脂肪酸和脂肪酸酯的生产方法技术

本发明专利技术涉及从包含皂的起始原料形成脂肪酸、脂肪酸酯或它们的混合物的方法，在该方法中金属离子形成剂被添加到起始原料中，形成混合物，该混合物含有不溶性相和液相，不溶性与该液相分离，和酸被添加到不溶性相中以形成脂肪酸，或一元醇和酸催化剂被添加进去形成形成脂肪酸酯，因此形成两相，水性相和有机相，或首先添加酸和然后添加一元醇和酸催化剂到所形成的脂肪酸的至少一部分中以酯化该脂肪酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及从包括皂的起始原料形成脂肪酸、脂肪酸酯或它们的混合物的方法， 以及所形成的混合物的用途。本专利技术的背景生物柴油主要是通过长链脂肪酸与醇(甲醇)的酯基转移反应所形成的脂肪酸甲 酯。天然脂肪的脂肪酸酯主要由三酸甘油酯组成，据此，无法作为生物柴油的水溶性甘油在 酯基转移中释放出来。此外，混入到甘油水溶液中的醇(甲醇)和脂肪酸的盐(后面的皂) 在该过程中释放。含有甘油、醇和皂的这一级分(fraction)仍然具有高能量含量，特别地 就该皂而言。理论上，从三酸甘油酯产生10衬％的甘油。取决于该工艺条件，皂的比例能够 大大地改变并从三酸甘油酯的原始总量提高至百分之几十。因为该皂化合物分散和部分地 溶于所形成的甘油的水溶液中，它们从水溶液中的分离是困难的。该皂干扰在脂溶性的脂 肪酸酯与水溶性甘油之间的相并且倾向于形成不同程度的乳液，在大规模工艺中就分离技 术产生挑战性问题。醇如甲醇的除去也将也需要高投入的真空蒸馏。因此，能够推断，在现 代技术中使用上述方法制造生物柴油是原材料的最多能量富含部分的未充分利用。为了提 高它们的使用价值在该工艺中产生的化合物的提纯仅仅就所需的提纯步骤而言早已是高 度不经济的。在由于上述原因所引起的较大程度上，已经发现了水性甘油、皂和醇(甲醇)的混 合物的利用的非成本有效的解决方案。还没有将含有甘油作为组分的多组分混合物转化成商购产品的商业上经济的理 想解决方案。这一技术缺陷的重要性特别地强调为对于除化石原料外的能量原料的可再生 资源来说的有意义的增长。专利技术的简要说明本专利技术涉及从包括皂的起始原料形成脂肪酸、脂肪酸酯或它们的混合物的方法。更具体地说，根据本专利技术的方法体现特征于在权利要求1的特征部分中所述的内容。根据本专利技术的用途另一方面体现特征于在权利要求15和16中所述的内容。本专利技术提供与工艺相关的问题的新解决方案，在该工艺中根据成熟的方法通过使 用甲醇或其它短链醇从含甘油酯的脂肪(通过用碱金属醇盐处理它们)生产脂肪酸的酯。 甘油和其它醇以及脂肪酸的水溶性碱金属盐、皂，是在该工艺中形成的。混合物的甘油和皂 降低了在该工艺中所使用的原始脂肪中所含的总碳的利用率，因此降低了该工艺的经济效 率。与纯甘油相比，在生物柴油的生产中所形成的甘油的利用的主要缺点是它所含有的作 为杂质的水，皂和有毒的甲醇或其它短链醇。众所周知的是，皂在水中和在含有水不溶性油的混合物中的存在防止水相与油相 彼此分离。在不纯的多元醇的水溶液中，该皂干扰在水与从脂肪酸酯形成的类脂之间的相， 因此分离所述相变得复杂并且甚至在最好的情况下它含有水和更好溶于水相中的其它组 分。本专利技术的优点是集成的单元操作机构，借助于该机构，从含烃链的脂肪酸和短链醇形成的酯能够从能量经济性利用困难的不纯甘油次流股(minor flow)重新形成，该次流 股从有机脂肪的酯基转移中释放。用于该工艺的装置是简单的并且与其相关的技术就生产 和用途而言是已知的。根据本专利技术的方法不限于生产规模，但它是容易扩大规模的。本专利技术允许，尤其，能量富含皂的回收和再循环到脂肪酸或游离脂肪酸的醇酯中。 本专利技术的工艺技术和经济优点是，对于脂肪酸酯和脂肪酸的制造，利用该工艺，由含有醇基 和含有杂质的化合物组成的级分的总碳利用率能够通过一种工艺得到解决，该工艺既不需 要能量需求型的单元操作如加热，也不需要增压单元操作并且为了发挥功能仅仅需要此类 化学品的使用，该化学品能够引入到根据本专利技术的方法的内部循环中。与现有技术相比，在每一方面本专利技术通过加强原料的总利用率和因此减少对于使 用其它原料的需要来更有效地实现可持续发展的原理。根据本专利技术的方法由功能性机构组 成，它具有将脂肪酸和它的醇酯的生产成本不断改进到消费者所接受的水平的先决条件。附图的简述附图说明图1描绘了根据本专利技术的方法的主要执行步骤。本专利技术的详细说明因为对于包括皂和多元醇和一元醇的混合物的利用没有发现有益的解决方案，所 以这些组分应该以某种方式彼此被分离以便单独地利用这些组分。我们已经发现，皂能够容易地从包含甘油的油-水-醇乳液中沉淀出来，自然分离 的沉淀物被回收并且对于该沉淀物进行甲基化程序，据此从皂形成成品生物柴油即脂肪酸 的甲酯。其它酯也能够通过该方法来生产。在这一方面，不纯甘油级分的皂组分早已可用 作生物柴油的原料。因此，该皂能够几乎定量地与其它组分分离。剩下的甘油溶液，在没有 皂的存在下，能够单独地利用。因此，本专利技术涉及从包括皂(优选醇和皂)的起始原料形成脂肪酸、脂肪酸酯或它 们的混合物的方法。该醇优选是甲醇，乙醇，1丙醇或多元醇，最优选甘油。该术语“皂”指脂肪酸的盐。特别地，本专利技术涉及包括几个步骤的方法，其中金属离子形成剂被添加到起始原 料中以生产包括不溶性相和液相的混合物。不溶性相与该液相分离，和酸被添加到前者中。 在分离不溶性相之后，优选的是重复沉淀离子形成剂在液相中的添加和按照上述方法处理 所形成的沉淀物。这一步骤能够重复，直到沉淀物的形成已经基本上减少为止。酸被添加到 合并的不溶性相中以形成脂肪酸。该脂肪酸被回收并且原样使用或添加一元醇和酸催化剂 以形成脂肪酸酯。因此，形成两个相，水相和有机相。这些相彼此分离并且优选都被收集。 有机相因此含有脂肪酸酯。任选地，一元醇和酸在没有脂肪酸的单独回收的情况下被添加 到不溶性相中，据此还形成了水相和有机相，其中有机相含有脂肪酸酯。因此，该脂肪酸能够原样使用或通过用单羟基短链醇处理脂肪酸，来使用该醇由 其形成适合于生物柴油的脂肪酸酯。所述方法需要的程序能够由所属
的专业人员 进行并且没有复杂的装置，同样地所需的添加剂(试剂)是已知的，安全的并且它们具有已 确定的最终使用形式。一般，本专利技术包括以主要自然步骤为基础的方法，利用该方法从有机皂或它们的 混合物生产长链脂肪酸或脂肪酸酯。在这里，该术语“长链”指至少C4的烃链，即具有至少 4个碳原子的烃链。优选，该烃链具有C1(1到C2(1，更优选C12到C2(1的长度。因此，本专利技术的方法包括以下步骤-利用金属离子形成剂将从脂肪酸形成的水溶性或分散的皂转化成水不溶性皂的 形式，和-用醇将从脂肪酸形成的水不溶性皂加以酯化得到脂肪酸的醇酯或用酸处理将它 转化成游离脂肪酸。根据本专利技术的优选实施方案，该方法包括以下步骤-任选地将酸，优选有机酸，更优选乙酸，甲酸或乳酸，添加到起始原料中以调整 pH到3-8的值，优选到6-8的值，-将金属离子形成剂，如碱土金属的无机盐，优选形成Ca2+或Mg2+的试剂，更优选 氯化钙或氯化镁，最适宜地氯化钙，作为固体或作为水溶液添加到混合物中，添加的量可使 至少40%的皂沉淀，优选的添加量是相对于皂的量可形成化学计量量的金属离子的量，最 优选5_10wt%化学计量过量(stoichiometric excess)，据此形成不溶性相和液相，其中不 溶性相包括皂，和液相包括多元醇，优选甘油，和一元醇，优选甲醇，乙醇或1-丙醇，最适宜 地甲醇，或它们的混合物，-分离不溶性相，其中该皂已经从第一液相被转化成不溶性皂，这优选通过过滤或 通过滗析或通过一般用于回收沉淀物的另一个步骤来进行，-将酸，优选盐酸或硫酸，添加到不溶性相中，据此形成脂肪酸或脂肪酸的混合物，-任选地，通过使用酸催化剂和醇本文档来自技高网...

【技术保护点】
从含有皂的起始原料形成脂肪酸、脂肪酸酯或它们的混合物的方法，其特征在于：－将金属离子形成剂添加到起始原料中以生产含有不溶性相和液相的混合物，－将不溶性相与液相分离，和－将酸添加到不溶性相中形成脂肪酸，或添加一元醇和酸催化剂以形成脂肪酸酯，由此形成两个相，水性相和有机相，或首先添加酸和然后添加一元醇和酸催化剂到所形成的脂肪酸的至少一部分当中以便酯化该脂肪酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FI 2007-9-7 20075619;US 2007-9-7 60/993014从含有皂的起始原料形成脂肪酸、脂肪酸酯或它们的混合物的方法，其特征在于 将金属离子形成剂添加到起始原料中以生产含有不溶性相和液相的混合物， 将不溶性相与液相分离，和 将酸添加到不溶性相中形成脂肪酸，或添加一元醇和酸催化剂以形成脂肪酸酯，由此形成两个相，水性相和有机相，或首先添加酸和然后添加一元醇和酸催化剂到所形成的脂肪酸的至少一部分当中以便酯化该脂肪酸。2.根据权利要求1的方法，其特征在于起始原料包括，除皂之外，还有醇，它优选是一 元醇，更适宜地甲醇、乙醇、ι-丙醇或多元醇，最适宜甘油，或几种醇的混合物。3.根据权利要求1的方法，其特征在于起始原料是类脂的酯基转移所形成的级分。4.根据权利要求1的方法，其特征在于金属离子形成剂是氯化钙或氯化镁，优选氯化钙。5.根据任何前述权利要求的方法，其特征在于将金属离子形成剂作为固体或作为液体 优选作为固体来添加。6.根据任何前述权利要求的方法，其特征在于金属离子形成剂的添加量是使得起始原 料的皂的至少40mol%发生沉淀的用量，优选该试剂的添加量是相对于皂的量而言形成化 学计量量的金属离子的量，最优选以IOmol %的化...

【专利技术属性】
技术研发人员：O帕斯蒂南，S拉克索，S霍卡南，M瓦瓦塞尔卡，
申请(专利权)人：阿尔托大学基金会，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]