阅读说明：本技术 一种脂肪酸弱碱酯化和高酸值油脂一步酯交换的方法 (Method for weak-base esterification of fatty acid and one-step ester exchange of high-acid-value oil ) 是由 周备 杜官本 陶云凤 和宇娟 李克琼 杨盈盈 谢格格 于 2020-04-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种脂肪酸弱碱酯化和高酸价油脂一步酯交换的方法,包括如下步骤：以小分子酯作为酯化介质,在弱碱的作用下,较低温度下进行酯化或者一步酯交换反应,经过滤与纯化,得到的小分子脂肪酸酯产物,具体反应式如下：<Image he="149" wi="700" file="DDA0002440345200000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>本发明专利反应条件温和、反应步骤简单、催化剂易除,避免传统脂肪酸酯化方法使用硫酸、有机酸或固体酸等强酸,高酸价油脂酯交换方法使用强酸预酯化降低酸价、强碱酯交换的两步反应,操作简单,收率良好,同时,该方法使用无溶剂的方法,并且酯化原料为绿色原料,具有污染少、环境友好等特点。(The invention discloses a method for one-step ester exchange of fatty acid weak base esterification and high acid value grease, which comprises the following steps: taking small molecular ester as an esterification medium, carrying out esterification or one-step ester exchange reaction at a lower temperature under the action of weak base, and filtering and purifying to obtain a small molecular fatty acid ester product, wherein the specific reaction formula is as follows:)

一种脂肪酸弱碱酯化和高酸值油脂一步酯交换的方法

技术领域

本发明属于酯化反应领域，具体涉及一种脂肪酸弱碱酯化和高酸 价油脂一步酯交换的方法。

背景技术

以油脂及其衍生物为原料合成的脂肪酸酯作为一类新型的可再 生资源，在医药、化妆品、高分子材料、能源等领域得到广泛应用， 其制备技术研发具有重要的学术价值和深远的社会效益。

现有技术中，合成脂肪酸酯主要采用酯化和酯交换两种方法，酯 化法通过把油脂水解得到的脂肪酸在强酸催化下与甲醇反应，酯交换 法直接以油脂为原料在强酸或强碱催化下与甲醇反应，对于酸价高油 脂通常采用酸催化酯化-酯交换两步法，先以强酸为催化剂进行预酯 化降低酸值，然后在强酸或强碱催化下进行酯交换反应。酸催化过程 对设备要求耐腐蚀，碱催化过程易皂化，且都存在反应时间长，反应 后处理繁冗，催化剂难除且易产生大量废水等问题。

同时，现有技术中，以油脂为原料的碱催化酯化反应过程会产生 大量丙三醇副产物，虽然纯丙三醇应用广泛，但酯化反应过程中获得 的粗丙三醇精制成本较高，不具有经济性。

使用脂肪酸酯化生产生物柴油时，通常是用硫酸、有机酸或固体 酸作为催化剂，具有腐蚀性，对设备要求高，催化剂敏感，易失活， 反应后处理繁冗，易产生大量废水，造成环境污染，不可避免地增加 了生物柴油的生产成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明原料成本低、条件温和、操作简单、 收率良好的将脂肪酸和高酸价油脂混合物在温和条件下酯化的方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种脂肪酸弱碱 酯化和高酸价油脂一步酯交换的方法，包括如下步骤：以小分子酯作 为酯化介质，在弱碱的作用下，进行较低温度下酯化或者酯交换反应， 经过滤与纯化，得到的小分子脂肪酸酯产物，具体反应式如下：

其中，长链脂肪基团选自C1～C25的烷基链，包括含有双键的脂 肪族烷基链：油酸、亚油酸、亚麻酸中的长链结构。

R¹为H、甘油酯基；

R²为小分子基团，包括：甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异 丁基、叔丁基。

本发明提供了一种脂肪酸弱碱酯化和高酸价油脂一步酯交换的 方法，具体如下步骤：

(1)将小分子酯与碳酸二甲酯按摩尔比的1:10-30配料，再添 加摩尔质量比为5％-20％的弱碱加入到反应釜中，

(2)搅拌按转速为500-1400转/分钟，经过30分钟内快速加热 至恒温一定值温度，反应4-12小时后，

(3)经过抽滤、减压蒸馏装置，

(4)即可得到小分子脂肪酸酯产物。

优选地，所述取代基为含C1～C25的烷基链，且有包含双键的不 饱和基团。

优选地，R¹基团为H时，原料分子结构为脂肪酸。

优选地，R¹基团为甘油酯基时，原料分子结构为油脂的脂肪酸甘 油酯。

优选地，所述小分子酯选自下列一种或任意几种的混合：碳酸 二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、碳酸二异丙酯、碳 酸二异丁酯、碳酸二叔丁酯。

优选地，所述的弱碱为碳酸氢钠、碳酸钠和碳酸钾的一种或多种 的组合。

优选地，所述脂肪酸为棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、 桐油酸、花生酸、花生四烯酸、芥酸的一种或多种混合物。

优选地，所述天然油脂为低酸价油脂和高酸价油脂的混合物，选 自下列一种或任意几种的混合：大豆油、菜籽油、橡胶籽油、麻疯树 油、光皮树籽油、文冠果油、棕榈油、黄连木籽油、乌桕籽油、桐油、 餐饮废油、酸化油、废弃餐厨油脂。

优选地，所述反应温度为80℃、100℃或120℃的一种。

本发明的有益效果在于：以天然来源的脂肪酸和油脂混合物为原料， 原料来广泛。

(2)弱碱催化条件替代脂肪酸强酸催化酯化条件，一步弱碱催 化替代两步强酸酯化-酯交换高酸价油脂酯交换条件；同时该方法还 适用于普通的低酸价油脂，适用性广泛。

(3)通过酯交换的方法，将甘油三酯转化为小分子酯，降低油脂 分子量；本发明的反应条件温和，避免传统方法使用浓硫酸等强酸和 氢氧化钠、氢氧化钾等强碱的方法，操作简单，收率良好。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种脂肪酸弱碱酯化和高酸价油脂一步酯交换 的方法的方法，包括如下步骤：以小分子酯作为酯化介质，在弱碱的 作用下，进行较低温度下酯化或者酯交换反应，经过滤与纯化，得到 的小分子酯脂肪酸酯产物，具体反应式如下：

其中，长链脂肪基团选自C1～C25的烷基链，包括含有双键的脂 肪族烷基链：油酸、亚油酸、亚麻酸中的长链结构。

R¹为H；

R²为小分子基团，包括甲基。

本实施例提供了一种脂肪酸弱碱酯化和高酸价油脂一步酯交换 的方法，具体如下步骤：

(1)将小分子酯与碳酸二甲酯按摩尔比的1:10配料，再添加摩 尔质量比为5％的弱碱加入到反应釜中，

(2)搅拌按转速为500转/分钟，经过30分钟内快速加热至恒 温一定值温度，反应4-12小时后，

(3)经过抽滤、减压蒸馏装置，

(4)即可得到小分子脂肪酸酯产物。

所述取代基为含C1～C25的烷基链，且有包含双键的不饱和基团。

R¹基团为H时，原料分子结构为脂肪酸。

R¹基团为甘油酯基时，原料分子结构为油脂的脂肪酸甘油酯结 构。

所述小分子酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯。

所述的弱碱为碳酸氢钠。

所述脂肪酸为油酸。

所述反应温度为80℃。

实施例2

本实施例提供了一种脂肪酸弱碱酯化和高酸价油脂一步酯交换 的方法，包括如下步骤：以小分子酯作为酯化介质，在弱碱的作用下， 进行较低温度下酯化或者酯交换反应，经过滤与纯化，得到的小分子 脂肪酸酯产物，具体反应式如下：

其中，长链脂肪基团选自C1～C25的烷基链，包括含有双键的脂 肪族烷基链：油酸、亚油酸、亚麻酸中的长链结构。

R¹为H、甘油酯基；

R²为小分子基团，包括：甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异 丁基、叔丁基。

具体地，本实施例提供了一种脂肪酸弱碱酯化和高酸价油脂一步 酯交换的方法，具体如下步骤：

(1)将小分子酯与碳酸二甲酯按摩尔比的1:30配料，再添加摩 尔质量比为20％的弱碱加入到反应釜中，

(2)搅拌按转速为1400转/分钟，经过30分钟内快速加热至恒 温一定值温度，反应4-12小时后，

(3)经过抽滤、减压蒸馏装置，

(4)即可得到小分子脂肪酸酯产物。

所述取代基为含C1～C25的烷基链，且有包含双键的不饱和基团。

R¹基团为H时，原料分子结构为脂肪酸。

R¹基团为甘油酯基时，原料分子结构为油脂的脂肪酸酯。

所述小分子酯选自碳酸二丁酯、碳酸二异丙酯、碳酸二异丁酯、 碳酸二叔丁酯。

所述的弱碱为碳酸钠。

所述天然油脂为低酸价油脂和高酸价油脂的混合物，选自橡胶籽 油。

所述反应温度为100℃。

实施例3

本实施例提供了一种脂肪酸弱碱酯化和高酸价油脂一步酯交换 的方法，以小分子酯作为酯化介质，在弱碱的作用下，进行较低温度 下酯化或者酯交换反应，经过滤与纯化，得到的小分子脂肪酸酯产物， 具体反应式如下：

其中，长链脂肪基团选自C1～C25的烷基链，包括含有双键的脂 肪族烷基链：油酸酯、亚油酸酯、亚麻酸酯中的长链结构。

R²为小分子基团，包括丁基、异丙基、异丁基、叔丁基。

本实施例提供了一种高酸价脂肪酸和油脂混合物温和酯化的方 法，具体如下步骤：

(1)将小分子酯与碳酸二甲酯按摩尔比的1:20配料，再添加摩 尔质量比为10％的弱碱加入到反应釜中，

(2)搅拌按转速为1000转/分钟，经过30分钟内快速加热至恒 温一定值温度，反应4-12小时后，

(3)经过抽滤、减压、蒸馏装置，

(4)即可得到小分子酯肪酸脂产物。

所述取代基为含C1～C25的烷基链结构的油脂的脂肪基团，且脂 肪基团中有双键的不饱和基团。

R¹基团为H时，原料分子结构为脂肪酸。

R¹基团为烷基时，原料分子结构为脂肪酸烷基酯。

所述小分子酯选自碳酸二异丙酯、碳酸二异丁酯、碳酸二叔丁酯。

所述的弱碱为碳酸钠和碳酸钾。

所述天然油脂为油酸与脂肪酸脂、脂肪酸甘油脂的混合物，选自 麻风树油。

所述反应温度为120℃。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技 术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改 变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。