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JP2006508148A - Alkyl ester production method - Google Patents

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JP2006508148A
JP2006508148A JP2004554042A JP2004554042A JP2006508148A JP 2006508148 A JP2006508148 A JP 2006508148A JP 2004554042 A JP2004554042 A JP 2004554042A JP 2004554042 A JP2004554042 A JP 2004554042A JP 2006508148 A JP2006508148 A JP 2006508148A
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acid
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JP2004554042A
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Inventor
マスケット レイモンド
アーサー アンダーソン コリン
Original Assignee
バイオディーゼル オーストラリア リミテッド
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Abstract

グリース止め廃棄物から主に由来する、グリセリド及び遊離脂肪酸の混合物からアルキルエステルを生産するための方法を提供する。混合物を、まず、低沸点アルコール中で溶媒和させ、及び次いで、溶液のpHを、酸の添加によって、約1から2までに調整し、酸触媒化アルキルエステル化をもたらす。次いで、酸性溶液を、高濃度のアルコキシド溶液で処理し、溶液のpHをpH12に上昇させ、混合物中に含まれるグリセリドの塩基触媒化エステル交換をもたらす。次いで、得られる溶液を酸で処理し、溶液のpHを約2までに減少させ、残余のけん化副産物の酸触媒化エステル化をもたらす。アルコール溶媒を蒸留又は他の適切な技術によって除去し、及び得られるアルキルエステルを任意の残留する残余から分離し、及び残余の酸を中和する。A method is provided for producing alkyl esters from a mixture of glycerides and free fatty acids derived primarily from degreased waste. The mixture is first solvated in low boiling alcohol and then the pH of the solution is adjusted to about 1-2 by addition of acid, resulting in acid catalyzed alkyl esterification. The acidic solution is then treated with a concentrated alkoxide solution, raising the pH of the solution to pH 12, resulting in base-catalyzed transesterification of the glycerides contained in the mixture. The resulting solution is then treated with acid, reducing the pH of the solution to about 2, resulting in acid-catalyzed esterification of the remaining saponification byproduct. The alcohol solvent is removed by distillation or other suitable technique, and the resulting alkyl ester is separated from any remaining residue and the remaining acid is neutralized.

Description

(発明の分野)
本発明は、グリセリド及び遊離脂肪酸の混合物、特に、グリース止め(防油弁、grease trap)廃棄物、獣脂、動物性油脂、植物性脂質及び他の高脂肪酸含有脂質からのグリセリド及び遊離脂肪酸の混合物から、アルキルエステルを生産する方法に関する。これらの脂質に加えて、それは、低級脂肪酸、より一層高いグリセリド含有脂質からのアルキルエステルの効率的生産において、極めて有効であることが見出された。
(Field of Invention)
The present invention relates to mixtures of glycerides and free fatty acids, in particular mixtures of glycerides and free fatty acids from grease stop (grease trap) waste, tallow, animal fats, vegetable lipids and other high fatty acid-containing lipids. Relates to a process for producing alkyl esters from In addition to these lipids, it has been found to be extremely effective in the efficient production of alkyl esters from lower fatty acids, higher glyceride containing lipids.

(発明の背景)
一般にバイオディーゼルとして知られる、天然脂質において見出される脂肪酸のアルキルエステルは、ディーゼル機関のための有望な燃料代替物としてますます認識されてきている。それらは、微粒子、炭化水素汚染物質の排出量を減少させ、及びディーゼル機関の潤滑性を改善することが知られている。バイオディーゼルはまた、潤滑剤、圧媒液として、及び多目的溶媒として好首尾に用いることができる。
(Background of the invention)
Alkyl esters of fatty acids found in natural lipids, commonly known as biodiesel, are increasingly recognized as promising fuel alternatives for diesel engines. They are known to reduce particulate, hydrocarbon pollutant emissions and improve the lubricity of diesel engines. Biodiesel can also be successfully used as a lubricant, hydraulic fluid, and as a multipurpose solvent.

さらに、バイオディーゼルは商業上の及び環境の観点から魅力的であり、その理由は、本発明に適用できる原料が、再生可能な脂肪種子の供給原料、使用済みの植物油、パーム油、ココナッツ(ヤシ)油、植物性精油の脂質豊富な副産物としてのソーダ油さい物質(soapstock material)、獣脂、動物性油脂からか、又はグリース止め廃棄物から供給することができ、これらは、普通、埋め立て及び他の廃棄物処理施設において捨てられる。   In addition, biodiesel is attractive from a commercial and environmental standpoint because the raw materials applicable to the present invention are renewable oilseed feedstock, used vegetable oil, palm oil, coconut (coconut palm). ) Oil, soda oil as a fat-rich by-product of vegetable essential oil, soapstock material, tallow, animal oil or from greased waste, these are usually landfilled and others Discarded at a waste disposal facility.

石油系ディーゼル燃料への代わりとしてのバイオディーゼルの広まった採用は、バイオディーゼルの生産のための非能率的な方法によって妨げられる。バイオディーゼルの生産のための既知の方法は、出発物質におけるすべての脂肪酸の不完全なエステル化、水洗のような長期にわたる精製方法、比較的長い反応時間、グリセロールの同時生産(co-production)と関連する汚染及び分離の困難性、及び一定の反応条件の下での出発物質のけん化によって制限される。   The widespread adoption of biodiesel as an alternative to petroleum-based diesel fuel is hampered by inefficient methods for biodiesel production. Known methods for the production of biodiesel include incomplete esterification of all fatty acids in the starting material, long-term purification methods such as water washing, relatively long reaction times, glycerol co-production and Limited by associated contamination and separation difficulties and saponification of starting materials under certain reaction conditions.

植物油からのメチルエステルを形成のためのBoocock(ブーコック)法は、テトラヒドロフラン(THF)又はメチルテトラブチルエーテル(MTBE)のような補助溶剤を用いて単一相反応混合物を形成することによって、植物油の2種の工程の酸及び次いで塩基の触媒化メチルアルコール分解(-catalysed methanolysis)のための反応時間を早めるように努めた。Boocockはメチルエステルの99%の回収がこの方法を用いて達成されることを報告する。グリセロールは副産物であり、及び得られるアルキルエステルは、普通、アルキルエステルの水洗を含む広範囲に及ぶ精製を必要とする。   The Boocock method for forming methyl esters from vegetable oils is based on the formation of a single-phase reaction mixture using a co-solvent such as tetrahydrofuran (THF) or methyl tetrabutyl ether (MTBE). Efforts were made to accelerate the reaction time for the catalyzed methyl alcoholysis of the seed process acid and then base. Boocock reports that 99% recovery of the methyl ester is achieved using this method. Glycerol is a by-product, and the resulting alkyl ester usually requires extensive purification, including washing the alkyl ester with water.

石鹸供給原料からの脂肪酸メチルエステルを合成するためのHaas(ハース)等の方法には、別の2種の工程のプロセスが包含され、そこでは、石鹸供給原料を、まず、けん化し、及び次いで、酸性アルコール溶液中でエステル化する。Haas等は、脂肪酸メチルエステルの60%の回収がこの方法を用いて達成されことを報告する。しかし、この方法は、試薬の大量消費によって特徴付けられる。   Methods such as Haas for synthesizing fatty acid methyl esters from soap feeds include another two-step process in which the soap feed is first saponified and then Esterify in acidic alcohol solution. Haas et al. Report that 60% recovery of fatty acid methyl esters is achieved using this method. However, this method is characterized by a large consumption of reagents.

本発明は、少なくとも部分的に前述の欠点のいくつかを克服し、及び低いか、又は皆無のグリセロール生産を包含する新しい利点を提供することを試み、及びこの方法は、低資本の設備費用及び設備流動性(plant mobility)に従う。   The present invention attempts to overcome, at least in part, some of the above-mentioned drawbacks and provide new advantages including low or no glycerol production, and this method comprises low capital equipment costs and Follow plant mobility.

(発明の概要)
本発明の第1の局面によれば、グリセリド及び遊離脂肪酸の混合物からアルキルエステルを生産するための方法を提供し、これは:
a)混合物のアルコール性溶液に酸を添加し、溶液のpHを約1から2までに減少させて、酸触媒化アルキルエステル化をもたらす工程;
b)工程a)からの溶液を高濃度のアルコキシド溶液で処理し、溶液のpHを約12にまで上昇させて、混合物中に含まれるグリセリドの塩基触媒化エステル交換をもたらす工程;
c)工程b)からの溶液を酸で処理し、溶液のpHを約2にまで減少させて、工程b)からの残余のけん化副産物の酸触媒化エステル化をもたらす工程;
d)工程c)からの溶液からアルコールを除去する工程;及び
e)得られるアルキルエステルを分離する工程
を含む。
(Summary of Invention)
According to a first aspect of the invention, there is provided a method for producing an alkyl ester from a mixture of glycerides and free fatty acids, which comprises:
a) adding an acid to the alcoholic solution of the mixture and reducing the pH of the solution from about 1 to 2 to effect acid catalyzed alkyl esterification;
b) treating the solution from step a) with a concentrated alkoxide solution and raising the pH of the solution to about 12, resulting in base-catalyzed transesterification of the glycerides contained in the mixture;
c) treating the solution from step b) with an acid and reducing the pH of the solution to about 2, resulting in acid-catalyzed esterification of the residual saponification by-product from step b);
d) removing alcohol from the solution from step c); and
e) separating the resulting alkyl ester.

(発明の説明)
本発明は、一般に、グリース止め廃棄物、獣脂、動物性油脂、パーム油、ココナッツ油、及び廃棄物又は新鮮な未使用の植物油及び獣脂を含む、他の自然に発生する脂質において見出される、遊離脂肪酸及びグリセリドの混合物を、メタノール、エタノール、プロパノール、又はブタノールのような短鎖アルコールと反応させ、対応するアルキルエステルを生産するための方法を記載する。
(Description of the invention)
The present invention is generally found in grease-free waste, tallow, animal fat, palm oil, coconut oil, and other naturally occurring lipids found in waste or fresh unused vegetable oil and tallow. A process for reacting a mixture of fatty acids and glycerides with a short chain alcohol such as methanol, ethanol, propanol, or butanol to produce the corresponding alkyl ester is described.

グリース止め廃棄物が、有機性油脂、グリース及び植物油の高度に可変的な混合物を包含し、高い遊離脂肪酸、及びモノ-、ジ-、及びトリグリセリド含量から構成され、洗浄剤、水、石鹸、無機の及び粒状の物質によって汚染されることは理解される。本明細書を通して、用語の遊離脂肪酸(FFA)及びグリセリドは、グリース止め廃棄物、獣脂、動物性油脂、及び他の自然に発生する脂質において含まれ、及びアルキルエステル化のために利用できる、全体の含量の遊離脂肪酸及びモノ-、ジ-、及びトリグリセリドを意味するために採用する。典型的には、グリース止め廃棄物には80から100%までの間の遊離脂肪酸及びグリセリドが存在する。   Grease deterrents include highly variable mixtures of organic fats, greases and vegetable oils, consisting of high free fatty acids and mono-, di-, and triglyceride content, detergents, water, soap, inorganic It will be understood that it is contaminated by solid and particulate materials. Throughout this specification, the terms free fatty acids (FFA) and glycerides are included in anti-grease waste, tallow, animal fats and other naturally occurring lipids, and are available for alkyl esterification as a whole. Is used to mean a free fatty acid content of mono-, di-, and triglycerides. Typically, anti-grease waste contains between 80 and 100% free fatty acids and glycerides.

アルコールには、低沸点アルコール、好ましくは、メタノール、エタノール、プロパノール、及びブタノールで、それらの単鎖の及び異性化させた形態でのものが包含される。しかし、より一層長鎖のアルコールを本発明に従って同じやり方で利用することができることが予想される。   Alcohols include low boiling alcohols, preferably methanol, ethanol, propanol, and butanol, in their single chain and isomerized forms. However, it is anticipated that much longer chain alcohols can be utilized in the same manner in accordance with the present invention.

グリース止め廃棄物、獣脂、動物性油脂、及び他の自然に発生する動物のか、又は野菜の脂質から抽出されるグリースの形態において、遊離脂肪酸及びグリセリドの混合物を、アルコール中で混合するか、又はかき混ぜて、混合物の混和性の単相アルコール性溶液を形成する。   A mixture of free fatty acids and glycerides in alcoholic form in the form of grease extracted from greasy waste, tallow, animal oils and other naturally occurring animal or vegetable lipids, or Stir to form a miscible single phase alcoholic solution of the mixture.

混合物の組成によって、脂質の不混和性懸濁液がアルコール中で形成されるかもしれない。この場合において、懸濁液を継続的にかき混ぜ、脂質及びアルコールが2種の区別できる相に分離するのを防ぐ。本発明の目的のために、かき混ぜられる懸濁液は、脂質及びグリセリドの混合物のアルコール性溶液とみなされ、及び扱われるべきである。   Depending on the composition of the mixture, an immiscible suspension of lipids may be formed in the alcohol. In this case, the suspension is continuously agitated to prevent the lipid and alcohol from separating into two distinct phases. For the purposes of the present invention, the suspension to be agitated should be considered and treated as an alcoholic solution of a mixture of lipids and glycerides.

どちらの種類の混合物も、プロセスにおいて、補助溶剤に依存しないか、又はそれを必要としない。しかしながら、かかる補助溶剤の使用は、反応又はその最終的なアルキルエステル生産物を損なわない。補助溶剤の使用は、反応速度をわずかに増加させるが、反応は極めて急速であり、及び補助溶剤の不存在下に完了に向かう。   Neither type of mixture depends on or requires a co-solvent in the process. However, the use of such co-solvents does not detract from the reaction or its final alkyl ester product. The use of a co-solvent slightly increases the reaction rate, but the reaction is very rapid and is completed in the absence of co-solvent.

好ましくは、遊離脂肪酸及びグリセリドの混合物を、同様の容量のアルコール中で溶解し、混合物の約50%v/vのアルコール性溶液を与える。この方向では、アルコールは、全体の遊離脂肪酸含量のモル過剰において、好ましくは、1:10から1:25までの範囲において存在する。
反応は、脂質に対するより一層少ないか、又はより一層多い割合のアルコールを用いて満足に進行するが、反応は約50%v/vで最適に進む。
Preferably, the mixture of free fatty acids and glycerides is dissolved in a similar volume of alcohol to give an alcoholic solution of about 50% v / v of the mixture. In this direction, the alcohol is present in a molar excess of the total free fatty acid content, preferably in the range from 1:10 to 1:25.
The reaction proceeds satisfactorily with a lower or higher proportion of alcohol to lipid, but the reaction proceeds optimally at about 50% v / v.

獣脂及び植物油のような、遊離脂肪酸及びグリセリドの一定の混合物は、単相アルコール性溶液を形成しないかもしれない。しかし、反応の手法中2相の均質な溶液の活発な撹拌がアルキルエステルの生産に関して同様な結果をもたらす。   Certain mixtures of free fatty acids and glycerides, such as tallow and vegetable oils, may not form a monophasic alcoholic solution. However, vigorous stirring of the two-phase homogeneous solution during the reaction procedure yields similar results with respect to alkyl ester production.

混合物のアルコール性溶液を、まず、酸触媒で処理し、酸触媒化アルキルエステル化をもたらし、次いで、塩基触媒で処理して混合物中に含まれるグリセリドの塩基触媒化エステル交換をもたらす。得られる反応混合物を、最終的に、酸触媒で処理し、前の処理工程から得られる残余のけん化副産物の酸触媒化アルキルエステル化をもたらす。   The alcoholic solution of the mixture is first treated with an acid catalyst to provide acid catalyzed alkyl esterification, and then treated with a base catalyst to provide base catalyzed transesterification of the glycerides contained in the mixture. The resulting reaction mixture is finally treated with an acid catalyst, resulting in an acid-catalyzed alkyl esterification of the residual saponification byproduct obtained from the previous processing step.

好ましくは、酸触媒化エステル化及び塩基触媒化エステル交換の工程は、還流条件下で行うが、前記工程はまた、高圧が用いられなければより一層長い反応時間を伴うが、周囲温度で行うこともできる。   Preferably, the steps of acid-catalyzed esterification and base-catalyzed transesterification are carried out under reflux conditions, but said steps are also carried out at ambient temperature, although longer reaction times are required unless high pressure is used. You can also.

本発明の方法は、好ましくは、環境大気圧で行う。しかし、前記方法を圧力容器の使用を伴うより一層高い圧力の下でか、又はオートクレーブの条件の下で好首尾に行うことができる。   The method of the present invention is preferably carried out at ambient atmospheric pressure. However, the process can be carried out successfully under higher pressures with the use of pressure vessels or under autoclave conditions.

酸触媒には、制限されないが、硫酸、塩酸、リン酸、及び過塩素酸のような高濃度の強い無機酸が包含される。好ましくは、添加する酸触媒対総脂肪酸含量の比率は、第1の酸触媒化アルキルエステル化の反応工程において約1:20であり、及び第2の酸触媒化エステル化の反応工程において約1:5である。   Acid catalysts include, but are not limited to, high concentrations of strong inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, and perchloric acid. Preferably, the ratio of added acid catalyst to total fatty acid content is about 1:20 in the first acid catalyzed alkyl esterification reaction step and about 1 in the second acid catalyzed esterification reaction step. : 5.

塩基触媒には、制限されないが、水酸化ナトリウム及び/又は水酸化カリウムのアルコール性溶液、又は選択の短鎖アルコール中で溶解するナトリウム又はカリウムが包含される。好ましくは、10%w/wのアルカリ金属アルコキシド溶液を、塩基触媒として、添加される塩基触媒対総脂肪酸含量の比率が約1:5であるように用いる。   Base catalysts include, but are not limited to, alcoholic solutions of sodium hydroxide and / or potassium hydroxide, or sodium or potassium that dissolves in selected short chain alcohols. Preferably, a 10% w / w alkali metal alkoxide solution is used as the base catalyst such that the ratio of added base catalyst to total fatty acid content is about 1: 5.

アルコールを、得られる反応混合物から、蒸留によってか、又は精密ろ過(微細ろ過)の膜を用いる分離によって、減圧の補助を用いるか、又は用いないで、アルキルエステル及び固相の2相の不均質な混合物を残して除去する。アルキルエステルを、固相から、デカンテーションによって分離し、及び更にろ過によって精製するか、又はろ過単独によって分離する。   The alcohol is separated from the resulting reaction mixture by distillation or by separation using a microfiltration membrane, with or without the aid of vacuum, and the two-phase heterogeneity of alkyl ester and solid phase. The remaining mixture is removed. The alkyl ester is separated from the solid phase by decantation and further purified by filtration or by filtration alone.

アルコールが反応混合物から、蒸留か、又は精密ろ過によって除去され、及びアルキルエステルが固相から、デカンテーションか、又はろ過によって分離されれば、アルキルエステルを、弱塩基で処理するか、又は代わりにイオン交換か、又は精密ろ過によって、アルキルエステル相中に残留する残余の酸を有効に中和することができる。アルキルエステル相のpHは約pH6〜7にまで中和されることが予想される。   If the alcohol is removed from the reaction mixture by distillation or microfiltration and the alkyl ester is separated from the solid phase by decantation or filtration, the alkyl ester is treated with a weak base or alternatively Residual acids remaining in the alkyl ester phase can be effectively neutralized by ion exchange or microfiltration. It is expected that the pH of the alkyl ester phase will be neutralized to about pH 6-7.

中和工程は、アルキルエステル相への小量の炭酸水素ナトリウム又は炭酸カルシウム又は炭酸マグネシウムの添加によって達成される。アルキルエステル相内の残余の酸の中和をもたらすために、イオン交換樹脂又は膜による分離を介する液相の溶出のような、pHを中和するための他のよく知られる手段を、好首尾に用いられることが予想される。   The neutralization step is accomplished by the addition of a small amount of sodium bicarbonate or calcium carbonate or magnesium carbonate to the alkyl ester phase. Other well-known means for neutralizing pH, such as elution of the liquid phase via separation by ion exchange resins or membranes, have been successfully used to effect neutralization of residual acid in the alkyl ester phase. It is expected to be used for

次いで、残余の水を、吸湿性の乾燥剤(dessicant, desiccant)上のアルキルエステル相の通過のような通常の手段によってか、又はアルキルエステルを、大気圧でか、又は減圧下で、蒸気を除去するのに十分に加熱することによってか、又は精密ろ過によって除去することができる。アルキルエステルの最終的な意図する使用に依存するが、小量の同伴する水は許容可能であり、また、その除去は必要でないかもしれない。   The residual water is then removed by conventional means such as passage of an alkyl ester phase over a hygroscopic desiccant, desiccant, or the alkyl ester is steamed at atmospheric pressure or under reduced pressure. It can be removed by heating enough to remove or by microfiltration. Depending on the ultimate intended use of the alkyl ester, a small amount of entrained water is acceptable and its removal may not be necessary.

意外にも、本発明者は、本発明の方法によって生産されるアルキルエステルが、本発明にかかる酸触媒化エステル化及び塩基触媒化エステル交換の反応からのグリセロール副産物によって汚染されないままであることを見出した。新鮮な未使用の植物油の処置から例外が見出され、それによって小量の良質のグリセロールが容易に分離された。グリセロール副産物の量は、出発油の8%未満であり、及び他のエステル化方法によって生じる量より著しく少なかった。顕著なグリセロールの生産は、パーム油、ココナッツ油、動物の獣脂又はグリース止め廃棄物のような他の脂質を処理するときに起こらなかった。アルキルエステルの分離後の残余の生産物は、ガスクロマトグラフィの試験によってグリセロールの徴候を示さなかった。   Surprisingly, the inventor has shown that the alkyl esters produced by the process of the present invention remain uncontaminated by glycerol by-products from the acid catalyzed esterification and base catalyzed transesterification reactions according to the present invention. I found it. An exception was found from the treatment of fresh, unused vegetable oils, whereby small amounts of good quality glycerol were easily separated. The amount of glycerol byproduct was less than 8% of the starting oil and was significantly less than that produced by other esterification processes. Significant glycerol production did not occur when processing other lipids such as palm oil, coconut oil, animal tallow or greasy waste. The residual product after separation of the alkyl ester showed no signs of glycerol by gas chromatography tests.

次に、本発明を次の例に従って例示する。
(例)
メタノール(800mL)中のグリース止め廃棄物(800mL)の1つの単一相1:1v/vのメタノール性溶液を調製した。グリース止め廃棄物のGC/MS分析は、グリース止め廃棄物の主要な成分がオクタデカン酸及びn-ヘキサデカン酸であることを示した。グリース止め廃棄物のメタノール性溶液のpHは4であり、高い脂肪酸含量を反映した。
The invention will now be illustrated according to the following examples.
(Example)
One single phase 1: 1 v / v methanolic solution of anti-grease waste (800 mL) in methanol (800 mL) was prepared. GC / MS analysis of the grease stop waste showed that the main components of the grease stop waste were octadecanoic acid and n-hexadecanoic acid. The pH of the methanolic solution of grease stop waste was 4, reflecting a high fatty acid content.

高濃度の硫酸(98%)(8.5g)を、撹拌しながら、メタノール性溶液に添加し、1及び2の間の溶液pHを生じさせた。メタノール性溶液を30分間還流させた。   A high concentration of sulfuric acid (98%) (8.5 g) was added to the methanolic solution with stirring, resulting in a solution pH between 1 and 2. The methanolic solution was refluxed for 30 minutes.

次いで、メタノール(160mL)中において10%w/wのNaOHのナトリウムメトキシド溶液を、撹拌し還流するメタノール性溶液に滴状に(dropwise)添加し、最終的な12のpHをもたらした。   A 10% w / w NaOH solution of sodium methoxide in methanol (160 mL) was then added dropwise to the stirred and refluxed methanolic solution, resulting in a final pH of 12.

高濃度の硫酸(98%)(21mL)を、撹拌し還流するメタノール性溶液に滴下によって添加し、最終的な2のpHをもたらした。   Concentrated sulfuric acid (98%) (21 mL) was added dropwise to the stirred and refluxed methanolic solution to give a final pH of 2.

過剰のメタノールを蒸留によって除去した。得られるメチルエステル(825mL)を、半固形の基部の残余(basal residue)(64.5g)から、デカンテーションによって分離し、及び微細な沈降物を除去するために、最終的にろ過した。廃棄物のトラップグリースの91%よりも良好なメチルエステルへの転換があると評価された。   Excess methanol was removed by distillation. The resulting methyl ester (825 mL) was separated from the semi-solid basal residue (64.5 g) by decantation and finally filtered to remove fine sediment. It was assessed that there was a better conversion to methyl ester than 91% of the waste trap grease.

グリース止め廃棄物の同様の量を、上述の例で記載するように本発明に従って処理し、そこでは、メタノールよりもむしろ、エタノールを溶媒として用いた。同様の程度のグリース止め廃棄物の対応するエチルエステルへの転換が達成されることが見出された。   A similar amount of degreased waste was treated according to the present invention as described in the examples above, where ethanol was used as the solvent rather than methanol. It has been found that a similar degree of degreasing waste conversion to the corresponding ethyl ester is achieved.

さらに、水酸化ナトリウム溶液よりもむしろカリウムアルコキシドの溶液を用いる同様の実験は、上述の例において例証されたものと同様の結果を生じさせた。   Furthermore, similar experiments using a solution of potassium alkoxide rather than a sodium hydroxide solution produced results similar to those illustrated in the above examples.

反応混合物から、エタノール及び水酸化カリウムを用いて形成される残余の沈降物は、例において記載される沈降物よりも汚くない形態(less crustiform)であったが、それは、エチルエステルからろ過によって容易に分離された。   From the reaction mixture, the residual sediment formed using ethanol and potassium hydroxide was less crustiform than the sediment described in the examples, but it was easily removed from the ethyl ester by filtration. Isolated on.

試験上、汚い形態の残余は、出発グリース止め廃棄物の重量によって合計される9%の硫酸ナトリウムと組み合わせられる軽微な(minor)同伴するメチルエステルを伴う硫酸ナトリウムから主として構成されることが見出された。したがって、グリース止め廃棄物のメチルエステルへの転換は91%を超過した。最終生産物のアルキルエステルまでの全体の処理時間は1時間未満である。さらに、第1工程における酸の量を増加することによって、反応時間が早められ、それにより、全体的な反応処理時間が減少することが見出された。   Tests have found that the residue in the dirty form is composed primarily of sodium sulfate with a minor entrained methyl ester combined with 9% sodium sulfate summed by the weight of the starting grease stop waste. It was done. Therefore, the conversion of grease stop waste to methyl ester exceeded 91%. The total processing time to the final product alkyl ester is less than 1 hour. Furthermore, it has been found that increasing the amount of acid in the first step speeds up the reaction time, thereby reducing the overall reaction processing time.

プロセスは出発脂質を汚染する残余の水に対し感応性でなく、又はそれによって損なわれない。   The process is not sensitive to or is not impaired by residual water that contaminates the starting lipids.

それは、迅速で、及び効率的なプロセス及び方法であり、それは、触媒の投与量(調剤量)を増加させること及び/又は高められる加熱、圧力及び撹拌を含む、多くのよく知られる方法により、反応の動力学を高めることによって、より一層速くすることができる。   It is a fast and efficient process and method, which increases the dosage of the catalyst (dispensing amount) and / or by many well known methods including increased heating, pressure and agitation, It can be made even faster by increasing the kinetics of the reaction.

最終生産物のアルキルエステルは、水洗を必要とせず、それによって、時間がかかると共に、及び汚される、他の方法に共通な主要な処理工程が排除される。グリセロールの副産物生産(byproduction)は試験されるほとんどの脂質の供給原料で排除される。方法及びプロセスは、商業上の設備の設計を可能にし、それは、資本費用において低く、寸法において小さく、高い生産率を伴うべきであり、及び装着されるトラック、トレーラ連結単位としてか、又は静的な設備として移動できるべきである。   The final product alkyl ester does not require water washing, thereby eliminating time-consuming and fouling main processing steps common to other processes. Glycerol byproduct production is eliminated in most lipid feedstocks tested. The methods and processes allow for the design of commercial equipment, which should be low in capital costs, small in size, with high production rates, and as a mounted truck, trailer unit or static Should be able to move as a secure facility.

熟練の受取人に明らかなように、修飾及び変形は本発明の範囲内であると考えられる。プロセス及び方法は種々に述べられる脂質のアルキルエステル化を可能にする。
Modifications and variations are considered to be within the scope of the invention, as will be apparent to the skilled recipient. The processes and methods allow for the alkyl esterification of lipids as described variously.

Claims (13)

グリセリド及び遊離脂肪酸の混合物からアルキルエステルを生産する方法であって:
a)混合物のアルコール性溶液に酸を添加し、溶液のpHを約1から2までに減少させて、酸触媒化アルキルエステル化をもたらす工程;
b)工程a)からの溶液を高濃度のアルコキシド溶液で処理し、溶液のpHを約12にまで上昇させて、混合物中に含まれるグリセリドの塩基触媒化エステル交換をもたらす工程;
c)工程b)からの溶液を酸で処理し、溶液のpHを約2にまで減少させて、工程b)からの残余のけん化副産物の酸触媒化エステル化をもたらす工程;
d)工程c)からの溶液からのアルコールを除去する工程;及び
e)得られるアルキルエステルを分離する工程
を含む、方法。
A process for producing alkyl esters from a mixture of glycerides and free fatty acids comprising:
a) adding an acid to the alcoholic solution of the mixture and reducing the pH of the solution from about 1 to 2 to effect acid catalyzed alkyl esterification;
b) treating the solution from step a) with a concentrated alkoxide solution and raising the pH of the solution to about 12, resulting in base-catalyzed transesterification of the glycerides contained in the mixture;
c) treating the solution from step b) with an acid and reducing the pH of the solution to about 2, resulting in acid-catalyzed esterification of the remaining saponification by-product from step b);
d) removing alcohol from the solution from step c); and e) separating the resulting alkyl ester.
アルコールを工程c)からの溶液から蒸留によって除去することを特徴とする、請求項1記載の方法。   2. A process according to claim 1, characterized in that the alcohol is removed from the solution from step c) by distillation. アルコールを工程c)からの溶液から精密ろ過によって除去することを特徴とする、請求項1記載の方法。   2. A process according to claim 1, characterized in that the alcohol is removed from the solution from step c) by microfiltration. 混合物のアルコール性溶液を、グリセリド及び遊離脂肪酸の混合物を同様の容量のアルコール中で溶解させるか、又はかき混ぜることによって形成し、混合物の約50%w/wのアルコールの溶液を与えることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。   An alcoholic solution of the mixture is formed by dissolving or stirring a mixture of glycerides and free fatty acids in a similar volume of alcohol, giving a solution of about 50% w / w alcohol in the mixture. The method according to any one of claims 1 to 3. アルコールが低沸点を持つことを特徴とする、請求項4記載の方法。   The process according to claim 4, characterized in that the alcohol has a low boiling point. アルコールが、メタノール、エタノール、プロパノール、及びブタノールを含み、n−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、t−ブチルアルコールを包含する群から選ばれることを特徴とする、請求項4又は5記載の方法。   The alcohol includes methanol, ethanol, propanol, and butanol, and is selected from the group including n-propyl alcohol, n-butyl alcohol, isopropyl alcohol, isobutyl alcohol, sec-butyl alcohol, and t-butyl alcohol. The method according to claim 4 or 5. 工程a)を還流条件下に行うことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項記載の方法。   Process according to any one of claims 1 to 6, characterized in that step a) is carried out under reflux conditions. 工程b)を還流条件下に行うことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項記載の方法。   8. Process according to any one of claims 1 to 7, characterized in that step b) is carried out under reflux conditions. 酸が、制限されないが、硫酸、塩酸、リン酸、過塩素酸及びそれらの混合物を包含する強無機酸である、請求項1〜8のいずれか一項記載の方法。   9. A process according to any one of claims 1 to 8, wherein the acid is a strong inorganic acid including but not limited to sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, perchloric acid and mixtures thereof. 高濃度のアルコキシド溶液が、工程a)において用いられるアルコール中に溶解される水酸化ナトリウム及び/又はカリウムか、又は工程a)において用いられるアルコール中に溶解されるナトリウム又はカリウムを含むことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項記載の方法。   The high-concentration alkoxide solution comprises sodium hydroxide and / or potassium dissolved in the alcohol used in step a) or sodium or potassium dissolved in the alcohol used in step a) The method according to any one of claims 1 to 9. 高濃度のアルコキシド溶液が、約10%w/wのアルカリ金属アルコキシドの溶液を含むことを特徴とする、請求項10記載の方法。   11. The method of claim 10, wherein the high concentration alkoxide solution comprises a solution of about 10% w / w alkali metal alkoxide. 工程d)から得られる溶液中に残留する残余の酸、又は工程e)から得られるアルキルエステルを、溶液又はアルキルエステルを弱塩基で処理することによってか、又は、制限されないが、精密ろ過又はイオン交換を包含する他の酸除去手段によって、約pH6〜7にまで中和することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項記載の方法。   Residual acid remaining in the solution obtained from step d), or the alkyl ester obtained from step e) is treated by, but not limited to, microfiltration or ion treatment with the solution or alkyl ester with a weak base. 12. A process according to any one of the preceding claims, characterized in that it is neutralized to about pH 6-7 by other acid removal means including exchange. グリセリド及び遊離脂肪酸の混合物から生産されるアルキルエステルであって、請求項1〜12のいずれか一項記載の方法によって得られる、アルキルエステル。

An alkyl ester produced from a mixture of glycerides and free fatty acids, obtained by the method according to any one of claims 1-12.

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