专利名称：一种高级脂肪醇的制备方法
技术领域：
本发明属于化工领域，涉及一种高级脂肪醇的制备方法。
背景技术：
闻级脂肪醇又称为闻级烧醇、闻碳脂肪醇、长链脂肪醇等，是表面活性剂主要的基础原料之一。高级脂肪醇具有生物降解性好、复配性好、溶解度高及耐低温性好等优点，广泛用于化工、轻工、农业及食品工业生产中。高级脂肪醇及其衍生物可用于油漆、涂料、合成树脂、生物碱、维生素等的溶剂，金属萃取剂及浮选剂，抑制水分蒸发剂，消泡剂等；在农业领域可用于植物生长促进剂、种子发芽保温膜等；在食品行业可用于果蔬、禽蛋涂膜保鲜
坐 寸ο高级脂肪醇的制备方法主要有油脂直接加氢制备法、脂肪酸加氢制备法、脂肪酸甲酯加氢制备法。油脂直接加氢制备法和脂肪酸加氢制备法缺点较多，目前采用较少。月旨肪酸甲酯加氢制备法是将油脂和甲醇通过转酯化反应生成脂肪酸甲酯，脂肪酸甲酯在催化剂作用下加氢制得高级脂肪醇，该方法产品得率高，设备适应性好，目前被广泛应用，但是现有方法中仍存在一些缺点，由于油脂成分复杂，脂肪酸甲酯碳链长短不一，使得加氢反应条件不易控制，造成产物纯度不高、回收率低。下式是脂肪酸甲酯加氢法制备高级脂肪醇的原理
CFhOOCRiCHOH
II
CHOOCR2 +3CH3OH - CHOH + 3RCOOCH3Cl)
II
CHOOCR;;CH2OH
CH2OOCH3 +2 - RCH2OH+ ROH(2)
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种以油脂为原料，采用脂肪酸甲酯加氢制备高级脂肪醇的方法。上述目的是通过以下技术方案实现的一种高级脂肪醇的制备方法，包括将油脂与甲醇通过转酯化反应生成脂肪酸甲酯、将脂肪酸甲酯加氢生成高级脂肪醇的步骤，其特征在于，还包括在将脂肪酸甲酯加氢前先用尿素包合法分离纯化的步骤。优选的，所述尿素包合法分离纯化步骤的工艺条件为按尿素与脂肪酸甲酯的质量比为1.5 2:1、95%乙醇(质量浓度，下同)与脂肪酸甲酯的体积比为5 7: I、包合温度为5°C，包合时间为16 20小时分离纯化C16脂肪酸甲酯和C18脂肪酸甲酯；按尿素与脂肪酸甲酯的质量比为I. 5^2:1,95%乙醇与脂肪酸甲酯的体积比为7 9:1、包合温度为(TC，包合时间为18 20小时分离纯化C22脂肪酸甲酯。最佳的，所述尿素包合法分离纯化步骤的工艺条件为按尿素与脂肪酸甲酯的质量比为I. 75:1,95%乙醇与脂肪酸甲酯的体积比为6: I、包合温度为5°C，包合时间为16小时分离纯化C16脂肪酸甲酯和C18脂肪酸甲酯；按尿素与脂肪酸甲酯的质量比为I. 67:1,95%乙醇与脂肪酸甲酯的体积比为7: I、包合温度为0°C，包合时间为20小时分离纯化C22脂肪酸甲酯。所述转酯化反应为二次转酯化反应。优选的，所述二次转酯化反应的工艺条件为第一次转酯化反应中甲醇与油脂的摩尔比为2. 5^4. 5:1，催化剂用量为甲醇和油脂总质量的O. Ο. 7%，酯化时间为1(Γ20分钟；第二次转酯化反应中甲醇与油脂的摩尔比为2 3:1，催化剂用量为甲醇和油脂总质量 的O. 2^0. 4%，酯化时间为25 35分钟，所述催化剂为质量浓度为10%的甲醇钠溶液。最佳的，所述二次转酯化反应的工艺条件为第一次转酯化反应中甲醇与油脂的摩尔比为3. 5: 1，催化剂用量为甲醇和油脂总质量的O. 6%，酯化时间为10分钟；第二次转酯化反应中甲醇与油脂的摩尔比为2:1，催化剂用量为甲醇和油脂总质量的O. 3%，酯化时间为25分钟。优选的，所述脂肪酸甲酯加氢生成高级脂肪醇的工艺条件为温度为26(T280°C，压强为8 10MP，搅拌速度为900 1000转/分钟，反应时间为4飞小时。所述油脂为棕榈油、花生油、大豆油、可可脂、棉籽油、高芥酸菜籽油、猪油、地沟油、潲水油中的一种。与现有技术相比，本发明的有益效果是(I)本发明通过增加尿素包合法分离纯化脂肪酸甲酯的步骤，得到单碳链含量较高的脂肪酸甲酯，单碳链脂肪酸甲酯加氢条件相对温和，反应时间缩短，加快了反应过程，并使油脂制备闻级脂肪醇的广率和纯度大大提闻，广率可达90%以上,其中碳十八脂肪醇产率可达92%以上。(2)采用本发明工艺参数可进一步提高高级脂肪醇的收率和纯度。(3)生产过程处于半密封的状态，甲醇、尿素均可回收利用，生产过程中不产生废气和固体垃圾，不会污染环境。(4)本方法适用范围广，可选择多种植物、动物天然油脂作为原料，包括地沟油和潲水油，可以变废为宝，提高资源综合利用率，减少对环境的压力。
图I为高级脂肪醇的制备工艺流程图。图2为尿素用量对C22脂肪酸甲酯纯度和收率的影响试验曲线图。图3为乙醇用量对C22脂肪酸甲酯纯度和收率的影响试验曲线图。图4为包合时间对C22脂肪酸甲酯纯度和收率的影响试验曲线图。图5为包合温度对C22脂肪酸甲酯纯度和收率的影响试验曲线图。图6为反应温度对脂肪醇得率的影响试验曲线图。
图7为反应压力对脂肪醇得率的影响试验曲线图。图8为反应时间对脂肪醇得率的影响试验曲线图。图9为搅拌速度对脂肪醇得率的影响试验曲线图。
具体实施例方式实施例I :油脂原料的选择及脂肪酸甲酯的制备I. I试验材料与仪器棕榈油、花生油、大豆油、可可脂、棉籽油、椰子油、高芥酸菜籽油、猪油、牛油等原料油脂均购自当地市场。95%乙醇、无水甲醇、氯化钠、正庚烷、氢氧化钠、氢氧化钾、无水硫酸钠等化学试剂均购自天津科密欧化学试剂有限公司。
水浴锅(TDA-8002型)，天津市东环实验电炉有限公司；大功率电动搅拌器(JJ_1型)，常州国华电器有限公司；箱式节能电阻炉(SX2-5-12型)，湖北英山县建国电炉厂；旋转蒸发仪(RE-3000)，上海亚荣生化仪器厂；离心机(ANKELXJ)、德国贺利氏仪器有限公司；气相色谱仪(6890型)，Agilent Technologies ;运动粘度计(265型)，大连汇丰石油仪器有限公司。转酯化反应催化剂甲醇钠的制备方法称取IOOgNaOH置入2000mL两口烧瓶中，再向烧瓶中加入900g的甲醇溶液，将烧瓶置于65°C的恒温水浴中搅拌lh，待NaOH溶解后，静置冷却，制得的10%甲醇钠溶液即可作为转酯化反应的催化剂。I. 2试验方法I. 2. I几种油脂中脂肪酸组成的测定各种不同油脂中所含的脂肪酸的种类和含量都不相同，可以通过气相色谱法对油脂中脂肪酸的组成进行检测分析。色谱柱为HP-INN0WAX(30mX320nmX0. 25 μ m)。色谱条件为进样口温度250°C、进样量I μ L、分流比80 I、柱流速I. 5mL/min。升温程序初始温度210°C，以20°C /min的速率升温至230°C，保持IOmin。I. 2. 2正交试验优化脂肪酸甲酯制备工艺采用二次转酯化反应制备脂肪酸甲酯。在三口烧瓶中投入棕榈油和甲醇，在搅拌的条件下升温到一定温度，然后快速加入催化剂甲醇钠。反应一段时间后离心分离出甘油相，将甲酯相倒入三口瓶中，加入一定量的甲醇和催化剂甲醇钠，相同温度下继续反应，一段时间之后加入一定量的磷酸溶液，缓慢搅动5min。反应结束后冷却。将反应混合物在分液漏斗中静置分层，分离出甘油相，用旋转蒸发仪除去甲酯中残留的甲醇，再用40°C饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤后，得到精甲酯。二次转酯化工艺过程如图1(部分)所示。通过对影响甲酯得率的单因素进行分析，选取第一次酯化醇油摩尔比、第一次酯化催化剂用量、第一次酯化反应时间、第二次酯化醇油摩尔比、第二次酯化催化剂用量、第二次酯化反应时间等六个因素进行正交试验，并对结果进行极差分析和方差分析，设计方案如表I所示。 表I 二次转酯化反应正交试验设计表
权利要求
1.一种高级脂肪醇的制备方法，包括将油脂与甲醇通过转酯化反应生成脂肪酸甲酯、将脂肪酸甲酯加氢生成高级脂肪醇的步骤，其特征在于还包括在将脂肪酸甲酯加氢前先用尿素包合法分离纯化的步骤。
2.如权利要求I所述的高级脂肪醇的制备方法，其特征在于所述尿素包合法分离纯化步骤的工艺条件为按尿素与脂肪酸甲酯的质量比为I. 5^2:1,95%乙醇与脂肪酸甲酯的体积比为5 7: I、包合温度为5°C，包合时间为16 20小时分离纯化C16脂肪酸甲酯和C18脂肪酸甲酯；按尿素与脂肪酸甲酯的质量比为I. 5^2:1,95%乙醇与脂肪酸甲酯的体积比为7 9: I、包合温度为0°C，包合时间为18 20小时分离纯化C22脂肪酸甲酯。
3.如权利要求2所述的高级脂肪醇的制备方法，其特征在于所述尿素包合法分离纯化步骤的工艺条件为按尿素与脂肪酸甲酯的质量比为1.75:1、95%乙醇与脂肪酸甲酯的体积比为6: I、包合温度为5°C，包合时间为16小时分离纯化C16脂肪酸甲酯和C18脂肪酸甲酯；按尿素与脂肪酸甲酯的质量比为I. 67:1、95%乙醇与脂肪酸甲酯的体积比为7: I、包合温度为0°C，包合时间为20小时分离纯化C22脂肪酸甲酯。
4.如权利要求I所述的高级脂肪醇的制备方法，其特征在于所述转酯化反应为两次转酯化反应。
5.如权利要求4所述的高级脂肪醇的制备方法，其特征在于，所述二次转酯化反应的工艺条件为第一次转酯化反应中甲醇与油脂的摩尔比为2. 5 4. 5:1，催化剂用量为甲醇和油脂总质量的0. 4^0. 7%，酯化时间为1(T20分钟；第二次转酯化反应中甲醇与油脂的摩尔比为2 3:1，催化剂用量为甲醇和油脂总质量的0. 2^0. 4%，酯化时间为25 35分钟，所述催化剂为质量浓度为10%的甲醇钠溶液。
6.如权利要求5所述的高级脂肪醇的制备方法，其特征在于，所述二次转酯化反应的工艺条件为第一次转酯化反应中甲醇与油脂的摩尔比为3. 5:1，催化剂用量为甲醇和油脂总质量的0. 6 %，酯化时间为10分钟；第二次转酯化反应中甲醇与油脂的摩尔比为2:1，催化剂用量为甲醇和油脂总质量的0. 3 %，酯化时间为25分钟。
7.如权利要求I所述的高级脂肪醇的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸甲酯加氢生成高级脂肪醇的工艺条件为温度为26(T280°C，压强为8 10MP，搅拌速度为900 1000转/分钟，反应时间为4飞小时。
8.如权利要求广7任何一项所述的高级脂肪醇的制备方法，其特征在于所述油脂为棕榈油、花生油、大豆油、可可脂、棉籽油、高芥酸菜籽油、猪油、地沟油、潲水油中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种高级脂肪醇的制备方法，包括将油脂与甲醇通过转酯化反应生成脂肪酸甲酯、将脂肪酸甲酯加氢生成高级脂肪醇的步骤，还包括在将脂肪酸甲酯加氢前先用尿素包合法分离纯化的步骤。本发明通过对工艺流程的合理设计和工艺参数的确定，解决了现有技术中脂肪酸甲酯转化率低、高级脂肪醇生产工艺条件苛刻、脂肪醇纯度低等问题，在有效提高产品质量的同时，降低了生产成本。
文档编号C07C29/149GK102807470SQ20121029608
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者马美湖, 陈苗, 李述刚 申请人:华中农业大学