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TW201229028A - Catalyst systems for biodiesel production - Google Patents

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TW201229028A
TW201229028A TW100133001A TW100133001A TW201229028A TW 201229028 A TW201229028 A TW 201229028A TW 100133001 A TW100133001 A TW 100133001A TW 100133001 A TW100133001 A TW 100133001A TW 201229028 A TW201229028 A TW 201229028A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
transesterification
catalyst
acid
transesterification catalyst
potassium
Prior art date
Application number
TW100133001A
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes Ruwwe
Martin Lichtenheldt
Wolfgang-Wilhelm Orlia
Original Assignee
Evonik Degussa Gmbh
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 Evonik Degussa Gmbh filed Critical Evonik Degussa Gmbh
Publication of TW201229028A publication Critical patent/TW201229028A/zh

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Description

201229028 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於包含轉酯化觸媒與至少一種該轉酯化觸 媒以外之活化劑的觸媒系統用於催化轉酯化反應之用途, 該轉酯化觸媒係選自鹼金屬與鹼土金屬烷氧化物及鹼金屬 氫氧化物之群組,而該至少一種轉酯化觸媒以外的活化劑 係選自包含鹽化合物、鈦酸酯或密度爲至少0.9 g/ml之非 鹽化合物的群組。 【先前技術】 已知一元醇之脂肪酸酸烷酯在用作生質柴油(石化柴 油的基於可再生原料之替代品)上之重要應用一段時間。 生質柴油通常係利用鹼催化轉酯化來產製Γ Biodiesel Handbook, G. Knothe, J. van Gerpen, J. Krahl, Ed. AOCS Press (2005); Biodiesel - The comprehensive handbook, M. Mittelbach, C. Remschmidt (2004); Bioresource Technology 2004, 92, 297; Applied Energy 2 010, 8 7, 1083; Chimica Oggi/Chemistry today 2008, 26 ) o 最常使用的觸媒爲甲氧化鈉(NaOMe )、氫氧化鈉( NaOH )、甲氧化鉀(KOMe)及氫氧化鉀(KOH)。該等 觸媒通常作爲溶解於所使用之一元醇(例如甲醇)中的均 質觸媒來使用。 已描述之觸媒的替代物爲可與相轉移觸媒合用的鹼性 -5- 201229028 觸媒(WO 2007/1 1 1 604 )。與沒有相轉移觸媒之鹼性觸媒 相較’相轉移觸媒確使反應加速及獲致更完全之轉化。所 述方法的缺點係該等相轉移觸媒昂貴且因含有氯離子、溴 離子或其他離子,因而經常具有腐蝕性,通常用於產製生 質柴油的鋼反應器對該等離子無抗性。此外,存在可能無 法藉由處理而從生質柴油移除少量相轉移觸媒的風險。 改質該反應混合物的其他方式係於公開案DE 332506 、DE 3 4 1 5 5 29 ' DE 1 02006044467 及 DE 1 02007056703 φ 具體說明,該等公開案揭示將轉酯化方法中所獲得之甘油 的一部分回收並加入由三甘油酯、一元醇及鹼性觸媒所組 成的反應混合物。該方法可省卻觸媒;其缺點係添加甘油 使得轉酯化反應之均衡移至反應物一側,在某些狀況下獲 致不充分轉化。 另外還有藉由在轉酯化之後將可加速移除所釋出之甘 油的相分離作用的添加劑添加至反應混合物來改善產製生 質柴油方法的可能性之敘述。
Eur. J. Lipid Sc i. Technol. 2 008, 1 1 0, 347 描述添力□ 水以達此目的。該方法的缺點係添加水可能造成不想要的 水解反應,當鹼性觸媒未事先中和時,這會降低生質柴油 之產率。 CN 1 0 1 423773描述在轉酯化之後將鈣鹽或鎂鹽添加 至反應混合物,其目的同樣在於加速相分離。使用部分上 述之鹽,可能存在因不良溶解性而形成不想要的固體之問 題。 -6- 201229028 添加水之情況及添加鈣鹽或鎂鹽之情況二者較不利之 處係僅在反應之後添加該添加劑,此意指額外之裝置複雜 性及時間需求。 使用均質觸媒改善生質柴油產製之另一方法係使用共 溶劑,例如於 CAewica/ «/owma/ 2009, /4(5, 3〇2;五《日;*容少<&尸1/£/1?2 005,22,2 7〇2或5/〇7^〇^>5<&51.£)6«6广容3; 1 996,//, 43 ·中所述。雖然該等共溶劑加加速反應,但其 使得用以移除甘油之相分離惡化或防止相分離。此外,必 須以高成本且不方便之方式從生質柴油移除該等共溶劑。 【發明內容】 因此,本發明目的係提出一種以一元醇轉酯化甘油酯 之簡化方法,其造成更快速且更完全之反應。 已意外發現多組分觸媒(即,不同觸媒之混合物)或 具有適當添加之慣用觸媒可加速轉酯化反應及/或改善相 分離。 因此,本發明首先提出包含轉酯化觸媒與至少一種該 轉酯化觸媒以外之活化劑的觸媒系統用於催化轉酯化反應 之用途,該轉酯化觸媒係選自鹼金屬與鹼土金屬烷氧化物 及鹼金屬氫氧化物之群組,而該至少一種轉酯化觸媒以外 的活化劑係選自包含鹽化合物、鈦酸酯及密度爲至少0.9 g/ml之非鹽化合物的群組。 相較於只含有一種組分之先前技術觸媒,所述之多觸 媒組分具有加速轉酯化反應及/或所釋出之甘油的相分離 201229028 之優點,因此獲致更快速且更完全之方法及/或簡化之生 質柴油處理。由於更快速之相分離使得生質柴油產製更爲 合理化,故該更快速之相分離成爲相當重要的優點。由於 形成之甘油相具有較高密度及/或較大極性,故所使用之 觸媒系統造成更快速且更完全的釋出之甘油的相分離。 觸媒系統係整體用於轉酯化,不必要高成本且不方便 之後續添加劑的添加。 所使用之本發明觸媒系統具有至少兩種組分:轉酯化 觸媒及至少一種活化劑。 轉酯化觸媒係實際轉酯化的原因,且係選自鹼金屬及 鹼土金屬烷氧化物及鹼金屬氫氧化物之群組。較佳之轉酯 化觸媒爲甲氧化鈉、甲氧化鉀、乙氧化鈉、乙氧化鉀、氫 氧化鈉或氫氧化鉀〃尤佳係使用甲氧化鈉或甲氧化鉀作爲 轉酯化觸媒。 典型地,轉酯化觸媒係存在溶液中,且溶液尤其包含 醇溶液,較佳爲甲醇溶液或乙醇溶液。最佳地,所使用之 醇對應於所使用之烷氧化物。因此,所使用之轉酯化觸媒 尤其是在甲醇中之甲氧化鈉或在甲醇中之甲氧化鉀。 此外,觸媒系統含有至少一種轉酯化觸媒以外之活化 劑。該活化劑係選自包含鹽化合物、鈦酸酯及密度爲至少 〇·9 g/ml之非鹽化合物的群組。 應暸解本發明之內容中的鹽化合物意指具有陽離子及 陰離子之化合物。該等鹽化合物尤其是鈉、鉀、鎂、鈣、 鋅或鐵之氯化物、溴化物、氟化物、乙酸鹽、甲酸鹽、磷
S -8 - 201229028 酸鹽、磷酸氫鹽、硫酸鹽、硫酸氫鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、 碳酸氫鹽、氰化物、氰酸鹽、硫氰酸鹽、硼酸鹽、矽酸鹽 、鋁酸鹽、烷氧化物或六氰鐵酸鹽。「烷氧化物」一詞包 括對應之甲氧化物、乙氧化物、正丙氧化物、異丙氧化物 、三級丁氧化物或三級戊氧化物。 較佳係使用甲氧化物及乙氧化物,尤佳係使用甲氧化 物。 同樣亦可使用鈦酸酯,尤其是鈦酸四甲酯Ti(OMe)4、 鈦酸四乙酯Ti(OEt)4或鈦酸四異丙酯Ti(0_is〇-Pr)4。 另外適用的爲密度爲至少0.9 g/ml之非鹽化合物。該 密度係藉由熟悉本技術之人士習知的方法測定,例如利用 量氣計法(例如DIN EN ISO 3 675 )或比重計法測定。 所提及之化合物爲有機化合物,較佳爲乙二醇、二乙 二醇、甲醯胺、二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯胺、乙醯胺、
N-甲基丙醯胺、N-乙基丙醯胺、N-甲基吡咯啶酮及/或二 甲亞颯,最佳爲二甲基甲醯胺。 在所提及之活化劑當中,尤佳係使用甲氧化鉀、甲酸 鉀、磷酸鉀或二甲基甲醯胺。所提及活化劑具有價廉且容 易取得之優點,且在所使用之濃度下於形成之甘油相中的 溶解性良好。 所使用之觸媒系統的基本特徵爲轉酯化觸媒與活化劑 彼此不同。此更特別關於轉酯化觸媒及活化劑二者均爲鹼 金屬或鹼土金屬烷氧化物之本發明具體實例。使用甲氧化 -9- 201229028 鈉作爲轉酯化觸媒時,可使用甲氧化鉀作爲活化劑。反之 ,使用甲氧化鉀作爲轉酯化觸媒時,可使用甲氧化鈉作爲 活化劑。 尤佳之觸媒系統包含甲氧化鈉與甲氧化鉀、甲氧化鈉 與甲酸鉀、甲氧化鈉與二甲基甲醯胺、甲氧化鉀與甲酸鉀 ,以及甲氧化鉀與二甲基甲醯胺。 所提及之觸媒系統適用於轉酯化觸媒,且有關轉酯化 反應類型方面並無基本限制。應暸解本發明內容中之轉酯 化反應意指反應物酯及醇在觸媒系統之存在下彼此反應, 使得該醇與反應物酯之酸組分反應形成對應之新產物酯, 釋放出該反應物酯之醇組分。較佳係該觸媒系統用於藉由 將單甘油酯、二甘油酯或三甘油酯之轉酯化來製備脂肪酸 烷酯。此將單甘油酯、二甘油酯或三甘油酯轉化成對應之 脂肪酸烷酯,同時產生游離甘油。 因此,本發明另外提出一種製備脂肪酸烷酯之方法, 其包括在至少一種一元醇之存在下的至少一種單甘油酯、 二甘油酯或三甘油酯的轉酯化,該方法之特徵在於將包含 轉酯化觸媒與至少一種該轉酯化觸媒以外之活化劑的觸媒 系統用於催化,該轉酯化觸媒係選自鹼金屬與鹼土金屬烷 氧化物及鹼金屬氫氧化物之群組,而該至少一種轉酯化觸 媒以外的活化劑係選自包含鹽化合物、鈦酸酯及密度爲至 少0.9 g/ml之非鹽化合物的群組。 前文已提及可使用之觸媒系統。 本發明方法之起始材料爲通式(I)之單甘油酯、二 3 -10- 201229028 ή· '油_或三甘油酯或此等甘油酯之所希望混合物:
H2C Ο 'X
I
HC-Ο-Y I 3 H2G-〇-COR3 (1) 其中,X = COR1 或 Η,Υ = COR2 或 Η,而 R1、R2 及 R3 可相同或不同,各爲具有3至23個碳原子之脂族烴基, 該等基團可隨意地經〇H基取代。 如此,式(I)中之甘油酯當中,一或兩個脂肪酸酯 可經氫置換。脂肪酸酯I^CO-'RkO-及R3CO-衍生自烷 基鏈中具有3至23個碳原子之脂肪酸。當化合物爲二甘 油酯或三甘油酯時,上式中之R1及R2或R〗、R2及R3可 相同或不同。R 1、R2及R3基屬於以下群組: a) 烷基,其可爲支鏈但較佳爲直鏈,且具有3至23 ’較佳具有7至23個碳原子; b) 烯烴不飽和脂族烴基,其可爲支鏈但較佳爲直鏈 ’且具有3至23,較佳具有11至21,尤其是具有15至 21個碳原子,且其含有1至6,較佳含有1至3個可共軛 或隔離之雙鍵; c) a)及b)類型之經單羥基取代基團,較佳爲具有 1至3個雙鍵之烯烴不飽和烯烴基,尤其是蓖麻油酸之基 〇 適於用作本發明方法之起始材料的甘油酯之醯基 Wco-、R2CO-及R3CO-衍生自下列月旨族羧酸(脂肪酸)之 群組: -11 - 201229028 a) 烷酸或其烷基支鏈(尤其是甲基支鏈)衍生物’ 其具有4至24個碳原子’例如,丁酸、戊酸、己酸、庚 酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一酸、十二酸、十三酸 '十四 酸、十五酸、十六酸、十七酸、十八酸、十九酸、二十酸 、二十二酸、二十四酸、2-甲基丁酸、異丁酸、異戊酸、 三甲基乙酸、異己酸、2-乙基己酸、位置異構甲基己酸、 甲基十二酸及甲基十八酸、12-己基十八酸、異十八酸或 3,3-二甲基十八酸。 b) 烯酸、二烯酸、三烯酸、四烯酸、五烯酸及六烯 酸,及烷基支鏈(尤其是甲基支鏈)衍生物,其具有4至 24個碳原子,例如巴豆酸、異巴豆酸、己烯酸、3-十二烯 酸、十四烯酸、十六烯酸、油酸、反油酸、芥子酸、反芥 子酸、2,4-癸二烯酸、亞麻油酸、11,14-二十碳二烯酸、 油硬脂酸、次亞麻油酸、假油硬脂酸、花生油酸、 4,8,12,15,18,21-二十四碳六烯酸或反-2-甲基_2·丁烯酸。 〜)一羥基烷酸,其具有4至24個碳原子,較佳係 具有12至24個碳原子,較佳爲非支鏈,例如羥基丁酸、 羥基戊酸、羥基己酸、2-羥基十二酸、2-羥基十四酸、15-羥基十五酸、16-羥基十六酸、羥基十八酸。 c2 )以及一羥基烯酸,其具有4至24,較佳係具有 12至22,尤佳係具有16至22個碳原子(較佳爲非支鏈 ),且具有1至6,較佳係具有1至3個乙烯雙鍵,尤佳 係具有一個乙烯雙鍵,例如蓖麻油酸或反蓖麻油酸。 本發明方法之較佳起始材料尤其是天然脂肪,其爲主
S -12- 201229028 要是三甘油酯及少部分二甘油酯及/或單甘油酯的混合物 ,該等甘油酯亦經常爲混合物且含有上述範圍內之不同類 型脂肪酸基,尤其是具有8或更多個碳原子者。實例包括 植物油,諸如橄欖油、椰子油、棕櫚仁脂、巴巴蘇油、棕 櫚油、棕櫚仁油、花生甲、菜籽油、蓖麻油、芝麻油、葵 花籽油、黃豆油、大麻油、罌粟籽油、酪梨油、棉籽油、 小麥胚芽油、玉米油、南瓜籽油、菸草油、葡萄籽油、麻 風樹油、海藻油、卡蘭加油(karanja oil,水黃皮的油) 、亞麻齊油(camelina oil’ 亞麻仁油(linseed dotter oil ))、可可脂或者其他植物脂,以及動物脂肪,諸如牛脂 、豬脂肪、雞脂肪、骨脂、羊脂、曰本蠟、鯨油及其他魚 油,以及海產動物油。然而,同樣亦可能使用均勻三甘油 酯、二甘油酯及單甘油酯’不論其係從天然脂肪分離出或 藉由合成途徑獲得。此處之實例包括:甘油三丁酸酯、甘 油三己酸酯、甘油三辛酸酯、甘油三癸酸酯、甘油三月桂 酸酯、甘油三肉豆蔻酸酯、甘油三棕櫚酸酯、甘油三硬脂 酸酯、甘油三油酸酯、甘油三反油酸酯、甘油三亞麻油酸 酯、甘油三次亞麻油酸酯、甘油單棕櫚酸酯、甘油單硬脂 酸酯、甘油單油酸酯、甘油單癸酸酯、甘油單月桂酸酯、 甘油單肉豆蔻酸酯或混合甘油酯,例如甘油棕櫚酸二硬脂 酸酯、甘油二硬脂酸油酸酯、甘油二棕櫚酸油酸酯或甘油 肉豆蔻酸硬脂酸酯。 應暸解本發明內容中之一元醇意指僅具有一個OH基 之醇。一元醇之實例爲甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇及正 -13- 201229028 丁醇、異丁醇、第二丁醇或第三丁醇,以 、隨意地同樣爲支鏈之醇,例如戊醇、第 及/或2-乙基己醇。較佳係使用甲醇及乙 可單獨或呈混合物用於本發明方法中。 轉酯化觸媒之濃度根據所使用之單甘 或三甘油酯的量計爲0.001至20重量。/〇, 至5重量%,更佳爲0.1至2重量%。 所使用之活化劑的量根據所使用之轉 爲0.01至30重量%,較佳係具有0.1至 爲1至1 5重量%。 本發明方法可以熟悉本技術之人士習 行。在本發明方法進行過程中,較佳係攪 然而,反應混合物之較佳徹底混合亦可藉 人士熟知的其他方法獲致。
反應時間較佳係選自1至1 20分鐘之 至少98%,較佳係至少99%之轉化率。反 據於反應結束或停止之後仍存在之甘油鹿 酯、二甘油酯及單甘油酯之總和)計,該 據所使用之油或脂肪中所有該等組分的起 率可以簡單方式藉由氣體層析術測定,及 除以烷酯加上甘油酯之含量總和計算。可 獲得之脂肪酸烷酯可用作生質柴油。根據 之說明,根據測試方法ΕΝ 1 4 1 05,生質 0.2 %之甘油酯。在使用等莫耳量之NaOH 及支鏈或較長鏈 三戊醇、正己醇 醇。所提及之醇 油酯、二甘油酯 較佳係具有0.01 酯化觸媒的量計 2 0重量%,最佳 知之所有方式進 拌反應混合物。 由熟悉本技術之 範圍內。此獲致 應之轉化率係根 丨比例(=三甘油 甘油酯比例係根 始含量計。轉化 藉由將烷酯含量 藉由本發明方法 DIN EN 14214 柴油可不含多於 但無其他活化劑 -14- 201229028 的慣用轉酯化方法中,僅在延長時間之後獲致>99. 化率量級。由於NaOH可能水解單甘油酯、二甘油 甘油酯或對應之烷酯而形成對應的皂,此先導致產 且亦具有乳化作用,故慣用轉酯化方法中不希 NaOH濃度以增強反應速率。反應已結束後將烷酯 油相分離之相分離複雜或因而避免之。然後產物之 能極困難。 本發明方法可分批或連續(例如在管式反應器 槽、攪拌槽串級或熟悉本技術之人士已知之其他程 行。 較佳係在本發明方法中建立3:1至20:1範圍中 比(一元醇:單甘油酯、二甘油酯、三甘油酯)。 8 : 1之比尤佳。 觸媒系統較佳係作爲在所使用之一元醇中的溶 ,實際之轉酯化觸媒完全溶解,同時活化劑可以完 部分溶解形式存在。 轉酯化係在〇至200°c,較佳係在10至100°c 係在20至80°C之溫度範圍中進行。 轉酯化係在0.1至1〇〇巴,較佳係在0.5至50 佳係在1至5巴之壓力範圍中進行。 觸媒系統係與單甘油酯、二甘油酯或三甘油酯 的其他一元醇混合,該一元醇被消耗並釋出甘油。 ,在轉酯化反應開始時,整體觸媒系統(即轉酯化 活化劑)係作爲混合物形式存在。所使用之反應觸 8 %之轉 酯或三 物鬆散 望提高 相與甘 處理可 、攪拌 序)進 之莫耳 4:1至 液使用 全或僅 ,更佳 巴,最 及隨意 基本上 觸媒及 媒及活 -15- 201229028 化劑大部分分布在形成之較重質甘油相中。 可以不同方式處理反應混合物。一旦轉酯化已進行至 所希望轉化率,較佳係至98%或更高,通常形成脂肪酸烷 酯相及甘油相,熟悉本技術之人士藉由已知方法步驟(例 如傾析)可容易分離該等相。本發明之觸媒系統加速相分 離,此顯著使處理變容易並提高空間-時間產率。 本發明另外提出可藉由該方法獲得之脂肪酸烷酯用作 生質柴油成分的用途(例如根據說明D1NEN 14214)。 即使無其他細節,咸信熟悉本技術之人士可以最廣範 圍的方式來利用上述說明。因此較佳具體實例及實例應僅 以說明性揭示來看待而非強加任何類型之限制。 【實施方式】 以下茲參考實例說明本發明。本發明之其他具體實例 可以類似方法獲得。 實施例: 實施例1及1 b (非本發明): 將 500 g 海藻油(約 0.57 mol) 、58 g 甲醇(1.81 111〇1)及78之30%甲氧化鈉的甲醇溶液(〇〇4111〇1之轉 酯化觸媒)加熱至6 0 °C,混合並攪拌—小時。 然後’將該混合物導入分液漏斗,並測量出現澄清下 層甘油相所花費的時間。在所述實驗中,此花費8分15 秒及8分54秒。
S -16- 201229028 實施例2至20 (本發明): 將 500 g 海藻油(約 0_57 mol) 、58 g 甲醇(1.81 mol)及7 g含有各種不同活化劑之30%甲氧化鈉的甲醇 溶液(0.04 mol之轉酯化觸媒)加熱至60°C,混合並攪拌 —小時。 然後,將該混合物導入分液漏斗,並測量出現澄清下 層甘油相所花費的時間。 結果可見表1。 -17- 201229028 實施例 活化劑 濃度 r%i 相分離之時間 [分渺] 1 _ 8:45 lb • 8:15 2 氯化鉀(KC1) 15 4:30 3 氯化鉀(KC1) 30 5:00 4 甲氧化鉀(KOMe) 11 5:00 5 甲氧化鉀(KOMe) 17 4:00 6 乙氧化鉀(KOEt) 12 6:00 7 三級丁氧化鉀(KOt-Bu) 12 5:00 8 硬脂酸鉀 12 5:30 9 碳酸鉀(K2C03) 12 6:30 10 氯化铷(RbCl) 12 6:00 11 乙酸鉀(KOAc) 12 6:30 12 甲酸鉀(ko2ch). 12 4:30 13 K3『Fe(CN)6l 12 3:30 14 K4[Fe(CN)6l 12 5:30 15 氯化絶(CsCl) 12 4:30 15 磷酸鉀(Κ3Ρ04) 12 4:30 16 硫氰酸鉀(KSCN) 12 5:00 17 乙二醇 12 4:00 18 二甲基甲醯胺 12 3:30 19 丙醯胺 12 4:00 20 甘油 30 4:10 表1 實施例2 1 (非本發明): 將 500g 菜籽油(約 0.57mol) 、58g 甲醇(1.81 mol)及8.5 g之32 %甲氧化鉀的甲醇溶液(0.04 mol之轉 酯化觸媒)加熱至6(TC,混合並攪拌一小時。 然後,將該混合物導入分液漏斗,並測量出現澄清下
S -18- 201229028 層甘油相所花費的時間。在所述實驗中,此花費8分鐘。 實施例22至24 (本發明)‘· 將 500 g 菜籽油(約 0.57 mol) 、58 g 甲醇(1.81 mol)及8·5 g含有各種不同活化劑之32 %甲氧化鉀的甲醇 溶液(〇.〇4 mol之轉酯化觸媒)加熱至6〇°c,混合並攪拌 —小時〇 然後’將該混合物導入分液漏斗,並測量出現澄清下 層甘油相所花費的時間。 結果可見表2。
實施例25 (非本發明) 將300 g菜籽油(約0_34 m〇I ) 及35 g含有0.94 g ( 0.02 m〇1…a〇H的甲胃(1.09 加熱至 60〇C,混 合並攪拌一小時。 然後,將該混合物導入分液漏4 層甘油相所花費的時間。在所述實驗 ’並測量出現澄清下 中,此花費1 8分鐘 -19- 201229028 實施例26 (本發明): m〇l ) 、35 g 含有 0.94 g ( 09 mol )及 0.6 g 之 32% 甲 混合並攪拌一小時。 將3 00 g菜籽油(約0.34 0.02 mol )之 NaOH 的甲醇(1. 氧化鉀的甲醇溶液加熱至60°C, 然後’將該混合物導入分液漏斗,並測量出現澄清下 層甘油相所花費的時間。在所述實驗中,此花費16分鐘 實施例27 (非本發明): 將300 g菜好油(約0.34 m〇i)及35 g含有1.50 g( 0.02 mol)之KOH的甲醇(1.09 mol)加熱至601:,混合 並攪拌一小時。 然後’將該混合物導入分液漏斗,並測量出現澄清下 層甘油相所花費的時間。在所述實驗中,此花費21分鐘 實施例28 (本發明): 將300 g菜籽油(約0.34 mol)及35 g含有1.50 g( 0.02 mol)之KOH和〇·6 g用作活化劑的氯化細的甲醇( 1.09 mol)加熱至60 °C,混合並攪拌一小時❶ 然後’將該混合物導入分液漏斗,並測量出現澄清下 層甘油相所花費的時間。在所述實驗中,此花費19分鐘 〇 在所有實施例中,當使用本發明之觸媒系統時,至相 分離之時間明顯縮短》
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Claims (1)

  1. 201229028 七、申請專利範圍: 1. 一種包含轉酯化觸媒與至少一 之活化劑的觸媒系統用於催化轉酯化 化觸媒係選自鹼金屬與鹼土金屬烷氧 物之群組,而該至少一種轉酯化觸媒 包含鹽化合物、鈦酸酯及密度爲至少 物的群組。 2 ·如申請專利範圍第1項之用途 爲甲氧化鈉、甲氧化鉀、乙氧化鈉、 或氫氧化鉀。 3.如申請專利範圍第1或2項之 鹽化合物爲鈉、鉀、鎂、鈣、鋅或鐵 氟化物、乙酸鹽、甲酸鹽、磷酸鹽、 硫酸氫鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、碳酸氫 、硫氰酸鹽、硼酸鹽、矽酸鹽、鋁酸 鐵酸鹽。 4 .如申請專利範圍第1項之用途 酯爲鈦酸四甲酯、鈦酸四乙酯或鈦酸【 5 .如申請專利範圍第1項之用途 爲至少0_9 g/ml之非鹽化合物爲乙二 胺、二甲基甲醯胺、N·甲基甲醯胺、 胺、N -甲基乙醯胺、N_乙基乙醯胺、 胺、N-乙基丙醯胺、N_甲基吡咯啶酮: 6.如申請專利範圍第1項之用途 種該轉酯化觸媒以外 反應之用途,該轉酯 化物及鹼金屬氫氧化 以外的活化劑係選自 0.9 g/ml之非鹽化合 ,其中該轉酯化觸媒 乙氧化鉀、氫氧化鈉 用途,其中所使用之 之氯化物、溴化物、 磷酸氫鹽、硫酸鹽、 鹽、氰化物、氰酸鹽 鹽、烷氧化物或六氰 ,其中所使用之鈦酸 3異丙酯。 ,其中所使用之密度 醇、二乙二醇、甲醯 乙醯胺、二甲基乙醯 丙醯胺、N-甲基丙醯 泛/或二甲亞颯。 ,其中該觸媒系統係 -21 - 201229028 用於藉由將單甘油酯、二甘油酯或三甘油酯之轉酯化來製 備脂肪酸烷酯。 7. —種製備脂肪酸烷酯之方法,其包括在至少一種一 元醇之存在下的至少一種單甘油酯、二甘油酯或三甘油酯 的轉酯化,該方法之特徵在於將包含轉酯化觸媒與至少一 種該轉酯化觸媒以外之活化劑的觸媒系統用於催化,該轉 酯化觸媒係選自鹼金屬與鹼土金屬烷氧化物及鹼金屬氫氧 化物之群組,而該至少一種轉酯化觸媒以外的活化劑係選 自包含鹽化合物、鈦酸酯及密度爲至少〇.9 g/ml之非鹽化 合物的群組。 8. 如申請專利範圍第7項之方法,其中該轉酯化觸媒 爲甲氧化鈉、甲氧化鉀、乙氧化鈉、乙氧化鉀、氫氧化鈉 或氫氧化鉀。 9. 如申請專利範圍第7或8項之方法,其中該轉酯化 觸媒之濃度以所使用之單甘油酯、二甘油酯或三甘油酯之 數量計爲0.001至20重量%。 1 0.如申請專利範圍第7項之方法,其中該活化劑之 濃度以轉酯化觸媒之數量計爲至25重量%。 1 1 .如申請專利範圍第7項之方法,其中該轉酯化係 在0至200°C之溫度範圍中進行。 I2.如申請專利範圍第7項之方法,其中該轉酯化係 在0.1至100巴(bar)之壓力範圍中進行。 1 3 ·如申請專利範圍第7項之方法,其中所使用之一 元醇爲甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、 S -22- 201229028 二級丁醇或三級丁醇、戊醇、三級戊醇、正己醇及/或2-乙基己醇。 14. 一種藉由申請專利範圍第7至13項中之一或多項 的方法所製備之脂肪酸烷酯的用途,其係用作生質柴油之 成分。 -23- 201229028 四 指定代表圖: (一) 本案指定代表圖為:無 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明:無 201229028 五 本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學 式:無 3 -4-
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8624073B1 (en) * 2013-02-05 2014-01-07 Cpc Corporation, Taiwan Homogeneous catalysts for biodiesel production
EP2796526A1 (fr) * 2013-04-24 2014-10-29 Calude SARL Procédé et composition pour la mise en forme solide d'hydrocarbures et de corps gras liquides, dispositifs pour la mise en oeuvre de ce procédé et la fabrication de cette composition, et leur utilisation pour la dépollution
CZ306198B6 (cs) * 2014-04-02 2016-09-21 Radomír Kučera Způsob přípravy alkylesterů mastných kyselin
WO2017085158A1 (en) 2015-11-18 2017-05-26 Basf Se Polyester polyols with enhanced solubility
TWI612132B (zh) * 2015-12-16 2018-01-21 陳錦章 用於製造生質柴油之固體鹼觸媒、其製備方法及應用其之生質柴油製造方法
CN105695111A (zh) * 2016-03-10 2016-06-22 中国人民解放军第二炮兵工程大学 乙酯类花椒籽生物柴油及其制备方法
CN106833767A (zh) * 2017-04-19 2017-06-13 湖北文理学院 一种生物柴油
EP4074685B1 (de) 2021-04-16 2025-09-03 Evonik Operations GmbH Verfahren zur energieeffizienten herstellung von alkalimetallalkoholaten
ES3053209T3 (en) 2021-04-16 2026-01-20 Evonik Operations Gmbh Method for the energy-efficient production of alkali metal ethanolates
CN119585406A (zh) 2022-07-21 2025-03-07 巴斯夫欧洲公司 用于生物柴油生产的混合醇盐催化剂
US20250122434A1 (en) * 2023-10-16 2025-04-17 Galata Chemicals, Llc Biofuel and process for preparation thereof

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE332506C (de) 1918-06-09 1921-01-31 Heinrich Schott Verfahren und Filter zum Ablaeutern von Maische
US3141013A (en) * 1963-03-06 1964-07-14 North American Sugar Ind Inc Purification of transesterification mixtures
DE3415529A1 (de) 1984-04-26 1985-10-31 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verbesserung eines kontinuierlichen alkoholyseverfahrens
US6489496B2 (en) * 2000-07-12 2002-12-03 Cognis Corporation Transesterification process
EP1670882B1 (en) * 2003-10-09 2009-12-02 The Dallas Group of America, Inc. Purification of biodiesel with adsorbent materials
WO2007111604A1 (en) 2006-03-29 2007-10-04 Ptc Organics, Inc. Transesterification reaction of triglycerides and monohydric alcohols
DE102006028560A1 (de) * 2006-06-22 2007-12-27 Cognis Ip Management Gmbh Verfahren zur Umesterung von Triglyceriden
HRP20060287A2 (en) * 2006-08-30 2008-03-31 Kuftinec Josip Process for production of fatty acid esthers and fuels comprising fatty acid esthers
DE102006044467B4 (de) 2006-09-21 2008-07-17 Lurgi Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Fettsäure-Methylester oder Fettsäure-Ethylester
CN101423773A (zh) 2007-10-31 2009-05-06 山东科技大学 一种利用钙镁锌盐类促进生物柴油分层的方法
DE102007056703A1 (de) 2007-11-24 2009-06-04 Lurgi Gmbh Verfahren zum Herstellen von Fettsäureester bzw. Fettsäureethylester
CN103788027A (zh) * 2008-01-24 2014-05-14 普立万公司 用于环氧化大豆脂肪酸/脂肪酸酯的酯化的催化剂及其使用方法
TR200800520A2 (tr) * 2008-01-25 2009-08-21 Tübi̇tak-Türki̇ye Bi̇li̇msel Ve Teknoloji̇k Araştirma Kurumu Yağ asidi metil esterlerinin üretiminde kullanılabilecek homojen alkali polimerik jel katalizörün (hapjek) üretim prosesleri
PH12012501982A1 (en) * 2010-04-06 2019-06-14 Heliae Dev Llc Selective extraction of proteins from saltwater algae
US8540880B1 (en) * 2012-11-27 2013-09-24 Menlo Energy Management, LLC Pretreatment of biodiesel feedstock

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