Способ непрерывного гидролиза триглицеридов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1927850(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретени Х ьковскийВ.И.Ленинмоющи ордена Ле а и Ленин х средств на полит адский к м. Карпо 1) Заявите 54 СП НЕПРЕРЫВНОГО ГИДРОЛИЗАТРИГЛИЦЕРИДОВ то но пособа заключто в нижней одают триглицеазвитая поверхезначительна ислот и неполые повышают скоультате проиндукционный ь колонны исвно, что трещения сокое Изобретение относится к химической технологии, а именно к способу непрерывного гидролиэа триглицеридов, и может быть использовано в, различных отраслях химической промышленности при гидролизе триглицеридов различного происхождения, а также сложных эфиров, для получения органических спиртов и кислот.Известно, что триглицериды, являющиеся сложными эфирами глицерина и жирных кислот, гидролиэуют периодически или непрерывно при 220 - 260 оС под соответствующим давлением насы" щенного водяного пара. Непрерывный беэреактивный гидролиэ триглицеридов проводят в батареях автоклавов или колоннах, работающих при противотоке фаз жир-вода.;В батареях автоклавов процесс прводят обычно при 220 - 240 оС до степени гидролиза 94-96 . Реакционную смесь перемешивают насосами. или мешалками, а в автоклавах предусмотрены зоны отстоя, иэ которых продукты гидролиза подают в последующий автоклав, или отводят из системы. Время гидролиза 2,5-3 ч 11достигаемая степень превра обусловливает недостаточно вы качество получаемых кислот и потери глицерина, а длительность этого способа свидетельствует о недостаточной его эффективности.Непрерывный гидролиэ,при противо.ке в режиме вытеснения, характерм для колонных аппаратов, ведут при температуре до 260 вС и давлении до 90 атм. Повышение температуры поэ воляет сократить время ведения процесса до 1,0-1,5 ч и увеличить степень гидролиэа до 98-99 , однако при этом, резко возрастают энерго- затраты и ухудшается качество жидных кислот, Кроме того, колонные аппараты имеют высоту до 20 м и выше, что определяют их высокую материало- емкость. Недостаток этого счается также, в том,части колонны, куда ириды, отсутствует рность раздела фаз и нконцентрация жирныхных глицеридов, которость процесса. В рецесс имеет начальныпериод, а нижняя часЗО пользуется неэффект(5 р-р) одержа"ие свбодных Содержаниенеомыляемых ЧислоомылениярмкКОН Температураплавления Исходносырье но ирных ислот,Саломасподсолненый 186,4 54 яжий,65 Менее 2 196,4 38,7 6,Техническийживотныйжир 12,2 1 47,ф 27 2 Предлагаемый способ позволяет мени гидролиза и температуры реаклучшить качественные показатели про- ции. Улучшение качества жирных кис-, уктов гидролиэа, зависящие от вре лот достигается как увеличением глубует в конечном сете увеличения ее высоты.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является способ гидролиза триглицеридов, например свино го сала, водой в противотоке, в батарее автоклавов, состоящей из 2-4 автоклавов при 225 ОС и давлении 25 атм. При этом реакционную смесь перемешивают мешалкой или циркуля ционным насосом в каждом автоклаве и там же разделяют в специальных зонах отстоя. Последовательно проходя все стадии смещения, вода обогащается глицерином и ее выводят иэ первого автоклава, куда подается жир, с концентрацией глицерина 10-15. Жировую Фазу при перекачке из автоклава в автоклав перемешивают с водой, имеющей все меньшую концентрацию 20 глицерина.Конечная глубина расщепления исходных триглицеридов 94-95 . Время гидролиза 3 - 5 ч 2).Недостатками процесса является то, что при первоначальном смешении триглицеридов с водой из-за малой взаимной растворимости реагентов Не достигают высокой степени диспергирования Фаз, что не позволяет сущест- венно увеличить скорость процесса. При этом последующее смешение и разделение реагирующих водной и жировой Фаз является неэкономичным и нецелесообразным, так как при этом способе необходимо большое число ступеней смешения для того, чтобы приблизиться к режиму экстракции при вытес: невки, характерному для колонных аппаратов. Кроме того, длительное совместное пребывание продуктов гид О ролиза в зонах смешения после первой способствует протеканию обратной реакции этериФикации, что снижает выход жирных кислот и глицерина глубина расщепления составляет только 94 - 95 , а также ухудшает их качество за счет нежелательных побочных процессов.Цель изобретения - повышение качества целевого продукта и интенсиФикация процесса.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу непрерыв. ного гидролиза триглицеридов водой, заключающемуся в том, что исходные триглицериды предварительно, перед смешиванием эмульгируют в прямотоке с глицериновой водой, рециркулируемой со стадии. смешения и содержащей 10-22глицерина, в присутствии 5-10- жирных кислот при соотношении обЪемных расходов водно-глицериновой и жировой Фаз (1 - 2,5)-1, соответственно, а затем выдерживают полученную эмульсию при 210-240 ОС до глубины расщепления 70-90 , смешение обработанных триглицеридов водой, проводят при их обьемном соотношении 1:(1,2-3), соответственно при их противоточном движении в автоклаве при 225"240 ОС и давлении 25-40 атм и полученные жирные кислоты промывают водой при общем соотношении массовых расходов воды и исходных триглицеридов 1: (1-2), соответственно.Конечная глубина расщепления 98,5"99,1 . Время гидролиза 1"2,5 ч.бины расшепления, так и за счет торможения побочных реакций (декарбоксилирования, термического уплотненияи т.д.), которые приводят к ухудшению цветности кислот и увеличениювыхода кубового остатка. Положительный эФфект достигается тем, что процесс проводится при более низких температурах по сравнению с известнымиспособами, а время пребывания жирныхкислот и глицерина в реакционной зоне сокрашается за счет укаэанной последовательности операций. Помимоулучшения качества продуктов предлагаемый способ позволяет сократитьвремя гидролиза или достичь максимальной экономичности процесса призаданнок качественных показателях(см. таб. 2) . Качественные показатели продуктов гидролиэа полученных по известному и предлагаемому способам приведены в табл. 2.927850 о х 2 н ц ао охх ХКх 1 1 О 11 1 1 1Ф 1 Л Фл Ф х х у 4Ф О сеЪ .х од Хсэ эхцы ф 1 1 1 1 1 1 1 1 э о х ж д ц1 ГЧ 11 1 61 Ц Х 1 11 1 О 1 Э 1 Е 11 В хкод ехед цыыо 2 хаххц санхо хнад э д Х с ю; ое хохкэцхэехее с.оаюхон 6 В едаЭ ОХХэеадэд емх е оо 2 э ц ц: лхцххцаоаЕО 2 О ЦХО ХХ ЕОэохх.аджддн э о1 Х ЦХхо оо нео х 2 юхеоаохоцаООООЭ 2 аОХххохИдадк 11Х 1хккцооэхцхднфбио ххэхаааоанеэо 2хноыцдц э дРЕП 1с ххах ход ю оэцхюей ххьоаБх ЭЭиааои,е е аэ аовинхцоо ае 2 а Е ХХ 1 1 с цхоцахон оэдох 2 хо о % оо М х ы ц э о ц е о д х а о 2 ж о 1 1Как видно из табл. 2 предлагаемый способ обеспечивает получениеположительного эффекта по сравнениюс известным при 210-225 С, так какглубина расщепления увеличиваетсядо 99,1против 94-95 , а фракционный состав и цветность улучшаются за счет сокращения времени гид-ролиза.По сравнению с колонными способами предлагаемый с;юсоб обеспечивает,получение положительного эффекта при 238 С против 250-260 дС за счетулучшения фракционного состава, благодаря снижению температуры реакции.На первой стадии предлагаемогопроцесса проводят змульгированиетриглицеридов с глицериновой водойв присутствии жирных кислот. Жирноекислоты в данном случае повышаютрастворимость воды в жире в начальный период реакции, а также играют. роль слабого катализатора, увеличи"вая тем самым скорость реакции гидролиза. На эмульгирование следуетподавать до 10жирных кислот, по.скольку ихпрйсутствие в реакционной системе помимо положительногоэффекта способствует развитию обратной реакции этерификации,При этом за счет того, что исходные триглицериды эмульгируют сглицериновой водой, поверхностьраздела реагирующих фаз многократно .увеличивается, что интенсифицируетмассообмен и повышает скорость гидролизаПоскольку в глицериновой воде содержатся ди- и моноглицериды,являющиеся эмульгаторами, их подачейобеспечивают получение стабильнойэмульсии и увеличивают растворимостьфаз, чем также достигают увеличенияскорости гидролиза, этому же способствует наличие в эмульсиижирных кислоткоторые вызывают ускорение реакции.Поскольку скорость процесса гидролиза зависит от скорости массообмена между Фазами, то для поддержания его высокой интенсивности,полученную эмульсию необходимо выдерживать при перемешивании, Это поз.валяет исключить индукционный периодпроцесса и эа минимальное для даннойтемпературы время, достичь равнове"сия реакции.Применение операции выдержкиэмульсии при перемешивании необходимо и по той причине, что в смесителе легко поддерживать оптимальныеконцентрации промежуточных неполныхглицеридов и жирных кислот, повышаю.щих скорость гидролиза.Для получения конечных продуктовэмульсию необходимо разрушить, аглицерин экстрагировать водой изжировой фазы, что позволяет сместитьравновесие реакции и расщепить триглицериды практически полностью.В предлагаемом способе разрушениеэмульсии осуществляют путем создания избытка воды за счет контура рецир-куляции глицериновой воды, Одновременно рециркуляцией создают избытокводы в смесителе, что дает возможность снизить концентрацию образуют щегося глицерина в воде и тем самымувеличить глубину расщепления триглнцеридов.Образовавшуюся в результате разрушения эмульсии водно-глицериновуюфазу в виде 10-20глицериновойводы отводят на упариваниз и, частич.но, возвращают в процесс, подавая назмульгирование триглицеридов; жировую фазу подают на операцию промывки, где проводят окончательное рас"5 щепление триглицеридов и освобождаютжирные кислоты от следов глицерина,На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.Эмульгирование исходных триглиЩ церидов с частично возвращаемымиглицериновой водой и жирными кислотами проводят в эмульсаторе 1, Эмуль. сию выдерживают в смесителе 2 додостижения равновесия реакции. Операу ции разложения эмульсии и промывкижирных кислот выполняют в автоклавах 3 и 4,П р и м е р 1. Подсолнечный саломас с содержанием свободных жир ных кислот 2,4расщепляется согласно предлагаемому способу при,:238 аС и давлении 40,5 атм. Времягидролиза 1,2 ч.Исходный жир, нагретый до темпе"ратуры реакции, эмульгируют при прямотоке в эмульсаторе статического типа глицериновой водой с концентрацией глицерина 16,3 , рециркулируе"мой со стадии разрушения эмульсии,в присутствии Ьжирных кислот отвеса жира. Соотношение объемных расходов глицериновой воды и жира поддерживают равными 1;1. Полученнуюэмульсию выдерживают в емкости приперемешивании при 238 С, при этом4 концентрация глицериновой воды всмесителе 20,1 , а глубина расщепления 76,3 . Затем реакционную массу подают на стадию разрушенияэмульсии, где ее обрабатывают смесьющ воды, поступающей со стадии промывки жирных кислот и глицериновой во,ды, поступающей с эмульсией, Приэтом соотношение воды и жировой фазы поддерживают 1,27:1. Отходящаяглицериновая вода имеет концентрацию16,3частично рециркулируется вэмульсатор. Далее проводят промывку жирных кислот свежей водой в насадочной колонне при соотношениимассовых расходов воды и исходных60 триглицеридов 1:2. Конечная глубина расщепления 95,7 . В табл. 3 приведены условия гидролиза и показатели трнглицеридов по примерам 1 - 12.927850 1 1 с 6 М 6 1 п 3 БХ ХЗСХОХ ОюцХп 36 Х х с Ф а ц ю01 м с с с л сО О 01 01 О СЧ ф (Ч ь 0 Ю Л С 3 ь с с с еь с с 3 е ф й Л ф СО СО О 01 О 01 01 О 01 1 Л Лс сел Се 3 ее ле(Ч е 1 ь 4 Л3 Л 3 Л 01 01 с л л м л ф , с ь 0 О Ю 1 3 щ 3 с М Сс 0с с о ю м ф ф мс с 3 е СО ОО СО ф Ю 3 ьеь с 3 Л М СО СО о счьм сч ол ч О Гщ с с о ф а Сс 3 Л Л Сс 3 Л с,0 с 3 л л 01 О с с О 3 Л 1 В Фдп 1 оОхх о ХЭЗ о ед эд НХЕ Х ЫО 2 п 3 цц Охдходххцаоа ОЭОйп 3 ОцХОХХХО иВохац 1 адиддне Л 3 Л еефс л СЧ л 4 лее ь10 3 ЛлеьЧ Зс Ме с ЛСс 3 л лее0 0сче л 0 О л(Ю 1 Хо ходо хе д кд н х 2 о 2 е а х 3." о х ц а о 3 х п 3 х О Е О Х п 3 О п 3 Е ЕО афИЕп 3 аад 1о 1 Хэ 6 61 1 Оац ее 1 СХОН с п 36 Х Хе Бх доспи1 1Ф 633 пныо 226х х х хк цо нОЭЦХОО ХЕмыс адддоц 1 п 3нхО 6 Хеэцхс х,хнодх 2 охс3 с ЕфаОООп 3 ЖОХХ1 Х Д Д а а И 33 пп11 1 1 1 1 1 1а 2 х х о 1:е П о 2 е о о о п о д о а х х х и оа Ф 2 х Х Н 6 х о и х д эх о Е 3 % Е 314 927850 13 Формула изобретения Составитель Е.уткТехред И, Гайду Редактор Н.Киштулин ректор М.Шароши Заказ 3169/36 Тираж 425ИИПИ Государственногопо делам изобретений35, Москва, Ж-Э 5, Рауш одписноеССР митет ткрыт ая на д. 4/5 Филиал ППП Патентф, Г. ужгород, ул. Проектная,Использование предлагаемого способа непрерывного гидролиза триглицеридов обеспечивает по сравнению с известным, уменьшение времени гид" ролиэа; улучшение качества получае" мых продуктов; снижение удельных эксплуатационных расходов и увеличение удельной производительности установки. Способ непрерывного гидролиза триглицерндов путем их смешения с водой при .повышенных температуре и давлении в противотоке, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества целевого продукта и интенсификации процесса, исходные триглицернды предварительно, перед смешением, эмульгируют в пряюотоке с глицериновой водой, рецир" кулируемой со стадии смешения и содержащей 10-22глицерина, в присутствии 5-10жирных кислот присоотношении объемных расходов водноглицериновой и жировой фаз (1-2,5):1соответственно, затем выдерживают 5полученную эмульсию при 210-240 Сдо глубины расщепления 70 - 90 ,смешение обработанных триглицеридовс водой проводят при их объемномсоотношении 1:(1,2-3) соответственно при 225-240 С и давлении 2540,5 атм с последующей промывкой полученных жирных кислот водой приобщем соотношении массовых расходовводы и йсходных триглицеридов1:(1-2), соответственно. 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 2233 В 45,20 кл, 260-415, опублик. 1941,2. Патент ФРГ В 10557274,кл, 23 с 1, опублик. 1959 (прототип).