JP5058459B2 - Method for producing fatty acid alkyl ester - Google Patents

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Description

本発明は、脂肪酸アルキルエステル(「脂肪酸エステル」とも言う。)の製造方法に関する。より詳しくは、バイオディーゼル燃料として使用する脂肪酸アルキルエステルを無触媒で製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a fatty acid alkyl ester (also referred to as “fatty acid ester”). More specifically, the present invention relates to a method for producing a fatty acid alkyl ester used as a biodiesel fuel without a catalyst.

一般に「BDF」と略称されるバイオディーゼル燃料は、植物性油、動物性油又はこれらの廃油(例えば、廃食油)の主成分である脂肪酸トリグリセリド(「脂肪酸グリセリド」とも言う。)をエステル交換、あるいは加水分解して得られる脂肪酸をエステル化することにより得られる脂肪酸エステルからなる燃料であり、ディーゼル機関を有する車両、船舶、農工業機械、発電機等に使用可能である。   Biodiesel fuel generally abbreviated as “BDF” is a transesterification of fatty acid triglyceride (also referred to as “fatty acid glyceride”), which is a main component of vegetable oil, animal oil or waste oil (for example, waste cooking oil). Or it is the fuel which consists of fatty acid ester obtained by esterifying the fatty acid obtained by hydrolysis, and can be used for the vehicle which has a diesel engine, a ship, an agricultural industrial machine, a generator, etc.

このバイオディーゼル燃料は、軽油に比べてその排気ガス中の黒鉛や酸性雨の原因となる硫黄酸化物が少なく、浮遊粒子状物質(PM)の発生も少ないため、環境負荷を軽減できるという利点やバイオマス資源由来の燃料であるので、地球上の炭素バランスを崩さないという利点を有することなどから、既に化石燃料の代替としての利用が始まっている。また、油脂類から脂肪酸エステルを工業的に製造する方法も幾つか開発されており、この方法は、概ねアルカリ触媒法、酸触媒法、リパーゼ酵素法に大別できる。   Compared to light oil, this biodiesel fuel has less sulfur oxides that cause graphite and acid rain in its exhaust gas, and generates less suspended particulate matter (PM). Since it is a fuel derived from biomass resources, it has already been used as an alternative to fossil fuels because it has the advantage of not disrupting the global carbon balance. In addition, several methods for industrially producing fatty acid esters from fats and oils have been developed, and this method can be roughly divided into an alkali catalyst method, an acid catalyst method, and a lipase enzyme method.

アルカリ触媒法は、油脂にメタノールと塩基性触媒を加えてエステル交換反応を行うことにより、目的の脂肪酸メチルエステルを得る方法である。この方法は、比較的穏やかな温度・圧力条件で反応を進行させることができるが、精製段階でアルカリ触媒の除去工程が必要となる。また、原料油脂中の遊離脂肪酸とアルカリ触媒が反応してアルカリセッケンを生成したり、原料油脂中の水が触媒機能を低下させたりして、エステル収率の低下を招くなどの問題を抱えている。   The alkali catalyst method is a method for obtaining a target fatty acid methyl ester by adding a methanol and a basic catalyst to an oil and fat and conducting a transesterification reaction. This method allows the reaction to proceed under relatively mild temperature and pressure conditions, but requires a step of removing the alkali catalyst in the purification step. In addition, the free fatty acid in the raw oil and fat reacts with the alkali catalyst to produce alkali soap, and the water in the raw oil and fat reduces the catalytic function, resulting in a decrease in ester yield. Yes.

酸触媒法は、アルカリ触媒法のようなアルカリセッケンの生成は起こらないが、前記アルカリ触媒法同様に、原料油脂中の水分によって触媒機能が低下し、また、反応速度も遅いため、この方法単独で工業的製法とすることは困難である。   The acid catalyst method does not generate alkali soap like the alkali catalyst method, but, like the alkali catalyst method, the catalytic function is lowered by the moisture in the raw oil and fat, and the reaction rate is also slow. Therefore, it is difficult to make an industrial process.

リパーゼ酵素法は、リパーゼ酵素の触媒作用によって、原料油脂をバイオディーゼル燃料へ変換する方法であり、生産物の中和が不要であり、原料中の遊離脂肪酸の影響を受けないなどの利点があるが、メタノール添加量の制御が不可欠であり、反応速度が遅く、コストも高いなどの問題を抱えている。   The lipase enzyme method is a method of converting raw fats and oils into biodiesel fuel by the catalytic action of the lipase enzyme, and there is an advantage that neutralization of the product is unnecessary and it is not affected by free fatty acids in the raw material. However, control of the amount of methanol added is essential, and there are problems such as slow reaction rate and high cost.

これらの製法に対し、本願発明者は、無触媒条件下で脂肪酸エステルを製造する技術を提案している。例えば、特許文献1では、原料油脂を、高温・高圧の超臨界状態又は亜臨界状態のアルコールを溶媒に用いてエステル交換反応及びエステル化反応を行うことによって、脂肪酸エステル組成物を無触媒で製造する技術を提案している。この技術では、脂肪酸アルキルエステルとグリセリンとが反応して脂肪酸モノグリセリドに戻る逆反応が存在するため、脂肪酸アルキルエステル生成方向へ反応を傾けるために大過剰量のアルコールを用いる必要があり、また温度・圧力の条件も厳しく、改良の余地があった。   For these production methods, the present inventor has proposed a technique for producing a fatty acid ester under non-catalytic conditions. For example, in Patent Document 1, a fatty acid ester composition is produced without a catalyst by performing a transesterification reaction and an esterification reaction using raw material fats and oils in a supercritical or subcritical alcohol at a high temperature and high pressure as a solvent. The technology to do is proposed. In this technology, there is a reverse reaction in which the fatty acid alkyl ester and glycerin react to return to the fatty acid monoglyceride. Therefore, it is necessary to use a large excess of alcohol to tilt the reaction in the direction of fatty acid alkyl ester formation, Pressure conditions were severe and there was room for improvement.

また、特許文献2や非特許文献1には、前記特許文献1に示す技術の改良技術が開示されている。より詳しくは、脂肪酸トリグリセリドを含む原料油脂と水を共存させて加水分解し、前記脂肪酸トリグリセリドから脂肪酸とグリセリンを得る第1工程と、この第1工程の生成物にアルコールを添加し、所定の温度・圧力条件で前記生成物中の脂肪酸を脂肪酸アルキルエステルに変換する第2工程(即ち、エステル化工程)と、から構成される製造方法(以下、「無触媒・二段階方法」と称する)が提案されている。   Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 disclose techniques for improving the technique shown in Patent Document 1. More specifically, hydrolysis is performed by coexisting raw material fats and oils containing fatty acid triglycerides and water to obtain fatty acids and glycerin from the fatty acid triglycerides, and alcohol is added to the product of the first step, and a predetermined temperature is obtained. A second process (that is, an esterification process) for converting the fatty acid in the product into a fatty acid alkyl ester under pressure conditions (hereinafter referred to as “non-catalytic / two-stage process”). Proposed.

この無触媒・二段階方法では、第1工程後に、グリセリンを分離除去することにより第2工程での逆反応を有効に阻止し、かつ第1工程から得られた脂肪酸中の水分を除去しておくことで、第2工程のエステル化反応をより優勢に進行させることができる。このため、脂肪酸アルキルエステルを効率良く製造できる。この方法は、特に、水や遊離脂肪酸を含む廃油などの原料油脂を用いる脂肪酸アルキルエステルの工業的製法として有用な技術である。
特開2000−204392号公報。 PCT国際公開 WO03/106604号公報。 Journal of the Japan Institute of Energy,Vol.84,413−419(2005)。
In this non-catalytic two-step method, after the first step, glycerin is separated and removed to effectively prevent the reverse reaction in the second step, and water in the fatty acid obtained from the first step is removed. By setting it, the esterification reaction in the second step can proceed more preferentially. For this reason, fatty acid alkyl ester can be manufactured efficiently. This method is particularly useful as an industrial process for producing fatty acid alkyl esters using raw oils and fats such as waste oil containing water and free fatty acids.
JP 2000-204392 A. PCT International Publication WO 03/106604. Journal of the Japan Institute of Energy, Vol. 84, 413-419 (2005).

上記特許文献2や非特許文献1に開示された脂肪酸アルキルエステルの無触媒・二段階方法の全体の製造効率向上を図るためには、第1工程(加水分解工程)での反応速度を高める必要がある。そのために、該第1工程の反応系に硫酸や塩酸などの酸触媒を添加する方法が考えられるが、この方法では、第1工程後に前記酸触媒を除去する工程が加わって工程が複雑化し、何よりも無触媒で行う本製造方法の本質的利点が失われてしまう。   In order to improve the overall production efficiency of the non-catalytic and two-stage process for fatty acid alkyl esters disclosed in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, it is necessary to increase the reaction rate in the first step (hydrolysis step). There is. For this purpose, a method of adding an acid catalyst such as sulfuric acid or hydrochloric acid to the reaction system of the first step can be considered, but in this method, a step of removing the acid catalyst is added after the first step, and the process becomes complicated. Above all, the essential advantages of the present production process without catalyst are lost.

そこで、本発明では、脂肪酸アルキルエステルの無触媒・二段階製造方法の触媒不使用の思想を堅持しながら反応速度を高め、脂肪酸アルキルエステルの製造効率の向上を達成することを主な目的とする。   Therefore, the main object of the present invention is to increase the reaction rate and improve the production efficiency of fatty acid alkyl esters while maintaining the catalyst-free idea of the non-catalytic and two-stage production method of fatty acid alkyl esters. .

本願発明者らは、原料油脂に含まれる脂肪酸トリグリセリドを、水のイオン積を増大させた超臨界水又は亜臨界水で加水分解を行なうことにより脂肪酸とグリセリンを得る工程の反応速度の更なる向上を達成するべく鋭意研究を重ねた。その結果、前記工程の生成物中に含まれる脂肪酸の所定量をもう一度この工程に戻して使用することにより、当該脂肪酸が本工程において触媒(酸触媒)として作用することを新規に見出した。これにより、超臨界水又は亜臨界水条件で向上した第1工程の反応速度をさらに高いレベルに維持しながら連続的に脂肪酸アルキルエステルを製造できることを突き止めた。即ち、本願発明者らは、酸触媒をわざわざ外部から添加しなくても、脂肪酸トリグリセリドを加水分解して脂肪酸とグリセリンを得る工程の反応速度を一層高めることができることを新規に突き止めた。   The inventors of the present application further improve the reaction rate of the step of obtaining fatty acid and glycerin by hydrolyzing fatty acid triglyceride contained in the raw oil and fat with supercritical water or subcritical water with increased water ion product. We have earnestly researched to achieve this. As a result, it was newly found that the fatty acid acts as a catalyst (acid catalyst) in this step by using a predetermined amount of the fatty acid contained in the product of the above step once again in this step. Thus, it was found that the fatty acid alkyl ester can be continuously produced while maintaining the reaction rate of the first step improved under supercritical water or subcritical water conditions at a higher level. That is, the present inventors have newly found that the reaction rate of the step of hydrolyzing fatty acid triglyceride to obtain fatty acid and glycerin can be further increased without adding an acid catalyst from the outside.

そこで、本発明の脂肪酸アルキルエステルの製造方法では、原料油脂に含まれる脂肪酸トリグリセリドを所定の温度・圧力条件の超臨界水又は亜臨界水で加水分解して脂肪酸とグリセリンを得る第1工程と、前記第1工程から得られる生成物を含む反応溶液を水相と油相に相分離させて、前記生成物のうちグリセリンを水相に、脂肪酸を油相にそれぞれ分離する相分離工程と、前記相分離工程によって回収した前記油相にアルコールを添加し、所定の温度・圧力条件で前記油相に含まれる脂肪酸を脂肪酸アルキルエステルに変換する第2工程と、を少なくとも行い、その際、前記相分離工程により得た油相から、前記第1工程の生成物に含まれる全脂肪酸量の3〜70重量%の脂肪酸を分離し、前記第1工程に返送して使用する Therefore, in the method for producing a fatty acid alkyl ester of the present invention, the fatty acid triglyceride contained in the raw oil and fat is hydrolyzed with supercritical water or subcritical water under a predetermined temperature and pressure condition to obtain a fatty acid and glycerin; A phase separation step in which a reaction solution containing the product obtained from the first step is phase-separated into an aqueous phase and an oil phase, and glycerin is separated into an aqueous phase and a fatty acid is separated into an oil phase from the products; Adding alcohol to the oil phase recovered by the phase separation step , and performing at least a second step of converting a fatty acid contained in the oil phase into a fatty acid alkyl ester under a predetermined temperature and pressure condition, From the oil phase obtained by the phase separation step, 3 to 70% by weight of the total fatty acid contained in the product of the first step is separated and returned to the first step for use .

また、本発明では、前記第1工程後に、該工程の生成物の相分離工程、即ち生成物を油相と水相に分離する工程を行なって、グリセリンを水相に除去すると共に脂肪酸を油相に分離し、グリセリンを後続の第2工程へ導入しないように工夫する。この工夫によって、例えば、グリセリンと本第2工程の目的生成物である脂肪酸アルキルエステルとが反応して脂肪酸モノグリセリドに戻る逆反応の発生を有効に防止できるため、前記逆反応を抑えながら脂肪酸アルキルエステル生成反応を効果的に進行させることができる。 In the present invention, after the first step, the phase separation process of the product of the step, ie the product becomes rows separating into an oil phase and an aqueous phase, the fatty acid to remove the glycerin in the aqueous phase It isolate | separates into an oil phase and devise so that glycerin may not be introduced into a subsequent 2nd process. By this device, for example, the occurrence of a reverse reaction in which glycerin and the fatty acid alkyl ester which is the target product of the second step react to return to the fatty acid monoglyceride can be effectively prevented. The production reaction can be effectively advanced.

一方、本発明の製造方法では、前記第1工程は、例えば、温度150〜300℃、圧力5〜25MPaの範囲で行うことができる。また、本発明では、前記相分離工程を、第1工程の温度・圧力条件を維持して行うように工夫する。即ち、第1工程後に生成物を冷却することなく、そのまま相分離することによって、第2工程前に油相(脂肪酸)を再加熱・再加圧する必要がなくなるため、製造プロセス全体のエネルギー効率の向上を達成できる。 On the other hand, in the production method of the present invention, the first step can be performed, for example, at a temperature of 150 to 300 ° C. and a pressure of 5 to 25 MPa. In the present invention, the phase separation step is devised so as to be performed while maintaining the temperature and pressure conditions of the first step. That is, by separating the phase as it is without cooling the product after the first step, there is no need to reheat and repressurize the oil phase (fatty acid) before the second step. Improvement can be achieved.

さらに本発明では、前記第2工程において添加するアルコールの量を、脂肪酸に対する体積比で、0.3〜10とすることが好ましく、0.3〜2.0とすることがより好ましくい。例えば、反応系内の圧力を臨界圧力よりも低くし、前記アルコールの一部を気化することによって、超臨界条件よりもアルコールに対する脂肪酸の濃度が相対的に高い条件で反応を行い、脂肪酸の酸触媒効果を高めるようにする。このような工夫を実施すると、第2工程(エステル化工程)における圧力条件をより緩和しながら酸触媒効果を高めることができるので、好適である。 Further, in the present invention, the amount of alcohol added pressure Te second step smell, in volume ratio fatty, preferably to 0.3 to 10, more it is 0.3-2.0 Konomashikui . For example, the pressure in the reaction system was lower than the critical pressure by vaporizing a portion of said alcohol, the reaction was carried out in the concentration of fatty acids relatively high condition to alcohol than supercritical conditions, fatty acids To improve the acid catalyst effect. If such a device is implemented, the acid catalyst effect can be enhanced while relaxing the pressure condition in the second step (esterification step), which is preferable.

なお、本発明において「油脂」とは、脂肪酸トリグリセリド、脂肪酸ジグリセリド、脂肪酸モノグリセリド及び脂肪酸のいずれかを少なくとも含むものである。「脂肪酸アルキルエステル」とは、原料油脂中に最初から含まれていた脂肪酸や原料油脂中の脂肪酸トリグリセリドが加水分解を受けて生成した脂肪酸が、添加されたアルキルアルコールによってエステル化され、該アルキルアルコール由来のアルキル基を有する脂肪酸エステルを意味する。   In the present invention, “oil and fat” includes at least one of fatty acid triglyceride, fatty acid diglyceride, fatty acid monoglyceride and fatty acid. “Fatty acid alkyl ester” is a fatty acid that was originally contained in raw material fats and oils and fatty acid triglycerides in raw material fats and oils that were hydrolyzed and esterified with added alkyl alcohol, and the alkyl alcohol It means a fatty acid ester having an alkyl group derived therefrom.

本発明によれば、脂肪酸アルキルエステルの無触媒・二段階製造方法における触媒不使用の思想を堅持しながら反応速度を高め、最終目的物である脂肪酸アルキルエステルの製造効率の向上を達成することができる。また、脂肪酸は内部触媒となるため、触媒を別途添加する場合と異なって、製造終了後に生成物中から分離精製する必要がないので、製造工程上非常に有利である。   According to the present invention, it is possible to increase the reaction rate while maintaining the idea of using no catalyst in the non-catalytic and two-stage production method of fatty acid alkyl ester, and to improve the production efficiency of fatty acid alkyl ester which is the final object. it can. In addition, since the fatty acid serves as an internal catalyst, unlike the case where a catalyst is added separately, there is no need to separate and purify the product after completion of production, which is very advantageous in terms of the production process.

以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、添付図面に示された各実施形態は、本発明に係わる方法の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the accompanying drawings. Each embodiment shown in the accompanying drawings shows an example of a typical embodiment of the method according to the present invention, and the scope of the present invention is not interpreted narrowly.

まず、図1は、本発明に係る脂肪酸アルキルエステルの製造方法を構成する基本的な工程の概念を示す図である。   First, FIG. 1 is a diagram showing the concept of basic steps constituting the method for producing a fatty acid alkyl ester according to the present invention.

この図1に示されているように、本製造方法の基本的な工程は、第1工程Pと第2工程Pの二段階の工程を少なくとも備え、いずれの工程においても触媒を別添加しない構成であり、全工程の基本的な流れは、第1工程P→相分離工程→第2工程Pの順番で行う。 As shown in FIG. 1, the basic process of this production method includes at least a two-stage process of a first process P 1 and a second process P 2 , and a catalyst is separately added in any process. The basic flow of all the steps is performed in the order of the first step P 1 → the phase separation step → the second step P 2 .

図2は、本製造方法の第1工程Pの基本的な反応式を示す図である。この第1工程Pは、図2に示されているように、原料油脂中に含まれる脂肪酸トリグリセリドを加水分解して、遊離した脂肪酸とグリセリンを得る工程である。 Figure 2 is a diagram showing a basic reaction scheme of the first step P 1 of the production method. The first step P 1, as shown in Figure 2, a fatty acid triglyceride included in the raw material oil or fat is hydrolyzed to give compound liberated fatty acids and glycerol.

この第1工程Pでは、例えば、温度150〜300℃、特に250℃〜300℃、圧力5〜25MPa、特に7〜20MPaの亜臨界水条件で、15〜60分、特に好適には20〜40分実施する。このような第1工程Pから得られる生成物中には、未反応の脂肪酸トリグリセリドが殆ど残存しないという利点がある。 In the first step P 1, for example, a temperature 150 to 300 ° C., particularly 250 ° C. to 300 ° C., a pressure 5~25MPa, especially in subcritical water condition of 7~20MPa, 15 to 60 minutes, particularly preferably 20 to Run for 40 minutes. Such the first step the product obtained from P 1, there is an advantage that the fatty acid triglyceride unreacted hardly remains.

なお、図2中では、脂肪酸トリグリセリドを代表例として示しているが、これに限定する趣旨ではなく、原料油脂中に含まれ得る脂肪酸ジグリセリドや脂肪酸モノグリセリドも、図2同様に加水分解反応し、脂肪酸を生成する。また、図2に示す反応式中の「加圧熱水」とは、前記亜臨界水のことを意味するが、それに狭く限定されるのではなく、超臨界水や低温・低圧での亜臨界水を広く包含する。   In FIG. 2, fatty acid triglyceride is shown as a representative example, but this is not intended to limit the present invention. Fatty acid diglyceride and fatty acid monoglyceride that can be included in the raw oil and fat also undergo hydrolysis reaction as in FIG. Is generated. In addition, the “pressurized hot water” in the reaction formula shown in FIG. 2 means the subcritical water, but is not limited to it, but is supercritical water or subcritical water at low temperature and low pressure. Widely includes water.

続いて、第1工程Pから得られる生成物を含む反応溶液を静置し、油相と水相に相分離を達成する(相分離工程、図1参照)。この工程により分離された油相には脂肪酸が、一方の水相には副産物であるグリセリンが含まれる。この油相を分離回収することによって、続く第2工程Pで使用する脂肪酸を回収する。なお、この脂肪酸には、第1工程Pの加水分解によって生成した脂肪酸や原料油脂中に当初から含まれていた遊離脂肪酸が含まれている。 Subsequently, the reaction solution containing the product obtained from the first step P 1 and allowed to stand, to achieve a phase separation into an oil phase and an aqueous phase (phase separation step, see FIG. 1). The oil phase separated by this step contains fatty acids and one aqueous phase contains glycerin, a by-product. By separating and recovering the oil phase, to recover the fatty acids to be used in the subsequent second step P 2. Note that this fatty acid, which contains free fatty acid that was initially contained in the fatty acid and the raw material oil and fat which had been produced by the hydrolysis first step P 1.

ここで、この相分離工程によって得られる油相中に水が残留すると、続く第2工程Pにおいて脂肪酸エステルの一部が加水分解を受けて脂肪酸に戻ることから、油相中から可能な限りの水を除去することが好ましい。また、製造プロセス全体のエネルギー効率を考慮すると、加水分解(第1工程P)後の生成物を常温まで冷却することは好ましくない。そこで、本発明では、この相分離工程を加水分解温度(例えば、250〜300℃)付近で行うように工夫する(後述の実施例2参照)。これにより、生成物を冷却する必要がなくなり、その後、エステル化反応(第2工程P)のために再び加熱するエネルギーも不要となるという利点が得られる。 Here, the water in the oil phase obtained by the phase separation process remains follows from a part of the second step fatty acid ester in P 2 returns to fatty acids undergo hydrolysis, as far as possible from the oil phase It is preferable to remove the water. In consideration of the energy efficiency of the entire manufacturing process, it is not preferable to cool the product after hydrolysis (first step P 1 ) to room temperature. Therefore, in the present invention, the phase separation step is devised to be performed near the hydrolysis temperature (for example, 250 to 300 ° C.) (see Example 2 described later). This eliminates the need to cool the product and provides the advantage that the energy for heating again for the esterification reaction (second step P 2 ) is then unnecessary.

次に、前記相分離工程によって回収した前記油相にアルコールを加え、第2工程Pを行う(図1参照)。図3は、本製造方法の第2工程Pの基本的な反応式を示している。この第2工程Pは、超臨界又は亜臨界アルコールによるメタノリシス(ソルボリシス)能により脂肪酸をエステル化する工程である。なお、図3に示す「加圧熱アルコール」とは、超臨界アルコールあるいは亜臨界アルコールを意味する。 Next, alcohol was added to the oil phase recovered by the phase separation step, the second step P 2 (see FIG. 1). Figure 3 shows the basic reaction scheme of the second step P 2 of the manufacturing method. The second step P 2 is a step of esterifying the fatty acid with methanolysis (solvolysis) ability of supercritical or subcritical alcohol. The “pressurized hot alcohol” shown in FIG. 3 means a supercritical alcohol or a subcritical alcohol.

より詳しくは、この第2工程Pは、前記第1工程Pの生成物である脂肪酸や原料油脂中に当初から含まれていた遊離脂肪酸を含む油相中へアルコール(例えば、メタノールなどのアルキルアルコール)を添加し、その超臨界又は亜臨界条件となる温度・圧力条件下で、例えば、温度200〜300℃、圧力7〜20MPaの条件で、脂肪酸を脂肪酸アルキルエステルに変換するエステル化工程である。工程時間は、例えば、10〜60分、より好ましくは15〜25分が望ましい。 More particularly, the second step P 2, the the first step the oil phase containing the free fatty acid contained originally in the fatty acid and the raw material oils and fats in the product of P 1 alcohol (e.g., such as methanol An esterification step of converting a fatty acid into a fatty acid alkyl ester under a temperature / pressure condition that is a supercritical or subcritical condition, for example, a temperature of 200 to 300 ° C. and a pressure of 7 to 20 MPa. It is. The process time is, for example, 10 to 60 minutes, more preferably 15 to 25 minutes.

ここで、アルコールは、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノールなどの直鎖アルコール類、イソブチルアルコール、2-ブタノール、t-ブタノール、アリルアルコールなどの分岐アルコール類などを意味し、一般式ROH(Rは1〜約24個の炭素原子を含有する炭化水素基)で表される。   Here, alcohol means linear alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and 1-butanol, and branched alcohols such as isobutyl alcohol, 2-butanol, t-butanol, and allyl alcohol. And represented by the general formula ROH (R is a hydrocarbon group containing 1 to about 24 carbon atoms).

ここで、アルコールの超臨界状態とは、反応系内の温度がアルコールの臨界温度(Tc)以上で、かつ圧力がアルコールの臨界圧力(Pc)以上の状態を言う。また、亜臨界状態とは、反応系内の温度がアルコールの沸点以上で、かつ概ね150℃以上であり、かつ圧力が反応温度におけるアルコールの蒸気圧以上で、かつ概ね2.0MPa以上の状態を言う。   Here, the supercritical state of alcohol refers to a state in which the temperature in the reaction system is equal to or higher than the critical temperature (Tc) of alcohol and the pressure is equal to or higher than the critical pressure (Pc) of alcohol. The subcritical state is a state in which the temperature in the reaction system is not less than the boiling point of the alcohol and generally not less than 150 ° C., and the pressure is not less than the vapor pressure of the alcohol at the reaction temperature and approximately not less than 2.0 MPa. To tell.

また、本製造方法では、図1に示すように、第1工程P後に上記相分離工程を介在させて、生成物中からグリセリンの大部分を水相中へ除去し、グリセリンが第2工程Pへ殆ど導入されないように工夫している。これにより、エステル化反応を行う第2工程Pにおいて、グリセリンと本第2工程Pの目的生成物の脂肪酸アルキルエステルとが反応して脂肪酸モノグリセリドに戻る逆反応の進行を有効に防止できる。この結果、脂肪酸アルキルエステル生成反応を効果的に進行させることができ、高収率に脂肪酸アルキルエステルを製造することができる。 Further, in this manufacturing method, as shown in FIG. 1, after the first step P 1 by interposing the phase separation step, most of the glycerin is removed into the aqueous phase from the product, glycerin second step It is devised so as not to be introduced almost to P 2. Thus, in the second step P 2 to perform the esterification reaction, it can be effectively prevented progression of the reverse reaction and the fatty acid alkyl esters of glycerin and the target product of the second step P 2 is returned to the reaction to the fatty acid monoglyceride. As a result, the fatty acid alkyl ester production reaction can be effectively advanced, and the fatty acid alkyl ester can be produced in a high yield.

ここで、脂肪酸トリグリセリドからエステル交換による一段階反応によって脂肪酸アルキルエステルを製造することも可能である。しかし、この従来方法では、目的物である脂肪酸アルキルエステルの生成反応を優勢にするために、大過剰のアルコールを反応系に加える必要がある。   Here, it is also possible to produce a fatty acid alkyl ester from a fatty acid triglyceride by a one-step reaction by transesterification. However, in this conventional method, it is necessary to add a large excess of alcohol to the reaction system in order to prevail the formation reaction of the target fatty acid alkyl ester.

一方、本発明における脂肪酸のエステル化反応(第2工程P)の場合は、脂肪酸トリグリセリドの加水分解反応(第1工程P)のときと同様に、該加水分解から得られる脂肪酸そのものが酸触媒の役割を果たす。このため、逆にアルコールの濃度を低くして脂肪酸の濃度を相対的に高くした方がエステル化反応を効率的に進行させることができる。 On the other hand, in the case of the esterification reaction of a fatty acid in the present invention (second step P 2 ), the fatty acid itself obtained from the hydrolysis is an acid as in the hydrolysis reaction of a fatty acid triglyceride (first step P 1 ). Acts as a catalyst. For this reason, conversely, the esterification reaction can proceed efficiently by lowering the alcohol concentration and relatively increasing the fatty acid concentration.

例えば、アルコールの添加量を少なくする方法、あるいは、反応系の圧力を低くして、低沸点のアルコールの一部を気化することにより、該アルコールの濃度を低くする方法によって、脂肪酸の濃度を相対的に増加させてエステル化反応をより効率的に進行させることができる。   For example, the concentration of fatty acid is relatively decreased by a method in which the amount of alcohol added is reduced or a method in which the pressure of the reaction system is lowered and a part of the low boiling alcohol is vaporized to lower the concentration of the alcohol. Thus, the esterification reaction can proceed more efficiently.

図4は、本発明に係る製造方法で採用する第1工程Pの好適な実施形態例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a preferred embodiment example of the first step P 1 employed in the manufacturing method according to the present invention.

本発明で好適な第1工程Pは、該第1工程Pの生成物中に含まれている脂肪酸の一部を第1工程Pに返送して(フィードバックして)使用することを特徴としている。返送された脂肪酸は、第1工程Pにおける酸触媒として役割を果たし、該第1工程Pの加水分解反応を促進する機能を果たす。 The first step P 1 suitable in the present invention, the use of a portion of the fatty acids contained in the product of the first step P 1 and return to the first step P 1 (feedback to) It is a feature. The returned fatty acids, acts as an acid catalyst in the first step P 1, functions to promote the hydrolysis reaction first step P 1.

例えば、前記第1工程Pは生成物中の全脂肪酸量の3〜70重量%、より好ましくは10〜50重量%の脂肪酸を返送することによって、さらに好適には、全脂肪酸量の30〜40重量%の脂肪酸を返送することによって、第1工程Pの加水分解反応の反応速度を高めて反応時間を短縮し、かつ脂肪酸収率を高めることができる。 For example, 3 to 70 wt% of the total fatty acid content of the first step P 1 is in the product, by more preferably to return the 10 to 50% by weight of a fatty acid, and more preferably, 30 to the total fatty acid content by returning 40% by weight of a fatty acid, the reaction time was shortened by increasing the reaction rate of the hydrolysis reaction the first step P 1, and can increase the fatty acid yield.

本実施例1に係る試験では、脂肪酸の返送を行った場合(実施例)と脂肪酸の返送を行わなかった場合(比較例)において、第1工程Pの脂肪酸収率にどのような影響が生ずるかを検証した。図5は、本試験の結果を示す図面代用グラフである。 In the test according to Example 1, in the case of performing the return of fatty If you did not return (Example) and fatty acids (comparative example), is what effect the first step P 1 fatty acid yield It was verified whether it occurred. FIG. 5 is a drawing substitute graph showing the results of this test.

ここで、図5のグラフ中の「脂肪酸添加なし」のプロットは、菜種油(脂肪酸トリグリセリド)を270℃/20MPaの加圧熱水中で処理したときに生成した脂肪酸量の変化を表している(水:油の体積比は1:1)。この場合、反応初期(反応時間が20分以下のとき)に、脂肪酸収率の増加は緩やかであったが、反応時間が20分以上になると、脂肪酸収率が急激に増加している。この結果は、第1工程Pの加水分解反応で生成した脂肪酸それ自体が、酸触媒として機能し、菜種油(脂肪酸トリグリセリド)の加水分解を促進しているためと考えることができる。 Here, the plot of “no fatty acid addition” in the graph of FIG. 5 represents a change in the amount of fatty acid produced when rapeseed oil (fatty acid triglyceride) was treated in pressurized hot water at 270 ° C./20 MPa ( The volume ratio of water: oil is 1: 1). In this case, the increase in the fatty acid yield was moderate at the beginning of the reaction (when the reaction time was 20 minutes or less), but when the reaction time was 20 minutes or more, the fatty acid yield increased rapidly. As a result, the fatty acid itself produced by the hydrolysis reaction first step P 1 is, functions as an acid catalyst, can be considered because it promotes the hydrolysis of rapeseed oil (fatty acid triglyceride).

そこで、実際に、原料油脂である菜種油に予めその10重量%の脂肪酸を添加した場合には(図5の「脂肪酸10wt%添加」のプロットを参照)、20分以下の反応時間帯でも脂肪酸収率の急激な増加を確認することができた。なお、この実験では、オレイン酸を添加している。   Therefore, when 10% by weight of fatty acid is added to rapeseed oil, which is a raw material fat and oil in advance (see the plot of “Addition of 10% by weight of fatty acid” in FIG. 5), the fatty acid yield is reduced even in the reaction time zone of 20 minutes or less. A rapid increase in rate could be confirmed. In this experiment, oleic acid is added.

なお、これらの実験結果に基づいて、脂肪酸が酸触媒として機能していると仮定した場合の反応方程式は、下記のように表すことができる。   In addition, based on these experimental results, the reaction equation when it is assumed that the fatty acid functions as an acid catalyst can be expressed as follows.


前掲の数式1におけるCFAは、脂肪酸のモル濃度(mol/m)、CTG、CDG及びCMGは、それぞれ脂肪酸トリグリセリド、脂肪酸ジグリセリド及び脂肪酸モノグリセリドのモル濃度(mol/m)、Cは水のモル濃度(mol/m)、Cはグリセリンのモル濃度(mol/m)をそれぞれ示している。なお、この数式1(方程式)を基に、脂肪酸を40重量%添加した場合の脂肪酸収率の変化についてシミュレーション計算した結果を、図5に示した(図5中の最上方の曲線参照)。 C FA is in Equation 1 above, the molar concentration of fatty acid (mol / m 3), C TG, C DG and C MG are fatty acid triglycerides, respectively, the molar concentration of fatty acid diglycerides and fatty acid monoglycerides (mol / m 3), C W is the molar concentration (mol / m 3) of water, C G represents the molar concentration of glycerin (mol / m 3), respectively. In addition, based on this Formula 1 (equation), the result of having carried out the simulation calculation about the change of the fatty acid yield at the time of adding 40 weight% of a fatty acid was shown in FIG. 5 (refer the uppermost curve in FIG. 5).

以上の検討結果から、「油脂の加水分解(第1工程P)で生成された脂肪酸そのものを、第1工程Pへフィードバックして酸触媒として機能させる」という反応工程を提案することができる。 From the above examination results, it is possible to propose a reaction process of “feeding back the fatty acid itself produced in fat hydrolysis (first process P 1 ) to the first process P 1 to function as an acid catalyst”. .

次に、図6は脂肪酸を返送しない場合の反応条件の一例を示す図、図7は脂肪酸を返送した場合の反応条件の一例を示す図である。ただし、いずれも反応管の内容積を288mlに統一している。   Next, FIG. 6 is a diagram illustrating an example of reaction conditions when the fatty acid is not returned, and FIG. 7 is a diagram illustrating an example of reaction conditions when the fatty acid is returned. However, all have unified the internal volume of the reaction tube to 288 ml.

脂肪酸を返送しない場合(比較例)では、加水分解反応が平衡に達するには、温度圧力条件が290℃/15MPaで、40分程度の滞留時間(反応時間)が必要であり(図6参照)、このとき、水及び油脂のフィード速度は、それぞれ178g/h及び162g/hになり、この結果、反応物として純度91%の脂肪酸が、1時間当たり158g、副生成物のグリセリンが13g生成された(図6参照)。   In the case where the fatty acid is not returned (comparative example), the temperature and pressure conditions are 290 ° C./15 MPa and a residence time (reaction time) of about 40 minutes is required for the hydrolysis reaction to reach equilibrium (see FIG. 6). At this time, the feed rates of water and fat become 178 g / h and 162 g / h, respectively. As a result, 158 g of fatty acid having a purity of 91% as a reaction product and 13 g of glycerin as a by-product are produced. (See FIG. 6).

これに対して、図7に示すように、生成した脂肪酸の30重量%を返送して第1工程Pで使用した場合(実施例)では、温度圧力条件が270℃/15MPa(脂肪酸を返送しない場合より温度条件が20℃低い)でも加水分解反応が平衡に達する滞留時間(反応時間)は25分まで短縮された。また、このとき、水及び油脂のフィード速度はそれぞれ300g/h及び189g/hであり、この結果、反応物として純度94%の脂肪酸が1時間当たり183g、副生成物のグリセリンが17g生成された。 Return contrast, as shown in FIG. 7, when used in the first step P 1 and return 30% of the generated fatty acids (Example), temperature and pressure conditions of 270 ° C. / 15 MPa (fatty The residence time (reaction time) for the hydrolysis reaction to reach equilibrium was shortened to 25 minutes even when the temperature condition was lower by 20 ° C. than when not. At this time, the feed rates of water and fat were 300 g / h and 189 g / h, respectively. As a result, 183 g of fatty acid having a purity of 94% was produced as a reaction product per hour and 17 g of glycerin as a by-product was produced. .

すなわち、同程度の規模のプラント(同じ反応管体積)で比較した場合、本実施例では、脂肪酸の返送(フィードバック)により、(1)生成される脂肪酸の純度が向上し、(2)単位時間当たりの脂肪酸生産量が増加し、(3)反応温度の緩和及び反応時間の短縮を達成することができる。   That is, when compared in plants of the same scale (same reaction tube volume), in this example, (1) the purity of the fatty acid produced is improved by returning (feedback) the fatty acid, and (2) unit time. The per-fatty acid production increases, and (3) relaxation of the reaction temperature and reduction of the reaction time can be achieved.

なお、本発明では、原料油脂を加水分解し、その後エステル化するという二段階反応において脂肪酸を酸触媒として用いる方法を提案しているが、原料油脂からエステル交換反応により一段階で脂肪酸アルキルエステルを得る工程において、反応系へ脂肪酸を所定量添加し、該脂肪酸を酸触媒として作用させ、該工程の反応速度を向上させることも可能である。   In addition, in this invention, although the method of using a fatty acid as an acid catalyst in the two-stage reaction of hydrolyzing raw material fats and then esterifying is proposed, fatty acid alkyl ester is converted from raw material fats and oils by one step by transesterification. In the obtaining step, it is also possible to add a predetermined amount of fatty acid to the reaction system, to cause the fatty acid to act as an acid catalyst, and to improve the reaction rate of the step.

第1工程Pと第2工程Pの間に行う相分離工程における水と脂肪酸の分離挙動を検証する実験を行った。具体的には、サファイア可視窓付きの高圧セル(圧力20MPa)を用いて、相分離工程での水と脂肪酸の分離挙動を直接観察した。その結果を、図8の図面代用写真に示す。 Experiments to verify the separation behavior of the water and the fatty acid in the phase separation step performed between the first step P 1 and the second step P 2 was carried out. Specifically, using a high-pressure cell with a sapphire visible window (pressure 20 MPa), the separation behavior of water and fatty acids in the phase separation step was directly observed. The result is shown in the drawing substitute photograph of FIG.

図8に示された結果からわかるように、常温から295℃の範囲では、水と脂肪酸は良好に相分離している。一方、305℃の条件では、水と脂肪酸は相分離しなかった。このように、水と脂肪酸は、295℃付近の温度でも相分離可能であることが明らかになった。従って、第1工程P後に生成物を冷却することなく、そのまま相分離できることを検証することができた。すなわち、本発明に係る製造方法では、第2工程P前に油相(脂肪酸)を再加熱する必要がないため、製造プロセス全体のエネルギー効率の向上を図ることができる。 As can be seen from the results shown in FIG. 8, water and fatty acids are well phase separated in the range from room temperature to 295 ° C. On the other hand, under the condition of 305 ° C., water and fatty acid were not phase separated. Thus, it became clear that water and fatty acids can be phase-separated even at temperatures around 295 ° C. Therefore, without cooling the product after the first step P 1, it was possible to verify that can be directly phase separation. That is, in the manufacturing method according to the present invention, since the second step P 2 is not necessary to reheat the oil phase (fatty acid) before, it is possible to improve the energy efficiency of the entire manufacturing process.

反応温度270℃、圧力20MPaの超臨界メタノール中で脂肪酸をエステル化(第2工程P)したときの「エステル収率」と「メタノール:脂肪酸の体積比」の関係を検証する実験を行った。図9は、本実験の結果を示す図面代用グラフである。 An experiment was conducted to verify the relationship between "ester yield" and "volume ratio of methanol: fatty acid" when fatty acid was esterified in supercritical methanol at a reaction temperature of 270 ° C and a pressure of 20 MPa (second step P 2 ). . FIG. 9 is a drawing substitute graph showing the results of this experiment.

図9に示すように、反応時間が同じであれば、脂肪酸に対するメタノールの添加量が少ないほどエステル収率は増加した。これは、メタノールが少ないほど脂肪酸濃度が増加し、脂肪酸による酸触媒効果が高まるためである。従って、脂肪酸に対するメタノールの体積比は0.3〜10の範囲で可能であるが、メタノール量が少ないほどエステル化反応は早く進み、特に0.3〜2.0の範囲が好適である。即ち、本発明に係る製造方法のエステル化反応(第2工程P)では、アルコールの使用量が少なくて済むため、製造プロセスとしてエネルギー効率が良いことがわかった。 As shown in FIG. 9, when the reaction time was the same, the ester yield increased as the amount of methanol added to the fatty acid decreased. This is because the lower the methanol, the higher the fatty acid concentration and the higher the acid catalyst effect of the fatty acid. Therefore, the volume ratio of methanol to fatty acid is possible in the range of 0.3 to 10, more esterification reaction volume methanol is small proceeds quickly, particularly preferably in the range of 0.3 to 2.0 . That is, in the esterification reaction (second step P 2 ) of the production method according to the present invention, it was found that the amount of alcohol used is small, so that the production process is energy efficient.

なお、エステル化反応において脂肪酸が酸触媒として機能している場合、理論的な反応速度式は次の数式2で表される。   Note that when the fatty acid functions as an acid catalyst in the esterification reaction, the theoretical reaction rate equation is expressed by the following Equation 2.

なお、前掲の数式2において、CFAME、CFA、CM及びCWは、それぞれ脂肪酸エステル、脂肪酸、メタノール及び水のモル濃度(mol/m)を示している。この数式2を基に計算した脂肪酸エステル収率の変化を図9において破線で示しているが、実験値のプロットと良く一致していることがわかる。 In Formula 2 described above, C FAME , C FA , C M and C W represent the molar concentrations (mol / m 3 ) of fatty acid ester, fatty acid, methanol and water, respectively. The change in fatty acid ester yield calculated based on Equation 2 is shown by a broken line in FIG.

次に、エステル化反応における反応圧力とエステル収率の関係を検証する実験を行った。ただし、反応温度は270℃、メタノール:脂肪酸の体積比は1.8:1としている。図10は、本実験の結果を示す図面代用グラフである。   Next, an experiment was conducted to verify the relationship between the reaction pressure and the ester yield in the esterification reaction. However, the reaction temperature is 270 ° C., and the volume ratio of methanol: fatty acid is 1.8: 1. FIG. 10 is a drawing substitute graph showing the results of this experiment.

脂肪酸トリグリセリドをエステル交換して脂肪酸アルキルエステルを得る反応では、反応圧力が高い方が反応は効率的である。しかし、本発明で採用するエステル化反応(第2工程P)では、図10に示すように、20MPaを超える圧力ではエステル収率にあまり変化は見られないが、20MPa以下の圧力領域では、圧力が低いほどエステル収率が増加した。 In the reaction of transesterifying fatty acid triglycerides to obtain a fatty acid alkyl ester, the reaction is more efficient when the reaction pressure is higher. However, in the esterification reaction (second step P 2 ) employed in the present invention, as shown in FIG. 10, the ester yield does not change much at a pressure exceeding 20 MPa, but in a pressure region of 20 MPa or less, The lower the pressure, the higher the ester yield.

このように、本発明に係る脂肪酸のエステル化反応では、7〜20MPaの範囲では圧力が低い方が有利である。このため、本発明ではエステル化の反応圧力を低下させることが可能であることが明らかになった。より詳しくは、エステル交換反応を採用して脂肪酸アルキルエステルを製造する場合は、超臨界条件でアルコールのイオン積が増大してアルコリシス能が発現されるが、この効果は圧力が高いほど効果があるのに対して、本発明で採用するエステル化反応(第2工程P)においては、エステル交換反応と同様にアルコリシス能も働くものの脂肪酸の酸触媒としての作用がより大きく、圧力が低いほどメタノールの体積割合が相対的に低下するため脂肪酸濃度が相対的に上昇し、それ故、酸触媒効果が向上するためであると説明できる。従って、本発明に係る脂肪酸アルキルエステルの製造方法によれば、製造プラントの設備コストの低減や圧力条件の緩和などが可能となり、プロセス全体のエネルギー効率の向上を達成できる。 Thus, in the esterification reaction of fatty acids according to the present invention, it is advantageous that the pressure is lower in the range of 7 to 20 MPa. For this reason, it became clear that the reaction pressure of esterification can be lowered in the present invention. More specifically, in the case of producing a fatty acid alkyl ester by employing a transesterification reaction, the ionic product of alcohol is increased under supercritical conditions to develop alcoholysis ability, but this effect is more effective as the pressure is higher. On the other hand, in the esterification reaction (second step P 2 ) employed in the present invention, although the alcoholysis ability works as in the transesterification reaction, the action of the fatty acid as an acid catalyst is greater, and the lower the pressure, the more methanol It can be explained that this is because the fatty acid concentration is relatively increased due to the relative decrease in the volume ratio of the acid, and therefore the acid catalyst effect is improved. Therefore, according to the method for producing a fatty acid alkyl ester according to the present invention, it is possible to reduce the equipment cost of the production plant, relax the pressure condition, and the like, and achieve an improvement in the energy efficiency of the entire process.

本発明は、バイオディーゼル燃料として使用する脂肪酸アルキルエステルを無触媒で効率よく製造する技術として利用できる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a technique for efficiently producing a fatty acid alkyl ester used as a biodiesel fuel without using a catalyst.

本発明に係る脂肪酸アルキルエステルの製造方法を構成する基本工程の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the basic process which comprises the manufacturing method of the fatty-acid alkylester which concerns on this invention. 同製造方法の第1工程Pの基本的な反応式を示す図である。It is a diagram showing a basic reaction scheme of the first step P 1 in the same manufacturing process. 同製造方法の第2工程Pの基本的な反応式を示す図である。It is a diagram showing a basic reaction scheme of the second step P 2 in the same manufacturing process. 本発明に係る製造方法で採用する第1工程Pのより好適な実施形態例を示す図である。The more preferred embodiment of the first step P 1 employed in the manufacturing method according to the present invention. FIG. 実施例1に係る試験の結果を示す図面代用グラフである。3 is a drawing substitute graph showing the results of a test according to Example 1. FIG. 脂肪酸を返送しない場合の反応条件の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of reaction conditions in case fatty acid is not returned. 脂肪酸を返送した場合の反応条件の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of reaction conditions at the time of returning fatty acid. 相分離工程での水と脂肪酸の分離挙動を検証する実験(実施例2)の結果を示す図面代用写真である。It is a drawing substitute photograph which shows the result of the experiment (Example 2) which verifies the separation behavior of water and a fatty acid in a phase separation process. 実施例3に係わる実験の結果を示す図面代用グラフである。10 is a drawing substitute graph showing the results of an experiment related to Example 3. 実施例4に係る実験の結果を示す図面代用グラフである。10 is a drawing substitute graph showing the results of an experiment according to Example 4. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

第1工程
第2工程
P 1 1st process P 2 2nd process

Claims (5)

原料油脂に含まれる脂肪酸トリグリセリドを所定の温度・圧力条件の超臨界水又は亜臨界水で加水分解して脂肪酸とグリセリンを得る第1工程と、
前記第1工程から得られる生成物を含む反応溶液を水相と油相に相分離させて、前記生成物のうちグリセリンを水相に、脂肪酸を油相にそれぞれ分離する相分離工程と、
前記相分離工程によって回収した前記油相にアルコールを添加し、所定の温度・圧力条件で前記油相に含まれる脂肪酸を脂肪酸アルキルエステルに変換する第2工程と、
を少なくとも有し、
前記相分離工程により得た油相から、前記第1工程の生成物に含まれる全脂肪酸量の3〜70重量%の脂肪酸を分離し、前記第1工程に返送して使用することを特徴とする脂肪酸アルキルエステルの製造方法。
A first step of obtaining fatty acid and glycerin by hydrolyzing fatty acid triglyceride contained in the raw oil and fat with supercritical water or subcritical water under predetermined temperature and pressure conditions;
A phase separation step in which a reaction solution containing the product obtained from the first step is phase-separated into an aqueous phase and an oil phase, and glycerin is separated into an aqueous phase and fatty acid is separated into an oil phase in the product;
A second step of adding an alcohol to the oil phase recovered by the phase separation step, and converting a fatty acid contained in the oil phase into a fatty acid alkyl ester under a predetermined temperature and pressure condition;
Having at least
From the oil phase obtained by the phase separation step, the fatty acid of 3 to 70% by weight of the total amount of fatty acid contained in the product of the first step is separated and returned to the first step for use. A method for producing a fatty acid alkyl ester.
前記第1工程を、温度150〜300℃、圧力5〜25MPaの範囲で行うことを特徴とする請求項1記載の脂肪酸アルキルエステルの製造方法。The method for producing a fatty acid alkyl ester according to claim 1, wherein the first step is performed at a temperature of 150 to 300 ° C and a pressure of 5 to 25 MPa. 前記相分離工程を、前記第1工程の温度・圧力条件を維持して行うことを特徴とする請求項1又は2記載の脂肪酸アルキルエステルの製造方法。 The method for producing a fatty acid alkyl ester according to claim 1 or 2 , wherein the phase separation step is performed while maintaining the temperature and pressure conditions of the first step. 前記第2工程において添加するアルコールの量を、脂肪酸に対する体積比で、0.3〜10とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の脂肪酸アルキルエステルの製造方法。 The method for producing a fatty acid alkyl ester according to any one of claims 1 to 3, wherein an amount of the alcohol added in the second step is 0.3 to 10 in terms of a volume ratio with respect to the fatty acid. 前記第2工程は、反応系内の圧力をアルコールの臨界圧力よりも低くすることにより、反応系内のアルコールの一部を気化させて、超臨界条件よりもアルコールに対する脂肪酸の濃度を高くした状態で行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載の脂肪酸アルキルエステルの製造方法。 In the second step, the pressure in the reaction system is made lower than the critical pressure of the alcohol, whereby a part of the alcohol in the reaction system is vaporized so that the fatty acid concentration relative to the alcohol is higher than in the supercritical condition. The method for producing a fatty acid alkyl ester according to any one of claims 1 to 4 , wherein the fatty acid alkyl ester is produced.
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