Способ выделения жирных кислот из таллового масла

 

Изобретение касается производства жирных кислот (ЖК), в частности их вьщеления из таллового масла, представляющего собой смесь ЖК и смоляных кислот . ЖК могут быть использованы в качестве пластификатора и поверхностно-активного вещества. Цель - повышение степени вьщеления Ж. Процесс ведут контактированием таллового масла и десорбента с адсорбентом (АД) типа молекулярного сита для и.збирателького удерживания ЖК, удаления смоляных кислот из адсорбента (содержащего ЖК) рафинатом. Дальнейшее извлечение ЖК ведут путем вытеснения десорбентом и вьщеления их с потоком экстракта. В качестве АД используют молекулярные сита силикатного типа, т.е. силикат, диспергированный в матрице из SiO с размером 0,289-0,841 мм. Его получают из силиката диспергированием последнего в коллоидной аморфной SiO- с последующим высушиванием и выдержкой при (48 ч). Выделение ведут при 60-168 с и давлении 7,17- 18,88 кг/см. В качестве десорбента используют смесь: уксусной кислоты и метилэтилкетона; воды и ацетона; метилэтилкетона и пропионовой кислоты; тетрагидрофурана и п-диоксана; пропанола и воды, н-бутанола, н-про- : пилацетата или н-бутилацетата. Способ обеспечивает чистоту смоляных кислот и Ж 98-100% с выходом 98- 100%. 2 табл. § (У) 00 О5 00 ОС Од

СОЮЗ СОНЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1У БЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

„,SU „„1436886 А 5 (59 4 С 11 В 7/00 С 11 С I/08 (21) 3648978/23 — 04 (22) 12,09,83 (46) 07,11.88. Бюл. М 41 (71) 10оп Инк (US) (72) Майкл Теренс Клиари, Вильям

Картер Лафлин, Санти Кулпратипанья и Ричард Вильяж Ньюзил (US) (53) 547.295 914.5.07(088.8) (56) Патент США 1 2432333, кл. 260-9?.6, опублик. 1 -947. (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

ИЗ ТАЛЛОВОГО МАСЛА (57) Изобретение касается производства жирных кислот (ЖК), в частности их выделения иэ таллового масла, представляющего собой смесь ЖК и смоI ляных кислот. ЖК могут быть использованы в качестве пластификатора и поверхностно-активного вещества.

Цель — повышение степени выделения

ЖК. Процесс ведут контактированием таллового масла и десорбента с адсорбентом (АД) типа молекулярного сита для избирательного удерживания ЖК, удаления смоляных кислот из адсорбента (содержащего >NK) рафинатом. Дальнейшее извлечение ЖК ведут путем вытеснения десорбентом и выделения их с потоком экстракта. В качестве АД используют молекулярные сита силикатного типа, т.е, силикат, диспергированпый в матрице из Я О с разме2 ром 0,289-0,841 мм. Его получают иэ силиката диспергированием последнего в коллоидной аморфной SiO с последующим высушиванием и выдержкой при 1000 С (48 ч). Выделение ведут при 60-168 С и давлении 7,1718,88 кг/см, В качестве десорбента используют смесь: уксусной кислоты и метилэтилкетона; воды и ацетона; метилэтилкетона и пропионовой кислоты; тетрагидрофурана и п-диоксана; пропанола и воды, н-бутанола, н-про-: пилацетата или н-бутилацетата. Способ обеспечивает чистоту смоляных кислот и ЖК 98-100Х с выходом 981007.. 2 табл.

1436886

Изобретение относится к способу выделения жирных кислот из таллового масла, предстанляющего собой смесь жирных и смоляных кислот, Выделенные жирные кислоты могут использоваться н качестне пластификаторов и поверхностно-активных веществ, Целью изобретения является повышение выхода кислот и степени их разделения, Цель достигается контактированием таллоного масла и десорбента (смеси уксусной кислоты и ме1

1 тилэтилкетона, воды и ацетона, метилэтилкетона и пропиононой кислоты, 1 тетрагидрофурану и п-диоксана н-про-! панола и ноды, н-бутанола, н-пропил-. ацетата или н-бутилацетата1 с адсор1 бентом — молекулярным ситом силикалитного типа, представляющим собой силикат, диспергиронанный н матрице иэ двуокиси кремния, размером 0,2890,841 мм, полученный иэ силикалита диспергированием последнего н коллоидной аморфной двуокиси кремния, с последующим высушинанием и выдержкой о при 1000 С в течение 48 ч, для избирательного удерживания жилиной кислоты, удалением смоляных кислот из адсорбента, содержащего жирную кислоту, потоком рафината и последующим извлечением жирных кислот из адсорбента путем вытеснения десорбентом и выделением их с потоком экстракта, о

Процесс выделения ведут при 60-168 С и давлении 7„17-18,98 кг/см

2 35

3 процессе разделения используют установку динамического испытания, применяемую для осуществления испытания различных молекулярных сит с определенной исходной смесью и вытесняющим потоком .для определения удерживающей способности молекулярного сита и скорости замены.

Данная аппаратура состоит из винтовой камеры с молекулярным ситом объемом примерно 70 си, имеющей

Ъ входную и выходную части, расположенные с противоположных концов камеры. Камера помещена в устройство с регулировкой температуры и, кроме того для работы камеры при постоянном предварительно заданном давлении используется устройство регулирования давления. К линии выхода из камеры могут быть подсоединены уст- 55 ройства для качественного и количественного анализа, такие как рефрактометры, поляриметры и хроматографы, и они могут использоваться для количественного обнаружения или качественного определения одного или нескольких компонентов в отходящем потоке, удаляющемся из камеры с иолекулярным ситом.

Испытание н импульсном режиме, осуществляемое данной аппаратурой и с использованием обычной процедуры, используется для определения характеристик различных систем молекулярных сит. Молекулярное сито заполняют до состояния равновесия определенной вытесняющей жидкостью путем пропускания ее через камеру с молекулярным ситом. В желаемый момент времени осуществляют ввод определенной порции исходной смеси, имеющей известные концентрации индикатора и определенного экстрактного компонента или рафинатного компонента, или того и другого одновременно, Ввод длится несколько минут. Поток вытесняющей жидкости возобновляют и индикатор и экстрактный компонент или рафинатный компонент (или оба) элюируют, как н операции жидкостной хроматографии. Вытекающий поток может анализироваться непрерывно по мере его нытекания или же образцы вытекающего потока могут периодически отбираться и затем анализироваться с использованием аналитического прибора и с проявлением хроматограим и с получением хроматографических пиков компонентов.

Из информации, полученной н результате испытания, ясно, что характеристика молекулярного сита может быть оценена по объему пустот, объему удерживания экстрактного или рафинатного компонента и по. скорости вытеснения экстрактного компонента из молекулярного сита. Объем удерживания экстрактного или рафинатного компонента может быть охарактеризован по расстоянию между центром точки максимума индикаторного компонента или какой-либо другой известной эталонной точки. Он выражается как объем в кубических сантиметрах вытеснения жидкости, нагнетаемой в данный интервал времени, воспроизведенный по расстоянию между пиковыми кривыми. Скорость sамены экстрактного компонента вытесняющей жидкостью обычно характеризуется по ширине пиконых кривых при половинной ин1436886 лярное сито затем измельчают и просеивают через сито размером отверстий

0)841-0,289 мм. Используемая вытесняющая жидкость (десорбент) содержит

80 об.% метилэтилкетона и 20 об.% уксусной кислоты. Результаты разделения:

Чистота смоляных кислот, % 96,3

Выход смоляных кислот, %

92,0 (0,276 мл) Чистота жирных кислот, %

Выход жирных кислот, %

98,1

99,2 (0,694 мл) Десорбент в рафи—

2 — 3

180-181

1,2 мл/мин

1 мл таллового масла;

1 мл ацетона;

0,7 мл жирных кислот 0 3 мл тенсивности. Чем уже ширина пика, тем больше скорость вытеснения. Скорость вытеснения может характеризоваться также по расстоянию между центром пиковой кривой индикаторного компонента и исчезновением экстрактного компонента, который только что был вытеснен.

Это расстояние также является объемом вытесняемой жидкости, нагнетаемой в данный интервал времени.

Исходное сырье, используемое в примерах 1-5, имеет следующие характеристики.

Типичная характеристика дистиллятного таллового масла

Смоляные кислоты, содержание, об.% 30

Жирные кислоты, содержание, об,% 70

Кислотное число 185

Кислотные числа смоляных кислот 56

Число омыления 186

Йодное число 175

Удельный вес (60 Р) 0,951

Характеристики исходного сырья, используемого в примерах 6-11

Смоляные кислоты, содержание, oh.% 37-38

Жирные кислоты, об.% 60

Неомыляемые вещества, %

Кислотное число

Цвет по шкале

Гарднера 7 (макс)

Число омыления 188

Плотность 0,93-0,94

Пример 1, Для получения данных используют описанную аппаратуру испытания в пульсирующем режиме. о

Температура жидкостного потока 60 С, поток в колонке является восходящим с расходом 1,2 мл/мин. Исходный поток состоит из 20 мас,% отогйанного таллового масла и 80 мас.% вытесняющей жидкости. Колонку заполняют силикалитом (77 мас.% силикалита), связанного "Лудоксом" (23%), который получают способом, включающим гелеобразование путем удаления воды (сушка) с последующей обработкой, приводящей к удалению гидроксильных групп, что осуществляется диспергированием силикалита в коллоидной аморфной двуокиси кремния с последуо ющим нагреванием в воздухе при 1000 С в течение 48 ч, Полученное молекунате, мл 69,2

Десорбент в экстракте, мл 322,8

Кроме того, осуществляют дополнительные испытания на той же аппа25 ратуре с пульсирующим режимом, что и в предлагаемом способе, но с использованием других вытесняющих жидкостей, таких как смесь пропионовой кислоты и гептана и валериановая

g0 кислота. Полученные результаты нес— колько отличаются качеством разделения, но во всех случаях достигались четкие разделения, Таким образом, становится вполне

35, осуществимым эффективное и практичное разделение компонентов таллового масла, Однако возможно достижение еще лучшего разделения.

Пример 2. Повторяют испы40 тание в пульсирующем режиме по примеру ., однако используемая вытесняющая жидкость (десорбент) представляет собой раствор 90 об.% ацетона и

10 o5.% воды, температура колонки о, 4 120 С. Температура повышена для того чтобы исключить образование двух жидких фаз в колонке, но в ином случае это не оказывало влияния на ка. чество разделения одного или другого

50 способа.

Условия и результаты испытания по примеру 2 следующие:

Объемная скорость потока

Скорость подачи

1436886 в смоляных кис5

1О

20 лот1

Выход 0,299 мл рафината;

0,70 мл экстракта

Чистота смоляных кислот 100Х, Регенерация смоляных кислот 99

Чистота жирных кислот 99X Регенерация жирных кислот 100 .

Пример 3. Разделение жирных и смоляных кислот, содержащихся в талловом масле, с использованием силикалитного десорбента в ус1 танонке с движущимся слоем. Уста"

1 нонка включает аряд из 24 соединенных между собой неподвижных слоев.

Каждый слой представляет собой 24 трубчатые секции длиной 300 мм, внутренним диаметром 13,6 мм. Каждый слой содержит 19,1 мл адсорбен1 та, представляющего собой молекулярное сито, которое включает силикат определенного размера: 95 мас., частиц проходят через сито 20 меш (0,289 мм) и по меньшей мере

98 мас.% остаются на сите 50 меш (0,841 мм) . Силикалитные частицы получают путем смешения ранных частей порошка силикалита и коллоид ного аморфного кремнезема "Лудокс", затем полученную смесь сушат и высушенные частицы выдерживают при, 1000 С н течение 48 ч. Соотношения

: силикалита к кремнезему в высушенном и термически обработанном адсорбен те соответственно составляет 77 мас.X силикалита и 23 мас. кремнезема, В верхней части каждого слоя имеется входное отверстие, а в нижней части — выходное отверстие, причем выходное отверстие каждого слоя соединено с входным отверстием следующего слоя, таким образом получают ряд соединенных межцу собой слоев.

Имеется также четыре трубопрово" да для подачи и-отвода смесей (один трубопровод для подачи исходной смеси, один трубопровод для отвода рафината, один трубопровод для подачи десорбента и один трубопровод для отвода экстракта), а также имеется

:поток очистки, трубопровод, соединяющий соответствующие отверстия центрального распределительного клапана, который направляет внутренний промывочный поток в трубопровод, IIo

55 которому идет исходная смесь из распределительного клапана в колонку контактирования. Распределительный клапан имеет 24 отверстия, соединенные посредством 24 трубопроводов одинаковой длины с 24 неподвижными слоями адсорбента ° Клапан регулирует подачу и отвод исходной смеси, десорбента, промывочной среды, рафината и экстракта из определенной среды, управляя входными и выходными отверстиями этих потоков вниз по колонке, Таким образом, на каждый слой можно подавать отдельные потоки десорбента, исходной смеси и промывочной жидкости или из него можно получать отдельные потоки рафината; экстракта и промывочного элюента, вращая клапан, имеющий раздельные каналы, через которые потоки жидкости входят н слой адсорбента и выходят из него при вращении клапана, причем с определенным циклом все входные и выходные отверстия поворачиваются к колонке и отводятся от нее, Процесс начинают с подачей исходной смеси таллового масла, содержащей 30 . смоляных и 70 жирных кислот, через вход потока исходной смеси при скорости потока 20 мл/ч. В то время, как исходная смесь поступает через вход потока, поток десорбента, представляющий собой 98% метилэтилкетона и 2 пропионовой кислоты, подают через вход вытесняющего потока со скоростью потока 422 мл/ч. По мере того, как исходная смесь и десорбент подают через соответствующие входы колонки, рафинат отводят через выход со скоростью 296 мл/ч, а экстракт— через ныход со скоростью 153 мл/ч.

Содержание смоляных и жирных кислот в потоках рафината и экстракта представлено ниже. Кроме введения основного по ока десорбента н зону десорбции, десорбент со скоростью 7 мл/ч также подают в колонку для промывки трубопровода подачи рафината, который н противном случае вызовет первоначальное загрязнение потока экстракта.

Все входные и выходные отверстия одновременно сдвигаются через опре-. деленные промежутки времени с помощью распределительного клапана для создания движения слоя десорбента, причем каждый поток имеет цикл прохождения через колонку 60 мин. При

1436886 прохождении через колонку потоков исходной смеси, рафината, десорбента, экстракта и промывочной жидкости в ней поддерживается температура

120 С и давление 1380 атм. В табл. 1 приведены скорости прохождения потоков в четырех зонах колонки.

Таблица 1

Скорость потока, мл/ч

Зона

38

334

5,4

0%i

Рафинат

Экстракт

0,1

8,2

Чистота, 7. смоляные кис98,2 лоты

98,8 жирные кислоты

Регенерация, Ж смоляные кислоты

98,2

98,8 жирные кислоты

Первоначальное соотношение смоляной и жирной кислот в исходной смеси

0,428:1. После осуществления предлагаемого способа соотношение смоляной и жирной кислот в потоках рафината и экстракта было соответственно 54:1 и 0,012:1.

Таким образом, силикатный адсорбент можно использовать в системе с движущимся адсорбционным слоем для осуществления практически полного разделения жирной и смоляной кислот.

Через 24 ч работы содержание смоляной и жирной кислот в потоках рафината и экстракта следующее:

Содержание, мл Смоляная Жирная кислота кислота

Пример 4. Производят оценку периодического процесса. Для этого необходимо 98 см адсорбента, содерз жащего 23 мас.7. связанного лудоксом

5 силикалита (77 мас.7. силикалита), который получают в соответствии с предлагаемым способом, включая превращение в гель за счет удаления воды (сушки), с последующей обработкой с целью удаления гидроксильных групп в результате нагревания адсорбента в воздухе при 1000 С в течение

48 ч, Образующееся молекулярное сито

15 подвергают измельчению и просеиванию до величины частиц 20-50 меш (0,289-0,841 мм) перед заполнением колонки, В колонку поступает сырье, содержащее 0,99 мл смоляных кислот, 2,20 мл жирных кислот и 13,33 мл вытесняющей жидкости (десорбента), состоящей из 20 об,Е уксусной кислоты и 80 об.X метилэтилкетона. После добавления сырьевого потока 166,66 мл

25 вытесняющей жидкости проходит через колонку, После дистилляции, с целью удаления вытесняющей жидкости, поток рафината содержит 0,97 мл смоляных I

З в то время, как поток экстракта содержит 0,02 мл смоляных кислот и

2,15 мл жирных кислот.

Чистота, 7 смоляные кислоты (рафинат) 95,1

Жирные кислоты (экстракт) 98,9

Регенерация, % смоляные кислоты 97,7

40 жирные кислоты 97,0

Пример 5. Для этого примера необходимо 27 см адсорбента, содер 3 жащего связанного Лудоксом" силика" лита (77 мас.У. силикалита, который

45 получают в соответствии с предлагаемым способом, включая превращение в гель путем удаления воды (сушки), с последующей обработкой для удаления гидроксильных групп в результате нагрева адсорбента в воздухе при

1000 С в течение 48 ч. Полученное молекулярное сито подвергают измельчению и просеиванию до 0,841-0,289 мм перед заполнением колонки. В колонку подают сырье, содержащее 0,296 мл смоляных кислот, 0,66 мл жирных кислот и 4,0 мл вытесняющей жидкости (десорбента), состоящей из 10 об.7

Н О и 90 об.X ацетона, После добав98,0

99,8

9 143 пения сырьевого потока через колонку пропускают 0,50 мл вытесняющей жидкости. После дистилляции в потоке рафината содержится 0,2 95 мл смоляных кислот и 0,006 мл жирных кислот, в то время как в потоке экстракта содержится 0,001 мл смоляных кислот и 0,654 мл жирных кислот.

Чистота, смоляные кислоты жирные кислоты

Регенерация, смоляные кислоты 99,7 жирные кислоты 99,1

Пример 6. Импульсное испытание проводят по примеру 1, за исключением того, что десорбент представляет собой раствор 90 об. н-пропанола и 10 об. воды, давление сос2 танляет 1358 кПа/маном. (13,85кг/см ) . и температура колонны составляет

1 68 С. Импульсное испытание проводят н колонне с объемом адсорбента

70 см3, Каждый импульс состоит иэ

2 см растнора, содержащего 1,5 см

3 3 таллоного масла и 0,5 см десорбен3 та.

Пример 7.. Импульсное испы, тание проводят по примеру 1, за исключением того, что используемым де1 сорбентом является раствор 100Х-но1 го н-пропилацетата, давление составляет 848 кПа/маном. (8,76 кг/см ) и температура, колонны составляет о

l 68 С, Импульсный тест осуществляют в колонне с объемом адсорбента

70 см3. Каждый импульс состоит из

2 см3 раствора, содержащего 1,5 см таллового масла и 0,5 см десорбента.

Пример 8. Импульсное испытание проводят по примеру 1, однако используемым десорбентом является раствор 100Х-ного н-пропилацетата, 6886 10 давление составляет 848 кПа/маном. (8,65 кг/см } и температура колон2 ны 168 С, Импульсный тест осущест0 вляют в колонне с объемом адсорбен5 та 70 см ° Каждый импульс состоит из 2 см3 раствора, содержащего

1,5 см таллового масла и 0,5 см

3 3 десорбента, Пример 9. Импульсный тест примера 1 повторяют, за исключением того, что используемым десорбентом является раствор 100%-ного н-бутилацетата, давление составляет

703 кПа/маном (7,17 кг/см ), темпео ратура колонны 168 С. Импульсный тест осуществляют в колонне с объемом адсорбента 70 см . Каждый импульс сос3 тоит иэ 2 см раствора, содержащего

1,5 см таллоного масла, и 0,5 см

3 3 десорбента.

Пример 10. Импульсное испытание проводят по примеру 1, однако используемым десорбентом является тетрагидрофуран, давление составляет 1862 кПа/маном (18,98 кг/см ) о и температура колонны 168 С.-Импульсное испытание проводят н колонне с объемом адсорбента 70 см . Каждый импульс состоит из 2 см раствора, 3 содержащего 1,5 см таллового масла

3 и 0,5 см десорбента.

Пример 11. Импульсное испытание проводят по примеру 1, однако используемым десорбентом является

35 п-диоксан „давление составляет

848 кПа/маном. (8,65 кг/см ), темпео ратура колониы 168 C. Импульсное испытание проводят в колонне с объемом адсорбента 70 см, Каждый импульс

3 состоит из 2 см раствора, содержа3 щего 1,5 см таллового масла и 0,5 см

3 3 десорбента, В табл. 2 приведены результаты разделения жирных и смоляных кислот.

1436886

Таблица 2

Чистота смоляных кисРафинат смоля

Десорбент в

Экстракт жирных кислот см

Десорбент

РегенеПри мер рация жирных кислот ных экстракте, см

9 лот при

99,9 регенерации кислот, з см при чистоте

99,9%

6 90 н-пропанол, 10 вода

0,87

88,7

92,4

0,56

7 н-Бутанол, насыщенный водой

46,5

98,9

0,93

98,2 0,56

8 н-Пропилацетат

13,8

0,13

41,0

0,56

9 н †Бутилацетат

16,8

0,!6

41,9

0,56

10 Тетрагидрофуран

20 * 39 0 0 37

46 34,0 0 32

49,6

0,56

47,6

11 н-Диоксан

0,56

ВНИИПИ Заказ 5663/59 Тираж 364 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф о р м у л,а и s о б р е т е н и я

Способ выделения жирных кислот из таллового масла, представляющего собой смесь жирных и смоляных кислот, включающий контактирование таллового масла и десорбента с адсорбентом типа молекулярного сита для избирательного удерживания жирной кислоты, удаление смоляных кислот из адсорбента, содержащего жирную кислоту, потоком рафината и последующее извлечение жирных кислот из адсорбента путем вытеснения десорбентом и выделения их с потоком экстракта, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения выхода кислот и степени их разделения, в качестве адсорбента используют молекулярное сито

З5 силикатного типа, представляющее собой силикат, диспергированный в матрице из двуокиси кремния, размером

0,289-0,841 мм, полученный из силиката диспергированием последнего в

40 коллоидной аморфной двуокиси кремния, с последующим высушиванием и выдержкой при 1000 С в течение 48 ч а проо цесс выделения ведут при 60-168 С, давлении 7,17-18,98 кг/см с исполь45 зованием в качестве десорбента смеси уксусной кислоты и метилэтилкетона, воды и ацетона, метилэтилкетона и пропионовой кислоты, тетрагидрофурана и п-диоксана, н-пропанола и воды, яп н-бутанола, н-пропилацетата или нбутилацетата.