステルは、各種成分の含有量などが定められた軽油代替燃料のEU規格を必ずしもクリアできず、軽油代替燃料として使用できない場合が多かった。仮に、EU規格から外れたものを軽油代替燃料として使用すると、燃料供給ラインや燃料噴射ノズルの目詰まりが生じるなどの問題が生じる。また、従来の脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法は製造歩留まりが低く、原料に対する脂肪酸低級アルキルエステルの収率が不十分であるという問題もあった。   However, fatty acid lower alkyl esters obtained by such conventional production methods cannot always satisfy the EU standard for light oil alternative fuels in which the content of various components and the like are determined, and often cannot be used as light oil alternative fuels. It was. If a fuel that deviates from the EU standard is used as a light oil alternative fuel, problems such as clogging of the fuel supply line and the fuel injection nozzle occur. Further, the conventional method for producing a fatty acid lower alkyl ester has a problem in that the production yield is low and the yield of the fatty acid lower alkyl ester relative to the raw material is insufficient.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、軽油代替燃料として好適に使用できる高純度の脂肪酸低級アルキルエステルを高収率で安定に生産することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to produce stably the high purity fatty-acid lower alkyl ester which can be used conveniently as a light oil alternative fuel with a high yield.

本発明の脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法は、動植物油脂を含む原料から、軽油代替燃料用の脂肪酸低級アルキルエステルを製造する方法であって、カチオン交換樹脂を使用して、前記原料中の脂肪酸を低級アルキルアルコールでエステル化し、酸価が2以下のエステル混合油を含む反応混合物を得るエステル化工程(A)と、アルカリ触媒の量を前記エステル混合油100質量部に対して0.1〜1質量部の範囲内で、前記酸価に応じて調整しながら、前記エステル混合油中の油脂を低級アルキルアルコールでエステル交換する1段目の工程を少なくとも備えたエステル交換反応工程(B)と、前記エステル交換反応工程(B)で副生したセッケンをpH2〜5の条件下、酸で分解して脂肪酸とし、該脂肪酸を前記エステル化工程(A)または該エステル化工程(A)よりも前段側の工程に返送するリサイクル工程(R)と、前記エステル交換反応工程(B)で得られた油相から、脂肪酸低級アルキルエステルを留出させる減圧蒸留工程を少なくとも備えた蒸留工程(C)とを有することを特徴とする。
前記動植物油脂が未精製油脂である場合、該未精製油脂からガム質を除去する脱ガム工程(P)を前記エステル化工程(A)の前段側に有することが好ましい。
前記脱ガム工程(P)は、前記未精製油脂にリン酸からなる変性剤とパーライトからなる吸着剤とを混合し、得られた混合物をろ過する工程であることが好ましい。
前記エステル交換反応工程(B)は2段の工程からなることが好ましい。
前記アルカリ触媒として水酸化ナトリウムを使用するとともに、前記酸として硫酸を使用して、前記リサイクル工程(R)で硫酸ナトリウムを副生させることが好ましい。
前記蒸留工程(C)は、留出させる前記脂肪酸低級アルキルエステルの炭素数が異なる2段以上の減圧蒸留工程を有することが好ましい。
前記動植物性油脂の主成分が炭素数16および/または18の脂肪酸に由来する油脂の場合、前記減圧蒸留工程のうち最後段の工程で留出する留出液中のグリセライドの含有量が0.1質量%以下となるように、前記最後段の工程の蒸留条件を下記(i)〜(iii)を満足するように設定することが好ましい。
(i)蒸留塔のトップ圧力を0.1〜1kPaとし、ボトム圧力を2〜5kPaとする。(ii)蒸留塔のトップ温度を150〜200℃とし、ボトム温度を190〜220℃とする。
(iii)還流比を0〜1とし、蒸発率を95〜99%とする。
The method for producing a fatty acid lower alkyl ester of the present invention is a method for producing a fatty acid lower alkyl ester for gas oil alternative fuel from a raw material containing animal and vegetable oils and fats, and using a cation exchange resin, the fatty acid in the raw material is Esterification step (A) for obtaining a reaction mixture containing an ester mixed oil having an acid value of 2 or less by esterification with a lower alkyl alcohol, and the amount of the alkali catalyst is 0.1 to 1 with respect to 100 parts by mass of the ester mixed oil. Transesterification step (B) comprising at least a first step of transesterifying the fats and oils in the ester mixed oil with lower alkyl alcohol while adjusting according to the acid value within the range of parts by mass; The soap produced as a by-product in the transesterification reaction step (B) is decomposed with an acid under the conditions of pH 2 to 5 to produce a fatty acid, and the fatty acid is converted into the esterification step ( ) Or a recycle step (R) to be returned to the step preceding the esterification step (A) and a reduced pressure for distilling the fatty acid lower alkyl ester from the oil phase obtained in the transesterification step (B). A distillation step (C) having at least a distillation step.
When the animal and vegetable fats and oils are unrefined fats and oils, it is preferable to have a degumming step (P) for removing gum from the unrefined fats and oils on the front side of the esterification step (A).
It is preferable that the said degumming process (P) is a process which mixes the modifier | denaturant which consists of phosphoric acid with the said unrefined fats and oils, and the adsorption agent which consists of pearlite, and filters the obtained mixture.
The transesterification step (B) is preferably composed of two steps.
It is preferable that sodium hydroxide is used as the alkali catalyst and sulfuric acid is used as the acid to produce sodium sulfate as a by-product in the recycling step (R).
The distillation step (C) preferably has two or more vacuum distillation steps in which the number of carbon atoms of the fatty acid lower alkyl ester to be distilled is different.
When the main component of the animal and vegetable oils and fats is oils and fats derived from fatty acids having 16 and / or 18 carbon atoms, the glyceride content in the distillate distilled in the last step of the vacuum distillation step is 0. It is preferable to set the distillation conditions in the last step so as to satisfy the following (i) to (iii) so as to be 1% by mass or less.
(I) The top pressure of the distillation column is 0.1 to 1 kPa, and the bottom pressure is 2 to 5 kPa. (Ii) The top temperature of the distillation column is 150 to 200 ° C, and the bottom temperature is 190 to 220 ° C.
(Iii) The reflux ratio is 0 to 1, and the evaporation rate is 95 to 99%.

本発明によれば、軽油代替燃料として好適に使用できる高純度の脂肪酸低級アルキルエステルを高収率で安定に製造できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high purity fatty-acid lower alkyl ester which can be used conveniently as a light oil alternative fuel can be manufactured stably with a high yield.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の製造方法で原料として使用される動植物油脂は、動物(微生物を含む)や、植物に由来し、油脂(脂肪酸トリグリセライド)を主成分とするものである。動物由来のものとしては、牛脂、豚脂などが挙げられ、植物由来のものとしては、ヤシ油、パーム核油、パーム油、ナタネ油、大豆油、ヒマワリ油、コーン油などが挙げられる。これら動植物油脂としては、リン脂質を主成分とするガム質、遊離している脂肪酸(以下、遊離脂肪酸という場合もある。)、臭気成分などを含んだままの未精製の未精製油脂であってもよいし、精製処理によりこれらの少なくとも一部が除去された精製油脂であってもよい。なお、以下、主成分とは、少なくとも50%を占める成分のことを指す。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Animal and vegetable fats and oils used as raw materials in the production method of the present invention are derived from animals (including microorganisms) and plants, and are mainly composed of fats and oils (fatty acid triglycerides). Examples of animal-derived materials include beef tallow and pork fat. Examples of plant-derived materials include palm oil, palm kernel oil, palm oil, rapeseed oil, soybean oil, sunflower oil, and corn oil. These animal and vegetable oils and fats are unrefined unrefined fats and oils that contain gums mainly composed of phospholipids, free fatty acids (hereinafter sometimes referred to as free fatty acids), and odor components. Alternatively, it may be a refined fat or oil from which at least a part of these has been removed by a refining treatment. Hereinafter, the main component refers to a component occupying at least 50%.

また、動植物油脂は、1種を単独で使用しても2種以上を混合して使用してもよい。さらに、動植物油脂には、例えば、他の物質などの製造過程で回収された脂肪酸を混合して使用してもよい。このような脂肪酸が多すぎると、各工程に悪影響が及ぶ場合があるため、動植物油脂100質量部に対して5質量部以下が好ましい。   Moreover, animal and vegetable fats and oils may be used individually by 1 type, or may mix and use 2 or more types. Furthermore, you may mix and use the fatty acid collect | recovered in manufacturing processes, such as another substance, for animal and vegetable fats and oils, for example. When there are too many such fatty acids, there may be an adverse effect on each step, so 5 parts by mass or less is preferable with respect to 100 parts by mass of animal and vegetable fats and oils.

未精製油脂としては、例えば、粗パームなどが好適に使用できる。粗パーム油は、アブラヤシの果肉を圧搾して得られ、炭素数16〜18の脂肪酸の油脂を主成分とする未精製の混合物である。粗パーム油には、他に、カロチン、リン脂質、タンパク質、樹脂状物質などのガム質、遊離脂肪酸、炭素数20の脂肪酸の油脂などが含まれる。粗パーム油としては、遊離脂肪酸の含有量が5質量%以下、過酸化物価が5 m equivalent/kg以下のものが特に好ましい。   As unrefined fats and oils, for example, crude palm can be suitably used. Crude palm oil is obtained by squeezing the fruit pulp of oil palm, and is an unpurified mixture mainly composed of fatty acids of 16 to 18 carbon atoms. In addition, the crude palm oil includes gums such as carotene, phospholipids, proteins, and resinous substances, free fatty acids, and oils and fats of fatty acids having 20 carbon atoms. As the crude palm oil, those having a free fatty acid content of 5% by mass or less and a peroxide value of 5 m equivalent / kg or less are particularly preferable.

図1は、本発明の製造方法の一例を示す概略工程図であって、原料の動植物油脂として、未精製油脂である粗パーム油を使用する場合について示している。
粗パーム油のような未精製油脂を使用する場合には、まず、脱ガム工程(P)を行った後、原料中の脂肪酸のエステル化工程(A)を行い、その後、エステル交換反応工程(B)と蒸留工程(C)とを実施する。精製油脂を使用する場合には、脱ガム工程(P)を行わずに、エステル化工程(A)を行うことができる。また、リサイクル工程(R)は、エステル交換反応工程(B)で副生したセッケンを酸で分解して脂肪酸とし、この脂肪酸を再利用するためのものである。図2にはリサイクル工程(R)の一例を示している。
FIG. 1 is a schematic process diagram showing an example of the production method of the present invention, and shows a case where crude palm oil, which is an unrefined fat, is used as a raw animal and vegetable fat.
When using unrefined fats and oils such as crude palm oil, first, after degumming step (P), esterification step (A) of fatty acid in the raw material is performed, and then transesterification step ( B) and the distillation step (C) are carried out. When using refined fats and oils, an esterification process (A) can be performed without performing a degumming process (P). In the recycling step (R), the soap produced as a by-product in the transesterification step (B) is decomposed with an acid to form a fatty acid, and this fatty acid is reused. FIG. 2 shows an example of the recycling process (R).

[脱ガム工程(P)]
脱ガム工程(P)は、原料に未精製油脂を使用する場合において、未精製油脂に含まれるリン脂質を主成分とするガム質や、コロイド状不純物などの不溶物をあらかじめ除去するための工程であって、この工程を実施した後、エステル化工程(A)を行う。
脱ガム工程(P)の具体的な方法には特に制限はなく、温水とともに吸着剤を未精製油脂に混合し、得られた混合物をその後ろ過して、不溶物を除去する方法でもよいが、図示のように、未精製油脂に変性剤としてリン酸を添加するとともに吸着剤を添加してろ過する方法が好ましい。リン酸を使用すると脱ガム率が高まり、後の各工程で副生物を分離し易くなるため、分離効率が向上する。その結果、高純度の脂肪酸低級アルキルエステルが高収率で得られるようになる。吸着剤としては、パーライト、ケイソウ土、活性白土などを使用できるが、ケイソウ土、パーライトが好ましく、より高い吸着能を有していることからパーライトがより好ましい。なお、パーライトとは、黒曜石を高温で熱処理してできる発泡体である。
[Degumming step (P)]
The degumming step (P) is a step for previously removing insoluble matters such as gum and colloidal impurities mainly composed of phospholipids contained in unrefined fats and oils when unrefined fats and oils are used as raw materials. And after implementing this process, esterification process (A) is performed.
There is no particular limitation on the specific method of the degumming step (P), and it may be a method of mixing the adsorbent with unrefined oil and fat together with warm water, and then filtering the resulting mixture to remove insoluble matter. As shown in the figure, a method of adding phosphoric acid as a modifier to an unrefined oil and fat and adding an adsorbent and filtering is preferable. When phosphoric acid is used, the degumming rate is increased, and by-products are easily separated in each subsequent step, so that the separation efficiency is improved. As a result, a high-purity fatty acid lower alkyl ester can be obtained in a high yield. As the adsorbent, pearlite, diatomaceous earth, activated clay and the like can be used, but diatomaceous earth and pearlite are preferable, and pearlite is more preferable because it has higher adsorption ability. Note that pearlite is a foam formed by heat treating obsidian at a high temperature.

具体的には、未精製油脂を好ましくは50〜70℃、より好ましくは60〜70℃に加熱し、これにリン酸とパーライトとを添加し、好ましくは1〜60分間、より好ましくは10〜40分間混合撹拌する。混合撹拌の後、この混合物を、布フィルタなどのフィルタを備えたろ過器でろ過することにより、不溶物が除去され、脱ガム物がろ液として得られる。処理温度が50〜70℃であると、未精製油脂中の有用な成分を変質させたり、劣化させたりすることがないとともに、効果的に脱ガムできる。   Specifically, the unrefined fat / oil is preferably heated to 50 to 70 ° C., more preferably 60 to 70 ° C., and phosphoric acid and pearlite are added thereto, preferably 1 to 60 minutes, more preferably 10 to 10 minutes. Mix and stir for 40 minutes. After mixing and stirring, the mixture is filtered with a filter equipped with a filter such as a cloth filter to remove insoluble matters, and a degummed product is obtained as a filtrate. When the treatment temperature is 50 to 70 ° C., useful components in the unrefined fats and oils are not altered or deteriorated and can be effectively degummed.

ここでリン酸の添加量は、未精製油脂100質量部に対して0.01〜0.1質量部が好ましい。0.01質量部以上であると、脱ガムが効果的に進行し、一方、0.1質量部以下であると、脱ガムに寄与しなかったリン酸が残存しにくく、残存リン酸に由来するエステル交換反応工程(B)での不溶塩の生成も抑制される傾向がある。また、リン酸の添加量は、未精製油脂のガム質含有量に応じて、適宜調整することがより好ましい。なお、ガム質含有量は、A.O.C.S試験法Ca 9f−57により測定可能である。   Here, the addition amount of phosphoric acid is preferably 0.01 to 0.1 parts by mass with respect to 100 parts by mass of unrefined fats and oils. When the amount is 0.01 parts by mass or more, degumming effectively proceeds. On the other hand, when the amount is 0.1 parts by mass or less, phosphoric acid that did not contribute to degumming hardly remains and is derived from the residual phosphoric acid. The production of insoluble salts in the transesterification step (B) to be carried out tends to be suppressed. Moreover, it is more preferable to adjust suitably the addition amount of phosphoric acid according to the gum content of unrefined fats and oils. The gum content is A. O. C. It can be measured by S test method Ca 9f-57.

また、リン酸は水溶液の形態で添加されることが好ましく、その場合、リン酸水溶液のリン酸濃度は70質量%以上が好ましく、より好ましくは75〜90質量%である。このような濃度であると、溶媒である水が脱ガム工程(P)よりも後段の工程に悪影響を与えるおそれや、ガム質のろ過性を悪化させるおそれが少なく、好適である。
パーライトの添加量は、未精製油脂100質量部に対して、0.03〜0.15質量部が好ましく、より好ましくは0.03〜0.1質量部であり、さらに好ましくは0.03〜0.05質量部である。0.03質量部以上であると、脱ガムが効果的に進行し、一方、0.15質量部以下であると、未精製油脂のロスが抑えられるとともに、廃棄されるパーライト量も少なくできる。
Moreover, it is preferable that phosphoric acid is added with the form of aqueous solution, In that case, the phosphoric acid concentration of phosphoric acid aqueous solution has preferable 70 mass% or more, More preferably, it is 75-90 mass%. Such a concentration is preferable because water as a solvent is less likely to adversely affect the subsequent process than the degumming process (P) and the filterability of the gum is deteriorated.
The amount of pearlite added is preferably 0.03 to 0.15 parts by mass, more preferably 0.03 to 0.1 parts by mass, and still more preferably 0.03 to 0.15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the unrefined fats and oils. 0.05 parts by mass. When it is 0.03 parts by mass or more, degumming effectively proceeds, while when it is 0.15 parts by mass or less, loss of unrefined fats and oils can be suppressed and the amount of pearlite to be discarded can be reduced.

なお、脱ガム工程(P)では、吸着剤を多めに配合した未精製油脂をフィルタに循環供給して、フィルタの表面にプレコート相を形成させ、ろ過をより円滑に行えるようにしてもよい。その際のパーライトの添加量は、未精製油脂100質量部に対して、好ましくは0.2〜1.0質量部、より好ましくは0.2〜0.7質量部、さらに好ましくは0.2〜0.4質量部である。この場合でも、パーライトの添加量がこのような範囲であると、未精製油脂のロスを抑え、廃棄されるパーライト量を少なくしつつ、効果的に脱ガムすることができる。   In the degumming step (P), unrefined fats and oils containing a large amount of adsorbent may be circulated and supplied to the filter to form a precoat phase on the surface of the filter so that the filtration can be performed more smoothly. In this case, the amount of pearlite added is preferably 0.2 to 1.0 parts by mass, more preferably 0.2 to 0.7 parts by mass, and still more preferably 0.2 to 100 parts by mass of the unrefined fat. It is -0.4 mass part. Even in this case, when the added amount of pearlite is within such a range, it is possible to effectively degumming while suppressing the loss of unrefined oil and fat and reducing the amount of pearlite to be discarded.

また、脱ガム工程(P)の前後や、脱ガム工程(P)中において、必要に応じて未精製油脂から夾雑物を除去することが好ましい。夾雑物は、前記ガム質の除去と同じ方法、同じ装置により除去してもよいし、未精製油脂貯蔵タンクでの静置分離またはろ過装置、遠心分離等の方法で除去することができる。夾雑物としては、土、砂利、ゴミがあり、場合によっては金属分等が含まれることもある。また、脱ガム物の水分含有量は2000ppm以下であることが好ましく、これを超える場合には、ここで水分を適宜除去することが好ましい。これは、多量の水分は後のエステル交換反応工程(B)におけるエステル交換反応率に悪影響を与えるおそれがあるためである。   In addition, before and after the degumming step (P) and during the degumming step (P), it is preferable to remove impurities from the unrefined fat as necessary. Contaminants may be removed by the same method and the same apparatus as the gum removal, or may be removed by a method such as stationary separation in an unrefined oil storage tank, a filtration device, or centrifugation. Contaminants include soil, gravel, and garbage, and in some cases, metal may be included. Moreover, it is preferable that the moisture content of the degummed product is 2000 ppm or less, and when exceeding this, it is preferable to remove a water | moisture content suitably here. This is because a large amount of moisture may adversely affect the transesterification rate in the subsequent transesterification step (B).

[エステル化工程(A)]
エステル化工程(A)は、カチオン交換樹脂を使用して原料中の脂肪酸を低級アルキルアルコールでエステル化し、エステル混合油を含む反応混合物を得る工程である。
なお、ここで反応混合物とは、エステル化工程(A)で得られた未処理の混合物のことであって、エステル化工程(A)で生成したエステルと、原料の主成分である油脂と、原料に元々含まれる他の成分とからなるエステル混合油に加えて、未反応の低級アルキルアルコールや副生した水分を含んだものを指す。すなわち、エステル化工程(A)で得られた未処理の混合物である反応混合物から、低級アルキルアルコールと水分とを除いたものがエステル混合油である。
[Esterification step (A)]
The esterification step (A) is a step of obtaining a reaction mixture containing an ester mixed oil by esterifying a fatty acid in a raw material with a lower alkyl alcohol using a cation exchange resin.
Here, the reaction mixture is an untreated mixture obtained in the esterification step (A), and the ester produced in the esterification step (A), the fat and oil as the main component of the raw material, In addition to the ester mixed oil composed of other components originally contained in the raw material, it refers to one containing unreacted lower alkyl alcohol and by-product water. That is, an ester mixed oil is obtained by removing lower alkyl alcohol and moisture from the reaction mixture which is an untreated mixture obtained in the esterification step (A).

脂肪酸には、原料に元々含まれる遊離脂肪酸と、エステル交換反応工程(B)で副生し、リサイクル工程(R)により回収、返送された回収脂肪酸とがあり、どちらもここでのエステル化の対象となる。   The fatty acids include free fatty acids originally contained in the raw materials and recovered fatty acids that are by-produced in the transesterification step (B) and recovered and returned in the recycling step (R), both of which are esterified here. It becomes a target.

また、エステル化工程(A)に供される原料の水分含有量は、2000ppm以下であることが、エステル交換反応工程(B)におけるエステル交換反応率の点から好ましい。原料が未精製油脂を含むものであって、すでに脱ガム工程(P)が施されている場合には、先述したように、脱ガム工程(P)において水分含有量が2000ppm以下にまで低減されていることが好ましい。原料に精製油脂を使用する場合には、すでに水分含有量が2000ppm以下にまで低減されているものも多いが、2000ppmを超えるものの場合には、より水分含有量の少ない他の精製油脂を混合するなどして、このような水分含有量にまで低下させておくことが好ましい。   Moreover, it is preferable from the point of the transesterification rate in the transesterification reaction process (B) that the water content of the raw material provided to an esterification process (A) is 2000 ppm or less. When the raw material contains unrefined fat and oil and has already been subjected to the degumming step (P), the moisture content is reduced to 2000 ppm or less in the degumming step (P) as described above. It is preferable. When using refined fats and oils as raw materials, many of the water content has already been reduced to 2000 ppm or less, but in the case of more than 2000 ppm, other refined fats and oils with less water content are mixed. For example, it is preferable to reduce the water content to such a level.

また、このエステル化工程(A)では、エステル混合油の酸価が2以下、好ましくは1以下、より好ましくは0.1〜0.5となるように、エステル化を行う。エステル化工程(A)で到達させるエステル混合油の酸価は低いほど好ましいが、現実的な下限は0.1程度である。酸価を2以下とするためには、カラムの種類、カラム温度、カラム滞留時間、低級アルキルアルコールの使用量などの条件を調整すればよい。
このようなエステル化工程(A)をエステル交換反応工程(B)の前に行うことは、最終的に得られる脂肪酸低級アルキルエステルを軽油代替燃料として使用する場合において非常に重要である。
In the esterification step (A), esterification is performed so that the acid value of the ester mixed oil is 2 or less, preferably 1 or less, more preferably 0.1 to 0.5. The lower the acid value of the ester mixed oil reached in the esterification step (A), the better, but the practical lower limit is about 0.1. In order to set the acid value to 2 or less, conditions such as column type, column temperature, column residence time, and the amount of lower alkyl alcohol used may be adjusted.
Performing such esterification step (A) before the transesterification step (B) is very important when the finally obtained fatty acid lower alkyl ester is used as a light oil alternative fuel.

すなわち、エステル混合油に、その酸価が2を超えるほどの脂肪酸が含まれると、エステル交換反応工程(B)で使用するアルカリ触媒がこの脂肪酸に消費されてしまい、目的とするエステル交換が進行しないばかりでなく、大量のセッケンが副生することになる。それでも尚、エステル交換を進行させようとすれば、アルカリ触媒が大量に必要になり、油脂のケン化が進行しセッケンの生成量がますます増大する。セッケンなどの副生物は、燃料供給ラインや燃料噴射ノズルの目詰まりを引き起こす原因になると考えられるし、大量であれば、その分離作業や製造歩留まりに悪影響を及ぼすとともに、リサイクル工程(R)の負荷も大きくなり好ましくない。
よって、エステル化工程(A)において、酸価が2以下となるように脂肪酸をあらかじめエステル化しておくことにより、軽油代替燃料として使用した際の目詰まりが抑制された高純度な脂肪酸低級アルキルエステルが、高収率で円滑に得られる。
That is, when the ester mixed oil contains a fatty acid whose acid value exceeds 2, the alkali catalyst used in the transesterification step (B) is consumed by the fatty acid, and the intended transesterification proceeds. Not only will not, but a large amount of soap will be by-produced. Nevertheless, if transesterification is to proceed, a large amount of alkali catalyst is required, saponification of fats and oils proceeds, and the amount of soap produced increases further. By-products such as soap are thought to cause clogging of the fuel supply line and fuel injection nozzle. If the amount is large, the separation work and production yield will be adversely affected and the load on the recycling process (R) Is also undesirable.
Therefore, in the esterification step (A), a high-purity fatty acid lower alkyl ester in which clogging when used as a light oil alternative fuel is suppressed by pre-esterifying the fatty acid so that the acid value is 2 or less. However, it can be obtained smoothly at a high yield.

なお、酸価とは、試料1gあたり、中和に要した水酸化カリウムの質量(mg)で表される酸性物質の濃度であって、油脂の場合、脂肪酸の濃度を意味する。酸価=1とは、脂肪酸濃度0.46質量%(パルミチン酸換算)に相当する。酸価はAVと呼ばれる場合もある。
実際の測定に際しては、反応混合物をエバポレータで吸引して未反応の低級アルキルアルコールや水分を除去してエステル混合油を得て、これをさらに無水硫酸ナトリウムを含ませたろ紙に通して前処理した後、中和滴定する方法が好ましい。
The acid value is the concentration of the acidic substance expressed by the mass (mg) of potassium hydroxide required for neutralization per 1 g of the sample, and in the case of fats and oils, it means the concentration of fatty acids. An acid value of 1 corresponds to a fatty acid concentration of 0.46% by mass (in terms of palmitic acid). The acid value is sometimes called AV.
In actual measurement, the reaction mixture was sucked with an evaporator to remove unreacted lower alkyl alcohol and water to obtain an ester mixed oil, which was further pretreated by passing it through a filter paper containing anhydrous sodium sulfate. Thereafter, a neutralization titration method is preferred.

さらに、このようなエステル化工程(A)は、脂肪酸を系外へ除去するのではなく、脂肪酸低級アルキルエステルに変換するものであるので、原料ベースの製造歩留まりを高く維持することができる。しかも、このようなエステル化工程(A)は、エステル交換反応工程(B)の前に実施され、脱ガム工程(P)が実施される場合には、脱ガム工程(P)とエステル交換反応工程(B)との間に連続的に行われるものであるので、非常に効率的である。系外に除去した脂肪酸を別のラインでエステル化した後、これを最終的に得られる脂肪酸低級アルキルエステルに混合することで製造歩留まりを維持する方法なども考えられるが、そのような方法は効率的ではない。   Furthermore, since such an esterification step (A) is not to remove fatty acids out of the system but to convert them into fatty acid lower alkyl esters, the raw material-based production yield can be kept high. Moreover, such esterification step (A) is performed before the transesterification step (B), and when the degumming step (P) is performed, the degumming step (P) and the transesterification reaction are performed. Since it is performed continuously between step (B), it is very efficient. A method of maintaining the production yield by esterifying the fatty acid removed outside the system in another line and then mixing it with the finally obtained fatty acid lower alkyl ester can be considered, but such a method is efficient. Not right.

また、エステル化工程(A)では、脂肪酸の低級アルキルエステルとともに水が生成するため、原料中に大量の脂肪酸が含まれると、エステル化で生成する水の量もそれにともなって多くなる。多量の水の存在は、ついで実施されるエステル交換反応工程(B)でのエステル交換反応率に悪影響を与えるおそれがある。よって、エステル化工程(A)で処理される原料中の脂肪酸の量は、酸価として15以下であることが好ましく、12以下がより好ましく、10以下がさらに好ましい。原料の酸価が15以下であると、エステル化工程(B)において、エステル混合油の酸価が2以下になるように原料をエステル化した場合に、エステル化にともなって生成する水の量が過剰にならず、反応混合物中の水分含有量が5000ppm以下に抑えられる傾向にある。このような水分含有量であれば、反応混合物から水分を分離せずに、これをエステル交換反応工程(B)に供しても、水分がエステル交換反応率に大きな影響を与えることはない。なお、ここで言う原料の酸価とは、遊離脂肪酸に由来する酸価だけでなく回収脂肪酸に由来する酸価も含まれる。   In the esterification step (A), water is produced together with the lower alkyl ester of fatty acid. Therefore, if a large amount of fatty acid is contained in the raw material, the amount of water produced by the esterification is increased accordingly. The presence of a large amount of water may adversely affect the transesterification rate in the transesterification step (B) to be carried out. Therefore, the amount of fatty acid in the raw material to be treated in the esterification step (A) is preferably 15 or less, more preferably 12 or less, and further preferably 10 or less as an acid value. If the acid value of the raw material is 15 or less, in the esterification step (B), when the raw material is esterified so that the acid value of the ester mixed oil is 2 or less, the amount of water generated along with the esterification Does not become excessive, and the water content in the reaction mixture tends to be suppressed to 5000 ppm or less. With such a water content, even if this is subjected to the transesterification step (B) without separating the water from the reaction mixture, the water does not greatly affect the transesterification rate. The acid value of the raw material referred to here includes not only the acid value derived from free fatty acids but also the acid value derived from recovered fatty acids.

さらに本発明におけるエステル化工程(A)では、カチオン交換樹脂を使用してエステル化を行う。よって、原料をカチオン交換樹脂に接触させる簡単な方法で、連続的にエステル化を進行させることができるうえ、固体触媒を使用する方法や、硫酸などの酸を加える方法などの他のエステル化方法に比べて、高いエステル化反応率が達成できる。また、酸を加える方法では、原料である動植物油脂の品質劣化や、装置の腐食などの問題もあるが、カチオン交換樹脂を使用した方法では、このような問題も生じない。   Further, in the esterification step (A) in the present invention, esterification is performed using a cation exchange resin. Therefore, in addition to the simple method of bringing the raw material into contact with the cation exchange resin, the esterification can proceed continuously, and other esterification methods such as a method using a solid catalyst and a method of adding an acid such as sulfuric acid. Compared to the above, a high esterification reaction rate can be achieved. In addition, the method of adding an acid has problems such as deterioration of quality of animal and vegetable fats and oils as raw materials and corrosion of the apparatus, but such a problem does not occur in a method using a cation exchange resin.

さらに、カチオン交換樹脂としては、酸型固形カチオン交換樹脂、酸性ゲル型カチオン交換樹脂などがあるが、特に酸性ゲル型カチオン交換樹脂を使用すると、エステル化反応率がより高まるため好ましい。この理由については明らかではないが次のように推察できる。すなわち、酸型固形カチオン交換樹脂は、エステル化反応で生成した水が付着または吸着することにより触媒能が低下するが、酸性ゲル型カチオン交換樹脂では、水を水和水として取り込むことができるため、水による触媒能の低下が生じないことに起因すると考えられる。
酸性ゲル型カチオン交換樹脂の架橋度は、3〜10%の範囲が好ましい。3%以上であれば、樹脂強度の点で好ましく、10%以下であれば、脂肪酸の除去効率の点から好ましい。架橋度は、さらに好ましくは4〜8%である。なかでも、脂肪酸のエステル化反応率が最も高く、樹脂の機械的強度が十分であることなどから、架橋度4%のものが特に好ましい。
Furthermore, examples of the cation exchange resin include an acid type solid cation exchange resin and an acid gel type cation exchange resin. Particularly, the use of an acid gel type cation exchange resin is preferable because the esterification reaction rate is further increased. The reason for this is not clear, but can be inferred as follows. In other words, the catalytic activity of acid-type solid cation exchange resins decreases due to adhesion or adsorption of water generated by the esterification reaction, but water can be taken up as hydrated water in acidic gel cation exchange resins. This is considered to be because the catalytic ability is not lowered by water.
The degree of crosslinking of the acidic gel type cation exchange resin is preferably in the range of 3 to 10%. If it is 3% or more, it is preferable at the point of resin strength, and if it is 10% or less, it is preferable from the point of the removal efficiency of a fatty acid. The degree of crosslinking is more preferably 4-8%. Of these, those having a degree of crosslinking of 4% are particularly preferred because the esterification reaction rate of fatty acids is the highest and the mechanical strength of the resin is sufficient.

好適に使用できる酸性ゲル型カチオン交換樹脂としては、例えば、スチレン−ジビニルベンゼンコポリマーのスルホン化物などが挙げられ、例えば、三菱化学社製のダイヤイオンSK104(商品名、架橋度4%)、同SK106(商品名、架橋度6%)、同SK 1B(商品名、架橋度6%)および同SK110(商品名、架橋度10%)や、ダウケミカル社製ダウエックス(商品名、架橋度4%)、ローム・アンド・ハース社製のアンバーライト(商品名、架橋度4%)などが挙げられる。   Examples of the acid gel type cation exchange resin that can be suitably used include sulfonated styrene-divinylbenzene copolymer, for example, Diaion SK104 (trade name, degree of crosslinking 4%) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, SK106 (Trade name, crosslinking degree 6%), SK 1B (trade name, crosslinking degree 6%) and SK110 (trade name, crosslinking degree 10%) and Dowex (trade name, crosslinking degree 4%) ), Amberlite (trade name, degree of crosslinking: 4%) manufactured by Rohm and Haas.

エステル化工程(A)の具体的な方法としては、カチオン交換樹脂が充填されたカラムを用意し、低級アルキルアルコールと原料との混合物をカラムに供給し、通過させる方法が挙げられる。
カラムを通過させる際の条件は、カラム温度が好ましくは40〜70℃、より好ましくは50〜65℃、さらに好ましくは60〜65℃で、カラム滞留時間が好ましくは60〜480分間、より好ましくは90〜360分間、さらに好ましくは90〜240分間である。このような温度およびカラム滞留時間であると、混合物の流動性が良好で、反応速度も十分であるとともに、カラムを過度に大型化したり、耐圧化したりする必要もなく、効率的である。
As a specific method of the esterification step (A), there is a method in which a column filled with a cation exchange resin is prepared, and a mixture of a lower alkyl alcohol and a raw material is supplied to the column and allowed to pass through.
The conditions for passing through the column are such that the column temperature is preferably 40 to 70 ° C., more preferably 50 to 65 ° C., still more preferably 60 to 65 ° C., and the column residence time is preferably 60 to 480 minutes, more preferably It is 90 to 360 minutes, more preferably 90 to 240 minutes. When the temperature and the column residence time are such, the flowability of the mixture is good, the reaction rate is sufficient, and the column does not need to be excessively large or pressure-resistant, which is efficient.

なお、低級アルキルアルコールと原料との混合物をカラムに供給する前には、前処理として、カチオン交換樹脂をアルコールで洗浄しておくことが好ましい。洗浄のためのアルコールとしては、エステル化反応に使用するものと同じ低級アルキルアルコールを使用することが好ましい。また、このような洗浄は、カラムに通す前後のアルコール中の水分が変化しなくなるまで行うことが好ましい。このように洗浄することにより、カチオン交換樹脂中の水分がアルコールで置換され、脂肪酸のエステル化効率をより高めることができる。具体的には、カチオン交換樹脂の2〜5倍容量のアルコールで洗浄することが好ましい。   Before supplying the mixture of the lower alkyl alcohol and the raw material to the column, it is preferable to wash the cation exchange resin with alcohol as a pretreatment. As the alcohol for washing, it is preferable to use the same lower alkyl alcohol as that used for the esterification reaction. Such washing is preferably performed until the moisture in the alcohol before and after passing through the column does not change. By washing in this way, the water in the cation exchange resin is replaced with alcohol, and the esterification efficiency of the fatty acid can be further increased. Specifically, it is preferable to wash with 2 to 5 times the volume of cation exchange resin alcohol.

低級アルキルアルコールとしては、炭素数4以下のアルコールが使用でき、具体的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどが挙げられる。これらは1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよいが、好適には、図示のようにメタノールを使用する。
また、低級アルキルアルコールの添加量は、原料中の脂肪酸分布に応じて適宜決定されるが、原料100質量部に対して、好ましくは5〜50質量部であり、より好ましくは10〜30質量部、さらに好ましくは15〜25質量部である。このような範囲内であると、十分なエステル化反応率が得られるとともに、低級アルキルアルコールの回収コストや設備容量の過度の増大を抑制できる。
また、低級アルキルアルコール中の水分量は低いほど好ましいが、現実的には、1500ppm以下が好ましく、より好ましくは1000ppm以下、さらに好ましくは600ppm以下である。
As the lower alkyl alcohol, an alcohol having 4 or less carbon atoms can be used, and specific examples include methanol, ethanol, propanol, butanol and the like. These may be used alone or in combination of two or more, but preferably methanol is used as shown.
Moreover, although the addition amount of a lower alkyl alcohol is suitably determined according to the fatty acid distribution in a raw material, Preferably it is 5-50 mass parts with respect to 100 mass parts of raw materials, More preferably, 10-30 mass parts More preferably, it is 15 to 25 parts by mass. Within such a range, a sufficient esterification reaction rate can be obtained, and an excessive increase in the recovery cost and equipment capacity of the lower alkyl alcohol can be suppressed.
Further, the lower the amount of water in the lower alkyl alcohol, the better. However, in practice, it is preferably 1500 ppm or less, more preferably 1000 ppm or less, and even more preferably 600 ppm or less.

[エステル交換反応工程(B)]
このようなエステル化工程(A)の後、アルカリ触媒を使用して、エステル混合油中の油脂を低級アルキルアルコールでエステル交換するエステル交換反応工程(B)を行う。ここでエステル交換の対象となる油脂とは、原料の動植物油脂の主成分として存在しているものである。このエステル交換により、脂肪酸低級アルキルエステルとグリセリンとが生成する。
[Transesterification step (B)]
After such esterification step (A), an ester exchange reaction step (B) is carried out in which the fat or oil in the ester mixed oil is transesterified with a lower alkyl alcohol using an alkali catalyst. Here, the fats and oils to be transesterified are present as the main components of the raw animal and vegetable fats and oils. This transesterification produces fatty acid lower alkyl ester and glycerin.

アルカリ触媒は、品質の良い脂肪酸低級アルキルエステルが低温で得られやすいことから好ましく、具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラートなどが挙げられる。これらのうちの1種以上を使用できるが、コストの点から水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが好ましく、さらに操作性の点からは図示のように水酸化ナトリウムが好ましい。   Alkali catalysts are preferable because high-quality fatty acid lower alkyl esters are easily obtained at low temperatures, and specific examples include sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium methylate and the like. One or more of these can be used, but sodium hydroxide and potassium hydroxide are preferable from the viewpoint of cost, and sodium hydroxide is preferable as shown in the figure from the viewpoint of operability.

また、このエステル交換反応工程(B)は少なくとも1段の工程からなり、1段目の工程においては、エステル化工程(A)で得られたエステル混合油の酸価に応じてアルカリ触媒の量を制御しながら、エステル交換反応を実施する。
すなわち、アルカリ触媒量が多いと、エステル交換反応の反応性は高まる。しかしながら、アルカリ触媒量が多いと、アルカリ触媒と脂肪酸や油脂とが反応して副生するセッケンの量も多くなり、セッケンの分離作業、製造歩留まり、得られる脂肪酸低級アルキルエステルの純度などに悪影響を及ぼしたり、後述するリサイクル工程(R)の負荷が大きくなったりする。よって、副生するセッケンの量を抑制しつつ、効率的にエステル交換反応を進行させることが重要であり、そのためには、エステル混合油の酸価に着目し、それに応じてアルカリ触媒量を制御しながら、エステル交換反応を実施することが好適である。
Further, this transesterification step (B) comprises at least one step, and in the first step, the amount of the alkali catalyst according to the acid value of the ester mixed oil obtained in the esterification step (A). The transesterification reaction is carried out while controlling.
That is, when the amount of the alkali catalyst is large, the reactivity of the transesterification reaction is increased. However, if the amount of alkali catalyst is large, the amount of soap produced as a by-product due to the reaction of the alkali catalyst with fatty acids and fats and oils also increases, which adversely affects the soap separation work, production yield, and the purity of the fatty acid lower alkyl ester obtained. And the load of the recycling process (R) described later increases. Therefore, it is important to allow the transesterification to proceed efficiently while suppressing the amount of soap produced as a by-product. To that end, pay attention to the acid value of the ester mixed oil and control the amount of alkali catalyst accordingly. However, it is preferred to carry out the transesterification reaction.

具体的には、エステル混合油100質量部に対して、アルカリ触媒量0.1〜1.0質量部の範囲内、より好ましくは0.2〜0.6質量部の範囲内で、酸価が大きい場合にはアルカリ触媒量も多くし、酸価が小さい場合にはアルカリ触媒量も少なくすることが好ましい。さらに好ましくは、アルカリ触媒として水酸化ナトリウムを単独で使用し、その際のエステル混合油100質量部に対する触媒量CNaOH[質量部]を、酸価をパラメータとした下記式(1)により決定する。下記式(1)は実験により求めたものである。
NaOH=0.2+0.07×AV・・・(1) ただし、AVは酸価を示し、2以下である。
Specifically, with respect to 100 parts by mass of the ester mixed oil, the acid value is within the range of 0.1 to 1.0 parts by mass of the alkali catalyst, more preferably within the range of 0.2 to 0.6 parts by mass. It is preferable to increase the amount of alkali catalyst when the acid value is large and to decrease the amount of alkali catalyst when the acid value is small. More preferably, sodium hydroxide alone is used as the alkali catalyst, and the catalyst amount C NaOH [parts by mass] with respect to 100 parts by mass of the ester mixed oil at that time is determined by the following formula (1) using the acid value as a parameter. . The following formula (1) is obtained by experiment.
C NaOH = 0.2 + 0.07 × AV (1) However, AV indicates an acid value and is 2 or less.

また、アルカリ触媒として水酸化カリウムを単独で使用する場合には、その際のエステル混合油100質量部に対する触媒量CKOH[質量部]を、酸価をパラメータとした下記式(2)により決定することが好ましい。下記式(2)は実験により求めたものである。
KOH=0.37+0.1×AV・・・(2) ただし、AVは酸価を示し、2以下である。
When potassium hydroxide is used alone as the alkali catalyst, the catalyst amount C KOH [parts by mass] with respect to 100 parts by mass of the ester mixed oil is determined by the following formula (2) using the acid value as a parameter. It is preferable to do. The following formula (2) is obtained by experiment.
C KOH = 0.37 + 0.1 × AV (2) However, AV indicates an acid value and is 2 or less.

具体的なエステル交換反応工程(B)の方法としては、エステル化工程(A)で得られた反応混合物に、低級アルキルアルコールとアルカリ触媒とを添加し、後述の条件で反応を進行させればよい。なお、反応混合物には、水分も含まれるが、ここでその水分含有量が5000ppm以下であると、特に上述のアルカリ触媒量とすることが有効である。   As a specific method of the transesterification reaction step (B), a lower alkyl alcohol and an alkali catalyst are added to the reaction mixture obtained in the esterification step (A), and the reaction proceeds under the conditions described later. Good. The reaction mixture contains water, but when the water content is 5000 ppm or less, it is particularly effective to use the above-mentioned alkali catalyst amount.

使用する低級アルキルアルコールとしては、前述のエステル化工程(B)で例示したものを同様に使用でき、好適には、図示のようにメタノールを使用する。
低級アルキルアルコールの使用量(反応混合物中に含まれる低級アルキルアルコールの量も含む。)は、エステル混合油100質量部に対し、好ましくは10〜50質量部であり、より好ましくは20〜40質量部、さらに好ましくは30〜40質量部である。このような範囲であると、使用する装置を大型化する必要がなく、低級アルキルアルコールの回収、精製も低コストで行えるとともに、十分なエステル交換反応率が得られる。
As the lower alkyl alcohol to be used, those exemplified in the above-mentioned esterification step (B) can be used similarly, and methanol is preferably used as shown in the figure.
The amount of the lower alkyl alcohol used (including the amount of the lower alkyl alcohol contained in the reaction mixture) is preferably 10 to 50 parts by weight, more preferably 20 to 40 parts by weight per 100 parts by weight of the ester mixed oil. Part, more preferably 30 to 40 parts by weight. Within such a range, it is not necessary to enlarge the apparatus to be used, and the lower alkyl alcohol can be recovered and purified at low cost, and a sufficient transesterification rate can be obtained.

また、反応温度は、好ましくは40〜120℃であり、より好ましくは50〜100℃、さらに好ましくは60〜80℃である。このような範囲であると、エステル交換反応の速度が十分であるとともに、使用する装置の耐圧性を高めたりする必要がなく、効率的である。また、処理時間は、好ましくは15〜120分間であり、より好ましくは30〜70分間、さらに好ましくは40〜60分間である。このような範囲であると、使用する装置を大型化することなく、高いエステル交換反応率を達成することができる。   Moreover, reaction temperature becomes like this. Preferably it is 40-120 degreeC, More preferably, it is 50-100 degreeC, More preferably, it is 60-80 degreeC. Within such a range, the speed of the transesterification reaction is sufficient, and it is not necessary to increase the pressure resistance of the apparatus to be used, which is efficient. Moreover, processing time becomes like this. Preferably it is 15 to 120 minutes, More preferably, it is 30 to 70 minutes, More preferably, it is 40 to 60 minutes. Within such a range, a high transesterification rate can be achieved without increasing the size of the apparatus used.

このような1段目の工程により、脂肪酸低級アルキルエステルを主成分とする油相と、グリセリンを主成分とする相(以下、グリセリン相という。)とが生成する。
こうして得られた油相をそのまま蒸留工程(C)に供してもよいが、好ましくは、このような1段目の工程に引き続いて2段目のエステル交換反応工程を行ってから、蒸留工程(C)を実施することが好ましい。このようにエステル交換反応を2段とすることにより、脂肪酸低級アルキルエステルのエステル交換反応率を高めることができる。好ましくは、1段目で95〜96%程度の反応率まで進行させ、2段目で99%程度の反応率まで進行させる2段で行う。
By such a first step, an oil phase mainly composed of fatty acid lower alkyl ester and a phase mainly composed of glycerin (hereinafter referred to as glycerin phase) are generated.
The oil phase thus obtained may be subjected to the distillation step (C) as it is, but preferably, after the second step transesterification step is carried out following such a first step, the distillation step ( C) is preferably carried out. Thus, by making transesterification into two steps, the transesterification rate of fatty acid lower alkyl ester can be increased. Preferably, the reaction is carried out in two stages in which the reaction rate is advanced to about 95 to 96% in the first step and the reaction rate is advanced to about 99% in the second step.

1段目の後には、脂肪酸低級アルキルエステルを主成分とする油相と、グリセリン相とを分離し、油相のみを2段目に供給する。
油相とグリセリン相との分離は、静置分離、遠心分離等で行えばよく、静置分離の場合には、温度は好ましくは30〜70℃、より好ましくは30〜50℃で、静置時間は好ましくは30〜90分間、より好ましくは30〜60分間とすればよい。このような条件とすると、油相の流動性が良好であるとともに、低級アルキルアルコールの蒸気圧も抑制できるため使用する分離装置の耐圧性を高める必要もなく、効率的に分離が行える。
また、油相とグリセリン相とを分離する前には、アルカリ触媒を水洗するための水を添加することが好ましい。
After the first stage, an oil phase mainly composed of a fatty acid lower alkyl ester and a glycerin phase are separated, and only the oil phase is supplied to the second stage.
Separation of the oil phase and the glycerin phase may be performed by stationary separation, centrifugation, or the like. In the case of stationary separation, the temperature is preferably 30 to 70 ° C., more preferably 30 to 50 ° C. The time is preferably 30 to 90 minutes, more preferably 30 to 60 minutes. Under such conditions, the fluidity of the oil phase is good and the vapor pressure of the lower alkyl alcohol can be suppressed, so that it is not necessary to increase the pressure resistance of the separation apparatus used, and separation can be performed efficiently.
Further, before separating the oil phase and the glycerin phase, it is preferable to add water for washing the alkali catalyst.

2段目では、1段目でのエステル交換反応率に応じて、2段目の低級アルキルアルコール添加量、処理温度や処理時間、触媒添加量などの条件を1段目よりも緩やかに設定すればよいが、好適には、2段目に供給された油相100質量部に対して、低級アルキルアルコール添加量を好ましくは1〜20質量部、より好ましくは5〜10質量部とする。このような範囲であると、低級アルキルアルコールの回収、精製も低コストで行えるとともに、十分なエステル交換反応率が得られる。また、アルカリ触媒の量は、油相100質量部に対して好ましくは0.01〜0.2質量部、より好ましくは0.05〜0.2質量部、さらに好ましくは0.05〜0.1質量部であり、このような範囲であれば、セッケンの副生を少なく抑えつつ、効率的にエステル交換反応を行える。
また、2段目の処理温度は好ましくは40〜70℃であり、より好ましくは50〜60℃である。このような範囲であると、エステル交換反応の速度が十分であるとともに、使用する装置の耐圧性を高めたりする必要がなく、効率的である。また、2段目の処理時間は、好ましくは1〜15分間であり、より好ましくは3〜10分間である。このような範囲であると、過度に時間を要することなく、十分なエステル交換反応率を達成することができる。
In the second stage, depending on the transesterification rate in the first stage, the conditions such as the amount of lower alkyl alcohol added, the processing temperature and processing time, and the amount of catalyst added in the second stage should be set more gently than in the first stage. Preferably, the amount of the lower alkyl alcohol added is preferably 1 to 20 parts by mass, more preferably 5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the oil phase supplied in the second stage. Within such a range, the lower alkyl alcohol can be recovered and purified at low cost, and a sufficient transesterification rate can be obtained. The amount of the alkali catalyst is preferably 0.01 to 0.2 parts by mass, more preferably 0.05 to 0.2 parts by mass, and still more preferably 0.05 to 0.00 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the oil phase. If it is 1 mass part and it is such a range, transesterification can be performed efficiently, suppressing the byproduct of soap.
Moreover, the processing temperature of the 2nd stage becomes like this. Preferably it is 40-70 degreeC, More preferably, it is 50-60 degreeC. Within such a range, the speed of the transesterification reaction is sufficient, and it is not necessary to increase the pressure resistance of the apparatus to be used, which is efficient. The treatment time for the second stage is preferably 1 to 15 minutes, more preferably 3 to 10 minutes. Within such a range, it is possible to achieve a sufficient transesterification rate without requiring excessive time.

このような2段目の終了後、脂肪酸低級アルキルエステルを主成分とする油相と、グリセリン相とを分離し、油相は蒸留工程(C)へと送られ、グリセリン相はリサイクル工程(R)へと送られる。
ここでの油相とグリセリン相との分離は、1段目と2段目との間に実施される分離と同様に静置分離、遠心分離等で行うことができ、分離性が良好となり、分離装置の耐圧性を高める必要がない点から、温度は好ましくは30〜70℃、より好ましくは40〜70℃で、静置時間は好ましくは30〜90分間、より好ましくは30〜60分間とすればよい。また、油相とグリセリン相とを分離する際には、グリセリンや低級アルキルアルコールなどを水洗するための水を添加することが好ましく、その場合、水の添加量は、エステル交換反応工程(B)で得られた混合物100質量部に対して10〜30質量部が好ましく、10〜20質量部がより好ましい。このような範囲であると、乳化を起こすことなく、効果的な水洗が行える。
After completion of the second stage, the oil phase mainly composed of fatty acid lower alkyl ester and the glycerin phase are separated, and the oil phase is sent to the distillation step (C), and the glycerin phase is recycled (R) ).
The separation between the oil phase and the glycerin phase here can be performed by stationary separation, centrifugation, etc., as in the separation performed between the first stage and the second stage, and the separability is improved. The temperature is preferably 30 to 70 ° C., more preferably 40 to 70 ° C., and the standing time is preferably 30 to 90 minutes, more preferably 30 to 60 minutes, because it is not necessary to increase the pressure resistance of the separation device. do it. In addition, when separating the oil phase and the glycerin phase, it is preferable to add water for washing glycerin, lower alkyl alcohol and the like. In this case, the amount of water added is the transesterification step (B). 10-30 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of the mixture obtained by this, and 10-20 mass parts is more preferable. Within such a range, effective water washing can be performed without causing emulsification.

[リサイクル工程(R)]
リサイクル工程(R)は、エステル交換反応工程(B)で副生したグリセリン相中のセッケンをpH2〜5の条件下、酸で分解して脂肪酸とし、この脂肪酸を返送する工程である。脂肪酸は、エステル化工程(A)に返送されてもよいし、それよりも前段側の工程に返送されてもよい。具体的には、脱ガム工程(P)に返送される場合や、原料貯蔵タンクに返送される場合が例示できる。
副生したセッケンは、品質が悪いため、そのままセッケンとして使用することは困難であるが、このようなリサイクル工程(R)により脂肪酸とし、原料として再利用することで、製造歩留まりを高めることができる。グリセリン相中には、グリセリン、セッケンの他、通常、低級アルキルアルコール(図示例ではメタノール)、アルカリ触媒、水などが存在している。
[Recycling process (R)]
The recycling step (R) is a step in which the soap in the glycerin phase by-produced in the transesterification reaction step (B) is decomposed with an acid into a fatty acid under the conditions of pH 2 to 5, and this fatty acid is returned. The fatty acid may be returned to the esterification step (A) or may be returned to the step on the preceding stage. Specifically, the case where it returns to a degumming process (P) and the case where it returns to a raw material storage tank can be illustrated.
The by-product soap is poor in quality, so it is difficult to use it as a soap as it is, but by using such a recycling step (R) as a fatty acid and reusing it as a raw material, the production yield can be increased. . In the glycerin phase, in addition to glycerin and soap, usually a lower alkyl alcohol (methanol in the illustrated example), an alkali catalyst, water and the like are present.

リサイクル工程(R)の具体的方法としては、次の方法が好ましい。
まず、エステル交換反応工程(B)で生成したグリセリン相から低級アルキルアルコールを分離除去せずに、そのままのグリセリン相に酸を添加しpH2〜5、好ましくはpH3〜4とする。そして、好ましくは10〜70℃、より好ましくは40〜60℃の温度条件下、好ましくは30〜360分間、より好ましくは60〜120分間、これを撹拌混合し、脂肪酸を含む混合物を生成させる。
ここでpHが2未満であると装置が腐食する可能性があり、5を超えると分解が困難となる傾向にある。また、温度が10〜70℃であると、装置の耐圧性を高くする必要もなく、十分な速度で分解が進行する。また、撹拌混合時間が30〜360分間であると、装置を大型化することなく、十分な分解率を達成することができる。また、このようにグリセリン相から低級アルキルアルコールを分離除去せずに酸を添加する方法によれば、低温かつ短時間で酸分解することができる。
As a specific method of the recycling step (R), the following method is preferable.
First, without separating and removing the lower alkyl alcohol from the glycerin phase produced in the transesterification step (B), an acid is added to the glycerin phase as it is to adjust the pH to 2 to 5, preferably 3 to 4. And preferably, it is 10-70 degreeC, More preferably, it is 40-60 degreeC temperature conditions, Preferably it is 30-360 minutes, More preferably, it is 60-120 minutes, this is stirred and mixed and the mixture containing a fatty acid is produced | generated.
Here, if the pH is less than 2, the apparatus may corrode, and if it exceeds 5, the decomposition tends to be difficult. Further, when the temperature is 10 to 70 ° C., it is not necessary to increase the pressure resistance of the apparatus, and the decomposition proceeds at a sufficient rate. Further, when the stirring and mixing time is 30 to 360 minutes, a sufficient decomposition rate can be achieved without increasing the size of the apparatus. Moreover, according to the method of adding an acid without separating and removing the lower alkyl alcohol from the glycerin phase as described above, the acid decomposition can be performed at a low temperature and in a short time.

ここで酸としては、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸などが使用できるが、硫酸が好ましい。酸として硫酸を使用し、かつ、上述のエステル交換反応工程(B)でアルカリ触媒として水酸化ナトリウムを使用した場合には、脂肪酸とともに、硫酸ナトリウムが副生する。こうして副生した硫酸ナトリウムは脂肪酸から分離、除去されるが、硫酸ナトリウムは分離性に優れるため、脂肪酸への混入が少なく好適である。ここで、例えば酸として塩酸を使用し、かつ、上述のエステル交換反応工程(B)でアルカリ触媒として水酸化ナトリウムを使用した場合には、塩化ナトリウムが副生するが、塩化ナトリウムは分離性が悪いために脂肪酸へ混入しやすい。脂肪酸は再利用されるものであるため、できるだけ不純物を含有していないことが求められる。よって、酸として硫酸を使用することが好ましい。   Here, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid and the like can be used as the acid, but sulfuric acid is preferred. When sulfuric acid is used as the acid and sodium hydroxide is used as the alkali catalyst in the transesterification step (B), sodium sulfate is by-produced along with the fatty acid. The sodium sulfate produced as a by-product in this manner is separated and removed from the fatty acid. However, sodium sulfate is preferable because it is excellent in separability and is not mixed into the fatty acid. Here, for example, when hydrochloric acid is used as the acid and sodium hydroxide is used as the alkali catalyst in the transesterification step (B), sodium chloride is produced as a by-product, but sodium chloride has separability. It is bad and easy to mix with fatty acids. Since fatty acids are reused, it is required to contain as little impurities as possible. Therefore, it is preferable to use sulfuric acid as the acid.

脂肪酸や副生した硫酸ナトリウムを含む混合物からは、まず、硫酸ナトリウムを遠心分離などで除去し、ついで、一部の低級アルキルアルコールやグリセリン、水を除去する。そして、これらが除去された混合物に水を添加して、脂肪酸を主成分とする相と、水、低級アルキルアルコール、グリセリンを含む相とにさらに分離する。そして、脂肪酸を主成分とする相を返送する。   First, sodium sulfate is removed by centrifugation or the like from the mixture containing fatty acid and by-product sodium sulfate, and then some lower alkyl alcohol, glycerin and water are removed. Then, water is added to the mixture from which these are removed, and the mixture is further separated into a phase containing fatty acid as a main component and a phase containing water, lower alkyl alcohol and glycerin. And the phase which has a fatty acid as a main component is returned.

一方、水、低級アルキルアルコール、グリセリンを含む相については、通常、120〜200℃でのフラッシュ蒸留により水、低級アルキルアルコールを留除し、粗グリセリンを残留物として得る。また、フラッシュ蒸留で留出した水、低級アルキルアルコールは、ついで、低級アルキルアルコール精留塔に導入し、60〜120℃で操作し、低級アルキルアルコールを留出液として回収するとともに、廃水を残留物として除去する。
なお、エステル交換反応工程(B)を2段以上で行った場合、各段の終了ごとにグリセリン相を分離回収して、これらを全てこのリサイクル工程(R)に供することが好ましい。
On the other hand, about the phase containing water, lower alkyl alcohol, and glycerin, water and lower alkyl alcohol are normally distilled by flash distillation at 120-200 degreeC, and crude glycerin is obtained as a residue. The water and lower alkyl alcohol distilled by flash distillation are then introduced into a lower alkyl alcohol rectification column and operated at 60 to 120 ° C. to recover the lower alkyl alcohol as a distillate and to leave waste water. Remove as a thing.
In addition, when transesterification process (B) is performed in two or more stages, it is preferable to separate and recover the glycerin phase at the end of each stage and to use all of these for this recycling process (R).

[蒸留工程(C)]
蒸留工程(C)は、エステル交換反応工程(B)で得られた油相から、脂肪酸低級アルキルエステルを留出させる減圧蒸留工程を少なくとも備えた工程であって、このように少なくとも減圧蒸留工程を含むものとすることにより、油相に含まれる不純物を残留物として塔底に残し、かつ、目的物である脂肪酸低級アルキルエステルを留出液として高純度で得ることができる。残留物に含まれる不純物には、原料に使用した動植物油脂の種類によって異なるが、例えばモノグリセライド、ジグリセライド、トリグリセライドなどの未反応のグリセライド、炭素数20、22の脂肪酸の低級アルキルエステル、アルカリセッケンなどのアルカリ金属に由来した成分、カロチンの分解物などがある。
[Distillation step (C)]
The distillation step (C) includes at least a vacuum distillation step for distilling the fatty acid lower alkyl ester from the oil phase obtained in the transesterification step (B), and thus at least the vacuum distillation step is performed. By including, the impurities contained in the oil phase can be left as a residue at the bottom of the tower, and the target fatty acid lower alkyl ester can be obtained in high purity as a distillate. The impurities contained in the residue vary depending on the type of animal and vegetable oils and fats used in the raw material. There are components derived from alkali metals, carotene degradation products, and the like.

残留物に含まれる各成分は、燃料供給ラインや燃料噴射ノズルの目詰まりを起こす原因になると考えられるため、このような蒸留工程(C)後には、目詰まりの可能性が低く抑えられ、軽油代替燃料に好適で、軽油代替燃料のEU規格をクリアするような高純度の脂肪酸低級アルキルエステルが得られる。さらに、このような蒸留工程(D)によれば、例えば原料として粗パーム油などを使用した場合、これに元々含まれるカロチンなどの着色物を分解し、分解物として塔底の残留物に残すことができるため、着色物を除去する工程を別途行わなくても、これらに由来する茶褐色の着色もない脂肪酸低級アルキルエステルを得ることができる。   Since each component contained in the residue is thought to cause clogging of the fuel supply line and the fuel injection nozzle, after such a distillation step (C), the possibility of clogging is suppressed to a low level. A high-purity fatty acid lower alkyl ester that is suitable as an alternative fuel and that satisfies the EU standard for a light oil alternative fuel can be obtained. Further, according to such a distillation step (D), for example, when crude palm oil or the like is used as a raw material, a colored product such as carotene originally contained therein is decomposed and left as a decomposed product in a residue at the bottom of the tower. Therefore, it is possible to obtain a fatty acid lower alkyl ester having no brown color derived therefrom, without separately performing the step of removing the colored product.

さらに、蒸留工程(C)は、留出させる脂肪酸低級アルキルエステルの炭素数が異なる2段以上の減圧蒸留工程を備えたものであることが好ましい。
具体的には、まず、常圧のフラッシュ蒸留工程(通常120〜170℃)を行って、低級アルキルアルコール(図示例ではメタノール)と水とを留出液として除去する。ついで、その残留物に対して、2段以上の減圧蒸留工程を実施する。
2段以上の減圧蒸留工程については、留出させる脂肪酸アルキルエステルの炭素数が各減圧蒸留工程で異なるように、各減圧蒸留工程の蒸留条件を設定することが好ましく、通常、前段側から後段側になるにしたがって、より炭素数の大きな脂肪酸低級アルキルエステルが留出するように条件設定する。なお、各減圧蒸留工程では、異なる炭素数の脂肪酸低級アルキルエステルが複数混合して留出することもあるが、その際には、炭素数の平均値が、前段側から後段側になるにしたがって、より大きくなるようになっていればよい。
Furthermore, the distillation step (C) is preferably provided with a vacuum distillation step of two or more stages in which the number of carbon atoms of the fatty acid lower alkyl ester to be distilled is different.
Specifically, first, a normal pressure flash distillation step (usually 120 to 170 ° C.) is performed to remove lower alkyl alcohol (methanol in the illustrated example) and water as a distillate. Next, a vacuum distillation step of two or more stages is performed on the residue.
For two or more vacuum distillation steps, it is preferable to set the distillation conditions for each vacuum distillation step so that the carbon number of the fatty acid alkyl ester to be distilled is different for each vacuum distillation step. Then, the conditions are set so that the fatty acid lower alkyl ester having a larger carbon number is distilled out. In each vacuum distillation step, a plurality of fatty acid lower alkyl esters having different carbon numbers may be mixed and distilled, but in that case, the average value of the carbon number is changed from the front side to the rear side. It only needs to be larger.

このように減圧蒸留工程を2段以上で行うことによって、より高純度の脂肪酸低級アルキルエステルを得ることができる。すなわち、油相には、炭素数が異なる脂肪酸低級アルキルエステルが複数存在し、これらは一般的に沸点も異なる。よって、例えば、減圧蒸留工程を1段で実施し、その際、油相の主成分である高炭素数側の脂肪酸低級アルキルエステルの蒸留に好適な蒸留条件を設定したとすると、蒸留中に、マイナー成分である低炭素数側の脂肪酸低級アルキルエステルが突沸し、その結果、蒸留塔の塔底に残留するモノグリセライドが留出液に同伴されやすくなり、得られる高炭素数側の脂肪酸低級アルキルエステルの純度や性状が低下してしまう。その点、減圧蒸留工程を2段以上で行うと、炭素数に応じた最適な蒸留条件を各工程で設定できるため、得られる脂肪酸低級アルキルエステルは高純度なものとなる。各減圧蒸留工程で得られた脂肪酸低級アルキルエステルは、最終的には混合され、軽油代替燃料として使用される。   Thus, the fatty acid lower alkyl ester of higher purity can be obtained by performing the vacuum distillation process in two or more stages. That is, there are a plurality of fatty acid lower alkyl esters having different carbon numbers in the oil phase, and these generally have different boiling points. Therefore, for example, if the distillation under reduced pressure is carried out in one stage, and the distillation conditions suitable for distillation of the fatty acid lower alkyl ester on the high carbon number side which is the main component of the oil phase are set, during the distillation, The fatty acid lower alkyl ester on the low carbon number side, which is a minor component, suddenly boils, and as a result, the monoglyceride remaining at the bottom of the distillation column is easily entrained in the distillate, and the resulting fatty acid lower alkyl ester on the high carbon number side is obtained. The purity and properties of the will decrease. In that regard, when the vacuum distillation step is performed in two or more stages, the optimum distillation conditions according to the number of carbon atoms can be set in each step, and thus the fatty acid lower alkyl ester obtained is highly pure. The fatty acid lower alkyl ester obtained in each vacuum distillation step is finally mixed and used as a light oil alternative fuel.

例えば、原料に、炭素数16、18の脂肪酸に由来する油脂を主成分とするパーム油がなどが主に含まれる場合には、まず、第1の減圧蒸留工程で、図1のように、この主成分よりも低炭素数側の脂肪酸低級アルキルエステル(炭素数12、14の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステル)を含む留出液を得て、ついで第2の減圧蒸留工程で、炭素数16、18の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルを含む留出液を得る方法(方法(1))が好ましい。
または、第1の減圧蒸留工程で、炭素数12、14の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルとともに、炭素数16の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルの一部も含む留出液を得て、ついで第2の減圧蒸留工程で、残りの炭素数16の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステル脂肪酸と、炭素数18の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルを含む留出液を得る方法(方法(2))や、第1の減圧蒸留工程で、炭素数12、14、16の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルを含む留出液を得て、ついで第2の減圧蒸留工程で、炭素数18の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルを含む留出液を得る方法(方法(3))が好ましい。
For example, when the raw material mainly contains palm oil mainly composed of oils and fats derived from fatty acids having 16 and 18 carbon atoms, first, in the first vacuum distillation step, as shown in FIG. A distillate containing a fatty acid lower alkyl ester having a lower carbon number than the main component (fatty acid lower alkyl ester derived from a fatty acid having 12 or 14 carbon atoms) is obtained, and then the carbon number is reduced in the second vacuum distillation step. A method (method (1)) for obtaining a distillate containing a fatty acid lower alkyl ester derived from 16, 18 fatty acids is preferred.
Alternatively, in the first vacuum distillation step, together with a fatty acid lower alkyl ester derived from a fatty acid having 12 or 14 carbon atoms, a distillate containing a part of the fatty acid lower alkyl ester derived from a fatty acid having 16 carbon atoms is obtained, Subsequently, in the second vacuum distillation step, a distillate containing a fatty acid lower alkyl ester fatty acid derived from the remaining fatty acid having 16 carbon atoms and a fatty acid lower alkyl ester derived from a fatty acid having 18 carbon atoms (method (2 )) Or a distillate containing a fatty acid lower alkyl ester derived from a fatty acid having 12, 14 or 16 carbon atoms in the first vacuum distillation step, and then in the second vacuum distillation step, A method (method (3)) for obtaining a distillate containing a fatty acid lower alkyl ester derived from a fatty acid is preferred.

この場合、第1の減圧蒸留工程は、上記方法(1)の場合には、蒸留塔のトップ圧力を1〜3kPa、トップ温度を178〜190℃とし、還流比を10〜15とすることが好ましく、上記方法(2)または(3)の場合には、蒸留塔のトップ圧力を0.6〜2.5kPa、トップ温度を183〜206℃とし、還流比を0〜2とすることが好ましい。   In this case, in the case of the above-mentioned method (1), the first vacuum distillation step may be such that the top pressure of the distillation column is 1 to 3 kPa, the top temperature is 178 to 190 ° C., and the reflux ratio is 10 to 15. Preferably, in the case of the above method (2) or (3), it is preferable that the top pressure of the distillation column is 0.6 to 2.5 kPa, the top temperature is 183 to 206 ° C., and the reflux ratio is 0 to 2. .

また、最後段の減圧蒸留工程である第2の減圧蒸留工程の条件は、上記方法(1)〜(3)のいずれの場合でも適宜設定できるが、(i)蒸留塔のトップ圧力を0.1〜1kPa、好ましくは0.2〜0.5kPa、ボトム圧力を2〜5kPa、好ましくは3〜4 kPaとし、(ii)蒸留塔のトップ温度を150〜200℃、好ましくは160〜180℃、ボトム温度を190〜220℃、好ましくは 200〜210℃とし、(iii)還流比を0〜1、好ましくは0〜0.5とし、蒸発率を95〜99%、好ましくは95〜98%とすることにより、留出液中のグリセライドの含有量を0.1質量%以下に制御することも可能となり、より高純度の脂肪酸低級アルキルエステルを得ることができる。
なお、このような条件は、原料である動植物性油脂の主成分が、パーム油やナタネ油のように、炭素数16および/または18の脂肪酸に由来するものである場合に好適である。
The conditions of the second vacuum distillation step, which is the final vacuum distillation step, can be set as appropriate in any of the above methods (1) to (3), but (i) the top pressure of the distillation column is set to 0. 0. 1-1 kPa, preferably 0.2-0.5 kPa, bottom pressure is 2-5 kPa, preferably 3-4 kPa, and (ii) the top temperature of the distillation column is 150-200 ° C., preferably 160-180 ° C., The bottom temperature is 190 to 220 ° C, preferably 200 to 210 ° C, (iii) the reflux ratio is 0 to 1, preferably 0 to 0.5, and the evaporation rate is 95 to 99%, preferably 95 to 98%. By doing so, it becomes possible to control the content of glyceride in the distillate to 0.1% by mass or less, and a higher-purity fatty acid lower alkyl ester can be obtained.
In addition, such conditions are suitable when the main components of the animal and vegetable oils and fats that are raw materials are derived from fatty acids having 16 and / or 18 carbon atoms such as palm oil and rapeseed oil.

ここで還流比とは、還流量の留出量に対する比であって、蒸発率とは仕込み(供給)液量に対する留出量の比率を(%)で示したものである。
また、トップ温度およびトップ圧力、ボトム温度およびボトム圧力とは、蒸留塔のトップ、ボトムでそれぞれ測定された温度と圧力のことであり、トップは留出液が出る塔頂部分、ボトムは残留物が溜まる塔底部分である。
Here, the reflux ratio is the ratio of the reflux amount to the distillate amount, and the evaporation rate is the ratio (%) of the distillate amount to the charged (feed) liquid amount.
The top temperature and top pressure, the bottom temperature and the bottom pressure are the temperature and pressure measured at the top and bottom of the distillation column, respectively. The top is the top of the column where the distillate comes out, and the bottom is the residue. Is the bottom of the tower where

また、上記方法(2)および(3)では、炭素数16の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルの少なくとも一部を第1の減圧蒸留工程で留出させている。これは、炭素数16の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルは融点が高く、低温で結晶化しやすいものであるため、これが多く存在する液はその流動性が低下する傾向があるためである。あらかじめ、このように第1の減圧蒸留工程でその少なくとも一部を留出させることによって、第2の減圧蒸留工程での液の流動性が改善され、蒸留を円滑に行うことができるとともに、第2の減圧蒸留工程で得られる留出液の取扱性も優れる。第1の減圧蒸留工程では、炭素数16の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルのうち、50〜100質量%を留出させることが好ましい。   In the above methods (2) and (3), at least a part of the fatty acid lower alkyl ester derived from the fatty acid having 16 carbon atoms is distilled in the first vacuum distillation step. This is because a fatty acid lower alkyl ester derived from a fatty acid having 16 carbon atoms has a high melting point and is likely to be crystallized at a low temperature, so that a liquid containing a large amount of this tends to decrease its fluidity. By previously distilling at least a part thereof in the first vacuum distillation step in advance, the fluidity of the liquid in the second vacuum distillation step is improved, and the distillation can be performed smoothly, The handleability of the distillate obtained in the vacuum distillation step 2 is also excellent. In the first vacuum distillation step, it is preferable to distill 50 to 100% by mass of a fatty acid lower alkyl ester derived from a fatty acid having 16 carbon atoms.

また、例えばヤシ油のように、油脂として炭素数12のものを主成分とするものの場合には、まず、第1の減圧蒸留工程で、主成分のものよりも低炭素数側である炭素数6、8、10の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルを含む留出液を得て、ついで第2の減圧蒸留工程で、炭素数12の脂肪酸に由来する脂肪酸低級アルキルエステルを含む留出液を得ることが好ましい。この場合、第1の減圧蒸留工程は、蒸留塔のトップ圧力を8〜11kPa、トップ温度を135〜175℃とし、還流比を1〜2とすることが好ましい。第2の減圧蒸留工程は、蒸留塔のトップ圧力を1〜3kPa、トップ温度を178〜190℃とし、還流比を10〜15とすることが好ましい。   In addition, in the case of oils and fats having a main component of carbon number 12 such as coconut oil, first, the number of carbon atoms on the lower carbon number side than the main component in the first vacuum distillation step. A distillate containing a fatty acid lower alkyl ester derived from fatty acids of 6, 8, 10 is obtained, and then a distillate containing a fatty acid lower alkyl ester derived from a fatty acid having 12 carbons is obtained in the second vacuum distillation step. It is preferable to obtain. In this case, in the first vacuum distillation step, it is preferable that the top pressure of the distillation column is 8 to 11 kPa, the top temperature is 135 to 175 ° C., and the reflux ratio is 1 to 2. In the second vacuum distillation step, it is preferable that the top pressure of the distillation column is 1 to 3 kPa, the top temperature is 178 to 190 ° C., and the reflux ratio is 10 to 15.

以上説明したような製造方法によれば、エステル化工程(A)では酸価が2以下のエステル混合油を得て、エステル交換反応工程(B)ではエステル混合油の酸価に応じてアルカリ触媒の量を特定の範囲で適切に制御しながらエステル交換し、蒸留工程(C)を実施しているので、軽油代替燃料として使用した際に目詰まりが起こりにくく、EU規格をクリアできる程に高純度の脂肪酸低級アルキルエステルを高収率で安定に生産できる。また、リサイクル工程(R)では、エステル交換反応工程(B)で副生したセッケンをpH2〜5の条件下、酸分解して脂肪酸とし、これをエステル化工程(A)か、それよりも前段側の工程に返送しているため、脂肪酸が原料として効果的に再利用され、特に高い製造歩留まりが達成できる。
具体的には、純度が99質量%以上で、かつ、トータルのグリセライドの含有量が0.1質量%以下の脂肪酸低級アルキルエステルが90%以上の収率で得られる。
ここで、これら各工程のうちの少なくとも1つを実施しない場合には、脂肪酸低級アルキルエステルの純度が低下し、EU規格をクリアできなくなったり、得られる脂肪酸低級アルキルエステルの純度が安定しなくなったり、さらには、製造歩留まりが低下して脂肪酸低級アルキルエステルの収率が低くなるなど、工業的に安定な操業ができなくなる。
According to the production method as described above, an ester mixed oil having an acid value of 2 or less is obtained in the esterification step (A), and an alkali catalyst according to the acid value of the ester mixed oil in the transesterification step (B). Since the transesterification and the distillation step (C) are carried out while appropriately controlling the amount of water in a specific range, clogging is unlikely to occur when used as a light oil alternative fuel, and it is high enough to satisfy EU standards. Purity fatty acid lower alkyl ester can be stably produced in high yield. In the recycling step (R), the soap produced as a by-product in the transesterification reaction step (B) is acid-decomposed into fatty acid under the conditions of pH 2 to 5, and this is converted into the esterification step (A) or the preceding step. Since the process is returned to the process on the side, the fatty acid is effectively reused as a raw material, and a particularly high production yield can be achieved.
Specifically, a fatty acid lower alkyl ester having a purity of 99% by mass or more and a total glyceride content of 0.1% by mass or less is obtained in a yield of 90% or more.
Here, when at least one of these steps is not performed, the purity of the fatty acid lower alkyl ester is lowered, and the EU standard cannot be cleared, or the purity of the obtained fatty acid lower alkyl ester becomes unstable. Furthermore, industrially stable operations cannot be performed, for example, the production yield is reduced and the yield of the fatty acid lower alkyl ester is lowered.

このようにして得られた脂肪酸低級アルキルエステルは、例えば、自動車、船舶、農業機械、建設機械、発電、暖房などのあらゆる用途の軽油代替燃料として好適に使用できる。また、必要に応じて、他の脂肪酸アルキルエステルや軽油などと混合して使用してもよい。   The fatty acid lower alkyl ester thus obtained can be suitably used as a light oil substitute fuel for all uses such as automobiles, ships, agricultural machinery, construction machinery, power generation, and heating. Moreover, you may mix and use with another fatty-acid alkylester, light oil, etc. as needed.

以下、本発明について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
また、下記実施例において、特に断りの限り、「部」は「質量部」を意味し、「%」は「質量%」を意味する。
また、各例中、水分含有量の測定はカールフィッシャー法に準拠した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited to the following Example at all.
In the following examples, “part” means “part by mass” and “%” means “% by mass” unless otherwise specified.
In each example, the moisture content was measured according to the Karl Fischer method.

[実施例1]
以下の工程により、原料としてマレーシア産のアルカリ脱酸パーム油(NPO)を用い、これから脂肪酸メチルエステルを製造した。このアルカリ脱酸パーム油は、油脂として、炭素数12の成分を0.4%、炭素数14の成分を1.0%、炭素数16の成分を44.1%、炭素数18の成分を53.6質量%、炭素数20の成分を1.0質量%含有し、さらに、遊離脂肪酸を1.6%、ガム質を0.1%含有していた。酸価は3.2で、水分含有量は1000ppmであった。なお、以下、炭素数とは、エステルにおいて、アルコール由来の炭素を含まないものである。
[Example 1]
According to the following process, alkali deoxidized palm oil (NPO) produced in Malaysia was used as a raw material, and fatty acid methyl ester was produced therefrom. This alkaline deacidified palm oil contains 0.4% of carbon 12 component, 1.0% of carbon 14 component, 44.1% of carbon 16 component, and 18 of carbon component as fat. It contained 53.6% by mass and 1.0% by mass of a component having 20 carbon atoms, and further contained 1.6% of free fatty acid and 0.1% of gum. The acid value was 3.2 and the water content was 1000 ppm. Hereinafter, the number of carbon atoms refers to an ester that does not contain alcohol-derived carbon.

(1)エステル化工程(A)
酸性ゲル型カチオン交換樹脂である三菱化学社製のダイヤイオンSK104(商品名、架橋度4%)を充填したカラムにメタノールを通過させ、洗浄した。ついで、上記原料(NPO)100質量部に対してメタノールを20質量部添加した混合物を、カラムに供給して通過させ、反応混合物を得た。反応混合物中のエステル混合油は、酸価が0.14であった。また、反応混合物中の水分含有量は、1800ppmであった。カラム温度は65℃、カラム滞留時間は120分間とし、メタノールとしては、水分量が600ppmのものを使用した。
(1) Esterification step (A)
Methanol was passed through a column packed with Diaion SK104 (trade name, degree of crosslinking: 4%) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, which is an acidic gel cation exchange resin, and washed. Next, a mixture in which 20 parts by mass of methanol was added to 100 parts by mass of the raw material (NPO) was supplied to the column and passed therethrough to obtain a reaction mixture. The acid value of the ester mixed oil in the reaction mixture was 0.14. The water content in the reaction mixture was 1800 ppm. The column temperature was 65 ° C., the column residence time was 120 minutes, and methanol having a water content of 600 ppm was used.

(2)エステル交換反応工程(B)
上記(1)で得られたエステル混合油に対して、エステル交換反応工程(B)(1段)を次のように行った。
まず、エステル混合油を84%含有する反応混合物に対して、メタノールと、アルカリ触媒である水酸化ナトリウムとを添加した。ここで、メタノールの添加量は、反応混合物120部に対して15部であり、水酸化ナトリウムの添加量はエステル混合油100部に対して0.2部となるようにした。
そして、これを処理温度70℃で60分間、パドル攪拌機付オートクレーブで反応させることで、脂肪酸メチルエステルを主成分とする油相と、グリセリン相とを生成させた。
ついで、これを40℃で60分間静置した後、油相とグリセリン相に分離し、油相100部に対して水洗用の水14部を添加し、撹拌後、これを40℃で60分間静置した。その後、これを油相と水相(セッケン、メタノール、グリセリン、水酸化ナトリウムなどの水溶性物質が溶解している相、グリセリン相ともいう。)に分離した。油相中の脂肪酸メチルエステル濃度(エステル交換反応率)は95.0%であった。
(2) Transesterification step (B)
The transesterification step (B) (first stage) was performed on the ester mixed oil obtained in (1) as follows.
First, methanol and sodium hydroxide as an alkali catalyst were added to a reaction mixture containing 84% of ester mixed oil. Here, the addition amount of methanol was 15 parts with respect to 120 parts of the reaction mixture, and the addition amount of sodium hydroxide was 0.2 parts with respect to 100 parts of the ester mixed oil.
And the oil phase which has fatty acid methyl ester as a main component, and the glycerin phase were produced | generated by making this react for 60 minutes with the processing temperature of 70 degreeC with an autoclave with a paddle stirrer.
Subsequently, this was allowed to stand at 40 ° C. for 60 minutes, then separated into an oil phase and a glycerin phase, and 14 parts of water for washing were added to 100 parts of the oil phase, and after stirring, this was carried out at 40 ° C. for 60 minutes. Left to stand. Then, this was separated into an oil phase and an aqueous phase (also referred to as a phase in which water-soluble substances such as soap, methanol, glycerin, sodium hydroxide are dissolved, also referred to as glycerin phase). The fatty acid methyl ester concentration (transesterification reaction rate) in the oil phase was 95.0%.

(3)リサイクル工程(R)
上記(2)で得られたグリセリン相と水相とを混合し、その混合液に対して、90%硫酸を添加してpH3.0とし、60℃において60分間撹拌混合した。ついで、この混合物から生成した硫酸ナトリウムを遠心分離で除去した後、脂肪酸を主成分とする相(以下、脂肪酸相という。)と、水、メタノール、グリセリンを含む水相とに分離した。
水、メタノール、グリセリンを含む水相については、150℃で水とメタノールをフラッシュ蒸留で除き、粗グリセリンを得た。また、フラッシュ蒸留により留出した水、メタノール混合物はついで、メタノール精留塔に導入し、70℃で蒸留を行ってメタノールを留出液として回収し、廃水を残留物として除去した。
一方、脂肪酸相を、原料のNPO100部に対して3部返送、混合した。得られた混合物の酸価は6.2で、水分含有量は1000ppmであった。
(3) Recycling process (R)
The glycerin phase obtained in the above (2) and the aqueous phase were mixed, 90% sulfuric acid was added to the mixture to adjust the pH to 3.0, and the mixture was stirred and mixed at 60 ° C. for 60 minutes. Subsequently, sodium sulfate produced from this mixture was removed by centrifugation, and then separated into a phase containing fatty acid as a main component (hereinafter referred to as fatty acid phase) and an aqueous phase containing water, methanol and glycerin.
About the aqueous phase containing water, methanol, and glycerin, water and methanol were removed by flash distillation at 150 ° C. to obtain crude glycerin. The water and methanol mixture distilled by flash distillation was then introduced into a methanol rectification column, distilled at 70 ° C. to recover methanol as a distillate, and waste water was removed as a residue.
On the other hand, 3 parts of the fatty acid phase was returned to and mixed with 100 parts of NPO as a raw material. The acid value of the obtained mixture was 6.2 and the water content was 1000 ppm.

(4)エステル化工程(A)およびエステル交換反応工程(B)
上記(3)で得られた酸価が6.2の混合物に対して、上記(1)と同条件でエステル化工程(A)を実施し、酸価0.24のエステル混合油を含む反応混合物を得た。なお、反応混合物中の水分含有量は、3400ppmであった。
そして、アルカリ触媒量を0.2部ではなく0.25部とした以外は上記(2)と同条件で、このエステル混合油についてエステル交換反応工程(B)を行い、油相とグリセリン相とを得た。水洗後の油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は95.5%であった。
(4) Esterification step (A) and transesterification step (B)
The reaction including the ester mixed oil having an acid value of 0.24 is performed on the mixture having the acid value of 6.2 obtained in the above (3) under the same conditions as in the above (1). A mixture was obtained. The water content in the reaction mixture was 3400 ppm.
Then, the transesterification step (B) is performed on this ester mixed oil under the same conditions as in the above (2) except that the amount of the alkali catalyst is 0.25 parts instead of 0.2 parts, and the oil phase and the glycerin phase Got. The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase after washing with water was 95.5%.

(5)蒸留工程(C)
上記(4)で得られた油相に対して、まず、150℃の常圧でフラッシュ蒸留して、メタノールと水とを留出液として除去した。
ついで、フラッシュ蒸留の残留物に対して、第1の減圧蒸留工程(トップ温度190℃、トップ圧力2.0kPa)を行って、炭素数12、14の脂肪酸に由来する脂肪酸メチルエステルを主成分とする留出液を得た。
ついで、第1の減圧蒸留工程の残留物に対して、第2の減圧蒸留工程(トップ圧力0.5kPa、ボトム圧力3kPa、トップ温度170℃、ボトム温度210℃、還流比0.5、蒸発率99%)を行って、炭素数16、18の脂肪酸に由来する脂肪酸メチルエステルを主成分とする留出液を得た。
第1の減圧蒸留工程で得られた留出液と第2の減圧蒸留工程で得られた留出液とを混合したものについて、その性状、収率などについて表1にまとめる。
(5) Distillation step (C)
The oil phase obtained in the above (4) was first flash distilled at a normal pressure of 150 ° C. to remove methanol and water as a distillate.
Next, a first vacuum distillation step (top temperature 190 ° C., top pressure 2.0 kPa) is performed on the residue of flash distillation, and fatty acid methyl ester derived from a fatty acid having 12 or 14 carbon atoms is used as a main component. A distillate was obtained.
Next, the second vacuum distillation step (top pressure 0.5 kPa, bottom pressure 3 kPa, top temperature 170 ° C., bottom temperature 210 ° C., reflux ratio 0.5, evaporation rate is applied to the residue of the first vacuum distillation step. 99%) to obtain a distillate containing fatty acid methyl esters derived from fatty acids having 16 and 18 carbon atoms as the main component.
Table 1 summarizes the properties, yields, etc. of the mixture of the distillate obtained in the first vacuum distillation step and the distillate obtained in the second vacuum distillation step.

[実施例2]
以下の工程により、原料としてマレーシア産の粗パーム油(CPO)を用い、これから脂肪酸メチルエステルを製造した。
この粗パーム油は、油脂として、炭素数12の成分を0.3%、炭素数14の成分を1.0%、炭素数16の成分を44.0%、炭素数18の成分を53.8質量%、炭素数20の成分を0.9質量%含有し、さらに、遊離脂肪酸を3.74%、ガム質を0.5%含有していた。酸価は8.2であった。
[Example 2]
According to the following process, crude palm oil (CPO) produced in Malaysia was used as a raw material, and fatty acid methyl ester was produced therefrom.
This crude palm oil is a fat and oil of 0.3% carbon number component, 1.0% carbon number component 1.0%, carbon number 16 component 44.0%, carbon number 18 component 53. It contained 8% by mass and 0.9% by mass of a component having 20 carbon atoms, and further contained 3.74% free fatty acid and 0.5% gum. The acid value was 8.2.

(1)脱ガム工程(P)
65℃に加熱した粗パーム油100質量部に対して、温水1部と、吸着剤であるパーライト1部を添加して、20分間混合撹拌した。ついで、これをジャケット付加圧ろ過器(KST−142−JA‐S)を用い、Advantec社製NO−5Cろ紙(ろ過面積113cm)で圧力1kg/cm、温度45℃の条件で加圧ろ過し、ガム質を含有する不溶物を除去し、脱ガム物(ガム質含有量0.2%)をろ液として得た。脱ガム物の水分含有量は600ppmであった。
(1) Degumming process (P)
1 part of warm water and 1 part of pearlite as an adsorbent were added to 100 parts by mass of crude palm oil heated to 65 ° C., and mixed and stirred for 20 minutes. Next, this was filtered under pressure using a jacket additional pressure filter (KST-142-JA-S) with NO-5C filter paper (filtration area: 113 cm 2 ) manufactured by Advantec under a pressure of 1 kg / cm 2 and a temperature of 45 ° C. Then, the insoluble matter containing gum was removed, and a degummed product (gum content 0.2%) was obtained as a filtrate. The moisture content of the degummed product was 600 ppm.

(2)エステル化工程(A)
上記(1)で得られた脱ガム物100部に対して、メタノールを20部使用した以外は実施例1の(1)と同様にしてエステル化工程(A)を行って、反応混合物を得た。反応混合物中のエステル混合油は、酸価が0.33であった。反応混合物中の水分含有量は、2700ppmであった。
(2) Esterification step (A)
The esterification step (A) is carried out in the same manner as (1) of Example 1 except that 20 parts of methanol is used for 100 parts of the degummed product obtained in (1) above to obtain a reaction mixture. It was. The acid value of the ester mixed oil in the reaction mixture was 0.33. The water content in the reaction mixture was 2700 ppm.

(3)エステル交換反応工程(B)
アルカリ触媒である水酸化ナトリウムの添加量を0.25部とした以外は実施例1の(2)と同様にしてエステル交換反応工程(B)(1段)を行って、脂肪酸メチルエステルを主成分とする油相と、グリセリン相とを生成させた。
ついで、これを40℃で30分間静置した後、油相とグリセリン相に分離し、油相100部に対して水洗用の水14部を添加し、撹拌後、これを40℃で60分間静置した。その後、これを油相と水相(セッケン、メタノール、グリセリン、水酸化ナトリウムなどの水溶性物質が溶解している相)に分離した。油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は95.3%であった。
(3) Transesterification step (B)
The transesterification step (B) (first stage) was carried out in the same manner as in (2) of Example 1 except that the addition amount of sodium hydroxide as an alkali catalyst was changed to 0.25 part. An oil phase as a component and a glycerin phase were produced.
Next, this was allowed to stand at 40 ° C. for 30 minutes, then separated into an oil phase and a glycerin phase, and 14 parts of water for washing were added to 100 parts of the oil phase, and after stirring, this was carried out at 40 ° C. for 60 minutes. Left to stand. Then, this was separated into an oil phase and an aqueous phase (a phase in which water-soluble substances such as soap, methanol, glycerin and sodium hydroxide are dissolved). The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase was 95.3%.

(4)リサイクル工程(R)
上記(3)で得られたグリセリン相と水相とを混合し、その混合液に対して、実施例1の(3)と同様の処理を実施して、脂肪酸相と、水、メタノール、グリセリンを含む水相とに分離した。
水、メタノール、グリセリンを含む水相については、実施例1と同様の処理を実施して、粗グリセリンを得るとともに、メタノールの回収と、廃水の除去を行った。
一方、脂肪酸相をエステル化工程(A)に、脱ガム物100部に対して3部となるように返送、混合した。得られた混合物の酸価は10.6で、水分含有量は600ppmであった。
(4) Recycling process (R)
The glycerin phase obtained in (3) above and the aqueous phase are mixed, and the mixture is subjected to the same treatment as in (1) of Example 1 to obtain the fatty acid phase, water, methanol, and glycerin. Separated into an aqueous phase containing.
About the water phase containing water, methanol, and glycerol, the process similar to Example 1 was implemented, while obtaining crude glycerol, the collection | recovery of methanol and the removal of waste water were performed.
On the other hand, the fatty acid phase was returned to the esterification step (A) and mixed so as to be 3 parts per 100 parts of the degummed product. The acid value of the obtained mixture was 10.6, and the water content was 600 ppm.

(5)エステル化工程(A)およびエステル交換反応工程(B)
上記(4)で得られた酸価が10.6の混合物に対して、上記(2)と同条件でエステル化工程(A)を実施し、酸価0.64のエステル混合油を含む反応混合物を得た。なお、反応混合物中の水分含有量は、3500ppmであった。
そして、アルカリ触媒量を0.25部ではなく0.3部とした以外は上記(3)と同条件で、このエステル混合油についてエステル交換反応工程(B)を行い、油相とグリセリン相とを得た。水洗後の油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は96.5%であった。
(5) Esterification step (A) and transesterification step (B)
The esterification step (A) is carried out on the mixture obtained in (4) with an acid value of 10.6 under the same conditions as in (2) above, and a reaction comprising an ester mixed oil with an acid value of 0.64 A mixture was obtained. The water content in the reaction mixture was 3500 ppm.
Then, the transesterification step (B) is performed on this ester mixed oil under the same conditions as in the above (3) except that the amount of the alkali catalyst is 0.3 parts instead of 0.25 parts, and the oil phase and the glycerin phase Got. The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase after washing with water was 96.5%.

(6)蒸留工程(C)
上記(5)で得られた油相に対して、実施例1の(5)と同様にして、フラッシュ蒸留工程、第1の減圧蒸留工程、第2の減圧蒸留工程を行い、第1の減圧蒸留工程で得られた留出液と第2の減圧蒸留工程で得られた留出液とを混合したものについて、その性状、収率などについて表1にまとめる。
(6) Distillation step (C)
The oil phase obtained in (5) above is subjected to a flash distillation step, a first vacuum distillation step, and a second vacuum distillation step in the same manner as in (5) of Example 1 to obtain a first vacuum Table 1 summarizes the properties, yields, etc. of the mixture of the distillate obtained in the distillation step and the distillate obtained in the second vacuum distillation step.

[実施例3]
以下の工程により、実施例2で使用したものと同じマレーシア産の粗パーム油(CPO)から脂肪酸メチルエステルを製造した。
(1)脱ガム工程(P)
実施例2の(1)と同様にして、粗パーム油から脱ガム物を得た。
(2)エステル化工程(A)
実施例2の(2)と同様にして、エステル混合油(酸価0.33)を含む反応混合物を得た。
[Example 3]
The fatty acid methyl ester was produced from the same Malaysian crude palm oil (CPO) used in Example 2 by the following steps.
(1) Degumming process (P)
In the same manner as in Example 2 (1), a degummed product was obtained from crude palm oil.
(2) Esterification step (A)
In the same manner as in (2) of Example 2, a reaction mixture containing an ester mixed oil (acid value 0.33) was obtained.

(3)エステル交換反応工程(B)
上記(2)で得られたエステル混合油に対して、エステル交換反応工程(B)(2段)を次のように行った。
(i)1段目
まず、エステル混合油を84%含有する反応混合物に対して、メタノールと、アルカリ触媒である水酸化ナトリウムとを添加した。ここで、メタノールの添加量は、反応混合物120部に対して20部であり、水酸化ナトリウムの添加量は式(1)から決定し、エステル混合油100部に対して0.22部とした。
そして、これを実施例1の(2)と同様にして、脂肪酸メチルエステルを主成分とする油相と、グリセリン相とを生成させ、40℃で60分間静置した後、油相とグリセリン相に分離した。油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は96.2%であった。
(ii)2段目
ついで、得られた油相100部に対してメタノールを5部、アルカリ触媒である水酸化ナトリウムを0.1部添加し、処理温度60℃で5分間エステル交換反応を実施した。
得られた混合物100質量部に対して水洗用の水14部を添加し、撹拌後、これを40℃で60分間静置した。その後、これを油相と水相(セッケン、メタノール、グリセリン、水酸化ナトリウムなどの水溶性物質が溶解している相)に分離した。油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は99.1%であった。
(3) Transesterification step (B)
The transesterification step (B) (two stages) was performed as follows on the ester mixed oil obtained in (2) above.
(I) First stage First, methanol and sodium hydroxide as an alkali catalyst were added to a reaction mixture containing 84% of an ester mixed oil. Here, the addition amount of methanol is 20 parts with respect to 120 parts of the reaction mixture, and the addition amount of sodium hydroxide is determined from the formula (1), and is 0.22 parts with respect to 100 parts of the ester mixed oil. .
And like this (2) of Example 1, this produces | generates the oil phase which has fatty acid methyl ester as a main component, and a glycerol phase, and after leaving still at 40 degreeC for 60 minutes, an oil phase and a glycerol phase Separated. The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase was 96.2%.
(Ii) Second stage Next, 5 parts of methanol and 0.1 part of sodium hydroxide as an alkali catalyst are added to 100 parts of the obtained oil phase, and a transesterification reaction is carried out at a treatment temperature of 60 ° C. for 5 minutes. did.
To 100 parts by mass of the obtained mixture, 14 parts of water for washing was added, and after stirring, this was allowed to stand at 40 ° C. for 60 minutes. Then, this was separated into an oil phase and an aqueous phase (a phase in which water-soluble substances such as soap, methanol, glycerin and sodium hydroxide are dissolved). The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase was 99.1%.

(4)リサイクル工程(R)
上記(3)のエステル交換反応において、1段目で得られたグリセリン相と2段目で得られた水相とを混合し、その混合液に対して、90%硫酸を添加してpH3.0とし、60℃において60分間撹拌混合した。ついで、この混合物から生成した硫酸ナトリウムを遠心分離で除去した後、脂肪酸相と、水、メタノール、グリセリンを含む水相とに分離した。
水、メタノール、グリセリンを含む水相については、実施例1と同様の処理を実施して、粗グリセリンを得るとともに、メタノールの回収と、廃水の除去を行った。
一方、脂肪酸相を、脱ガム物100部に対して3部返送、混合した。得られた混合物の酸価は10.6で、水分含有量は800ppmであった。
(4) Recycling process (R)
In the transesterification reaction of (3) above, the glycerin phase obtained in the first stage and the aqueous phase obtained in the second stage are mixed, and 90% sulfuric acid is added to the mixed solution to adjust the pH to 3. The mixture was stirred at 60 ° C. for 60 minutes. Next, sodium sulfate produced from this mixture was removed by centrifugation, and then separated into a fatty acid phase and an aqueous phase containing water, methanol, and glycerin.
About the water phase containing water, methanol, and glycerol, the process similar to Example 1 was implemented, while obtaining crude glycerol, the collection | recovery of methanol and the removal of waste water were performed.
On the other hand, 3 parts of the fatty acid phase was returned to and mixed with 100 parts of the degummed product. The acid value of the obtained mixture was 10.6, and the water content was 800 ppm.

(5)エステル化工程(A)およびエステル交換反応工程(B)
上記(4)で得られた酸価が10.6の混合物に対して、実施例1の(1)と同条件でエステル化工程(A)を実施し、酸価0.64のエステル混合油を含む反応混合物を得た。なお、反応混合物中の水分含有量は、3700ppmであった。
そして、1段目の触媒量を式(1)から、0.24部とした以外は上記(3)と同条件で、このエステル混合油について2段からなるエステル交換反応工程(B)を行い、油相とグリセリン相とを得た。水洗後の油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は99.2%であった。なお、1段目終了時点では、油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は95.3%であった。
(5) Esterification step (A) and transesterification step (B)
The esterification step (A) is carried out on the mixture obtained in (4) having an acid value of 10.6 under the same conditions as in Example 1 (1), and an ester mixture oil having an acid value of 0.64. A reaction mixture containing was obtained. The water content in the reaction mixture was 3700 ppm.
Then, a transesterification reaction step (B) consisting of two stages is performed on this ester mixed oil under the same conditions as in the above (3) except that the amount of catalyst in the first stage is 0.24 parts from the formula (1). An oil phase and a glycerin phase were obtained. The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase after washing with water was 99.2%. At the end of the first stage, the fatty acid methyl ester concentration in the oil phase was 95.3%.

(6)蒸留工程(C)
上記(5)で得られた油相に対して、実施例1の(5)と同様にして、フラッシュ蒸留工程、第1の減圧蒸留工程、第2の減圧蒸留工程を行い、第1の減圧蒸留工程で得られた留出液と第2の減圧蒸留工程で得られた留出液とを混合したものについて、その性状、収率などについて表1にまとめる。
(6) Distillation step (C)
The oil phase obtained in (5) above is subjected to a flash distillation step, a first vacuum distillation step, and a second vacuum distillation step in the same manner as in (5) of Example 1 to obtain a first vacuum Table 1 summarizes the properties, yields, etc. of the mixture of the distillate obtained in the distillation step and the distillate obtained in the second vacuum distillation step.

[実施例4]
原料として実施例2の(1)で得られた脱ガム物と国産の精製ナタネ油(キャノーラ)との混合物を用い、これから脂肪酸メチルエステルを以下の工程により製造した。精製ナタネ油は、油脂として、炭素数16の成分を5%、炭素数18の成分を94%、炭素数22の成分を1%含有し、さらに遊離脂肪酸を0.1%、ガム質を0.1%含有していた。
(1)エステル化工程(A)
実施例2の(1)で得られた脱ガム物60部に、国産の精製ナタネ油(キャノーラ)を40部混合したもの(酸価4.9、遊離脂肪酸含有量2.28%、水分含有量900ppm)を原料とした以外は実施例1と同様にして、エステル混合油(酸価0.20)を含む反応混合物を得た。反応混合物中の水分含有量は、2100ppmであった。
[Example 4]
A fatty acid methyl ester was produced from the mixture of the degummed product obtained in (1) of Example 2 and domestic refined rapeseed oil (canola) as a raw material by the following steps. Refined rapeseed oil contains 5% of carbon 16 components, 94% of carbon 18 components, 1% of carbon 22 components, 0.1% free fatty acid, 0% gum Contained 1%.
(1) Esterification step (A)
60 parts of the degummed product obtained in (2) of Example 2 mixed with 40 parts of domestic refined rapeseed oil (canola) (acid number 4.9, free fatty acid content 2.28%, water content) A reaction mixture containing an ester mixed oil (acid value 0.20) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount was 900 ppm). The water content in the reaction mixture was 2100 ppm.

(2)エステル交換反応工程(B)
上記(1)で得られたエステル混合油に対して、実施例3の(3)と同様にして、エステル交換反応工程(B)(2段)を行った。
ただし、1段目のエステル交換反応において、メタノールの添加量は、反応混合物120部に対して15部とし、水酸化ナトリウムの添加量は式(1)から決定し、エステル混合油100部に対して0.21部とした。
また、1段目で得られた油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は95.3%であった。
また、実施例3の(3)と同様にして2段目のエステル交換反応を行ったところ、2段目で得られた油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は99.1%であった。
(2) Transesterification step (B)
The transesterification step (B) (two stages) was performed on the ester mixed oil obtained in (1) in the same manner as in (3) of Example 3.
However, in the first-stage transesterification reaction, the amount of methanol added is 15 parts with respect to 120 parts of the reaction mixture, the amount of sodium hydroxide is determined from the formula (1), and the amount of ester mixed oil is 100 parts. 0.21 part.
The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase obtained in the first stage was 95.3%.
Further, when the second-stage transesterification reaction was carried out in the same manner as in (3) of Example 3, the fatty acid methyl ester concentration in the oil phase obtained in the second-stage was 99.1%.

(3)リサイクル工程(R)
上記(2)のエステル交換反応において、1段目で得られたグリセリン相に70%硫酸を添加してpH3.0とし、60℃において60分間撹拌混合した。ついで、これから、生成した硫酸ナトリウムを遠心分離で除去した後、これに2段目で得られた水相を混合した。そして、この混合液に再度70%硫酸を添加してpH3.0とし、60℃において60分間静置し、脂肪酸相と、メタノール、グリセリンなどを主成分とする水相とに分離した。
メタノール、グリセリンなどを主成分とする水相については、実施例1と同様の処理を実施して、粗グリセリンを得るとともに、メタノールの回収と、廃水の除去を行った。
一方、脂肪酸相を、脱ガム物60部と国産の精製ナタネ油(キャノーラ)40部の混合物100部に対して3部返送、混合した。得られた混合物の酸価は7.7で、水分含有量は800ppmであった。
(3) Recycling process (R)
In the transesterification reaction of (2) above, 70% sulfuric acid was added to the glycerin phase obtained in the first stage to adjust the pH to 3.0, and the mixture was stirred and mixed at 60 ° C. for 60 minutes. Subsequently, the sodium sulfate produced was removed by centrifugation, and then the aqueous phase obtained in the second stage was mixed therewith. Then, 70% sulfuric acid was again added to the mixed solution to adjust the pH to 3.0, and the mixture was allowed to stand at 60 ° C. for 60 minutes to separate into a fatty acid phase and an aqueous phase mainly composed of methanol, glycerin and the like.
About the water phase which has methanol, glycerol, etc. as a main component, the process similar to Example 1 was implemented, while obtaining crude glycerol, the collection | recovery of methanol and the removal of waste water were performed.
On the other hand, 3 parts of the fatty acid phase were returned and mixed with respect to 100 parts of a mixture of 60 parts of degummed product and 40 parts of domestic refined rapeseed oil (canola). The acid value of the obtained mixture was 7.7, and the water content was 800 ppm.

(5)エステル化工程(A)およびエステル交換反応工程(B)
上記(4)で得られた酸価が7.7の混合物に対して、実施例1の(1)と同条件でエステル化工程(A)を実施し、酸価0.31のエステル混合油を含む反応混合物を得た。酸価0.24のエステル混合油を含む反応混合物を得た。なお、反応混合物中の水分含有量は、2900ppmであった。
そして、1段目の触媒量を0.22部とした以外は、上記(2)と同条件で、このエステル混合油について2段のエステル交換反応工程(B)を行い、油相とグリセリン相とを得た。水洗後の油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は99.0%であった。なお、なお、1段目終了時点では、油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は95.1%であった。
(5) Esterification step (A) and transesterification step (B)
The esterification step (A) is carried out on the mixture obtained in the above (4) having an acid value of 7.7 under the same conditions as in Example 1 (1), and an ester mixed oil having an acid value of 0.31. A reaction mixture containing was obtained. A reaction mixture containing an ester mixed oil having an acid value of 0.24 was obtained. The water content in the reaction mixture was 2900 ppm.
Then, a two-stage transesterification step (B) is performed on this ester mixed oil under the same conditions as in (2) except that the amount of catalyst in the first stage is 0.22 parts, and the oil phase and the glycerin phase And got. The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase after washing with water was 99.0%. Note that at the end of the first stage, the fatty acid methyl ester concentration in the oil phase was 95.1%.

(6)蒸留工程(C)
上記(5)で得られた油相に対して、実施例1の(5)と同様にして、フラッシュ蒸留工程、第1の減圧蒸留工程、第2の減圧蒸留工程を行い、第1の減圧蒸留工程で得られた留出液と第2の減圧蒸留工程で得られた留出液とを混合したものについて、その性状、収率などについて表1にまとめる。
(6) Distillation step (C)
The oil phase obtained in (5) above is subjected to a flash distillation step, a first vacuum distillation step, and a second vacuum distillation step in the same manner as in (5) of Example 1 to obtain a first vacuum Table 1 summarizes the properties, yields, etc. of the mixture of the distillate obtained in the distillation step and the distillate obtained in the second vacuum distillation step.

[実施例5]
原料として、実施例2で使用したものと同じ粗パーム油100部に実施例3の(4)で得られた脂肪酸相3部を添加した混合物を用い、これから脂肪酸メチルエステルを以下の工程により製造した。
(1)脱ガム工程(P)
65℃に加熱した上記混合物103部に対して、80%のリン酸水溶液0.05部と、吸着剤であるパーライト0.04部を添加して、10分間混合撹拌した。ついで、これを実施例2の(1)と同様にして加圧ろ過し、ガム質を含有する不溶物を除去し、脱ガム物(ガム質含有量0.1%)をろ液として得た。なお、原料として使用した混合物は、酸価が10.6で、遊離脂肪酸を3.74%含有し、ガム質を0.5%含有していた。また、脱ガム物の水分含有量は700ppmであった。
[Example 5]
As a raw material, a mixture obtained by adding 3 parts of the fatty acid phase obtained in (4) of Example 3 to 100 parts of the same crude palm oil used in Example 2 is used to produce a fatty acid methyl ester from the following steps. did.
(1) Degumming process (P)
To 103 parts of the mixture heated to 65 ° C., 0.05 part of an 80% aqueous phosphoric acid solution and 0.04 part of pearlite as an adsorbent were added and mixed and stirred for 10 minutes. Subsequently, this was pressure filtered in the same manner as in (2) of Example 2 to remove insoluble matter containing gum, and a degummed product (gum content 0.1%) was obtained as a filtrate. . The mixture used as a raw material had an acid value of 10.6, 3.74% free fatty acid, and 0.5% gum. The moisture content of the degummed product was 700 ppm.

(2)エステル化工程(A)
ついで、上記(1)で得られた脱ガム物100部に対して、メタノールを20部使用した以外は実施例1と同様にしてエステル化工程(A)を行って、反応混合物を得た。反応混合物中のエステル混合油は、酸価が0.33で、反応混合物の水分含有量は2800ppmであった。
(2) Esterification step (A)
Then, the esterification step (A) was performed in the same manner as in Example 1 except that 20 parts of methanol was used for 100 parts of the degummed product obtained in the above (1) to obtain a reaction mixture. The ester mixed oil in the reaction mixture had an acid value of 0.33 and the water content of the reaction mixture was 2800 ppm.

(3)エステル交換反応工程(B)
上記(2)で得られたエステル混合油に対して、実施例3と同様にして、エステル交換反応工程(B)を2段で行った。
ただし、1段目のエステル交換反応において、メタノールの添加量は、反応混合物120部に対して15部であり、水酸化ナトリウムの添加量は式(1)から決定し、エステル混合油100部に対して0.23部とした。
また、1段目で得られた油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は95.5%であった。
また、実施例3と同様にして2段目のエステル交換反応を行ったところ、2段目で得られた油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は99.4%であった。
(3) Transesterification step (B)
The transesterification step (B) was performed in two stages in the same manner as in Example 3 on the ester mixed oil obtained in (2) above.
However, in the first-stage transesterification reaction, the amount of methanol added is 15 parts with respect to 120 parts of the reaction mixture, and the amount of sodium hydroxide added is determined from the formula (1). In contrast, it was 0.23 parts.
The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase obtained in the first stage was 95.5%.
Further, when the second stage transesterification reaction was carried out in the same manner as in Example 3, the fatty acid methyl ester concentration in the oil phase obtained in the second stage was 99.4%.

(4)リサイクル工程(R)
実施例3と同様にして、リサイクル工程(R)を行った。ただし、脂肪酸相は、脱ガム物100部と脂肪酸相3部との混合物103部に対して3部返送、混合した。得られた混合物の酸価は10.6で、水分含有量は500ppmであった。
(4) Recycling process (R)
The recycling step (R) was performed in the same manner as in Example 3. However, 3 parts of the fatty acid phase were returned and mixed with respect to 103 parts of the mixture of 100 parts of the degummed product and 3 parts of the fatty acid phase. The acid value of the obtained mixture was 10.6, and the water content was 500 ppm.

(5)エステル化工程(A)およびエステル交換反応工程(B)
(4)で得られた酸価が10.6の混合物に対して、実施例1の(1)と同条件でエステル化工程(A)を実施し、酸価0.42のエステル混合油を含む反応混合物を得た。なお、反応混合物中の水分含有量は、3500ppmであった。
そして、1段目の触媒量を式(1)から0.23部とした以外は、上記(2)と同条件で、このエステル混合油について2段のエステル交換反応工程(B)を行い、油相とグリセリン相とを得た。水洗後の油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は99.3%であった。なお、1段目終了時点では、油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は95.3%であった。
(5) Esterification step (A) and transesterification step (B)
The esterification step (A) is performed on the mixture obtained in (4) having an acid value of 10.6 under the same conditions as in Example 1 (1), and an ester mixed oil having an acid value of 0.42 is obtained. A reaction mixture containing was obtained. The water content in the reaction mixture was 3500 ppm.
Then, a two-stage transesterification step (B) is performed on this ester mixed oil under the same conditions as in the above (2) except that the amount of the first stage catalyst is 0.23 parts from the formula (1). An oil phase and a glycerin phase were obtained. The concentration of fatty acid methyl ester in the oil phase after washing with water was 99.3%. At the end of the first stage, the fatty acid methyl ester concentration in the oil phase was 95.3%.

(6)蒸留工程(C)
上記(5)で得られた油相に対して、実施例1の(5)と同様にして、フラッシュ蒸留工程、第1の減圧蒸留工程、第2の減圧蒸留工程を行い、第1の減圧蒸留工程で得られた留出液と第2の減圧蒸留工程で得られた留出液(流動点14℃)とを混合したものについて、その性状、収率などについて表1にまとめる。
(6) Distillation step (C)
The oil phase obtained in (5) above is subjected to a flash distillation step, a first vacuum distillation step, and a second vacuum distillation step in the same manner as in (5) of Example 1 to obtain a first vacuum Table 1 summarizes the properties, yields, etc. of the mixture of the distillate obtained in the distillation step and the distillate obtained in the second vacuum distillation step (pour point 14 ° C.).

[実施例6]
蒸留工程(C)のみを以下に示すように行った以外は、実施例5と同様にして、脂肪酸メチルエステルを製造した。
すなわち、油相に対して、実施例1の(5)と同様にしてフラッシュ蒸留工程を行った後、第1の減圧蒸留工程、第2の減圧蒸留工程を行った。ただし、第1の減圧蒸留工程は、トップ圧力0.8kPa、ボトム圧力2.5kPa、トップ温度187℃、ボトム温度210℃、還流比0.5の条件とした。また、第2の減圧蒸留工程は、トップ圧力0.5kPa、ボトム圧力2kPa、トップ温度を185、ボトム温度を215℃、還流比を0.5、蒸発率を98%の条件とした。
このように第1の減圧蒸留工程と第2の減圧蒸留工程とを行ったところ、第1の減圧蒸留工程では、炭素数12、14の脂肪酸に由来する脂肪酸メチルエステルとともに、炭素数16の脂肪酸に由来する脂肪酸メチルエステルのうちの50%が留出した。また、第2の減圧蒸留工程では、残りの炭素数16の脂肪酸に由来する脂肪酸メチルエステルと、炭素数18の脂肪酸に由来する脂肪酸メチルエステルを主成分とする留出液が得られた。また、この留出液は流動点(JIS K 2269)が5℃であって、実施例5に比べて9℃低く、流動性に優れていた。
第1の減圧蒸留工程で得られた留出液と第2の減圧蒸留工程で得られた留出液とを混合したものについて、その性状、収率などについて表1にまとめる。
[Example 6]
A fatty acid methyl ester was produced in the same manner as in Example 5 except that only the distillation step (C) was performed as described below.
That is, after the flash distillation process was performed on the oil phase in the same manner as in (5) of Example 1, the first vacuum distillation process and the second vacuum distillation process were performed. However, the first vacuum distillation step was performed under the conditions of a top pressure of 0.8 kPa, a bottom pressure of 2.5 kPa, a top temperature of 187 ° C., a bottom temperature of 210 ° C., and a reflux ratio of 0.5. In the second vacuum distillation step, the top pressure was 0.5 kPa, the bottom pressure was 2 kPa, the top temperature was 185, the bottom temperature was 215 ° C., the reflux ratio was 0.5, and the evaporation rate was 98%.
Thus, when the 1st vacuum distillation process and the 2nd vacuum distillation process were performed, in the 1st vacuum distillation process, the fatty acid methyl ester derived from the fatty acid of 12 or 14 carbon atoms and the fatty acid of 16 carbon atoms 50% of the fatty acid methyl esters derived from Moreover, in the 2nd vacuum distillation process, the distillate which has as a main component the fatty acid methyl ester derived from the remaining C16 fatty acid and the fatty acid methyl ester derived from a C18 fatty acid was obtained. Further, this distillate had a pour point (JIS K 2269) of 5 ° C., which was 9 ° C. lower than that of Example 5, and was excellent in fluidity.
Table 1 summarizes the properties, yields, etc. of the mixture of the distillate obtained in the first vacuum distillation step and the distillate obtained in the second vacuum distillation step.

[比較例1]
脱ガム工程(P)とエステル化工程(A)とを行わない以外は実施例2と同様にして(アルカリ触媒(水酸化ナトリウム)量は0.25部)、エステル交換反応工程(B)を行った。しかしながら、エステル交換反応はほとんど進行せず、得られた混合物を40℃で30分間静置したが、油相とグリセリン相に分離しなかった。
[Comparative Example 1]
Except for not performing the degumming step (P) and the esterification step (A), the same procedure as in Example 2 (the amount of the alkali catalyst (sodium hydroxide) is 0.25 part), the transesterification step (B) is performed. went. However, the transesterification reaction hardly proceeded, and the resulting mixture was allowed to stand at 40 ° C. for 30 minutes, but was not separated into an oil phase and a glycerin phase.

[比較例2]
水酸化ナトリウムの量を0.8部とした以外は比較例1と同様にして、エステル交換反応工程(B)を行った。得られた混合物を40℃で30分間静置し、油相とグリセリン相に分離し、油相100部に対して水10部を添加し、攪拌後、これを40℃で60分間静置し油相と水相に分離した。油相中の脂肪酸メチルエステル濃度は94.0%であった。
ついで、油相に対し、実施例1と同じ条件で蒸留工程(C)を行った。
第1の減圧蒸留工程、第2の減圧蒸留工程を行い、第1の減圧蒸留工程で得られた留出液と第2の減圧蒸留工程で得られた留出液とを混合したものについて、その性状、収率などについて表1にまとめる。
[Comparative Example 2]
A transesterification step (B) was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of sodium hydroxide was changed to 0.8 part. The obtained mixture was allowed to stand at 40 ° C. for 30 minutes, separated into an oil phase and a glycerin phase, 10 parts of water was added to 100 parts of the oil phase, and after stirring, this was allowed to stand at 40 ° C. for 60 minutes. It separated into an oil phase and an aqueous phase. The fatty acid methyl ester concentration in the oil phase was 94.0%.
Next, the distillation step (C) was performed on the oil phase under the same conditions as in Example 1.
About what mixed the distillate obtained by the 1st vacuum distillation process, the 2nd vacuum distillation process, the distillate obtained by the 1st vacuum distillation process, and the 2nd vacuum distillation process, The properties and yields are summarized in Table 1.

[比較例3]
実施例3と同様にして、脱ガム工程から蒸留工程までを実施した。
ただし、エステル化工程の条件を変化させ、得られたエステル混合物の酸価が4になるようにした。結果を表1にまとめる。
[Comparative Example 3]
In the same manner as in Example 3, the process from the degumming process to the distillation process was performed.
However, the conditions of the esterification step were changed so that the acid value of the resulting ester mixture was 4. The results are summarized in Table 1.

[比較例4]
実施例3と同様にして、脱ガム工程から蒸留工程までを実施した。
ただし、(3)および(5)のエステル交換反応工程の1段目での触媒量をいずれも1.5部とした。結果を表1にまとめる。
[Comparative Example 4]
In the same manner as in Example 3, the process from the degumming process to the distillation process was performed.
However, the catalyst amount in the first stage of the transesterification step of (3) and (5) was 1.5 parts. The results are summarized in Table 1.

[比較例5]
実施例3と同様にして、脱ガム工程から蒸留工程までを実施した。
ただし、リサイクル工程(R)を実施しなかった。結果を表1にまとめる。
[Comparative Example 5]
In the same manner as in Example 3, the process from the degumming process to the distillation process was performed.
However, the recycling process (R) was not performed. The results are summarized in Table 1.

Figure 2007176973
Figure 2007176973

脂肪酸メチルエステルの濃度は、ガスクロマトグラフィ(GC)により、あらかじめ作製された検量線を用いて求めた。すなわち、前処理後の試料を採血ビンに約0.2g取り、n−ヘキサン約1gを加えて溶解し、下記GC測定条件で操作し、検量線から各留分の濃度を算出した。
なお、検量線は、脂肪酸メチルエステル標準品(炭素数6〜22、和光純薬社製)の各々をn−ヘキサンに溶解し、所定の濃度となるように標準溶液を調製し、各標準溶液を下記条件でGC分析して作製した。
<GC測定条件>
・GC:島津製作所社製、商品名GC6A
・カラム:DEGS(ジエチレングリコールサクシネート20%)カラム温度:180℃、注入口温度:250℃
・検出器温度:250℃、RANGE(10):n=3
・キャリアーガス:N2、50mL/min、 検出器:FID、注入器:1μL
The concentration of the fatty acid methyl ester was determined by gas chromatography (GC) using a calibration curve prepared in advance. That is, about 0.2 g of the sample after pretreatment was taken into a blood collection bottle, dissolved by adding about 1 g of n-hexane, and operated under the following GC measurement conditions, and the concentration of each fraction was calculated from the calibration curve.
The calibration curve was prepared by dissolving each fatty acid methyl ester standard product (6 to 22 carbon atoms, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in n-hexane and preparing a standard solution so as to have a predetermined concentration. Was prepared by GC analysis under the following conditions.
<GC measurement conditions>
・ GC: Shimadzu Corporation, product name GC6A
Column: DEGS (diethylene glycol succinate 20%) Column temperature: 180 ° C., inlet temperature: 250 ° C.
Detector temperature: 250 ° C., RANGE (10 n ): n = 3
Carrier gas: N 2, 50 mL / min, detector: FID, injector: 1 μL

グリセライドの含有量は、試料約20mgをバイアル瓶に採取し、ピリジン100μLとBSTFA(ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド)200μLを加えてよく撹拌し、これを80℃で30分間加熱後、室温まで冷却したものを試料溶液とし、これをGC測定して求めた。
<GC測定条件>
・カラム:DB−HT(キャピラリーカラム、J&W社)、カラム温度:初期50℃から400℃まで、10℃/分で昇温
・注入口温度:380℃、検出器温度:400℃、検出器:FID、キャリアガス:ヘリウム、スプリット比:約50:1、試料注入量:1μL
The content of glyceride is about 20 mg of sample collected in a vial, 100 μL of pyridine and 200 μL of BSTFA (bistrimethylsilyltrifluoroacetamide) are added and stirred well, heated at 80 ° C. for 30 minutes, and then cooled to room temperature Was determined by GC measurement.
<GC measurement conditions>
Column: DB-HT (capillary column, J & W), column temperature: initial 50 ° C. to 400 ° C. at 10 ° C./min. Inlet temperature: 380 ° C., detector temperature: 400 ° C., detector: FID , Carrier gas: helium, split ratio: about 50: 1, sample injection amount: 1 μL

以上のように、各実施例では、EU規格をクリアできる高純度の脂肪酸メチルエステルが高収率で安定に得られた。   As described above, in each Example, a high-purity fatty acid methyl ester that can clear the EU standard was stably obtained in a high yield.

本発明の製造方法の一例を示す概略工程図である。It is a schematic process drawing which shows an example of the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法のうち、リサイクル工程(R)についての一例を示す概略工程図である。It is a schematic process drawing which shows an example about a recycle process (R) among the manufacturing methods of this invention.

Claims (7)

動植物油脂を含む原料から、軽油代替燃料用の脂肪酸低級アルキルエステルを製造する方法であって、
カチオン交換樹脂を使用して、前記原料中の脂肪酸を低級アルキルアルコールでエステル化し、酸価が2以下のエステル混合油を含む反応混合物を得るエステル化工程(A)と、
アルカリ触媒の量を前記エステル混合油100質量部に対して0.1〜1質量部の範囲内で、前記酸価に応じて調整しながら、前記エステル混合油中の油脂を低級アルキルアルコールでエステル交換する1段目の工程を少なくとも備えたエステル交換反応工程(B)と、
前記エステル交換反応工程(B)で副生したセッケンをpH2〜5の条件下、酸で分解して脂肪酸とし、該脂肪酸を前記エステル化工程(A)または該エステル化工程(A)よりも前段側の工程に返送するリサイクル工程(R)と、
前記エステル交換反応工程(B)で得られた油相から、脂肪酸低級アルキルエステルを留出させる減圧蒸留工程を少なくとも備えた蒸留工程(C)とを有することを特徴とする脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法。
A method for producing fatty acid lower alkyl esters for light oil alternative fuels from raw materials containing animal and vegetable fats and oils,
An esterification step (A) in which a fatty acid in the raw material is esterified with a lower alkyl alcohol using a cation exchange resin to obtain a reaction mixture containing an ester mixed oil having an acid value of 2 or less;
While adjusting the amount of the alkali catalyst within the range of 0.1 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the ester mixed oil according to the acid value, the fats and oils in the ester mixed oil are esterified with a lower alkyl alcohol. A transesterification step (B) comprising at least a first step for exchange;
The soap produced as a by-product in the transesterification reaction step (B) is decomposed with an acid under the conditions of pH 2 to 5 to give a fatty acid, and the fatty acid is converted into the fatty acid before the esterification step (A) or the esterification step (A). Recycling process (R) to return to the process on the side,
And a distillation step (C) having at least a vacuum distillation step for distilling the fatty acid lower alkyl ester from the oil phase obtained in the transesterification step (B). Method.
前記動植物油脂が未精製油脂である場合、該未精製油脂からガム質を除去する脱ガム工程(P)を前記エステル化工程(A)の前段側に有することを特徴とする請求項1に記載の脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法。   When the said animal and vegetable fats and oils are unrefined fats and oils, it has the degumming process (P) which removes a gum from this unrefined fats and oils in the front | former stage side of the said esterification process (A), It is characterized by the above-mentioned. A method for producing a lower alkyl ester of fatty acid. 前記脱ガム工程(P)は、前記未精製油脂にリン酸からなる変性剤とパーライトからなる吸着剤とを混合し、得られた混合物をろ過する工程であることを特徴とする請求項2に記載の脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法。   The degumming step (P) is a step of mixing the unmodified oil and fat with a modifier made of phosphoric acid and an adsorbent made of pearlite, and filtering the resulting mixture. The manufacturing method of fatty-acid lower alkyl ester of description. 前記エステル交換反応工程(B)は2段の工程からなることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法。   The method for producing a fatty acid lower alkyl ester according to any one of claims 1 to 3, wherein the transesterification step (B) comprises two steps. 前記アルカリ触媒として水酸化ナトリウムを使用するとともに、前記酸として硫酸を使用して、前記リサイクル工程(R)で硫酸ナトリウムを副生させることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法。   5. The method according to claim 1, wherein sodium hydroxide is used as the alkali catalyst and sulfuric acid is used as the acid, and sodium sulfate is by-produced in the recycling step (R). A method for producing a fatty acid lower alkyl ester. 前記蒸留工程(C)は、留出させる前記脂肪酸低級アルキルエステルの炭素数が異なる2段以上の減圧蒸留工程を有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法。   The fatty acid lower alkyl ester according to any one of claims 1 to 5, wherein the distillation step (C) includes a vacuum distillation step of two or more stages in which the number of carbon atoms of the fatty acid lower alkyl ester to be distilled is different. Manufacturing method. 前記動植物性油脂の主成分が炭素数16および/または18の脂肪酸に由来する油脂の場合、前記減圧蒸留工程のうち最後段の工程で留出する留出液中のグリセライドの含有量が0.1質量%以下となるように、前記最後段の工程の蒸留条件を下記(i)〜(iii)を満足するように設定することを特徴とする請求項6に記載の脂肪酸低級アルキルエステルの製造方法。
(i)蒸留塔のトップ圧力を0.1〜1kPaとし、ボトム圧力を2〜5kPaとする。(ii)蒸留塔のトップ温度を150〜200℃とし、ボトム温度を190〜220℃とする。
(iii)還流比を0〜1とし、蒸発率を95〜99%とする。

When the main component of the animal and vegetable oils and fats is oils and fats derived from fatty acids having 16 and / or 18 carbon atoms, the glyceride content in the distillate distilled in the last step of the vacuum distillation step is 0. The fatty acid lower alkyl ester production according to claim 6, wherein the distillation conditions of the last step are set so as to satisfy the following (i) to (iii) so as to be 1% by mass or less. Method.
(I) The top pressure of the distillation column is 0.1 to 1 kPa, and the bottom pressure is 2 to 5 kPa. (Ii) The top temperature of the distillation column is 150 to 200 ° C, and the bottom temperature is 190 to 220 ° C.
(Iii) The reflux ratio is 0 to 1, and the evaporation rate is 95 to 99%.

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