專(zhuān)利名稱(chēng)：一種以棉油皂腳為原料合成混合脂肪酸甲酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種以棉籽油生產(chǎn)過(guò)程中的副產(chǎn)品棉油皂腳生產(chǎn)混合脂肪酸甲酯的方法。
混合脂肪酸甲酯是生產(chǎn)十六碳醇和十八碳醇的基本原料，也是生產(chǎn)脂肪酸三乙醇胺、脂肪酸二乙醇胺、脂肪酸一乙醇胺、α-磺基脂肪酸甲酯等表面活性劑的直接原料，在其他有機(jī)化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用也非常廣泛。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)十六碳醇和十八碳醇的混合脂肪酸甲酯的主要工藝路線是以棉籽油、豬油等動(dòng)植物油為原料進(jìn)行酯交換反應(yīng)，或者以十六碳醇和十八碳醇的精制混合脂肪酸為原料進(jìn)行酯化反應(yīng)制得的。近年來(lái)，由于棉籽油及動(dòng)物油脂和脂肪酸的價(jià)格不斷上揚(yáng)，使脂肪酸甲酯的生產(chǎn)成本大大提高。我國(guó)是產(chǎn)棉大國(guó)，各地油棉加工廠在煉油時(shí)都要排放出大量棉油皂腳，其中含有可利用的脂肪酸、中性油、脂肪酸單、雙甘油酯等脂肪物，且價(jià)廉易得。因此，有人曾利用棉油皂腳為原料制備混合脂肪酸甲酯，其工藝路線是，先將棉油皂腳用強(qiáng)堿皂化，使棉油皂腳中的全部甘油一脂肪酸脂、甘油二脂肪酸脂和中性油轉(zhuǎn)化為脂肪酸鹽，脂肪酸鹽酸化為混合脂肪酸，再將混合脂肪酸減壓蒸餾為精制混合脂肪酸。用精制混合脂肪酸與甲醇在濃硫酸催化下酯化而制備混合脂肪酸甲酯，再減壓蒸餾得到精酯。這種方法，不僅工藝復(fù)雜，而且反應(yīng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)皂化勢(shì)必增加了堿和酸的消耗量，減壓蒸餾中有百分之二十到百分之二十五的脂肪酸在蒸餾過(guò)程中聚合為黑膠而降低了收率，提高了成本。
本發(fā)明的目的是提供一種以棉油皂腳為原料合成混合脂肪酸甲酯的方法，以降低生產(chǎn)成本，提高收率，減輕棉油皂腳對(duì)環(huán)境造成的污染。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，混合脂肪酸甲醇是由棉油皂腳經(jīng)酸化、酯化、脫酸、減壓蒸餾制成，按重量比將棉油皂腳∶濃碳酸＝10∶0.5～1.5的比例投入反應(yīng)釜中進(jìn)行攪拌、升溫，當(dāng)溫度升高至105℃時(shí)，取樣檢驗(yàn)下層溶液的PH值，然后用棉油皂腳將PH值調(diào)節(jié)在2～3，保溫反應(yīng)0.5小時(shí)，停止加熱和攪拌，靜置0.5～1小時(shí)，將下層酸液放入貯存容器或回用，在上層的脂肪物中加入等體積的自來(lái)水洗滌，反復(fù)洗滌至放出水液的PH值為4～5為止，然后攪拌加熱，在真空度為600mm/Hg下加熱至250℃維持0.5小時(shí)，進(jìn)行脫水處理，使含水量降至萬(wàn)分之三以下；在酯化反應(yīng)中，按重量計(jì)將甲醇∶脫水后的脂肪物＝1.5～2.5∶1的比例投入到反應(yīng)釜中，再將重量為甲醇與脫水后的脂肪物兩者總重量的2％～5％的濃硫酸加入至反應(yīng)釜中，在攪拌下加熱至回流溫度(約為65～70℃)，保溫回流反應(yīng)15小時(shí)，然后將回流裝置改為蒸餾裝置，加熱升溫，將過(guò)量的甲醇蒸出回用，當(dāng)溫度升到110℃時(shí)停止加熱；在脫酸過(guò)程中，向酯化反應(yīng)得到的粗酯中加入等體積的自來(lái)水反復(fù)洗滌至放出的水溶液的PH值近于7時(shí)為止，然后取樣測(cè)定粗酯的酸值，依酸值加入過(guò)量5％的碳酸鈉，在攪拌下快速升溫至100～120℃后反應(yīng)10分鐘即可；在減壓蒸餾過(guò)程中，將脫酸后的粗酯預(yù)熱至200℃后用導(dǎo)管與蒸餾釜接通，導(dǎo)管上連接一閥門(mén)，加熱蒸餾，控溫在220～230℃之間，真空度為750mm/Hg，然后，慢慢開(kāi)啟導(dǎo)管閥門(mén)，投料進(jìn)行減壓蒸餾，餾出的物質(zhì)即為混合脂肪酸甲酯。
在酸化過(guò)程中加入的硫酸主要是和棉油皂腳中的脂肪酸鈉鹽反應(yīng)，生成不溶于水也不溶于稀硫酸的脂肪酸，它和不與稀硫酸反應(yīng)的中性油、脂肪酸一、二甘油酯等脂肪物一起從溶液中離析出來(lái)。經(jīng)靜置后，整個(gè)溶液分為三層，上層為脂肪物，中間是膠質(zhì)，下層為廢酸水溶液。
采用濃硫酸催化酯化，脂肪物在濃硫酸催化下和甲醇發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)是 R為十五碳或十七碳的飽和或不飽和烴基從以上可以看出，上述反應(yīng)中既有脂肪酸和甲醇發(fā)生的酯化反應(yīng)也有中性油、脂肪酸一、二甘油酯和甲醇發(fā)生的酯交換反應(yīng)，在這一點(diǎn)上同油酯的堿催化甲酯化法制備脂肪酸甲酯以及同脂肪酸、甲醇酸催化法制備脂肪酸甲酯截然不同。
從酯化反應(yīng)的機(jī)理看，硫酸主要起兩個(gè)作用，一是催化劑。即硫酸的存在增加了羰基的親電性，利于甲醇向羰基進(jìn)攻而發(fā)生加成生成酯的反應(yīng)。二是吸收酯化反應(yīng)中生成的水，促進(jìn)可逆反應(yīng)向正方向進(jìn)行。
由于酯化反應(yīng)是可逆的，在完成酯化反應(yīng)并經(jīng)水洗后制備出的粗酯中仍混有少量游離的脂肪酸，它的存在直接影響粗酯減壓蒸餾后精酯的酸值，因此必須把粗酯中存在的游離脂肪酸盡可能除去。試驗(yàn)表明碳酸鈉效果最好。脫酸工藝的最適宜溫度是100～120℃。以粗酯的酸值計(jì)，加入的堿量只要超過(guò)完全中和游離脂肪酸所需理論量的5％即可。此時(shí)，酯的損失量最小。
采用上述方法合成混合脂肪酸甲酯，棉油皂腳直接酸化然后酯化經(jīng)一次減壓蒸餾即可得到成品，工藝簡(jiǎn)單、可靠，堿和酸的消耗量低，收率高，制造成本低。
以下提供了上述方法制造的混合脂肪酸甲酯的技術(shù)指標(biāo)。
權(quán)利要求
一種以棉油皂腳為原料合成混合脂肪酸甲脂方法，其特征在于，所述的混合脂肪酸甲酯是棉油皂腳經(jīng)酸化、酯化、脫酸、減壓蒸餾制成，在酸化過(guò)程中，按重量將棉油皂腳∶濃硫酸＝10∶0.5～1.5的比例投入反應(yīng)釜中進(jìn)行攪拌、升溫，當(dāng)溫度升高至105℃時(shí)，取樣檢驗(yàn)下層溶液的PH值，然后用棉油皂腳將PH值調(diào)節(jié)在2～3，保溫反應(yīng)0.5小時(shí)，停止加熱和攪拌，靜置0.5～1小時(shí)，將下層酸液放入貯存容器或回用，在上層的脂肪物中加入等體積的自來(lái)水洗滌，反復(fù)洗滌至放出水液的PH值為4～5為止，然后攪拌加熱，在真空度為600mm/Hg下加熱至250℃維持0.5小時(shí)，進(jìn)行脫水處理，使含水量降至萬(wàn)分之三以下；在酯化反應(yīng)中，按重量計(jì)將甲醇∶脫水后的脂肪物＝1.5～2.5∶1的比例投入到反應(yīng)釜中，再將重量為甲醇與脫水后的脂肪物兩者總重量的2％～5％的濃硫酸加入至反應(yīng)釜中，在攪拌下加熱至回流溫度(65～70℃)，保溫回流反應(yīng)15小時(shí)，然后將回流裝置改為蒸餾裝置，加熱升溫，將過(guò)量的甲醇蒸出回用，當(dāng)溫度升到110℃時(shí)停止加熱；在脫酸過(guò)程中，向酯化反應(yīng)得到的粗酯中加入等體積的自來(lái)水反復(fù)洗滌至放出的水溶液的PH值近于7時(shí)為止，然后取樣測(cè)定粗酯的酸值，依酸值加入過(guò)量5％的碳酸鈉，在攪拌下快速升溫至100～120℃后反應(yīng)10分鐘即可；在減壓蒸餾過(guò)程中，將脫酸后的粗酯預(yù)熱至200℃后用導(dǎo)管與蒸餾釜接通，導(dǎo)管上連接一閥門(mén)，加熱蒸餾，控溫在220～230℃之間，真空度為750mm/Hg，然后，慢慢開(kāi)啟導(dǎo)管閥門(mén)，投料進(jìn)行減壓蒸餾，餾出的物質(zhì)即為混合脂肪酸甲酯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種以棉油皂腳為原料合成混合脂肪酸甲酯的方法，經(jīng)酸化、酯化、脫酸、減壓蒸餾制成，先將棉油皂腳和濃硫酸加入反應(yīng)釜中攪拌升溫進(jìn)行酸化，對(duì)獲得的脂肪物進(jìn)行洗滌及脫水處理后，再將脂肪物、甲醇、濃硫酸投入到反應(yīng)釜中進(jìn)行酯化，在得到的粗酯中加入碳酸鈉進(jìn)行脫酸，脫酸后的粗酯加熱后用導(dǎo)管送入蒸餾釜中進(jìn)行減壓蒸餾，餾出的物質(zhì)即為混合脂肪酸甲酯，這種方法工藝簡(jiǎn)單、可靠，堿和酸的消耗量低，收率高，制造成本低。
文檔編號(hào)C11B13/00GK1151433SQ95112260
公開(kāi)日1997年6月11日 申請(qǐng)日期1995年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月2日
發(fā)明者畢玉遂, 馬桂榮, 張?zhí)m香, 邵建新, 祁汝剛, 劉蘭香 申請(qǐng)人:山東工程學(xué)院