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WO2003042343A1 - Esterification of fatty acids in oil - Google Patents

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Publication number
WO2003042343A1
WO2003042343A1 PCT/AT2002/000319 AT0200319W WO03042343A1 WO 2003042343 A1 WO2003042343 A1 WO 2003042343A1 AT 0200319 W AT0200319 W AT 0200319W WO 03042343 A1 WO03042343 A1 WO 03042343A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alcohol
fatty acids
catalyst
esterification
reaction
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/AT2002/000319
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Richard J. Gapes
Hans Baumgartner
Dragan Nimcevic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Publication of WO2003042343A1 publication Critical patent/WO2003042343A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11CFATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C3/00Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
    • C11C3/003Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fatty acids with alcohols

Definitions

  • the invention relates to a process for the esterification of fatty acids in oils and fats by introducing methyl alcohol or other lower alcohols into the liquid starting product.
  • oils and fats contain a certain percentage (from approx. 1 to over 40%) of free fatty acids (FFA).
  • FFA free fatty acids
  • FFA-containing material When refining fats / oils in oil refineries, FFA-containing material is usually treated with lye (mostly NaOH or KOH), whereby the FFA is saponified. This procedure is unsuitable in a biodiesel plant for various reasons.
  • the FFA react with the basic transesterification catalysts, producing the soaps (saponification).
  • the effects of this reaction are very unfavorable: high alkali consumption, increased neutralization effort, emulsion formation, lower yield.
  • the FFA When using FFA-containing oils and fats for the production of biodiesel, the FFA are usually esterified in a stirred tank. This reaction is usually before the transesterification reaction of the subsequently purified oil, using acidic catalysts (eg sulfuric acid). Since the esterification reaction is an equilibrium reaction, an almost complete esterification only takes place if one of the reaction products (for example water) is drawn off continuously or if one of the reactants (for example methanol) is present in excess.
  • acidic catalysts eg sulfuric acid
  • the reaction of the esterification differs fundamentally from the transesterification reaction.
  • 1 mol of acid organic or inorganic
  • 1 mol of alcohol reacts with 1 mol of alcohol, producing 1 mol of ester and 1 mol of water.
  • This reaction is an equilibrium reaction, whereby the equilibrium is usually only slightly shifted towards products.
  • the basis of the method according to the invention lies in the fact that the base-catalyzed transesterification reaction or the acid-catalyzed esterification reaction proceed much faster and more completely when the transesterification / esterification agent (methanol) is added to the fat / oil / FFA in a vaporous state. It is possible to catalyze acidic, basic and in some cases not at all, as will be explained below.
  • An embodiment of the process according to the invention for the esterification of the FFA with vaporous methanol can proceed as follows:
  • the fat / oil to be treated is extracted in e.g. 80 ° C preheated column filled. At the bottom of the column
  • the process can also be carried out continuously, e.g. constantly add the fat / oil and the catalyst to the top of the column and e.g. the fully reacted mixture is continuously removed at the bottom of the column.
  • the fully reacted mixture consists essentially of fat / oil, fatty methyl ester, methanol and catalyst (sulfuric acid). Since the fat / oil is immiscible with the methanol, the mixture is divided into a fat phase that also contains the fatty methyl ester and a methanol phase that contains the catalyst. The fat / oil now freed from the free fatty acids can then be easily transesterified to biodiesel.
  • a column without internals (thus a kind of simple tubular reactor) can be used, in which the flow through is not hindered. This promotes the discharge of the water formed during the esterification, which in turn shifts the equilibrium towards a reaction that is as complete as possible.
  • the process according to the invention thus consists in the presence in the presence of the fats or oils which are present in liquid form and which are optionally contaminated with free fatty acids with gaseous, for example technically pure methyl alcohol which has a temperature above its boiling point at the pressure prevailing in the reactor an acidic catalyst.
  • a preferred variant of the invention which relates to a continuous process, provides for e.g. at least substantially vertically arranged tubular reactor to supply the oil and the catalyst from above, while gaseous methyl alcohol is introduced from below and rises in the tubular reactor, the liquid reaction mixture which has reacted at the bottom and the excess methyl alcohol and water formed during the reaction at the top of the tubular reactor are withdrawn continuously in appropriate collecting sections. After condensing, the excess methyl alcohol, optionally cleaned and brought to the appropriate temperature and pressure, can be fed back to the tube reactor in the foot region thereof.
  • the fully reacted reaction mixture is fed to a settling tank or a continuously operating separator, in which it essentially separates into an oil phase lying on the bottom and a floating methanol phase.
  • settling tanks there are preferably so many available that the process in the tubular reactor can be operated continuously throughout.
  • Sulfuric acid is preferably used as the catalyst; sulfonic acids or any other acid which can be used as an esterification catalyst can also be used.
  • the catalyst itself is not the subject of the patent, therefore any suitable catalyst can be used, including basic and neutral catalysts.
  • the reaction is preferably carried out at ambient pressure, the methyl alcohol to be blown in having a temperature of about 65 ° C. (boiling point of the methyl alcohol under normal conditions) or above.
  • the reaction mixture heats up with cooling and partial condensation of the methyl alcohol.
  • the essence of the invention is essentially the gaseous nature of the alcohol, it is immaterial whether the alcohol is vaporized outside or inside the reactor. It is therefore also possible to bring the alcohol as a liquid into the reactor, where the alcohol is then e.g. the temperature of the oil / fat / FFA / etc. verdämpft. This can be particularly advantageous for designs that operate at ambient pressure (i.e. unpressurized) but at temperatures of the oil / grease / FFA / etc. work above the boiling point of the alcohol.
  • the invention is not restricted to the examples described.
  • different catalysts can be used, because of the gaseous alcohol and the temperatures used, "slower ones", which only become fully effective at higher temperatures. At particularly high temperatures, it is possible to dispense with the catalyst entirely or in large part Mixtures of alcohols and mixtures of alcohol with inert gas can be used, in particular azeotropic ones, in which the transition to the gas phase is energetically favorable and the preparation is simple.
  • the question of pressure is not critical, but it can have an impact on the profitability of the process, the yield and the course of the reaction: the volumes become smaller, the reactivity increases, the stripping effect decreases.
  • the reactor can have internals, fixed or movable (stirrer), tubular, standing or lying, if the appropriate flow is ensured.

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Abstract

The invention relates to a method for acid catalyzed esterification of fatty acids in oils and fats, i.e. esters of glycerin with fatty acids, by introducing low alcohols, especially methyl alcohol, into the liquid starting product. The invention is characterized in that the methyl alcohol or another alcohol is fed into the reaction mixture in a gaseous form. The invention also relates to embodiments of the above method.

Description

Veresterung von Fettsäuren in Ölen Esterification of fatty acids in oils

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veresterung von Fettsäuren in Ölen und Fetten durch Einbringen von Methylalkohol oder anderen niedrigen Alkoholen in das flüssige Ausgangsprodukt.The invention relates to a process for the esterification of fatty acids in oils and fats by introducing methyl alcohol or other lower alcohols into the liquid starting product.

Öle und Fette enthalten, in Abhängigkeit von deren Ursprung und Qualität, einen gewissen Prozentsatz (von ca. 1 bis über 40%) von freien Fettsäuren (free fatty acids- FFA).Depending on their origin and quality, oils and fats contain a certain percentage (from approx. 1 to over 40%) of free fatty acids (FFA).

Bei der Raffination von Fetten/Ölen in Ölraffinerien wird üblicherweise FFA-haltiges Material mit Lauge (meistens NaOH oder KOH) behandelt, wobei die FFA verseift werden. Diese Vorgangsweise ist in einer Biodiesel- Anlage aus verschiedenen Gründen ungeeignet.When refining fats / oils in oil refineries, FFA-containing material is usually treated with lye (mostly NaOH or KOH), whereby the FFA is saponified. This procedure is unsuitable in a biodiesel plant for various reasons.

Erstens funktioniert insb. aus wirtschaftlichen und aus betrieblichen Gründen das Ausfällen von FFA mittels Lauge nur bei FFA-Konzentrationen bis max. 10%. Das heißt, dass Fette/Öle von schlechter Qualität, welche relativ preiswert sind und ein Entsorgungsproblem darstellen, weswegen sie für die Biodiesel-Produktion von besonderem Interesse wären, mittels dieser Methode nicht zufriedenstellend zu behandeln sind. Weiters bewirkt die Be- handlung mit der Lauge (besonders bei hohen FFA-Anteilen) eine zusätzliche Hydrolyse des Fettes/Öles, wobei neue FFA-Mengen entstehen. Schließlich macht die Behandlung der in Form von Seife ausgefällten FFA das Vorhandensein zusätzlicher Verarbeitungsschritte (z.B. Separation, Destillation bei hohen Temperaturen und unter Vakuum) notwendig. Dabei kann das durch Seifenspaltung hervorgerufene Entstehen anorganischer Salze zusätzli- ehe Entsorgungsprobleme verursachen.Firstly, for economic and operational reasons, the failure of FFA using lye only works at FFA concentrations up to max. 10%. This means that fats / oils of poor quality, which are relatively inexpensive and pose a disposal problem, which is why they would be of particular interest for biodiesel production, cannot be treated satisfactorily using this method. Furthermore, the treatment with the lye (especially with high FFA contents) causes an additional hydrolysis of the fat / oil, whereby new FFA quantities are created. Finally, the treatment of the FFA precipitated in the form of soap necessitates the presence of additional processing steps (e.g. separation, distillation at high temperatures and under vacuum). The formation of inorganic salts caused by soap splitting can cause additional disposal problems.

Bei der Biodieselherstellung reagieren die FFA mit den basischen Umesterungskatalysato- ren, wobei die Seifen entstehen (Verseifung). Die Auswirkungen dieser Reaktion sind sehr ungünstig: hoher Laugeverbrauch, erhöhter Neutralisationsaufwand, Emulsionsbildung, niedrigere Ausbeute.When producing biodiesel, the FFA react with the basic transesterification catalysts, producing the soaps (saponification). The effects of this reaction are very unfavorable: high alkali consumption, increased neutralization effort, emulsion formation, lower yield.

Bei der Verwendung von FFA-haltigen Ölen und Fetten zur Biodieselherstellung werden die FFA üblicherweise in einem Rührbehälter verestert. Diese Reaktion wird im Regelfall vor der Umesterungsreaktion des anschließend gereinigten Öls durchgeführt, wobei saure Katalysatoren (z.B. Schwefelsäure) eingesetzt werden. Da die Veresterungsreaktion eine Gleichgewichtsreaktion ist, findet eine nahezu vollständige Veresterung nur dann statt, wenn eines der Reaktionsprodukte (z.B. Wasser) kontinuierlich abgezogen wird oder wenn einer der Reaktante (z.B. Methanol) im Überschuss vorhanden ist.When using FFA-containing oils and fats for the production of biodiesel, the FFA are usually esterified in a stirred tank. This reaction is usually before the transesterification reaction of the subsequently purified oil, using acidic catalysts (eg sulfuric acid). Since the esterification reaction is an equilibrium reaction, an almost complete esterification only takes place if one of the reaction products (for example water) is drawn off continuously or if one of the reactants (for example methanol) is present in excess.

Es ist auch möglich, statt des Methylalkohols einen anderen niedrigen Alkohol, beispielsweise Ethanol, Propanol, Butanol und in Sonderfällen selbst Pentanol zu verwenden und so zu den entsprechenden Estern zu kommen, doch wird aus Kostengründen und wegen der einfacheren Reaktion zumeist Methylalkohol verwendet.It is also possible to use another lower alcohol, for example ethanol, propanol, butanol and, in special cases, even pentanol instead of the methyl alcohol and thus to obtain the corresponding esters, but methyl alcohol is mostly used for reasons of cost and because of the simpler reaction.

Die Reaktion der Veresterung unterscheidet sich grundlegend von der Umesterungsreaktion. Bei der Veresterung reagiert 1 mol Säure (organisch oder anorganisch) mit 1 mol Alkohol, wobei 1 mol Ester und 1 mol Wasser entstehen. Diese Reaktion ist eine Gleichge- wichtsreaktion, wobei das Gleichgewicht im Regelfall nur leicht in Richtung Produkte verschoben ist.The reaction of the esterification differs fundamentally from the transesterification reaction. During the esterification, 1 mol of acid (organic or inorganic) reacts with 1 mol of alcohol, producing 1 mol of ester and 1 mol of water. This reaction is an equilibrium reaction, whereby the equilibrium is usually only slightly shifted towards products.

Während die Umesterung sowohl basisch wie auch sauer katalysiert werden kann, werden bei der Veresterung im Stand der Technik ausschließlich sauere Katalysatoren verwendet. Für die technischen Zwecke wird meistens Schwefelsäure eingesetzt.While the transesterification can be catalyzed both basic and acidic, only acidic catalysts are used in the esterification in the prior art. Sulfuric acid is mostly used for technical purposes.

Die Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Tatsache, dass die basisch katalysierte Umesterungsreaktion oder die sauer katalysierte Veresterungsreaktion viel schneller und vollständiger verlaufen, wenn der Umesterungs/Veresterungsagens (Metha- nol) dem Fett/Öl/FFA in dampfförmigem Zustand zugefügt wird. Dabei ist es möglich, sauer, basisch und in einigen Fällen gar nicht zu katalysieren, wie weiter unten dargelegt wird.The basis of the method according to the invention lies in the fact that the base-catalyzed transesterification reaction or the acid-catalyzed esterification reaction proceed much faster and more completely when the transesterification / esterification agent (methanol) is added to the fat / oil / FFA in a vaporous state. It is possible to catalyze acidic, basic and in some cases not at all, as will be explained below.

Eine Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Veresterung der FFA mit dampfförmigem Methanol kann verläuft folgendermaßen: Das zu behandelnde Fett/Öl wird in einer auf z.B. 80 °C vorgeheizten Kolonne befüllt. Am unteren Ende der Kolonne wirdAn embodiment of the process according to the invention for the esterification of the FFA with vaporous methanol can proceed as follows: The fat / oil to be treated is extracted in e.g. 80 ° C preheated column filled. At the bottom of the column

Methanol in dampfförmigem Zustand eingeführt. Nach der Sättigung der Mischung mit dem auskondensierten Methanol beginnen die Methanol-Dämpfe die Mischung zu verlassen, wobei die Gasbläschen auch eine Strippwirkung aufweisen. Diese Strippwirkung scheint für den Ablauf der Reaktion von besonderer Bedeutung zu sein, da nach der Zugabe von Katalysator (Schwefelsäure) aus freien Fettsäuren und Methanol Fettsäuremethyle- ster und Wasser entstehen, wobei Wasser herausgestrippt werden kann. Durch das Herausstrippen von Wasser wird die Veresterungsreaktion ständig in Richtung Produkte verschoben, so dass hohe Umsetzungsgrade von Fettsäuren möglich sind.Methanol introduced in the vapor state. After the mixture is saturated with The methanol vapors begin to leave the mixture after the condensed methanol, the gas bubbles also having a stripping effect. This stripping effect appears to be of particular importance for the course of the reaction, since after the addition of catalyst (sulfuric acid) free fatty acids and methanol form fatty acid methyl esters and water, water being able to be stripped out. By stripping water, the esterification reaction is constantly shifted towards products, so that high degrees of conversion of fatty acids are possible.

Das Verfahren kann auch kontinuierlich geführt werden, indem man z.B. am Kopf der Kolonne ständig das Fett/Öl und den Katalysator dazufügt und z.B. am Boden der Kolonne ständig die ausreagierte Mischung entfernt.The process can also be carried out continuously, e.g. constantly add the fat / oil and the catalyst to the top of the column and e.g. the fully reacted mixture is continuously removed at the bottom of the column.

Die ausreagierte Mischung besteht im wesentlichen aus Fett/Öl, Fettmethylester, Methanol und Katalysator (Schwefelsäure). Da das Fett/Öl mit dem Methanol nicht mischbar ist, teilt sich die Mischung in eine Fettphase die auch das Fettmethylester enthält und in eine Methanol-Phase die den Katalysator enthält. Das nun von den freien Fettsäuren befreite Fett/Öl kann anschließend leicht zum Biodiesel umgeestert werden.The fully reacted mixture consists essentially of fat / oil, fatty methyl ester, methanol and catalyst (sulfuric acid). Since the fat / oil is immiscible with the methanol, the mixture is divided into a fat phase that also contains the fatty methyl ester and a methanol phase that contains the catalyst. The fat / oil now freed from the free fatty acids can then be easily transesterified to biodiesel.

Die durch Strippen hervorgerufene ständige Entfernung eines der Reaktionsprodukte (insb. z.B. Wasser) trägt dazu bei, dass die Veresterung von freien Fettsäuren in relativ kurzer Zeit und mit hoher Ausbeute durchgeführt werden kann. So ist mit dieser Methode möglich, den Gehalt von Fettsäuren im Altspeisefett von 8-10% in nur 30 Minuten auf ca. 0,5% zu reduzieren. Im Vergleich mit anderen gängigen Verfahren (Veresterung im Rührkessel auf 120 °C, Veresterung unter hohem Druck) bringen diese Tatsachen dem Verfahren mit dampfförmigem Methanol entscheidende Vorteile.The constant removal of one of the reaction products (in particular, e.g. water) caused by stripping contributes to the fact that the esterification of free fatty acids can be carried out in a relatively short time and with a high yield. With this method it is possible to reduce the content of fatty acids in used cooking fat from 8-10% in only 30 minutes to approx. 0.5%. In comparison with other common processes (esterification in a stirred tank at 120 ° C., esterification under high pressure), these facts bring decisive advantages to the process with vaporous methanol.

Von Bedeutung ist auch, dass z.B. eine Kolonne ohne Einbauten (somit eine Art einfacher Rohrreaktor) verwendet werden kann, bei dem das Durchströmen nicht behindert wird. Dies fördert das Austragen des beim Verestern entstehenden Wassers, wodurch wiederum die Gleichgewichtslage zu einer möglichst vollständigen Reaktion hin verschoben wird. Es besteht somit das erfindungsgemäße Verfahren darin, die in flüssiger Form vorliegenden Fette bzw. Öle, die gegebenenfalls mit freien Fettsäuren verunreinigt sind, mit gasförmigem, z.B. technisch reinem Methylalkohol, der mit einer Temperatur oberhalb seines Kochpunktes bei dem im Reaktor herrschenden Druck, in Gegenwart eines sauren Kataly- sators zu versetzen.It is also important that, for example, a column without internals (thus a kind of simple tubular reactor) can be used, in which the flow through is not hindered. This promotes the discharge of the water formed during the esterification, which in turn shifts the equilibrium towards a reaction that is as complete as possible. The process according to the invention thus consists in the presence in the presence of the fats or oils which are present in liquid form and which are optionally contaminated with free fatty acids with gaseous, for example technically pure methyl alcohol which has a temperature above its boiling point at the pressure prevailing in the reactor an acidic catalyst.

Eine bevorzugte Variante der Erfindung, die ein kontinuierliches Verfahren betrifft, sieht vor, einem z.B. zumindest im wesentlichen vertikal angeordneten Rohrreaktor das Öl und den Katalysator von oben zuzuführen, während von unten gasförmiger Methylalkohol ein- gebracht wird und im Rohrreaktor aufsteigt, wobei das zu Ende reagierte flüssige Reaktionsgemisch am Fuß und der überschüssige Methylalkohol und bei der Reaktion gebildetes Wasser am Kopf des Rohrreaktors in entsprechenden Sammelabsclinitten das Rohrreaktors kontinuierlich abgezogen werden. Der überschüssige Methylalkohol kann nach dem Kondensieren, gegebenenfalls gereinigt und entsprechend auf Temperatur und Druck gebracht, dem Rohrreaktor in dessen Fußbereich wieder zugeführt werden. Das fertig reagierte Reaktionsgemisch wird einem Absetztank oder einem kontinuierlich arbeitenden Separator zugeführt, in dem es sich im wesentlichen in eine am Boden liegende Ölphase und eine aufschwimmende Methanolphase trennt. Es stehen bei Verwendung von Absetztanks bevorzugt so viele davon zur Verfügung, dass das Verfahren im Rohrreaktor durchgehend kontinuierlich betrieben werden kann.A preferred variant of the invention, which relates to a continuous process, provides for e.g. at least substantially vertically arranged tubular reactor to supply the oil and the catalyst from above, while gaseous methyl alcohol is introduced from below and rises in the tubular reactor, the liquid reaction mixture which has reacted at the bottom and the excess methyl alcohol and water formed during the reaction at the top of the tubular reactor are withdrawn continuously in appropriate collecting sections. After condensing, the excess methyl alcohol, optionally cleaned and brought to the appropriate temperature and pressure, can be fed back to the tube reactor in the foot region thereof. The fully reacted reaction mixture is fed to a settling tank or a continuously operating separator, in which it essentially separates into an oil phase lying on the bottom and a floating methanol phase. When using settling tanks, there are preferably so many available that the process in the tubular reactor can be operated continuously throughout.

Als Katalysator wird bevorzugt Schwefelsäure verwendet, auch Sulfonsäuren oder jede andere als Veresterungskatalysator verwendbare Säure kann eingesetzt werden. Wobei der Katalysator selbst nicht Gegenstand des Patentes ist, es kann daher jegliche geeignetes Ka- talyst verwendet werden, somit auch basische und neutrale Katalysatoren.Sulfuric acid is preferably used as the catalyst; sulfonic acids or any other acid which can be used as an esterification catalyst can also be used. The catalyst itself is not the subject of the patent, therefore any suitable catalyst can be used, including basic and neutral catalysts.

Die Reaktion wird bevorzugt bei Umgebungsdruck geführt, wobei der einzublasende Methylalkohol eine Temperatur von etwa 65°C (Kochpunkt des Methylalkohols bei Normalbedingungen) oder darüber aufweist. Im Zuge der leicht exothermen Reaktion erwärmt sich das Reaktionsgemisch unter Abkühlung und teilweiser Kondensation des Methylalkohols. Besonders, wenn bei Umgebungstemperatur erstarrte bzw. feste Fette erfindungsgemäß behandelt werden sollen, ist es notwendig, bei Ölen empfehlenswert, eine Tempera- turerhöhung dieser Ausgangsstoffe vorzunehmen, sodass die Kondensation des Methylalkohols in der Reaktionsmischung vernachlässigbar oder überhaupt unterbunden wird.The reaction is preferably carried out at ambient pressure, the methyl alcohol to be blown in having a temperature of about 65 ° C. (boiling point of the methyl alcohol under normal conditions) or above. In the course of the slightly exothermic reaction, the reaction mixture heats up with cooling and partial condensation of the methyl alcohol. Particularly if fats which have solidified or solidified at ambient temperature are to be treated according to the invention, it is recommended, for oils, to have a temperature To increase the starting of these starting materials so that the condensation of the methyl alcohol in the reaction mixture is negligible or even prevented.

Da das Wesen der Erfindung im Kern die gasförmige Natur des Alkohols ist, ist es unerheblich ob der Alkohol außerhalb oder innerhalb des Reaktors verdämpft wird. Es ist daher auch möglich den Alkohol als Flüssigkeit in den Reaktor zu bringen, wo dann der Alkohol auf Grunde z.B. der Temperatur des Öls/Fettes/FFA/u.s.w. verdämpft. Dies kann insb. bei Ausführungen vorteilhaft sein, die bei Umgebungsdruck (d.h. drucklos) aber bei Temperaturen des Öls/Fettes/FFA/u.s.w. oberhalb des Siedepunktes des Alkohols arbeiten.Since the essence of the invention is essentially the gaseous nature of the alcohol, it is immaterial whether the alcohol is vaporized outside or inside the reactor. It is therefore also possible to bring the alcohol as a liquid into the reactor, where the alcohol is then e.g. the temperature of the oil / fat / FFA / etc. verdämpft. This can be particularly advantageous for designs that operate at ambient pressure (i.e. unpressurized) but at temperatures of the oil / grease / FFA / etc. work above the boiling point of the alcohol.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele im Labormaßstab näher erläutert:The invention is explained in more detail on the laboratory scale using the following exemplary embodiments:

Versuch 1: In der Stripp-Kolonne wurde 200 g Altspeiseöl (FFA-Gehalt 8,86%) mit Methanoldampf durchgeblasen, bis am Kühler die ersten Tropfen kondensierten. Dann wurde 2,5 ml 96% Schwefelsäure dazugegeben, wobei das Einblasen von Mehanoldampf für die nächsten 10 Minuten fortgesetzt wurde. Anschließende Messung des FFA- Restgehaltes ergab 1,85% (d.h. die Reaktionsausbeute betrug 79,1%).Experiment 1: 200 g of used cooking oil (FFA content 8.86%) was blown through with methanol vapor in the stripping column until the first drops condensed on the cooler. Then 2.5 ml of 96% sulfuric acid was added while blowing in steam for the next 10 minutes. Subsequent measurement of the residual FFA content was 1.85% (i.e. the reaction yield was 79.1%).

Versuch 2: Es wurde wie im Versuch 1 verfahren, wobei aber die Reaktionszeit nach der Zugabe von Katalysator (Schwefelsäure) auf 20 Minuten verlängert wurde. Anschließende Messung des FFA-Restgehaltes ergab 0,89% (d.h. die Reaktionsausbeute betrug 89,9%).Experiment 2: The procedure was as in experiment 1, but the reaction time after the addition of catalyst (sulfuric acid) was extended to 20 minutes. Subsequent measurement of the residual FFA content was 0.89% (i.e. the reaction yield was 89.9%).

Versuch 3: Es wurde wie im Versuch 2 verfahren, wobei aber die Reaktionszeit nach der Zugabe von Katalysator (Schwefelsäure) auf 30 Minuten verlängert wurde. Anschließende Messung des FFA-Restgehaltes ergab 0,54% (d.h. die Reaktionsausbeute betrug 93,9%).Experiment 3: The procedure was as in experiment 2, but the reaction time after the addition of catalyst (sulfuric acid) was extended to 30 minutes. Subsequent measurement of the residual FFA content gave 0.54% (i.e. the reaction yield was 93.9%).

Versuch 4: Bei diesem Versuch wurde die sogenannte FFA-Phase, die bei der Fettmethylesterherstellung als Nebenprodukt während der Aufarbeitung der angefallenen Glycerin- Phase entsteht, eingesetzt. Diese FFA-Phase enthielt 26,96% FFA. Es wurden 200 g dieser Phase in der üblichen Kolonne eingesetzt und mit Methanoldampf gestrippt. Nach der Zu- gabe von 2 g 96% Schwefelsäure wurden die FFA-Restgehalte nach 10, 20, 30 und 45 Minuten gemessen. Die Messungen ergaben folgende Ergebnisse:Experiment 4: In this experiment, the so-called FFA phase, which is produced as a by-product in the production of fatty methyl esters during the working up of the glycerol phase obtained, was used. This FFA phase contained 26.96% FFA. 200 g of this phase were used in the usual column and stripped with methanol vapor. After the After 2 g of 96% sulfuric acid, the residual FFA contents were measured after 10, 20, 30 and 45 minutes. The measurements gave the following results:

Nach 5 Minuten: FFA-Restgehalt: 7,40% Ausbeute: 72,55% Nach 10 Minuten: FFA-Restgehalt: 5,73% Ausbeute: 78,75%After 5 minutes: residual FFA: 7.40% yield: 72.55% After 10 minutes: residual FFA: 5.73% yield: 78.75%

Nach 20 Minuten: FFA-Restgehalt: 1,77% Ausbeute: 93,43%After 20 minutes: residual FFA content: 1.77% yield: 93.43%

Nach 30 Minuten: FFA-Restgehalt: 0,91% . Ausbeute: 96,62%After 30 minutes: residual FFA content: 0.91%. Yield: 96.62%

Nach 45 Minuten: FFA-Restgehalt: 0,21% Ausbeute: 99,22%After 45 minutes: residual FFA content: 0.21% yield: 99.22%

Versuch 5: Bei diesem Versuch wurde die FFA-Phase eingesetzt, die 48,86%) FFA enthielt. Sonst blieben die Versuchsbedingungen unverändert. Die FFA-Restgehalte wurden nach 25, 30 und 40 Minuten mit folgenden Ergebnissen gemessen:Experiment 5: In this experiment, the FFA phase was used, which contained 48.86%) FFA. Otherwise the test conditions remained unchanged. The residual FFA contents were measured after 25, 30 and 40 minutes with the following results:

Nach 25 Minuten: FFA-Restgehalt: 4,28% Ausbeute: 91,20% Nach 30 Minuten: FFA-Restgehalt: 1,86% Ausbeute: 96,20%After 25 minutes: residual FFA: 4.28% yield: 91.20% After 30 minutes: residual FFA: 1.86% yield: 96.20%

Nach 40 Minuten: FFA-Restgehalt: 0,85% Ausbeute: 98,27%After 40 minutes: residual FFA content: 0.85% yield: 98.27%

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt. So können unterschiedliche Katalysatoren verwendet werden, wegen des gasförmig vorliegenden Alkohols und der dabei verwendeten Temperaturen auch „Langsamere ", die erst bei höheren Temperaturen ihre Wirksamkeit voll entfalten. Bei besonders hohen Temperaturen ist es möglich, auf den Katalysator gänzlich oder großteils zu verzichten. Es können Mischungen von Alkoholen und Mischungen von Alkohol mit inertem Gas verwendet werden, insbesonders azeotrope, bei denen der Übergang in die Gasphase energetisch günstig und die Herstellung einfach ist.The invention is not restricted to the examples described. For example, different catalysts can be used, because of the gaseous alcohol and the temperatures used, "slower ones", which only become fully effective at higher temperatures. At particularly high temperatures, it is possible to dispense with the catalyst entirely or in large part Mixtures of alcohols and mixtures of alcohol with inert gas can be used, in particular azeotropic ones, in which the transition to the gas phase is energetically favorable and the preparation is simple.

Die Frage des Druckes ist nicht kritisch, kann aber auf die Rentabilität des Verfahrens, die Ausbeute und den Ablauf der Reaktion Auswirkungen haben: Die Volumina werden kleiner, die Reaktivität erhöht sich, der Strippeffekt nimmt ab. Der Reaktor kann Einbauten, feste oder bewegliche (Rührer), aufweisen, rohrförmig sein, stehend oder auch liegend, wenn für die passende Durchströmung gesorgt ist.The question of pressure is not critical, but it can have an impact on the profitability of the process, the yield and the course of the reaction: the volumes become smaller, the reactivity increases, the stripping effect decreases. The reactor can have internals, fixed or movable (stirrer), tubular, standing or lying, if the appropriate flow is ensured.

In welcher Form die Alkohole vorliegen, z.Bsp. n-Butanol, iso-Butanol etc. ist ohne große Bedeutung, in der Beschreibung wird daher darauf nicht eingegangen. In what form the alcohols are present, e.g. n-Butanol, iso-butanol etc. is of no great importance, so it is not dealt with in the description.

Claims

Patentansprüche: claims: 1. Verfahren zur Veresterung von freien Fettsäuren (FF As) in Ölen und Fetten, nämlich den Estern des Glyzerins mit Fettsäuren, durch Einbringen von niedrigen Alkoholen, insbe- sondere von Methylalkohol, in das flüssige Ausgangsprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass die gegebenenfalls mit freien Fettsäuren verunreinigten Fette bzw. Öle mit einem technisch reinem, gasförmigen, niedrigen Alkohol, der eine Temperatur aufweist, die über seinem Kochpunkt bei dem im Reaktor herrschenden Druck liegt, bevorzugt in Gegenwart eines Katalysators versetzt werden. 1. Process for the esterification of free fatty acids (FF As) in oils and fats, namely the esters of glycerol with fatty acids, by introducing lower alcohols, in particular methyl alcohol, into the liquid starting product, characterized in that the free, if appropriate Fats or oils contaminated with fatty acids are mixed with a technically pure, gaseous, low alcohol which has a temperature which is above its boiling point at the pressure prevailing in the reactor, preferably in the presence of a catalyst. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol, wie an sich bekannt, Methylalkohol ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the alcohol, as known per se, is methyl alcohol. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren kontinuierlich in einem zumindest im bevorzugt im wesentlichen vertikal angeordneten Rohrreaktor durchgeführt wird, dass das Öl und gegebenenfalls der Katalysator von oben zuge- führt werden, dass unten gasförmiger Alkohol eingebracht wird, und dass das zu Ende reagierte Reaktionsgemisch am Fuß und der überschüssige Alkohol und Wasser am Kopf des Rohrreaktors in entsprechenden Sammelabschnitten das Rohrreaktors kontinuierlich abgezogen werden.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the method is carried out continuously in an at least substantially vertical tubular reactor, that the oil and optionally the catalyst are supplied from above, that gaseous alcohol is introduced at the bottom, and that the reaction mixture which has reacted to the end and the excess alcohol and water at the top of the tube reactor are continuously withdrawn from the tube reactor in corresponding collecting sections. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der am Kopf des Rohrreak- tors abgezogene überschüssige Alkohol nach dem Kondensieren, gegebenenfalls gereinigt und entsprechend auf Temperatur und Druck gebracht, dem Rohrreaktor in dessen Fußbereich wieder zugeführt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the excess alcohol drawn off at the top of the tube reactor, after condensation, optionally cleaned and brought to temperature and pressure accordingly, is fed back to the tube reactor in the foot region thereof. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4; dadurch gekennzeichnet, dass es bei Umgebungsdruck durchgeführt wird und dass der Methylalkohol mit einer Temperatur von etwa 65°C oder darüber eingeblasen wird.5. The method according to any one of claims 2 to 4; characterized in that it is carried out at ambient pressure and that the methyl alcohol is blown in at a temperature of about 65 ° C or above. 6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Katalysator, wie an sich bekannt, Schwefelsäure oder eine andere als Katalysator für die Veresterungsreaktion geeignete Säure verwendet wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the catalyst used, as known per se, sulfuric acid or another acid suitable as a catalyst for the esterification reaction.
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