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PERFECTIONNEMENTS A L'HYDROLYSE D'ESTERS DIACIDE,GRAS.
La présente invention concerne l'hydrolyse d'esters d'acide gras, plus particulièrement l'hydrolyse ou le fractionnement d'huiles grasses ou graisses pour la production d9acides gras et de glycérine.
Dans le but de rendre l'exposé suivant plus clair, il sera préféré ci-après seulement aux dernières matières citées, cependant qu9il faudra aussi comprendre par les termes 'huile grasse ou "graisse" d'autres esters d'acide, et par "glycérine" d'autres substances alkyleso
L'hydrolyse ou le fractionnement continu de ces matières est géné- ralement exécuté de façon telle qu'un mélange ou une émulsion de l'huile ou de la graisse est soumise à une pression et une température élevées en passant à travers une cuve- de- réaction-- les produits de la réaction- traversant-ensuite un séparateur en sorte de déposer la vapeur et d'assurer, par la- dispersion' de la chaleur latente,
9 le- refroidissement et/ou la concentration partielle des produits Généralement, la pression' est maintenue à un degré tels. que Peau a la température de réaction pendant la phase liquidée
Dans l'hydrolyse d'huiles grasses ou de-graisses pour l'obtention diacides gras et de glycérine, ledit dépôt provoque le refroidissement du pro- duit diacide gras,et-la concentration partielle de 1-'eau à- glycérine formant l'autre produite mais. la forte concentration désirable de la glycérine peut seulement résulter d'un processus d'évaporation subséquent et très coûteux.
'Dans Inapplication pratique du procédé- susdit on vise en général de réaliser 1-'hydrolyse de plus de 90% de la'matière de départ, et'd'obtenir le degré de concentration le plus haut possible de l'eau à glycérine dans le dispositif séparateur,,en vue d-effectuer une économie dans la phase d'é- vaporation subséquente.
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Dans ce but, l'hydrolyse est en général exécutée dans des colonnes comportant les plaques usuelles ("bubble plates"), ces colonnes étant réalisées
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pour opérer sous la pression élevée requîse.1;huile grasse ou la graisse, avec ou sans catalyseur, et l'eau étant introduites en contre-courant dans une telle colonne, et l'acide gras étant enlevé en tête de la colonne, pendant que la glycérine plus ou moins fortement concentrée est évacuée au pied de la colonne.
Il est cependant indispensable- de poursuivre la concentration de la glycérine. Les installations de ce genre ne sont pas économiques pour des opérations réduites, tandis que dans ces installations il est également difficile de réaliser la séparation complète de la phase de l'acide gras et de la
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phase aqueuse de la glycérine, a cause de la solubilité mutuelle des constituants à la température de réactiono
Un des objets de la présente invention est de prévoir un nouveau procédé d'hydrolyse d'huiles grasses et de graisses (et d'autres esters) et un nouveau dispositif pour Inexécution dudit procédé, qui garantissent l'obten-
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tion d'un haut degré- d8hydrolyse, la production d'eau à glycérine très concen- trée dans la phase d'hydrolyse, et si désiré,
une concentration subséquente finale très économique de l'eau à glycérine Dans- ce but, la présente inven-
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tion- se rapporte à un procédé d'hydrolyse d0huiles grasses et de graisses, ca- ractérisé par le passage continu-d'un mélange de matières grasses de départ et d'eau à travers un étage de réaction,- dans lequel une quantité de réactifs correspondant à la production pendant une période donnée est- soumise à une hydrolyse progressive
Une certaine quantité du mélange de matière grasse et d'eau (sans catalyseur) peut être maintenue dans l'étage de réaction pendant 1 1/2 à 3 heures;
par exemple dans un procédé conçu pour le traitement¯ d'une tonne par-heure la quantité maintenue est de l'ordre de trois à six tonnes de mélange de réac- tiono La quantité optima peut varier selon la nature de la qualité de la ma-
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tière de départ, et/ou 8tIit le degré d'hydrolyse requis, et il est expres sément-désiré de réserver des limites très larges concernant ladite quantité, à déterminer expérimentalement.
En tout cas, la quantité maintenue dans l'étage de réaction selon le procédé de l'invention est nettement plusieurs fois supérieure à la capacité de la cuve de réaction d'hydrolyse selon les procédés d'hydrolyse continue à courants parallèles pratiqués et préconisés antérieurement.
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Le- procédé selon- 1*inventàaw peut- être exécuté sans catalyseur, ou avec un catalyseur mélangé à la matière grasse de base, tel que par exemple un catalyseur d'oxyde de zinc. Dans ce dernier eax, la. dur.ée.. de la réaction est considérablement réduite par rapport aux exemples susmentionnée. La réac- tion d'hydrolyse peut-être accompagnée d'une- agitation énergique, continue ou
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intermittentes En...plus, la réaction peut être accompagnée--de- clm:t1f'f'9:ge, pré- férxbeg injection libre-de vapeur,., ou, alternativement, indirectement par- la- eu1ation- d-* =- fluide- de- ehaufè--o
La phase caractéristique susmentionnée du procédé selon l'invention peut être combinée avec:
une phase de préchauffage du mélange de base, les pro-
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duits sortant de l'étage de réaction à une température de l'ordre de 250009 étant capables de porter le mélange entrant à une température d'au moins 140 Co
Alternativement,- les produits de réaction peuvent traverser le serpentin d'un évaporateur dans lequel est réintroduite l'eau à glycérine après la séparation subséquente, la chaleur sensible des produits étant utilisée-- pour
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concentrer l'eau à glycérine.
Dans- ce dernier cas,- il est nécessaire de-pré- ehaufter séparément les matières de départ,
La présente invention concerne-également un procédé d'hydrolyse sus- dit, dans lequel le mélange de matière grasse de base et d'eau passe en conti-
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nu, d'abord à travers un étage de réaction.., dans¯ p 'de- réactifs,
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correspondant à 19alimentation pendant une période déterminéae est soumise à une hydrolyse progressive, les produits de réaction sont soumis à une évacua- tion de la pression dans un étage de séparations, l'acide gras sépare mélangé avec de l'eau fraîche chaude est passée à travers un deuxième étage de réaction
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similaire:
) les produits' de cette seconde réaction sont soumix à une évacuatlon de pression et à la- séparation de 1 acide- gras de l'eau à glycérine peu concen- trée, et cette dernière est utilisée pour circuler à nouveau oa '?l'eau'? des- tinée au premier étage de réaction
Préférablement, 19acide gras à transférer du premier étage de réac= tion au deuxième étage de réaction ext, pendant qu'il est soumis à une réduc-
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tion de pressions, pa - 1 pomper chauffé par les- produits du pre- mier étage de réaction pré@ooant la séparatioI1o
Les produits du second étage- de réaction peuvent être utilisés pour préchauffer la matière grasse fraîche et pour réchauffer Peau à glycérine di- luée,
tous les deux étant dirigés à la première cure de réaction, ou, alterna-
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ti ils- pèsent- âtre utilisés-pour l'évaporation de la- glycérine comas- exposé 0-1-derous.
La présente invention concerne également une cave de réaction pour Inexécution du procédé susdite qui se compose d'un réservoir d'une capacité pour les quantité!?- de- mélangea de base-correspondant à l'alimentation sur une
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période prédéterminée-s, capable de-rési-ter aux pressions internes considérables présentant'a- ou vers ses- extrémités opposées- des conduits d9admission et d'é- vaeuation, et compartimenté, par au moins une paroi interne qui comporte un o- rifice pounàe passage-de la m*tière> ledit orifice présentant une section" sub- stantiellement- égale à celle desdits conduits
Certains ou tous les compartiments- de la cuve peuvent être munis de moyens d'agitation préférablement rotatifs.
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Un mode préféré d9exécution d'une-telle cuve de réaction.!) et deux exécutions préférées de dispositifs capablés de réaliser le procédé d9hydroly= se selon l'invention sont décrits ci-aprèsa à seul titre d'exemple non limitatifs, avec référence-aux dessins annexes$, dans lesquels réaction; le figure-1 sGhéma-tise en CEHlpé- radiale longitudinale une cuve de reaction; la figure 2 schématise un dispositif d'hydrolyse à un seul étage; la figure 3 schématise un dispositif d'hydrolyse- à deux étagea.
Comme représenté à la figure 1. la- cuve cylindrique-1, présentant des extrémités hémisphériques 2-3, peut être montée verticalement à l'aide des supports latéraux 4. La. cuve 1-comporte une pluralité de cloisons transversa-
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les 2Jr ainsi qu'un axe agitateur longitudinal 6-qui présentedxns-unp certains ou tous les compart1men-ts--.2 des bras agitateurs gag préférablement du type axial ou hélicoïdaL Des orifices 2 prévus dans les cloisons 2. pour le passage des réac=
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tîfsg ainsi qui!un condW.t.d2>admission .0 et un conduit d9évacuation 11 sont disposés.!)
comme représenté successivement dans des positions- substantiellemmt diamétralement oppaeâes 9 en sorte de prévenir -la formation d:9 canal continu. et d 9 aura dans chaque compartimenta le content entre le matière et Pagi= tateur Alternativement- et, dans le même- buts, lesdits- orifices peuvent être repartis-autour- de 1 agitateur-o Le compartiment supérieur 17 comporte, au-dessus du niveau de l'entrée 08 une chambre z, gaz 12 pour 19accumulation des gaz dégagés pendant la réaction-, ou-des gaz neutres introduits afin de maintenir constante la pression dans- 1 cube- malgré les variations éventuelles de la- tempéra-ture- ou- de la- vi-
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tesse d'entrée ou de sortie des matièresQ La, cuve 1 comporte également des moyens de chauffage,
sous la forme d'un ou plusieurs serpentins 13 traversés par un fluide de chauffeo Alterna-
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tivement, la cuve peut présenter au moins un bec9 conduit ou un élément simi- laire pour 2--'inj-ection libre de vapeur o Pour favoriser l'opération, certains ou tous les compartiments de
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réaction 7 sont équipés d'un thermomètre 119 tandis qu'un manomètre 15 commu- nique avec la chambre à- gaz- 3,2 o Des-- trous d'homme 6 peuvent également être prévus afin de rendre accessible l'intérieur de la cuve en vue de son entretien et des buts analogues.
Une cuve de réaction d'hydrolyse telle que décrite sommairement cidessus est représentée à la figure 2 appliquée en combinaison avec des dispositifs auxiliaires pour effectuer un processus d'hydrolyse à un étage en con-
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formité 8Ve-C le procédé selon 19învention. Des moyens pour foUl:l!1i:!r.- les réactifs à l'entrée 0 de la cuve 1 comprennent un réservoir d'eau d'alimentation 21. et un réservoir d'huile grasse 22, disposés pour introduire les matières en des proportions prédéterminées dans un mélangeur 23 comportant un agitateur 24.
Si nécessaire ou désiré, des moyens (non représenté?) pour l'adduction d'un catalyseur tell que l'oxyde de sine sous forme pulvérulente, au mélangeur 23 ou bien- au réservoir d'huiled'alimentation 22 lesquels peuvent alors éven- tuellement aussi comporter des éléments d'agitationo Le mélangeur comporte un conduit de départ qui dirige les-matières de- base mélangées vers la cuve de réaction 1, via. une-pompe à haute pression 25 et un échangeur de chaleur 26.
L'axe agitateur de la cuve 1 est entraîné par un moteur électrique-34. Le
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conduit d'âvaouation 11 de la cuve 1 communique avec urr serpentin de chauffe z7, monté dans un évaporateur 28 pour la glycérine, en sorte que les produits chauds en passant à-- travers un récipient séparateur 29o contribuent à lar eon- centration finale de la glycérine., le produit d'eau a7 glycérine-dé la- réaction d'hydrolyse étant retourné à évaporateur par un conduit ¯0 partant du fond dudit séparateur 29, et le produit- d'acide gras étant déchargé en tête du.dit séparateur 29 à l'aide d'un conduit 31.
la glycérine concentrée est débitée de l'évaporateur 28 à l'aide d'un conduit 32, tandis que la vapeur d'eau est évacuée par urne- ouverture 33 communiquant par exemple avec-une machine à vide (non représentée)
Dans une telle installation à un étage suivant la figure 2, on peut effectuer l'hydrolyse ou le fractionnement d'une matière grasse, en opérant -
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par exemple à- une- température do 190rdre de 250 G et sous me pression d'ap- proxmat3.vem8nt 35 à 40 a:
'bay en obtenant un résultat de 90 à 92 % de la mua- tière- grasse de- départ, et en utilisant une- quantité d9eau de 60 à 70 % par rapport au poids de ladite matière Si la proportiotf deeau est augmentée jus- qu'à approximativement le poids de la matière grasse, l'hydrolyse peut être faite jusqu'à- 93% ou légèrement plus
L'eau et la matière grasse, préchauffées dans l'échangeur de chaleur 26 par une source de chaleur externe,sont introduites en 10 dans la cuve de
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réaction i, et sont soumises éventuellement" a un effet de- chauffage pour ajus- ter ou maintenir leur température, avec ou sans agitation-,
le conduit d'évacua- tion 11 étant-fermé pendant l'opération du- mélange des réactifs et des produits
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jusqu'à ce que la cuve est remplie jusqu'au niveau- dit conn1tit---<l'admiss:io-n 10 On ouvre alors le conduit d'évacuation- n et 1-'êcoul-ement des matières- continue à une vitesse uniforme.
Les matières traversant la cuve 1 et passant du conduit d'admission, à travers les compartiments 7 (figure 1) au conduit d'évacuation 11, sont sou-
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mises pendant une longue-période à un effet de- pression et de t-eapératuxe, et sont préférablement agitées itérativement en-sorte d'atteindre progressivement et de maintenir en continu, le haut degré de séparation-désiré, sans- difficultés Les produits passent-y après refroidissement dans le- serpentin 27 de l'évapora- teur de glycérine 28, dans le séparateur 29, dans lequel le produit d'acide
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gras est séparé de 19eau à glycérine, cette dernière retournant à l'évaporateuoea A titre d'exemple,
et particulièrement pour le fractionnement d'une huile gras- se ou d'une graisse pour la production diacide gras et de glycérine, la cuve
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1 conçue, comme dit ci-devant, pour un traitement d'une tonne- par, heure, doit avoir une capacité de trois a- six tonnes de mélange de- réaction,\> cj)es-t=à=dire un volume- d$approximativement quatre à huit mètres cubes, en sorte que la ma- tière est maintenue dans la zone de réaction d'hydrolyse pour une période d'ap- proximativement 1 1/2 à 3 heures.
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Suivant une variante de réalisation (au lieu d' alimenter 15échen- geur de chaleur 26 par une source de chaleur externe, et de passer les produits
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de réaction à travers un serpentin, tel que 2''t dans un évaporateur 28) l'éva- porateur 28 peut être- chauffé extérieurement,
tandis qu'un conduit partant de 1 évacuation 11 de la cuve 1 s'étend jusqu'à 7. szxte côté de l'éehmgeo 26 et de là au séparateur 29, le réchauffage des matières de départ fraîches étant alors assuré par les produite de réaction
La présente invention concerne également une installation pour le but indiqué, comportant deux cuves telles que décrites ci-dessus, capables d'ef- fectuer une hydrolyse- plus complète en deux étages, et coopérant chacune avec
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un séparateur- individuel, le conduit d-i-vacuation de la première cuve de réac- tion communiquant avec le séparateur associée un conduit incorporant une pompe à haute- pression reliant la zone acide du séparateur- à l'admission- de la secon-
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de cuve de réaction,
le conduit dl évwuation- de cette seconde cuve communiquant avec le second séparateur, et un autre conduit enoope reliant le fond ou la zone de la solution- de glycériner du second séparateur susdit au conduit d'ad= mission de la première cuve de réaction. -
Une. telle installation à deux étages peut'comporter des moyens cor- respondants variables pour Inapplication d'un, effet de chaleur aux réactifs et pour retirer la chaleur des produitso
Ainsi par exemple la figure 3 schématise une installation dans la- quelle les éléments correspondant à ceux de la figure 2 sont indiqués par les
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mêmes référenees o Un. échangeur de- chaleur 3 est disposé- entre la première cuve de réaction 1 et son séparateur 29.
Un côté de ce de=ïer. représenté par le serpentin 36, sert au passage des' produits de la cuve 1 au séparateur
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g2a La portion d-1 acide- graso incorporant l'huile ou la graisse-- résiduelle non hydrolysée part, à- la partie- supérieure du séparateur 2 1 vers un réservoir da- limentation ¯49 via un conduit Z.
passe ensuite daae -m second mélangeur 3 où elle es-t éditée-en présence -d9=e7 quantité ypqflée d'eau additionnelle, fournie par- 'on- réservoir d.s'eatr 2, et passe alors à tr-avers un conduit 6 via une pompe- à haute- pression g cette portion retourne ainsi vers 1-'autre ccté de l'échangeur de- chaleur 3p où elle est réchauffée- ava1tl'entPe dans la seconde cuve 21 L'eau à glycérine relativement très concentrée de la partie infé- rieure du séparateur 29 est dirigée, via un conduit 47, à l'évaporateur de gly-
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cérine 280 Dans la. seconde cuve de.
éactior9 l'huile ou la graisse résiduel- le non hydrolyses réagit avec Peau additionnelle dans- les conditions de tem- pérature et de pression obtenues dans ladite- cuve 51, et on atteint un très haut degré de- conversion en acide gras. Les produits de réaction de- la cuve
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51 passent, via le conduit 1& et le serpentin 27 de 19évaporateur- de glycérine 9.,, dans Le second séparateur 49, dans- lequel le produit d'acide gras est sé- paré pour ensuite âtre évacué parle conduit 12.
L'em à glycérine qui est évidemment peut concentrée (contenant seulenrpnt la g1yc-éring- résultant de 1 9hui- le- ou de- la graisse résiduelle de- la cuve de réaction µ1} retourne, par un con- duit 22..9 au réservoir d-le-au a1ime-n-tation 21 correspondant avec la première cuve de réaction ±9 etc sert d9een de réaction pour le premier étage de l'hy- drolyse.
Selon la modification de l'installation schématisée à la figure 3, on peut disposer entre la seconde cuve de réaction 51 et son séparateur cor-
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respondant ¯*, au lieu d'un serpentin g un échangemrde chaleur- dont les deux- cotés servent au passge respectivement des produite de la cuoe audit séparateur, et- de 1 9eau à glyaérinoe peu- c-oneen-trée du fond.. du- séparateur an
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conduit d-oadmission de la première cuve de réaction; ainsi par exemple les con- duits 48 et.21 peuvent comprendre des tronçons à contre=courant à l'intérieur d'un tel échangeur de chaleur.
Alternativement un tel échangeur de chaleur
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peut être constitue par l'échangeur 6 le conduit Ml reliant la cuve .2! au séparateur /fi, comprenant Eau lieu du- serpentin 27} un coté dudit échangeur de chaleur, le mélangEr d'ez-â glycérine peu concentrée évacué de la seconde chambre de séparation 49 par le- conduit 53, et l'huile ou la graisse fraîche
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dirigée du mélangeur 2, vers l'entrée de la première- cuve-de réaction étant ainsi préchauffés. Dans chacune des dernières modifications susdites, 1-lévaporation de la glycérine est assurée par une source de- chaleur externe.
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Dans une installation à deux étages susdéerite, l'hydrolyse étant effet par exemple ju*qu9à 92 % à 93% dans la première cuve de réaction 1. les produits sont séparés en 29 dans de l'eau à glycérine relativement forte qui est dirigée au moyen évaporateur et/ou au collecteur et une substance gras- se incorporant approximativement 7% à 8% de graisse ou. d'huile non hydrolysée.
Pour achever l'hydrolyse jusqu'à 98% et plus danois seconde cuve de réaction 51, il est nécessaire d'enlever approximativement 5 % ou plus de la teneur de
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glycérine initiale, c'esw-d1re environ 0s5%, en poids de ladite substance grasse incomplètement hydrolysée. Dans ce buts on peut ajouter une quantité d'eau par exemple approximativement 50 % en poids de ladite substance grasse,
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par le réservoir d' alimentation Jg avant le second étage de réactiony pour y obtenir de l'eau à glycérine d'approximativement 1%, laquelle est, comme dé- crit ci-dessus, retournée du séparateur 49 au réservoir d'alimentation 21 pour
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être récupérée comme "em" pour le premier étage de- réaction.
L' augmentation- de la proportion d'eau dans l'huile tend- à élever le degré d'hydrolyse final
Si la première réaction d9hydrolyse est effectuée à une températu- re de l'ordre de 250 C, les produits peuvent être refroidis jusqu'à approxima- tivement 90 C;
en échange de chaleur avec la substance grasse et 1-'apport d'eau passant du mélangeur 43 à la seconde cuve de réaction 51, cette substance gras- se entre dans l'échangeur' de chaleur à approximativement 8000 et y sort à ap-
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proximatioem% 220 C Le préchauffage de l'alimentation de la première cuve de réaction
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peut être fait jusqu'au même niveau,, lorsqu.9un échangeur tel que 26 est dispo- sé dans le conduit 48, pour suivre' la seconde cuve de réaction, comme mention- né ci-dessus.
En préchauffant l'alimentation fraîche dans une installation à un ou deux étage% et en réchauffant la substance grasse intermédiairement dans une installation à deux étages, il faut suppléer seulement, à la cuve ou aux cuves de réaction, une chaleur suffisante pour augmenter légèrement la tempé-
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rature des matières entrantes jusqu-.9à la température de réaston et pour mainte- nir cette températiare de réaction malgré les pertes par radiation et autres.
Ainsi les perfectionnements selon l'invention permettent Inapplication d'une chaudière ou d'une autre source de chaleur extrêmement réduites travaillant en continu, au
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lieu d'une grande chaudière ou une autre source de chaleur à opération fu#rmittentt?: Il va de soi qu'aussi bien le procédé que ses moyens de mise en
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oeuvre peuvent varier par rapport aux exemples ausdécrite.
Les températures et les quantités citées peuvent également varier selon les désirs et les nécessités. De plus, les méthodes adoptées pour l'a- justage et la conservation de- la température.. et l'économie de calories peuvent être modifiées- selon les considérations pratiques et les- huiles- grasses-, grais- ses ou autres esters à traiter.
Ainsi par exemple on-peut utiliser- des éohan- geurs de chaleur -OU -des dispositifs de concentration- de-:la. glycérine tels que décrits, combinés- ou non- avec des moyens de chauffage ou de- refroidissement
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complémentaires, et les trajets-et/ou les réciroulations des matières d' alimen- tation et/ou des produits peuvent être modifiée de toute façon jugée convena- ble De plus, en vue d'éGon#iaer des calorieS9- on peut, au lieu d'un évapo- rateur de glycérine à simple effets évidemment appliquer un évaporateur à ef- èt multiple.,
L'invention divulgue donc un procédé et un dispositif pour l'hydro- lyse- ou le fractionnement d'huiles grasses., de graisses ou d'autres esters,
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extrêmement 1a'li"antsgiSUX9 simples, économiques9 et rationnels par rapport aux processus connus, aussi bien au point de vue construction qu 9 au point de vue opéra,ton, et permettant d90btenir le plus haut degré d'hydrolyse désiré ou réalisable, avec une récupération subséquente économique et rationnelle de gly-
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cérine à haute concentration
REVENDICATIONS.
1.- Procédé continu pour 1?hydrolyse d'esters diacide gras,9 parti-
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culièrement la conversion d'huiles grasses et de graisses en eoideJ grax et eaux â glycérine, earastériaé en ce qu'il consiste à faire passer un mélange de ma- tière' grosse de départ et dZ1e- - à travers un étage de réacuon, dans lequel une quantité desdits Je'éootifs9 correspondant- à 18alimentation pendant une pé-
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IMPROVEMENTS WITH HYDROLYSIS OF DIACID, FATTY ESTERS.
The present invention relates to the hydrolysis of fatty acid esters, more particularly the hydrolysis or fractionation of fatty oils or fats for the production of fatty acids and glycerin.
For the purpose of making the following discussion clearer, hereafter, it will be preferred only to the latter materials cited, however, by the terms "fatty oil or" fat ", other acid esters should also be understood, and by" glycerin "other alkylated substances
The continuous hydrolysis or fractionation of these materials is usually carried out such that a mixture or emulsion of the oil or fat is subjected to high pressure and temperature while passing through a tank. - reaction - the products of the reaction - then passing through a separator so as to deposit the vapor and ensure, by the dispersion 'of the latent heat,
The cooling and / or the partial concentration of the products Generally, the pressure is maintained at such a degree. that the water has the reaction temperature during the liquidated phase
In the hydrolysis of fatty oils or fats to obtain di-fatty acids and glycerin, said deposit causes cooling of the di-fatty acid product, and the partial concentration of 1-water to glycerin forming the. other produced but. the desirable high concentration of glycerin can only result from a subsequent and very expensive evaporation process.
In the practical application of the aforesaid process it is generally intended to carry out the hydrolysis of more than 90% of the starting material, and to obtain the highest possible degree of concentration of water with glycerin in the starting material. the separator device, in order to save money in the subsequent vaporization phase.
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For this purpose, the hydrolysis is generally carried out in columns comprising the usual plates ("bubble plates"), these columns being carried out
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to operate under the high pressure required. 1; fatty oil or fat, with or without catalyst, and water being introduced in countercurrent into such a column, and the fatty acid being removed at the top of the column, for that the more or less highly concentrated glycerin is discharged at the foot of the column.
However, it is essential to continue the concentration of glycerin. Installations of this kind are not economical for small operations, while in these installations it is also difficult to achieve the complete separation of the fatty acid phase and the fatty acid.
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aqueous phase of glycerin, because of the mutual solubility of the constituents at the reaction temperature.
One of the objects of the present invention is to provide a new process for the hydrolysis of fatty oils and fats (and other esters) and a new device for the non-execution of said process, which guarantee the achievement of this process.
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tion of a high degree of hydrolysis, the production of water with highly concentrated glycerin in the hydrolysis phase, and if desired,
a very economical final subsequent concentration of water to glycerin For this purpose, the present invention
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tion- refers to a process of hydrolysis of fatty oils and fats, characterized by the continuous passage of a mixture of starting fats and water through a reaction stage, - in which an amount of reagents corresponding to the production during a given period is- subjected to progressive hydrolysis
A certain amount of the mixture of fat and water (without catalyst) can be kept in the reaction stage for 1 1/2 to 3 hours;
for example in a process designed for the treatment of one ton per hour the quantity maintained is of the order of three to six tons of reaction mixture o The optimum quantity may vary according to the nature of the quality of the ma -
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starting point, and / or 8tIit the degree of hydrolysis required, and it is expressly desired to reserve very broad limits concerning said quantity, to be determined experimentally.
In any case, the quantity maintained in the reaction stage according to the process of the invention is clearly several times greater than the capacity of the hydrolysis reaction vessel according to the continuous hydrolysis processes with parallel streams practiced and recommended previously. .
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The process according to the invention can be carried out without a catalyst, or with a catalyst mixed with the basic fat, such as for example a zinc oxide catalyst. In the latter eax, the. reaction time is considerably reduced compared to the aforementioned examples. The hydrolysis reaction may be accompanied by vigorous, continuous or
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intermittent In ... addition, the reaction can be accompanied - de- clm: t1f'f'9: ge, preférxbeg free-steam injection,., or, alternatively, indirectly by- eu1ation- d- * = - heated- fluid - o
The above-mentioned characteristic phase of the process according to the invention can be combined with:
a phase of preheating the base mixture, the pro-
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products leaving the reaction stage at a temperature of the order of 250009 being capable of bringing the entering mixture to a temperature of at least 140 Co
Alternatively, - the reaction products can pass through the coil of an evaporator into which the glycerin water is reintroduced after the subsequent separation, the sensible heat of the products being used - to
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concentrate the water to glycerin.
In the latter case, - it is necessary to pre-heat the starting materials separately,
The present invention also relates to a process for the aforesaid hydrolysis, in which the mixture of base fat and water is passed continuously.
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naked, first through a reaction stage .., in ¯ p 'de- reactants,
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corresponding to the feed for a fixed period is subjected to a gradual hydrolysis, the reaction products are subjected to a pressure release in a separation stage, the fatty acid separates mixed with hot fresh water is passed to through a second reaction stage
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similar:
) the products of this second reaction are subjected to a pressure release and the separation of the fatty acid from the water with low concentration of glycerin, and the latter is used to circulate again oa '? water'? intended for the first reaction stage
Preferably, the fatty acid to be transferred from the first reaction stage to the second ext reaction stage, while it is subjected to reduction.
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tion of pressures, pa - 1 pump heated by the products of the first reaction stage pre @ ooing the separatioI1o
The products of the second reaction stage can be used to preheat the fresh fat and to reheat the diluted glycerin skin,
both being directed to the first course of reaction, or, alterna-
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ti they- weigh- hearth used-for the evaporation of the- glycerin comas- exposed 0-1-derous.
The present invention also relates to a reaction cellar for the execution of the aforesaid process which consists of a tank with a capacity for the quantities!? - de- mixed base-corresponding to the feed on a
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predetermined period, capable of withstanding considerable internal pressures presenting at or towards its opposite ends ducts for inlet and outlet, and compartmentalized by at least one internal wall which has an o- orifice for passage of the material> said orifice having a section "substantially equal to that of said conduits
Some or all of the compartments of the vessel may be provided with preferably rotary stirring means.
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A preferred embodiment of such a reaction vessel.!) And two preferred embodiments of devices capable of carrying out the hydrolyzate process according to the invention are described below by way of non-limiting example only, with reference- to the accompanying drawings $, in which reaction; FIG. 1 sGhéma-tise in longitudinal radial CEHlpé a reaction vessel; FIG. 2 is a diagram of a single-stage hydrolysis device; FIG. 3 shows schematically a two-stage hydrolysis device.
As shown in Figure 1, the cylindrical tank-1, having hemispherical ends 2-3, can be mounted vertically with the aid of the side supports 4. The tank 1-comprises a plurality of transverse partitions.
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the 2Jr as well as a longitudinal agitator axis 6-which presents some or all of the compart1men-ts -. 2 agitator arms gag preferably of the axial or helical type. 2 orifices provided in the partitions 2. for the passage of the reactors =
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tîfsg thus which! a condW.t.d2> inlet .0 and an evacuation duct 11 are arranged.!)
as shown successively in positions- substantially diametrically oppaeâes 9 so as to prevent -the formation of: 9 continuous channel. and d 9 will have in each compartment the content between the material and the agitator Alternately- and, for the same purposes, said- orifices can be distributed-around- 1 agitator-o The upper compartment 17 comprises, above the level of the inlet 08 a chamber z, gas 12 for 19accumulation of the gases given off during the reaction-, or-neutral gases introduced in order to maintain constant the pressure in- 1 cube- despite the possible variations of the- temperature- or- of the- vi-
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tess for entering or leaving the materials Q La, tank 1 also comprises heating means,
in the form of one or more coils 13 traversed by an Alterna- heating fluid
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tively, the tank may have at least one nozzle9 duct or a similar element for 2 - 'free injection of steam o To promote the operation, some or all of the compartments of
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reaction 7 are equipped with a thermometer 119 while a manometer 15 communicates with the gas chamber - 3.2 o Manholes 6 may also be provided in order to make the interior of the chamber accessible. tank for its maintenance and similar purposes.
A hydrolysis reaction vessel as summarily described above is shown in Figure 2 applied in combination with auxiliary devices to carry out a one-stage hydrolysis process in conjunction.
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8Ve-C form the method according to 19învention. Means for foUl: l! 1i:! R.- the reagents at the inlet 0 of the tank 1 comprise a feed water tank 21. and a fatty oil tank 22, arranged to introduce the materials in predetermined proportions in a mixer 23 comprising a stirrer 24.
If necessary or desired, means (not shown?) For the adduction of a catalyst such as sine oxide in pulverulent form, to the mixer 23 or to the feed oil tank 22 which can then be used. It also has stirring elements. The mixer has a starting line which directs the mixed raw materials to the reaction vessel 1, via. a high pressure pump 25 and a heat exchanger 26.
The agitator axis of the tank 1 is driven by an electric motor-34. The
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avaouation duct 11 of the tank 1 communicates with the heating coil z7, mounted in an evaporator 28 for the glycerin, so that the hot products passing through a separator vessel 29o contribute to the final eon- centration of glycerin., the water product a7 glycerin-from the hydrolysis reaction being returned to the evaporator through a pipe ¯0 starting from the bottom of said separator 29, and the fatty acid product being discharged at the top of the said separator 29 using a conduit 31.
the concentrated glycerin is discharged from the evaporator 28 by means of a pipe 32, while the water vapor is discharged through an opening 33 communicating for example with a vacuum machine (not shown)
In such a single-stage installation according to FIG. 2, the hydrolysis or the fractionation of a fat can be carried out, by operating -
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for example at a temperature of 190 order of 250 G and under pressure of approximately 35 to 40 a:
'bay by obtaining a result of 90 to 92% of the starting fat, and using an amount of water of 60 to 70% based on the weight of said material If the proportion of water is increased to 'at approximately the weight of fat, hydrolysis can be done up to 93% or slightly more
The water and the fat, preheated in the heat exchanger 26 by an external heat source, are introduced at 10 into the heating tank.
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reaction i, and are optionally subjected "to a heating effect to adjust or maintain their temperature, with or without stirring,
the evacuation duct 11 being closed during the operation of the mixing of the reagents and the products
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until the tank is filled to the level known as conn1tit --- <the admittance: io-n 10 We then open the evacuation duct- n and the flow of materials continues to uniform speed.
The materials passing through the tank 1 and passing from the inlet duct, through the compartments 7 (figure 1) to the exhaust duct 11, are released.
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pressurized and t-eaperatuxe for a long time, and are preferably stirred iteratively so as to gradually achieve and continuously maintain the desired high degree of separation without difficulty. -y after cooling in the coil 27 of the glycerin evaporator 28, in the separator 29, in which the acid product
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fat is separated from the water to glycerin, the latter returning to the evaporator.A By way of example,
and particularly for the fractionation of a fatty oil or a fat for the production of di-fatty acid and glycerin, the vat
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1 designed, as said above, for a treatment of one ton per hour, must have a capacity of three to six tons of reaction mixture, \> cj) es-t = to = say a volume - d $ approximately four to eight cubic meters so that the material is maintained in the hydrolysis reaction zone for a period of approximately 1 1/2 to 3 hours.
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According to an alternative embodiment (instead of supplying the heat absorber 26 by an external heat source, and passing the products
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reaction through a coil, such as 2 '' in an evaporator 28) the evaporator 28 can be heated externally,
while a duct leaving from the outlet 11 of the tank 1 extends to 7. szxte side of the ehmgeo 26 and from there to the separator 29, the reheating of the fresh starting materials then being ensured by the products of reaction
The present invention also relates to an installation for the indicated purpose, comprising two tanks as described above, capable of carrying out a more complete hydrolysis in two stages, and each cooperating with one another.
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an individual separator, the discharge pipe of the first reaction vessel communicating with the associated separator a pipe incorporating a high pressure pump connecting the acid zone of the separator to the inlet of the second
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reaction vessel,
the duct dl évwuation- of this second tank communicating with the second separator, and another enoope duct connecting the bottom or the zone of the glycerin solution of the aforesaid second separator to the duct of admission = mission of the first reaction tank. -
A. Such a two-stage plant may have corresponding varying means for the application of a heat effect to the reactants and for removing heat from the products.
Thus, for example, FIG. 3 shows schematically an installation in which the elements corresponding to those of FIG. 2 are indicated by the
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same references o A heat exchanger 3 is arranged between the first reaction vessel 1 and its separator 29.
One side of this de = ïer. represented by the coil 36, is used for the passage of 'products from the tank 1 to the separator
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g2a The portion of non-hydrolyzed residual fatty acid-1-fatty acid or oil goes, at the- upper part of the separator 2 1, to a feed tank ¯49 via a Z pipe.
then passes daae -m second mixer 3 where it is edited-in the presence -d9 = e7 ypqflée quantity of additional water, supplied by- 'on- tank d.s'eatr 2, and then passes to tr-obverse a duct 6 via a high-pressure pump g this portion thus returns to 1-other part of the heat exchanger 3p where it is reheated before entering the second tank 21 The relatively highly concentrated glycerin water from the lower part of the separator 29 is directed, via a pipe 47, to the glycol evaporator.
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cerine 280 In the. second tank of.
In this case, the residual unhydrolyzed oil or fat reacts with the additional water under the temperature and pressure conditions obtained in said tank 51, and a very high degree of conversion to fatty acid is achieved. Reaction products of the tank
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51 pass, via line 1 & and coil 27 of the glycerin evaporator 9. ,, into the second separator 49, in which the fatty acid product is separated and then discharged through line 12.
The glycerin em which is obviously can be concentrated (containing only the glycerin resulting from 1 9 hours or from the residual fat from the reaction vessel µ1} returns, by a pipe 22..9 the corresponding feed tank 21 with the first reaction tank ± 9 etc serves as a reaction teen for the first stage of hydrolysis.
According to the modification of the installation shown diagrammatically in FIG. 3, it is possible to place between the second reaction vessel 51 and its corresponding separator.
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respondent ¯ *, instead of a coil g a heat exchanger - whose two sides are used to pass respectively the products of the cuoe to said separator, and - 1 9 water with little glyaerinoe entering the bottom. du- separator an
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inlet duct of the first reaction vessel; thus, for example, the conduits 48 and 21 may comprise countercurrent sections inside such a heat exchanger.
Alternatively such a heat exchanger
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may be constituted by the exchanger 6 the conduit Ml connecting the tank .2! to the separator / fi, comprising Water instead of the coil 27} one side of said heat exchanger, the low-concentration--glycerin mixture discharged from the second separation chamber 49 via the conduit 53, and the oil or the fresh fat
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directed from the mixer 2, towards the inlet of the first reaction vessel being thus preheated. In each of the last aforementioned modifications, 1-evaporation of the glycerin is provided by an external heat source.
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In a two-stage above-mentioned plant, the hydrolysis being effect for example up to 92% to 93% in the first reaction vessel 1. the products are separated at 29 in relatively strong glycerine water which is directed to the water. medium evaporator and / or collector and a fatty substance incorporating approximately 7% to 8% fat or. unhydrolyzed oil.
To complete hydrolysis up to 98% and above Danish second reaction vessel 51, it is necessary to remove approximately 5% or more of the content of
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initial glycerin, ie about 0.5%, by weight of said incompletely hydrolyzed fatty substance. For this purpose it is possible to add a quantity of water, for example approximately 50% by weight of said fatty substance,
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by the feed tank Jg before the second reaction stage y to obtain therein approximately 1% glycerin water, which is, as described above, returned from the separator 49 to the feed tank 21 for.
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be retrieved as "em" for the first reaction stage.
Increasing the proportion of water in the oil tends to raise the final degree of hydrolysis
If the first hydrolysis reaction is carried out at a temperature of the order of 250 C, the products can be cooled to approximately 90 C;
in exchange of heat with the fatty substance and the supply of water passing from the mixer 43 to the second reaction vessel 51, this fatty substance enters the heat exchanger at approximately 8000 and exits therein.
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proximatioem% 220 C Preheating the feed to the first reaction vessel
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can be made up to the same level, when an exchanger such as 26 is provided in line 48, to follow the second reaction vessel, as mentioned above.
By preheating the fresh feed in a one- or two-stage installation% and by reheating the fatty substance intermediately in a two-stage installation, it is only necessary to supply the reaction tank or tanks with sufficient heat to slightly increase the temperature. temple-
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rature of the input materials to the rebound temperature and to maintain this reaction temperature despite radiation and other losses.
Thus the improvements according to the invention allow the application of a boiler or other extremely reduced heat source working continuously, at
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instead of a large boiler or other heat source operating fu # rmittentt ?: It goes without saying that both the process and its means of
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artwork may vary from the examples described above.
The temperatures and quantities quoted can also vary according to wishes and necessities. In addition, the methods adopted for the adjustment and conservation of the temperature .. and the saving of calories may be modified according to practical considerations and the- oils- fatty-, fats or other esters to treat.
Thus for example one-can use- heat exchangers -OR-devices for concentration- of-: the. glycerin as described, combined or not with heating or cooling means
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complementary paths, and the paths-and / or recirculations of the feed materials and / or the products can be modified in any way deemed suitable. In addition, in order to save caloriesS9- it is possible, at instead of a single effect glycerin evaporator obviously apply a multiple effect evaporator.,
The invention therefore discloses a process and a device for the hydrolysis or fractionation of fatty oils, fats or other esters,
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extremely simple, economical9 and rational compared to known processes, both from the construction point of view and from the operational point of view, tone, and allowing to obtain the highest degree of hydrolysis desired or achievable, with a economic and rational subsequent recovery of gly-
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high concentration cerine
CLAIMS.
1.- Continuous process for the hydrolysis of di-fatty acid esters, 9 parti-
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specifically the conversion of fatty oils and fats into glycerine acid and glycerin water, in which it consists in passing a mixture of starting material and dZ1e- - through a reaction stage, in which a quantity of said eootives9 corresponding to the diet during a period of