專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有大量皂化產(chǎn)物的脂肪酸烷基酯的純化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)與甘油相混合從脂肪酸烷基酯相中連續(xù)萃取雜質(zhì)，特別是皂化產(chǎn)物的方法。
背景技術(shù)：
如在例如DE 10 2006 044 467A1中所描述的，根據(jù)生產(chǎn)生物柴油的方法，在植物或動(dòng)物來(lái)源的油或脂肪的酯交換中，最初獲得粗烷基酯，該粗烷基酯取決于所使用油或脂肪的種類(lèi)會(huì)或多或少地帶有雜質(zhì)。只有通過(guò)把這些雜質(zhì)從所述粗烷基酯中分離才能得到可用的生物柴油。這些雜質(zhì)由源于所述油或脂肪的粘質(zhì)殘余物以及皂化產(chǎn)物組成，所述皂化產(chǎn)物來(lái)源于在所用的油或脂肪中所包含的游離脂肪酸(FFA)與用于所述酯交換反應(yīng)的堿性催化劑的反應(yīng)，所述堿性催化劑一般為NaOH。在某些油例如麻風(fēng)樹(shù)油的酯交換中，在該酯交換中獲得的脂肪酸烷基酯也與用作催化劑的氫氧化鈉溶液反應(yīng)并部分皂化。從所述脂肪酸烷基酯相中分離所述雜質(zhì)的方法是已知的。在DE 10 2006 044 467B4中，所述粗烷基酯的純化是借助于用1至5%的鹽酸洗滌來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在該工藝中，所述酸中和了所述堿性催化劑并且通過(guò)將皂轉(zhuǎn)化為FFA而將其分解。這種純化方法的缺點(diǎn)在于由此得到的FFA由于它們具有由其分子中的非極性烴鏈所導(dǎo)致的斥水性而仍然留在所述烷基酯相中，并且不進(jìn)入到所述酸性含水洗滌相中。由于在生物柴油中FFA通常是不需要的，標(biāo)準(zhǔn)EN 14214中規(guī)定了最大值，因此這種方法僅適用于在所述粗烷基酯中皂化產(chǎn)物的量不是太高的時(shí)候。本領(lǐng)域技術(shù)人員還知道在高含量的皂化產(chǎn)物的情況下同樣不能進(jìn)行借助于pH中性水從脂肪酸烷基酯中萃取所述皂化產(chǎn)物的方法。原因一方面是在這些條件下，在所述脂肪酸烷基酯和所述萃取水的必要充分混合過(guò)程中形成了非常穩(wěn)定的乳狀液，從該乳狀液中，所述酯相只能以損失大量酯的方式被分離出來(lái)。此外，用于萃取的設(shè)備，例如洗滌塔或混合沉降器，很快被所述皂化產(chǎn)物污染及堵塞。在DE 43 01 686C1中提出在所述脂肪酸烷基酯相的純化中完全不用水相，并且代之以使用甘油來(lái)去除雜質(zhì)。隨后，所述酯相中的剩余堿度應(yīng)通過(guò)使用吸附劑例如漂白土或硅酸處理來(lái)去除。作為此方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，所說(shuō)明的是其不需要水相以及對(duì)其進(jìn)行再加工的成本。 然而，必須看到如下缺點(diǎn)，不含水的、堿性甘油相對(duì)極性雜質(zhì)例如過(guò)量的醇或皂的吸收能力不是很強(qiáng)。另外，吸附劑的使用涉及到可觀的成本以及產(chǎn)生要被處理的殘余物。因?yàn)樯鲜鲇糜诩兓瘞в写罅吭砘a(chǎn)物的脂肪酸烷基酯的方法鑒于技術(shù)或經(jīng)濟(jì)的原因并不適用，因此希望提供用于預(yù)純化的方法，利用這種方法可以使皂負(fù)荷被降低到可以使用一種已知的方法進(jìn)行進(jìn)一步純化的程度
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，此目的通過(guò)這樣的方式實(shí)現(xiàn)為了純化，將所述脂肪酸烷基酯相與酸性含水甘油相混合，所述酸性含水甘油相下文中被稱(chēng)為洗滌甘油相，其包含甘油和5至40 重量％的水以及配位劑，并且其PH值為3至6，優(yōu)選4至5。本發(fā)明進(jìn)一步的發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)以及可能的應(yīng)用還可以從下面的描述中獲得。所有描述的特征自身或任意組合形成了本發(fā)明主題，而不取決于它們?cè)跈?quán)利要求中所概括的內(nèi)容或它們的引用關(guān)系。包含在所述洗滌甘油相中的酸中和了所述堿性酯交換催化劑并且由此防止了所述酯的進(jìn)一步皂化。配位劑，優(yōu)選檸檬酸，用于結(jié)合被引入到與所述油或脂肪進(jìn)行的酯交換過(guò)程中的多價(jià)堿土金屬陽(yáng)離子，例如ChMgfe* Cu離子，以形成絡(luò)合物并且由此防止幾乎不溶于所述酯和幾乎不溶于所述洗滌甘油相的堿土金屬皂的形成。歸因于水含量，所述洗滌甘油相的極性增加了，且由此增加了對(duì)要從所述酯相中除去的皂以及對(duì)其它極性雜質(zhì)，如過(guò)量的甲醇或乙醇的吸收能力。使用這種方法的特別優(yōu)點(diǎn)在于，將其集成到通過(guò)植物和動(dòng)物油或脂肪的酯交換來(lái)生產(chǎn)生物柴油的設(shè)備中以及生產(chǎn)過(guò)程中回收了用于萃取的洗滌甘油相。直接地或通過(guò)貯存罐，將待純化的脂肪酸烷基酯相通過(guò)熱交換器從最后酯交換階段的沉降罐中供應(yīng)到本發(fā)明的過(guò)程中來(lái)。根據(jù)本發(fā)明使用的洗滌甘油相是通過(guò)再加工酯交換期間獲得的甘油相進(jìn)行工藝內(nèi)回收的。借助于對(duì)皂化產(chǎn)物的酸水洗，其被純化并且通過(guò)蒸餾將其從甲醇或乙醇中釋放出來(lái)。在進(jìn)一步的蒸餾處理中，調(diào)整本發(fā)明方法中所要使用的甘油相的水分含量。隨后， 將粉狀的配位劑溶于所述甘油相中。為了保證連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，優(yōu)選將并聯(lián)操作的兩個(gè)批處理罐或批處理系統(tǒng)用于該目的。從那里，所述甘油相被供應(yīng)到本發(fā)明的方法中作為洗滌甘油相。隨后將通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法純化的脂肪酸烷基酯相借助于酸水洗從殘留的皂化反應(yīng)產(chǎn)物中釋放出來(lái)，并通過(guò)蒸發(fā)水分進(jìn)行干燥，且由此作為待用的生物柴油存在。在所述方法的一個(gè)特別有利方面中，將所述脂肪酸烷基酯相和所述洗滌甘油相混合是借助于萃取塔實(shí)現(xiàn)的，其中所述脂肪酸烷基酯相在所述塔中，在所述洗滌甘油相中由底部上升到頂部。作為使用萃取塔的替代方案，所述方法可以借助于至少二級(jí)，優(yōu)選三級(jí)的混合沉降器以逆流方式進(jìn)行，其中優(yōu)選使用集成到管道中的機(jī)械強(qiáng)力混合器。有利地，所述方法是在環(huán)境壓力下進(jìn)行的，容器中充滿(mǎn)氮?dú)?，且所述脂肪酸烷基酯相是?0°C至70°C之間，特別是在55°C至65°C之間的溫度下供應(yīng)到本方法中的。更低的溫度會(huì)增加所述酯相和所述洗滌甘油相的粘度，并且由此會(huì)降低所述相之間的充分混合從而降低所述方法的有效性。另一方面，更高的溫度會(huì)造成甲醇從所述酯相中大量釋放從而引發(fā)爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
具體實(shí)施例方式下面將通過(guò)以下實(shí)施例闡述本發(fā)明實(shí)施例1為了進(jìn)行借助于雙級(jí)酯交換工藝從麻風(fēng)樹(shù)油獲得的脂肪酸甲酯的純化，使用內(nèi)徑為5cm且總高為1. 5m的萃取塔。所述塔包括Montz M/MN, B-I型規(guī)整填料，其具有250m2/ m3的比表面積，由聚丙烯制成。所述規(guī)整填料的高度為1.0m。填充所述塔的萃取劑甘油相的入口位于所述塔的頂部。除甘油外，所述甘油相還包括15重量％的水并與檸檬酸混合。 通過(guò)加入檸檬酸，將PH值調(diào)整到6。甘油相進(jìn)入所述塔的連續(xù)流入量為125g/小時(shí)。萃取物、經(jīng)負(fù)載的甘油相的出口位于所述塔的底部，在最低點(diǎn)。在所述塔的底部， 在所述規(guī)整填料的下面，供應(yīng)待純化的脂肪酸甲酯相，并且將其在甘油相的內(nèi)部粉碎為小液滴，上升到所述塔的頂部且在最高點(diǎn)從所述塔中取出。所述脂肪酸甲酯的連續(xù)流入量為 2，500g/小時(shí)。由于該酯交換過(guò)程已經(jīng)被堿催化了，因此所述酯相的pH值為9，含有4重量％的皂化產(chǎn)物，9重量％的甲醇，0.4重量％的總甘油和IOOppm的水。在所述塔頂部排出的被純化的脂肪酸甲酯流共計(jì)2168g/小時(shí)。其包含0. 05重量％的皂化產(chǎn)物，1重量％的甲醇，0. 35重量％的總甘油和0. 2重量％的水并且pH值為7。萃取是在大氣壓力下和65°C下進(jìn)行的。在所述塔中沒(méi)有形成明顯的皂化產(chǎn)物沉淀。實(shí)施例2代替實(shí)施例1中使用的萃取塔，本實(shí)施例中使用三級(jí)混合沉降器。在每一級(jí)中，都是借助于集成到管道中的ULTRA TURRAX UTL型強(qiáng)力混合器進(jìn)行混合。在所述三個(gè)沉降罐中的停留時(shí)間每個(gè)都為一個(gè)小時(shí)。進(jìn)入所述混合沉降器中的材料流都和實(shí)施例1中具有相同的組成和規(guī)模。將待純化的脂肪酸甲酯流和來(lái)自第二混合沉降器級(jí)的沉降罐的甘油相流供應(yīng)到第一混合沉降器級(jí)的混合器中。所述脂肪酸甲酯流的溫度為65°C。將用作萃取劑的甘油相以及來(lái)自于第二混合沉降器級(jí)的沉降罐的酯相供應(yīng)到第三混合沉降器級(jí)的混合器中。借助于安裝在第三混合沉降器級(jí)的混合器與沉降罐之間的熱交換器，所述混合物的溫度降低到25°C，以降低所述脂肪酸甲酯在所述甘油相中的溶解性從而降低脂肪酸甲酯的損失。因此，被純化的脂肪酸甲酯相以2190kg/小時(shí)的流速和與實(shí)施例1相同的組成離開(kāi)第三混合沉降器級(jí)的沉降罐。
權(quán)利要求
1.通過(guò)與甘油相混合從脂肪酸烷基酯相中連續(xù)萃取雜質(zhì)，特別是皂化產(chǎn)物的方法，其特征在于所混合的甘油相含有5至40重量％的水以及配位劑，且其PH值為3至6，優(yōu)選為 4至5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的應(yīng)用，其特征在于將所述方法集成到通過(guò)植物或動(dòng)物油或脂肪的酯交換來(lái)生產(chǎn)生物柴油的設(shè)備中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的方法，其特征在于所述含水甘油相是工藝過(guò)程中獲得的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法是借助于萃取塔進(jìn)行的，其中在所述塔內(nèi)，所述脂肪酸烷基酯相由底部流向頂部且在所述甘油相中流動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于借助于至少兩級(jí)，優(yōu)選為三級(jí)的混合沉降器以逆流方式進(jìn)行所述方法，其中優(yōu)選使用集成到管道中的機(jī)械強(qiáng)力混合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將所述脂肪酸烷基酯相在40°C至70°C之間，優(yōu)選55°C至65°C之間的溫度下供應(yīng)到所述方法中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法是在環(huán)境壓力下進(jìn)行的，并且將罐充滿(mǎn)氮?dú)狻?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于將檸檬酸用作配位劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及借助于含有配位劑的含水酸性甘油相從脂肪酸烷基酯相中連續(xù)萃取雜質(zhì)，特別是皂化產(chǎn)物的方法，所述脂肪酸烷基酯相是通過(guò)植物或動(dòng)物油或脂肪的酯交換獲得的，該植物或動(dòng)物油或脂肪具有形成皂化產(chǎn)物的高傾向性。
文檔編號(hào)C11C3/00GK102549131SQ201080040847
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者?？斯隆の鞯?tīng)? 赫爾穆特·薩夫特, 魯?shù)婪颉ぐ钍?申請(qǐng)人:魯奇有限責(zé)任公司