KR102184632B1 - Method for preparing unsaturated fatty acid alkyl ester using palm fatty acid - Google Patents

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임대재
김영직
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주식회사이맥솔루션
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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing unsaturated fatty acid alkyl ester using palm fatty acid. More specifically, the method simultaneously applies a multistage esterification and circulates alcohol used for the esterification in a plurality of reactors, in which the multistage esterification is generated, during an esterification step of reacting palm fatty acid with the alcohol to manufacture ester, such that reactivity between the palm fatty acid and the alcohol is increased, thereby increasing a yield rate of fatty acid alkyl ester. Moreover, saturated alkyl ester is centrifugally separated from the fatty acid alkyl ester, thereby manufacturing unsaturated fatty acid alkyl ester at a high selection ratio. The method comprises a first mixture acquisition step, a second mixture generation step, a centrifugal separation step, and an unsaturated fatty acid alkyl ester separation step.

Description

팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법{METHOD FOR PREPARING UNSATURATED FATTY ACID ALKYL ESTER USING PALM FATTY ACID}Manufacturing method of unsaturated fatty acid alkyl ester using palm oil fatty acid {METHOD FOR PREPARING UNSATURATED FATTY ACID ALKYL ESTER USING PALM FATTY ACID}

본 발명은 팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로 팜유계 지방산에 알코올을 반응시켜 지방산 에스테르를 제조하는 에스테르화 단계에 있어서 다단계 에스테르화 반응을 적용함과 동시에 상기 에스테르화 반응에 사용되는 알코올을 상기 다단계 에스테르화 반응이 일어나는 복수의 반응기 내에서 순환시킴으로써 팜유계 지방산과 알코올의 반응성을 높여 지방산 알킬 에스테르의 수율을 높이고, 상기 지방산 알킬 에스테르로부터 포화 지방산 알킬 에스테르를 원심분리하여 고선택비로 불포화 지방산 알킬 에스테르를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil fatty acid, and more specifically, in the esterification step of preparing a fatty acid ester by reacting an alcohol with a palm oil fatty acid, a multi-step esterification reaction is applied and the above By circulating the alcohol used in the esterification reaction in a plurality of reactors in which the multi-stage esterification reaction occurs, the reactivity of the palm oil fatty acid and the alcohol is increased to increase the yield of the fatty acid alkyl ester, and the saturated fatty acid alkyl ester is centrifuged from the fatty acid alkyl ester. It relates to a method for preparing an unsaturated fatty acid alkyl ester with high selectivity by separation.

불포화 지방산 메틸 에스테르는 이의 이량화, 에폭시화, 폴리머화 또는 에스테르 교환 반응 등을 통해 가소제, 접착제, 코팅제 및 계면활성제 등과 같은 다양한 소재의 원료로 사용되고 있으며, 이들 원료가 사용되는 분야 역시 점차적으로 증가하고 있는 추세이다.Unsaturated fatty acid methyl esters are used as raw materials for various materials such as plasticizers, adhesives, coatings and surfactants through dimerization, epoxidation, polymerization or transesterification reactions thereof, and the fields in which these raw materials are used are also gradually increasing. There is a trend.

종래에는 유지 및 물을 혼합한 상태에서 고온 및 고압 조건에서 가수분해하여 포화 지방산과 불포화 지방산을 포함하는 지방산 혼합물을 제조한 다음, 용제 분별법, 계면활성제 분별법, 분별 증류법 또는 요소부가 분별법 등을 통해 상기 지방산 혼합물로부터 불포화 지방산을 분리하고, 상기 불포화 지방산에 산 촉매 및 알코올을 반응시켜 불포화 지방산 메틸 에스테르를 제조하는 방법이 알려져 있다.Conventionally, a fatty acid mixture containing saturated fatty acids and unsaturated fatty acids is prepared by hydrolysis under high temperature and high pressure conditions in the state of mixing oil and water, and then a solvent fractionation method, a surfactant fractionation method, a fractional distillation method, or a urea fraction fractionation method, etc. A method of preparing an unsaturated fatty acid methyl ester by separating an unsaturated fatty acid from the fatty acid mixture and reacting the unsaturated fatty acid with an acid catalyst and an alcohol is known.

관련하여, 동식물유 폐자원을 사용한 고순도 불포화 지방산의 제조 방법(한국공개특허공보 제10-2013-0107472호, 2013. 10. 02 공개)이 개시되어 있으며, 상기 선행기술은 요소부가 결정법과 계면활성제 분별법을 순차적으로 수행함으로써 종래의 다른 분리 및 정제 방법 대비 에너지 비용을 절감하고 고순도의 불포화 지방산을 제조하는 방법에 관한 것이다.In relation to this, a method for producing high-purity unsaturated fatty acids using animal and vegetable oil waste resources (Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0107472, published on Oct. 02, 2013) is disclosed, and the prior art includes a urea addition crystallization method and a surfactant. It relates to a method of reducing energy costs and producing high-purity unsaturated fatty acids compared to other conventional separation and purification methods by sequentially performing the fractionation method.

한국공개특허공보 제10-2013-0107472호(2013. 10. 02)Korean Patent Publication No. 10-2013-0107472 (2013. 10. 02)

본 발명은 요소부가 분별법과 달리 용제 분별법 및 계면활성제 분별법을 일원화시켜 요소부가 분별법 대비 간이한 방법으로 불포화 지방산 알킬 에스테르를 고수율로 분리 및 정제하는 단계를 포함하는 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to prepare an unsaturated fatty acid alkyl ester comprising the step of separating and purifying an unsaturated fatty acid alkyl ester in a high yield by unifying the solvent fractionation method and the surfactant fractionation method, unlike the urea fraction fractionation method, in a simple manner compared to the urea fraction fractionation method. It aims to provide a method.

나아가, 본 발명은 지방산 혼합물을 제조하는 단계에서 팜유계 지방산과 알코올의 반응성을 향상시켜 불포화 지방산을 포함하는 지방산 혼합물의 수율을 향상시키고, 나아가 전체 공정 내 사용되는 알코올의 사용량을 저감하는 것이 가능한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, the present invention is a method capable of improving the reactivity of palm oil-based fatty acids and alcohol in the step of preparing a fatty acid mixture to improve the yield of a fatty acid mixture containing unsaturated fatty acids, and further reducing the amount of alcohol used in the entire process. It aims to provide.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description and will be more clearly understood by examples of the present invention. In addition, it will be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations thereof indicated in the claims.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 팜유계 지방산, 산 촉매 및 알코올을 포함하는 반응물의 에스테르화 반응을 통해 불포화 지방산 알킬 에스테르 및 포화 지방산 알킬 에스테르를 포함하는 제1 혼합물을 수득하며, 상기 에스테르화 반응은 순차적으로 연결된 적어도 두 개의 반응기에서 연속적으로 수행되는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 수득한 상기 제1 혼합물과 계면활성제 및 용제를 혼합하여 제2 혼합물을 생성하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 생성한 상기 제2 혼합물을 액상분 및 고상분으로 원심분리하는 단계 및 (d) 상기 단계 (c)에서 분리된 상기 액상분으로부터 상기 불포화 지방산 알킬 에스테르를 분리하는 단계를 포함하는 팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention for solving the above-described technical problem, (a) a agent comprising an unsaturated fatty acid alkyl ester and a saturated fatty acid alkyl ester through an esterification reaction of a reactant including a palm oil fatty acid, an acid catalyst, and an alcohol. 1 to obtain a mixture, wherein the esterification reaction is carried out continuously in at least two reactors connected in sequence, (b) a second mixture by mixing the first mixture obtained in step (a) with a surfactant and a solvent The step of generating a mixture, (c) centrifuging the second mixture produced in step (b) into a liquid phase and a solid phase, and (d) the unsaturation from the liquid phase separated in the step (c). There is provided a method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil-based fatty acid comprising the step of separating the fatty acid alkyl ester.

일 실시예에 있어서, 상기 적어도 두 개의 반응기는 상대적으로 상류에 위치하는 제1 반응기와 상대적으로 하류에 위치하는 제2 반응기를 포함하며, 상기 단계 (a)에서 상기 알코올은 상기 제2 반응기로 투입되어 상기 제1 반응기로 순환될 수 있다.In one embodiment, the at least two reactors include a first reactor positioned relatively upstream and a second reactor positioned relatively downstream, and the alcohol is introduced into the second reactor in step (a). And can be circulated to the first reactor.

이 때, 상기 제2 반응기로부터 상기 제1 반응기를 향한 상기 알코올의 순환은 상기 제2 반응기로부터 증발한 알코올을 포함하는 기상 혼합물을 취출하여 상기 제1 반응기로 투입하는 방식으로 구현될 수 있다.At this time, the circulation of the alcohol from the second reactor to the first reactor may be implemented by taking out a gaseous mixture containing alcohol evaporated from the second reactor and introducing it into the first reactor.

또한, 상기 제1 반응기로부터 증발한 알코올을 포함하는 기상 혼합물을 취출하여 다시 상기 제1 반응기로 투입할 수 있으며, 이를 통해 전체 공정 중 팜유계 지방산과 알코올의 반응성을 향상시키는 것을 물론 전체 공정 중 알코올의 사용량을 줄이는 것이 가능하다.In addition, the gaseous mixture containing the evaporated alcohol from the first reactor can be taken out and put back into the first reactor. This improves the reactivity of the palm oil fatty acid and the alcohol during the entire process, as well as alcohol during the entire process. It is possible to reduce the amount of use.

이 때, 상기 기상 혼합물은 상기 제1 반응기 중 상기 반응물의 적어도 일부와 혼합되어 상기 제1 반응기로 투입될 수도 있다.In this case, the gaseous mixture may be mixed with at least a part of the reactant in the first reactor and introduced into the first reactor.

추가적으로, 팜유계 지방산과 알코올의 반응성을 향상시키기 위해 취출된 상기 기상 혼합물을 응축시켜 상기 기상 혼합물 중 적어도 일부의 물을 제거한 후 상대적으로 알코올의 함유량이 증가된 기상 혼합물을 상기 제1 반응기에 투입할 수 있다.Additionally, in order to improve the reactivity of palm oil-based fatty acids and alcohols, the gaseous mixture taken out is condensed to remove at least a portion of water in the gaseous mixture, and then a gaseous mixture having a relatively increased alcohol content is added to the first reactor. I can.

또한, 상기 제1 반응기 내 압력은 상기 제2 반응기 내 압력보다 낮게 유지되는 것이 바람직하다. 이 ??, 상기 제1 반응기 내 압력과 상기 제2 반응기 내 압력은 상기 제2 반응기 내에서 발생하는 증발분과 상기 증발분의 상기 제1 반응기로의 투입과 무관하게 일정하게 유지될 수 있다.In addition, the pressure in the first reactor is preferably maintained lower than the pressure in the second reactor. In this case, the pressure in the first reactor and the pressure in the second reactor may be kept constant regardless of the evaporation component generated in the second reactor and the introduction of the evaporation component into the first reactor.

본 발명에 따르면, 복수의 반응기 내에서 순차적 및 반복적으로 수행되는 에스테르화 반응에 의해 불포화 지방산 알킬 에스테르 및 포화 지방산 알킬 에스테르의 혼합물에 대한 수율을 향상시키는 것이 가능하다.According to the present invention, it is possible to improve the yield for a mixture of unsaturated fatty acid alkyl esters and saturated fatty acid alkyl esters by esterification reactions carried out sequentially and repeatedly in a plurality of reactors.

특히, 상기 복수의 반응기 내에서 순차적 및 반복적으로 수행되는 에스테르화 반응물 중에서 알코올은 상기 복수의 반응기 중 상대적으로 하류에 위치하는 반응기로 투입되어 상대적으로 상류에 위치하는 반응기로 순환되도록 함으로써 상기 에스테르화 반응물 중 팜유계 지방산과 알코올의 반응성을 향상시키는 것이 가능하다.In particular, among the esterification reactants sequentially and repeatedly performed in the plurality of reactors, alcohol is introduced into a reactor located at a relatively downstream of the plurality of reactors and circulated to a reactor located at a relatively upstream of the esterification reactant. It is possible to improve the reactivity of heavy palm oil fatty acids and alcohols.

또한, 상기 반응기 내 알코올의 증발분이 계속해서 상기 반응기 내로 환류되도록 함으로써 팜유계 지방산의 에스테르화 반응에 사용되는 알코올의 사용량을 줄이는 것이 가능하다.In addition, it is possible to reduce the amount of alcohol used in the esterification reaction of palm oil-based fatty acids by continuously refluxing the evaporated portion of the alcohol in the reactor.

아울러, 상술한 방법을 통해 지방산 알킬 에스테르를 고수율로 얻은 후 계면활성제 및 용제를 이용한 일원화된 분별 공정을 통해 고선택비로 불포화 지방산 알킬 에스테르를 수득할 수 있으며, 불포화 지방산 알킬 에스테르를 수득하는데 있어 에너지 비용 및 폐수 발생량 등을 줄이는 것이 가능하다.In addition, after obtaining a fatty acid alkyl ester in a high yield through the above method, an unsaturated fatty acid alkyl ester can be obtained with a high selectivity through a unified fractionation process using a surfactant and a solvent, and energy in obtaining the unsaturated fatty acid alkyl ester It is possible to reduce costs and wastewater generation.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.In addition to the above-described effects, specific effects of the present invention will be described together while describing specific details for carrying out the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지방산 알킬 에스테르 제조 방법 중 팜유계 지방산의 다단계 에스테르화 반응이 수행되는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지방산 알킬 에스테르 제조 방법 중 팜유계 지방산의 다단계 에스테르화 반응이 수행되는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 도 1 또는 도 2에 도시된 방법에 따라 지방산 알킬 에스테르를 수득한 후 이로부터 불포화 지방산 알킬 에스테르를 분리하는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다.
1 schematically shows a step in which a multi-stage esterification reaction of palm oil-based fatty acids is performed in a method for preparing a fatty acid alkyl ester according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 schematically shows a step in which a multi-step esterification reaction of palm oil-based fatty acids is performed in a method for preparing a fatty acid alkyl ester according to another embodiment of the present invention.
FIG. 3 schematically shows a step of separating an unsaturated fatty acid alkyl ester therefrom after obtaining a fatty acid alkyl ester according to the method shown in FIG. 1 or 2.

본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본 발명에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 수 있다. Certain terms are defined herein for convenience in order to make the invention easier to understand. Unless otherwise defined herein, scientific and technical terms used in the present invention may have meanings generally understood by those of ordinary skill in the art.

또한, 문맥상 특별히 지정하지 않는 한, 단수 형태의 용어는 그것의 복수 형태도 포함하는 것이며, 복수 형태의 용어는 그것의 단수 형태도 포함할 수 있다.In addition, unless otherwise specified in context, terms in the singular form also include their plural forms, and the terms in the plural form may also include their singular form.

이하, 본원에 참조된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예에 따른 불포화 지방산 알킬 에스테르 제조 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method of preparing an unsaturated fatty acid alkyl ester according to various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings referred to herein.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 팜유계 지방산, 산 촉매 및 알코올을 포함하는 반응물의 에스테르화 반응을 통해 불포화 지방산 알킬 에스테르 및 포화 지방산 알킬 에스테르를 포함하는 제1 혼합물을 수득하며, 상기 에스테르화 반응은 순차적으로 연결된 적어도 두 개의 반응기에서 연속적으로 수행되는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 수득한 상기 제1 혼합물과 계면활성제 및 용제를 혼합하여 제2 혼합물을 생성하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 생성한 상기 제2 혼합물을 액상분 및 고상분으로 원심분리하는 단계 및 (d) 상기 단계 (c)에서 분리된 상기 액상분으로부터 상기 불포화 지방산 알킬 에스테르를 분리하는 단계를 포함하는 팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, (a) a first mixture comprising an unsaturated fatty acid alkyl ester and a saturated fatty acid alkyl ester is obtained through an esterification reaction of a reactant comprising a palm oil fatty acid, an acid catalyst and an alcohol, and the ester The reaction is carried out continuously in at least two reactors connected in sequence, (b) mixing the first mixture obtained in step (a) with a surfactant and a solvent to produce a second mixture, (c ) Centrifuging the second mixture produced in step (b) into liquid and solid components, and (d) separating the unsaturated fatty acid alkyl ester from the liquid component separated in step (c). There is provided a method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil-based fatty acid containing.

본원에서 사용되는 팜유계 지방산은 팜유 정제 공정에서 발생하는 PAO (palm acid oil)에 물을 혼합하여 고온 및 고압 조건 하에서 가수분해하여 생성된 지방산 (PFA; palm fatty acid)을 증류하여 수득한 증류 지방산 (PFAD; palm fatty acid distillate) 및/또는 팜유계 바이오디젤 공정에서 부산물로 발생하는 PMO (palm matter oil)일 수 있다. 상기 단계 (a)에서 사용되는 팜유계 지방산은 상술한 다양한 팜유계 지방산을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.The palm oil-based fatty acid used herein is a distilled fatty acid obtained by distilling a fatty acid (PFA; palm fatty acid) produced by mixing water with PAO (palm acid oil) generated in the palm oil refining process and hydrolyzing under high temperature and high pressure conditions. (PFAD; palm fatty acid distillate) and/or PMO (palm matter oil) generated as a by-product in the palm oil-based biodiesel process. The palm oil-based fatty acid used in step (a) may be used alone or in combination with the above-described various palm oil-based fatty acids.

본원에서 사용되는 산 촉매로는 황산계 촉매가 사용될 수 있으며, 상기 황산계 촉매로는 예를 들어, 황산, 톨루엔 설폰산(4-toluene sulfonic acid monohydrate), 메테인 술폰산(methane sulfonic acid) 등이 사용될 수 있다. 이 때, 상기 산 촉매는 상기 팜유계 지방산 100 중량부를 기준으로 0 초과 내지 0.5 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 0.3 중량부의 함량으로 사용될 수 있다.As the acid catalyst used herein, a sulfuric acid catalyst may be used, and as the sulfuric acid catalyst, for example, sulfuric acid, toluene sulfonic acid monohydrate, methane sulfonic acid, etc. Can be used. In this case, the acid catalyst may be used in an amount of more than 0 to 0.5 parts by weight, preferably 0.1 to 0.3 parts by weight, based on 100 parts by weight of the palm oil-based fatty acid.

또한, 상술한 산 촉매 대신 염기 촉매 또는 금속계 촉매(주석 또는 티타늄계 촉매)도 사용 가능하나, 염기 촉매는 산 촉매 대비 에스테르화 반응 속도가 느리다는 단점이 있으며, 금속계 촉매는 높은 반응 온도를 요구함에 따라 에스테르화 반응시 열중합 부산물이 발생하여 지방산 알킬 에스테르의 수율이 저하되는 문제가 있다.In addition, a base catalyst or a metal catalyst (tin or titanium catalyst) may be used instead of the acid catalyst described above, but the base catalyst has a disadvantage in that the esterification reaction rate is slow compared to the acid catalyst, and the metal catalyst requires a high reaction temperature. Accordingly, there is a problem that the yield of the fatty acid alkyl ester is lowered due to the generation of thermal polymerization by-products during the esterification reaction.

본원에서 사용되는 알코올로는 탄소수 1개 내지 10개의 일가 알코올, 바람직하게는 탄소수 1개 내지 4개의 저급 일가 알코올 등이 사용될 수 있다. 상기 알코올은 상기 팜유계 지방산 및 상기 산 촉매와 함께 혼합되어 상류에 위치하는 반응기로 곧바로 투입되는 것이 아니라, 하류에 위치하는 반응기로부터 투입되고, 상기 하류에 위치하는 반응기로부터 취출된 알코올 증류분을 상류에 위치하는 반응기로 투입하여 전체적으로 상기 하류에 위치하는 반응기로 투입된 알코올이 전체 에스테르화 공정 중 팜유계 지방산을 포함하는 반응물의 유동 방향에 반대되는 방향으로 순환되도록 할 수 있다.As the alcohol used herein, a monohydric alcohol having 1 to 10 carbon atoms, preferably a lower monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms, may be used. The alcohol is mixed with the palm oil-based fatty acid and the acid catalyst and is not directly introduced into a reactor located upstream, but is introduced from a reactor located downstream, and the alcohol distillate taken out from the reactor located downstream is upstream. The alcohol injected into the reactor positioned at the downstream and as a whole may be circulated in a direction opposite to the flow direction of the reactant containing palm oil-based fatty acids during the entire esterification process.

상기 하류에 위치하는 반응기로 최초 투입되는 메탄올은 상기 상류에 위치하는 반응기로 최초 투입되는 팜유계 지방산 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 0.5 중량부/분, 바람직하게는 0.08 내지 0.2 중량부/분의 속도로 연속적으로 첨가되도록 할 수 있다.Methanol initially introduced into the reactor located at the downstream is 0.05 to 0.5 parts by weight/minute, preferably 0.08 to 0.2 parts by weight/minute based on 100 parts by weight of palm oil fatty acids initially introduced into the reactor located at the upstream. Can be added continuously.

도 1-1은 본 발명의 일 실시예에 따른 불포화 지방산 알킬 에스테르 제조 방법 중 팜유계 지방산의 다단계 에스테르화 반응이 수행되는 단계(상기 단계 (a))를 개략적으로 나타낸 것이다.1-1 schematically shows a step (step (a)) in which a multi-step esterification reaction of palm oil-based fatty acids is performed in a method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester according to an embodiment of the present invention.

도 1-1을 참조하면, 팜유계 지방산을 포함하는 원료 지방산(1) 및 산 촉매(2)를 포함하는 반응물이 유동 경로(s1)을 따라 제1 반응기(4)로 연속적으로 투입될 수 있다. 상기 반응물은 상기 제1 반응기(4)를 거쳐 유동 경로(s2)를 따라 제2 반응기(5)로 유동할 수 있으며, 상기 제2 반응기(5)에서 반응을 끝낸 산물은 유동 경로(s12)를 따라 중화, 세정, 탈수 및 증류 공정을 순차적으로 거쳐 불포화 지방산 알킬 에스테르 및 포화 지방산 알킬 에스테르를 포함하는 제1 혼합물(FAME)로서 수득될 수 있다.Referring to FIG. 1-1, a reactant including a raw fatty acid 1 including palm oil-based fatty acid and an acid catalyst 2 may be continuously introduced into the first reactor 4 along the flow path s1. . The reactant may flow to the second reactor 5 through the first reactor 4 and along the flow path s2, and the product after the reaction in the second reactor 5 passes through the flow path s12. Accordingly, it can be obtained as a first mixture (FAME) comprising an unsaturated fatty acid alkyl ester and a saturated fatty acid alkyl ester through sequentially neutralization, washing, dehydration and distillation processes.

상기 제1 반응기(4) 및 상기 제2 반응기(5) 내 에스테르화 반응 온도는 110℃ 내지 180℃, 바람직하게는 120℃ 내지 150℃일 수 있으며, 반응 압력은 1.0기압 내지 3.0기압, 바람직하게는 1.0기압 내지 2.0기압일 수 있다. 또한, 상기 제1 반응기(4) 및 상기 제2 반응기(5) 내 에스테르화 반응 시간은 5시간 내지 7시간일 수 있다.The esterification reaction temperature in the first reactor 4 and the second reactor 5 may be 110°C to 180°C, preferably 120°C to 150°C, and the reaction pressure is 1.0 to 3.0 atm, preferably May be from 1.0 to 2.0 atm. In addition, the esterification reaction time in the first reactor 4 and the second reactor 5 may be 5 to 7 hours.

한편, 원료 지방산(1)의 에스테르화 반응을 위한 반응물로서 알코올(3)은 유동 경로(s3)를 따라 상기 제1 반응기(4) 및 상기 제2 반응기(5) 중 상대적으로 하류에 위치하는 상기 제2 반응기(5)의 하부로 연속적으로 투입되며, 상기 제2 반응기(5)로 투입된 알코올은 상기 반응물의 유동 방향과 역행하여 상기 제1 반응기(4)로 순환될 수 있다.On the other hand, alcohol (3) as a reactant for the esterification reaction of the raw material fatty acid (1) is located relatively downstream of the first reactor (4) and the second reactor (5) along the flow path (s3). It is continuously introduced into the lower portion of the second reactor 5, and the alcohol introduced into the second reactor 5 may be circulated to the first reactor 4 in reverse to the flow direction of the reactant.

상기 제2 반응기(5) 내로 상기 알코올을 연속적으로 투입하는 과정에서 상기 제2 반응기(5) 내의 압력은 1.5기압 내지 2.0기압의 범위 내에서 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.In the process of continuously introducing the alcohol into the second reactor 5, the pressure in the second reactor 5 is preferably kept constant within the range of 1.5 to 2.0 atm.

상기 제2 반응기(5) 내 투입된 알코올 중 일부 및/또는 상기 유동 경로(s2)를 따라 상기 제2 반응기(5)로 투입된 반응물과 에스테르화 반응 후 잔류하는 알코올 중 일부는 증발될 수 있으며, 상기 제2 반응기(5) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물은 유동 경로(s4)를 따라 상기 제2 반응기(5)의 상류에 위치하는 상기 제1 반응기(4)의 하부로 연속적으로 재투입될 수 있다. 상기 제1 반응기(4)로 재투입된 알코올은 상기 유동 경로(s1)를 따라 상기 제1 반응기(4)로 투입된 반응물과의 에스테르화 반응에 참여할 수 있다.Some of the alcohol introduced into the second reactor 5 and/or a part of the reactant introduced into the second reactor 5 along the flow path s2 and the alcohol remaining after the esterification reaction may be evaporated. The gaseous mixture containing alcohol evaporated in the second reactor 5 is continuously re-introduced to the bottom of the first reactor 4 located upstream of the second reactor 5 along the flow path s4. Can be. Alcohol re-introduced into the first reactor 4 may participate in an esterification reaction with the reactant introduced into the first reactor 4 along the flow path s1.

이 때, 상기 제1 반응기(4) 내로 상기 알코올을 연속적으로 투입하는 과정에서 상기 제1 반응기(4) 내의 압력은 1.0기압 내지 1.5기압의 범위 내에서 일정하게 유지되며, 이 때 상기 알코올의 역순환을 위해 상기 제1 반응기(4) 내의 압력은 상기 제2 반응기(5) 내의 압력보다 낮은 것이 바람직하다.At this time, in the process of continuously injecting the alcohol into the first reactor 4, the pressure in the first reactor 4 is kept constant within the range of 1.0 to 1.5 atm. At this time, the reverse of the alcohol For circulation, the pressure in the first reactor 4 is preferably lower than the pressure in the second reactor 5.

추가적인 실시예에 있어서, 상기 유동 경로(s4)의 말단에는 냉각기(5-1)가 위치할 수 있다. 상기 냉각기(5-1)는 상기 제2 반응기(5) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물을 취출한 후 상기 기상 혼합물을 응축시켜 상기 기상 혼합물 중 적어도 일부의 물을 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 기상 혼합물로부터 제거된 물은 유동 경로(s6)을 따라 분리되며, 상대적으로 알코올의 함유량이 증가된 기상 혼합물은 유동 경로(s5)을 따라 상기 제1 반응기(4)로 환류될 수 있다. 상기 제2 반응기(5)로부터 취출된 상기 기상 혼합물 중 적어도 일부의 물을 제거함으로써 상기 기상 혼합물 중 알코올의 함유량을 상대적으로 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 기상 혼합물을 상기 제1 반응기(4)로 환류시킬 때, 상기 제1 반응기(4) 내에서의 알코올의 농도가 희석되어 에스테르화 반응 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 반응기(4)로 환류되는 상기 기상 혼합물 중 알코올의 농도를 일정하게 함으로써 상기 제1 반응기(4) 내 에스테르화 반응 공정 조건을 일정하게 유지하는 것이 가능하다.In a further embodiment, a cooler 5-1 may be located at the end of the flow path s4. The cooler 5-1 may remove at least a portion of water from the gaseous mixture by condensing the gaseous mixture after taking out a gaseous mixture containing alcohol evaporated in the second reactor 5. Accordingly, the water removed from the gaseous mixture is separated along the flow path s6, and the gaseous mixture with relatively increased alcohol content may be refluxed to the first reactor 4 along the flow path s5. have. By removing at least a portion of water in the gaseous mixture taken out from the second reactor 5, the alcohol content in the gaseous mixture may be relatively increased, and thus the gaseous mixture is transferred to the first reactor 4 When refluxing, the concentration of alcohol in the first reactor 4 is diluted, so that the esterification reaction efficiency is prevented from deteriorating. In addition, it is possible to keep the esterification process conditions in the first reactor 4 constant by making the concentration of alcohol in the gaseous mixture refluxed to the first reactor 4 constant.

이에 따라, 상기 유동 경로(s1)를 따라 상기 제1 반응기(4)로 투입된 반응물과 상기 유동 경로(s5)를 따라 상기 제1 반응기(4)의 하부로 투입된 알코올은 에스테르화 반응할 수 있으며, 상기 반응물 중 팜유계 지방산은 지방산 알킬 에스테르로 전환될 수 있다. 상기 유동 경로(s2)를 따라 상기 제1 반응기(4)에서 상기 제2 반응기(5)로 팜유계 지방산과 알코올의 에스테르화 반응 산물인 지방산 알킬 에스테르와 미반응 팜유계 지방산이 이동할 수 있다. 또한, 다른 경우에 있어서, 애초에 과량의 팜유계 지방산을 상기 제1 반응기(4)로 투입함으로써 팜유계 지방산이 상기 제1 반응기(4)에서 상기 제2 반응기(5)로 이동하면서 알코올과 에스테르화 반응하도록 할 수 있다.Accordingly, the reactant introduced into the first reactor 4 along the flow path s1 and the alcohol introduced into the lower portion of the first reactor 4 along the flow path s5 may undergo an esterification reaction, Among the reactants, palm oil-based fatty acids may be converted into fatty acid alkyl esters. A fatty acid alkyl ester and an unreacted palm oil fatty acid, which are products of esterification reactions of palm oil fatty acids and alcohols, may move from the first reactor 4 to the second reactor 5 along the flow path s2. In addition, in other cases, by initially introducing an excess of palm oil-based fatty acid into the first reactor (4), the palm oil-based fatty acid is esterified with alcohol while moving from the first reactor (4) to the second reactor (5). You can make it react.

한편, 상기 유동 경로(s5)를 따라 상기 제1 반응기(4)로 투입된 알코올 중 일부는 팜유계 지방산과의 에스테르화 반응에 참여하지 못하고 증발할 수 있다. 이 때, 상기 제1 반응기(4) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물은 유동 경로(s7)를 따라 상기 제1 반응기(4)로 재투입될 수 있다. 상기 제1 반응기(4)로 재투입된 알코올은 상기 제1 반응기(4)로 투입된 반응물과의 에스테르화 반응에 다시 참여할 수 있다. 이에 따른 알코올의 재환류 방식을 통해 상기 복수의 반응기 내에서 순차적 및 반복적으로 수행되는 에스테르화 반응물 중 팜유계 지방산과 알코올의 반응성을 향상시키는 것이 가능힐 뿐만 아니라, 팜유계 지방산의 에스테르화 반응에 사용되는 알코올의 사용량을 줄이는 것이 가능하다.Meanwhile, some of the alcohol introduced into the first reactor 4 along the flow path s5 may not participate in the esterification reaction with the palm oil-based fatty acid and may evaporate. In this case, the gaseous mixture containing alcohol evaporated in the first reactor 4 may be re-introduced into the first reactor 4 along the flow path s7. The alcohol re-introduced into the first reactor 4 may re-engage in the esterification reaction with the reactant introduced into the first reactor 4. Accordingly, it is possible to improve the reactivity of palm oil-based fatty acids and alcohols among esterification reactions sequentially and repeatedly performed in the plurality of reactors through the re-reflux method of alcohol, and used for esterification of palm oil-based fatty acids. It is possible to reduce the amount of alcohol used.

추가적인 실시예에 있어서, 상기 유동 경로(s7)의 말단에는 냉각기(4-1)가 위치할 수 있다. 상기 냉각기(4-1)는 상기 제1 반응기(4) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물을 취출한 후 상기 기상 혼합물을 응축시켜 상기 기상 혼합물 중 적어도 일부의 물을 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 기상 혼합물로부터 제거된 물은 유동 경로(s9)을 따라 분리되며, 상대적으로 알코올의 함유량이 증가된 기상 혼합물은 유동 경로(s8)을 따라 상기 제1 반응기(4)로 재환류될 수 있다. 상기 제1 반응기(4)로부터 취출된 상기 기상 혼합물 중 적어도 일부의 물을 제거함으로써 상기 기상 혼합물 중 알코올의 함유량을 상대적으로 증가시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 기상 혼합물을 상기 제1 반응기(4)로 재환류시킬 때, 상기 제1 반응기(4) 내에서의 알코올의 농도가 희석되어 에스테르화 반응 효율이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제1 반응기(4)로 재환류되는 상기 기상 혼합물 중 알코올의 농도를 일정하게 함으로써 상기 제1 반응기(4) 내 에스테르화 반응 공정 조건을 일정하게 유지하는 것이 가능하다.In a further embodiment, a cooler 4-1 may be located at the end of the flow path s7. The cooler 4-1 may take out a gaseous mixture containing alcohol evaporated in the first reactor 4 and then condense the gaseous mixture to remove at least a portion of water from the gaseous mixture. Accordingly, the water removed from the gaseous mixture is separated along the flow path s9, and the gaseous mixture with relatively increased alcohol content is recirculated to the first reactor 4 along the flow path s8. I can. By removing at least a portion of water from the gaseous mixture taken out from the first reactor 4, the alcohol content in the gaseous mixture may be relatively increased, and thus the gaseous mixture is transferred to the first reactor 4 When refluxing, the concentration of alcohol in the first reactor 4 is diluted, so that the esterification reaction efficiency can be prevented from deteriorating. In addition, by making the concentration of alcohol in the gaseous mixture returned to the first reactor 4 constant, it is possible to maintain a constant process conditions for the esterification reaction in the first reactor 4.

또한, 상기 유동 경로(s8)의 말단에는 순환 펌프가 연결된 이젝터(4-2)가 위치할 수 있다. 상기 이젝터(4-2)는 상기 유동 경로(s10)을 따라 상기 제1 반응기(4) 내 투입된 반응물 중 적어도 일부를 취출하고 여기에 상기 냉각기(4-1)를 통과한 기상 혼합물을 혼합하여 상기 반응물 중 알코올이 흡수되도록 하며, 이를 유동 경로(s11)에 따라 다시 상기 제1 반응기(4)의 하부로 재투입할 수 있다. 이러한 과정을 통해 상기 반응물 중 팜유계 지방산과 알코올의 반응성을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, an ejector 4-2 to which a circulation pump is connected may be located at an end of the flow path s8. The ejector (4-2) takes out at least a part of the reactants introduced into the first reactor (4) along the flow path (s10), and mixes the gaseous mixture that has passed through the cooler (4-1) to the Alcohol is absorbed in the reactant, and it can be re-introduced into the lower portion of the first reactor 4 according to the flow path s11. Through this process, the reactivity of the palm oil-based fatty acid and alcohol among the reactants may be further improved.

상기 제1 반응기(4) 및 상기 제2 반응기(5) 내에서 연속적으로 수행되는 에스테르화 반응은 전산가(total acid value, mg KOH/g) 측정에 따라 상기 제2 반응기(5) 내 산물의 전산가가 1.5 mg KOH/g 이하에 도달하는 경우 종료될 수 있다. 상기 제2 반응기(5) 내 에스테르화 반응 종료 후 유동 경로(s12)를 따라 중화, 세정, 탈수 및 증류 공정을 순차적으로 거쳐 불포화 지방산 알킬 에스테르 및 포화 지방산 알킬 에스테르를 포함하는 제1 혼합물(FAME)로서 수득될 수 있다.The esterification reaction continuously carried out in the first reactor 4 and the second reactor 5 is the total acid value of the product in the second reactor 5 according to the measurement of a total acid value (mg KOH/g). Can be terminated when it reaches 1.5 mg KOH/g or less. A first mixture (FAME) comprising an unsaturated fatty acid alkyl ester and a saturated fatty acid alkyl ester sequentially through neutralization, washing, dehydration and distillation processes along the flow path (s12) after the esterification reaction in the second reactor 5 is completed. Can be obtained as.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 불포화 지방산 알킬 에스테르 제조 방법 중 팜유계 지방산의 다단계 에스테르화 반응이 수행되는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다.FIG. 2 schematically shows a step in which a multi-step esterification reaction of palm oil-based fatty acids is performed in a method for preparing an unsaturated fatty acid alkyl ester according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 다단계 에스테르화 반응의 경우, 도 1 대비 에스테르화 반응이 수행되는 반응기가 하나 더 추가된 예시를 나타낸 것으로서, 에스테르화 반응이 수행되는 반응기가 추가됨에 따라 팜유계 지방산과 알코올의 반응성을 더욱 향상시켜 반응 수율을 높일 수 있다.In the case of the multi-stage esterification reaction shown in FIG. 2, as compared to FIG. 1, an example in which one more reactor for performing the esterification reaction is added is shown, and the reactivity of palm oil-based fatty acids and alcohols as a reactor for performing the esterification reaction is added. By further improving the reaction yield can be increased.

도 2를 참조하면, 팜유계 지방산을 포함하는 원료 지방산(1) 및 산 촉매(2)를 포함하는 반응물이 유동 경로(s1)을 따라 제1 반응기(4)로 연속적으로 투입될 수 있다. 상기 반응물은 상기 제1 반응기(4)를 거쳐 유동 경로(s2)를 따라 제2 반응기(5)로 유동하고, 다시 유동 경로(s3)을 거쳐 제3 반응기(6)로 유동할 수 있으며, 상기 제3 반응기(6)에서 반응을 끝낸 산물은 유동 경로(s16)를 따라 중화, 세정, 탈수 및 증류 공정을 순차적으로 거쳐 불포화 지방산 알킬 에스테르 및 포화 지방산 알킬 에스테르를 포함하는 제1 혼합물(FAME)로서 수득될 수 있다.Referring to FIG. 2, a reactant including a raw fatty acid 1 including palm oil-based fatty acid and an acid catalyst 2 may be continuously introduced into the first reactor 4 along the flow path s1. The reactant may flow to the second reactor 5 through the first reactor 4 and along the flow path s2, and then flow to the third reactor 6 through the flow path s3. The product obtained by completing the reaction in the third reactor 6 is a first mixture (FAME) comprising an unsaturated fatty acid alkyl ester and a saturated fatty acid alkyl ester through a neutralization, washing, dehydration and distillation process sequentially along the flow path s16. Can be obtained.

상기 제1 반응기(4), 상기 제2 반응기(5) 및 상기 제3 반응기(6) 내 에스테르화 반응 온도는 110℃ 내지 180℃, 바람직하게는 120℃ 내지 150℃일 수 있으며, 반응 압력은 1.0기압 내지 3.0기압, 바람직하게는 1.0기압 내지 2.0기압일 수 있다. 또한, 상기 제1 반응기(4), 상기 제2 반응기(5) 및 상기 제2 반응기(6) 내 에스테르화 반응 시간은 5시간 내지 7시간일 수 있다.The esterification reaction temperature in the first reactor 4, the second reactor 5, and the third reactor 6 may be 110°C to 180°C, preferably 120°C to 150°C, and the reaction pressure is It may be 1.0 to 3.0 atm, preferably 1.0 to 2.0 atm. In addition, the esterification reaction time in the first reactor 4, the second reactor 5 and the second reactor 6 may be 5 to 7 hours.

한편, 원료 지방산(1)의 에스테르화 반응을 위한 반응물로서 알코올(3)은 유동 경로(s3)를 따라 최하류에 위치하는 상기 제3 반응기(6)의 하부로 연속적으로 투입되며, 상기 제3 반응기(6)로 투입된 알코올은 상기 반응물의 유동 방향과 역행하여 상기 제2 반응기(5) 및 상기 제1 반응기(4)로 순환될 수 있다.On the other hand, alcohol (3) as a reactant for the esterification reaction of the raw material fatty acid (1) is continuously introduced into the lower portion of the third reactor (6) located at the most downstream along the flow path (s3), and the third The alcohol introduced into the reactor 6 may be circulated to the second reactor 5 and the first reactor 4 in reverse to the flow direction of the reactant.

상기 제3 반응기(6) 내로 상기 알코올을 연속적으로 투입하는 과정에서 상기 제3 반응기(6) 내의 압력은 1.7기압 내지 2.0기압의 범위 내에서 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.In the process of continuously introducing the alcohol into the third reactor 6, the pressure in the third reactor 6 is preferably kept constant within the range of 1.7 to 2.0 atm.

상기 제3 반응기(6) 내 투입된 알코올 중 일부 및/또는 상기 유동 경로(s3)를 따라 상기 제3 반응기(6)로 투입된 반응물과 에스테르화 반응 후 잔류하는 알코올 중 일부는 증발될 수 있으며, 상기 제3 반응기(6) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물은 유동 경로(s5)를 따라 상기 제3 반응기(6)의 상류에 위치하는 상기 제2 반응기(5)의 하부로 연속적으로 재투입될 수 있다. 상기 제2 반응기(5)로 재투입된 알코올은 상기 유동 경로(s2)를 따라 상기 제2 반응기(5)로 투입된 반응물과의 에스테르화 반응에 참여할 수 있다.Some of the alcohol introduced into the third reactor 6 and/or a part of the reactant introduced into the third reactor 6 along the flow path s3 and the alcohol remaining after the esterification reaction may be evaporated. The gaseous mixture containing alcohol evaporated in the third reactor 6 is continuously re-introduced to the lower portion of the second reactor 5 located upstream of the third reactor 6 along the flow path s5. Can be. The alcohol re-introduced into the second reactor 5 may participate in an esterification reaction with the reactant introduced into the second reactor 5 along the flow path s2.

이 때, 상기 제2 반응기(5) 내로 상기 알코올을 연속적으로 투입하는 과정에서 상기 제2 반응기(5) 내의 압력은 1.3기압 내지 1.7기압의 범위 내에서 일정하게 유지되며, 이 때 상기 알코올의 역순환을 위해 상기 제2 반응기(5) 내의 압력은 상기 제3 반응기(6) 내의 압력보다 낮은 것이 바람직하다.At this time, in the process of continuously injecting the alcohol into the second reactor 5, the pressure in the second reactor 5 is kept constant within the range of 1.3 to 1.7 atm. At this time, the reverse of the alcohol For circulation, the pressure in the second reactor 5 is preferably lower than the pressure in the third reactor 6.

추가적인 실시예에 있어서, 상기 유동 경로(s5)의 말단에는 냉각기(6-1)가 위치할 수 있다. 상기 냉각기(6-1)는 상기 제3 반응기(6) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물을 취출한 후 상기 기상 혼합물을 응축시켜 상기 기상 혼합물 중 적어도 일부의 물을 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 기상 혼합물로부터 제거된 물은 유동 경로(s7)을 따라 분리되며, 상대적으로 알코올의 함유량이 증가된 기상 혼합물은 유동 경로(s6)을 따라 상기 제2 반응기(5)로 환류될 수 있다. In a further embodiment, a cooler 6-1 may be located at the end of the flow path s5. The cooler 6-1 may remove at least a portion of water from the gaseous mixture by condensing the gaseous mixture after taking out a gaseous mixture containing alcohol evaporated in the third reactor 6. Accordingly, the water removed from the gaseous mixture is separated along the flow path s7, and the gaseous mixture with relatively increased alcohol content may be refluxed to the second reactor 5 along the flow path s6. have.

한편, 상기 유동 경로(s6)를 따라 상기 제2 반응기(5)로 투입된 알코올 중 일부는 팜유계 지방산과의 에스테르화 반응에 참여하지 못하고 증발될 수 있으며, 상기 제2 반응기(5) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물은 유동 경로(s8)를 따라 상기 제2 반응기(5)의 상류에 위치하는 상기 제1 반응기(4)의 하부로 연속적으로 재투입될 수 있다. 상기 제1 반응기(4)로 재투입된 알코올은 상기 유동 경로(s1)를 따라 상기 제1 반응기(4)로 투입된 반응물과의 에스테르화 반응에 참여할 수 있다.Meanwhile, some of the alcohol introduced into the second reactor 5 along the flow path s6 may not participate in the esterification reaction with palm oil-based fatty acids and may be evaporated, and evaporate in the second reactor 5 The gaseous mixture containing the alcohol may be continuously re-introduced into the lower portion of the first reactor 4 located upstream of the second reactor 5 along the flow path s8. The alcohol re-introduced into the first reactor 4 may participate in an esterification reaction with the reactant introduced into the first reactor 4 along the flow path s1.

이 때, 상기 제1 반응기(4) 내로 상기 알코올을 연속적으로 투입하는 과정에서 상기 제1 반응기(4) 내의 압력은 1.0기압 내지 1.3기압의 범위 내에서 일정하게 유지되며, 이 때 상기 알코올의 역순환을 위해 상기 제1 반응기(4) 내의 압력은 상기 제2 반응기(5) 내의 압력보다 낮은 것이 바람직하다.At this time, in the process of continuously introducing the alcohol into the first reactor 4, the pressure in the first reactor 4 is kept constant within the range of 1.0 to 1.3 atm, and at this time, the reverse of the alcohol For circulation, the pressure in the first reactor 4 is preferably lower than the pressure in the second reactor 5.

마찬가지로, 상기 유동 경로(s8)의 말단에는 냉각기(5-1)가 위치할 수 있다. 상기 냉각기(5-1)는 상기 제2 반응기(5) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물을 취출한 후 상기 기상 혼합물을 응축시켜 상기 기상 혼합물 중 적어도 일부의 물을 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 기상 혼합물로부터 제거된 물은 유동 경로(s10)을 따라 분리되며, 상대적으로 알코올의 함유량이 증가된 기상 혼합물은 유동 경로(s9)을 따라 상기 제1 반응기(4)로 환류될 수 있다.Likewise, a cooler 5-1 may be located at an end of the flow path s8. The cooler 5-1 may remove at least a portion of water from the gaseous mixture by condensing the gaseous mixture after taking out a gaseous mixture containing alcohol evaporated in the second reactor 5. Accordingly, the water removed from the gaseous mixture is separated along the flow path s10, and the gaseous mixture with relatively increased alcohol content may be refluxed to the first reactor 4 along the flow path s9. have.

또한, 상기 유동 경로(s9)를 따라 상기 제1 반응기(4)로 투입된 알코올 중 일부는 팜유계 지방산과의 에스테르화 반응에 참여하지 못하고 증발할 수 있다. 이 때, 상기 제1 반응기(4) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물은 유동 경로(s11)를 따라 상기 제1 반응기(4)로 재투입될 수 있다. 상기 제1 반응기(4)로 재투입된 알코올은 상기 제1 반응기(4)로 투입된 반응물과의 에스테르화 반응에 다시 참여할 수 있다.In addition, some of the alcohol introduced into the first reactor 4 along the flow path s9 may not participate in the esterification reaction with the palm oil-based fatty acid and may evaporate. In this case, the gaseous mixture containing alcohol evaporated in the first reactor 4 may be re-introduced into the first reactor 4 along the flow path s11. The alcohol re-introduced into the first reactor 4 may re-engage in the esterification reaction with the reactant introduced into the first reactor 4.

추가적인 실시예에 있어서, 상기 유동 경로(s11)의 말단에는 냉각기(4-1)가 위치할 수 있다. 상기 냉각기(4-1)는 상기 제1 반응기(4) 내에서 증발된 알코올을 포함하는 기상 혼합물을 취출한 후 상기 기상 혼합물을 응축시켜 상기 기상 혼합물 중 적어도 일부의 물을 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 기상 혼합물로부터 제거된 물은 유동 경로(s13)을 따라 분리되며, 상대적으로 알코올의 함유량이 증가된 기상 혼합물은 유동 경로(s12)을 따라 상기 제1 반응기(4)로 재환류될 수 있다.In a further embodiment, a cooler 4-1 may be located at the end of the flow path s11. The cooler 4-1 may take out a gaseous mixture containing alcohol evaporated in the first reactor 4 and then condense the gaseous mixture to remove at least a portion of water from the gaseous mixture. Accordingly, the water removed from the gaseous mixture is separated along the flow path s13, and the gaseous mixture with relatively increased alcohol content is recirculated to the first reactor 4 along the flow path s12. I can.

또한, 상기 유동 경로(s12)의 말단에는 순환 펌프가 연결된 이젝터(4-2)가 위치할 수 있다. 상기 이젝터(4-2)는 상기 유동 경로(s14)을 따라 상기 제1 반응기(4) 내 투입된 반응물 중 적어도 일부를 취출하고 여기에 상기 냉각기(4-1)를 통과한 기상 혼합물을 혼합하여 상기 반응물 중 알코올이 흡수되도록 하며, 이를 유동 경로(s15)에 따라 다시 상기 제1 반응기(4)의 하부로 재투입할 수 있다. 이러한 과정을 통해 상기 반응물 중 팜유계 지방산과 알코올의 반응성을 더욱 향상시킬 수 있다.In addition, an ejector 4-2 to which a circulation pump is connected may be located at an end of the flow path s12. The ejector (4-2) takes out at least a part of the reactants introduced into the first reactor (4) along the flow path (s14), and mixes the gaseous mixture that has passed through the cooler (4-1) to the Alcohol in the reactant is absorbed, and it can be re-introduced into the lower portion of the first reactor 4 according to the flow path s15. Through this process, it is possible to further improve the reactivity of the palm oil-based fatty acid and alcohol among the reactants.

상기 제1 반응기(4), 상기 제2 반응기(5) 및 상기 제3 반응기(6) 내에서 연속적으로 수행되는 에스테르화 반응은 전산가(total acid value, mg KOH/g) 측정에 따라 상기 제3 반응기(6) 내 산물의 전산가가 1.5 mg KOH/g 이하에 도달하는 경우 종료될 수 있다. 상기 제3 반응기(6) 내 에스테르화 반응 종료 후 유동 경로(12)를 따라 중화, 세정, 탈수 및 증류 공정을 순차적으로 거쳐 불포화 지방산 알킬 에스테르 및 포화 지방산 알킬 에스테르를 포함하는 제1 혼합물(FAME)로서 수득될 수 있다.The esterification reaction continuously performed in the first reactor 4, the second reactor 5, and the third reactor 6 is determined according to the measurement of the total acid value (mg KOH/g). When the total acid value of the product in the reactor 6 reaches 1.5 mg KOH/g or less, it may be terminated. A first mixture (FAME) comprising an unsaturated fatty acid alkyl ester and a saturated fatty acid alkyl ester through sequential neutralization, washing, dehydration and distillation processes along the flow path 12 after the esterification reaction in the third reactor 6 is completed. Can be obtained as.

이 때, 상기 증류 공정을 통해 상기 제1 혼합물(FAME)은 원료 지방산 100중량부 기준 80중량부 내지 99중량부, 바람직하게는 90중량부 내지 99중량부가 되도록 회수될 수 있다.At this time, through the distillation process, the first mixture (FAME) may be recovered in an amount of 80 to 99 parts by weight, preferably 90 to 99 parts by weight based on 100 parts by weight of raw fatty acid.

도 3은 도 1 또는 도 2에 도시된 방법에 따라 지방산 알킬 에스테르를 수득한 후 이로부터 불포화 지방산 알킬 에스테르를 분리하는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 3에 나타낸 단계는 단계 (a) 이후 수행되는 일련의 단계 (b) 내지 단계 (d)를 포함한다.FIG. 3 schematically shows a step of separating an unsaturated fatty acid alkyl ester therefrom after obtaining a fatty acid alkyl ester according to the method shown in FIG. 1 or 2. The steps shown in Fig. 3 include a series of steps (b) to (d) performed after step (a).

단계 (b)에서는 상기 단계 (a)에서 수득한 상기 제1 혼합물(1)과 계면활성제(2) 및 용제(3)를 혼합하여 제2 혼합물이 생성된다.In step (b), a second mixture is produced by mixing the first mixture (1) obtained in step (a) with a surfactant (2) and a solvent (3).

본원에서 사용되는 계면활성제로는 소르비탄 모노스테아레이트(sorbitan monostearate), 소르비탄 모노라우레이트(sorbitan monolaurate), 소르비탄 모노팔미테이트(sorbitan monopalmitate) 및 글리세린 모노스테아레이트(glycerin monostearate)로부터 선택되는 적어도 하나가 사용될 수 있으며, 통상적으로 상기 제1 혼합물(FAME)로부터 불포화 지방산 알킬 에스테르를 안정화시키고, 불포화 지방산 알킬 에스테르에 대한 분리 선택성을 향상시키는 것이 가능한 계면활성제라면 특별히 제한되지 않는다.Surfactant used herein is at least selected from sorbitan monostearate, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate and glycerin monostearate. One may be used, and is not particularly limited as long as it is a surfactant capable of stabilizing the unsaturated fatty acid alkyl ester from the first mixture (FAME) and improving the separation selectivity for the unsaturated fatty acid alkyl ester.

또한, 용제로는 아세톤 및/또는 95%-알코올(탄소수 1개 내지 10개의 일가 알코올, 바람직하게는 탄소수 1개 내지 4개의 저급 일가 알코올)이 사용될 수 있다.In addition, acetone and/or 95%-alcohol (a monohydric alcohol having 1 to 10 carbon atoms, preferably a lower monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms) may be used as the solvent.

상기 단계 (b)에서 상기 제1 혼합물 1 중량부 당 상기 계면활성제 0.001 중량부 내지 0.007 중량부와 상기 용제 0.15 중량부 내지 1 중량부를 혼합한 후 20℃ 내지 30℃로 승온하여 용해시킬 수 있다.In the step (b), 0.001 parts by weight to 0.007 parts by weight of the surfactant and 0.15 parts by weight to 1 part by weight of the solvent per 1 part by weight of the first mixture may be mixed and then heated to 20°C to 30°C to dissolve.

이어서, 상기 제2 혼합물을 3℃/시간 내지 5℃/시간의 속도로 -7℃ 내지 -5℃까지 냉각하여 상기 제2 혼합물 중 포화 지방산 알킬 에스테르를 선택적으로 석출시킬 수 있다. 상기 제2 혼합물의 냉각은 순차적으로 배열된 적어도 두 개의 냉각 장치 (4) ~ (7)을 통액함에 따라 수행될 수 있다. 이러한 순차적인 냉각 방식을 통해 포화 지방산 알킬 에스테르의 미세 결정화가 가능할 수 있다.Subsequently, the second mixture may be cooled to -7°C to -5°C at a rate of 3°C/hour to 5°C/hour to selectively precipitate a saturated fatty acid alkyl ester in the second mixture. The cooling of the second mixture may be performed by passing at least two cooling devices (4) to (7) sequentially arranged. Fine crystallization of the saturated fatty acid alkyl ester may be possible through such a sequential cooling method.

다음으로, 단계 (c)에서는 포화 지방산 알킬 에스테르가 미세 입자 형태로 석출된 상기 제2 혼합물을 원심분리(8)하여 액상분(9)과 고상분(10)으로 분리한다. 상기 원심분리 결과, 상기 액상분(상등액)에는 불포화 지방산 알킬 에스테르 및 용제가 포함되며, 상기 고상분(하등액)에는 포화 지방산 알킬 에스테르, 계면활성제 및 용제가 포함될 수 있다. 물론, 상기 액상분(9)에 일부 계면활성제 및/또는 포화 지방산 알킬 에스테르가 포함될 수도 있으며, 반대로 상기 고상분(10)에 일부 불포화 지방산 알킬 에스테르가 포함될 수도 있다.Next, in step (c), the second mixture in which the saturated fatty acid alkyl ester is precipitated in the form of fine particles is centrifuged (8) to separate the liquid phase (9) and the solid phase (10). As a result of the centrifugation, the liquid phase (supernatant) may contain an unsaturated fatty acid alkyl ester and a solvent, and the solid phase (lower liquid) may contain a saturated fatty acid alkyl ester, a surfactant, and a solvent. Of course, some surfactants and/or saturated fatty acid alkyl esters may be included in the liquid component 9, and conversely, some unsaturated fatty acid alkyl esters may be included in the solid component 10.

이와 같이, 단계 (b)에서 상기 제1 혼합물(FAME)에 계면활성제 및 용제를 혼합하여 상기 제2 혼합물을 생성한 후 상기 제2 혼합물을 원심분리함에 따라 불포화 지방산 알킬 에스테르가 포함된 액상분을 선택적으로 수득하는 것이 가능하며, 상기 액상분으로부터 후술할 단계 (d)의 분리 공정을 통해 종래의 요소부가 분별법을 수행하지 않고도 불포화 지방산 알킬 에스테르를 분리할 수 있다는 이점이 있다.As described above, in step (b), a surfactant and a solvent are mixed with the first mixture (FAME) to produce the second mixture, and then the second mixture is centrifuged to obtain a liquid component containing an unsaturated fatty acid alkyl ester. It is possible to obtain selectively, and there is an advantage in that the unsaturated fatty acid alkyl ester can be separated from the liquid component without performing a conventional urea fractionation method through the separation process of step (d) to be described later.

또한, 단계 (b)에서는 계면활성제 분별법과 용제 분별법을 일원화하여 상기 제1 혼합물(FAME)에 대한 분별을 수행하는 바, 복수의 분별법을 적용하여 불포화 지방산 알킬 에스테르를 분리하는 종래의 방식의 번거로움을 해소할 수 있다.In addition, in step (b), the surfactant fractionation method and the solvent fractionation method are unified to perform fractionation on the first mixture (FAME), and a plurality of fractionation methods are applied to separate unsaturated fatty acid alkyl esters. You can eliminate the hassle.

마지막으로, 단계 (d)에서 상기 액상분으로부터 불포화 지방산 알킬 에스테르를 분리할 수 있다. 또한, 추가적으로, 상기 고상분으로부터 포화 지방산 알킬 에스테르를 분리할 수 있다.Finally, in step (d), the unsaturated fatty acid alkyl ester can be separated from the liquid component. In addition, it is possible to separate the saturated fatty acid alkyl ester from the solid phase.

상기 단계 (d)는 용제 회수기 (11), (14)를 사용하여 상기 액상분(9) 또는 상기 고상분(10)으로부터 용제 (11-1), (14-1)를 회수한 후 세정수 (12), (15)를 투입하여 교반 및 정제하여 미회수 용제 및 계면활성제를 세정수에 용해시켜 세정수 (12-1), (15-1)와 함께 제거할 수 있다. 세정된 불포화 지방산 알킬 에스테르(UN-FAME) 또는 포화 지방산 알킬 에스테르(ST-FAME)는 최종적으로 탈수기 (13), (16)에서 수분이 제거될 수 있다.In the step (d), after recovering the solvents (11-1) and (14-1) from the liquid component (9) or the solid component (10) using a solvent recovery device (11) and (14), washing water (12) and (15) are added, stirred and purified, and the unrecovered solvent and surfactant can be dissolved in the washing water and removed together with the washing water (12-1) and (15-1). The washed unsaturated fatty acid alkyl ester (UN-FAME) or saturated fatty acid alkyl ester (ST-FAME) can be finally removed from moisture in the dehydrators (13) and (16).

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are merely for illustrating or explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto.

실험 방법Experimental method

실험예 1Experimental Example 1

도 2에 도시된 바와 같이, 혼합탱크, 제1 반응기, 제2 반응기 및 제3 반응기가 순차적으로 연결된 다단계 에스테르화 반응기를 준비하였다. 혼합탱크 및 제1 반응기에 각각 팜유계 지방산 2,100g 및 황산 4.5g을 투입하고, 상기 제1 반응기의 온도는 130℃ ~ 140℃의 범위 내에서 유지되도록 하였다.As shown in FIG. 2, a multi-stage esterification reactor was prepared in which a mixing tank, a first reactor, a second reactor, and a third reactor were sequentially connected. 2,100 g of palm oil-based fatty acids and 4.5 g of sulfuric acid were added to the mixing tank and the first reactor, respectively, and the temperature of the first reactor was maintained within the range of 130°C to 140°C.

혼합?j크에서 상기 제1 반응기로 이송하는 팜유계 지방산 및 황산의 유속은 10.0g/min, 상기 제1 반응기에서 상기 제2 반응기로 이송되는 반응물의 유속은 10.6g/min, 상기 제2 반응기에서 상기 제3 반응기로 이송되는 반응물의 유속은 10.7g/min, 상기 제3 반응기에서 후속 공정으로 배출되는 반응물의 유속은 10.7g/min이 유지되도록 하였다. The flow rate of the palm oil-based fatty acid and sulfuric acid transferred from the mixing ?j to the first reactor is 10.0 g/min, the flow rate of the reactant transferred from the first reactor to the second reactor is 10.6 g/min, and the second reactor In, the flow rate of the reactant transferred to the third reactor was 10.7 g/min, and the flow rate of the reactant discharged from the third reactor to the subsequent process was maintained at 10.7 g/min.

한편, 상기 제3 반응기의 하부로 메탄올을 2.4g/min의 속도로 연속 투입하였으며, 상기 제3 반응기의 내부 압력은 2.0기압이 유지되도록 하였다. 상기 제3 반응기에서 증발된 메탄올 함유 기상 혼합물을 연속적으로 취출한 후 냉각기에서 상기 기상 혼합물 중 물을 일부 응축시켜 제거한 후 상기 제2 반응기의 하부로 연속적으로 투입하였으며, 이 때, 상기 제2 반응기의 내부 압력은 1.5기압이 유지되도록 하였다. 마찬가지로, 상기 제2 반응기에서 증발된 메탄올 함유 기상 혼합물을 연속적으로 취출하여 냉각기에서 상기 기상 혼합물 중 물을 일부 응축시켜 제거한 후 상기 제1 반응기의 하부로 연속적으로 투입하였으며, 이 때, 상기 제1 반응기의 내부 압력은 1.0기압이 유지되도록 하였다. 상기 반응기별 메탄올 함유 기상 혼합물의 취출 속도, 상기 반응기별 취출된 기상 혼합물의 취출 조성 및 상기 냉각기별 물을 응축 제거한 기상 혼합물의 취출 조성은 하기의 표 1에 나타내었다.Meanwhile, methanol was continuously added to the lower portion of the third reactor at a rate of 2.4 g/min, and the internal pressure of the third reactor was maintained at 2.0 atm. After the methanol-containing gaseous mixture evaporated from the third reactor was continuously taken out, water in the gaseous mixture was partially condensed and removed in a cooler, and then was continuously introduced into the lower portion of the second reactor. The internal pressure was maintained at 1.5 atmospheres. Likewise, the methanol-containing gaseous mixture evaporated from the second reactor was continuously taken out and partially condensed and removed from the gaseous mixture in a cooler, and then was continuously introduced into the lower portion of the first reactor. At this time, the first reactor The internal pressure of was maintained at 1.0 atmosphere. The ejection rate of the methanol-containing gaseous mixture for each reactor, the composition for the ejection of the gaseous mixture for each reactor, and the composition for the ejection composition of the gaseous mixture by condensation of water by the cooler are shown in Table 1 below.

구분division 투입 속도 (g/min)Input speed (g/min) 반응기
취출 조성(%)
Reactor
Blowout composition (%)
냉각기
취출 조성(%)
cooler
Blowout composition (%)
제3 반응기3rd reactor MeOH=2.4MeOH=2.4 MeOH=99.9%Water=0.1%MeOH=99.9% Water=0.1% MeOH=99.9%
Water=0.1%
MeOH=99.9%
Water=0.1%
제2 반응기Second reactor MeOH/Water=2.4MeOH/Water=2.4 MeOH=94.8%Water=5.2%MeOH=94.8% Water=5.2% MeOH=96.9%
Water=3.1%
MeOH=96.9%
Water=3.1%
제1 반응기First reactor MeOH/Water=2.3MeOH/Water=2.3 MeOH=59.1%Water=40.9%MeOH=59.1% Water=40.9% MeOH=78.4%
Water=21.6%
MeOH=78.4%
Water=21.6%

상기 다단계 에스테르화 반응은 상기 제3 반응기 내 반응 산물의 전산가가 1.3 mg KOH/g가 될 때 종결시켰다.The multi-stage esterification reaction was terminated when the total acid value of the reaction product in the third reactor became 1.3 mg KOH/g.

상기 제3 반응기로부터 crude 지방산 메틸 에스테르를 수득하여 70℃로 냉각시키고, 중화, 세정 및 탈수시킨 다음 증류하여 정제된 팜유계 지방산 메틸 에스테르(제1 혼합물)를 수득하였다.Crude fatty acid methyl ester was obtained from the third reactor, cooled to 70° C., neutralized, washed and dehydrated, and then distilled to obtain purified palm oil-based fatty acid methyl ester (first mixture).

이어서, 정제된 팜유계 지방산 메틸 에스테르 18g에 소르비탄 모노스테아레이트 2g을 투입하여 50℃로 가열하였다. 여기에 팜유계 지방산 메틸 에스테르 582g과 아세톤 400g을 투입하여 교반하면서 용해시켜 제2 혼합물을 수득하였다. 다음으로, 제2 혼합물을 실온에서 -7℃까지 천천히 냉각시키면서 상기 제2 혼합물 중 포화 지방산 메틸 에스테르를 결정화하였다.Subsequently, 2 g of sorbitan monostearate was added to 18 g of purified palm oil-based fatty acid methyl ester, followed by heating at 50°C. Here, 582 g of palm oil fatty acid methyl ester and 400 g of acetone were added and dissolved while stirring to obtain a second mixture. Next, the second mixture was slowly cooled from room temperature to -7°C to crystallize the saturated fatty acid methyl ester in the second mixture.

다음으로, 상기 제2 혼합물을 -7℃/4,000rpm 조건으로 원심분리하여 액상분과 고상분으로 분리하고, 상기 액상분은 회전식 증발기에 투입되어 1차 - 상압, 80℃/2차 - 80torr, 80℃ 하에서 아세톤이 회수되고, 불포화 지방산 메틸 에스테르의 20wt%에 해당하는 세정수를 투입하여 교반 및 정체하여 미회수 아세톤과 계면활성제를 용해하여 분리하였다.Next, the second mixture is centrifuged under conditions of -7°C/4,000 rpm to separate liquid and solid components, and the liquid component is introduced into a rotary evaporator for primary-normal pressure, 80°C/2nd-80torr, 80 Acetone was recovered under °C, and washed water corresponding to 20 wt% of the unsaturated fatty acid methyl ester was added, stirred and held to dissolve and separate unrecovered acetone and surfactant.

세정된 불포화 지방산 메틸 에스테르는 회전식 진공 증발기에 투입되어 10torr, 85℃에서 탈수되었다. 상기 고상분 중 포화 지방산 메틸 에스테르 역시 상기 불포화 지방산 메틸 에스테르와 동일한 방식으로 정제 및 분리되었다.The washed unsaturated fatty acid methyl ester was put into a rotary vacuum evaporator and dehydrated at 10torr and 85°C. Saturated fatty acid methyl ester of the solid component was also purified and separated in the same manner as the unsaturated fatty acid methyl ester.

실험예 2Experimental Example 2

상기 제1 반응기의 하부로 상기 제2 반응기로부터 메탄올 함유 기상 혼합물을 투입하는 것과 별개로, 상기 제1 반응기에서 증발된 메탄올 함유 기상 혼합물을 연속적으로 취출하여 냉각기에서 상기 기상 혼합물 중 물을 일부 응축시켜 제거한 후 순환 펌프가 연결된 이젝터를 통해 상기 제1 반응기의 반응물 중 일부와 혼합시켜 상기 제1 반응기의 하부로 연속적으로 투입한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 불포화 지방산 메틸 에스테르 및 포화 지방산 메틸 에스테르를 제조하였다.Apart from the introduction of the methanol-containing gaseous mixture from the second reactor to the lower portion of the first reactor, the methanol-containing gaseous mixture evaporated from the first reactor is continuously taken out and partially condensed water in the gaseous mixture in a cooler. After removal, unsaturated fatty acid methyl ester and saturated fatty acid methyl ester were prepared in the same manner as in Example 1, except for mixing with some of the reactants of the first reactor through an ejector connected to a circulation pump and continuously injected into the lower portion of the first reactor. Was prepared.

상기 이젝터를 통한 상기 제1 반응기의 반응물의 순환량은 50g/min으로 하였으며, 상기 이젝터를 통해 순환되는 상기 반응물에 흡수되어 순환되는 상기 기상 혼합물의 유속은 5.6g/min이 되도록 조정하였다.The circulating amount of the reactant in the first reactor through the ejector was 50 g/min, and the flow rate of the gaseous mixture absorbed and circulated by the reactant circulated through the ejector was adjusted to be 5.6 g/min.

상기 반응기별 메탄올 함유 기상 혼합물의 취출 속도, 상기 반응기별 취출된 기상 혼합물의 취출 조성 및 상기 냉각기별 물을 응축 제거한 기상 혼합물의 취출 조성은 하기의 표 2에 나타내었다.The ejection rate of the methanol-containing gaseous mixture for each reactor, the composition of the gaseous mixture taken out of each reactor, and the composition of the gaseous mixture obtained by condensation of water in each cooler are shown in Table 2 below.

구분division 투입 속도 (g/min)Input speed (g/min) 반응기
취출 조성(%)
Reactor
Blowout composition (%)
냉각기
취출 조성(%)
cooler
Blowout composition (%)
제3 반응기3rd reactor MeOH=2.4MeOH=2.4 MeOH=99.9%Water=0.1%MeOH=99.9% Water=0.1% MeOH=99.9%
Water=0.1%
MeOH=99.9%
Water=0.1%
제2 반응기Second reactor MeOH/Water=2.4MeOH/Water=2.4 MeOH=94.8%Water=5.2%MeOH=94.8% Water=5.2% MeOH=96.9%
Water=3.1%
MeOH=96.9%
Water=3.1%
제1 반응기First reactor MeOH/Water=2.3MeOH/Water=2.3 MeOH=59.1%Water=40.9%MeOH=59.1% Water=40.9% MeOH=78.4%
Water=21.6%
MeOH=78.4%
Water=21.6%
제1 반응기
(이젝터 순환)
First reactor
(Ejector circulation)
MeOH/Water=5.6MeOH/Water=5.6 MeOH=59.1%
Water=40.9%
MeOH=59.1%
Water=40.9%
MeOH=78.4%
Water=21.6%
MeOH=78.4%
Water=21.6%

실험예 3Experimental Example 3

계면활성제로서 소르비탄 모노스테아레이트 대신에 글리세린 모노 스테아레이트를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 불포화 지방산 메틸 에스테르 및 포화 지방산 메틸 에스테르를 제조하였다.Unsaturated fatty acid methyl ester and saturated fatty acid methyl ester were prepared in the same manner as in Example 1, except that glycerin mono stearate was used instead of sorbitan monostearate as the surfactant.

실험예 4Experimental Example 4

용제로서 아세톤 대신에 95% 에탄올을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 불포화 지방산 메틸 에스테르 및 포화 지방산 메틸 에스테르를 제조하였다.Unsaturated fatty acid methyl ester and saturated fatty acid methyl ester were prepared in the same manner as in Example 1, except that 95% ethanol was used instead of acetone as a solvent.

실험예 5Experimental Example 5

소르비탄 모노스테아레이트 2g을 투입하는 대신 팜유계 지방산 메틸 에스테르 600g과 아세톤 400g을 혼합하여 제2 혼합물을 수득한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 불포화 지방산 메틸 에스테르 및 포화 지방산 메틸 에스테르를 제조하였다.Unsaturated fatty acid methyl ester and saturated fatty acid methyl ester were prepared in the same manner as in Example 1, except that a second mixture was obtained by mixing 600 g of palm oil fatty acid methyl ester and 400 g of acetone instead of adding 2 g of sorbitan monostearate.

실험예 6Experimental Example 6

소르비탄 모노스테아레이트 2g을 투입하는 대신 팜유계 지방산 메틸 에스테르 600g과 95% 에탄올 400g을 혼합하여 제2 혼합물을 수득한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 불포화 지방산 메틸 에스테르 및 포화 지방산 메틸 에스테르를 제조하였다.Unsaturated fatty acid methyl ester and saturated fatty acid methyl ester were prepared in the same manner as in Example 1, except that a second mixture was obtained by mixing 600 g of palm oil fatty acid methyl ester and 400 g of 95% ethanol instead of adding 2 g of sorbitan monostearate. I did.

실험예 7Experimental Example 7

메탄올을 연속적으로 투입하지 않고 제1 반응기에 팜유계 지방산 및 황산과 함께 메탄올 1,000g을 투입한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 포화 지방산 메틸 에스테르 및 포화 지방산 메틸 에스테르를 제조하였다.Saturated fatty acid methyl ester and saturated fatty acid methyl ester were prepared in the same manner as in Example 1, except that 1,000 g of methanol together with palm oil-based fatty acid and sulfuric acid were added to the first reactor without continuously adding methanol.

실험예 8Experimental Example 8

상기 제1 반응기의 하부로 메탄올을 2.4g/min의 속도로 연속 투입하되, 각 반응기에서 증발한 알코올을 별도로 반응기로 환류시키지 않은 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 포화 지방산 메틸 에스테르 및 포화 지방산 메틸 에스테르를 제조하였다.Saturated fatty acid methyl ester and saturated fatty acid methyl as in Example 1, except that methanol was continuously added to the bottom of the first reactor at a rate of 2.4 g/min, but the alcohol evaporated in each reactor was not separately refluxed to the reactor. The ester was prepared.

실험예 9Experimental Example 9

상기 제3 반응기 및 상기 제2 반응기에서 메탄올 함유 기상 혼합물 중 물을 제거하지 아니하고, 각각 상기 제2 반응기 및 상기 제1 반응기로 연속적으로 투입한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 포화 지방산 메틸 에스테르 및 포화 지방산 메틸 에스테르를 제조하였다.Saturated fatty acid methyl ester and a saturated fatty acid methyl ester in the same manner as in Example 1 except that water from the methanol-containing gaseous mixture was not removed from the third reactor and the second reactor, and was continuously introduced into the second reactor and the first reactor, respectively. Saturated fatty acid methyl esters were prepared.

상기 실험예 1 내지 실험예 8에 있어서, 상기 제3 반응기에서 전산가 1.3 mg KOH/g가 충족됨에 따라 다단계 에스테르화 반응을 종결시킬 때까지 투입된 메탄올의 총량(사용량), 상기 제1 혼합물 수율(다단계 에스테르화 반응에 의한 팜유계 지방산의 지방산 메틸 에스테르로의 전환율), 수득된 불포화 지방산 메틸 에스테르의 조성 및 불포화 지방산 에스테르의 최종 수율은 하기의 표 3 및 표 4에 나타내었다.In Experimental Examples 1 to 8, as the total acid value of 1.3 mg KOH/g was satisfied in the third reactor, the total amount (usage) of methanol added until the multi-stage esterification reaction was terminated, and the first mixture yield (multi-stage Conversion rate of palm oil-based fatty acid to fatty acid methyl ester by esterification reaction), the composition of the obtained unsaturated fatty acid methyl ester, and the final yield of the unsaturated fatty acid ester are shown in Tables 3 and 4 below.

구분division 실험예 1Experimental Example 1 실험예 2Experimental Example 2 실험예 3Experimental Example 3 실험예 4Experimental Example 4 메탄올 사용량(g)Methanol Amount (g) 420420 402402 419419 423423 제1 혼합물 수율(%)First mixture yield (%) 93.793.7 95.695.6 94.294.2 93.993.9 지방산
조성
(wt%)
fatty acid
Furtherance
(wt%)
C14:0 MEC14:0 ME 2.12.1 2.22.2 2.02.0 2.22.2
C16:0 MEC16:0 ME 11.611.6 8.18.1 11.211.2 9.79.7 C18:0 MEC18:0 ME 2.52.5 1.41.4 2.02.0 2.32.3 C16:1 MEC16:1 ME 1.91.9 2.02.0 1.81.8 1.91.9 C18:1 MEC18:1 ME 64.964.9 68.768.7 65.465.4 65.665.6 C18:2 MEC18:2 ME 13.713.7 14.314.3 13.213.2 13.713.7 C18:3 MEC18:3 ME 0.50.5 0.50.5 0.50.5 0.50.5 UN-FAME
수율(%)
UN-FAME
yield(%)
49.949.9 52.152.1 50.150.1 48.548.5

구분division 실험예 5Experimental Example 5 실험예 6Experimental Example 6 실험예 7Experimental Example 7 실험예 8Experimental Example 8 실험예 9Experimental Example 9 메탄올 사용량(g)Methanol Amount (g) 420420 422422 520520 600600 445445 제1 혼합물 수율(%)First mixture yield (%) 93.593.5 93.293.2 90.190.1 90.490.4 92.592.5 지방산
조성
(wt%)
fatty acid
Furtherance
(wt%)
C14:0 MEC14:0 ME 1.81.8 1.91.9 2.02.0 2.02.0 2.02.0
C16:0 MEC16:0 ME 26.126.1 22.622.6 15.015.0 15.415.4 15.415.4 C18:0 MEC18:0 ME 5.35.3 4.94.9 2.62.6 2.82.8 2.82.8 C16:1 MEC16:1 ME 1.41.4 1.51.5 1.81.8 1.81.8 1.81.8 C18:1 MEC18:1 ME 52.052.0 54.954.9 61.961.9 62.062.0 62.062.0 C18:2 MEC18:2 ME 10.510.5 11.211.2 12.512.5 12.612.6 12.612.6 C18:3 MEC18:3 ME 0.30.3 0.40.4 0.50.5 0.40.4 0.40.4 UN-FAME
수율(%)
UN-FAME
yield(%)
44.544.5 45.345.3 22.822.8 22.622.6 45.745.7

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As described above, one embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the relevant technical field add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes can be made to the present invention by means of the like, and it will be said that this is also included within the scope of the present invention.

Claims (8)

(a) 팜유계 지방산, 산 촉매 및 알코올을 포함하는 반응물의 에스테르화 반응을 통해 불포화 지방산 알킬 에스테르 및 포화 지방산 알킬 에스테르를 포함하는 제1 혼합물을 수득하며, 상기 에스테르화 반응은 순차적으로 연결된 적어도 두 개의 반응기에서 연속적으로 수행되는 단계;
(b) 상기 단계 (a)에서 수득한 상기 제1 혼합물과 계면활성제 및 용제를 혼합하여 제2 혼합물을 생성하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)에서 생성한 상기 제2 혼합물을 액상분 및 고상분으로 원심분리하는 단계; 및
(d) 상기 단계 (c)에서 분리된 상기 액상분으로부터 상기 불포화 지방산 알킬 에스테르를 분리하는 단계;
를 포함하되,
상기 계면활성제는 소르비탄 모노스테아레이트(sorbitan monostearate), 소르비탄 모노라우레이트(sorbitan monolaurate), 소르비탄 모노팔미테이트(sorbitan monopalmitate) 및 글리세린 모노스테아레이트(glycerin monostearate)로부터 선택되는 적어도 하나이고,
요소부가 분별법을 수행하지 않는,
팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법.
(a) a first mixture comprising an unsaturated fatty acid alkyl ester and a saturated fatty acid alkyl ester is obtained through an esterification reaction of a reactant containing a palm oil fatty acid, an acid catalyst, and an alcohol, wherein the esterification reaction is performed at least two A step performed continuously in two reactors;
(b) mixing the first mixture obtained in step (a) with a surfactant and a solvent to produce a second mixture;
(c) centrifuging the second mixture produced in step (b) into a liquid phase and a solid phase; And
(d) separating the unsaturated fatty acid alkyl ester from the liquid component separated in step (c);
Including,
The surfactant is at least one selected from sorbitan monostearate, sorbitan monolaurate, sorbitan monopalmitate and glycerin monostearate,
Urea does not perform discrimination,
A method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil fatty acid.
제1항에 있어서,
상기 적어도 두 개의 반응기는 상대적으로 상류에 위치하는 제1 반응기와 상대적으로 하류에 위치하는 제2 반응기를 포함하며,
상기 단계 (a)에서 상기 알코올은 상기 제2 반응기로 투입되어 상기 제1 반응기로 순환되는,
팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법.
The method of claim 1,
The at least two reactors include a first reactor positioned relatively upstream and a second reactor positioned relatively downstream,
In the step (a), the alcohol is introduced into the second reactor and circulated to the first reactor,
A method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil fatty acid.
제2항에 있어서,
상기 제2 반응기로부터 증발한 알코올을 포함하는 기상 혼합물을 취출하여 상기 제1 반응기로 투입하는,
팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법.
The method of claim 2,
Taking out a gaseous mixture containing alcohol evaporated from the second reactor and introducing it into the first reactor,
A method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil fatty acid.
제2항에 있어서,
상기 제1 반응기로부터 증발한 알코올을 포함하는 기상 혼합물을 취출하여 다시 상기 제1 반응기로 투입하는,
팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법.
The method of claim 2,
Taking out a gaseous mixture containing alcohol evaporated from the first reactor and putting it back into the first reactor,
A method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil fatty acid.
제3항 또는 제4항에 있어서,
취출된 상기 기상 혼합물을 응축시켜 상기 기상 혼합물 중 적어도 일부의 물을 제거한 후 상대적으로 알코올의 함유량이 증가된 기상 혼합물을 상기 제1 반응기에 투입하는,
팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법.
The method according to claim 3 or 4,
Condensing the extracted gaseous mixture to remove at least a portion of water in the gaseous mixture, and then introducing a gaseous mixture having a relatively increased alcohol content into the first reactor,
A method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil fatty acid.
제4항에 있어서,
상기 기상 혼합물은 상기 제1 반응기 중 상기 반응물의 적어도 일부와 혼합되어 상기 제1 반응기로 투입되는,
팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법.
The method of claim 4,
The gaseous mixture is mixed with at least a portion of the reactant in the first reactor and introduced into the first reactor,
A method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil fatty acid.
제3항에 있어서,
상기 제1 반응기 내 압력은 상기 제2 반응기 내 압력보다 낮게 유지되는,
팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법.
The method of claim 3,
The pressure in the first reactor is maintained lower than the pressure in the second reactor,
A method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil fatty acid.
제7항에 있어서,
상기 제1 반응기 내 압력은 1.0 내지 1.5기압이며,
상기 제2 반응기 내 압력은 1.5 내지 2.0 기압인,
팜유계 지방산을 이용한 불포화 지방산 알킬 에스테르의 제조 방법.
The method of claim 7,
The pressure in the first reactor is 1.0 to 1.5 atm,
The pressure in the second reactor is 1.5 to 2.0 atmospheres,
A method for producing an unsaturated fatty acid alkyl ester using a palm oil fatty acid.
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