JPWO2008133189A1 - Process for producing fatty acid alkyl ester and / or glycerin from fats and oils - Google Patents

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Abstract

油脂類とアルコールとを反応させて脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを製造する際に、触媒を繰り返し用いても活性金属成分の溶出が起こらず、水の存在下でも優れた触媒活性を長時間維持でき、油脂中に含まれるグリセリド類のエステル交換と遊離脂肪酸のエステル化の両反応に高活性を発揮でき、油脂中に含まれる遊離脂肪酸(FFA)等の不純物の存在下でも高い触媒活性を発揮することができる触媒を用いて、触媒の回収工程等の煩雑な工程を簡略化又は不要とし、高効率に食用や燃料等の用途に好適な脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを製造する方法及びその触媒を提供することを目的とする。油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなる脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法であって、該触媒は、マンガン化合物並びに4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物を有する脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法。When producing fatty acid alkyl esters and / or glycerol by reacting fats and oils with alcohol, active metal components do not elute even if the catalyst is used repeatedly, and excellent catalytic activity is maintained for a long time even in the presence of water. High activity in both transesterification of glycerides contained in fats and oils and esterification of free fatty acids, and high catalytic activity even in the presence of impurities such as free fatty acids (FFA) contained in fats and oils And a method for producing fatty acid alkyl esters and / or glycerin suitable for use in foods, fuels, etc. with high efficiency, by simplifying or eliminating complicated steps such as catalyst recovery steps, etc. An object is to provide a catalyst. A method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin comprising the step of bringing an oil and fat into contact with an alcohol in the presence of a catalyst, the catalyst comprising a manganese compound and a tetravalent metal element and / or a tetravalent metal A method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin having a compound of a metalloid element.

Description

本発明は、脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法に関する。より詳しくは、燃料、食品、化粧品、医薬品等の用途に有用な脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法、並びに、それに用いる触媒に関する。 The present invention relates to a method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin. More specifically, the present invention relates to a method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin useful for uses such as fuel, food, cosmetics and pharmaceuticals, and a catalyst used therefor.

脂肪酸アルキルエステルは、植物油脂から得られるものが食用油として用いられ、その他にも、化粧品、医薬品等の分野に用いられている。また、近年では、軽油等に添加される燃料用としても注目されており、例えば、COの排出削減の目的から、植物由来のバイオディーゼル燃料として軽油に数%添加されることになる。また、グリセリンは、主にニトログリセリンの製造原料として用いられており、その他にも、アルキド樹脂等の原料、医薬品、食料品、印刷インキ、化粧品等の様々な分野に用いられている。このような脂肪酸アルキルエステルやグリセリンの製造方法としては、油脂の主成分であるトリグリセリドをアルコールとエステル交換して製造する方法が知られている。
このような製造方法においては、一般に、均一系アルカリ触媒を用いる方法が工業的に用いられているが、煩雑な触媒の分離除去工程が必要となる。また、油脂に含まれる遊離の脂肪酸がアルカリ触媒によってけん化されるため石鹸が副生することになり、多量の水で洗浄する工程が必要であるばかりでなく、石鹸の乳化作用により脂肪酸アルキルエステルの収率が低下し、また、その後のグリセリンの精製プロセスも煩雑となる場合がある。
As fatty acid alkyl esters, those obtained from vegetable oils and fats are used as edible oils, and are also used in the fields of cosmetics, pharmaceuticals and the like. In recent years, it has been attracting attention as a fuel added to light oil and the like. For example, for the purpose of reducing CO 2 emission, several percent of light oil is added to light oil as a plant-derived biodiesel fuel. Glycerin is mainly used as a raw material for producing nitroglycerin, and is also used in various fields such as raw materials such as alkyd resins, pharmaceuticals, foodstuffs, printing inks and cosmetics. As a method for producing such fatty acid alkyl ester or glycerin, a method is known in which triglyceride, which is the main component of fats and oils, is transesterified with alcohol.
In such a production method, a method using a homogeneous alkali catalyst is generally used industrially, but a complicated catalyst separation and removal step is required. Moreover, since free fatty acids contained in fats and oils are saponified by the alkali catalyst, soap is produced as a by-product, and not only a washing process with a large amount of water is required, but also the fatty acid alkyl ester is not allowed to be washed by the emulsifying action of the soap. The yield may decrease, and the subsequent purification process of glycerin may be complicated.

天然油脂からグリセリン及び/又は脂肪酸アルキルエステルを製造する従来の技術としては、亜鉛及びアルミニウムを含んでなる触媒の存在下でグリセリン及びアルキルエステルを製造する方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。しかしながら、原料中の水分が1500ppmより大きくなると、石鹸が生じて触媒活性の低下が顕著となる問題があった。したがって、水がこれ以上含まれている場合でも活性の低下を減少させるものとする等の工夫の余地があった。 As a conventional technique for producing glycerin and / or fatty acid alkyl ester from natural fats and oils, a method for producing glycerin and alkyl ester in the presence of a catalyst comprising zinc and aluminum is disclosed (for example, Patent Document 1). reference.). However, when the water content in the raw material is higher than 1500 ppm, there is a problem that soap is generated and the catalytic activity is significantly reduced. Therefore, there is room for improvement such as reducing the decrease in activity even when water is further contained.

天然油脂からグリセリン及び/又は脂肪酸アルキルエステルを製造する技術に関して、例えば、亜鉛とチタンとを含む酸化物又は亜鉛とチタンとアルミニウムとを含む酸化物、ビスマスとチタンとを含む酸化物、又は、ビスマスとチタンとアルミニウムを含む酸化物が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。また、酸化ジルコニウム及び酸化チタンを含むエステル交換反応用固体触媒、並びに、この触媒の存在下で、原料脂肪酸エステルと、原料アルコールあるいは原料脂肪酸をエステル交換反応させる、脂肪酸エステルの製造方法が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。 Regarding the technology for producing glycerin and / or fatty acid alkyl ester from natural fats and oils, for example, an oxide containing zinc and titanium, an oxide containing zinc, titanium and aluminum, an oxide containing bismuth and titanium, or bismuth And an oxide containing titanium and aluminum are disclosed (for example, refer to Patent Document 2). Also disclosed are a solid catalyst for transesterification reaction containing zirconium oxide and titanium oxide, and a method for producing a fatty acid ester, in which a raw fatty acid ester and a raw alcohol or raw fatty acid are transesterified in the presence of this catalyst. (For example, refer to Patent Document 3).

また、油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなる脂肪酸アルキルエステル及び/若しくはグリセリンの製造方法であって、触媒は、イルメナイト構造及び/又はスリランカイト構造を有する金属酸化物である脂肪酸アルキルエステル及び/若しくはグリセリンの製造方法が開示されている(例えば、特許文献4参照。)。 And a method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin comprising a step of bringing an oil and an alcohol into contact with each other in the presence of a catalyst, wherein the catalyst is a metal oxide having an ilmenite structure and / or a srilankite structure. A method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin is disclosed (for example, see Patent Document 4).

更に、油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなるグリセリン及び/又は脂肪酸アルキルエステルの製造方法であって、触媒は、ジルコニウムと、4族、5族及び8族からなる群より選択される少なくとも1種の金属元素とを必須成分とする金属酸化物であるグリセリン及び/又は脂肪酸アルキルエステルの製造方法及びその触媒が開示されている(例えば、特許文献5参照。)。
しかしながら、これらの技術において、例えば反応活性や触媒寿命を更に向上し、原料中に含まれる遊離脂肪酸(FFA)及び/又は水の存在下においても活性低下を抑制する等の工夫の余地があった。
Furthermore, it is a method for producing glycerin and / or fatty acid alkyl ester, comprising the step of bringing oils and alcohols into contact with each other in the presence of a catalyst, wherein the catalyst comprises zirconium, groups 4, 5, and 8. A method for producing glycerol and / or a fatty acid alkyl ester, which is a metal oxide containing at least one metal element selected from the group as an essential component, and a catalyst thereof are disclosed (for example, see Patent Document 5).
However, in these techniques, for example, there is room for improvement such as further improving the reaction activity and catalyst life and suppressing the decrease in activity even in the presence of free fatty acid (FFA) and / or water contained in the raw material. .

天然油脂からグリセリン及び/又は脂肪酸アルキルエステルを製造する技術としては、例えば、油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなる脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法であって、触媒は、5族の金属元素からなる群より選択される少なくとも1種の金属元素を必須成分とする単一又は複合酸化物であり、結晶化されて結晶格子内に必須成分元素を有するものである脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法が開示されている(例えば、特許文献6参照。)。
また、動植物性油脂と油脂の2〜40倍(モル比)のアルコールを、油脂の 0.1〜10重量%のマグネシウムオキサイド(MgO)又はマンガンオキサイド(MnO)である金属酸化物触媒存在下で60〜200℃、0.5〜18時間反応させて脂肪酸エステルとグリセリンの混合物を得る工程、及び、混合物を分離する工程を含む脂肪酸エステルの製造方法が開示されている(例えば、特許文献7参照。)。
更に、不均一固体触媒の存在下で植物又は動物由来のトリグリセリドと1価又は多価アルコールとのエステル交換をする方法であって、不均一固体触媒として、アルミニウム、クロム、マグネシウム、亜鉛、カルシウム、銅、マンガン、又は、それらに由来する混合酸化物を用いる方法が開示されている(例えば、特許文献8参照。)。
しかしながら、これらの技術は、触媒寿命を更に向上し、原料中に含まれる遊離脂肪酸(FFA)及び/又は水の存在下においても、活性成分の溶出等による活性低下を抑制する等の工夫の余地があった。
Examples of the technology for producing glycerin and / or fatty acid alkyl ester from natural fats and oils include, for example, a method for producing fatty acid alkyl ester and / or glycerin comprising a step of contacting fats and oils with alcohol in the presence of a catalyst. The catalyst is a single or complex oxide containing at least one metal element selected from the group consisting of group 5 metal elements as an essential component, and crystallized to have the essential component elements in the crystal lattice A method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin is disclosed (for example, see Patent Document 6).
In addition, animal and vegetable oils and fats and 2 to 40 times (molar ratio) of alcohol in the presence of a metal oxide catalyst that is 0.1 to 10% by weight of magnesium oxide (MgO) or manganese oxide (MnO). A method for producing a fatty acid ester comprising a step of reacting at 60 to 200 ° C. for 0.5 to 18 hours to obtain a mixture of a fatty acid ester and glycerin and a step of separating the mixture is disclosed (for example, see Patent Document 7). .)
Furthermore, a method of transesterifying a plant or animal-derived triglyceride with a monohydric or polyhydric alcohol in the presence of a heterogeneous solid catalyst, wherein the heterogeneous solid catalyst includes aluminum, chromium, magnesium, zinc, calcium, A method using copper, manganese, or a mixed oxide derived therefrom is disclosed (for example, see Patent Document 8).
However, these techniques further improve the catalyst life, and there is room for contrivance such as suppressing the decrease in activity due to elution of active ingredients even in the presence of free fatty acid (FFA) and / or water contained in the raw material. was there.

上記課題を解決する従来の方法としては、例えば、収率が低下して製品の純度が低下することを回避するために、活性の低下した触媒と新しい触媒を頻繁に交換することが考えられるが、触媒の交換頻度が増えると、装置を停止することによる生産性の低下や、触媒コストの増加といった理由から、工業的な製造にとって望ましくない。また、原料の油脂中に含まれる水及びを遊離脂肪酸(FFA)等の不純物をあらかじめ除去することで、触媒の活性低下を防ぐことが考えられるが、大量の原料油脂から不純物を完全に除去することは非常に困難であり、また新たな工程を追加する必要が生じるため、非常に煩雑な操作が必要となる。したがって上記触媒は、触媒を活性成分が溶出しにくいものとし、かつ、水及び遊離脂肪酸(FFA)等の不純物の存在下で優れた触媒活性を長時間維持できるものとするための工夫の余地があった。
米国特許第6878837号明細書(第1項及び第6頁) 欧州特許第1593732号明細書 特開2005−177722号公報(第1−2頁) 特開2006−225352号公報(第1−2頁) 特開2006−225578号公報(第1−2頁) 特許第3941876号明細書(第1−2頁) 韓国特許第415396号明細書 国際公開第1998/56747号パンフレット
As a conventional method for solving the above-mentioned problems, for example, it is conceivable to frequently exchange a catalyst having a decreased activity with a new catalyst in order to avoid a decrease in yield and a decrease in product purity. If the replacement frequency of the catalyst is increased, it is not desirable for industrial production because of a decrease in productivity caused by stopping the apparatus and an increase in catalyst cost. In addition, it is conceivable to prevent reduction in the activity of the catalyst by removing impurities such as free fatty acid (FFA) in advance in water and fat contained in the raw oil and fat, but the impurities are completely removed from a large amount of raw oil and fat. This is very difficult, and it is necessary to add a new process. Therefore, a very complicated operation is required. Therefore, the above catalyst has room for contrivance for making the catalyst difficult to elute active components and maintaining excellent catalytic activity for a long time in the presence of impurities such as water and free fatty acid (FFA). there were.
US Pat. No. 6,878,837 (paragraphs 1 and 6) European Patent No. 1593732 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-177722 (page 1-2) JP 2006-225352 A (page 1-2) JP 2006-225578 A (page 1-2) Japanese Patent No. 3941876 (page 1-2) Korean Patent No. 415396 Specification International Publication No. 1998/56747 Pamphlet

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、油脂類とアルコールとを反応させて脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを製造する際に、触媒を繰り返し用いても活性金属成分の溶出が起こらず、水の存在下でも優れた触媒活性を長時間維持でき、油脂中に含まれるグリセリド類のエステル交換と遊離脂肪酸のエステル化の両反応に高活性を発揮でき、油脂中に含まれる遊離脂肪酸(FFA)等の不純物の存在下でも高い触媒活性を発揮することができる触媒を用いて、触媒の回収工程等の煩雑な工程を簡略化又は不要とし、高効率に食用や燃料等の用途に好適な脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを製造する方法及びその触媒を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and when a fatty acid alkyl ester and / or glycerin is produced by reacting fats and oils with alcohol, elution of the active metal component occurs even if the catalyst is repeatedly used. In addition, excellent catalytic activity can be maintained for a long time even in the presence of water, and high activity can be exhibited in both the transesterification of glycerides contained in fats and oils and the esterification of free fatty acids. Free fatty acids contained in fats and oils Using a catalyst that can exhibit high catalytic activity even in the presence of impurities such as (FFA), complicated processes such as a catalyst recovery process are simplified or unnecessary, and can be used efficiently for edible and fuel applications. It is an object to provide a method for producing a suitable fatty acid alkyl ester and / or glycerin and a catalyst thereof.

本発明者らは、脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを製造する方法について種々検討したところ、油脂類とアルコールとを固体触媒の存在下に接触させて脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを製造する方法が工業的に有用であることに着目し、このような工程において用いる触媒について種々検討したところ、マンガン化合物並びに4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物を有する触媒を用いると、活性金属成分の溶出がより充分に抑制されたものとなり、触媒寿命が充分に長く、水の存在下においても高活性を維持することができ、かつ、原料のアルコールが分解しないことを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到した。また、本発明者らは、触媒が含む4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物をケイ素化合物及び/又はジルコニウム化合物とすることによって、触媒寿命を延ばす効果と水の存在下においても高活性を維持する効果とが顕著に発揮されることをも見出した。これらのいずれをも同時に高いレベルで達成することは、当該技術分野における当業者がこれまでに長期にわたって達成し得なかった課題であり、本発明のみが解決することに成功した課題である。 The present inventors have made various studies on methods for producing fatty acid alkyl esters and / or glycerin. As a result, there is a method for producing fatty acid alkyl esters and / or glycerin by contacting oils and fats with alcohol in the presence of a solid catalyst. Focusing on the fact that it is industrially useful, various studies have been conducted on the catalyst used in such a process. When a catalyst having a manganese compound and a compound of a tetravalent metal element and / or a tetravalent metalloid element is used, It was found that elution of the active metal component was more sufficiently suppressed, the catalyst life was sufficiently long, high activity could be maintained even in the presence of water, and the starting alcohol was not decomposed. I came up with the idea that the problem could be solved wonderfully. Further, the present inventors have made the effect of extending the catalyst life and the presence of water by using a compound of a tetravalent metal element and / or a tetravalent metalloid element contained in the catalyst as a silicon compound and / or a zirconium compound. It was also found that the effect of maintaining high activity is remarkably exhibited. Achieving both of these simultaneously at a high level is a problem that a person skilled in the art has not been able to achieve for a long time, and is a problem that only the present invention has successfully solved.

すなわち、本発明は、油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなる脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法であって、上記触媒は、マンガン化合物並びに4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物を有する脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法である。
本発明はまた、上記脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法に用いる脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造用触媒でもある。
以下に本発明を詳述する。
That is, the present invention is a method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin comprising a step of contacting fats and oils in the presence of a catalyst, wherein the catalyst comprises a manganese compound and a tetravalent metal element. And / or a method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin having a compound of a tetravalent metalloid element.
The present invention is also a catalyst for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin used in the method for producing the fatty acid alkyl ester and / or glycerin.
The present invention is described in detail below.

本発明の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法においては、マンガン化合物並びに4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物を有する触媒の存在下に油脂類とアルコールとを接触させることとなる。本発明の製造方法は、マンガン化合物並びに4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物を有する触媒を用いることにより、エステル化反応とエステル交換反応とを同時に行うことができるだけでなく、高い触媒活性が発揮され、高収率かつ高選択的に脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを製造することが可能である。また、触媒活性成分の溶出が充分に抑制され、触媒寿命が向上されたものであることに起因して、触媒の回収工程を著しく簡略化または不要とすることができるうえ、反応に繰り返し利用することが可能となり、それによって、触媒のリサイクル性が向上し、ユーティリティーコストや設備費を顕著に低減でき、触媒関連コストの低減、安定で長期的な製造の達成等が可能となるものである。特に油脂中に含まれる遊離脂肪酸(FFA)、鉱酸、金属成分や水の存在下でも、石鹸が副生せず、これらの不純物の影響を受けずに高い触媒活性を発揮することができる。 In the method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin of the present invention, fats and oils are brought into contact with alcohol in the presence of a manganese compound and a catalyst having a tetravalent metal element and / or a tetravalent metalloid compound. It will be. The production method of the present invention can not only perform an esterification reaction and a transesterification reaction simultaneously by using a catalyst having a manganese compound and a compound of a tetravalent metal element and / or a tetravalent metalloid element. It is possible to produce a fatty acid alkyl ester and / or glycerin with high catalytic activity and high yield and high selectivity. In addition, the elution of the catalytically active component is sufficiently suppressed and the catalyst life is improved, so that the catalyst recovery process can be remarkably simplified or unnecessary, and is repeatedly used in the reaction. As a result, the recyclability of the catalyst is improved, utility costs and equipment costs can be significantly reduced, catalyst-related costs can be reduced, and stable and long-term production can be achieved. In particular, even in the presence of free fatty acids (FFA), mineral acids, metal components and water contained in fats and oils, soap is not produced as a by-product, and high catalytic activity can be exhibited without being affected by these impurities.

本発明における触媒としては、1種又は2種以上用いてもよく、本発明の作用効果を奏する限り、触媒調製工程で生じる不純分や他の成分を含有していてもよく、上記触媒に他の触媒を併用して用いてもよいが、上記マンガン化合物並びに上記4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物が触媒の主成分であることが好ましい。触媒の全質量(担体を除いた触媒成分)を100質量部としたとき、マンガン化合物並びに4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物を合計した質量が50質量部以上であることが好ましい。より好ましくは80質量部以上、更に好ましくは85質量部以上、特に好ましくは、90質量部以上、最も好ましくは95質量部以上である。
なお、上記触媒において、マンガン化合物並びに4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物は、触媒活性を有する成分を構成することになる。したがって、上記触媒が上述した質量比等を満たすものとすることにより、本発明の効果が更に顕著に達成されることになる。
The catalyst in the present invention may be used alone or in combination of two or more, and may contain impurities and other components produced in the catalyst preparation step as long as the effects of the present invention are exhibited. However, it is preferable that the manganese compound and the tetravalent metal element and / or tetravalent metalloid compound are the main components of the catalyst. When the total mass of the catalyst (the catalyst component excluding the support) is 100 parts by mass, the total mass of the manganese compound and the tetravalent metal element and / or tetravalent metalloid element compound is 50 parts by mass or more. It is preferable. More preferably, it is 80 mass parts or more, More preferably, it is 85 mass parts or more, Most preferably, it is 90 mass parts or more, Most preferably, it is 95 mass parts or more.
In the above catalyst, the manganese compound and the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid compound constitute a component having catalytic activity. Therefore, when the catalyst satisfies the above-described mass ratio and the like, the effect of the present invention can be achieved more remarkably.

上記油脂中においては、通常では、遊離脂肪酸(FFA)及び/又は水が存在することになり、また、天然油脂由来の不純物を取り除くために使用された鉱酸、天然油脂由来の金属成分やステロール等の不純物が存在することになる。したがって、本発明の実施形態においては、通常は、鉱酸、金属成分、ステロール、リン脂質、水、及び、遊離脂肪酸(FFA)等が含まれ、そのような実施形態においても、マンガンと4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の複合酸化物及び/又は混合酸化物を用いる形態が好ましい形態である。
もちろん、本触媒は、種々の反応条件においても触媒活性を高く保つことができることから、例えば、反応系中に遊離脂肪酸(FFA)及び/又は水が実質的に存在しない場合、又は、遊離脂肪酸(FFA)及び/又は水の影響を実質的に受けない場合でも、好適に用いることができる。
Normally, free fatty acids (FFA) and / or water will be present in the fats and oils, and mineral acids, metal components and sterols derived from natural fats and oils used to remove impurities derived from natural fats and oils. And so on. Therefore, in the embodiments of the present invention, mineral acids, metal components, sterols, phospholipids, water, and free fatty acids (FFA) are usually included. In such embodiments, manganese and tetravalent are also included. A form using a complex oxide and / or mixed oxide of a metal element and / or a tetravalent metalloid element is a preferred form.
Of course, since this catalyst can keep the catalytic activity high even under various reaction conditions, for example, when the free fatty acid (FFA) and / or water is not substantially present in the reaction system, or the free fatty acid ( FFA) and / or even when it is not substantially affected by water, it can be suitably used.

上記触媒におけるマンガン化合物の存在形態としては、例えば、単体、合金、錯体、有機金属、塩類、ハロゲン化物、硫化物、シアン化物、及び、酸化物等の形態が挙げられるが、これらの中でも、酸化物であることが好ましい。マンガンが酸化物として存在すると、触媒の安定性において有利である。
このように、上記触媒がマンガン化合物としてマンガン酸化物を含むものであることは、本発明の好適な実施形態の1つである。
なお、酸化物の形態としては、単一酸化物、複合酸化物、及び、混合酸化物の形態が挙げられる。単一酸化物とは、同一結晶構造内に酸素以外の原子が1種類である酸化物であり、複合酸化物とは、同一結晶構造内に酸素以外の原子が2種類以上ある酸化物であり、混合酸化物とは、単一酸化物及び/又は複合酸化物が2種類以上混合されたものである。
なお、本明細書中において、単に「複合酸化物」という場合、混合酸化物ではない1種の複合酸化物を意味するものとする。また、マンガンの複合酸化物と4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の単一酸化物とが混合されたものは、本明細書中における混合酸化物である。
Examples of the existence form of the manganese compound in the catalyst include simple substances, alloys, complexes, organic metals, salts, halides, sulfides, cyanides, and oxides. Among these, oxidation is also possible. It is preferable that it is a thing. The presence of manganese as an oxide is advantageous in terms of catalyst stability.
Thus, it is one of the preferred embodiments of the present invention that the catalyst contains a manganese oxide as a manganese compound.
In addition, as a form of an oxide, the form of a single oxide, a complex oxide, and a mixed oxide is mentioned. A single oxide is an oxide in which one atom other than oxygen is present in the same crystal structure, and a composite oxide is an oxide in which two or more atoms other than oxygen are present in the same crystal structure. The mixed oxide is a mixture of two or more single oxides and / or composite oxides.
Note that in this specification, the simple term “composite oxide” means one type of composite oxide that is not a mixed oxide. A mixed oxide of manganese and a single oxide of a tetravalent metal element and / or a tetravalent metalloid element are mixed oxides in this specification.

上記マンガン酸化物が単一酸化物の形態であるものとは、すなわち、MnO(式中、xは、1以上、7/2以下の数である。)で表される単一酸化物である。上記マンガンの単一酸化物は、MnO、MnO4/3、MnO3/2、MnO、MnO7/2であることが好ましい。より好ましくは、MnO、MnO4/3、MnO3/2、MnOである。ここでいうMnO4/3は、Mnと同義であり、MnO3/2はMnと同義であり、MnO7/2はMnと同義である。The manganese oxide is in the form of a single oxide, that is, a single oxide represented by MnO x (wherein x is a number of 1 or more and 7/2 or less). is there. The manganese single oxide is preferably MnO, MnO 4/3 , MnO 3/2 , MnO 2 , or MnO 7/2 . More preferred are MnO, MnO 4/3 , MnO 3/2 and MnO 2 . MnO 4/3 here is synonymous with Mn 3 O 4 , MnO 3/2 is synonymous with Mn 2 O 3 , and MnO 7/2 is synonymous with Mn 2 O 7 .

上記マンガン酸化物が複合酸化物の形態であるものとしては、結晶化されたものであっても、非晶質のものであってもよいが、結晶化された形態のものを用いることが好ましく、結晶格子内にマンガンと他の金属元素とを有するものが好適である。他の金属元素として例えば、アルミニウム元素、チタン元素、クロム元素、鉄元素、コバルト元素、ニッケル元素、銅元素、亜鉛元素、ニオブ元素、ランタノイド元素等の1種又は2種以上が好適である。 The manganese oxide in the form of a composite oxide may be crystallized or amorphous, but it is preferable to use a crystallized form. Those having manganese and other metal elements in the crystal lattice are preferred. As the other metal element, for example, one or more of aluminum element, titanium element, chromium element, iron element, cobalt element, nickel element, copper element, zinc element, niobium element, lanthanoid element and the like are preferable.

上記触媒における4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物の存在形態としては、例えば、単体、合金、錯体、有機金属、塩類、ハロゲン化物、硫化物、シアン化物、及び、酸化物等の形態が挙げられるが、これらの中でも、酸化物であることが好ましい。4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物が酸化物として存在すると、触媒の安定性において有利である。 Examples of the presence form of the tetravalent metal element and / or tetravalent metalloid element compound in the catalyst include, for example, simple substance, alloy, complex, organic metal, salt, halide, sulfide, cyanide, and oxidation. Among these, an oxide is preferable. The presence of a tetravalent metal element and / or a tetravalent metalloid compound as an oxide is advantageous in terms of catalyst stability.

上記4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素は、例えば、ジルコニウム、ハフニウム、スズ、鉛、ケイ素、ゲルマニウム、チタンが挙げられ、これらの中でも、ケイ素、又は、ジルコニウムであることが好ましい。
すなわち、上記4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物がケイ素化合物及び/又はジルコニウム化合物であることは、本発明の好適な実施形態の1つである。
本発明の触媒において、上記4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素がケイ素及び/又はジルコニウムであると、触媒を活性成分が溶出しにくいものとし、かつ、水及び遊離脂肪酸(FFA)等の不純物の存在下で優れた触媒活性を長時間維持できる効果が顕著に発揮されることになる。特にケイ素を用いると、水及び遊離脂肪酸(FFA)等の不純物の存在下においてより優れた触媒活性を有する触媒とすることができる。
Examples of the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid element include zirconium, hafnium, tin, lead, silicon, germanium, and titanium. Among these, silicon or zirconium is preferable. .
That is, it is one of preferred embodiments of the present invention that the compound of the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid element is a silicon compound and / or a zirconium compound.
In the catalyst of the present invention, when the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid element is silicon and / or zirconium, the catalyst is made difficult to elute the active ingredient, and water and free fatty acid (FFA) are used. In the presence of impurities such as), the effect of maintaining excellent catalytic activity for a long time is remarkably exhibited. In particular, when silicon is used, a catalyst having more excellent catalytic activity in the presence of impurities such as water and free fatty acid (FFA) can be obtained.

上記触媒が混合酸化物又は複合酸化物の形態であることは、本発明の好適な実施形態の1つである。
上記触媒が混合酸化物又は複合酸化物の形態であるものとしては、例えば、マンガンの単一酸化物及び/又は複合酸化物と上記4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の単一酸化物及び/又は複合酸化物とを含んでなる混合酸化物である形態が挙げられる。
It is one of the preferred embodiments of the present invention that the catalyst is in the form of mixed oxide or composite oxide.
Examples of the catalyst in the form of a mixed oxide or composite oxide include, for example, a single oxide and / or composite oxide of manganese and a single element of the above tetravalent metal element and / or tetravalent metalloid element. The form which is a mixed oxide which comprises a monoxide and / or complex oxide is mentioned.

上記触媒を構成する4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素がジルコニウムである場合、マンガンの化合物とジルコニウムの単一酸化物及び/又は複合酸化物とを組み合わせることが好ましい。より好ましくは、マンガンの単一酸化物及び/又は複合酸化物とジルコニウムの単一酸化物及び/又は複合酸化物とを組み合わせることが好ましい。更に好ましくは、マンガンの単一酸化物及び/又は複合酸化物とジルコニウムの単一酸化物との組み合わせである。特に好ましくは、MnOx又はMnTiOとZrOとの組み合わせである。最も好ましくは、950℃以上で焼成する場合にはMnTiOとZrOとの組み合わせであり、950℃未満で焼成する場合には、MnOxとZrOとの組み合わせである。
また、上記マンガン化合物及びジルコニウム化合物を有する触媒は、マンガン元素とジルコニウム元素の合計質量におけるマンガン元素の割合が1%以上99%以下であることが好ましく、3%以上95%以下であることがより好ましく、5%以上90%以下であることが更に好ましい。上記触媒中のマンガン元素とジルコニウム元素の割合は、触媒を蛍光X線分析法(XRF)や粉末X線回折(XRD)で測定することで求めることができる。
When the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid element constituting the catalyst is zirconium, it is preferable to combine a manganese compound with a single oxide and / or composite oxide of zirconium. More preferably, it is preferable to combine a single oxide and / or complex oxide of manganese with a single oxide and / or complex oxide of zirconium. More preferably, it is a combination of a single oxide and / or complex oxide of manganese and a single oxide of zirconium. Particularly preferred is MnOx or a combination of MnTiO 3 and ZrO 2 . Most preferably, it is a combination of MnTiO 3 and ZrO 2 when firing at 950 ° C. or higher, and a combination of MnOx and ZrO 2 when firing at less than 950 ° C.
Further, in the catalyst having the manganese compound and the zirconium compound, the ratio of the manganese element in the total mass of the manganese element and the zirconium element is preferably 1% or more and 99% or less, and more preferably 3% or more and 95% or less. Preferably, it is 5% or more and 90% or less. The ratio of manganese element and zirconium element in the catalyst can be determined by measuring the catalyst by fluorescent X-ray analysis (XRF) or powder X-ray diffraction (XRD).

上記触媒を構成する4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素がジルコニウムである場合、4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の酸化物は、ジルコニウムの単一酸化物であることが好ましい。ジルコニウムの単一酸化物とは、すなわち、ZrOで表される化合物である。上記ジルコニウム酸化物は、正方晶、立方晶、単斜晶のいずれの構造でもよいが、単斜晶構造であるものが好ましい。上記ジルコニウム酸化物がこのような形態を有すると、触媒が更に安定化されることになる。When the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid element constituting the catalyst is zirconium, the oxide of the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid element is a single oxide of zirconium. It is preferable that A single oxide of zirconium is a compound represented by ZrO 2 . The zirconium oxide may have any of tetragonal, cubic, and monoclinic structures, but preferably has a monoclinic structure. When the zirconium oxide has such a form, the catalyst is further stabilized.

上記触媒を構成する4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素がジルコニウムである場合、マンガン及びジルコニウムを有する複合酸化物としては、例えば、Mn0.2Zr0.81.8等が挙げられる。マンガン及びジルコニウムを有する複合酸化物は、金属アルコキシドを原料として得られるものが好ましい。When the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid element constituting the catalyst is zirconium, examples of the complex oxide containing manganese and zirconium include Mn 0.2 Zr 0.8 O 1.8 Etc. The composite oxide containing manganese and zirconium is preferably obtained using metal alkoxide as a raw material.

上記マンガン酸化物とジルコニウム酸化物とを含んでなる混合酸化物であって、マンガン酸化物が複合酸化物を含むものは、例えば、マンガンとジルコニウムとを溶解する混合溶液を共沈させたものや、酸化ジルコニウムを担体としてマンガン化合物を担持させたものを原料として調製されるものであることが好ましい。より好ましくは、上記方法にて得られた原料を焼成して得られるものである。更に好ましくは、上記焼成温度を280℃以上950℃未満にして得られるものである。これは、280℃未満であると、溶出を充分抑制することができないおそれがあるためである。最も好ましくは、上記焼成温度を400℃以上950℃未満にして得られるものである。
上記マンガン酸化物とジルコニウム酸化物とを含んでなる混合酸化物であって、マンガン酸化物が複合酸化物であるものは、例えば、マンガンを含む粉体、ジルコニウムを含む粉体を含んでなる混合粉末を原料として調製されるものであることが好ましい。より好ましくは、上記混合粉末を微粒化し、焼成して得られるものである。更に好ましくは、上記焼成温度を950℃以上1300℃以下にして得られるものである。これは、1300℃を超えると、充分な触媒表面積を得られず脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを高効率で製造できないおそれがあるためであり、950℃未満の場合には、充分にマンガンの複合酸化物が調製できないおそれがあるためである。最も好ましくは、上記焼成温度を950℃以上1200℃以下にして得られるものである。なお、混合粉体の微粒化は、例えば、湿式押出造粒機で押出して乾燥させ、微粉砕装置でせん断することによって行うことが好適である。
なお、焼成の時間は、30分以上、24時間以内が好適である。より好ましくは、1時間以上、12時間以内である。焼成中の気相雰囲気は、空気、窒素、アルゴン、酸素等が好ましい。より好ましくは、空気中で焼成することである。
A mixed oxide comprising the above manganese oxide and zirconium oxide, wherein the manganese oxide contains a composite oxide, for example, a co-precipitated solution in which manganese and zirconium are dissolved, It is preferable that the raw material is prepared by supporting a manganese compound with zirconium oxide as a carrier. More preferably, it is obtained by firing the raw material obtained by the above method. More preferably, it is obtained by setting the firing temperature to 280 ° C. or higher and lower than 950 ° C. This is because elution may not be sufficiently suppressed when it is lower than 280 ° C. Most preferably, the calcination temperature is 400 ° C or higher and lower than 950 ° C.
A mixed oxide comprising the above manganese oxide and zirconium oxide, wherein the manganese oxide is a composite oxide, for example, a powder comprising manganese and a powder comprising zirconium It is preferable that the powder is prepared from a raw material. More preferably, the powder mixture is obtained by atomizing and firing. More preferably, the calcination temperature is 950 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. This is because if the temperature exceeds 1300 ° C., a sufficient catalyst surface area cannot be obtained and the fatty acid alkyl ester and / or glycerin may not be produced with high efficiency. This is because the oxide may not be prepared. Most preferably, the calcination temperature is 950 ° C. or more and 1200 ° C. or less. In addition, it is suitable to perform atomization of mixed powder by, for example, extruding and drying with a wet extrusion granulator and shearing with a fine grinding device.
The firing time is preferably 30 minutes or longer and within 24 hours. More preferably, it is 1 hour or more and 12 hours or less. The gas phase atmosphere during firing is preferably air, nitrogen, argon, oxygen or the like. More preferably, the firing is performed in air.

上記触媒を構成する4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素がケイ素である場合、上記触媒は、マンガンの化合物とケイ素の単一酸化物及び/又は複合酸化物との組み合わせか、マンガンとケイ素とを有する化合物であることが好ましい。より好ましくは、マンガンの酸化物とケイ素の単一酸化物及び/又は複合酸化物との組み合わせか、マンガンとケイ素とを有する複合酸化物であることが好ましい。更に好ましくは、850℃以上で焼成する場合には、マンガンとケイ素の複合酸化物であるMnSiO、MnSi、MnSiO、MnSiO、MnSi12、MnSiO12、MnSi21が含まれることであり、850℃未満で焼成する場合には、MnOxとSiOとの組み合わせである。最も好ましくは、850℃以上で焼成する場合にはMnSiO12が含まれることであり、850℃未満で焼成する場合には、MnOxと非晶質のSiOとの組み合わせである。これによって触媒が更に安定化されることになる。なお、ここでいうMnSiO12はMn(SiO)と同義である。When the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid element constituting the catalyst is silicon, the catalyst may be a combination of a manganese compound and a single oxide and / or composite oxide of silicon, A compound having manganese and silicon is preferable. More preferably, it is a combination of manganese oxide and silicon single oxide and / or composite oxide, or a composite oxide containing manganese and silicon. More preferably, when firing at 850 ° C. or higher, manganese and silicon composite oxides MnSiO 3 , MnSi 2 O 5 , Mn 2 SiO 4 , Mn 4 SiO 7 , Mn 5 Si 3 O 12 , Mn 7 SiO 12 and Mn 7 Si 7 O 21 are included, and when firing at less than 850 ° C., a combination of MnOx and SiO 2 . Most preferably, when firing at 850 ° C. or higher, Mn 7 SiO 12 is included, and when firing at less than 850 ° C., a combination of MnOx and amorphous SiO 2 . This further stabilizes the catalyst. Incidentally, Mn 7 SiO 12 here has the same meaning as Mn 7 O 8 (SiO 4) .

また、上記マンガン化合物及びケイ素化合物を有する触媒は、マンガン元素とケイ素の合計質量におけるマンガン元素の割合が1%以上99%以下であることが好ましく、5%以上95%以下であることがより好ましく、10%以上90%以下であることが更に好ましい。上記触媒中のマンガン元素とケイ素の割合は、触媒を蛍光X線分析法(XRF)や粉末X線回折(XRD)で測定することで求めることができる。 Further, in the catalyst having the manganese compound and the silicon compound, the ratio of the manganese element in the total mass of the manganese element and silicon is preferably 1% or more and 99% or less, and more preferably 5% or more and 95% or less. More preferably, it is 10% or more and 90% or less. The ratio of the manganese element and the silicon in the catalyst can be determined by measuring the catalyst by fluorescent X-ray analysis (XRF) or powder X-ray diffraction (XRD).

上記マンガン酸化物とケイ素の酸化物とを含んでなる混合酸化物であって、マンガンとケイ素とを有する複合酸化物を含まないものである場合、上記触媒は、マンガンを含む溶液をケイ素を含む化合物に添加して得られるものを原料として調製されるものであることが好ましい。より好ましくは、マンガンを溶解する酸性溶液をケイ素を含んでなる固体に添加することによってマンガンを含浸担持させて得られるものを原料として調製されるものである。更に好ましくは、上記混合物を焼成して得られるものである。より一層好ましくは、上記焼成温度を280℃以上850℃未満にして得られるものである。これは、280℃未満であると、溶出を充分抑制することができないおそれがあるためである。特に好ましくは、上記焼成温度を400℃以上850℃未満にして得られるものである。
上記マンガン酸化物とケイ素とを有する複合酸化物を含むものである場合、上記触媒は、マンガンを含む溶液をケイ素を含む化合物に添加して得られるものを原料として調製されるものであることが好ましい。より好ましくは、マンガンを溶解する酸性溶液をケイ素を含んでなる固体に添加することによってマンガンを含浸担持させて得られるものを原料として調製されるものである。更に好ましくは、上記混合物を焼成して得られるものである。より一層好ましくは、上記焼成温度を850℃以上1300℃以下にして得られるものである。これは、1300℃を超えると、充分な触媒表面積を得られず脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを高効率で製造できないおそれがあるためであり、850℃未満の場合には、充分にマンガンとケイ素とを有する複合酸化物が調製できないおそれがあるためである。最も好ましくは、上記焼成温度を850℃以上1200℃以下にして得られるものである。
なお、焼成の時間は、30分以上、24時間以内が好適である。より好ましくは、1時間以上、12時間以内である。焼成中の気相雰囲気は、空気、窒素、アルゴン、酸素等が好ましい。より好ましくは、空気中で焼成することである。
When the mixed oxide comprises the manganese oxide and the silicon oxide and does not include the composite oxide having manganese and silicon, the catalyst contains silicon in a solution containing manganese. It is preferable that the raw material is one obtained by adding to the compound. More preferably, a material obtained by impregnating and supporting manganese by adding an acidic solution dissolving manganese to a solid containing silicon is used as a raw material. More preferably, the mixture is obtained by firing. Even more preferably, the firing temperature is 280 ° C or higher and lower than 850 ° C. This is because elution may not be sufficiently suppressed when it is lower than 280 ° C. It is particularly preferable that the firing temperature is 400 ° C or higher and lower than 850 ° C.
When the composite oxide containing manganese oxide and silicon is included, the catalyst is preferably prepared using a material obtained by adding a solution containing manganese to a compound containing silicon. More preferably, a material obtained by impregnating and supporting manganese by adding an acidic solution dissolving manganese to a solid containing silicon is used as a raw material. More preferably, the mixture is obtained by firing. Even more preferably, the firing temperature is 850 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. This is because if the temperature exceeds 1300 ° C., a sufficient catalyst surface area cannot be obtained and the fatty acid alkyl ester and / or glycerin may not be produced with high efficiency. This is because there is a possibility that a composite oxide having the above cannot be prepared. Most preferably, the calcination temperature is 850 ° C. or more and 1200 ° C. or less.
The firing time is preferably 30 minutes or longer and within 24 hours. More preferably, it is 1 hour or more and 12 hours or less. The gas phase atmosphere during firing is preferably air, nitrogen, argon, oxygen or the like. More preferably, the firing is performed in air.

本発明の製造方法は、反応条件下において、油脂類及びアルコールと、生成物(脂肪酸アルキルエステルやグリセリン等)とのいずれにも不溶性のもの(以下、「不溶性触媒」ともいう。)であることが好適である。油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる反応においては、反応が終了後、触媒の非存在下にアルコールを留去すると、脂肪酸アルキルエステルを主に含む上層とグリセリンを主に含む下層との相互溶解度が低下して、脂肪酸アルキルエステルとグリセリンの分離を向上できることになり、回収率を向上することが可能となる。触媒の活性金属成分が溶出していると、エステル交換反応が可逆反応であることに起因して、上記の工程において逆反応が進行して脂肪酸アルキルエステルの収率が低下することになる。このように、触媒の非存在下に反応液からアルコールを留去した後に相分離を行うことにより、脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法において精製が容易になり、収率を向上することができる。すなわち上記製造方法が、油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなり、該触媒は、反応条件下において、油脂類及びアルコールと、生成物(脂肪酸アルキルエステルやグリセリン等)とのいずれにも不溶性のものであり、反応生成液であるエステル相とグリセリン相を相分離するより先に、触媒の非存在下にアルコールを留去する形態は、本発明の好ましい形態の1つである。なお、微量の水を添加することにより、脂肪酸アルキルエステルとグリセリンとの分離や精製を更に向上することが可能となる。 The production method of the present invention is insoluble (hereinafter also referred to as “insoluble catalyst”) to any of fats and alcohols and products (fatty acid alkyl ester, glycerin, etc.) under reaction conditions. Is preferred. In the reaction in which fats and oils are contacted in the presence of a catalyst, after the reaction is completed, when the alcohol is distilled off in the absence of the catalyst, an upper layer mainly containing fatty acid alkyl ester and a lower layer mainly containing glycerin As a result, the separation between the fatty acid alkyl ester and glycerin can be improved, and the recovery rate can be improved. If the active metal component of the catalyst is eluted, the reverse reaction proceeds in the above steps due to the fact that the transesterification reaction is a reversible reaction, and the yield of the fatty acid alkyl ester decreases. Thus, by performing phase separation after distilling off alcohol from the reaction solution in the absence of a catalyst, purification in the method for producing fatty acid alkyl ester and / or glycerin is facilitated, and the yield can be improved. it can. That is, the production method comprises a step of bringing oils and alcohols into contact with each other in the presence of a catalyst, and the catalyst comprises oils and alcohols and products (fatty acid alkyl ester, glycerin, etc.) under the reaction conditions. A form in which alcohol is distilled off in the absence of a catalyst prior to phase separation of an ester phase and a glycerin phase, which are reaction products, is one of the preferred forms of the present invention. One. In addition, it becomes possible to further improve the separation and purification of fatty acid alkyl ester and glycerin by adding a small amount of water.

上記触媒の非存在下とは、不溶性固体触媒をほとんど含まず、かつ反応後液中に該触媒から溶出した活性金属成分の合計の濃度が、1000ppm以下であることである。また、溶出した活性金属成分とは、操作条件下において、エステル交換反応及び/又はエステル化反応に活性を有する均一系触媒として作用し得る、反応液中に溶解した不溶性固体触媒由来の金属成分を意味する。溶出した活性金属成分の濃度が1000ppmを超えると、上述したアルコールの留去工程において逆反応を充分には抑制できないことになり、製造におけるユーティリティーの負荷を充分には低減できないことになる。好ましくは800ppm以下であり、より好ましくは600ppm以下であり、更に好ましくは300ppm以下である。特に好ましくは、実質的に活性金属成分が含有されないことである。
上記反応液中の触媒の活性金属成分の溶出量は、反応後の反応液を、溶液状態のまま蛍光X線分析法(XRF)により測定することができる。また、より微小量の溶出量を測定する場合には、高周波誘導プラズマ(ICP)発光分析法により測定することが好ましい。
The absence of the catalyst means that it contains almost no insoluble solid catalyst and the total concentration of active metal components eluted from the catalyst in the solution after the reaction is 1000 ppm or less. The eluted active metal component refers to a metal component derived from an insoluble solid catalyst dissolved in a reaction solution that can act as a homogeneous catalyst having activity in the transesterification reaction and / or esterification reaction under operating conditions. means. If the concentration of the eluted active metal component exceeds 1000 ppm, the reverse reaction cannot be sufficiently suppressed in the above-described alcohol distillation step, and the utility load in the production cannot be sufficiently reduced. Preferably it is 800 ppm or less, More preferably, it is 600 ppm or less, More preferably, it is 300 ppm or less. Particularly preferably, the active metal component is not substantially contained.
The elution amount of the active metal component of the catalyst in the reaction solution can be measured by fluorescent X-ray analysis (XRF) while the reaction solution after the reaction is in a solution state. Moreover, when measuring a very small amount of elution, it is preferable to measure by a high frequency induction plasma (ICP) emission analysis method.

本発明の製造方法において、上記金属酸化物としては、上述したように、エステル化反応とエステル交換反応とを同時に行うことができる性能を有し、油脂中に含まれる鉱酸や金属成分の影響を受けず、かつアルコールが分解しない等の作用効果を発揮するものであることから、本発明の製造方法において脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを高効率に製造することを可能とするものである。 In the production method of the present invention, as the metal oxide, as described above, the metal oxide has a performance capable of performing an esterification reaction and a transesterification reaction at the same time, and influences of mineral acids and metal components contained in the oil and fat. Therefore, the fatty acid alkyl ester and / or glycerin can be produced with high efficiency in the production method of the present invention.

本発明の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法は、油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなるものである。
上記接触工程においては、例えば、下記式に示すように、トリグリセリドとメタノールとのエステル交換反応により、脂肪酸メチルエステルとグリセリンとが生成することになる。
The method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin of the present invention comprises a step of bringing oils and alcohols into contact with each other in the presence of a catalyst.
In the contact step, for example, as shown in the following formula, fatty acid methyl ester and glycerin are generated by transesterification of triglyceride and methanol.

式中、Rは、同一若しくは異なって、炭素数6〜24のアルキル基又は1つ以上の不飽和結合を有する炭素数6〜24のアルケニル基を表す。これらの炭素数としては、より好ましくは、炭素数10〜22であり、更に好ましくは、炭素数12〜22である。
上記製造方法においては、上述した触媒を用いることによりエステル交換反応とエステル化反応とを同時に行うことができることから、原料である油脂類が遊離脂肪酸を含むものであっても、エステル交換反応工程で同時に遊離脂肪酸のエステル化反応が進行するため、エステル交換反応工程とは別にエステル化反応工程を設けなくても脂肪酸アルキルエステルの収率を向上することができる。
上記製造方法においてはまた、上記式に示すように、エステル交換反応により脂肪酸アルキルエステルと共にグリセリンが得られることになる。本発明においては、精製されたグリセリンを工業的に簡便に得ることができるが、このようなグリセリンは、化学原料として各種の用途に好適に用いることが可能である。
In the formula, R is the same or different and represents an alkyl group having 6 to 24 carbon atoms or an alkenyl group having 6 to 24 carbon atoms having one or more unsaturated bonds. As these carbon number, More preferably, it is C10-22, More preferably, it is C12-22.
In the above production method, since the transesterification reaction and the esterification reaction can be performed simultaneously by using the above-described catalyst, even if the fats and oils as raw materials contain free fatty acids, in the transesterification reaction step At the same time, since the esterification reaction of free fatty acid proceeds, the yield of fatty acid alkyl ester can be improved without providing an esterification reaction step separately from the ester exchange reaction step.
In the production method, as shown in the above formula, glycerin is obtained together with the fatty acid alkyl ester by transesterification. In the present invention, purified glycerin can be easily obtained industrially, but such glycerin can be suitably used for various applications as a chemical raw material.

上記接触工程において、油脂類としては、グリセリンの脂肪酸エステルを含有するものであって、アルコールと共に脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの原料となるものであればよく、一般的に「油脂」と呼ばれるものを使用することができる。油脂類とは、通常では、トリグリセリド(グリセリンと高級脂肪酸とのトリエステル)を主成分として、ジグリセリド、モノグリセリドやその他の副成分を少量含有するものであるが、トリグリセリドのみ含有するようなトリオレインやトリパルミチン等であってもよく、トリグリセリド、ジグリセリド、モノグリセリドのいずれかが少量でも含まれているものであればよい。
上記油脂としては、具体的には、ナタネ油、ゴマ油、ダイズ油、トウモロコシ油、ヒマワリ油、パーム油、パーム核油、ヤシ油、ベニバナ油、アマニ油、綿実油、キリ油、ヒマシ油、ココナツ油等の植物油脂;牛脂、豚油、魚油、鯨脂等の動物油脂;各種の食用油の使用済み油(廃食油)等が好適であり、これらは、1種又は2種以上を用いることができる。さらに、これらの油脂に有機酸を含んでいるものでもよく、反応で得られた脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを含んでいるものでもよく、また脱酸等の前処理をしたものでもよい。
In the above contact step, the fats and oils contain fatty acid esters of glycerin and may be used as raw materials for fatty acid alkyl esters and / or glycerin together with alcohol, and are generally referred to as “fats and fats”. Can be used. Oils and fats usually contain triglycerides (triesters of glycerin and higher fatty acids) as the main component and contain a small amount of diglycerides, monoglycerides and other subcomponents. Tripalmitin or the like may be used as long as any of triglyceride, diglyceride and monoglyceride is contained in a small amount.
Specific examples of the fats and oils include rapeseed oil, sesame oil, soybean oil, corn oil, sunflower oil, palm oil, palm kernel oil, coconut oil, safflower oil, linseed oil, cottonseed oil, tung oil, castor oil, and coconut oil. Vegetable oils and fats; animal fats and oils such as beef tallow, pork oil, fish oil and whale fat; used oils (waste cooking oils) of various edible oils, etc. are suitable, and these may be used alone or in combination of two or more. it can. Furthermore, these oils and fats may contain organic acids, may contain fatty acid alkyl esters and / or glycerin obtained by the reaction, and may have been subjected to pretreatment such as deoxidation.

上記油脂類が不純物としてリン脂質やタンパク質等を含む場合、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸等の鉱酸を添加して、不純物を除去する脱ガム工程を行ったものを用いることが好ましい。本発明の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法は、触媒が鉱酸によって反応阻害を受けにくいものであるので、脱ガム工程を行った後、油脂類に鉱酸が含まれていても、脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを効率よく製造することができる。 When the fats and oils contain phospholipids, proteins, and the like as impurities, it is preferable to use a product obtained by adding a mineral acid such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, boric acid, etc. and performing a degumming step for removing the impurities. Since the method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin of the present invention is such that the catalyst is less susceptible to reaction inhibition by mineral acid, after performing the degumming step, the fats and oils contain mineral acid, A fatty acid alkyl ester and / or glycerin can be produced efficiently.

上記接触工程において、アルコールとしては、バイオディーゼル燃料の製造を目的にする場合には、炭素数1〜6のアルコールであることが好ましく、より好ましくは炭素数1〜3のアルコールである。炭素数1〜6のアルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、2−ブタノール、t−ブチルアルコール、1−ペンタノール、3−ペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール等が挙げられる。特に、メタノール又はエタノールが好ましい。これらは、1種又は2種以上を混合して用いてもよい。
上記アルコールとしてはまた、食用油、化粧品、医薬等の製造を目的とする場合には、ポリオールであることが好ましい。上記ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が好適である。中でも、グリセリンが好ましい。これらは1種又は2種以上を混合して用いてもよい。このように上記アルコールとしてポリオールを用いる場合、本発明の脂肪酸アルキルエステルの製造方法は、グリセリド類を得る方法において好適に用いることができることとなる。
上記脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法においては、油脂類、アルコール及び触媒以外のその他の成分が存在してもよい。
In the above contact step, the alcohol is preferably an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alcohol having 1 to 3 carbon atoms, for the purpose of producing biodiesel fuel. Examples of the alcohol having 1 to 6 carbon atoms include methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, t-butyl alcohol, 1-pentanol, 3-pentanol, 1-hexanol, 2- Examples include hexanol. In particular, methanol or ethanol is preferable. You may use these 1 type or in mixture of 2 or more types.
The alcohol is preferably a polyol for the purpose of producing edible oils, cosmetics, medicines and the like. As the polyol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, pentaerythritol, sorbitol and the like are suitable. Among these, glycerin is preferable. You may use these 1 type or in mixture of 2 or more types. Thus, when using a polyol as said alcohol, the manufacturing method of the fatty-acid alkylester of this invention can be used suitably in the method of obtaining glycerides.
In the manufacturing method of the said fatty-acid alkylester and / or glycerol, other components other than fats and oils, alcohol, and a catalyst may exist.

上記アルコールの使用量としては、油脂類とアルコールとの反応における理論必要量の1〜30倍であることが好ましい。1倍未満であると、油脂類とアルコールとが充分には反応しないおそれがあり、転化率を充分には向上できないおそれがある。30倍を超えると、余剰アルコールの回収やリサイクル量が大きくなるためコストがかかるおそれがある。1.2〜20倍とすることがより好ましく、1.5〜15倍とすることが更に好ましく、2〜10倍とすることがより好ましい。
なお、本発明でいうアルコールの理論必要量は、油脂類のけん化価に対応するアルコールのモル数を意味しており、下記式で算出することができる。
アルコールの理論必要量(kg)=アルコールの分子量×[油脂の使用量(kg)×けん化価(g−KOH/kg−油脂)/56100]
As the usage-amount of the said alcohol, it is preferable that it is 1-30 times the theoretical required amount in reaction of fats and oils and alcohol. If it is less than 1 time, the fats and alcohols may not react sufficiently, and the conversion rate may not be sufficiently improved. If it exceeds 30 times, the amount of excess alcohol recovered and recycled increases, which may increase costs. It is more preferably 1.2 to 20 times, further preferably 1.5 to 15 times, and more preferably 2 to 10 times.
The theoretical required amount of alcohol referred to in the present invention means the number of moles of alcohol corresponding to the saponification value of fats and oils, and can be calculated by the following formula.
Theoretical required amount of alcohol (kg) = molecular weight of alcohol × [amount of used fat (kg) × saponification value (g-KOH / kg-fat) / 56100]

上記アルコールとしてポリオールを用いる場合には、上述したように本発明の脂肪酸アルキルエステルの製造方法により、ジグリセリド類を好適に得ることができ、このような形態は、本発明の好ましい実施形態の1つである。このようにして得られるジグリセリド類は、油脂の可塑性改良用添加剤等として食品分野等で好適に用いることができる。また、ジグリセリド類を食用の油脂とし、各種の食品に配合すると、肥満防止、体重増加抑制作用等を発揮することから、本発明により得られるジグリセリド類を食用の油脂として使用する形態もまた、本発明の好ましい実施形態の1つである。
上記ジグリセリド類を得る形態において、例えば、ポリオールとしてグリセリンを用いる場合、下記式に示すような反応が進行することとなる。
When a polyol is used as the alcohol, diglycerides can be suitably obtained by the method for producing a fatty acid alkyl ester of the present invention as described above, and such a form is one of the preferred embodiments of the present invention. It is. The diglycerides thus obtained can be suitably used in the food field and the like as additives for improving the plasticity of fats and oils. In addition, when diglycerides are used as edible oils and blended in various foods, they exhibit obesity prevention, weight gain inhibitory action, etc., so the form using the diglycerides obtained by the present invention as edible oils is also present. It is one of the preferred embodiments of the invention.
In the form of obtaining the above diglycerides, for example, when glycerin is used as a polyol, a reaction as shown in the following formula proceeds.

式中、Rは、同一若しくは異なって、炭素数6〜22のアルキル基又は1つ以上の不飽和結合を有する炭素数6〜22のアルケニル基を表す。 In the formula, R is the same or different and represents an alkyl group having 6 to 22 carbon atoms or an alkenyl group having 6 to 22 carbon atoms having one or more unsaturated bonds.

本発明の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法において、反応温度としては、下限が100℃、上限が300℃であることが好ましい。100℃未満であると、反応速度を充分には向上できないおそれがあり、300℃を超えると、アルコールが分解する等の副反応を充分には抑制できないおそれがある。より好ましくは、下限が120℃、上限が270℃であり、更に好ましくは、下限が150℃、上限が235℃である。
なお、上記脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法に用いる触媒としては、上記範囲内の反応温度で用いる場合に、活性金属成分が溶出しないものであることが好ましい。このような触媒を用いることにより、反応温度が高温であっても触媒の活性を充分に維持することができ、反応を良好に行うことができる。
In the method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin of the present invention, the reaction temperature is preferably 100 ° C. at the lower limit and 300 ° C. at the upper limit. If it is less than 100 ° C, the reaction rate may not be sufficiently improved, and if it exceeds 300 ° C, side reactions such as alcohol decomposition may not be sufficiently suppressed. More preferably, the lower limit is 120 ° C. and the upper limit is 270 ° C., and more preferably the lower limit is 150 ° C. and the upper limit is 235 ° C.
In addition, as a catalyst used for the manufacturing method of the said fatty-acid alkylester and / or glycerol, when using at the reaction temperature within the said range, it is preferable that an active metal component does not elute. By using such a catalyst, the activity of the catalyst can be sufficiently maintained even when the reaction temperature is high, and the reaction can be carried out satisfactorily.

上記脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法において、反応圧力としては、下限が0.1MPa、上限が10MPaであることが好ましい。0.1MPa未満であると、反応速度を充分に向上できないおそれがあり、10MPaを超えると、副反応が進行しやすくなるおそれがある。また、高圧に耐え得る特殊な装置が必要になり、ユーティリティーコストや設備費を充分には低減できなくなる場合がある。より好ましくは、下限が0.2MPa、上限が9MPaであり、更に好ましくは、下限が0.3MPa、上限が8MPaである。 In the method for producing the fatty acid alkyl ester and / or glycerin, the reaction pressure is preferably a lower limit of 0.1 MPa and an upper limit of 10 MPa. If it is less than 0.1 MPa, the reaction rate may not be sufficiently improved, and if it exceeds 10 MPa, the side reaction may easily proceed. In addition, a special device that can withstand high pressure is required, and utility costs and facility costs may not be sufficiently reduced. More preferably, the lower limit is 0.2 MPa and the upper limit is 9 MPa, and more preferably the lower limit is 0.3 MPa and the upper limit is 8 MPa.

このような反応温度や圧力を設定した場合においても、本発明の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法においては、上述したように高活性の触媒を用いるため、反応を良好に実施することが可能となる。
なお、上記触媒(マンガン化合物とジルコニウム化合物とを有する触媒)は、使用するアルコールの超臨界条件で用いることもできる。超臨界条件とは、物質固有の臨界温度及び臨界圧力を超えた領域をいい、アルコールとしてメタノールを使用する場合、温度が239℃以上であり、圧力が8.0MPa以上の条件を指す。該触媒を用いることにより、超臨界条件下においても効率的に脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを製造することができる。
Even when such reaction temperature and pressure are set, in the method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin according to the present invention, since a highly active catalyst is used as described above, the reaction can be carried out satisfactorily. It becomes possible.
In addition, the said catalyst (catalyst which has a manganese compound and a zirconium compound) can also be used on the supercritical conditions of the alcohol to be used. The supercritical condition refers to a region exceeding the critical temperature and critical pressure inherent to the substance. When methanol is used as the alcohol, the temperature is 239 ° C. or higher and the pressure is 8.0 MPa or higher. By using the catalyst, fatty acid alkyl ester and / or glycerin can be efficiently produced even under supercritical conditions.

また上記脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法において、反応に用いる触媒量としては、バッチ式の場合、油脂、アルコール及び触媒の総仕込み質量に対し、下限が0.5質量%、上限が20質量%であることが好ましい。0.5質量%未満であると、反応速度を充分に向上できないおそれがあり、20質量%を超えると触媒コストを充分には低減できなくなる場合がある。より好ましくは、下限が1.5質量%、上限が10質量%である。また、固定床流通式の場合、下記式により算出される単位時間あたりの触媒に対する接触液量(LHSV)が、下限が0.1hr−1、上限が10hr−1であることが好ましい。より好ましくは、下限が0.3hr−1、上限が5hr−1である。
LHSV(hr−1)={1時間あたりの油脂の流量(L・hr−1)+1時間あたりのアルコールの流量(L・hr−1)}/触媒容量(L)
Moreover, in the manufacturing method of the said fatty-acid alkylester and / or glycerol, as a catalyst amount used for reaction, in the case of a batch type, a minimum is 0.5 mass% and an upper limit is 20 with respect to the total preparation mass of fats and oils, alcohol, and a catalyst. It is preferable that it is mass%. If it is less than 0.5% by mass, the reaction rate may not be sufficiently improved, and if it exceeds 20% by mass, the catalyst cost may not be sufficiently reduced. More preferably, the lower limit is 1.5% by mass and the upper limit is 10% by mass. In addition, in the case of a fixed bed flow system, the contact liquid amount relative to the catalyst per unit time calculated by the following equation (LHSV) is a lower limit of 0.1 hr -1, it is preferable upper limit is 10 hr -1. More preferably, the lower limit is 0.3 hr −1 and the upper limit is 5 hr −1 .
LHSV (hr −1 ) = {flow rate of fat / oil per hour (L · hr −1 ) +1 flow rate of alcohol per hour (L · hr −1 )} / catalyst capacity (L)

上記接触工程の好ましい形態としては、バッチ式(回分式)又は連続流通式であり、中でも、触媒分離の工程が不要となることから、固定床流通式であることが好適である。すなわち、上記接触工程は、固定床流通反応装置を使用して行われることが好ましい。また、バッチ式の好ましい形態としては、触媒を油脂類とアルコールとの混合系に投入する形態である。 A preferable form of the contact step is a batch type (batch type) or a continuous flow type, and among them, a fixed bed flow type is preferable because a catalyst separation step is unnecessary. That is, the contact step is preferably performed using a fixed bed flow reactor. Moreover, as a preferable form of the batch type, the catalyst is put into a mixed system of fats and oils and alcohol.

本発明の製造方法においてはまた、上記触媒を用いることにより容易にリサイクルプロセスを構築することができるため、反応終了後に未反応原料や中間体グリセリド等を含んでいてもよい。この場合には、例えば、反応終了後の混合液から触媒の非存在下、アルコール及び水等の軽沸分を留去した後、未反応のグリセリド類及び遊離脂肪酸を分離及び回収して原料と混合し再度反応させるプロセスが好ましい。これにより、高純度の脂肪酸アルキルエステルやグリセリンをより高収率で得ることが可能となり、精製コストを更に充分に削減することができる。 In the production method of the present invention, since a recycling process can be easily established by using the above catalyst, unreacted raw materials, intermediate glycerides and the like may be included after the reaction is completed. In this case, for example, after distilling off light-boiling components such as alcohol and water in the absence of a catalyst from the mixed solution after completion of the reaction, unreacted glycerides and free fatty acids are separated and recovered to obtain raw materials. A process of mixing and reacting again is preferred. Thereby, it becomes possible to obtain a high-purity fatty acid alkyl ester and glycerin with higher yield, and the purification cost can be further reduced.

本発明の製造方法において、より高純度の脂肪酸アルキルエステルやグリセリンを得るためには、多段反応プロセスを構築することが好ましい。特に、軽油等に添加される燃料用として脂肪酸アルキルエステルを使用する場合、より高純度の脂肪酸アルキルエステルを製造する必要がある。上記触媒を用いると、微量の中間体グリセリドも効率よく脂肪酸アルキルエステルにすることができるため、多段反応プロセスを用いることによって高純度の脂肪酸アルキルエステルやグリセリンを製造することができる。この場合には、例えば反応終了後の反応液から触媒の非存在下でアルコール等の軽沸分を除去した後、相分離等の方法によってグリセリンを分離除去した後の液をアルコールと混合し、再度反応させるプロセスが好ましい。これにより、高純度の脂肪酸アルキルエステルやグリセリンをより高収率で得ることが可能となり、精製コストを更に充分に削減することができる。 In the production method of the present invention, in order to obtain a higher purity fatty acid alkyl ester or glycerin, it is preferable to construct a multistage reaction process. In particular, when a fatty acid alkyl ester is used for fuel added to light oil or the like, it is necessary to produce a higher purity fatty acid alkyl ester. When the above catalyst is used, a small amount of intermediate glyceride can also be efficiently converted into a fatty acid alkyl ester. Therefore, a high-purity fatty acid alkyl ester or glycerin can be produced by using a multistage reaction process. In this case, for example, after removing light boiling components such as alcohol in the absence of a catalyst from the reaction solution after completion of the reaction, the solution after separating and removing glycerin by a method such as phase separation is mixed with alcohol, A process of reacting again is preferred. Thereby, it becomes possible to obtain a high-purity fatty acid alkyl ester and glycerin with higher yield, and the purification cost can be further reduced.

本発明の製造方法により得られる脂肪酸アルキルエステルは、工業原料や医薬品等の原料、燃料等として様々な用途に好適に用いられることとなる。中でも、上記製造方法により、植物性油脂や廃食油を原料として得られる脂肪酸アルキルエステルを用いたディーゼル燃料は、その製造工程においてユーティリティーコストや設備費を充分に低減できるとともに、触媒回収工程が不要で触媒を繰り返し利用できるため、製造段階から環境保全効果を充分に発揮することが可能となり、各種の燃料として好適に利用することができる。このような上記製造方法により得られる脂肪酸アルキルエステルを含有するディーゼル燃料もまた、本発明の1つである。 The fatty acid alkyl ester obtained by the production method of the present invention is suitably used for various uses as a raw material for industrial raw materials and pharmaceuticals, a fuel and the like. Among these, diesel fuel using fatty acid alkyl esters obtained from vegetable oils and waste cooking oils by the above production method can sufficiently reduce utility costs and equipment costs in the production process, and does not require a catalyst recovery process. Since the catalyst can be repeatedly used, the environmental conservation effect can be sufficiently exerted from the manufacturing stage, and can be suitably used as various fuels. The diesel fuel containing the fatty acid alkyl ester obtained by the above production method is also one aspect of the present invention.

本発明の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法における製造工程の好ましい形態を図1及び2に示す。なお、本発明は、これらの形態に限られるものではない。
図1においては、バッチ式により、油脂類と、アルコールとを用いて、これらを触媒の存在下に接触させる工程が示されている。このような形態では、油脂類とアルコールとを触媒とともに混合して、反応を行うことになる。この反応液を静置して脂肪酸アルキルエステルとグリセリド類とを主に含むエステル相と、グリセリンとアルコールとを主に含むグリセリン相とに分離する。グリセリン相を分離して得られたエステル相にアルコールと触媒とを添加して更に反応を行い、エステル相とグリセリン相とに分離して、脂肪酸アルキルエステルとグリセリンとを得ることになる。このような形態においては、反応液を相分離する前であって、ろ過等の工程により固体触媒を液相から分離除去した後に、アルコールを留去することが、脂肪酸アルキルエステル類とグリセリンとの分離が向上できる点で好ましい。このようにして得られた脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンは、目的に応じて、蒸留、吸着除去、水洗等の操作により、更に精製してもよい。
The preferable form of the manufacturing process in the manufacturing method of the fatty-acid alkylester and / or glycerol of this invention is shown to FIG. Note that the present invention is not limited to these forms.
In FIG. 1, the process of making these contact in presence of a catalyst is shown by fats and oils and alcohol by batch type. In such a form, fats and alcohol and alcohol are mixed with a catalyst, and reaction is performed. This reaction solution is allowed to stand to separate into an ester phase mainly containing fatty acid alkyl esters and glycerides and a glycerin phase mainly containing glycerol and alcohol. Alcohol and a catalyst are added to the ester phase obtained by separating the glycerin phase, and the reaction is further performed. The ester phase and the glycerin phase are separated to obtain a fatty acid alkyl ester and glycerin. In such a form, before the reaction solution is phase-separated and after the solid catalyst is separated and removed from the liquid phase by a process such as filtration, the alcohol is distilled off to obtain the fatty acid alkyl esters and glycerin. It is preferable at the point which can improve isolation | separation. The fatty acid alkyl ester and / or glycerin thus obtained may be further purified by operations such as distillation, adsorption removal, and water washing, depending on the purpose.

図2においては、固定床連続流通式反応装置により、油脂類と、アルコールとを用いて、これらを固体触媒を固定相とした充填反応管内で触媒と接触させる工程が示されている。触媒充填反応管内で反応した反応後液をセトラー内で静置して、エステル相とグリセリン相とに分離する。グリセリン相を分離して得られたエステル相を、更に触媒充填反応塔内でアルコールと反応させて得られた反応後液からアルコールを留去した後に、セトラー内で静置してエステル相とグリセリン相とに分離して、脂肪酸アルキルエステルとグリセリンを得る。このようにして得られた脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンは、目的に応じて、蒸留、吸着除去、水洗等の操作により、更に精製してもよい。 In FIG. 2, the process of making these contact with a catalyst in the filling reaction tube which made the solid catalyst the stationary phase using fats and oils and alcohol by the fixed bed continuous flow-type reaction apparatus is shown. The post-reaction solution reacted in the catalyst-filled reaction tube is allowed to stand in a settler and separated into an ester phase and a glycerin phase. The ester phase obtained by separating the glycerin phase is further reacted with alcohol in a catalyst-packed reaction tower to distill off the alcohol from the post-reaction solution, and then left in a settler to leave the ester phase and glycerin. Separated into phases to obtain fatty acid alkyl ester and glycerin. The fatty acid alkyl ester and / or glycerin thus obtained may be further purified by operations such as distillation, adsorption removal, and water washing, depending on the purpose.

本発明はまた、上記脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法に用いる脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造用触媒でもある。
上記触媒の形態、構造、製造方法、具体例等については、上述したものが好適である。
このような触媒を上記製造方法に用いることで、繰り返し反応に用いても、リーチング(溶出)がなく、長期間使用が可能であり、また、触媒を分離精製する工程を単純なものとすることができ、経済的に優れたものとなる。なお、本発明の製造方法は、上述したように、分離工程、精製工程等のその他の工程を含むものであってもよい。
更に、本発明の好ましい実施形態としては、油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなる脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンにおいて、上記酸化物を触媒として使用する方法でもある。
上記使用方法における詳細は、上記製造方法と同様である。
The present invention is also a catalyst for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin used in the method for producing the fatty acid alkyl ester and / or glycerin.
As for the form, structure, production method, and specific examples of the catalyst, those described above are suitable.
By using such a catalyst in the above production method, there is no leaching (elution) even if it is used repeatedly, it can be used for a long time, and the process for separating and purifying the catalyst should be simplified. Can be made economically. In addition, the manufacturing method of this invention may include other processes, such as a separation process and a refinement | purification process, as mentioned above.
Furthermore, as a preferred embodiment of the present invention, there is also a method of using the above oxide as a catalyst in a fatty acid alkyl ester and / or glycerin comprising a step of contacting fats and oils with an alcohol in the presence of a catalyst.
The details in the method of use are the same as in the manufacturing method.

本発明の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法は、上述のような構成よりなるため、以下のような点で作用効果を発揮することができる。
反応プロセスを簡略化する点に関して、
(1)触媒の分離除去工程を簡略化又は不要とすることができる。
(2)原料中の水分の除去工程を簡略化又は不要とすることができる。
(3)油脂類のエステル交換反応だけでなく、油脂類中の遊離脂肪酸のエステル化が同時に進行する。
(4)活性を長期間維持することができるため、触媒の再生工程等の複雑なプロセスを不要とすることができる。
精製プロセスを簡略化する点に関して、
(1)触媒を繰り返し長期間用いても活性成分の溶出が見られないため、触媒分離後に触媒的な逆反応が起こらないので、アルコールを充分留去することができ、液−液二相の分配平衡が向上(相互溶解度が低下)して、相分離工程以外の分離工程を簡略化又は不要とすることができる。
(2)触媒が高活性でありかつ長寿命であるため、簡略な精製プロセスで高純度の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンを製造することができる。
Since the method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin according to the present invention has the above-described configuration, the following effects can be achieved.
In terms of simplifying the reaction process,
(1) The catalyst separation and removal step can be simplified or made unnecessary.
(2) The process of removing moisture in the raw material can be simplified or made unnecessary.
(3) Not only transesterification of fats and oils, but also esterification of free fatty acids in fats and oils proceeds simultaneously.
(4) Since the activity can be maintained for a long period of time, a complicated process such as a catalyst regeneration step can be eliminated.
In terms of simplifying the purification process,
(1) Since the elution of the active ingredient is not observed even when the catalyst is repeatedly used for a long time, the catalytic reverse reaction does not occur after the catalyst separation, so that the alcohol can be sufficiently distilled off, and the liquid-liquid two-phase The distribution equilibrium is improved (the mutual solubility is lowered), and the separation process other than the phase separation process can be simplified or made unnecessary.
(2) Since the catalyst is highly active and has a long life, a highly pure fatty acid alkyl ester and / or glycerin can be produced by a simple purification process.

図1は、本発明の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法における製造工程の好ましい形態の一つを示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing one of the preferred forms of the production process in the method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin of the present invention. 図2は、本発明の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法における製造工程の好ましい形態の一つを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing one of the preferred forms of the production process in the method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin of the present invention. 図3−1は、触媒調製例1で調製した触媒のXRDパターンを示すチャートである。FIG. 3-1 is a chart showing an XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 1. 図3−2は、触媒調製例1で調製した触媒のXRDパターンから計算した含有量を示すチャートである。FIG. 3-2 is a chart showing the content calculated from the XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 1. 図4−1は、触媒調製例2で調製した触媒のXRDパターンを示すチャートである。FIG. 4-1 is a chart showing an XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 2. 図4−2は、触媒調製例2で調製した触媒のXRDパターンから計算した含有量を示すチャートである。FIG. 4-2 is a chart showing the content calculated from the XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 2. 図5−1は、触媒調製例3で調製した触媒のXRDパターンを示すチャートである。FIG. 5-1 is a chart showing an XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 3. 図5−2は、触媒調製例3で調製した触媒のXRDパターンから計算した含有量を示すチャートである。FIG. 5-2 is a chart showing the content calculated from the XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 3. 図6は、触媒調製例5で調製した触媒のXRDパターンを示すチャートである。FIG. 6 is a chart showing the XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 5. 図7は、実施例5及び実施例6のパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率の変化を示すチャートである。FIG. 7 is a chart showing changes in palm oil conversion, methyl ester yield, and glycerin yield in Examples 5 and 6. 図8は、実施例7及び実施例8のパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率の変化を示すチャートである。FIG. 8 is a chart showing changes in palm oil conversion, methyl ester yield, and glycerin yield in Examples 7 and 8. 図9−1は、触媒調製例6で調製した触媒のXRDパターンを示すチャートである。FIG. 9-1 is a chart showing an XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 6. 図9−2は、触媒調製例6で調製した触媒のXRDパターンから計算した含有量を示すチャートである。FIG. 9-2 is a chart showing the content calculated from the XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 6. 図10−1は、触媒調製例7で調製した触媒のXRDパターンを示すチャートである。FIG. 10-1 is a chart showing an XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 7. 図10−2は、触媒調製例7で調製した触媒のXRDパターンから計算した含有量を示すチャートである。FIG. 10-2 is a chart showing the content calculated from the XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 7. 図11−1は、触媒調製例8で調製した触媒のXRDパターンを示すチャートである。FIG. 11-1 is a chart showing an XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 8. 図11−2は、触媒調製例8で調製した触媒のXRDパターンから計算した含有量を示すチャートである。FIG. 11-2 is a chart showing the content calculated from the XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 8. 図12は、触媒調製例9で調製した触媒のXRDパターンを示すチャートである。FIG. 12 is a chart showing the XRD pattern of the catalyst prepared in Catalyst Preparation Example 9. 図13は、実施例9のパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率の変化を示すチャートである。FIG. 13 is a chart showing changes in conversion rate of palm oil, yield of methyl ester, and yield of glycerin in Example 9. 図14は、実施例10のパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率の変化を示すチャートである。FIG. 14 is a chart showing changes in the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin in Example 10. 図15は、実施例11のパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率の変化を示すチャートである。FIG. 15 is a chart showing changes in the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin in Example 11. 図16は、比較触媒調製例1で調製した触媒のXRDパターンを示すチャートである。FIG. 16 is a chart showing an XRD pattern of the catalyst prepared in Comparative Catalyst Preparation Example 1.

符号の説明Explanation of symbols

1 :アルコール、油脂、触媒
2 :グリセリン相(グリセリン)
3 :第1の分離
4 :エステル相(脂肪酸アルキルエステル、グリセリド類)
5 :アルコールを留去
6 :アルコール、触媒
7 :第2の分離
8 :グリセリン相(グリセリン)
9 :エステル相(脂肪酸アルキルエステル)
10:アルコールを留去
11:油脂、アルコール
12:触媒
13:グリセリン相(グリセリン)
14:セトラー
15:エステル相(脂肪酸アルキルエステル、グリセリド類)
16:アルコールを留去
17:アルコール
18:触媒
19:セトラー
20:グリセリン相(グリセリン)
21:エステル相(脂肪酸アルキルエステル)
22:アルコールを留去
23: ZrOのピーク
24: MnO4/3のピーク
25: Mn0.2Zr0.81.8のピーク
26: ZrOのピーク
27: MnTiOのピーク
28: Mn(SiO)のピーク
29: Mnのピーク
30: ZrOのピーク
31: Mnのピーク
32: TiOのピーク
33: Mnのピーク
34: Mn(SiO)のピーク
1: Alcohol, oil and fat, catalyst 2: Glycerin phase (glycerin)
3: First separation 4: Ester phase (fatty acid alkyl ester, glycerides)
5: Distill off alcohol 6: Alcohol, catalyst 7: Second separation 8: Glycerin phase (glycerin)
9: Ester phase (fatty acid alkyl ester)
10: Distill off alcohol 11: Oil, alcohol 12: Catalyst 13: Glycerin phase (glycerin)
14: Settler 15: Ester phase (fatty acid alkyl ester, glycerides)
16: Distill off the alcohol 17: Alcohol 18: Catalyst 19: Settler 20: Glycerin phase (Glycerin)
21: Ester phase (fatty acid alkyl ester)
22: Distilling off alcohol 23: ZrO 2 peak 24: MnO 4/3 peak 25: Mn 0.2 Zr 0.8 O 1.8 peak 26: ZrO 2 peak 27: MnTiO 3 peak 28: Mn 7 O 8 (SiO 4 ) peak 29: Mn 2 O 3 peak 30: ZrO 2 peak 31: Mn 2 O 3 peak 32: TiO 2 peak 33: Mn 2 O 3 peak 34: Mn 7 Peak of O 8 (SiO 4 )

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「重量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
実施例中の転化率、収率は、下記式により算出した。
転化率(%)=(反応終了時の油脂類又は脂肪酸類の消費モル数)/(油脂類又は脂肪酸類の仕込みモル数)×100(%)
メチルエステル収率(モル%)=(反応終了時のメチルエステル生成モル数)/(仕込み時の有効脂肪酸類のモル数)×100(%)
グリセリンの収率(モル%)=(反応終了時の遊離グリセリンの生成モル数)/(仕込み時の有効グリセリン成分のモル数)×100(%)
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by weight” and “%” means “mass%”.
The conversion and yield in the examples were calculated by the following formula.
Conversion rate (%) = (Mole number of fat or fatty acid consumed at the end of reaction) / (Mole number of fat or fatty acid charged) × 100 (%)
Methyl ester yield (mol%) = (number of moles of methyl ester formed at the end of reaction) / (number of moles of effective fatty acids at the time of charging) × 100 (%)
Yield of glycerin (mol%) = (number of moles of free glycerin produced at the end of reaction) / (number of moles of effective glycerin component at the time of preparation) × 100 (%)

なお、有効脂肪酸類とは、油脂類に含まれる脂肪酸のトリグリセリド類、ジグリセリド類、モノグリセリド類、遊離脂肪酸類のことをいう。すなわち、仕込み時の有効脂肪酸類のモル数は、下記式で算出される。
仕込み時の有効脂肪酸類のモル数(モル)=[油脂類の仕込み量(g)×油脂類のけん化価(mg−KOH/g−油脂)/56100]+脂肪酸類の仕込みモル数(モル)
また、有効グリセリン成分とは、本発明の方法によってグリセリンを生成することができる成分をいい、具体的には、油脂類中に含まれる脂肪酸のトリグリセリド類、ジグリセリド類、モノグリセリド類をいう。有効グリセリン成分の含有量は、油脂類(反応原料)をけん化することによって遊離するグリセリンの存在量をガスクロマトグラフィーによって定量することによって算出される。
Effective fatty acids refer to triglycerides, diglycerides, monoglycerides and free fatty acids of fatty acids contained in oils and fats. That is, the number of moles of effective fatty acids at the time of preparation is calculated by the following formula.
Number of moles of effective fatty acids at the time of charging (mol) = [Feed amount of fats and oils (g) × Saponification value of fats and oils (mg-KOH / g-oil and fat) / 56100] + Number of moles of charged fatty acids (mol)
In addition, the effective glycerin component refers to a component capable of producing glycerin by the method of the present invention, and specifically refers to triglycerides, diglycerides, and monoglycerides of fatty acids contained in fats and oils. The content of the effective glycerin component is calculated by quantifying the amount of glycerin liberated by saponifying fats and oils (reaction raw materials) by gas chromatography.

触媒調製例1(MnO/ZrO
硝酸マンガンの50%水溶液145gとオキシ硝酸ジルコニウムの25%水溶液200gとを混合し、純水を1000mL加えた。この水溶液に、4mol/Lのアンモニア水をpHが7になるまで加えた。沈殿を濾過し、水洗後、空気雰囲気下1000℃で5時間焼成した。また、触媒調製例1で得られた触媒のXRDパターン及びそのXRDパターンから計算した含有量をそれぞれ図3−1及び図3−2に示す。なお、XRDパターンの測定は、下記のように行った。
装置:PANalytical社製 X’pertPRO
測定条件
X線出力設定:40mA、45kV
管球:Cu管球
測定範囲:20〜80又は5〜80(°2Theta)
スキャン速度:1(°2Theta/min)
ステップサイズ:0.001(°2Theta/min)
図3−1、図4−1、図5−1、図6、図9−1、図10−1、図11−1、図12、及び、図16において、「2Theta」は、X線の回折角(°)を表し、「Counts」は、回折されたX線の強度を表す。
Catalyst preparation example 1 (MnO x / ZrO 2 )
145 g of a 50% aqueous solution of manganese nitrate and 200 g of a 25% aqueous solution of zirconium oxynitrate were mixed, and 1000 mL of pure water was added. To this aqueous solution, 4 mol / L aqueous ammonia was added until the pH reached 7. The precipitate was filtered, washed with water, and calcined at 1000 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Further, the XRD pattern of the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 1 and the contents calculated from the XRD pattern are shown in FIGS. 3-1 and 3-2, respectively. The XRD pattern was measured as follows.
Apparatus: X'pert PRO made by PANalytical
Measurement condition X-ray output setting: 40 mA, 45 kV
Tube: Cu tube measurement range: 20-80 or 5-80 (° 2 Theta)
Scanning speed: 1 (° 2 Theta / min)
Step size: 0.001 (° 2 Theta / min)
In FIG. 3-1, FIG. 4-1, FIG. 5-1, FIG. 6, FIG. 9-1, FIG. 10-1, FIG. 11-1, FIG. Represents the diffraction angle (°), and “Counts” represents the intensity of the diffracted X-ray.

触媒調製例2(Mn0.2Zr0.81.8
ジルコニウムテトラプロポキシドの70%プロパノール溶液23.4gと、イソプロパノール100mLとを混合した溶液を常圧で還流させた。還流させたまま、酢酸マンガン4水和物12.26gを水100mLに溶解させたものをゆっくり滴下した。滴下終了後、還流条件下で3時間攪拌させた。得られた沈殿を濾過し、水洗後、空気雰囲気下700℃で5時間焼成した。また、触媒調製例2で得られた触媒のXRDパターン及びそのXRDパターンから計算した含有量をそれぞれ図4−1及び図4−2に示す。
Catalyst preparation example 2 (Mn 0.2 Zr 0.8 O 1.8 )
A solution obtained by mixing 23.4 g of a 70% propanol solution of zirconium tetrapropoxide and 100 mL of isopropanol was refluxed at normal pressure. While refluxing, a solution prepared by dissolving 12.26 g of manganese acetate tetrahydrate in 100 mL of water was slowly added dropwise. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for 3 hours under reflux conditions. The obtained precipitate was filtered, washed with water, and calcined at 700 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Further, the XRD pattern of the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 2 and the contents calculated from the XRD pattern are shown in FIGS. 4-1 and 4-2, respectively.

触媒調製例3(MnTiO/ZrO
炭酸マンガン99.5gとアナターゼ型酸化チタン55.5g、酸化ジルコニウム36g、 およびアルキルセルロース(信越化学工業株式会社製メトローズ90SH−15000)3.91gをよく混合した。混合された粉体に、73gの水を幾度かに分けて均一に加え、更によく混合した。これを、湿式押出造粒機(不二パウダル株式会社製 ドームグラン DG−L1)にて、直径0.4mmの孔から押出した。押出したものを、120℃で1昼夜乾燥させ、微粉砕装置(不二パウダル株式会社製 サンプルミル)にて、長さを5mm程度にせん断した。せん断したものを、空気雰囲気下1000℃で5時間焼成した。また、触媒調製例3で得られた触媒のXRDパターン及びそのXRDパターンから計算した含有量をそれぞれ図5−1及び図5−2に示す。
Catalyst preparation example 3 (MnTiO 3 / ZrO 2 )
99.5 g of manganese carbonate, 55.5 g of anatase-type titanium oxide, 36 g of zirconium oxide, and 3.91 g of alkyl cellulose (Metroze 90SH-15000 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were mixed well. To the mixed powder, 73 g of water was added in several portions uniformly and mixed well. This was extruded from a hole having a diameter of 0.4 mm by a wet extrusion granulator (Dome Gran DG-L1 manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd.). The extruded product was dried at 120 ° C. for one day and night, and was sheared to a length of about 5 mm with a fine pulverizer (a sample mill manufactured by Fuji Powder Co., Ltd.). The sheared product was fired at 1000 ° C. for 5 hours in an air atmosphere. Further, the XRD pattern of the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 3 and the contents calculated from the XRD pattern are shown in FIGS. 5-1 and 5-2, respectively.

触媒調製例4(MnTiO
炭酸マンガン353gとアナターゼ型酸化チタン196gおよびアルキルセルロース(信越化学工業株式会社製メトローズ90SH−15000)8gをよく混合した。混合された粉体に、150gの水を幾度かに分けて均一に加え、更によく混合した。これを、湿式押出造粒機(不二パウダル株式会社製 ドームグラン DG−L1)にて、直径0.4mmの孔から押出した。押出したものを、120℃で1昼夜乾燥させ、微粉砕装置(不二パウダル株式会社製 サンプルミル)にて、長さを5mm程度にせん断した。せん断したものを、空気雰囲気下1000℃で5時間焼成した。
Catalyst preparation example 4 (MnTiO 3 )
353 g of manganese carbonate, 196 g of anatase-type titanium oxide, and 8 g of alkyl cellulose (Metrozu 90SH-15000 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) were mixed well. To the mixed powder, 150 g of water was added in several portions uniformly and mixed well. This was extruded from a hole having a diameter of 0.4 mm by a wet extrusion granulator (Dome Gran DG-L1 manufactured by Fuji Paudal Co., Ltd.). The extruded product was dried at 120 ° C. for one day and night, and was sheared to a length of about 5 mm with a fine pulverizer (a sample mill manufactured by Fuji Powder Co., Ltd.). The sheared product was fired at 1000 ° C. for 5 hours in an air atmosphere.

実施例1(MnO/ZrO
パーム油(55.35g)、パルミチン酸(6.15g)、メタノール(20g)、及び、触媒調製例1で合成した触媒2.5gを容量200mLのオートクレーブ内に仕込んだ。窒素置換後、内部を攪拌しながら反応温度200℃で6時間反応させたところ、パーム油の転化率は100%、パルミチン酸の転化率は93%であった。
Example 1 (MnO x / ZrO 2 )
Palm oil (55.35 g), palmitic acid (6.15 g), methanol (20 g) and 2.5 g of the catalyst synthesized in Catalyst Preparation Example 1 were charged into an autoclave having a capacity of 200 mL. After the nitrogen substitution, the reaction was carried out for 6 hours at 200 ° C. with stirring inside. As a result, the conversion of palm oil was 100%, and the conversion of palmitic acid was 93%.

実施例2(Mn0.2Zr0.81.8
パーム油を(58.42g)、パルミチン酸を(3.08g)、触媒を触媒調製例2で合成した触媒、反応時間を3時間とした以外は、実施例1と同様にして反応を行ったところ、パーム油の転化率は、98%、パルミチン酸の転化率は89%であった。
Example 2 (Mn 0.2 Zr 0.8 O 1.8 )
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that palm oil (58.42 g), palmitic acid (3.08 g), the catalyst was synthesized in Catalyst Preparation Example 2, and the reaction time was 3 hours. However, the conversion rate of palm oil was 98%, and the conversion rate of palmitic acid was 89%.

実施例3(MnTiO/ZrO
固定床管型流通反応装置を用いて下記反応条件で行った。
反応条件:反応温度200℃、反応圧力5MPa、触媒:触媒調製例3で合成した触媒(MnTiO/ZrO)、触媒量:15mL、LHSV=1hr−1
反応原料:精製パーム油6.3g・hr−1及びメタノール6.3g・hr−1、パーム油に対するメタノールの供給量は、理論必要量の9倍とした。
反応安定後4時間から反応系中の水分が1質量%となるように原料中に水分を添加して24時間反応させた。その後、水分のない条件(<300ppm)の原料に戻して触媒の活性変化を測定した。この結果を下記表1に示す。
Example 3 (MnTiO 3 / ZrO 2 )
It carried out on the following reaction conditions using the fixed bed pipe | tube type | mold flow reactor.
Reaction conditions: reaction temperature 200 ° C., reaction pressure 5 MPa, catalyst: catalyst synthesized in Catalyst Preparation Example 3 (MnTiO 3 / ZrO 2 ), catalyst amount: 15 mL, LHSV = 1 hr −1
Reactants: Purified Palm Oil 6.3 g · hr -1 and methanol 6.3 g · hr -1, the supply amount of methanol to palm oil, it was 9 times the stoichiometric required amount.
From 4 hours after the stabilization of the reaction, water was added to the raw material so that the water content in the reaction system was 1% by mass, and the reaction was allowed to proceed for 24 hours. Then, the activity change of the catalyst was measured by returning to the raw material without moisture (<300 ppm). The results are shown in Table 1 below.

実施例4(MnTiO
LHSVを2hr−1とし、触媒調製例4(MnTiO)で得られた触媒を用いた以外は、実施例3と同様にして反応を行った。この結果を下記表1に示す。
Example 4 (MnTiO 3 )
The reaction was performed in the same manner as in Example 3 except that LHSV was set to 2 hr −1 and the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 4 (MnTiO 3 ) was used. The results are shown in Table 1 below.

表1に示される結果について検討すると、下記のようである。
実施例3で用いた触媒(MnTiO/ZrO)は、24時間水が1%入った条件下にあっても、活性に大きな変化がないのに対し、実施例4で用いた触媒(MnTiO)触媒は、水が入っていない場合には活性が高いが、24時間水が1%入った条件下にさらされると、活性が低下することがわかる。
The results shown in Table 1 are examined as follows.
The catalyst (MnTiO 3 / ZrO 2 ) used in Example 3 did not change greatly in activity even under conditions of 1% water for 24 hours, whereas the catalyst (MnTiO 3 ) used in Example 4 did not change. 3 ) It can be seen that the catalyst has a high activity in the absence of water, but the activity decreases when exposed to conditions containing 1% of water for 24 hours.

触媒調製例5 Mn(SiO
キャリアクトQ50(商品名、富士シリシア製、粒子径:180〜500μm)20gに、硝酸マンガン50%水溶液40gを含浸担持させた。100℃で一昼夜乾燥後、空気気流下1000℃で5時間焼成した。焼成後の触媒は、XRD測定の結果、Mn(SiO)の構造を有しており、含有量は100%であった。触媒調製例5で得られた触媒のXRDパターンを図6に示す。
Catalyst preparation example 5 Mn 7 O 8 (SiO 4 )
20 g of Caractect Q50 (trade name, manufactured by Fuji Silysia, particle size: 180 to 500 μm) was impregnated and supported with 40 g of a 50% aqueous solution of manganese nitrate. After drying at 100 ° C. for a whole day and night, baking was performed at 1000 ° C. for 5 hours in an air stream. The catalyst after calcination had a structure of Mn 7 O 8 (SiO 4 ) as a result of XRD measurement, and the content was 100%. The XRD pattern of the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 5 is shown in FIG.

実施例5 Mn(SiO
固定床管型流通反応装置を用いて下記反応条件で行った。
反応条件:反応温度200℃、反応圧力5MPa、触媒:触媒調製例5で合成した触媒Mn(SiO)、触媒量:15mL、LHSV=1hr−1
反応原料:精製パーム油6.3g・hr−1及びメタノール6.3g・hr−1、パーム油に対するメタノールの供給量は、理論必要量の9倍とした。
その結果、700時間経過してもパーム油の転化率、メチルエステル収率、及び、グリセリンの収率の低下はみられなかった。700時間が経過するまでのパーム油の転化率、メチルエステル収率、及び、グリセリンの収率の変化を図7に示す。
Example 5 Mn 7 O 8 (SiO 4 )
It carried out on the following reaction conditions using the fixed bed pipe | tube type | mold flow reactor.
Reaction conditions: reaction temperature 200 ° C., reaction pressure 5 MPa, catalyst: catalyst Mn 7 O 8 (SiO 4 ) synthesized in Catalyst Preparation Example 5, catalyst amount: 15 mL, LHSV = 1 hr −1
Reactants: Purified Palm Oil 6.3 g · hr -1 and methanol 6.3 g · hr -1, the supply amount of methanol to palm oil, it was 9 times the stoichiometric required amount.
As a result, even after 700 hours, the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin were not reduced. FIG. 7 shows changes in the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin until 700 hours elapse.

実施例6
触媒調製例4(MnTiO)で得られた触媒を用いた以外は、実施例5と同様にして反応を行った。この結果を図7に示す。
Example 6
The reaction was performed in the same manner as in Example 5 except that the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 4 (MnTiO 3 ) was used. The result is shown in FIG.

図7に示される結果について検討すると、下記のようである。
実施例6で用いた触媒(MnTiO)は、反応開始後200時間でもパーム油の転化率が95%であり高活性である。ただ、反応開始後700時間経過するとパーム油の転化率は90%以上と、高活性であるものの活性は低下傾向にある。しかしながら、実施例5で用いた触媒(Mn(SiO))では、反応後200時間で、高活性であるMnTiO3よりも更に活性が高く、パーム油の転化率はほぼ100%であり、さらに反応開始後700時間経過しても目立った活性の低下は見られておらず、高活性を長時間維持していることがわかる。すなわち、実施例5で用いた触媒は、実施例6で用いた触媒よりも更に高活性であり、かつ長寿命であることがわかった。
The results shown in FIG. 7 are examined as follows.
The catalyst (MnTiO 3 ) used in Example 6 is highly active with a conversion rate of palm oil of 95% even after 200 hours from the start of the reaction. However, when 700 hours have elapsed after the start of the reaction, the conversion rate of palm oil is 90% or more, and although the activity is high, the activity tends to decrease. However, the catalyst (Mn 7 O 8 (SiO 4 )) used in Example 5 is more active than the highly active MnTiO 3 in 200 hours after the reaction, and the conversion rate of palm oil is almost 100%. Furthermore, even after 700 hours from the start of the reaction, no significant decrease in activity was observed, indicating that high activity was maintained for a long time. That is, it was found that the catalyst used in Example 5 had a higher activity and a longer life than the catalyst used in Example 6.

実施例7 Mn(SiO
反応条件:反応温度200℃、反応圧力5MPa、触媒:触媒調製例5で合成した触媒Mn(SiO)、触媒量:15mL、LHSV=1hr−1
反応原料:精製パーム油6.3g・hr−1及びメタノール6.3g・hr−1、パーム油に対するメタノールの供給量は、理論必要量の9倍とした。
反応が安定した後、反応系中の水分が1500ppmになるように原料中に水分を添加して反応させた。水を添加後、350時間経過してもパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率の低下はみられなかった。水を添加後、350時間が経過するまでのパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率の変化を図8に示す。
Example 7 Mn 7 O 8 (SiO 4 )
Reaction conditions: reaction temperature 200 ° C., reaction pressure 5 MPa, catalyst: catalyst Mn 7 O 8 (SiO 4 ) synthesized in Catalyst Preparation Example 5, catalyst amount: 15 mL, LHSV = 1 hr −1
Reactants: Purified Palm Oil 6.3 g · hr -1 and methanol 6.3 g · hr -1, the supply amount of methanol to palm oil, it was 9 times the stoichiometric required amount.
After the reaction was stabilized, water was added to the raw material so that the water content in the reaction system was 1500 ppm. Even after 350 hours from the addition of water, no reduction in the conversion of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin was observed. FIG. 8 shows changes in the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin until 350 hours have elapsed after the addition of water.

実施例8
触媒調製例4(MnTiO)で得られた触媒を用いた以外は、実施例7と同様にして反応を行った。この結果を図8に示す。
Example 8
The reaction was performed in the same manner as in Example 7 except that the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 4 (MnTiO 3 ) was used. The result is shown in FIG.

図8に示される結果について検討すると、下記のようである。
実施例8で用いた触媒(MnTiO)は、系中の水を1500ppmにし続けて70時間経過してもパーム油の転化率は95%以上であり、系中に水分が存在しても高活性を維持している。この触媒も、系中の水を1500ppmにし続けて350時間経過すると、パーム油の転化率は95%程度と高活性であるものの、メチルエステル収率やグリセリン収率は低下傾向にあった。しかしながら、実施例7で用いた触媒((Mn(SiO))は、系中の水を1500ppmにし続けて70時間経過してもパーム油の転化率は97%以上であり、さらにこの状態を維持してもパーム油の転化率・メチルエステルの収率・グリセリンの収率ともに変化は無く、活性の低下は全く見られていない。すなわち、実施例7で用いた触媒は、系中に水が存在しても高活性であり、さらに長時間その活性を維持することがわかった。
The results shown in FIG. 8 are examined as follows.
The catalyst (MnTiO 3 ) used in Example 8 has a conversion rate of palm oil of 95% or more even when 70 hours have passed since the water in the system was kept at 1500 ppm, and high even if moisture was present in the system. Maintains activity. When this catalyst was also kept at 1500 ppm of water for 350 hours, the conversion rate of palm oil was as high as about 95%, but the methyl ester yield and glycerin yield tended to decrease. However, the catalyst used in Example 7 ((Mn 7 O 8 (SiO 4 )) had a conversion rate of palm oil of 97% or more even after 70 hours had passed since the water in the system was kept at 1500 ppm. Even if this state is maintained, there is no change in the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin, and no decrease in activity is observed. It was found that even in the presence of water, the activity is high and the activity is maintained for a long time.

触媒調製例6(MnOx/SiO
焼成温度を800℃にした以外は、触媒調製例5と同様に合成を行った。XRD測定の結果、Mnの構造を有していた。触媒調製例6で得られた触媒のXRDパターン及びそのXRDパターンから計算した含有量をそれぞれ図9−1及び図9−2に示す。
Catalyst preparation example 6 (MnOx / SiO 2 )
The synthesis was performed in the same manner as in Catalyst Preparation Example 5, except that the calcination temperature was 800 ° C. As a result of XRD measurement, it had a structure of Mn 2 O 3 . The XRD pattern of the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 6 and the contents calculated from the XRD pattern are shown in FIGS. 9-1 and 9-2, respectively.

触媒調製例7(MnOx/ZrO
第一稀元素化学工業社製酸化ジルコニウム(BOP−3M)を125μmから500μmになるように破砕して篩い分けた。篩い分けた酸化ジルコニウムをよく乾燥させた。このようにして得られた酸化ジルコニウム80.0gに、硝酸マンガンの50%水溶液25.3gを含浸担持させた。120℃で一昼夜乾燥後、空気気流下800℃で5時間焼成した。焼成後の触媒はXRD測定の結果、ZrOとMnの構造を有していた。触媒調製例7で得られた触媒のXRDパターン及びそのXRDパターンから計算した含有量をそれぞれ図10−1及び図10−2に示す。
Catalyst preparation example 7 (MnOx / ZrO 2 )
Zirconium oxide (BOP-3M) manufactured by Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd. was crushed and sieved to 125 to 500 μm. The sieved zirconium oxide was dried well. 80.0 g of the zirconium oxide thus obtained was impregnated with 25.3 g of a 50% aqueous solution of manganese nitrate. After drying at 120 ° C. for a whole day and night, baking was performed at 800 ° C. for 5 hours in an air stream. As a result of XRD measurement, the catalyst after calcination had a structure of ZrO 2 and Mn 2 O 3 . The XRD pattern of the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 7 and the contents calculated from the XRD pattern are shown in FIGS. 10-1 and 10-2, respectively.

触媒調製例8(MnOx/TiO
Norton社製酸化チタン(ST−31119)を125μmから500μmになるように破砕して篩い分けた。篩い分けた酸化チタンをよく乾燥させた。このようにして得られた酸化チタン71.5gに、硝酸マンガンの50%水溶液34.7gを含浸担持させた。120℃で一昼夜乾燥後、空気気流下800℃で5時間焼成した。焼成後の触媒はXRD測定の結果、TiOとMnの構造を有していた。触媒調製例8で得られた触媒のXRDパターン及びそのXRDパターンから計算した含有量をそれぞれ図11−1及び図11−2に示す。
Catalyst preparation example 8 (MnOx / TiO 2 )
Titanium oxide (ST-31119) manufactured by Norton was crushed to 125 to 500 μm and sieved. The screened titanium oxide was thoroughly dried. The titanium oxide thus obtained was impregnated and supported on 31.5 g of a 50% aqueous solution of manganese nitrate. After drying at 120 ° C. for a whole day and night, baking was performed at 800 ° C. for 5 hours in an air stream. The catalyst after calcination had a structure of TiO 2 and Mn 2 O 3 as a result of XRD measurement. The XRD pattern of the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 8 and the contents calculated from the XRD pattern are shown in FIGS. 11-1 and 11-2, respectively.

触媒調製例9(Mn(SiO))
焼成温度を900℃にした以外は、触媒調整例5と同様に合成を行った。焼成後の触媒はXRD測定の結果、Mn(SiO)の構造を有しており、含有量は100%であった。触媒調製例9で得られた触媒のXRDパターンを図12に示す。
Catalyst preparation example 9 (Mn 7 O 8 (SiO 4 ))
The synthesis was performed in the same manner as in Catalyst Preparation Example 5 except that the calcination temperature was 900 ° C. As a result of XRD measurement, the calcined catalyst had a structure of Mn 7 O 8 (SiO 4 ), and its content was 100%. The XRD pattern of the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example 9 is shown in FIG.

触媒調製例10(Mn(SiO))
焼成温度を900℃にし、硝酸マンガン50%水溶液の量を10gにした以外は、触媒調整例5と同様に合成を行った。焼成後の触媒はXRD測定の結果、Mn(SiO)の構造を有していた。XRF測定の結果、触媒全体におけるマンガン元素とケイ素の合計質量におけるマンガン元素の割合は10%であった。
Catalyst preparation example 10 (Mn 7 O 8 (SiO 4 ))
The synthesis was performed in the same manner as in Catalyst Preparation Example 5 except that the calcination temperature was 900 ° C. and the amount of 50% manganese nitrate aqueous solution was 10 g. The catalyst after calcination results of XRD measurement had a structure of Mn 7 O 8 (SiO 4) . As a result of XRF measurement, the ratio of manganese element to the total mass of manganese element and silicon in the entire catalyst was 10%.

実施例9
触媒を触媒調製例6で合成した触媒、触媒量を7.5mL、LHSVを2hr−1とした以外は、実施例5と同様の条件で反応を行った。
その結果、270時間経過してもパーム油の転化率、メチルエステル収率、及び、グリセリンの収率の低下はみられなかった。270時間が経過するまでのパーム油の転化率、メチルエステル収率、及び、グリセリンの収率の変化を図13に示す。
Example 9
The reaction was carried out under the same conditions as in Example 5 except that the catalyst was synthesized in Catalyst Preparation Example 6, the catalyst amount was 7.5 mL, and LHSV was 2 hr −1 .
As a result, even after 270 hours, the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin were not reduced. Changes in palm oil conversion, methyl ester yield, and glycerin yield until 270 hours elapse are shown in FIG.

実施例10
触媒として触媒調製例7で合成した触媒を用いたほかは、実施例5と同様に実験を行った。その結果、500時間経過してもパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率の低下は見られなかった。500時間が経過するまでのパーム油の転化率、メチルエステル収率、及び、グリセリンの収率の変化を図14に示す。
Example 10
The experiment was performed in the same manner as in Example 5 except that the catalyst synthesized in Catalyst Preparation Example 7 was used as the catalyst. As a result, even if 500 hours passed, the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin were not reduced. FIG. 14 shows changes in the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin until 500 hours elapse.

実施例11
触媒として触媒調製例8で合成した触媒を用いたほかは、実施例5と同様に実験を行った。その結果、300時間経過してもパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率の低下は見られなかった。300時間が経過するまでのパーム油の転化率、メチルエステル収率、及び、グリセリンの収率の変化を図15に示す。
Example 11
The experiment was performed in the same manner as in Example 5 except that the catalyst synthesized in Catalyst Preparation Example 8 was used as the catalyst. As a result, even if 300 hours passed, the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin were not reduced. Changes in the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin until 300 hours elapse are shown in FIG.

図7、図13、14、15の結果について検討すると、下記のようである。
実施例6で用いた触媒(MnTiO)は、反応開始後200時間でもパーム油の転化率が95%であり高活性である。しかしながら、実施例9で用いた触媒(MnOx/SiO)、実施例10で用いた触媒(MnOx/ZrO)、実施例11で用いた触媒(MnOx/TiO)は、200時間前後でパーム油の転化率は98%以上であり、さらに活性の低下は見られていない。なかでも、実施例9で用いた触媒は、LHSVを2hr−1としても活性が高く、これまで高活性であったMnTiOに比べて、著しく高活性であることがわかる。LHSVが2hr−1でも高活性であることは、触媒量を半減できるということであり、触媒費や設備費の低減を大幅に低減できる可能性があり、工業的に非常に有利である。
The results of FIGS. 7, 13, 14, and 15 are examined as follows.
The catalyst (MnTiO 3 ) used in Example 6 is highly active with a conversion rate of palm oil of 95% even after 200 hours from the start of the reaction. However, the catalyst used in Example 9 (MnOx / SiO 2 ), the catalyst used in Example 10 (MnOx / ZrO 2 ), and the catalyst used in Example 11 (MnOx / TiO 2 ) The conversion rate of oil is 98% or more, and no further decrease in activity is observed. Among them, the catalyst used in Example 9 has a high activity even when LHSV is set to 2 hr −1 , and is found to be significantly higher than that of MnTiO 3 , which has been highly active until now. The fact that LHSV is highly active even at 2 hr −1 means that the amount of the catalyst can be halved, and the reduction of the catalyst cost and the equipment cost can be greatly reduced, which is very advantageous industrially.

実施例12
触媒として触媒調製例9で合成した触媒を用いたほかは、実施例5と同様に実験を行った。100時間経過した時のパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率はそれぞれ99%、97%、93%であった。
Example 12
An experiment was conducted in the same manner as in Example 5 except that the catalyst synthesized in Catalyst Preparation Example 9 was used as the catalyst. When 100 hours passed, the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin were 99%, 97%, and 93%, respectively.

実施例13
触媒として触媒調製例10で合成した触媒を用いたほかは、実施例5と同様に実験を行った。100時間経過した時のパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率はそれぞれ92%、89%、84%であった。
Example 13
The experiment was performed in the same manner as in Example 5 except that the catalyst synthesized in Catalyst Preparation Example 10 was used as the catalyst. When 100 hours passed, the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin were 92%, 89%, and 84%, respectively.

比較例1
トリオレイン(61.5g)、メタノール(20g)及び触媒として和光純薬社製二酸化マンガン2.5gを容量200mLのオートクレーブ内に仕込んだ。窒素置換後、内部を攪拌しながら反応温度150℃で24時間反応させたところ、トリオレインの転化率は100%であったが、反応液中に二酸化マンガンが仕込み量に対して80%溶出していた。
Comparative Example 1
Triolein (61.5 g), methanol (20 g) and 2.5 g of manganese dioxide manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. as a catalyst were charged into an autoclave having a capacity of 200 mL. After nitrogen substitution, the reaction was carried out for 24 hours at a reaction temperature of 150 ° C. with stirring inside. The conversion of triolein was 100%, but manganese dioxide was eluted in the reaction solution by 80% of the charged amount. It was.

触媒調製比較例1(Mn−P)
三栄化工社製リン酸マンガン(II)(一塩基性)(4水和物)50gを、空気雰囲気下600℃で5時間焼成させ、成型圧縮器(前川試験機製作所製)を用いて20tで3分間成型した。成型したサンプルを250μmから850μmになるように破砕して篩い分けた。
Catalyst preparation comparative example 1 (Mn-P)
50 g of manganese phosphate (III) (monobasic) (tetrahydrate) manufactured by Sanei Chemical Industry Co., Ltd. was fired at 600 ° C. for 5 hours in an air atmosphere, and 20 t using a molding compressor (manufactured by Maekawa Tester). Molded for 3 minutes. The molded sample was crushed and sieved to 250 μm to 850 μm.

比較例2
触媒として触媒調製比較例1で合成した触媒を用いたほかは、実施例5と同様に実験を行った。100時間経過した時のパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率はそれぞれ25%、2%、0%であった。
Comparative Example 2
An experiment was conducted in the same manner as in Example 5 except that the catalyst synthesized in Catalyst Preparation Comparative Example 1 was used as the catalyst. The conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin after 100 hours were 25%, 2%, and 0%, respectively.

比較例1および比較例2の結果について検討すると、下記のようである。
比較例1で用いた触媒(MnO)は、マンガン化合物のみであるため、溶出が多く固体触媒としての使用は適さないことがわかった。また、比較例2で用いた触媒(Mn−P)は、マンガン化合物と5価の非金属との複合酸化物及び/又は混合酸化物であるが、この触媒では本反応はほとんど進行しないことがわかった。
The results of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are examined as follows.
Since the catalyst (MnO 2 ) used in Comparative Example 1 was only a manganese compound, it was found that there was much elution and it was not suitable for use as a solid catalyst. Moreover, although the catalyst (Mn-P) used in Comparative Example 2 is a complex oxide and / or mixed oxide of a manganese compound and a pentavalent nonmetal, this reaction hardly proceeds with this catalyst. all right.

触媒調製比較例2(Co−Si)
硝酸マンガン50%水溶液の代わりに、硝酸コバルト50%水溶液を用いたほかは、触媒調製例5と同様に合成を行った。焼成後の触媒はXRD測定の結果、CoSiOの構造を有しており、含有量は100%であった。触媒調製例Cで得られた触媒のXRDパターンを図16に示す。
Catalyst preparation comparative example 2 (Co-Si)
Synthesis was performed in the same manner as in Catalyst Preparation Example 5, except that a 50% aqueous solution of cobalt nitrate was used instead of the 50% aqueous solution of manganese nitrate. As a result of XRD measurement, the calcined catalyst had a structure of Co 2 SiO 4 and its content was 100%. The XRD pattern of the catalyst obtained in Catalyst Preparation Example C is shown in FIG.

比較例3
触媒として触媒調製比較例2で合成した触媒を用いたほかは、実施例5と同様に実験を行った。100時間経過した時のパーム油の転化率、メチルエステルの収率、及び、グリセリンの収率はそれぞれ35%、4%、1%であった。
Comparative Example 3
An experiment was conducted in the same manner as in Example 5 except that the catalyst synthesized in Catalyst Preparation Comparative Example 2 was used as the catalyst. When 100 hours passed, the conversion rate of palm oil, the yield of methyl ester, and the yield of glycerin were 35%, 4%, and 1%, respectively.

比較例3の結果について検討すると、下記のようである。
比較例3で用いた触媒(Co−Si)は、コバルトと4価の半金属元素であるケイ素との複合酸化物であるが、触媒としてマンガンの化合物が入っていないと、活性はマンガン化合物が含まれるものに比べて著しく低いことがわかった。
The results of Comparative Example 3 are examined as follows.
The catalyst (Co-Si) used in Comparative Example 3 is a composite oxide of cobalt and silicon, which is a tetravalent metalloid element. However, if a manganese compound is not included as a catalyst, the activity is a manganese compound. It was found to be significantly lower than that included.

上述した実施例及び比較例から、次のようにいえることがわかった。すなわち、油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなる脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法において、マンガン化合物及び4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物を有する触媒を用いることにより、活性が非常に高いことがわかった。また、活性金属の溶出もなく、長期間高活性を維持することがわかった。さらに、油脂中に含まれる遊離脂肪酸(FFA)、及び、水の存在下であっても、触媒活性を長時間維持することが可能であり、それにより、脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンが高い収率で得られるという有利な効果を発揮し、それが顕著であることがわかった。 From the examples and comparative examples described above, it was found that the following can be said. That is, in the method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin comprising the step of bringing an oil and fat into contact with an alcohol in the presence of a catalyst, a manganese compound and a tetravalent metal element and / or a tetravalent metalloid element. It was found that the activity was very high by using a catalyst having a compound. It was also found that high activity was maintained for a long time without elution of active metal. Furthermore, even in the presence of free fatty acid (FFA) and water contained in fats and oils, it is possible to maintain the catalytic activity for a long time, thereby increasing the yield of fatty acid alkyl ester and / or glycerin. It has been found that the advantageous effect of being obtained at a rate is exerted and is remarkable.

Claims (4)

油脂類とアルコールとを触媒の存在下に接触させる工程を含んでなる脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法であって、
該触媒は、マンガン化合物並びに4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物を有することを特徴とする脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法。
A method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin comprising a step of bringing an oil and fat into contact with an alcohol in the presence of a catalyst,
The method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin, characterized in that the catalyst has a manganese compound and a compound of a tetravalent metal element and / or a tetravalent metalloid element.
前記4価の金属元素及び/又は4価の半金属元素の化合物は、ケイ素化合物及び/又はジルコニウム化合物であることを特徴とする請求項1に記載の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法。 The method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin according to claim 1, wherein the compound of the tetravalent metal element and / or the tetravalent metalloid element is a silicon compound and / or a zirconium compound. 前記触媒は、混合酸化物又は複合酸化物の形態であることを特徴とする請求項1又は2に記載の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法。 The method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin according to claim 1 or 2, wherein the catalyst is in the form of a mixed oxide or a complex oxide. 請求項1〜3のいずれかに記載の脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造方法に用いることを特徴とする脂肪酸アルキルエステル及び/又はグリセリンの製造用触媒。 A catalyst for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin, which is used in the method for producing a fatty acid alkyl ester and / or glycerin according to any one of claims 1 to 3.
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