Способ выделения жирных кислот из таллового масла

СООЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН О 14368 ых 8 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(72) Майкл Теренс Клиари, ВильямКартер ЛаФлин, Сеяти Кулпратипаньяи Ричард Вильямс Ньюзил (11 Я)(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КИСЛОТИЗ ТАЛЛОВОГО МАСЛА(57) Изобретение касается производства жирных кислот (ЖК), в частностиих выделения из таллового масла,представляющего собой смесь ЖК и смо 1ляных кислот. ЖК могут быть использованы в качестве пластиФикатора иповерхностно-активного вещества.Цель - повышение степени выделенияЖК, Процесс ведут контактированиемталлового масла и десорбента с адсорбентом (АД) типа молекулярного ситадля избирательного удерживания ЖК,11 В 7/00 С 11 С 1/О удаления смоляных кислот из адсорбента (содержащего 11(К) раФинатом. Дальнейшее извлечение ЖК ведут путем вытеснения десорбентом н выделения их с потоком экстракта. В качестве АД используют молекулярные сита силикатного типа, т.е, силикат, диспергированпый в матрице из ЯО с разме 2ром 0,289-0,841 мм. Его получают иэ силиката диспергированием последнего в коллоидной аморФной ЯхО с последующим высушиванием и выдержкой при 1000 С (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 смолян кислот и ЖК 98-1003 с выходом 9 1007 2 табл.Изобретение относится к способу выделения жирных кислот из таллового масла, представляющего собой смесь жирных и смоляных кислот, Выделенные жирные кислоты могут использоваться в качестве пластификаторов и поверхностно-активных веществ.Целью изобретения является повышение выхода кислот и степени их разделения, Цель достигается контактированием таллового масла и десорбента (смеси уксусной кислоты и метилэтилкетона, воды и ацетона, метилэтилкетона и пропионовой кислоты, тетрагидрофурану и п-диоксана н-пропанола и воды, н-бутанола, н-пропил-. ацетата или н-бутилацетата) с адсорбентом - молекулярным ситом силикалитного типа, представляющим собой силикат, диспергированный в матрице иэ двуокиси кремния, размером 0,289- 0,841 мм, полученный иэ силикалита диспергированием последнего в коллоидной аморфной двуокиси кремния, с последующим высушиванием и выдержкойопри 1000 С в течение 48 ч, для избирательного удерживания жи 19 ной 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 717-18,98 кг/см2 353 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 см , имеющейэвходную 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 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 молекулярным ситом.Испытание в 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 путемпропускания 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, 11 оток вытесняющей жидкости возобновляют и индикатор и экстрактный компонент или рафинатный компонент (или оба) элюируют, как в операции жидкостной хроматографии, Вытекающий поток может анализироваться непрерывно по мере его вытекания или же образцы вытекающего потока могут периодически отбираться и затем анализироваться с использованием аналитического прибора и с проявлением хроматограмм и с получением хроматографических пиков компонентов.Из информации, полученной в 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 замены экстракт- ного компонента вытесняющей жидкостью обычно характеризуется по ширине пиковых кривых при половинной ин1436886лярное сито затем измельчают и просеивают через сито размером отверстий0841-0,289 мм, Используемая вытесняющая жидкость (десорбент) содержит580 об.% метилэтилкетона и 20 об.%уксусной кислоты. Результаты разделения:Чистота смоляныхкислот, % 96,3Выход смоляныхкислот, % 92,012 мл/мин 1 мл таллового масла;1 мл ацетона;0,7 мл жирных кислот) 03 мл тенсивности, Чем уже цирина пика,тем больше скорость вытеснения, Скорость вытеснения может характеризоваться также по расстоянию междуцентром пиковой кривой индикаторногокомпонента и исчезновением экстрактного компонента, который только чтобыл вытеснен,Это расстояние также являетсяобъемом вытесняемой жидкости, нагнетаемой в данный интервал времени.Исходное сырье, используемое впримерах 1-5, имеет следующие характеристики,Типичная характеристика дистиллятного таллового маслаСмоляные кислоты,содержание, об,% 30Жирные кислоты,содержание, об,% 70Кислотное число 185Кислотные числа смоляных кислот 56Число омыления 186Йодное число 175Удельный вес (60 Р) 0,951Характеристики исходного сырья,используемого в примерах 6-11Смоляные кислоты,содержание, об.% 37-38Жирные кислоты, об.% 60Неомыляемые вещества,%Кислотное числоЦвет по шкалеГарднера 7 (макс)Число омыления 188Плотность О, 93-0,94П р и м е р 1, Для полученияданных используют описанную аппаратуру испытания в пульсирующем режиме,оТемпература жидкостного потока 60 С,поток в колонке является восходящимс расходом 1,2 мл/мин. Исходныйпоток состоит из 20 мас,% отогйанного таллового масла и 80 мас,% вытесняющей жидкости. Колонку заполняют силикалитом (77 мас.% силикалита),связанного "Лудоксом" (23%), которыйполучают способом, включающим гелеобразование путем удаления воды (сушка) с последующей обработкой, приводящей к удалению гидроксильныхгрупп, что осуществляется диспергированием силикалита в коллоиднойаморфной двуокиси кремния с последуоющим нагреванием в воздухе при 1000 Св течение 48 ч, Полученное молекунате, мл 69,2Десорбент в экстракте, мл 322,8Кроме того, осуществляют дополнительные испытания на той же аппа 25 ратуре с пульсирующим режимом, чтои в предлагаемом способе, но с использованием других вытесняющих жидкостей, таких как смесь пропионовойкислоты и гептана и валериановаяЗО кислота. Полученные результаты несколько отличаются качеством разделения, но во всех случаях достигались четкие разделения,Таким образом, становится вполне35,осуществимым эффективное и практичное разделение компонентов талловогомасла, Однако возможно достижение еще лучшего разделения,П р и м е р 2. Повторяют испы 4 О тание в пульсирующем режиме по примеру ., однако используемая вытесняющая жидкость (десорбент) представляет собой раствор 90 об,% ацетона и10 об,% воды, температура колонкио,4 120 С, Температура повышена для того, чтобы исключить образование двухжидких фаз в колонке, но в ином случае это не оказывало влияния на ка. чество разделения одного или другого50способа,Условия и результаты испытания попримеру 2 следующие:Объемная скоростьпотокаСкорость подачи55смоляных кислот;Выход 0,299 мл рафината;0,70 мл экстрактаЧистота смоляных кислот 100 , Регенерация смоляных кислот 99 Чистота жирных кислот 99%. Регенерация жирных кислот 100 .П р и м е р 3. Разделение жирных и смоляных кислот, содержащих" ся в талловом масле, с использованием силикалитного десорбента в устанонке с движущимся слоем. Уста" нонка включает сряд 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 адсорбента, 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. Соотношениясиликалита к кремнезему в высушенноми термически обработанном адсорбен те соответственно составляет 77 мас,Х силикалита и 23 мас.кремнезема, Вверхней части каждого слоя имеется входное отверстие, а в нижнейчасти - выходное отверстие, причемвыходное отверстие каждого слоясоединено с входным отверстием следующего слоя, таким образом получают ряд соединенных межцу собой 51015 20 слоев,Имеется также четыре трубопрово" да для подачи и-отвода смесей (один трубопровод для подачи исходной смеси, один трубопровод для отвода раината, 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 и трубопровод, по 25 30 35 40 45 50 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 адсорбентаКлапан 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 получатьотдельные потоки рафината; экстракта и промывочного элюента, вращая клапан, имеющий раздельные каналы,через которые потоки жидкости входятн слой адсорбента и выходят из негопри 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 Ожирных кислот,через вход потока исходной смеси прискорости потока 20 мл/ч. В то время,как исходная смесь поступает черезвход потока, поток десорбента, представляющий собой 98% метилэтилкетона и 2 пропионовой кислоты, подают через вход вытесняющего потока соскоростью потока 422 мл/ч. По меретого, как исходная смесь и десорбентподают через соответствующие входыколонки, рафинат отводят через выходсо скоростью 296 мл/ч, а экстракт -через ныход со скоростью 153 мл/ч.Содержание смоляных и жирных кислотв потоках рафината и экстракта представлено ниже. Кроме введения основного поока десорбента н зону десорб.ции, десорбент со скоростью 7 мл/чтакже подают в колонку для промывкитрубопровода подачи раФината, который н противном случае вызовет первоначальное загрязнение потока экстракта.Все входные и выходные отверстияодновременно сдвигаются через опре-,деленные промежутки времени с помощью распределительного клапана длясоздания движения слоя десорбента,причем каждый поток имеет цикл прохождения через колонку 60 мин. Припрохождении через колонку потоковисходной смеси, рафината, десорбента, экстракта и промывочной жидкости в ней поддерживается температура120 С и давление 1380 атм. В табл, 1приведены скорости прохождения потоков в четырех зонах колонки. Таблица 1 Скорость потока, мл/ч Зона 38 88 334 0,1 Рафинат 5,4 Экстракт 0,1 8,2 Чистота, 7.смоляные кислоты 98,2 жирные кислоты 98,8 Регенерация, %смоляные кислоты 98,2 жирные кислоты 98,8 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 Жирнаякислота кислота П р и м е р 4, Производят оценкупериодического процесса. Для этогонеобходимо 98 см адсорбента, содерзжащего 23 мас.7. связанного лудоксом5силикалита (77 мас,7. силикалита),который получают в соответствии спредлагаемым способом, включая превращение в гель за счет удаленияводы (сушки), с последующей обработкой с целью удаления гидроксильныхгрупп в результате нагревания адсорбента в воздухе при 1000 С в течение48 ч, Образующееся молекулярное сито5 подвергают измельчению и просеиванию до величины частиц 20-50 меш(0,289-0,841 мм) перед заполнениемколонки, 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 кислотыи 80 об.Е метилэтилкетона, После добавления сырьевого потока 166,66 мл25 вытесняющей жидкости проходит черезколонку, После дистилляции, с цельюудаления вытесняющей жидкости, поток рафината содержит 0,97 мл смоляных кислОт и 0,5 мл жирных кислОт,З 0 в то время, как поток экстракта содержит 0,02 мл смоляных кислот и2,15 мл жирных кислот,Чистота, 7смоляные кислоты(экстракт) 98,9Регенерация, %смоляные кислоты 97,740жирные кислоты 97,0П р и м е р 5. Для этого примеранеобходимо 27 см адсорбента, содер 3жащего связанного Лудоксом" силика"лита (77 мас.У. силикалита, который45получают в соответствии с предлагаемым способом, включая превращение вгель путем удаления воды (сушки), споследующей обработкой для удалениягидроксильных групп в результатенагрева адсорбента в воздухе при1000 С в течение 48 ч, Полученноемолекулярное сито подвергают измельчению и просеиванию до 0,841-0,289 ммперед заполнением колонки. В колонку подают сырье, содержащее 0,296 млсмоляных кислот, 0,66 мл жирных кислот и 4,0 мл вытесняющей жидкости98,0 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, 3 смоляныекислоты жирные кислотыРегенерация, смоляные кислоты 99,7жирные кислоты 99,1П р и м е р 6. Импульсное испытание проводят по примеру 1, за исключением того, что десорбент представляет собой раствор 90 об.7 н-пропанола и 10 об.Е воды, давление сос танляет 1358 кПа/маном. ( 3,85 кг/см ) и температура колонны составляет 168 С. Импульсное испытание проводят н колонне с объемом адсорбента 70 см, Каждый импульс состоит иэ 2 см растнора, содержащего 1,5 см3 3 таллоного масла и 0,5 см десорбен 3 та.П р и м е р 7 Импульсное испы, тание проводят по примеру 1, за исключением того, что используемым десорбентом является раствор 1003-ного н-пропилацетата, давление составляет 848 кПа/маном. (8,76 кг/см )и температура, колонны составляето168 С, Импульсный тест осуществляют в колонне с объемом адсорбента70 см. Каждый импульс состоит из2 см раствора, содержащего 1,5 смталлового масла и 0,5 см десорбента.П р и м е р 8. Импульсное испытание проводят по примеру 1, однакоиспользуемым десорбентом являетсяраствор 1003-ного н-пропилацетата,6886 1 Одавление составляет 848 кПа/маном,(8,65 кг/см ) и температура колон 2ны 168 С. Импульсный тест осущестОвляют в колонне с объемом адсорбен 5та 70 смКаждый импульс состоитиз 2 см раствора, содержащего1,5 см таллового масла и 0,5 смз здесорбента,П р и м е р 9. Импульсный тестпримера 1 повторяют, за исключениемтого, что используемым десорбентомявляется раствор 1003-ного н-бутилацетата, давление составляет703 кПа/маном (7,17 кг/см ), темпеоратура колонны 168 С. Импульсный тестосуществляют в колонне с объемом адсорбента 70 см . Каждый импульс сос 9тоит иэ 2 см раствора, содержащего31,5 см таллоного масла, и 0,5 см3 3десорбента.П р и м е р 1 О. Импульсное испытание проводят по примеру 1,однако используемым десорбентом является тетрагидрофуран, давление составляет 1862 кПа/маном (18,98 кг/см )ои температура колонны 168 С. Импульсное испытание проводят н колонне собъемом адсорбента 70 см . Каждыйимпульс состоит из 2 см раствора,3содержащего 1,5 см таллового маслаи 0,5 см десорбента.П р и м е р 11, Импульсное испытание проводят по примеру 1, однакоиспользуемым десорбентом являетсяЗБп-диоксан давление составляет848 кПа/маном. (8,65 кг/см ), темпеоратура колониы 168 С, Импульсное испытание проводят в колонне с объемом адсорбента 70 см , Каждый импульс3состоит из 2 см раствора, содержа 3щего 1,5 см таллового масла и 0,5 смЪ 3десорбента,В табл, 2 приведены результатыразделения жирных и смоляных кислот.2 1436886 Таблица 2 Чистотасмоляных кисРафинатсмоляДесорбент в Экстрактжирныхкислотсм Десорбент РегенеПри мер рацияжирныхкислот ных экстракте, см9 лот при99,9 регенерации кислотзсм причистоте99,9% 6 90 н-пропанол, 1 Ово- да 46 0,87 88,7 92,4 0,56 7 н-Бутанол, насыщенный водой 46,5 98,9 0,93 98,2 0,56 8 нропил- ацетат 27 13,8 0,13 41,0 0,56 9 н-Бутилаце- тат 16 16,8 0,16 41,9 0,56 10 Тетрагидрофуран2039)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, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Формула изобретения 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения выхода кислот и степени их разделения, в качестве адсорбента используют молекулярное ситоЗ 5 силикатного типа, представляющее собой силикат, диспергированный в матрице из двуокиси кремния, размером0,289-0,841 мм, полученный из силиката диспергированием последнего в40 коллоидной аморфной двуокиси кремния,с последующим высушиванием и выдержкой при 1000 С в течение 48 ч а прооцесс выделения ведут при 60-168 С,давлении 7,17-18,98 кг/см с исполь 45 зованием в качестве десорбента смесиуксусной кислоты и метилэтилкетона,воды и ацетона, метилэтилкетона ипропионовой кислоты, тетрагидрофурана и п-диоксана, н-пропанола и воды,50 н-бутанола, н-пропилацетата или нбутилацетата,