KR20190133864A - Manufacturing Method of dimer acid - Google Patents

Manufacturing Method of dimer acid Download PDF

Info

Publication number
KR20190133864A
KR20190133864A KR1020180058786A KR20180058786A KR20190133864A KR 20190133864 A KR20190133864 A KR 20190133864A KR 1020180058786 A KR1020180058786 A KR 1020180058786A KR 20180058786 A KR20180058786 A KR 20180058786A KR 20190133864 A KR20190133864 A KR 20190133864A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fatty acid
dimer
acid ester
ester
dimer acid
Prior art date
Application number
KR1020180058786A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이종인
김상우
배종권
전형진
조현준
김수현
이창열
김민수
홍수혜
Original Assignee
에스케이케미칼 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이케미칼 주식회사 filed Critical 에스케이케미칼 주식회사
Priority to KR1020180058786A priority Critical patent/KR20190133864A/en
Publication of KR20190133864A publication Critical patent/KR20190133864A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/09Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides from carboxylic acid esters or lactones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/08Preparation of carboxylic acid esters by reacting carboxylic acids or symmetrical anhydrides with the hydroxy or O-metal group of organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/48Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C67/52Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation
    • C07C67/54Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change in the physical state, e.g. crystallisation by distillation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Disclosed is a method of preparing dimer acids which can be commercially used for various purposes such as an adhesive, coating, printing ink, a corrosion inhibitor, and lubricant. The method of preparing dimer acids comprises the steps of: performing an esterification reaction by making fatty acids containing unsaturated fatty acids react with an alcohol under high temperature and high pressure so as to obtain dimer acid ester and fatty acid ester; distilling the dimer acid ester and the fatty acid ester to separate (recover) the fatty acid ester; performing thin-film distillation on the residue except for the separated fatty acid ester to separate (recover) the dimer acid ester; and hydrolyzing the separated dimer acid ester to obtain dimer acids.

Description

다이머산의 제조방법{Manufacturing Method of dimer acid}Manufacturing Method of Dimer Acid

본 발명은 다이머산의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 무촉매 또는 수백 ppm의 금속 촉매 조건에서 지방산과 알코올의 고온/고압 에스테르화(Esterification) 반응으로 다이머산에스테르를 제조하고 이를 가수분해하여 다이머산을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing dimer acid, and more particularly, to prepare a dimer acid ester by a high temperature / high pressure esterification reaction of a fatty acid and an alcohol under a catalyst-free or several hundred ppm metal catalyst condition and hydrolyzing it. It relates to a method for producing a dimer acid.

다이머산은 상업적으로 접착제(Adhesive), 코팅(Coating), 프린트 잉크(Printing ink), 부식 방지제(Corrosion inhibitor), 윤활유(Lubricant) 등 다양한 용도로 사용되고 있으며, 전세계적으로 약 20만톤 이상이 소비되는 것으로 추정된다.Dimer acid is commercially used in various applications such as adhesive, coating, printing ink, corrosion inhibitor, lubricant, and consumes more than 200,000 tons worldwide. It is estimated.

기존 상업적인 다이머산의 제조에서는 불포화지방산이 많은 원료, 예를 들면, 올레인산 및 리놀레산이 1:1의 비율로 약 70% 넘게 존재하는 톨유 지방산(Tall oil fatty acid)에 산성백토(Clay)를 주촉매로 사용하여 다이머산을 제조한다. 그러나, 최근 펄프 생산 과정에서 부산물로 발생하는 톨유의 주원료인 침엽수의 부족으로 활엽수의 사용이 증가하면서, 톨유의 생산량은 지속적으로 감소하고 원료 가격이 상승하고 있으며, 대체 원료인 대두, 유채, 미강 정제유처럼 불포화지방산의 함량이 높은 원료는 식용 용도와 경쟁하면서 가격이 높은 문제가 있다. In the production of conventional commercial dimer acid, the main catalyst is acidic clay in tall oil fatty acid containing more than 70% of unsaturated fatty acid such as oleic acid and linoleic acid in a ratio of 1: 1. To prepare dimer acid. However, with the recent increase in the use of hardwoods due to the lack of conifers, the main raw material of tall oil, which is a by-product of pulp production, tall oil production continues to decline and raw material prices are rising. As such, raw materials having a high content of unsaturated fatty acids have a high price while competing with edible uses.

또한, 산성백토를 사용한 불포화지방산의 다이머산 전환율은 최대 65% 정도로, 나머지는 반응에 참여하지 않은 포화지방산 및 반응에 참여하였으나 다이머화(Dimerization)되지 않고 변형된 분지지방산(branched fatty acids)의 혼합물인 모노머산(Monomer acid)과 트라이머산(Trimer acid)과 같은 올리고머(Oligomer)형태의 부산물로 구성된다. 여기서 생성된 모노머산은 이성화 과정을 거치면서 본래의 직선형 지방산 외에, 변형된 분지지방산 등 다양한 종류의 지방산 혼합물로 존재하게 되는데, 이를 판매하기 위해서는 증류 및 윈터라이제이션(Winterization)등의 방법으로 직선형 지방산과 변형된 분지지방산을 분리하고, 분지지방산은 추가로 수첨(Hydrogenation) 반응을 진행하여 이소스테아르산(Isostearic acid)과 같은 포화 이성화 지방산으로 전환해야 한다. 그러나 이 또한 시장에서의 수요가 한정적이라 다량의 모노머산 및 트라이머산은 상업적인 다이머산의 경제성을 낮추는 원인이 되며, 반응에 사용되는 다량의 산성백토는 사용 후 전량 폐기하여야 하기 때문에 비용 및 환경적인 측면에서 문제를 가지고 있다.In addition, the dimer acid conversion rate of unsaturated fatty acid using acidic clay was up to 65%, and the remainder was a mixture of saturated fatty acids which did not participate in the reaction and branched fatty acids which did not participate in the reaction but were not dimerized and modified. It is composed of by-products in the form of oligomers such as phosphorus monomer acid and trimer acid. In addition to the original linear fatty acid, the monomeric acid produced therein is present as a mixture of various kinds of fatty acids such as modified branched fatty acids. In order to sell the monomeric acid, the monomeric acid is produced by distillation and winterization. The modified branched fatty acid should be separated and the branched fatty acid should be further hydrogenated to convert to saturated isomerized fatty acids such as isostearic acid. However, this also has limited market demand, so that a large amount of monomeric acid and trimeric acid lowers the economical efficiency of commercial dimeric acid, and the large amount of acidic clay used in the reaction has to be disposed of completely after use. I have a problem with

따라서, 기존의 다이머산 제조방법은 불포화지방산이 다량 함유된 고가의 원료 확보 문제, 다이머산 제조에 촉매로 사용되는 다량의 재생 불가한 산성백토의 비용 및 폐기에 따른 환경 문제와 다이머산 제조에서 부산물로 발생하는 모노머산 및 트라이머산의 처리 문제 등의 문제점이 있다.Therefore, the existing dimer acid production method has problems of securing expensive raw materials containing a large amount of unsaturated fatty acids, environmental problems due to the cost and disposal of a large amount of non-renewable acidic clay which is used as a catalyst for the production of dimer acid, and by-products in the production of dimer acid. There is a problem such as treatment of monomeric acid and trimeric acid generated.

따라서, 본 발명의 목적은 불포화지방산을 포함하는 지방산 또는 불포화지방산을 포함하는 오일을 가수분해하여 얻은 지방산을, 무촉매 또는 극소량의 금속 촉매 조건에서 다이머산에스테르를 합성하고, 정제하여 다이머산을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to prepare a dimer acid by synthesizing and refining a dimer acid ester obtained by hydrolyzing a fatty acid containing an unsaturated fatty acid or an oil containing an unsaturated fatty acid under a non-catalytic or extremely small amount of metal catalyst conditions. To provide a way.

본 발명의 다른 목적은 제조 공정에서 제조된 지방산에스테르를 바이오디젤 등 다른 용도로 이용할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for using the fatty acid ester prepared in the manufacturing process for other uses such as biodiesel.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 불포화지방산을 포함하는 지방산을 가수분해하여 얻은 지방산을 알코올과 에스테르화 반응을 수행하여, 다이머산에스테르와 지방산에스테르를 얻는 단계; 상기 다이머산에스테르와 지방산에스테르를 증류하여 지방산에스테르를 분리(회수)하는 단계; 상기 분리한 지방산에스테르를 제외한 잔여물을 박막 증류하여 다이머산에스테르를 분리(회수)하는 단계; 및 상기 분리한 다이머산에스테르를 가수분해하여 다이머산을 얻는 단계를 포함하는 다이머산의 제조방법을 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is a step of obtaining a dimer acid ester and a fatty acid ester by performing a esterification reaction with a fatty acid obtained by hydrolyzing a fatty acid containing an unsaturated fatty acid; Distilling the dimer acid ester and the fatty acid ester to separate (recover) the fatty acid ester; Separating (recovering) dimer acid ester by thin-film distillation of the residue except the separated fatty acid ester; And a method for producing dimer acid, including hydrolyzing the separated dimer acid ester to obtain a dimer acid.

본 발명에 따른 다이머산의 제조방법은 불포화지방산을 포함하는 지방산 또는 불포화지방산을 포함하는 오일을 가수분해하여 얻은 지방산을 고온/고압 및 무촉매 또는 극소량의 금속 촉매 조건에서 다이머산에스테르를 제조하고, 정제하여 다이머산을 제조할 수 있다.In the method for preparing dimer acid according to the present invention, a fatty acid obtained by hydrolyzing a fatty acid containing an unsaturated fatty acid or an oil containing an unsaturated fatty acid is prepared in a dimer acid ester under high temperature / high pressure and no catalyst or a very small amount of metal catalyst conditions. Purification can produce dimer acid.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이머산메틸에스테르와 지방산메틸에스테르의 가스크로마토그래피(Gas chromatography) 분석 결과.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지방산메틸에스테르를 제거하고 남은 잔여물과 다이머산메틸에스테르의 박층크로마토그래피(Thin layer chromatography) 분석 결과.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이머산 제조 공정을 나타낸 도면.
1 is a gas chromatography analysis result of dimer acid methyl ester and fatty acid methyl ester according to an embodiment of the present invention.
2 is a thin layer chromatography analysis result of the residue and dimer acid methyl ester after removing the fatty acid methyl ester according to another embodiment of the present invention.
3 is a view showing a dimer acid manufacturing process according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

본 발명에 따른 다이머산의 제조방법에 있어서, 불포화지방산을 포함하는 지방산 또는 불포화 지방산을 포함하는 오일을 가수분해하여 지방산을 얻는 단계; 지방산을 알코올과 에스테르화 반응을 수행하여, 다이머산에스테르와 지방산에스테르를 얻는 단계; 상기 다이머산에스테르와 지방산에스테르를 증류하여 지방산에스테르를 분리(회수)하는 단계; 상기 분리한 지방산에스테르를 제외한 잔여물을 박막 증류하여 다이머산에스테르를 분리(회수)하는 단계; 및 상기 분리한 다이머산에스테르를 가수분해하여 다이머산을 얻는 단계를 포함한다.In the method for producing a dimer acid according to the present invention, a step of obtaining a fatty acid by hydrolyzing a fatty acid containing an unsaturated fatty acid or an oil containing an unsaturated fatty acid; Performing a esterification reaction of the fatty acid with alcohol to obtain a dimer ester and a fatty acid ester; Distilling the dimer acid ester and the fatty acid ester to separate (recover) the fatty acid ester; Separating (recovering) dimer acid ester by thin-film distillation of the residue except the separated fatty acid ester; And hydrolyzing the separated dimer acid ester to obtain a dimer acid.

상기 출발물질은 팜, 대두, 유채, 미강, 해바라기, 미세조류(microalgae), 폐식용유 등 불포화지방산을 함유하는 동물성, 식물성 및 미생물 유래의 지방산으로, 액체 형태의 오일(oil)을 더욱 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 원료의 정제과정에서 부산물로 얻어지는 유리 지방산뿐만 아니라, 상기 원료의 중성지질(Neutral lipids; NLs) 및 극성지질(Polar lipids; PLs)을 가수분해 하여 얻어진 지방산을 포함한다. 예를 들면, 상기 중성지질(Neutral lipids)은 트리글리세라이드(Triglyceride), 다이글리세라이드(Diglyceride), 모노글리세라이드(Monoglyceride) 등을 포함하며, 상기 극성지질(Polar lipids)은 인지질(Phospholipids), 당지질(Galactolipids) 등을 포함한다. 상기 지방산 또는 오일의 불포화지방산 함량은 전체 지방산 중 40 내지 100, 바람직하게 60 내지 90 중량%이며, 상기 불포화지방산 함량이 너무 적으면 다이머산에스테르 및 다이머산의 생성이 적어지는 문제가 있다. The starting material is a fatty acid derived from animal, vegetable, and microorganisms containing unsaturated fatty acids such as palm, soybean, rapeseed, rice bran, sunflower, microalgae, waste cooking oil, and may further include oil in liquid form. have. Specifically, not only free fatty acids obtained as by-products during the purification of the raw materials, but also fatty acids obtained by hydrolyzing neutral lipids (NLs) and polar lipids (PLs) of the raw materials. For example, the neutral lipids include triglyceride, diglyceride, monoglyceride, and the like, and the polar lipids include phospholipids and glycolipids. (Galactolipids) and the like. The unsaturated fatty acid content of the fatty acid or oil is 40 to 100, preferably 60 to 90% by weight of the total fatty acids, if the unsaturated fatty acid content is too small there is a problem that the production of dimer esters and dimer acid is less.

상기 중성지질 또는 극성지질의 가수분해를 통한 지방산의 제조는 본 출원인의 한국특허 제10-2014-0135030호, 제10-2015-0105639호에 따라 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 지질을 고온 및 고압조건에서 물과 반응시켜 가수분해함으로, 지방산을 분리할 수 있다. Production of fatty acids through hydrolysis of the neutral lipid or polar lipid may be prepared according to the applicant's Korean Patent Nos. 10-2014-0135030 and 10-2015-0105639. For example, fatty acids can be separated by hydrolyzing the lipids with water at high temperature and high pressure.

상기 유리지방산 또는 가수분해 반응으로 얻은 지방산을 고온 및 고압에서, 알코올과 에스테르화 반응을 수행하여 다이머산에스테르 또는 지방산에스테르를 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 에스테르화 반응은 무촉매 또는 필요에 따라 극소량의 금속 촉매를 사용하여 고온 및 고압에서 이루어 지기 때문에, 백토를 2 내지 10% 사용하는 기존의 다이머산에스테르 및 다이머산 제조 상업 공정과 구분된다. 상기 에스테르화 반응에 사용되는 알코올은 탄소 수 1 내지 6의 알코올로써, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올 및 이들의 이성질체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 다이머산에스테르 및 지방산에스테르는 구체적으로 다이머산알킬에스테르 및 지방산알킬에스테르를 의미하며, 상기 알킬은 탄소수 1 내지 6의 알킬기이며, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필 등이다.The fatty acid obtained by the free fatty acid or the hydrolysis reaction may be subjected to an esterification reaction with an alcohol at a high temperature and a high pressure to obtain a dimer acid ester or a fatty acid ester. Since the esterification reaction according to the present invention is carried out at high temperature and high pressure using no catalyst or a very small amount of metal catalyst as necessary, it is distinguished from the conventional dimer acid and dimer acid production commercial process using 2 to 10% of clay. do. The alcohol used in the esterification reaction is an alcohol having 1 to 6 carbon atoms, for example, may be methanol, ethanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol and isomers thereof, but is not limited thereto. Dimer acid ester and fatty acid ester specifically mean dimer acid alkyl ester and fatty acid alkyl ester, and said alkyl is a C1-C6 alkyl group, for example, methyl, ethyl, propyl, etc.

상기 금속 촉매는 코발트, 철, 망간, 아연, 티타늄, 안티몬, 게르마늄, 지르코늄, 납 등을 사용할 수 있으며, 상기 촉매의 사용량은 상기 지방산 원료 대비(중량기준), 0 내지 200, 바람직하게는 30 내지 200 ppm이다. 상기 에스테르화 과정은 백토를 사용하지 않기 때문에 지방산에서 반응하지 않은 포화지방산 및 불포화지방산은 구조의 변형없이 지방산에스테르로 전환할 수 있으며, 에스테르 형태는 지방산 형태에 비해 상대적으로 낮은 온도에서 증류가 가능하기 때문에, 정제(분리, 회수)가 상대적으로 용이하며, 회수한 지방산에스테르는 바이오디젤로 사용이 가능하다. 미국 특허 2,482,761호에는 지방산의 다이머화 반응에 소량의 물을 첨가함으로써 다이머산의 제조 수율을 향상시키고, 지방산의 분해를 억제시키며, 올리고머의 생성을 억제하는 내용이 기재되어 있는데, 본 발명에서는 추가적인 물의 첨가 없이 고온, 고압의 에스테르화 반응에서 발생하는 물이 상기 효과를 나타낼 수 있다. The metal catalyst may be cobalt, iron, manganese, zinc, titanium, antimony, germanium, zirconium, lead and the like, and the amount of the catalyst is 0 to 200, preferably 30 to 30, based on the weight of the fatty acid raw material. 200 ppm. Since the esterification process does not use clay, saturated fatty acids and unsaturated fatty acids which have not reacted in fatty acids can be converted into fatty acid esters without modification of the structure, and the ester form can be distilled at a relatively lower temperature than the fatty acid form. Therefore, purification (separation and recovery) is relatively easy, and the recovered fatty acid ester can be used as biodiesel. US Pat. No. 2,482,761 describes the addition of a small amount of water to the dimerization reaction of fatty acids to improve the yield of dimer acid production, to inhibit degradation of fatty acids, and to inhibit the formation of oligomers. Water generated in the high temperature, high pressure esterification reaction without addition may exhibit the effect.

상기 에스테르화 반응의 온도는 250 내지 320, 바람직하게 270 내지 300℃이고, 압력은 5 내지 35, 바람직하게 5 내지 10 바아(bar)이며, 상기 반응 시간은 3 내지 10 시간이다. 상기 반응온도가 너무 낮으면 다이머산에스테르의 생성량이 적어지는 문제가 있고, 너무 높으면 지방산의 분해 및 올리고머의 생성량 증가 문제가 있다. The temperature of the esterification reaction is 250 to 320, preferably 270 to 300 ℃, the pressure is 5 to 35, preferably 5 to 10 bar (bar), the reaction time is 3 to 10 hours. If the reaction temperature is too low, there is a problem that the amount of dimer ester produced is small, if too high, there is a problem of decomposition of fatty acids and increase in the amount of oligomer production.

상기 에스테르화 반응으로 생성된 지방산에스테르는 변형되지 않은 지방산 에스테르로써, 상기 지방산에스테르를 분자량에 따라 증류하면, 바이오디젤 연료를 비롯한 다른 용도로 사용 가능하기 때문에, 기존 상업적인 다이머산 제조 방법과 비교하여 원료의 제한이 없어 저가의 원료 사용이 가능하다. 이때, 증류 진공도는 0.01 내지 0.3, 바람직하게 0.05 내지 0.2 torr이며, 온도는 150 내지 280, 바람직하게는 180 내지 250 ℃이다. 상기 증류 진공도가 너무 낮거나 증류온도가 너무 높으면 다이머산에스테르가 지방산에스테르와 같이 증류되는 문제가 있고, 증류 진공도가 너무 높거나 증류온도가 너무 낮으면 지방산에스테르가 완전히 증류되지 않는 문제가 있다. The fatty acid ester produced by the esterification reaction is an unmodified fatty acid ester, and when the fatty acid ester is distilled according to molecular weight, it can be used for other purposes including biodiesel fuel, and thus it is a raw material as compared to the conventional commercial dimer acid production method. It is possible to use low cost raw materials because there is no limitation. At this time, the distillation vacuum is 0.01 to 0.3, preferably 0.05 to 0.2 torr, the temperature is 150 to 280, preferably 180 to 250 ° C. If the distillation vacuum is too low or the distillation temperature is too high, there is a problem that the dimer acid ester is distilled like fatty acid ester, if the distillation vacuum is too high or the distillation temperature is too low, there is a problem that the fatty acid ester is not completely distilled.

상기 지방산에스테르를 분리(회수)하고 남은, 잔여물(부산물)을 박막 증류(Thin film evaporator)하여 다이머산에스테르를 분리(회수)한다. 상기 부산물에 농축되어 존재하는 다이머산에스테르는 미국 특허공개 US6187903에서와 같이 기존에 알려진 박막 증류를 통해 고순도의 다이머산에스테르로 분리, 정제될 수 있다. 예를 들면, 2단으로 구성된 박막 증류장치를 이용하여, 상부 박막 증류 장치의 진공도는 0.01 내지 0.5, 바람직하게 0.05 내지 0.2 torr이고, 온도는 160 내지 250, 바람직하게 190 내지 230 ℃에서 증류하여, 남아있는 지방산에스테르를 회수한다. 상기 증류 진공도나 증류온도의 범위를 벗어나면 다이머산에스테르의 순도가 나빠지는 문제가 있다.The residue (by-product) remaining after separating (recovering) the fatty acid ester is thin film evaporator to separate (recover) the dimer ester. The dimer ester which is concentrated in the byproduct may be separated and purified into a high purity dimer ester through thin film distillation as known in the US patent publication US6187903. For example, using a two-stage thin film distillation apparatus, the vacuum degree of the upper thin film distillation apparatus is 0.01 to 0.5, preferably 0.05 to 0.2 torr, the temperature is distilled at 160 to 250, preferably 190 to 230 ℃, Recover the remaining fatty acid esters. If the distillation vacuum or the range of distillation temperature is out of range, the purity of the dimer ester becomes worse. there is a problem.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이머산메틸에스테르와 지방산메틸에스테르의 가스크로마토그래피(Gas chromatography) 분석 결과로써, 하기 도 1에 따르면, 첫번째 가스크로마토그래피는 원료 지방산과 메탄올의 에스테르화 반응 후의 분석결과이며, 두번째 가스크로마토그래피는 지방산 메틸에스테르를 증류로 1차 제거한 잔여물의 분석결과이다. 본 발명의 실시예에 따라 고온, 고압 조건에서 지방산과 메탄올의 에스테르화 반응 시, 바이오디젤(Biodiesel)로 사용 가능한 지방산메틸에스테르 외에 고비점의 물질이 제조된 것을 알 수 있으며, 이 고비점의 물질은 다이머산메틸에스테르와 같은 머무름 시간(retention time)에 나타나는 것을 알 수 있었다. 상기 가스크로마토그래피의 경우, 끓는점이 같은 물질은 같은 머무름 시간에 나타날 수 있기 때문에, 추가적인 분석을 위해 상기 지방산메틸에스테르를 250℃, 0.5 torr에서 증류하여 대부분의 지방산메틸에스테르를 회수하고 남은 잔여물과 다이머산메틸에스테르를 극성에 따라 분리할 수 있는 박층크로마토그래피로 분석하여 도 2에 나타내었다. 하기 도 2에 따르면, 잔여물(Fatty acids esterify cation distillate residue)에서 일부 증류되지 않은 지방산메틸에스테르(Monomer acid methyl ester) 외 다량의 다이머산메틸에스테르가 존재함을 알 수 있다.1 is a gas chromatography analysis result of dimer acid methyl ester and fatty acid methyl ester according to an embodiment of the present invention. According to FIG. 1, the first gas chromatography is obtained after esterification of a raw material fatty acid and methanol. The second gas chromatograph is an analysis of the residue of fatty acid methyl ester first removed by distillation. According to the embodiment of the present invention, when the esterification reaction between fatty acids and methanol at high temperature and high pressure conditions, it can be seen that a high boiling point material was prepared in addition to the fatty acid methyl ester which can be used as biodiesel. Was found to appear at the same retention time as the dimer acid methyl ester. In the case of gas chromatography, since the substance having the same boiling point may appear at the same retention time, the fatty acid methyl ester is distilled at 250 ° C. and 0.5 torr for further analysis to recover most of the fatty acid methyl ester. Dimer methyl ester is analyzed by thin layer chromatography that can be separated according to polarity, and is shown in FIG. 2. According to FIG. 2, it can be seen that a large amount of dimer acid methyl ester exists in addition to some undistilled fatty acid methyl ester in Fatty acids esterify distillate residue.

상기 회수한 다이머산메틸에스테르를 가수분해하여 다이머산(Dimer acid)을 얻을 수 있다. 상기 다이머산(Dimer acid)은 단일(Monounsaturated fatty acid) 또는 다중 불포화지방산(Polyunsaturated fatty acids)을 원료로 만들어진 이량체로, 주로 올레인산(Oleic acid), 리놀레산(Linoleic acid) 및 리놀렌산(linolenic acid)을 원료로 상기 지방산 내 이중결합 간의 다이머화(Dimerization)에 의해 만들어진 탄소 개수 36개로 이루어진 선형 또는 고리형 화합물이다. 가수분해는 상기 중성지질 및 극성지질의 가수분해와 같은 조건으로 시행될 수 있으며, 산, 알칼리 촉매를 사용하는 기존의 방법으로도 가능하다.The recovered dimer acid methyl ester may be hydrolyzed to obtain dimer acid. The dimer acid is a dimer made of monounsaturated fatty acid or polyunsaturated fatty acids as a raw material, and mainly oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid. It is a linear or cyclic compound consisting of 36 carbon atoms made by dimerization between the double bonds in the fatty acid. Hydrolysis can be carried out under the same conditions as the hydrolysis of the neutral lipid and the polar lipid, it is also possible by conventional methods using an acid, alkali catalyst.

도 3은 상기 다이머산 제조장치를 나타낸 도면이며, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다이머산 제조장치는 중성지질, 극성지질을 포함하는 원료를 가수분해하여 지방산을 분리하는 가수분해 반응기(10), 상기 지방산을 고온/고압에서 알코올과 에스테르화 반응시켜 지방산에스테르와 다이머산에스테르를 생성하고, 지방산에스테르, 다이머산에스테르와 생성된 물 및 과잉의 알코올을 층분리하는 에스테르화 반응기(20), 상기 지방산에스테르와 다이머산에스테르를 증류하여 지방산에스테르를 분리하고, 분리된 지방산에스테르를 분자량에 따라 증류하에 바이오디젤 등을 분리하는 증류기(30), 상기 증류하고 남은 잔여물을 박막 증류(Thin film evaporator)하여 다이머산에스테르를 분리하는 박막증류기(40) 및 상기 분리된 다이머산에스테르를 가수분해하여 다이머산을 생성하는 가수분해 반응기(50)를 포함한다.Figure 3 is a view showing the dimer acid production apparatus, as shown in Figure 3, the dimer acid production apparatus according to the present invention is a hydrolysis reactor for separating fatty acids by hydrolysis of raw materials including neutral lipids and polar lipids (10), an esterification reactor for esterifying the fatty acid with an alcohol at a high temperature / high pressure to produce fatty acid esters and dimer acid esters, and layering the fatty acid esters, dimer acid esters with water and excess alcohol (20). ), And distillation of the fatty acid ester and dimer acid ester to separate fatty acid ester, and distillation of the separated fatty acid ester according to molecular weight to biodiesel and the like, and distillation of the remaining thin film (Thin thin film distillation unit 40 for separating dimer acid ester by a film evaporator and the separated dimer acid ester And it comprises a hydrolysis reactor (50) for generating the dimer acid.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the following Examples are for illustrating the present invention, and the present invention is not limited by the following Examples.

[실시예 1-1] 가수분해하여 얻은 지방산 Example 1-1 Fatty Acid Obtained by Hydrolysis

트리글리세라이드(Triglyceride)와 같은 중성지질(Neutral lipids)을 주성분으로 갖고 있는 팜유에 동량의 물을 첨가하고, 고온/고압 반응기에서 온도 250℃ 및 압력 40 바아(bar)에서 6시간 동안 가수분해하여 분리된 지방산을 얻었다.The same amount of water is added to palm oil containing neutral lipids, such as triglyceride, and separated by hydrolysis at a temperature of 250 ° C. and a pressure of 40 bar for 6 hours in a high temperature / high pressure reactor. Fatty acids were obtained.

[실시예 1-2] 가수분해하여 얻은 지방산 Example 1-2 Fatty Acid Obtained by Hydrolysis

인지질(Phospholipids)과 같은 극성지질(Polar lipids)을 주성분으로 갖고 있는 레시틴을 고온/고압 반응기에서 온도 250℃ 및 압력 40 바아(bar)에서 6시간 동안 가수분해하여 분리된 지방산을 얻었다.Lecithin containing polar lipids such as phospholipids as a main component was hydrolyzed in a high temperature / high pressure reactor at a temperature of 250 ° C. and a pressure of 40 bar for 6 hours to obtain isolated fatty acids.

[실시예 2-1] 고온, 고압의 에스테르화 반응 Example 2-1 Esterification Reaction at High Temperature and High Pressure

지방산 형태의 톨유 1kg을 2.5 L 고온/고압 반응기에 넣고, 메탄올을 시간당 160.7g 공급하면서 세미-배치(semi-batch) 반응을 수행하였다. 온도 290℃ 및 압력 5에서 8 바아로 유지하면서 6시간 동안 에스테르화 반응을 진행하여, 지방산메틸에스테르 및 다이머산메틸에스테르를 제조하였다. 반응에서 발생한 물과 반응에 참여하지 않은 메탄올은 컨덴서에서 냉각하여 분리하였다. 반응물을 가스크로마토그래피로 분석한 결과 다이머산메틸에스테르와 지방산메틸에스테르의 함량은 각각 11%, 87%였다.1 kg of tall oil in the form of fatty acid was placed in a 2.5 L high temperature / high pressure reactor, and a semi-batch reaction was performed while feeding 160.7 g of methanol per hour. The esterification reaction was carried out for 6 hours while maintaining the temperature at 290 ° C. and the pressure of 5 bar to prepare fatty acid methyl ester and dimer acid methyl ester. Water generated in the reaction and methanol which did not participate in the reaction were separated by cooling in a condenser. The reaction product was analyzed by gas chromatography. The dimer acid ester and the fatty acid methyl ester were 11% and 87%, respectively.

[실시예 2-2] 고온, 고압의 에스테르화 반응 Example 2-2 Esterification Reaction at High Temperature and High Pressure

상기 실시예 1-1에서 얻은 지방산을 상기 실시예 2-1과 같은 방법으로 고온/고압에서 에스테르화 반응을 진행하였다. 반응물을 가스크로마토그래피로 분석한 결과, 다이머산메틸에스테르와 지방산메틸에스테르의 함량은 각각 6%, 91%였다.The fatty acid obtained in Example 1-1 was subjected to an esterification reaction at high temperature / high pressure in the same manner as in Example 2-1. The reaction product was analyzed by gas chromatography. The dimer acid methyl ester and fatty acid methyl ester contents were 6% and 91%, respectively.

[실시예 2-3] 고온, 고압의 에스테르화 반응 Example 2-3 Esterification Reaction at High Temperature and High Pressure

상기 실시예 1-2에서 얻은 지방산을 상기 실시예 2-1과 같은 방법으로 고온/고압에서 에스테르화 반응을 진행하였다. 반응물을 가스크로마토그래피로 분석한 결과 다이머산메틸에스테르와 지방산메틸에스테르의 함량은 각각 34%, 53%였다.The fatty acid obtained in Example 1-2 was subjected to an esterification reaction at high temperature / high pressure in the same manner as in Example 2-1. The reaction product was analyzed by gas chromatography. The content of dimer acid ester and fatty acid methyl ester was 34% and 53%, respectively.

[실시예 3-1 내지 3-3] 지방산메틸에스테르 및 다이머산메틸에스테르의 분리 [Examples 3-1 to 3-3] Separation of fatty acid methyl ester and dimer acid methyl ester

상기 실시예 2-1 내지 2-3에서 얻은 화합물을 진공도 0.5 torr에서 온도를 250℃까지 올리면서 증류하여 지방산메틸에스테르를 회수하였다. 지방산메틸에스테르는 중량 기준으로 약 88%가 회수되었다.The compounds obtained in Examples 2-1 to 2-3 were distilled while raising the temperature to 250 ° C. at a vacuum degree of 0.5 torr to recover fatty acid methyl ester. About 88% of the fatty acid methyl esters were recovered by weight.

[실시예 4-1 내지 4-3] 다이머산 에스테르의 분리 [Examples 4-1 to 4-3] Separation of Dimer Acid Ester

상기 실시예 3-1 내지 3-3에서 회수한 지방산메틸에스테르를 제외한, 약 12%의 잔여물로부터 다이머산메틸에스테르를 박막 증류로 회수하였다. 부산물 내에 남아있는 지방산메틸에스테르와 다이머산메틸에스테르를 분리하기 위해, 2단으로 구성된 박막 증류 장치를 사용하였다. 상부에서는 가열면의 온도를 250℃로 하고, 진공도 0.01-0.001 torr에서 증류하여 남아있는 지방산메틸에스테르를 회수하였으며, 하부에서는 가열면의 온도를 290℃로 하고, 진공도 0.01-0.001 torr에서 증류하여 다이머산메틸에스테르를 회수하였다. The dimer acid methyl ester was recovered by thin film distillation from about 12% of the residue except the fatty acid methyl ester recovered in Examples 3-1 to 3-3. In order to separate the fatty acid methyl ester and dimer acid methyl ester remaining in the by-product, a two-stage thin film distillation apparatus was used. In the upper part, the temperature of the heating surface was 250 ° C., and the remaining fatty acid methyl ester was recovered by vacuum distillation at 0.01-0.001 torr. In the lower part, the temperature of the heating surface was 290 ° C., the distillation was carried out at vacuum degree 0.01-0.001 torr. Acid methyl ester was recovered.

[실시예 5-1 내지 5-3] 가수분해하여 얻은 다이머산 [Examples 5-1 to 5-3] Dimer acid obtained by hydrolysis

상기 실시예 4-1 내지 4-3에서 회수된 다이머산메틸에스테르에 동량의 물을 첨가하고, 고온/고압 반응기에서 온도 250℃ 및 압력 40 바아에서 6시간 동안 가수분해하여 다이머산을 제조하였다.The same amount of water was added to the dimer acid methyl ester recovered in Examples 4-1 to 4-3, and hydrolyzed at 250 ° C. and 40 bar for 6 hours in a high temperature / high pressure reactor to prepare dimer acid.

Claims (8)

불포화지방산을 포함하는 지방산을 고온, 고압에서 알코올과 에스테르화 반응을 수행하여, 다이머산에스테르와 지방산에스테르를 얻는 단계;
상기 다이머산에스테르와 지방산에스테르를 증류하여 지방산에스테르를 분리(회수)하는 단계;
상기 분리한 지방산에스테르를 제외한 잔여물을 박막 증류하여 다이머산에스테르를 분리(회수)하는 단계; 및
상기 분리한 다이머산에스테르를 가수분해하여 다이머산을 얻는 단계를 포함하는 다이머산의 제조방법.
Performing a esterification reaction with an alcohol containing an unsaturated fatty acid at a high temperature and a high pressure to obtain a dimer ester and a fatty acid ester;
Separating (recovering) fatty acid esters by distilling the dimer acid ester and fatty acid ester;
Separating (recovering) the dimer acid ester by thin-film distillation of the residue except the separated fatty acid ester; And
Hydrolyzing the separated dimer acid ester to obtain a dimer acid.
제1항에 있어서, 상기 지방산의 불포화지방산 함량은 전체 지방산 대비 40 내지 100 중량%인 것인, 다이머산의 제조방법.The method of claim 1, wherein the unsaturated fatty acid content of the fatty acid is 40 to 100% by weight relative to the total fatty acid. 제1항에 있어서, 상기 지방산은 팜, 대두, 유채, 미강, 해바라기, 톨유, 미세조류(microalgae), 폐식용유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 지방산 또는 오일을 가수분해하여 발생하는 유리지방산 및 이들의 중성지질 및 극성지질을 가수분해하여 얻은 지방산을 포함하는 것인, 다이머산의 제조방법.The free fatty acid of claim 1, wherein the fatty acid is generated by hydrolyzing a fatty acid or oil selected from the group consisting of palm, soybean, rapeseed, rice bran, sunflower, tall oil, microalgae, waste oil and mixtures thereof. And fatty acids obtained by hydrolyzing these neutral lipids and polar lipids. 제3항에 있어서, 상기 중성지질(Neutral lipids)은 트리글리세라이드(Triglyceride), 다이글리세라이드(Diglyceride), 모노글리세라이드(Monoglyceride) 및 이들의 혼합물로 이루어진 것으로부터 선택되는 것이며, 극성지질(Polar lipids)은 인지질(Phospholipids), 당지질(Galactolipids) 및 이들의 혼합물로 이루어진 것으로부터 선택되는 것인, 다이머산의 제조방법.The method of claim 3, wherein the neutral lipids are selected from triglyceride, diglyceride, monoglyceride, and mixtures thereof, and polar lipids. ) Is selected from phospholipids, glycolipids, and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 상기 에스테르화(Esterification) 반응 온도는 250 내지 320 ℃, 압력은 5 내지 35 바아(bar)인 것인, 다이머산의 제조방법.The method of claim 1, wherein the esterification temperature is 250 to 320 ° C., and the pressure is 5 to 35 bar. 제1항에 있어서, 상기 에스테르화 반응은 무촉매 또는 코발트, 철, 망간, 아연, 티타늄, 안티몬, 게르마늄, 지르코늄, 납 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속촉매의 존재 하에서 수행하는 것인, 다이머산의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the esterification reaction is carried out in the presence of a catalyst or a metal catalyst selected from the group consisting of cobalt, iron, manganese, zinc, titanium, antimony, germanium, zirconium, lead and mixtures thereof. , Method for producing dimer acid. 제6항에 있어서, 상기 금속 촉매의 사용량은 상기 지방산 대비, 0 내지 200 ppm인 것인, 다이머산의 제조방법.The method of claim 6, wherein the metal catalyst is used in an amount of 0 to 200 ppm relative to the fatty acid. 제1항에 있어서, 상기 지방산에스테르를 증류하여 바이오디젤 연료를 얻는 것인, 다이머산의 제조방법.
The method for producing a dimer acid according to claim 1, wherein the fatty acid ester is distilled to obtain a biodiesel fuel.
KR1020180058786A 2018-05-24 2018-05-24 Manufacturing Method of dimer acid KR20190133864A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180058786A KR20190133864A (en) 2018-05-24 2018-05-24 Manufacturing Method of dimer acid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180058786A KR20190133864A (en) 2018-05-24 2018-05-24 Manufacturing Method of dimer acid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190133864A true KR20190133864A (en) 2019-12-04

Family

ID=69004668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180058786A KR20190133864A (en) 2018-05-24 2018-05-24 Manufacturing Method of dimer acid

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190133864A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6147196A (en) Process for producing esters of fatty substances and the high purity esters produced
EP0527224B1 (en) Production of hydroxy fatty acids and estolide intermediates
US8268595B2 (en) Integrated methods for processing palm fruit bunches
US7777085B2 (en) Method for conversion of oil-containing algae to 1,3-propanediol
KR101815110B1 (en) Purification and concentration method of omega-7 unsaturated fatty acids
JP5861968B2 (en) Method for obtaining omega-3 concentrate
AU2012224893B2 (en) A process for the distillation of fatty acid esters
JP4484865B2 (en) Method for obtaining fatty acid alkyl esters, rosin acids and sterols from crude tall oil
WO2016136751A1 (en) Production method for oil and fat
JP2022544550A (en) Feedstock pretreatment process by fat hydrolysis at high temperature and pressure to produce biofuels
JP2016513132A (en) Process for producing 2-propylheptyl acrylate by transesterification
RU2005141141A (en) METHOD FOR PRODUCING FATTY ACIDS HAVING A LOW CONTENT OF TRANS-FATTY ACIDS
KR20190133864A (en) Manufacturing Method of dimer acid
JP5324772B2 (en) Method for producing high-quality fatty acid alkyl ester and / or glycerin
WO2021167338A3 (en) Method for producing low-viscosity dimer acid
JP6194908B2 (en) Oil and fat manufacturing method
Chozhavendhan et al. Substantial Purification of Waste Glycerol-A Byproduct of Biofuel Industry its Product Characterization
US11851403B1 (en) Processes and systems for improved alkyl ester production from feedstocks containing organic acids using low pressure alkylation
EP3317385B1 (en) Method for preparing 2-monoacylglycerides
JP2017145354A (en) Manufacturing method of oil and fat
CN109776321B (en) Purification method and decolorization method of 1, 4-cyclohexane dimethyl phthalate crude product
EP4132900A1 (en) Energy efficient biodiesel production from natural or industrial waste oil
RU94045537A (en) Method of preparing 2-ethylhexanol-based esters
EP2522712A1 (en) Process for obtaining fatty acid lower alkyl esters from unrefined fats and oils