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書き出し

Methyl Esterification of Oleic Acid in Supercritical Methanol with Methyl Formate

MINAMI, Eiji KAWAMOTO, Haruo 京都大学 DOI:10.1627/jpi.64.188

2021.07.01

概要

Fatty acid methyl esters, which are used as biodiesel, can be produced by methyl esterification of fatty acids in supercritical methanol. However, in a reverse reaction, methyl esters are hydrolyzed to regenerate fatty acids due to the presence of water, which is produced by the esterification reaction, making it difficult to reduce the fatty acid content sufficiently. In this study, oleic acid was treated in supercritical methanol at 310 °C/20 MPa with a flow-type reactor by adding methyl formate to improve the yield of methyl ester. As a result, adding methyl formate improved the methyl ester yield approximately from 90 to 95 wt% compared with the treatment using methanol only. Methyl formate was hydrolyzed instead of fatty acid methyl esters, producing formic acid and methanol. Formic acid can be decomposed into gases such as H₂ and CO₂ by thermal decomposition in supercritical methanol. As these reactions consume water, removing it from the reaction system, the reaction equilibrium was considered to be shifted in the direction to improve the methyl ester yield.
バイオディーゼルとして使用されている脂肪酸メチルエステルは, 超臨界メタノール中で脂肪酸をエステル化することによっても製造できる。しかし, エステル化反応で生成する水により, 脂肪酸メチルエステルが加水分解され脂肪酸へと戻る逆反応が存在する。そのため, 脂肪酸が残り, 高いエステル収率を得ることが困難である。そこで本研究では, 流通式反応器による超臨界メタノール中(310 ℃/20 MPa)でのオレイン酸のエステル化において, ギ酸メチルの添加を検討した。その結果, メタノールのみを使用した場合と比較し, エステル収率が約90 wt%から95 wt%に向上した。超臨界メタノール中では, ギ酸メチルは脂肪酸エステルと同様に加水分解されギ酸とメタノールを生成するが, ギ酸はさらに熱分解によりH2やCO2などのガスへと分解する。この反応により水が間接的に反応系から除去されるため, 逆反応が抑制され, 反応平衡がエステル収率を改善する方向にシフトしたと考えられた。

この論文で使われている画像

参考文献

Concerns about using methyl formate are the corrosion of the reactor due to formic acid and the cost of

methyl formate compared to methanol. It may be necessary to use corrosion-resistant materials in the reactor.

Crude methanol synthesized from natural gas or biomass contains methyl formate to some extent as an impurity8l. For example, it has been reported that crude

methanol produced from syngas obtained by wood gasification contains 6 wt% methyl formate 22 l. Therefore,

if such crude methanol is used for the method of this

research, the cost may be suppressed. It might also be

possible to partially synthesize methyl formate from

methanol to prepare the methanol/methyl formate mixture23l.

4.

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Conclusions

This study has demonstrated that the fatty acid methyl ester yield was improved by adding methyl formate

during the esterification reaction of fatty acids in supercritical methanol. This was attributed to methyl formate being hydrolyzed, which consumed water in the

reaction system, and then decomposing into gases such

as CO2 and H2. Therefore, the water produced by the

esterification of fatty acids was removed and the reaction equilibrium was shifted to a higher ester yield. As

treated with methanol only (methanol/oleic acid= 2/1,

mol/mol), the yield of methyl oleate was approximately

90 wt%. In contrast, when methyl formate was added

(methanol/methyl formate/oleic acid= 1/1/1, mol/mol),

J. Jpn. Petrol. Inst.,

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No. 4, 2021

A Self-archived copy in

Kyoto University Research Information Repository

https://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp

要 旨

ギ酸メチルを添加した超臨界メタノール中でのオレイン酸のエステル化反応

英治,河本晴雄

京都大学大学院エネルギー科学研究科, 6

1 京都市左京区吉田本町

バイオディーゼルとして使用されている脂肪酸メチルエステ

メタノールのみを使用した場合と比較し,エステル収率が約

ルは,超臨界メタノール中で脂肪酸をエステル化することに

90wt%から 95wt%に向上した。超臨界メタノール中では,ギ

よっても製造できる。しかし,エステル化反応で生成する水に

酸メチルは脂肪酸エステルと同様に加水分解されギ酸とメタ

より,脂肪酸メチルエステルが加水分解され脂肪酸へと戻る逆

ノールを生成するが,ギ酸はさらに熱分解により比や CO2な

反応が存在する。そのため,脂肪酸が残り,高いエステル収率

どのガスヘと分解する。この反応により水が間接的に反応系か

を得ることが困難である。そこで本研究では,流通式反応器に

ら除去されるため,逆反応が抑制され,反応平衡がエステル収

0℃ /20MPa) でのオレイン酸の

よる超臨界メタノール中 (

率を改善する方向にシフトしたと考えられた。

エステル化において,ギ酸メチルの添加を検討した。その結果,

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