SK285542B6 - Process of production of methylesters of higher fatty acids - Google Patents
Process of production of methylesters of higher fatty acids Download PDFInfo
- Publication number
- SK285542B6 SK285542B6 SK1640-2002A SK16402002A SK285542B6 SK 285542 B6 SK285542 B6 SK 285542B6 SK 16402002 A SK16402002 A SK 16402002A SK 285542 B6 SK285542 B6 SK 285542B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- methanol
- acid
- fatty acids
- koh
- higher fatty
- Prior art date
Links
Landscapes
- Fats And Perfumes (AREA)
Abstract
Description
Oblasť technikyTechnical field
Vynález sa týka spôsobu prípravy metylesterov vyšších mastných kyselín z rastlinných olejov a/alebo živočíšnych tukov so zvýšeným obsahom voľných mastných kyselín. Metylestery vyšších mastných kyselín sa používajú ako alternatívne palivo v dieselových motoroch.The invention relates to a process for the preparation of higher fatty acid methyl esters from vegetable oils and / or animal fats with an increased content of free fatty acids. Higher fatty acid methyl esters are used as an alternative fuel in diesel engines.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Podľa doteraz známych postupov na prípravu metylesterov vyšších mastných kyselín z prírodných triacylglyccrolov sa využíva najmä alkalický katalyzovaná transesterifikácia olejov a/alebo tukov metanolom napríklad podľa patentového spisu SK 277 860 vo výhodnej dvojstupňovej operácii. Pri reakcii vznikajúci glycerol vytvára samostatnú kvapalnú fázu, čím sa chemická rovnováha pri reakcii posúva výrazne v smere produktov a dosahuje sa vysoká konverzia acylglycerolov na metylestery nad 96 %. Ak však východiskové triacylglyceroly obsahujú zvýšený podiel voľných mastných kyselín, s čím súvisí zvýšené číslo kyslosti nad 3,0 mg KOH/g, tieto voľné mastné kyseliny reagujú prednostne s alkalickým katalyzátorom za vzniku alkalických mydiel. Alkalické mydlá sú dobré emulgátory a pri transesterifikácii emulgujú glycerol v reakčnom prostredí a znemožňujú jeho odchod do samostatnej fázy. Alkalický katalyzovaná transesterifikácia za týchto podmienok prebieha iba v malej miere, prípadne neprebieha vôbec. Na druhej strane výskyt olejov a/alebo tukov so zvýšeným číslom kyslosti 3,0 až 50 mg KOH/g je častý pri výhodnej cenovej relácii v porovnaní s nízko kyslými triacylglycerolmi. Stále rastúci dopyt po metylesteroch ako perspektívnych alternatívnych palivách do dieselových motorov a vysoká cena kvalitných olejov a tukov vyvolávajú potrebu využívať aj tieto zdroje so zvýšenou kyslosťou. Napríklad palmový olej má prirodzene vysokú kyslosť okolo 20 mg KOH/g. Číslo kyslosti opotrebovaných fritovacích olejov sa pohybuje okolo hodnoty 10 mg KOH/g ako dôsledok najmä hydrolytických procesov pri ich používaní. Kafíléme tuky z likvidácie uhynutých zvierat majú číslo kyslosti okolo 40 mg KOH/g ako dôsledok enzymatických a hydrolytických procesov. Pri spracovaní takýchto zdrojov triacylglycerolov so zvýšenou kyslosťou na metylestery sa postupuje napríklad podľa patentového spisu SK 277 771 tak, že vákuovou destiláciou sa z oleja a/alebo tuku odstránia voľné mastné kyseliny vo forme destilátu a destilačným zvyškom je neutrálny alebo nízko kyslý olej, a/alebo tuk. Nevýhodou tohto postupu je náročné technologické zariadenie a vznik destilátovej frakcie voľných mastných kyselín, ktorú je potrebné vhodným spôsobom využiť. Je známy tiež postup podľa patentového spisu US 4,652,406, kde sa v primárnej operácii esterifikujú voľné mastné kyseliny metanolom v prítomnosti kyslého katalyzátora, po následnej separácii alkoholovej a esterovej fázy sa esterová fáza extrahuje zmesou glycerolu, metanolu a alkálii najmä na odstránenie vody a potom sa podrobí alkalický katalyzovanej transesterifikácii. Nevýhodou tohto postupuje komplikovaná extrakčná úprava reakčnej zmesi po kyslej estenfikácii veľkými objemami extrakčného činidla.According to the hitherto known processes for the preparation of methyl esters of higher fatty acids from natural triacylglycroles, the alkali catalysed transesterification of oils and / or fats with methanol, for example according to the patent specification SK 277 860, is used in a preferred two-step operation. The glycerol formed in the reaction forms a separate liquid phase, thereby shifting the chemical equilibrium of the reaction significantly in the product direction and achieving a high conversion of acylglycerols to methyl esters above 96%. However, if the starting triacylglycerols contain an increased proportion of free fatty acids, resulting in an increased acid value above 3.0 mg KOH / g, these free fatty acids react preferentially with an alkaline catalyst to form alkaline soaps. Alkaline soaps are good emulsifiers and, when transesterified, emulsify glycerol in the reaction medium and make it impossible to go into a separate phase. Alkaline catalysed transesterification under these conditions occurs only to a small extent or not at all. On the other hand, the occurrence of oils and / or fats with an increased acid value of 3.0 to 50 mg KOH / g is common at a favorable price ratio as compared to low acid triacylglycerols. The ever-increasing demand for methyl esters as prospective alternative fuels for diesel engines and the high price of high-quality oils and fats make it necessary to use these sources with increased acidity. For example, palm oil naturally has a high acidity of about 20 mg KOH / g. The acid number of worn frying oils is around 10 mg KOH / g as a result of especially hydrolytic processes in use. The rendered fats from the killing of dead animals have an acid number of about 40 mg KOH / g as a result of enzymatic and hydrolytic processes. The treatment of such sources of triacylglycerols with increased acidity into methyl esters is carried out, for example, according to the patent specification SK 277 771 by removing the free fatty acids in the form of a distillate from the oil and / or fat by vacuum distillation and the distillation residue being a neutral or low acid oil; or fat. The disadvantage of this process is the sophisticated technological equipment and the formation of a distillate fraction of free fatty acids, which must be used in an appropriate manner. Also known is U.S. Pat. No. 4,652,406, wherein in a primary operation the free fatty acids are esterified with methanol in the presence of an acid catalyst, after subsequent separation of the alcohol and ester phases, the ester phase is extracted with a mixture of glycerol, methanol and alkali. alkaline catalysed transesterification. A disadvantage of this procedure is the complicated extraction treatment of the reaction mixture after acidic estenfication with large volumes of extraction agent.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Uvedené nevýhody sú odstránené pri spôsobe prípravy metylesterov vyšších mastných kyselín podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že zmes triacylglycerolov a voľných vyšších mastných kyselín sa mieša s metanolom a s kyslým katalyzátorom pri teplote 50 až 120 °C počas 1 až 10 hodín, po sedimentácii sa horná vrstva oddelí a dolná vrstva sa po vysušení podrobí alkalický katalyzovanej transesterifikácii metanolom.The above disadvantages are eliminated in the process for preparing the higher fatty acid methyl esters of the invention, which comprises mixing a mixture of triacylglycerols and free higher fatty acids with methanol and an acid catalyst at 50 to 120 ° C for 1 to 10 hours; the layer is separated and the lower layer, after drying, is subjected to alkaline catalyzed transesterification with methanol.
Postup podľa vynálezu má niekoľko výhod. Voľné mastné kyseliny, závadné z hľadiska alkalický katalyzovanej transesterifikácie, sú v prípravnej operácii cieľavedome odstránené a zlikvidované tak, že sú bez potreby ich izolácie premenené na cieľové metylestery vjedinom kroku. Zvyšuje sa tým výťažnosť metylesterov vzhľadom na vstupný olej a/alebo tuk. Na odstránenie zvyškov reakčnej vody z esterifikácie, ktorej prítomnosť sťažuje alkalický katalyzovaná transesterifikáciu, stačí po oddelení hornej vodno-metanolovej vrstvy esterovú vrstvu vysušiť pri zníženom tlaku a zvýšenej teplote v štandardnej operácii, ktorá sa využíva aj pri finálnej úprave metylesterov po transesterifikácii. Vodno-metanolovú vrstvu, ktorá obsahuje prevažnú časť reakčnej vody a prakticky všetok vložený kyslý katalyzátor, možno obvyklými postupmi rozdeliť a regenerovať čistý metanol a tiež kyslý katalyzátor, použiteľný pri esterifikácii priamo bez ďalšej úpravy. Ako kyslý katalyzátor možno použiť neprchavé minerálne kyseliny, ako kyselinu sírovú alebo fosforečnú, ale výhodne aj alkyl-, aryl-, alebo alkylarylsulfónové kyseliny, ako napríklad kyselinu ptoluénsulfónovú. Keďže hmotnosti metanolu, použité pri kyslej esterifikácii v prípravnej operácii, sú malé, rovnako aj hmotnosti vodno-metanolovej fázy na regeneráciu sú malé. Pre nerušenú alkalickú transesterifikáciu vyhovuje číslo kyslosti esterovej fázy s hodnotou do 3,0 mg KOH/g, najmä ak sa esterová fáza po oddelení vodno-metanolovej fázy intenzívne dosuší. Predbežná esterifikácia rovnako ako následná transesterifikácia prebiehajú pri mierne zvýšených teplotách a pri atmosférickom tlaku, alebo pri tlaku mierne zvýšenom do 5 bar, takže nie sú potrebné nákladné tlakové zariadenia. Proces môže prebiehať kontinuálne alebo diskontinuálne. V esterifikačnej operácii môže byť použitý okrem metanolu aj iný nižší alkohol C2 až C4, výhodne sa však uprednostňuje metanol, ktorý sa potom výhradne používa pri transesterifikačnej operácii.The process of the invention has several advantages. The free fatty acids, which are detrimental to alkaline catalysed transesterification, are purposefully removed and disposed of in the preparatory operation by converting them into the desired methyl esters in a single step without the need for isolation. This increases the yield of methyl esters with respect to feed oil and / or fat. To remove residual reaction water from esterification, the presence of which makes alkaline catalysed transesterification difficult, it is sufficient to dry the ester layer under reduced pressure and elevated temperature in a standard operation, which is also used in the final treatment of methyl esters after transesterification. The aqueous-methanol layer, which contains the bulk of the reaction water and virtually all of the acid catalyst introduced, can be separated and regenerated by pure methods, as well as the acid catalyst, usable in the esterification directly without further treatment. Non-volatile mineral acids such as sulfuric or phosphoric acid, but preferably also alkyl, aryl, or alkylarylsulfonic acids, such as ptoluenesulfonic acid, can be used as the acid catalyst. Since the weights of methanol used in the acid esterification in the preparatory operation are small, the weights of the hydro-methanol phase for regeneration are also small. For undisturbed alkaline transesterification, the acid number of the ester phase of up to 3.0 mg KOH / g is suitable, especially if the ester phase is intensively dried after separation of the aqueous-methanol phase. The pre-esterification as well as the subsequent transesterification take place at slightly elevated temperatures and at atmospheric pressure, or at a pressure slightly elevated to 5 bar, so that expensive pressure equipment is not required. The process may be continuous or discontinuous. In addition to methanol, another C2-C4 lower alcohol may be used in the esterification operation, but preferably methanol is preferred, which is then exclusively used in the transesterification operation.
Rastlinný olej a/alebo živočíšny tuk s číslom kyslosti 2 až 50 mg KOH/g, obvykle medzi 10 až 40 mg KOH/g, sa zmieša s metanolom tak, aby mólový pomer voľná kyselina : metanol bol 1 : 5 až 1 : 40, obvykle 1 : 10 až 1 : 30. Pre nižšie kyslosti oleja sa spravidla používa nižší mólový pomer kyselina : metanol. Podiel kyslého katalyzátora proti vstupným triacylglycerolom je 0,1 až 3 % hmotn., obvykle 0,5 až 1,0 % hmotn. Používajú sa bežné kyslé katalyzátory, ako je kyselina sírová, kyselina p-toluénsulfónová a podobne. Reakčná zmes sa premiešava a udržuje s teplotou 50 až 120 °C pod spätným chladičom pri atmosférickom tlaku alebo pri miernom pretlaku do 5 bar, obvykle s teplotou 50 až 70 °C pri atmosférickom tlaku. Čas reakcie je 1 až 10 hodín, obvykle 2 až 4 hodiny. Po tomto čase sa miešanie zastaví a reakčná zmes sa nechá sedimentovať. Horná vodno-metanolová fáza, ktorá pozostáva najmä z metanolu, reakčnej vody a katalyzátora, sa oddelí od dolnej esterovej fázy. Dolná esterová fáza sa podrobí sušeniu pri zníženom tlaku 1 až 50 kPa s teplotou 60 až 120 °C, výhodne vo filmovom aparáte. Vysušená esterová fáza má číslo kyslosti 1,0 až 3,0 mg KOH/g a použije sa pri alkalický katalyzovanej transestenfikácii s metanolom napríklad postupom podľa patentového spisu SK 277 860. Podľa tohto postupu sa používa celkový mólový pomer triacylglyceroly : metanol 1 : 4,3, z toho v prvom stupni sa použije 79 % hmotn. metanolu a v druhom stupni 21 % hmotn. metanolu. Katalyzátorom je 4 až 6 % hmotn. roztok alkalického lúhu v metanole. Esterová vrstva s teplotou 50 až 70 °C sa v každom stupni intenzívne premieša s príslušným množstvom katalyzátora a metanolu a ponechá sa sedimentovať 90 až 120 minút. Vytvorená spodná glycerolová fáza v každom z dvoch stupňov sa odstráni a surové metylestery sa podrobia finálnej úprave. Cieľom finálnej úpravy je odstrániť z metylesterov voľný metanol, voľný glycerol a alkalické mydlá.The vegetable oil and / or animal fat having an acid number of 2 to 50 mg KOH / g, usually between 10 to 40 mg KOH / g, is mixed with methanol so that the molar ratio of free acid: methanol is 1: 5 to 1:40, usually 1: 10 to 1:30. For lower acidity of the oil, a lower acid: methanol molar ratio is generally used. The proportion of the acid catalyst against the triacylglycerol feed is 0.1 to 3% by weight, usually 0.5 to 1.0% by weight. Conventional acid catalysts such as sulfuric acid, p-toluenesulfonic acid and the like are used. The reaction mixture is stirred and maintained at 50 to 120 ° C under reflux at atmospheric pressure or at a slight positive pressure to 5 bar, usually at 50 to 70 ° C at atmospheric pressure. The reaction time is 1 to 10 hours, usually 2 to 4 hours. After this time, stirring is stopped and the reaction mixture is allowed to sediment. The upper aqueous-methanol phase, which consists mainly of methanol, reaction water and a catalyst, is separated from the lower ester phase. The lower ester phase is subjected to drying under reduced pressure of 1 to 50 kPa at a temperature of 60 to 120 ° C, preferably in a film apparatus. The dried ester phase has an acid number of 1.0 to 3.0 mg KOH / g and is used in alkaline catalyzed transestenfication with methanol, for example according to the method described in SK 277 860. The total molar ratio of triacylglycerols: methanol 1: 4.3 is used of which 79 wt. % methanol and in the second step 21 wt. methanol. The catalyst is 4 to 6 wt. solution of alkaline lye in methanol. The ester layer, at a temperature of 50 to 70 ° C, is vigorously mixed in each step with an appropriate amount of catalyst and methanol and allowed to settle for 90 to 120 minutes. The formed bottom glycerol phase in each of the two steps is removed and the crude methyl esters are subjected to a final treatment. The aim of the finish is to remove free methanol, free glycerol and alkaline soaps from the methyl esters.
Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Príklad 1Example 1
150 g repkového oleja s číslom kyslosti 13,6 mg KOH/g sa zmiešalo s 17,1 g metanolu, čím sa dosiahol mólový pomer voľná kyselina: metanol 1:15. Katalyzátor kyselina sírová bol prítomný s podielom 0,5 % hmotn. proti oleju. Zmes sa pri miešaní zohriala na 65 °C a pri tejto teplote bola udržiavaná počas 2 hodín. Po tomto čase sa miešanie zastavilo a zmes sa nechala sedimentovať. Vytvorená vodno-metanolová fáza mala hmotnosť 14,3 g a číslo kyslosti 49,6 mg KOH/g. Dolná esterová fáza po vysušení mala číslo kyslosti 1,0 mg KOH/g. Vysušená esterová vrstva sa použila pri štandardnej alkalický katalyzovanej transesterifikácii v dvoch stupňoch s konverziou acylglycerolov na metylestery 98,0 %.150 g of rapeseed oil with an acid number of 13.6 mg KOH / g were mixed with 17.1 g of methanol to achieve a free acid: methanol ratio of 1:15. The sulfuric acid catalyst was present with 0.5 wt. against oil. The mixture was heated to 65 ° C with stirring and maintained at this temperature for 2 hours. After this time, stirring was stopped and the mixture was allowed to sediment. The aqueous-methanol phase formed had a weight of 14.3 g and an acid number of 49.6 mg KOH / g. The lower ester phase after drying had an acid number of 1.0 mg KOH / g. The dried ester layer was used in standard alkaline catalysed transesterification in two steps with conversion of acylglycerols to methyl esters of 98.0%.
Príklad 2Example 2
172,2 g kafilémeho tuku s číslom kyslosti 32,2 mg KOH/g sa zmiešalo so 79 g metanolu, čo predstavuje mólový pomer voľná kyselinaimetanol 1 : 25. Podiel katalyzátora kyseliny sírovej bol 0,5 % hmotn. proti tuku. Zmes sa pri miešaní zohriala na 65 °C a pri tejto teplote bola udržiavaná počas 2 hodín. Po tomto čase sa miešanie zastavilo a zmes sa nechala sedimentovať. Vytvorená vodnometanolová fáza mala hmotnosť 52 g a číslo kyslosti 9,9 mg KOH/g. Dolná esterová fáza po vysušení mala číslo kyslosti 2,6 mg KOH/g. Vysušená esterová vrstva sa použila pri štandardnej alkalický katalyzovanej transesterifikácii v dvoch stupňoch s konverziou acylglycerolov na metylestery 97,1 %.172.2 g of rendered fat with an acid number of 32.2 mg KOH / g were mixed with 79 g of methanol, which represents a 1: 25 molar ratio of free acid: methanol. The sulfuric acid catalyst content was 0.5% by weight. against fat. The mixture was heated to 65 ° C with stirring and maintained at this temperature for 2 hours. After this time, stirring was stopped and the mixture was allowed to sediment. The formed aqueous methanol phase had a weight of 52 g and an acid number of 9.9 mg KOH / g. The lower ester phase after drying had an acid number of 2.6 mg KOH / g. The dried ester layer was used in standard alkaline catalysed transesterification in two steps with conversion of acylglycerols to methyl esters of 97.1%.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Vynález je využiteľný pri príprave metylesterov vyšších mastných kyselín z rastlinných olejov a/alebo živočíšnych tukov so zvýšeným obsahom voľných mastných kyselín. Postup podľa vynálezu umožňuje plnohodnotne využiť aj menej kvalitné a lacné zdroje prírodných triacylglycerolov. Metylestery vyšších mastných kyselín sa používajú ako alternatívne palivo v dieselových motoroch.The invention is useful in the preparation of higher fatty acid methyl esters from vegetable oils and / or animal fats with an increased content of free fatty acids. The process according to the invention makes it possible to make full use of the low-quality and inexpensive sources of natural triglycerides. Higher fatty acid methyl esters are used as an alternative fuel in diesel engines.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK1640-2002A SK285542B6 (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | Process of production of methylesters of higher fatty acids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK1640-2002A SK285542B6 (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | Process of production of methylesters of higher fatty acids |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK16402002A3 SK16402002A3 (en) | 2004-06-08 |
SK285542B6 true SK285542B6 (en) | 2007-03-01 |
Family
ID=32391144
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK1640-2002A SK285542B6 (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | Process of production of methylesters of higher fatty acids |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK285542B6 (en) |
-
2002
- 2002-11-18 SK SK1640-2002A patent/SK285542B6/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK16402002A3 (en) | 2004-06-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1894913A1 (en) | Production of esters of fatty acids and lower alcohols | |
US10961473B2 (en) | Process for producing biodiesel and related products | |
US20090131711A1 (en) | Single-stage esterification of oils and fats | |
WO2009007234A1 (en) | New process for producing esters from vegetable oils and/or animal fats by using heterogeneous catalysts, particularly in the presence of free acidity and water | |
JP2004510044A (en) | Method for forming fatty acid alkyl ester | |
PL205257B1 (en) | Method for producing fatty acid esters of monovalent alkyl alcohols and use of the same | |
JPS61140544A (en) | Manufacture of fatty acid methyl ester | |
US20120255223A1 (en) | process for conversion of low cost and high ffa oils to biodiesel | |
CA2430146A1 (en) | Method for the production of fatty acid esters | |
WO2006081644A2 (en) | Catalytic process for the esterification of fatty acids | |
WO2004096962A1 (en) | Catalytic process to the esterification of fatty acids present in the acid grounds of the palm using acid solid catalysts | |
US8692008B2 (en) | Use of methanesulfonic acid for preparing fatty acid esters | |
EP1580255A1 (en) | A biofuel for compression-ignition engines and a method for preparing the biofuel | |
EP1892232A1 (en) | Production of esters of fatty acids and lower alcohols | |
US20110000126A1 (en) | Transesterification of vegetable oils | |
US20080287697A1 (en) | Process for preparing fatty acid esters from pre-treated glyceride oils | |
US20080168705A1 (en) | Biofuel Composition | |
KR20210072030A (en) | Biodiesel manufacturing method | |
SK285542B6 (en) | Process of production of methylesters of higher fatty acids | |
CN105647655B (en) | Method for preparing biodiesel | |
KR20220164502A (en) | Production of energy-efficient biodiesel from natural or industrial waste oil | |
US11767481B2 (en) | Process for producing biodiesel from acidic raw materials | |
GB2451580A (en) | Esterification process | |
KR101297204B1 (en) | Method of dropping pour point of biodiesel, and biodiel having dropped pour point thereby | |
PL232008B1 (en) | Wasteless technology of biofuels production |