Overall Transesterification Rate of Oil in Methanol-Oil Two-Phase System: A Simultaneous Diffusion-Reaction Model

摘要

This short paper aims to clarify the main factor controlling overall transesterification rate of vegetable oil(triglycerides)with methanol catalyzed by homogeneous acid catalyst. In this reaction system, methanol droplets are dispersed in oil continuous phase. Most of the catalyst is existing in methanol droplets. The authors formulated a simultaneous diffusion-reaction model by focusing on the following processes:(1)dissolving of oil into methanol droplets at the oil-methanol interface,(2)inward diffusion of oil in methanol droplets, and(3)simultaneous transesterification of oil with the inward diffusion. In order to prove this model, firstly, the intrinsic transesterification kinetics were determined in methanol/oil/2-butanone/sulfuric acid system at 298, 308, and 323 K. 2-Butanone and sulfuric acid were used as a co-solvent and a catalyst, respectively. Secondly, transesterification of oil with methanol catalyzed by sulfuric acid was carried out in ordinary two-phase system at 298, 308, and 323 K. The authors successfully simulated the two-phase reaction results from the homogeneous kinetics by applying the model developed in this paper. It was found that the overall transesterification rate is controlled by the intrinsic kinetics.%本論文は，均一系酸触媒による植物油脂（トリグリセライド）のメタノールによるトランスエステル化反応において何が総括反応速 度を支配する因子かを明らかにしようとするものである。本反応系は，メタノール液滴が油脂連続相に分散したものであり，触媒の大 部分はメタノール液滴中に溶解し，存在する。筆者らは，以下のプロセスに注目し，同時拡散-反応モデルを構築した：(1)油脂-メタ ノール界面における油脂のメタノール液滴への溶解,（2) メタノール液滴に溶解したトリグリセリドのメタノール液滴内における内部方向拡 散，（3)プロセス（2)と並行して生起する油脂のトランスエステル化。このモデルを検証するため，まずメタノール/油脂/2-ブタノン/ 硫酸の均一系で298，308, 323 Kにおけるトランスエステル化反応の速度を決定した。続いて，通常の2相系で298， 308, 323 K におけるトランスエステル化反応の速度を測定した。この2相系の結果は，均相系で得られた速度式と同時拡散-反応モデルにより よく説明された。ま，た本論文の条件下では.総括反応速度は真反応速度で表されることがわかった。