[發明專利]制備脂肪酸烷基酯的方法

無效

• 申請號: 01803011.4
• 申請日: 2001-10-05
• 公開（公告）號: CN1392873A
• 公開（公告）日: 2003-01-22
• 發明（設計）人: 邁克爾·康卡;馬丁·米特爾巴赫;H·格斯勒;W·哈默
• 申請（專利權）人: BDI設備制造股份有限公司;邁克爾·康卡;馬丁·米特爾巴赫
• 主分類號: C07C67/03
• 分類號: C07C67/03;C07C63/24;C07C69/52;C11C3/04;C11C3/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 馬崇德

本發明涉及一種通過甘油三酯和脂肪酸的混合物的酯交換、特別是催化酯交換制備脂肪酸烷基酯的方法，其中從進行酯交換的反應混合物中，形成含有脂肪酸烷基酯的酯相和含有脂肪酸的甘油相，將兩相分離，從甘油相中分離出所述脂肪酸，由此形成含有脂肪酸的脂肪酸相，用醇酯化脂肪酸。

對于本說明書和權利要求書來說，所謂甘油三酯應理解為由飽和和/或不飽和高級脂肪酸和甘油生成的酯。這類酯例如是來源于植物或動物來源的脂肪，還有廢棄的食用油和廢料脂肪。然而，許多來源于天然來源的脂肪也不同程度地含有游離脂肪酸。因此，那些脂肪是甘油三酯和游離脂肪酸的混合物，這種混合物的主要成分一般是甘油三酯。

所謂酯交換應理解為甘油三酯的醇解，即與醇反應，特別是與甲醇和乙醇反應，其中通過中間體產物甘油二酯和甘油一酯，生成所述脂肪酸的一酯以及甘油。

脂肪酸酯、特別是甲酯，是油化學(oleochemie)中重要的中間體產物。僅在歐洲，每年生產200,000噸植物油的甲酯，主要作為表面活性劑的原料。除此之外，作為柴油的代用燃料，脂肪酸甲酯的重要性也日益增加。

關于酯交換的催化劑，可以使用堿性催化劑(堿性氫氧化物、堿性醇化物、堿性氧化物、堿性碳酸鹽、陰離子交換劑)、酸性催化劑(無機酸、對甲苯磺酸、三氟化硼、陽離子交換劑)和酶(脂酶)。今天，最好使用可溶于反應混合物的催化劑。它們形成均相混合物，并且確保證反應速率快和反應條件溫和。最常用的均相催化劑是氫氧化鈉、氫氧化鉀以及甲醇鈉，將溶于醇中的所述均相催化劑與植物油混合。可從AT-B?386?222了解到這種方法。酸性催化劑需要較高的反應溫度和壓力以及更為復雜的反應程序。酸性酯交換可從FR-A-85?02340中了解到。

用堿性催化劑進行的酯交換可不使用溶劑來進行。反應始于甘油三酯和醇的兩相體系；但在反應進行和酯的生成期間形成均相，由于甘油的生成和分離而又變為兩相。

在用以制備脂肪酸與一元醇的酯的甘油三酯的醇解過程中，產生一個作為副產物的富含甘油的相。該相還含有脂肪酸、脂肪酸鹽和脂肪酸酯。為了從甘油相中分離這些脂肪酸化合物，一般用酸進行處理。通過這種處理，脂肪酸從脂肪酸鹽中游離出來。脂肪酸和脂肪酸酯本身與甘油不可混溶，因此作為一個單獨的相從甘油相中分離出來。該相被稱為脂肪酸相。

最初提到的那種方法可以從EP-A-0?708?813中得到。這種先前已知的方法通過用醇酯化該相中含有的脂肪酸、并且將所獲得的脂肪酸烷基酯添加到正在進行酯交換的另一反應混合物中，來利用所述脂肪酸相。

正如已經提到的，來源于天然來源的脂肪也不同程度地含有游離脂肪酸。游離脂肪酸的含量越高，可用作酯交換原料的甘油三酯則越少。另一方面，按照在上述EP-A-0?807?813中所述，如果在一個單獨的步驟中將所述游離脂肪酸酯化，則可以提高脂肪酸烷基酯的收率。

從Oleagineux，第40卷，第3期，第148-151頁(1985)中得知，借助含有乙醇的溶劑混合油，而用硫酸作為催化劑，將脂肪酸相中含有的游離脂肪酸酯化為甲酯；用CaO中和硫酸；濾出所生成的硫酸鈣；將所得酯與酯交換催化劑混合；并且讓富含油的有機混合油與該混合物進行酯交換。溶劑混合油分別在含油或脂肪的原料的萃取期間獲得，因此溶劑混合油是萃取劑和待酯交換的甘油三酯的混合物。該方法的費用非常大，并且不太適合于含有游離脂肪酸的含油原料的酯交換。

這正是本發明著手的地方，本發明的目的是提供最初所述的該種方法，按照該方法，可以在不經處理的狀態下、即無需純化和除去硫酸，加工所述脂肪酸，并且按照該方法，也可以對具有較高含量游離脂肪酸的原料進行酯交換。

按照本發明的方法的特征為：將脂肪酸相與另一種甘油三酯和脂肪酸的混合物混合，并且用醇酯化所得混合物中所含有的脂肪酸，由此獲得含有甘油三酯和脂肪酸烷基酯的酯化混合物，使酯化混合物與醇進行酯交換，以便形成其它脂肪酸烷基酯。

因此，按照本發明的方法，在實際的酯交換之前，用醇酯化分別在待酯交換的脂肪或油(即甘油三酯和脂肪酸的混合物)中含有的脂肪酸，由此在存在得自前一次酯交換的脂肪酸相的情況下進行所述酯化，使得在待酯交換的脂肪中含有的脂肪酸以及在所混合的脂肪酸相中所含有的脂肪酸都被酯化。

得自前一次酯交換的脂肪酸相無需純化，可以照原樣，即加上過量的乙醇，將其加入到所述脂肪中。

如果脂肪含有非常高含量的游離脂肪酸，那么在所述酯交換之前，可以用醇對第一次酯化后所獲得的酯化混合物至少再進行一次酯化。這樣，可以逐漸降低游離脂肪酸的含量，使得有可能達到100％的脂肪酸烷基酯收率。