JP2010195938A - Method for producing fatty acid ester and apparatus for producing fatty acid ester - Google Patents

Method for producing fatty acid ester and apparatus for producing fatty acid ester Download PDF

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Toshikuni Yonemoto
年邦 米本
Naomi Kitagawa
尚美 北川
Yoshiichi Nakagawa
芳一 中川
Manami Nakayama
万奈美 中山
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Tohoku University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method etc., for producing fatty acid ester more easily and more economically. <P>SOLUTION: The method for producing a fatty acid ester has a production step of producing the fatty acid ester by introducing oils and fats and alcohols into a reaction column 13 filled with an anion exchange resin as a catalyst, thereby allowing a transesterification reaction; a separation step of separating the produced fatty acid ester from by-products through a separation vessel 14; a transfer step of transferring the reaction column 13, removing the anion exchange resin from the plurality of the reaction columns 13, and filling a regeneration column in which a regeneration processing of the anion exchange resin; a regeneration step of carrying out the regeneration processing of the anion exchange resin is carried out in the regeneration column different from the reaction column 13; a return process of removing the regenerated anion exchange resin from the regeneration column, filling the reaction column 13 with the regenerated anion exchange resin, and returning the reaction column 13. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、脂肪酸エステルの製造方法等に係り、より詳しくは油脂類とアルコール類とのエステル交換反応により脂肪酸エステルを製造する製造方法等に関する。   The present invention relates to a method for producing a fatty acid ester, and more particularly to a method for producing a fatty acid ester by an ester exchange reaction between oils and fats and alcohols.

油脂類とアルコール類とのエステル交換反応によって合成される脂肪酸エステルは、カーボンニュートラル(地球上の二酸化炭素増加量ゼロ)で再生可能なバイオディーゼル燃料として注目されている。この燃料は、どんな種類のディーゼルエンジンにもそのまま使用することができ、従来の石油系ディーゼル燃料(軽油)に比べ、生物分解され易い、潤滑性が高い、一酸化炭素や炭化水素、粒子状物質等の排出量が減少する、排出ガス中に硫黄酸化物や硫酸塩を含まない、など多くの利点を有する。
また、廃食油からも合成できるため、環境調和型の廃棄物有効利用技術としても注目されている。
Fatty acid esters synthesized by transesterification of fats and alcohols are attracting attention as biodiesel fuels that can be regenerated with carbon neutral (zero increase in carbon dioxide on the earth). This fuel can be used as it is in any type of diesel engine, and is more easily biodegradable than conventional petroleum-based diesel fuel (light oil). It has high lubricity, carbon monoxide, hydrocarbons, and particulate matter. Etc., and the emission gas does not contain sulfur oxides or sulfates.
In addition, since it can be synthesized from waste cooking oil, it is also attracting attention as an environment-friendly waste effective utilization technology.

ここで従来の製造プロセスでは、エステル交換反応推進のために、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどの均相アルカリ触媒が用いられている。反応によって得られる脂肪酸エステル中には、鹸化した脂肪酸(石鹸)や触媒であるアルカリ成分が混入することになる。このままではバイオディーゼル燃料として不適当であるため、水洗浄などの精製を行う必要がある。また、副生品であるグリセリン中にも多量のアルカリ成分が混入し、再利用する上での問題点となっている。そこで均相アルカリ触媒を使用せずに脂肪酸エステルを製造する方法が求められている。   Here, in the conventional production process, a soaking alkali catalyst such as potassium hydroxide or sodium hydroxide is used to promote the transesterification reaction. In the fatty acid ester obtained by the reaction, a saponified fatty acid (soap) and an alkali component as a catalyst are mixed. Since this is unsuitable as a biodiesel fuel, it is necessary to perform purification such as water washing. In addition, a large amount of alkali component is also mixed in glycerin, which is a by-product, which is a problem in reuse. Therefore, a method for producing a fatty acid ester without using a soaking alkali catalyst is desired.

ここで特許文献1には、油脂類とアルコール類とのエステル交換反応による脂肪酸エステルの製造方法であって、触媒としてアニオン交換樹脂を用い、且つ、油脂類とアルコール類のモル比が1/30〜1/1であることを特徴とする脂肪酸エステルの製造方法が開示されている。   Here, Patent Document 1 discloses a method for producing a fatty acid ester by a transesterification reaction between an oil and fat and an alcohol, using an anion exchange resin as a catalyst, and the molar ratio of the oil and fat to the alcohol is 1/30. A method for producing a fatty acid ester characterized in that it is ˜1 / 1 is disclosed.

特開2006−104316号公報JP 2006-104316 A

しかしながら、触媒としてアニオン交換樹脂を用いて脂肪酸エステルを製造する方法では、反応を行ううちにアニオン交換樹脂が失活等により触媒機能が低下するため、その再生を行う再生処理が必要である。従来この再生処理は、エステル交換反応を行う反応器をそのまま用いて行っている。そのために再生処理に使用する薬品分散機構や廃液の排出機構等を具備させる必要があり、反応器の構造や反応器周辺の配管等の配置が複雑なものとなる。そのためプラント自体が不経済なものとなり、更に運転操作も複雑であるという問題がある。   However, in the method of producing a fatty acid ester using an anion exchange resin as a catalyst, the anion exchange resin deteriorates due to deactivation or the like during the reaction, and thus a regeneration treatment for regeneration is necessary. Conventionally, this regeneration treatment is performed using a reactor for performing the transesterification reaction as it is. Therefore, it is necessary to provide a chemical dispersion mechanism used for regeneration treatment, a waste liquid discharge mechanism, and the like, and the arrangement of the reactor and the piping around the reactor become complicated. Therefore, there is a problem that the plant itself is uneconomical and the operation is complicated.

本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、油脂類、アルコール類、および触媒としてのアニオン交換体を混合して脂肪酸エステルを生成する生成系と、この反応において失活等により触媒機能が低下したアニオン交換体を再生する再生系とに分けることで、より容易にまたより経済的に脂肪酸エステルを製造する方法を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above-described problems of conventional techniques.
That is, an object of the present invention is to provide a production system in which a fatty acid ester is produced by mixing fats and oils, alcohols and an anion exchanger as a catalyst, and an anion exchanger having a reduced catalytic function due to deactivation or the like in this reaction. By dividing the regeneration system into a regeneration system, an object is to provide a method for producing a fatty acid ester more easily and more economically.

また他の目的は、油脂類、アルコール類、および触媒としてのアニオン交換体を混合して脂肪酸エステルを生成する際に使用する反応器の構造を簡略化することで、より容易にまたより経済的に脂肪酸エステルを製造する装置を提供しようとするものである。   Another object is to simplify the structure of the reactor used to produce fatty acid esters by mixing oils and fats, alcohols, and anion exchangers as catalysts, making it easier and more economical. It is intended to provide an apparatus for producing a fatty acid ester.

かくして本発明の脂肪酸エステルの製造方法は、触媒としてアニオン交換体を用い油脂類とアルコール類とのエステル交換反応により脂肪酸エステルを製造する脂肪酸エステルの製造方法であって、油脂類およびアルコール類をアニオン交換体が充填された反応器に導入することで脂肪酸エステルを生成する生成工程と、生成した脂肪酸エステルを副生品と分離する分離工程と、反応器を移送し複数の反応器からアニオン交換体を取り出し再生処理を行う再生器に充填する移送工程と、反応器とは別の再生器にてアニオン交換体の再生処理を行う再生工程と、再生されたアニオン交換体を再生器から取り出し、反応器へ充填し返送する返送工程と、を有することを特徴とする。   Thus, the method for producing a fatty acid ester of the present invention is a method for producing a fatty acid ester by using an anion exchanger as a catalyst to produce a fatty acid ester by a transesterification reaction between fats and alcohols. A production step for producing a fatty acid ester by introducing it into a reactor filled with an exchanger, a separation step for separating the produced fatty acid ester from a by-product, an anion exchanger from a plurality of reactors by transferring the reactor The transfer step for taking out the regenerator and filling it into the regenerator, the regenerative step for regenerating the anion exchanger in a regenerator different from the reactor, and the regenerated anion exchanger from the regenerator for the reaction And a returning step of filling and returning to the vessel.

ここで、反応器は、着脱自在であり、アニオン交換体を反応器に充填したまま移送および返送を行うことが好ましい。
また再生工程は、アニオン交換体に吸着している脂肪酸を溶離し、アニオン交換体を水酸化することにより行うことが好ましい。
更に生成工程の前に、カチオン交換体を触媒とし、油脂類に含まれる遊離脂肪酸とアルコール類とのエステル化反応により脂肪酸エステルを生成することにより、遊離脂肪酸を除去する除去工程を更に有することが好ましい。
Here, the reactor is detachable, and it is preferable to transfer and return the reactor while the anion exchanger is filled in the reactor.
The regeneration step is preferably performed by eluting the fatty acid adsorbed on the anion exchanger and hydroxylating the anion exchanger.
Furthermore, before the production step, a cation exchanger may be used as a catalyst, and a fatty acid ester may be produced by an esterification reaction of free fatty acid contained in fats and oils to further remove the free fatty acid. preferable.

また本発明の脂肪酸エステルの製造装置は、触媒としてアニオン交換体を用い油脂類とアルコール類とのエステル交換反応により脂肪酸エステルを製造する脂肪酸エステルの製造装置であって、油脂類、アルコール類およびアニオン交換体を混合し脂肪酸エステルを生成する着脱自在な反応器と、生成した脂肪酸エステルを副生品と分離する分離器と、反応器を再生処理を行う再生器に移送する移送手段と、アニオン交換体の再生を行う反応器とは別の再生器と、再生されたアニオン交換体を反応器へ充填し返送する返送手段と、を有することを特徴とする。   The fatty acid ester production apparatus of the present invention is a fatty acid ester production apparatus for producing a fatty acid ester by an ester exchange reaction between an oil and fat and an alcohol using an anion exchanger as a catalyst. A detachable reactor for mixing the exchanger to produce a fatty acid ester, a separator for separating the produced fatty acid ester from a by-product, a transfer means for transferring the reactor to a regenerator for regeneration treatment, and anion exchange It is characterized by having a regenerator different from the reactor for regenerating the body, and a return means for filling the regenerated anion exchanger into the reactor and returning it.

ここで、油脂類に含まれる遊離脂肪酸をカチオン交換体を使用することで除去する除去器を更に有することが好ましい。
また移送手段は、複数の反応器から取り出したアニオン交換体を貯蔵する貯蔵器に貯蔵した後に、アニオン交換体を再生器に送る手段を含み、返送手段は、再生したアニオン交換体を再生器から取り出し貯蔵器に送る手段を含むことが好ましい。
Here, it is preferable to further have a remover that removes free fatty acids contained in fats and oils by using a cation exchanger.
The transfer means includes means for sending the anion exchanger to the regenerator after storing the anion exchanger taken out from the plurality of reactors, and the return means is for returning the regenerated anion exchanger from the regenerator. Preferably it includes means for sending it to the retrieval reservoir.

本発明によれば、より容易にまたより経済的に脂肪酸エステルを製造することができる。   According to the present invention, fatty acid esters can be produced more easily and more economically.

以下、本発明を実施するための最良の形態(以下、発明の実施の形態)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。   The best mode for carrying out the present invention (hereinafter, an embodiment of the present invention) will be described in detail below. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary. Further, the drawings to be used are for explaining the present embodiment and do not represent the actual size.

(油脂類)
本実施の形態で使用する油脂類は特に限定されるものではなく、天然油脂でも合成油脂でも、またこれらの混合物でもよい。
例えば、大豆油、ヤシ油、パーム油、パーム核油、トウモロコシ油、ラッカセイ油、ヒマワリ油、オリーブ油、サフラワー油、ココナッツ油、カシ油、アーモンド油、クログルミ油、アンズの仁油、ココアバター油、大風子油、紅花油、シナ脂、アマニ油、綿実油、ナタネ油、キリ油、ヒマシ油、綿実ステアリン、ゴマ油、コーヒー豆油、ツバキ油、米ぬか油等の植物系油脂;ラード油、ニワトリ油、バター油、タラ肝油、鹿脂、イルカ脂、イワシ油、サバ油、馬脂、豚脂、骨油、羊脂、牛脚油、ネズミイルカ油、サメ油、マッコウクジラ油、鯨油、牛脂、牛骨脂などの動物系油脂;レストラン、食品工場、一般家庭などから廃棄される廃食油等である。
またはこれらの油脂類を単独あるいは混合したもの、ジグリセリドやモノグリセリドを含んだもの、合成されたトリグリセリド、モノグリセリドやジグリセリドを含む合成トリグリセリド、更にこれらの油脂類の一部を酸化、還元等の処理をして変性した変性油脂でもよい。また更にこれらの油脂を主成分とする油脂加工品も使用することができる。
(Oils and fats)
The fats and oils used in the present embodiment are not particularly limited, and may be natural fats and oils, synthetic fats and oils, or a mixture thereof.
For example, soybean oil, palm oil, palm oil, palm kernel oil, corn oil, peanut oil, sunflower oil, olive oil, safflower oil, coconut oil, oak oil, almond oil, black walnut oil, apricot oil, cocoa butter oil , Dairy oil, safflower oil, china oil, flaxseed oil, cottonseed oil, rapeseed oil, giraffe oil, castor oil, cottonseed stearin, sesame oil, coffee bean oil, camellia oil, rice bran oil, etc .; lard oil, chicken oil , Butter oil, cod liver oil, deer oil, dolphin oil, sardine oil, mackerel oil, horse fat, pork fat, bone oil, sheep fat, cow leg oil, murine dolphin oil, shark oil, sperm whale oil, whale oil, beef tallow, Animal fats and oils such as beef bone fat; waste cooking oil discarded from restaurants, food factories, general households, etc.
Or these oils and fats alone or mixed, those containing diglycerides and monoglycerides, synthesized triglycerides, synthetic triglycerides containing monoglycerides and diglycerides, and some of these oils and fats are treated by oxidation, reduction, etc. Modified oils and fats may be used. Furthermore, processed oils and fats mainly composed of these oils and fats can also be used.

(アルコール類)
本実施の形態で使用するアルコール類は特に限定されないが、炭素数1〜8、好ましくは炭素数1〜5の、飽和の直鎖または分岐鎖の炭化水素骨格を有するアルコールを使用することが好ましい。
例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、t−ブチルアルコールなどを挙げることができる。そしてこれらのアルコール類は単独あるいは2種以上混合して使用することができる。但し、入手の容易性および得られる脂肪酸エステルの利用性の観点から、メタノールまたはエタノールを使用するのが好ましい。中でも経済性の観点からメタノールが特に好ましい。
本実施の形態においてアルコール類は、油脂類とのエステル交換反応において反応基質として作用するほか、油脂類の希釈や粘度を調節するための溶媒作用も併せ有するものである。
(Alcohols)
Although alcohols used in this embodiment are not particularly limited, it is preferable to use an alcohol having a saturated linear or branched hydrocarbon skeleton having 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms. .
For example, methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, t-butyl alcohol and the like can be mentioned. These alcohols can be used alone or in admixture of two or more. However, it is preferable to use methanol or ethanol from the viewpoint of availability and availability of the obtained fatty acid ester. Of these, methanol is particularly preferred from the viewpoint of economy.
In the present embodiment, alcohols act as reaction substrates in transesterification reactions with fats and oils, and also have a solvent action for adjusting the dilution and viscosity of fats and oils.

(アニオン交換体)
本実施の形態で触媒として使用するアニオン交換体としては、アニオン交換樹脂、アニオン交換膜等が使用できるが、中でもアニオン交換樹脂が好ましい。アニオン交換樹脂は、強塩基性アニオン交換樹脂、弱塩基性アニオン交換樹脂などに分類できるが、強塩基性アニオン交換樹脂であることがより好ましい。更にアニオン交換樹脂を架橋度又は多孔度から分類した場合、ゲル型、ポーラス型、ハイポーラス型等が挙げられるが、ポーラス型、ハイポーラス型であることがより好ましい。
具体的には、例えば、三菱化学株式会社製のダイヤイオンPA−306、ダイヤイオンPA−306S、ダイヤイオンPA−308、ダイヤイオンHPA−25;ダウ・ケミカル日本株式会社製のダウエックス1−X2;オルガノ株式会社製のアンバーライトIRA−45、アンバーライトIRA−94等を用いることができる。
(Anion exchanger)
As the anion exchanger used as a catalyst in the present embodiment, an anion exchange resin, an anion exchange membrane and the like can be used, and among these, an anion exchange resin is preferable. The anion exchange resin can be classified into a strong basic anion exchange resin, a weak basic anion exchange resin, and the like, but a strong basic anion exchange resin is more preferable. Further, when the anion exchange resin is classified according to the degree of crosslinking or porosity, a gel type, a porous type, a high porous type and the like can be mentioned, and a porous type and a high porous type are more preferable.
Specifically, for example, Diaion PA-306, Diaion PA-306S, Diaion PA-308, Diaion HPA-25 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation; Dowex 1-X2 manufactured by Dow Chemical Japan Co., Ltd. Amberlite IRA-45, Amberlite IRA-94, etc. manufactured by Organo Corporation can be used.

上記の市販されているアニオン交換樹脂は、通常Cl形となっているため、本実施の形態ではOH基に置換しOH形にしてから使用する。この置換方法としては、例えば、処理前のアニオン交換樹脂をカラムに充填し、置換剤として0.5モル/dm〜2モル/dmのNaOH水溶液を通液することで行うことができる。この場合通液速度を、アニオン交換樹脂1ml当たり、2ml〜10ml−NaOH/分程度とすることが好ましい。また通液量は、アニオン交換樹脂1ml当たり5ml〜20mlとすることが好ましい。そして置換終了後は、カラムから樹脂を取り出し、置換剤が残留しないように蒸留水で十分洗浄する。 Since the above-mentioned commercially available anion exchange resins are usually in the Cl form, in this embodiment, they are substituted with OH groups and used in the OH form. This substitution method can be performed, for example, by filling the column with an anion exchange resin before treatment and passing a 0.5 mol / dm 3 to 2 mol / dm 3 aqueous NaOH solution as a substitution agent. In this case, the liquid passing rate is preferably about 2 ml to 10 ml-NaOH / min per 1 ml of the anion exchange resin. Moreover, it is preferable that the liquid flow rate is 5 to 20 ml per 1 ml of anion exchange resin. After the substitution is completed, the resin is taken out from the column and sufficiently washed with distilled water so that the substitution agent does not remain.

(カチオン交換体)
本実施の形態で油脂類に含まれる遊離脂肪酸を除去するために使用するカチオン交換体としては、カチオン交換樹脂やカチオン交換膜等が使用できるが、中でもカチオン交換樹脂が好ましい。カチオン交換樹脂としては、強酸性カチオン交換樹脂、弱酸性カチオン交換樹脂等に分類できるが、強酸性カチオン交換樹脂であることがより好ましい。強酸性カチオン交換樹脂としては、例えば、スルホン基を持つ酸性イオン交換樹脂が挙げられる。また本実施の形態で使用するカチオン交換樹脂を架橋度または多孔度で分類した場合には、ゲル型、ポーラス型、ハイポーラス型等が挙げられるが、いずれも使用可能である。
具体的には、三菱化学株式会社製のダイヤイオンPK208LH、ダイヤイオンPK216LH、ダイヤイオンPK228LH;オルガノ株式会社製のアンバーリスト15DRY、アンバーリスト16DRY、アンバーリスト31DRY等を用いることができる。
(Cation exchanger)
As the cation exchanger used for removing free fatty acids contained in fats and oils in the present embodiment, a cation exchange resin, a cation exchange membrane or the like can be used, and among them, a cation exchange resin is preferable. The cation exchange resin can be classified into a strong acid cation exchange resin, a weak acid cation exchange resin, and the like, but a strong acid cation exchange resin is more preferable. Examples of the strongly acidic cation exchange resin include acidic ion exchange resins having a sulfone group. In addition, when the cation exchange resin used in the present embodiment is classified by the degree of crosslinking or porosity, a gel type, a porous type, a high porous type, and the like can be mentioned, and any of them can be used.
Specifically, Diaion PK208LH, Diaion PK216LH, Diaion PK228LH manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, Amberlist 15DRY, Amberlist 16DRY, Amberlist 31DRY, etc. manufactured by Organo Corporation can be used.

次に、図面に基づき、本実施の形態が適用される脂肪酸エステルの製造装置の一例を具体的に説明する。本実施の形態において脂肪酸エステルの製造装置は、脂肪酸エステルを生成する生成系と、失活等により触媒機能が低下したアニオン交換体を再生する再生系とに大別される。   Next, an example of an apparatus for producing a fatty acid ester to which the present embodiment is applied will be specifically described with reference to the drawings. In the present embodiment, the fatty acid ester production apparatus is broadly classified into a production system that produces a fatty acid ester and a regeneration system that regenerates an anion exchanger having a reduced catalytic function due to deactivation or the like.

図1は、本実施の形態による生成系の一例を示す図である。
図1に示す生成系としての脂肪酸エステル生成装置10は、油脂類を貯蔵する油脂類貯蔵槽11aと、アルコール類としてのメタノールを貯蔵するメタノール貯蔵槽11bと、油脂類に含まれる遊離脂肪酸を除去するためのカチオン交換樹脂が充填された除去器としての遊離脂肪酸除去カラム12と、遊離脂肪酸が除去された油脂類とメタノールを導入して油脂類、メタノール、アニオン交換樹脂を混合しエステル交換反応により脂肪酸エステルを生成する反応器としての反応カラム13と、生成した脂肪酸エステルと副生品であるグリセリンとを静置分離する分離器としての分離槽14と、グリセリンから分離した脂肪酸エステルを貯蔵する脂肪酸エステル貯蔵槽15と、副生品のグリセリンを貯蔵するグリセリン貯蔵槽16とを備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a generation system according to the present embodiment.
The fatty acid ester production apparatus 10 as a production system shown in FIG. 1 removes a fat storage tank 11a for storing fats and oils, a methanol storage tank 11b for storing methanol as alcohols, and free fatty acids contained in the fats and oils. Free fatty acid removal column 12 as a remover filled with a cation exchange resin, and fats and methanol from which free fatty acids have been removed are introduced and methanol is mixed with the fats, methanol, and anion exchange resin, and subjected to a transesterification reaction. Reaction column 13 as a reactor for producing fatty acid ester, separation tank 14 as a separator for stationary separation of produced fatty acid ester and by-product glycerin, and fatty acid for storing fatty acid ester separated from glycerin It has an ester storage tank 15 and a glycerin storage tank 16 for storing by-product glycerin. .

そして油脂類貯蔵槽11a,メタノール貯蔵槽11bと遊離脂肪酸除去カラム12とが油脂およびメタノールのそれぞれの供給ポンプを介して配管により接続されている。また、遊離脂肪酸除去カラム12,反応カラム13,分離槽14が直列に配管等により接続されている。更に分離槽14と脂肪酸エステル貯蔵槽15,グリセリン貯蔵槽16とが配管により接続されている。配管としては、テフロン(登録商標)等の材料よりなるものが使用できる。
また遊離脂肪酸除去カラム12と、反応カラム13には、各カラムを加温することで反応を促進させると共に各カラムの保温を行うためのヒータ17a,17bがそれぞれ備えられている。
And the fats and oils storage tank 11a, the methanol storage tank 11b, and the free fatty-acid removal column 12 are connected by piping through the supply pumps of fat and methanol. Moreover, the free fatty acid removal column 12, the reaction column 13, and the separation tank 14 are connected in series by piping or the like. Further, the separation tank 14, the fatty acid ester storage tank 15, and the glycerin storage tank 16 are connected by a pipe. As piping, what consists of materials, such as Teflon (trademark), can be used.
In addition, the free fatty acid removal column 12 and the reaction column 13 are respectively provided with heaters 17a and 17b for warming each column to promote the reaction and to keep each column warm.

以下、このように構成された脂肪酸エステル生成装置10により脂肪酸エステルを生成する生成系について、その工程の説明を行う。   Hereinafter, the process is demonstrated about the production | generation system which produces | generates fatty acid ester by the fatty acid ester production | generation apparatus 10 comprised in this way.

(除去工程)
本実施の形態において、触媒としてアニオン交換樹脂を用い、油脂類とメタノールとのエステル交換反応により脂肪酸エステルを生成する生成工程の前処理として、油脂類に含まれる遊離脂肪酸をカチオン交換樹脂により除去する除去工程を設けることが好ましい。即ち、カチオン交換樹脂を触媒とし、油脂類に含まれる遊離脂肪酸とメタノールとのエステル化反応により脂肪酸エステルを生成することにより、遊離脂肪酸を除去する。
本実施の形態では、この遊離脂肪酸は、次の生成工程でエステル交換反応の場において鹸化反応を生じず不純物となることはない。そのためカチオン交換樹脂により遊離脂肪酸を除去する除去工程は必須ではないが、脂肪酸エステルの収率が落ちることになる。また油脂類として廃食油等を使用した場合、その中に含まれる遊離脂肪酸の量に変動が生じやすい。よってその変動を緩和し、品質の安定した脂肪酸エステルを製造するという観点からも除去工程を設けることは有効である。
(Removal process)
In the present embodiment, an anion exchange resin is used as a catalyst, and free fatty acids contained in the fats and oils are removed by a cation exchange resin as a pretreatment in a production step of producing a fatty acid ester by an ester exchange reaction between the fats and methanol. It is preferable to provide a removal step. That is, free fatty acids are removed by producing fatty acid esters by esterification reaction of free fatty acids contained in fats and oils with methanol using a cation exchange resin as a catalyst.
In the present embodiment, this free fatty acid does not cause a saponification reaction and does not become an impurity in the transesterification reaction in the next production step. Therefore, although the removal process which removes free fatty acid with a cation exchange resin is not essential, the yield of fatty acid ester will fall. Moreover, when waste cooking oil etc. are used as fats and oils, it is easy to produce fluctuation | variation in the quantity of the free fatty acid contained in it. Therefore, it is effective to provide a removal step from the viewpoint of reducing the fluctuation and producing a fatty acid ester having stable quality.

具体的な手順としては、まず油脂類貯蔵槽11aとメタノール貯蔵槽11bより油脂類とメタノールを図示しないポンプにより送出し、遊離脂肪酸除去カラム12内に導入する。そして遊離脂肪酸除去カラム12内には予めカチオン交換樹脂が充填されており、このカチオン交換樹脂と、油脂類、メタノールが混合することにより上述した反応が生じる。その結果油脂類に含まれる遊離脂肪酸は、除去される。またヒータ17aにより、適切な温度に遊離脂肪酸除去カラム12内は加温され、反応が効率的に行われる。遊離脂肪酸除去カラム12内の温度としては、例えば60℃とすることができる。   As a specific procedure, first, oil and fat and methanol are sent from the oil and fat storage tank 11 a and the methanol storage tank 11 b by a pump (not shown) and introduced into the free fatty acid removal column 12. The free fatty acid removal column 12 is filled with a cation exchange resin in advance, and the above-described reaction occurs when this cation exchange resin is mixed with fats and oils and methanol. As a result, free fatty acids contained in the fats and oils are removed. Moreover, the inside of the free fatty acid removal column 12 is heated to an appropriate temperature by the heater 17a, and the reaction is efficiently performed. The temperature in the free fatty acid removal column 12 can be set to 60 ° C., for example.

(生成工程)
次に遊離脂肪酸が除去された油脂類、メタノールは、反応カラム13に導入される。反応カラム13への導入は、ポンプ等を使用してもよいが、遊離脂肪酸除去カラム12からの残圧により、反応カラム13に導入することもできる。
反応カラム13内には予めアニオン交換樹脂が充填されており、油脂類およびメタノールをアニオン交換樹脂が充填された反応カラム13に導入することで、エステル交換反応が生じ脂肪酸エステルが生成する。また副生品としてグリセリンが生成する。
ここで生じるエステル交換反応の反応式は下記の通りである。なおここでは油脂類としてトリグリセリドを例として、またメタノールは一般的なアルコール類として説明を行っている。
(Generation process)
Next, the fats and oils from which free fatty acids have been removed and methanol are introduced into the reaction column 13. For introduction into the reaction column 13, a pump or the like may be used, but it can also be introduced into the reaction column 13 by the residual pressure from the free fatty acid removal column 12.
The reaction column 13 is filled with an anion exchange resin in advance, and by introducing fats and oils and methanol into the reaction column 13 filled with the anion exchange resin, an ester exchange reaction occurs and a fatty acid ester is generated. In addition, glycerin is produced as a by-product.
The reaction formula of the transesterification reaction generated here is as follows. Here, triglyceride is used as an example for fats and oils, and methanol is used as a general alcohol.

Figure 2010195938
Figure 2010195938

また上記エステル交換反応は、反応カラム13に取り付けられたヒータ17bにより、適切な温度に加温され、反応が効率的に行われる。反応温度としては、好ましくは30℃〜90℃、より好ましくは、40℃〜60℃で行なう。
また反応圧力としては、好ましくは0.05MPa〜10MPa、より好ましくは、0.05MPa〜1MPaであるが、通常は大気圧下で行われる。
Further, the transesterification reaction is heated to an appropriate temperature by the heater 17b attached to the reaction column 13, and the reaction is efficiently performed. The reaction temperature is preferably 30 ° C to 90 ° C, more preferably 40 ° C to 60 ° C.
The reaction pressure is preferably 0.05 MPa to 10 MPa, more preferably 0.05 MPa to 1 MPa, but it is usually performed under atmospheric pressure.

またこの反応は、可逆反応であるため平衡収率が存在する。そのため脂肪酸エステルが含まれる脂肪酸エステル相には脂肪酸エステルの他に未反応のトリグリセリド、中間生成物であるジグリセリド、モノグリセリドが残留することが多い。脂肪酸エステルの用途であるディーゼルエンジン用燃料という観点からは、これらの他の生成物はエンジン系フィルタの目詰まりを誘発し、エンジントラブルの原因となる。これを防ぐため原料であるアルコール類を化学量論比よりも過剰に(例えば、トリグリセリドの5モル当量〜10モル当量)加えるのが好ましい。   Moreover, since this reaction is a reversible reaction, an equilibrium yield exists. Therefore, in the fatty acid ester phase containing the fatty acid ester, unreacted triglyceride, diglyceride and monoglyceride as intermediate products often remain in addition to the fatty acid ester. From the viewpoint of diesel engine fuel, which is the use of fatty acid esters, these other products induce clogging of engine system filters and cause engine trouble. In order to prevent this, it is preferable to add alcohol as a raw material in excess of the stoichiometric ratio (for example, 5 molar equivalent to 10 molar equivalent of triglyceride).

なお、図1に示した脂肪酸エステル生成装置10の反応カラム13は、1つであっても複数であってもよい。反応カラム13を例えば直列に複数設けることでエステル交換反応を段階的に行うことができ、高純度の脂肪酸エステルを生成しやすくなる。
また、上述した例では、遊離脂肪酸除去カラム12と反応カラム13の加温や保温を行うため、ヒータ17a,17bを使用したが、加温機能や保温機能を有するものであればこれに限られるものではない。例えば、遊離脂肪酸除去カラム12や反応カラム13にジャケット付きのものを用い、熱水または蒸気などで加温する方法も採ることもできる。
In addition, the reaction column 13 of the fatty acid ester production | generation apparatus 10 shown in FIG. For example, by providing a plurality of reaction columns 13 in series, a transesterification reaction can be performed in a stepwise manner, and a high-purity fatty acid ester is easily generated.
Further, in the above-described example, the heaters 17a and 17b are used to warm and keep the free fatty acid removal column 12 and the reaction column 13, but the heaters 17a and 17b are limited to those having a warming function and a warming function. It is not a thing. For example, a method of using a jacket with a free fatty acid removal column 12 or a reaction column 13 and heating it with hot water or steam can be employed.

(分離工程)
上記エステル交換反応後は、生成した脂肪酸エステルとグリセリンとは、分離槽14に送られる。これらの分離槽14への導入は、ポンプ等を使用してもよいが、反応カラム13からの残圧により、分離槽14に導入してもよい。
脂肪酸エステルとグリセリンとの分離は遠心分離機などの分離装置を別途使用してもよいが、脂肪酸エステルとグリセリンは比重差があり、通常は反応終了後に静置すると重力により二層に分離する。よって分離槽14内で、静置を行うことで脂肪酸エステルとグリセリンとは分離することができる。
本実施の形態では、グリセリンより脂肪酸エステルの方が比重が小さいため、脂肪酸エステルが上層となり、グリセリンは下層となって分離する。
(Separation process)
After the transesterification reaction, the produced fatty acid ester and glycerin are sent to the separation tank 14. For introduction into these separation tanks 14, a pump or the like may be used, but they may be introduced into the separation tank 14 by residual pressure from the reaction column 13.
Separation apparatus such as a centrifugal separator may be used separately for separation of fatty acid ester and glycerin, but fatty acid ester and glycerin have a difference in specific gravity, and normally, when left standing after completion of the reaction, they are separated into two layers by gravity. Therefore, the fatty acid ester and glycerin can be separated by standing in the separation tank 14.
In this embodiment, since the specific gravity of fatty acid ester is smaller than that of glycerin, fatty acid ester is an upper layer and glycerin is a lower layer and separated.

そして脂肪酸エステルとグリセリンが十分に分離するのを待ち、脂肪酸エステルは、脂肪酸エステル貯蔵槽15へ送られ、グリセリンは、グリセリン貯蔵槽16へ送られて、それぞれ貯蔵される。   Then, after the fatty acid ester and glycerin are sufficiently separated, the fatty acid ester is sent to the fatty acid ester storage tank 15, and the glycerin is sent to the glycerin storage tank 16 and stored therein.

なお、上述した脂肪酸エステル生成装置10において、油脂類に含まれる固形分を除去するために遊離脂肪酸除去カラム12の前に図示しないフィルタ(図示せず)を設けてもよい。また、破砕されたカチオン交換樹脂やアニオン交換樹脂を除去するために反応カラム13の後に同様にフィルタ(図示せず)を設けてもよい。   In addition, in the fatty acid ester production | generation apparatus 10 mentioned above, in order to remove the solid content contained in fats and oils, you may provide the filter (not shown) in front of the free fatty acid removal column 12 not shown. Further, a filter (not shown) may be similarly provided after the reaction column 13 in order to remove the crushed cation exchange resin or anion exchange resin.

ここで、上述した反応カラム13内に充填されたアニオン交換樹脂は、反応を行ううちに失活等により、その触媒としての機能が低下していく。そこで触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を再生する必要がある。本実施の形態では、触媒機能が低下したアニオン交換樹脂の再生は、以下に説明を行う再生系で行う。   Here, the function of the anion exchange resin packed in the above-described reaction column 13 as a catalyst decreases due to deactivation or the like during the reaction. Therefore, it is necessary to regenerate the anion exchange resin having a reduced catalytic function. In the present embodiment, the regeneration of the anion exchange resin having a lowered catalyst function is performed by a regeneration system described below.

図2は、本実施の形態による再生系の一例を示す図である。
図2に示す再生系としてのアニオン交換樹脂再生装置20は、失活等により触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を貯蔵すると共に再生したアニオン交換樹脂を貯蔵する貯蔵器としてのアニオン交換樹脂貯蔵槽21と、触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を再生する再生器としての再生カラム22と、触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を再生するための薬液である酸溶液とアルカリ溶液を貯蔵する酸溶液貯蔵槽23aおよびアルカリ溶液貯蔵槽23bと、アニオン交換樹脂を再生するために使用した後の廃液となった酸溶液を貯蔵する酸廃液槽24aと、同様に廃液となったアルカリ溶液を貯蔵するアルカリ廃液槽24bと、再生したアニオン交換樹脂を洗浄する上水を貯蔵する上水貯蔵槽25と、アニオン交換樹脂貯蔵槽21に貯蔵された触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を再生カラム22に送る手段であり再生したアニオン交換樹脂を再生カラム22から取り出しアニオン交換樹脂貯蔵槽21に送る手段としての水エゼクター26とを備えている。ここで再生カラム22は、反応カラム13(図1参照)とは別のものである。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a reproduction system according to the present embodiment.
An anion exchange resin regeneration device 20 as a regeneration system shown in FIG. 2 stores an anion exchange resin having a reduced catalyst function due to deactivation or the like and stores an anion exchange resin regenerated and stores the regenerated anion exchange resin 21. And a regeneration column 22 as a regenerator for regenerating an anion exchange resin having a reduced catalytic function, and an acid solution storage tank for storing an acid solution and an alkaline solution which are chemicals for regenerating the anion exchange resin having a decreased catalytic function 23a and an alkaline solution storage tank 23b, an acid waste liquid tank 24a for storing an acid solution which has become a waste liquid after being used to regenerate the anion exchange resin, and an alkaline waste liquid tank for storing an alkaline solution which has also become a waste liquid 24b, stored in an anion exchange resin storage tank 21 and an anion exchange resin storage tank 25 for storing clean water for washing the regenerated anion exchange resin Is catalytic function is provided with a water ejector 26 as means for sending the anion exchange resin reservoir 21 takes out the anion exchange resin was regenerated a means for sending to the regeneration column 22 anion exchange resin was reduced from the regeneration column 22. Here, the regeneration column 22 is different from the reaction column 13 (see FIG. 1).

そしてアニオン交換樹脂貯蔵槽21と再生カラム22とは、水エゼクター26を介して配管により接続している。同様に、酸溶液貯蔵槽23a,アルカリ溶液貯蔵槽23b,上水貯蔵槽25と再生カラム22とが、また再生カラム22と酸廃液槽24a,アルカリ廃液槽24bとが配管により接続している。配管としては、ポリ塩化ビニル等の材料よりなるものが使用できる。   The anion exchange resin storage tank 21 and the regeneration column 22 are connected by a pipe via a water ejector 26. Similarly, the acid solution storage tank 23a, the alkaline solution storage tank 23b, the clean water storage tank 25, and the regeneration column 22 are connected to each other, and the regeneration column 22, the acid waste liquid tank 24a, and the alkaline waste liquid tank 24b are connected by piping. As piping, what consists of materials, such as a polyvinyl chloride, can be used.

以下、このように構成されたアニオン交換樹脂再生装置20により失活等により触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を再生する工程の説明を行う。   Hereinafter, a process of regenerating an anion exchange resin having a reduced catalyst function due to deactivation or the like by the anion exchange resin regenerating apparatus 20 configured as described above will be described.

(移送工程)
まず、触媒機能が低下したアニオン交換樹脂の入った反応カラム13を、アニオン交換樹脂が充填されたまま取り外す。反応カラム13は着脱自在であり、いわゆるカートリッジ式になっている。そして、触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を反応カラム13に充填したまま移送させることができる。実際にはアニオン交換樹脂再生装置20のある場所まで移送を行う。
触媒機能が低下したアニオン交換樹脂が充填された反応カラム13をアニオン交換樹脂再生装置20のある場所まで移送した後は、反応カラム13から触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を取り出し、いったんアニオン交換樹脂貯蔵槽21に貯蔵される。ここでアニオン交換樹脂貯蔵槽21は、複数の反応カラム13からアニオン交換樹脂を取り出し貯蔵することができる大きさを有する。
次に、水エゼクター26により、アニオン交換樹脂貯蔵槽21に貯蔵されていた触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を再生カラム22に送り、再生カラム22に移送し充填する。ここで再生カラム22は、複数の反応カラム13から取り出されたアニオン交換樹脂を充填するのに十分な大きさを有し、一度に多くのアニオン交換樹脂の再生処理を行うことができる。
(Transfer process)
First, the reaction column 13 containing the anion exchange resin having a lowered catalyst function is removed while being filled with the anion exchange resin. The reaction column 13 is detachable and is a so-called cartridge type. Then, the anion exchange resin having a lowered catalytic function can be transferred while being packed in the reaction column 13. Actually, the transfer is performed to a place where the anion exchange resin regenerator 20 is located.
After the reaction column 13 filled with the anion exchange resin having a reduced catalytic function is transferred to a place where the anion exchange resin regenerator 20 is located, the anion exchange resin having a reduced catalytic function is taken out of the reaction column 13 and once an anion exchange resin is obtained. It is stored in the storage tank 21. Here, the anion exchange resin storage tank 21 has a size capable of taking out and storing the anion exchange resin from the plurality of reaction columns 13.
Next, the water ejector 26 sends the anion exchange resin having a reduced catalytic function stored in the anion exchange resin storage tank 21 to the regeneration column 22 and transfers it to the regeneration column 22 for filling. Here, the regeneration column 22 has a sufficient size to be filled with the anion exchange resins taken out from the plurality of reaction columns 13, and a large number of the anion exchange resins can be regenerated at a time.

(再生工程)
次に、酸溶液貯蔵槽23aから図示しないポンプ等を用いて、再生カラム22内に所定の酸溶液を供給する。本実施の形態では酸溶液として塩酸水溶液を使用する。これにより触媒機能が低下したアニオン交換樹脂に吸着している脂肪酸を溶離することができる。そしてこのときアニオン交換樹脂の交換基は塩素基に置換されて塩素形となる。このようにしてアニオン交換樹脂の酸処理を行った後、使用した塩酸水溶液は、酸廃液として再生カラム22の下部から抜き取られ、酸廃液槽24aに送られる。
(Regeneration process)
Next, a predetermined acid solution is supplied into the regeneration column 22 from the acid solution storage tank 23a using a pump or the like (not shown). In this embodiment, an aqueous hydrochloric acid solution is used as the acid solution. As a result, the fatty acid adsorbed on the anion exchange resin having a reduced catalytic function can be eluted. At this time, the exchange group of the anion exchange resin is substituted with a chlorine group to form a chlorine form. After the acid treatment of the anion exchange resin in this manner, the used aqueous hydrochloric acid solution is withdrawn from the lower part of the regeneration column 22 as an acid waste liquid and sent to the acid waste liquid tank 24a.

次に、アルカリ溶液貯蔵槽23bから図示しないポンプ等を用いて、再生カラム22内に所定のアルカリ溶液を供給する。本実施の形態ではアルカリ溶液として水酸化ナトリウム水溶液を使用する。これによりアニオン交換樹脂は水酸化され、交換基として結合していた塩素基は水酸基に置換されて水酸形となる。このようにしてアニオン交換樹脂のアルカリ処理を行った後、使用した水酸化ナトリウム水溶液は、アルカリ廃液として再生カラム22の下部から抜き取られ、アルカリ廃液槽24bに送られる。
再生カラム22は、このように酸溶液やアルカリ溶液を使用するため内面にゴムライニングを施した鋼板製のものを使用することが好ましい。
Next, a predetermined alkaline solution is supplied into the regeneration column 22 from the alkaline solution storage tank 23b using a pump or the like (not shown). In this embodiment, an aqueous sodium hydroxide solution is used as the alkaline solution. As a result, the anion exchange resin is hydroxylated, and the chlorine group bonded as an exchange group is substituted with a hydroxyl group to be in the hydroxy form. After the alkali treatment of the anion exchange resin is performed in this way, the used aqueous sodium hydroxide solution is withdrawn from the lower portion of the regeneration column 22 as an alkaline waste liquid and sent to the alkaline waste liquid tank 24b.
Since the regeneration column 22 uses an acid solution or an alkali solution in this manner, it is preferable to use a steel plate having a rubber lining on the inner surface.

そして、上水貯蔵槽25から図示しないポンプ等を用いて、上水を再生カラム22内に供給する。これにより前述した酸やアルカリ溶液の所定濃度への希釈およびアニオン交換樹脂に残存する水酸化ナトリウム水溶液を除去するための洗浄を行うことができる。   Then, clean water is supplied from the clean water storage tank 25 into the regeneration column 22 using a pump or the like (not shown). As a result, the aforementioned acid or alkali solution can be diluted to a predetermined concentration and washed to remove the aqueous sodium hydroxide solution remaining in the anion exchange resin.

以上の工程により触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を再生することができる。この再生工程は、反応カラム13に充填されるアニオン交換樹脂の量よりも大きいバッチサイズで行うことができるため、より効率的にアニオン交換樹脂の再生を行うことができる。   The anion exchange resin having a reduced catalyst function can be regenerated by the above steps. Since this regeneration step can be performed with a batch size larger than the amount of anion exchange resin packed in the reaction column 13, the anion exchange resin can be more efficiently regenerated.

(返送工程)
そして、前述した水エゼクター26により、再生したアニオン交換樹脂を再生カラム22からアニオン交換樹脂貯蔵槽21に送り、貯蔵する。アニオン交換樹脂貯蔵槽21にはアニオン交換樹脂と水を分離するメッシュ状のろ布が具備されており、槽下部の弁(図示せず)を開けることにより水切りが可能な構造を有している。アニオン交換樹脂をアニオン交換樹脂貯蔵槽に受け入れた後は前述した弁を開けて十分な時間放置し、同伴水を切ると、乾燥状態に達する。そして、乾燥状態とした再生したアニオン交換樹脂は、再び反応カラム13に充填される。このとき、反応カラム13を真空発生装置(図示せず)などで負圧にすると、そこに生ずる気流に乗ってアニオン交換樹脂は容易に反応器に吸い込まれ、アニオン交換樹脂は移動に水を用いずに乾燥状態が保たれたまま反応カラム13に充填される。なお、真空発生装置と反応カラム13との間にはアニオン交換樹脂を通さないメッシュ状のろ布が具備されている。
(Return process)
Then, the regenerated anion exchange resin is sent from the regeneration column 22 to the anion exchange resin storage tank 21 and stored by the water ejector 26 described above. The anion exchange resin storage tank 21 is provided with a mesh-like filter cloth for separating the anion exchange resin and water, and has a structure capable of draining water by opening a valve (not shown) at the bottom of the tank. . After the anion exchange resin is received in the anion exchange resin storage tank, the valve described above is opened and left for a sufficient period of time. Then, the regenerated anion exchange resin in a dry state is filled in the reaction column 13 again. At this time, when the reaction column 13 is set to a negative pressure by a vacuum generator (not shown) or the like, the anion exchange resin is easily sucked into the reactor by riding on the air flow generated there, and the anion exchange resin uses water for movement. Instead, the reaction column 13 is filled in a dry state. A mesh-like filter cloth that does not allow anion exchange resin to pass is provided between the vacuum generator and the reaction column 13.

そして、再生したアニオン交換樹脂は反応カラム13に充填したまま脂肪酸エステルを生成する場所である脂肪酸エステル生成装置10(図1参照)まで返送され、再び脂肪酸エステル生成装置10に取り付けられる。   Then, the regenerated anion exchange resin is returned to the fatty acid ester generator 10 (see FIG. 1) where the fatty acid ester is generated while being packed in the reaction column 13, and is attached to the fatty acid ester generator 10 again.

このように反応カラム13にアニオン交換樹脂を充填したまま、脂肪酸エステル生成装置10からアニオン交換樹脂再生装置20への移送とアニオン交換樹脂再生装置20から脂肪酸エステル生成装置10への返送を行うことにより、より容易にまた安全にアニオン交換樹脂の運搬を行うことが可能となる。   In this way, by transferring the fatty acid ester generator 10 to the anion exchange resin regenerator 20 and returning the anion exchange resin regenerator 20 to the fatty acid ester generator 10 while the reaction column 13 is filled with the anion exchange resin. Thus, the anion exchange resin can be transported more easily and safely.

また、脂肪酸エステル生成装置10とアニオン交換樹脂再生装置20とを別系統とすることで、脂肪酸エステル生成装置10に付帯して同一場所にアニオン交換樹脂再生装置20を設置する必要がない。そのため脂肪酸エステル生成装置10を設置する場所の制約を受けにくい。即ち、狭い場所や、酸溶液、アルカリ溶液の入手、取り扱い、廃液処理等が困難な場所においても脂肪酸エステルの製造を行うことができる。   Moreover, it is not necessary to attach the fatty acid ester production | generation apparatus 10 and the anion exchange resin regeneration apparatus 20 to another system, and to attach the fatty acid ester production | generation apparatus 10 and to install the anion exchange resin reproduction | regeneration apparatus 20 in the same place. Therefore, it is difficult to be restricted by the place where the fatty acid ester generator 10 is installed. That is, the fatty acid ester can be produced in a narrow place or a place where it is difficult to obtain, handle, or treat the waste solution of an acid solution or an alkali solution.

更に、アニオン交換樹脂再生装置20で大量のアニオン交換樹脂の再生をまとめて行うことができるため、酸溶液、アルカリ溶液等の薬液のロスが少なくなりやすい。更に再生処理を行う回数を減少させることができるため、労力の節約を行いやすくなる。   Furthermore, since a large amount of anion exchange resin can be regenerated together with the anion exchange resin regeneration device 20, loss of chemical solutions such as acid solution and alkali solution tends to be reduced. Furthermore, since the number of reproduction processes can be reduced, labor can be saved easily.

また更に、従来のように反応カラム13と再生カラム22を兼用する場合に比べ、反応カラム13の構造を簡略化することができる。即ち、反応カラム13に酸溶液、アルカリ溶液等の薬液の供給口を設ける必要がない。また再生のため酸溶液やアルカリ溶液を反応カラム13内に導入する必要があり、酸溶液やアルカリ溶液による腐食を防止するため内面にゴムライニングを施したものを使用する必要があったが、本実施の形態では、不必要である。即ち、内面にゴムライニングを施さない通常のステンレス製のカラムを反応カラム13として使用することができる。また運転操作も簡単になるため、運転員の熟練を必ずしも要しない。   Furthermore, the structure of the reaction column 13 can be simplified as compared with the conventional case where the reaction column 13 and the regeneration column 22 are combined. That is, it is not necessary to provide the reaction column 13 with a supply port for a chemical solution such as an acid solution or an alkali solution. In addition, it is necessary to introduce an acid solution or an alkali solution into the reaction column 13 for regeneration, and it is necessary to use a rubber-lined inner surface to prevent corrosion due to the acid solution or the alkali solution. In the embodiment, it is unnecessary. That is, a normal stainless steel column having no rubber lining on the inner surface can be used as the reaction column 13. Moreover, since the driving operation is simplified, the skill of the operator is not necessarily required.

以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail using an Example, this invention is not limited by these Examples, unless the summary is exceeded.

〔生成系〕
本実施例では、生成系として図1に示した脂肪酸エステル生成装置10を用いた。
そして、油脂類として廃食油を、またアルコール類としてメタノールを使用し、廃食油/メタノールのモル比が1/6.3になるように調整しつつ、油脂類貯蔵槽11aおよびメタノール貯蔵槽11bから遊離脂肪酸除去カラム12内に導入を行った。なお遊離脂肪酸除去カラム12に導入される直前で、3μmの濾過精度を有する糸巻きフィルタを通して、廃食油に含まれる固形分の除去をおこなった。
[Generator]
In this example, the fatty acid ester production apparatus 10 shown in FIG. 1 was used as the production system.
And, using waste cooking oil as fats and oils and methanol as alcohols, adjusting the molar ratio of waste cooking oil / methanol to 1 / 6.3, the fats and oils storage tank 11a and the methanol storage tank 11b Introduction into the free fatty acid removal column 12 was performed. Immediately before being introduced into the free fatty acid removal column 12, the solid content contained in the waste cooking oil was removed through a spool filter having a filtration accuracy of 3 μm.

次にカチオン交換樹脂である三菱化学株式会社製のダイヤイオンPK208LHを充填した遊離脂肪酸除去カラム12を通し、廃食油中の遊離脂肪酸をメタノールとのエステル化反応により脂肪酸エステルにすることで除去した。このとき反応は大気圧下で行い、ヒータ17aにより、遊離脂肪酸除去カラム12内の温度が60℃になるようにした。   Next, the free fatty acid removal column 12 filled with Diaion PK208LH manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, which is a cation exchange resin, was passed through to remove the free fatty acid in the waste cooking oil by converting it to a fatty acid ester by an esterification reaction with methanol. At this time, the reaction was performed under atmospheric pressure, and the temperature in the free fatty acid removal column 12 was set to 60 ° C. by the heater 17a.

次にアニオン交換樹脂である三菱化学株式会社製のダイヤイオンPA−306Sの交換基をOH基に置換し、充填した反応カラム13で、アニオン交換樹脂を触媒として、廃食油とメタノールとをエステル交換反応させた。その結果、脂肪酸エステルとグリセリンが生成された。このとき反応は大気圧下で行い、ヒータ17bにより、反応カラム13内の温度が50℃になるようにした。   Next, the exchange group of Diaion PA-306S manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, which is an anion exchange resin, is replaced with an OH group, and transesterification of waste cooking oil and methanol is performed using the anion exchange resin as a catalyst in the filled reaction column 13. Reacted. As a result, fatty acid ester and glycerin were produced. At this time, the reaction was performed under atmospheric pressure, and the temperature in the reaction column 13 was adjusted to 50 ° C. by the heater 17b.

次に、生成した脂肪酸エステルとグリセリンを、分離槽14に導入し、静置を行い脂肪酸エステルとグリセリンの分離を行った。分離後、脂肪酸エステルは、脂肪酸エステル貯蔵槽15に送り、またグリセリンは、グリセリン貯蔵槽16に送ってそれぞれ貯蔵を行った。   Next, the produced fatty acid ester and glycerin were introduced into the separation tank 14 and allowed to stand to separate the fatty acid ester and glycerin. After separation, the fatty acid ester was sent to the fatty acid ester storage tank 15, and the glycerin was sent to the glycerin storage tank 16 for storage.

〔再生系〕
本実施例では、再生系として図2に示したアニオン交換樹脂再生装置20を用いた。
まず反応カラム13(図1参照)を失活により触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を充填したまま脂肪酸エステル生成装置10(図1参照)から取り外し、アニオン交換樹脂再生装置20のある場所まで移動を行った。
[Reproduction system]
In this example, the anion exchange resin regeneration apparatus 20 shown in FIG. 2 was used as the regeneration system.
First, the reaction column 13 (see FIG. 1) is removed from the fatty acid ester generator 10 (see FIG. 1) while being filled with the anion exchange resin whose catalytic function has been lowered due to deactivation, and moved to a place where the anion exchange resin regenerator 20 is located. went.

そして、反応カラム13から、触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を取り出し、アニオン交換樹脂貯蔵槽21に貯蔵した。
次に水エゼクター26を使用して、触媒機能が低下したアニオン交換樹脂を再生カラム22に導入した。本実施の形態では、反応カラム13中に充填されていた触媒機能が低下したアニオン交換樹脂の量の4倍の量を再生カラム22内に導入した。
Then, the anion exchange resin having a reduced catalytic function was taken out from the reaction column 13 and stored in the anion exchange resin storage tank 21.
Next, using a water ejector 26, an anion exchange resin having a reduced catalytic function was introduced into the regeneration column 22. In the present embodiment, an amount four times the amount of the anion exchange resin with reduced catalytic function packed in the reaction column 13 is introduced into the regeneration column 22.

次に酸溶液貯蔵槽23aから5%の塩酸水溶液を、またアルカリ溶液貯蔵槽23bから4%の水酸化ナトリウム水溶液を順に再生カラム22内に供給し、通液を行うことでアニオン交換樹脂の再生を行った。使用後の塩酸水溶液は酸廃液槽24aへ、また使用後の水酸化ナトリウム水溶液は、アルカリ廃液槽24bに送り貯蔵した。
上水貯蔵槽25から上水を再生カラム22内に供給し、前述の塩酸水溶液および水酸化ナトリウム水溶液の希釈に供すると共に、再生したアニオン交換樹脂を洗浄した。なお以上の再生カラム22内での反応等は大気圧下で常温にて行った。
Next, 5% hydrochloric acid aqueous solution from the acid solution storage tank 23a and 4% sodium hydroxide aqueous solution from the alkaline solution storage tank 23b are sequentially supplied into the regeneration column 22 and passed through to regenerate the anion exchange resin. Went. The used aqueous hydrochloric acid solution was sent to the acid waste liquid tank 24a, and the used sodium hydroxide aqueous solution was sent to the alkaline waste liquid tank 24b for storage.
Clean water was supplied from the clean water storage tank 25 into the regeneration column 22 for dilution of the hydrochloric acid aqueous solution and the sodium hydroxide aqueous solution, and the regenerated anion exchange resin was washed. The above reaction in the regeneration column 22 was carried out at room temperature under atmospheric pressure.

洗浄が終了後、再生したアニオン交換樹脂は、再び水エゼクター26を用いて、アニオン交換樹脂貯蔵槽21に戻し貯蔵を行った。   After washing, the regenerated anion exchange resin was returned to the anion exchange resin storage tank 21 and stored again using the water ejector 26.

そして、再生したアニオン交換樹脂は、前述のようなアニオン交換樹脂貯蔵槽21でのアニオン交換樹脂乾燥操作および真空発生装置などによる空気輸送手段で以ってアニオン交換樹脂貯蔵槽21から、再び反応カラム13に充填し、反応カラム13に充填された状態で脂肪酸エステル生成装置10まで移動した。そして再び脂肪酸エステル生成装置10に取り付けた。この再生したアニオン交換樹脂を使用し、反応カラム13で、油脂類とメタノールとのエステル交換反応を行うと再び触媒として作用し、脂肪酸エステルが生成することを確認した。   Then, the regenerated anion exchange resin is again sent from the anion exchange resin storage tank 21 to the reaction column by an anion exchange resin drying operation in the anion exchange resin storage tank 21 as described above and pneumatic transport means such as a vacuum generator. 13 and moved to the fatty acid ester generator 10 while being packed in the reaction column 13. And it attached to the fatty acid ester production | generation apparatus 10 again. Using this regenerated anion exchange resin, it was confirmed that when the transesterification reaction between fats and oils and methanol was performed in the reaction column 13, it acted as a catalyst again to produce a fatty acid ester.

本実施の形態による生成系の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the production | generation system by this Embodiment. 本実施の形態による再生系の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the reproduction | regeneration system by this Embodiment.

10…脂肪酸エステル生成装置、12…遊離脂肪酸除去カラム、13…反応カラム、14…分離槽、20…アニオン交換樹脂再生装置、21…アニオン交換樹脂貯蔵槽、22…再生カラム、26…水エゼクター DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fatty acid ester production | generation apparatus, 12 ... Free fatty acid removal column, 13 ... Reaction column, 14 ... Separation tank, 20 ... Anion exchange resin regeneration apparatus, 21 ... Anion exchange resin storage tank, 22 ... Regeneration column, 26 ... Water ejector

Claims (7)

触媒としてアニオン交換体を用い、油脂類とアルコール類とのエステル交換反応により脂肪酸エステルを製造する脂肪酸エステルの製造方法であって、
前記油脂類および前記アルコール類をアニオン交換体が充填された反応器に導入することで、前記脂肪酸エステルを生成する生成工程と、
生成した前記脂肪酸エステルを副生品と分離する分離工程と、
前記反応器を移送し、複数の前記反応器から前記アニオン交換体を取り出し、再生処理を行う再生器に充填する移送工程と、
前記反応器とは別の再生器にて前記アニオン交換体の再生処理を行う再生工程と、
再生された前記アニオン交換体を前記再生器から取り出し、前記反応器へ充填し返送する返送工程と、
を有することを特徴とする脂肪酸エステルの製造方法。
A method for producing a fatty acid ester using an anion exchanger as a catalyst and producing a fatty acid ester by a transesterification reaction between fats and alcohols,
A step of producing the fatty acid ester by introducing the fats and oils and the alcohol into a reactor filled with an anion exchanger;
A separation step of separating the produced fatty acid ester from by-products,
A transfer step of transferring the reactor, taking out the anion exchanger from the plurality of reactors, and filling the regenerator for performing a regeneration treatment;
A regeneration step of regenerating the anion exchanger in a regenerator separate from the reactor;
A return step of removing the regenerated anion exchanger from the regenerator, filling the reactor and returning it;
The manufacturing method of the fatty acid ester characterized by having.
前記反応器は、着脱自在であり、前記アニオン交換体を当該反応器に充填したまま前記移送および前記返送を行うことを特徴とする請求項1に記載の脂肪酸エステルの製造方法。   The method for producing a fatty acid ester according to claim 1, wherein the reactor is detachable, and the transfer and the return are performed while the anion exchanger is filled in the reactor. 前記再生工程は、前記アニオン交換体に吸着している脂肪酸を溶離し、当該アニオン交換体を水酸化することにより行うことを特徴とする請求項1または2に記載の脂肪酸エステルの製造方法。   The method for producing a fatty acid ester according to claim 1 or 2, wherein the regeneration step is performed by eluting the fatty acid adsorbed on the anion exchanger and hydroxylating the anion exchanger. 前記生成工程の前に、カチオン交換体を触媒とし、前記油脂類に含まれる遊離脂肪酸と前記アルコール類とのエステル化反応により脂肪酸エステルを生成することにより、当該遊離脂肪酸を除去する除去工程を更に有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の脂肪酸エステルの製造方法。   Prior to the production step, a removal step of removing the free fatty acid by using a cation exchanger as a catalyst and producing a fatty acid ester by an esterification reaction between the free fatty acid contained in the oil and fat and the alcohol is further performed The method for producing a fatty acid ester according to any one of claims 1 to 3, comprising: 触媒としてアニオン交換体を用い、油脂類とアルコール類とのエステル交換反応により脂肪酸エステルを製造する脂肪酸エステルの製造装置であって、
前記油脂類、前記アルコール類および前記アニオン交換体を混合し、前記脂肪酸エステルを生成する着脱自在な反応器と、
生成した前記脂肪酸エステルを副生品と分離する分離器と、
前記反応器を再生処理を行う再生器に移送する移送手段と、
前記アニオン交換体の再生を行う前記反応器とは別の再生器と、
再生された前記アニオン交換体を前記反応器へ充填し返送する返送手段と、
を有することを特徴とする脂肪酸エステルの製造装置。
An apparatus for producing a fatty acid ester that uses a anion exchanger as a catalyst and produces a fatty acid ester by an ester exchange reaction between fats and alcohols,
A detachable reactor that mixes the fats and oils, the alcohols and the anion exchanger to produce the fatty acid ester;
A separator for separating the produced fatty acid ester from by-products,
Transfer means for transferring the reactor to a regenerator for performing a regeneration process;
A regenerator separate from the reactor for regenerating the anion exchanger;
A return means for charging and returning the regenerated anion exchanger to the reactor;
An apparatus for producing a fatty acid ester, comprising:
前記油脂類に含まれる遊離脂肪酸をカチオン交換体を使用することで除去する除去器を更に有することを特徴とする請求項5に記載の脂肪酸エステルの製造装置。   The apparatus for producing a fatty acid ester according to claim 5, further comprising a remover that removes free fatty acids contained in the fats and oils by using a cation exchanger. 前記移送手段は、複数の前記反応器から取り出した前記アニオン交換体を貯蔵する貯蔵器に貯蔵した後に、当該アニオン交換体を前記再生器に送る手段を含み、前記返送手段は、再生した当該アニオン交換体を当該再生器から取り出し当該貯蔵器に送る手段を含むことを特徴とする請求項5または6に記載の脂肪酸エステルの製造装置。   The transfer means includes means for sending the anion exchanger to the regenerator after storing the anion exchanger taken out from the plurality of the reactors, and the returning means includes the regenerated anion. 7. The apparatus for producing a fatty acid ester according to claim 5, further comprising means for taking out the exchanger from the regenerator and sending it to the storage.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013159685A (en) * 2012-02-03 2013-08-19 Mitsubishi Chemicals Corp Method for producing fatty acid ester, and biodiesel fuel
JP2015515450A (en) * 2012-02-28 2015-05-28 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション Process for preparing dialkyl carbonate and diol products

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013159685A (en) * 2012-02-03 2013-08-19 Mitsubishi Chemicals Corp Method for producing fatty acid ester, and biodiesel fuel
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