CS268311B1 - Způsob zapojení hydrogenačních reaktorů - Google Patents

Abstract

způsob zapojení reaktorů pro hydrogenaci rostlinných olejů, živočišných tuků, volných- mastných kyselin a jejich esterů vodíkem v přítomnosti hydrogenačního katalyzátoru v kaskádě reaktorů oddálených tryskami, spočívající v tom, že.se do trysky'.prvního reaktoru čerpá _ směs Substrátu a katalyzátoru a_stejné množství reakční smési Je odváděno ze zařízení. Kontinuální hydrogenace se provádí v kaskádě 2 až 20 reaktorů, přičemž odvod z Jednoho reaktoru je spojen s tryskou dalšího reaktoru a transport reakční směsi.mezi Jednotlivými reaktory se uskutečňuje tlakem v reaktorech bez pomoci čerpadel. Na základě změny rozdílu tlaku mezi dvěma sousedními reaktory do reaktoru nižšího pořadového čísla.

Description

Vynález se týká způsobu zapojení reaktorů pro kontinuální hydrogenaci rostlinných ' dějů, živočišných tuků, mastných kyselin a jejich esterů s alkoholy.

Rostlinné oleje, živočišné tuky, mastné kyseliny a jejich estery jsou důležitými surovinami tukového a chemického průmyslu. Mastné kyseliny v těchto surovinách obsažené se vyznačují různým stupněm nenasycenosti, která je v některých případech odstraňována jejich reakcí s vodíkem. Příkladem průmyslově Široce aplikovaného procesu je ztužování rostlinných olejů hydrogenaci katalyzovanou heterogenními katalyzátory, poprvé popsané Normanem v roce 1902 (Něm. patent č. 139 457 (1902)). Dosud nejběžněji se používá vsádkového způsobu. Jsou známy i kontinuální způsoby využívající pevného lože katalyzátoru v jednom^i výce reaktorech (Brit, patent č. 162 370 (1920)), suspenze katalyzátoru v kaskádě míchaných reaktorů (např. USA patent č. 673 273 (1950)), kde je stejný tlak ve všech reaktorech, reaktorů s ejektorem, v němž je čepána kapalná směs v každém reaktoru samostatně (Chern. Eng. Oct. 9, 429 (1967))·

Způsob kontinuální hydrogenace podle vynálezu je založen na novém principu využití kaskády reaktorů opatřených tryskami. V průtočném uspořádání dvou nebo více reaktorů se při vhodných reozměrech reaktorů a průtocích kapaliny čerpá výchozí rostlinný olej, živočišné tuky, volné mastné kyseliny C,_ až C_, nebo jejich estery s alkoholy C, až C._o ve směsi s hydrogenačním katalyzátorem do trysky prvního autoklávu. Tryskou je zde míněn zúžený prostor, před nímž je vyšší tlak než za ním. Tryska může být spojena s reaktorem a pak přisává vodík z plynné části reaktoru. Stejné množství kapaliny, Jaké Je čerpáno do trysky reaktoru, je z tohoto reaktoru odváděno. Zařízení se dále vyznačuje tím, že směs odcházející z prvního reaktoru Je vháněna pres trysku do dalšího reaktoru. Stejným způsobem se směs po reakci v druhé reaktoru vhání přes trysku do třetího reaktoru atd. Mezi jednotlivými reaktory nejsou umístěna čerpadla. Znamená to, že Jedním Čerpadlem lze pracovat na celé kaskádě reaktorů. Protože se zde Jedná o hydrogenační proces, tak je do každého reaktoru samostatně přiváděn vodík. Mezi Jednotlivými reaktory tak vzniká tlakový spád od prvního k poslednímu reaktoru. Doposud nebylo popsáno ani použito takové zařízení ani hydrogenační proces na něm prováděný. ·

Na každé trysce dochází k tlakové ztrátě, např. 0,05 až 1,5 MPa. Vzhledem k tomu, že se z jednoho reaktoru vede směs kapaliny s katalyz-átorem a přebytečným plynem do dalšího reaktoru, dochází v případě většího množství takto vedeného plynu k menšímu tlakovému rozdílu mezi reaktory v důsledku menšího odporu na trysce. Tuto změnu tlaku lze zjistit a nastavit optimální množství vodíku přiváděného do Jednotlivých reaktorů. Toto množství lze v případě regulačních průtokoměrů vodíku regulovat pomocí mikroprocesoru. Uvedená vlastnost se Jeví Jako Jedna z hlavních výhod patentu. Na základě množství přiváděného vodíku se pak řídí stupeň hydrogenace substrátu.

Hydrogenační proces na zařízení popsaném v tomto vynálezu se uskutečňuje za podmínek vhodných pro jednotlivé hydrogenační katalyzátory, např. při teplotách 100 až 250 c a přetlacích vodíku 0 až 3,0 MPa pro hydogenaci rostlinných olejů. Reakční doba a tím i doba zdržení v Jednotlivých reaktorech pak závisí na požadovaném stupni zreagování daného substrátu, tlaku vodíku, reakční teplotě a množství katalyzátoru.

Z hlediska tvaru zařízení je pro způsob podle vynálezu vhodnější užší a vyšší reaktor. Vstupující vodík do jednotlivých reaktorů lze uvádět pomocí dispergátorů vodíku, což přispívá k jeho dobrému rozdělení. Lze jej také přidávat do trysky.

Výhodou způsobu podle vynálezu je to, že zajišiuje výrobu produktů standardní kvality. Vzhledem k tomu, že se používá jen Jedno čerpadlo a reakční směs není několikrát čerpána do stejného reaktoru, dochází i k úspoře čerpadel. Proces lze výhodně řídit mikroproc esorem.

CS 26β 311 B1

Při způsobu podle návrhu vynálezu nedochází k několikanásobnému průchodu reakční směsi jedním reaktorem, ale k odvodu látek z Jednoho reaktoru do druhého. Znamená to, že v daném případě hydrogenace rostlinných olejů, kde je hydrogenována směs esterů různých mastných kyselin, dochází při tom částečném pístování toku ke značnému zlepšení selektivity hydrogenace ve srovnání s jedním autoklávem.

Při použití více reaktorů za sebou se tyto reaktory liší v hodnotě tlaku, která klesá od prvního k poslednímu, v prvním reaktoru za vysokého tlaku velmi rychle nastartuje reakce a při postupně nižším tlaku dochází k pomalejšímu a přesnějšímu dokončení reakce. Což má opět vliv na zlepšení selektivity. Navíc produkt odchází z posledního reaktoru za tlaku blízkého atmosférickému, a to zjednodušuje oddělení nezreagovaného vodíku od produktu.

Systém, kde se použije takto za sebou několik reaktorů a dochází k tlakovému spádu mezi reaktory oddělenými tryskami, nebyl doposud použit ani popsán a jeví se z výše uvedených důvodů pro hydrogenaci rostlinných olejů jeko velmi výhodný.

Zařízení pro provádění způsobu kontinuální hydrogenace rostlinných olejů a živočišných tuků podle vynálezu Je znázorněno na výkresu soustav 4 průtočných reaktorů, kde Je reaktor 6, tryska 4, přívod 1 kapaliny (rostlinného oleje, příp. tuku s katalyzátorem), odvod 2, J kapaliny (reakčního produktu a přebytečného plynu), přívod plynu a možnost přisávání 5 plynu do trysky z horní Části reaktoru.

Dále uvedené příklady vysvětlují provedení podle vynálezu, aniž by ho omezovaly nebo vymezovaly.

Příklad 1

Bylo použito zařízení znázorněné na výkresu o 2 reaktorech, kde každý reaktor Je o vnitřním průměru 3 200 mm a výšce 8 000 mm. Tryska je umístěna na dně každého reaktoru, produkt Je odváděn výpustí ve výšce 7 000 mm ode dna. Reaktory jsou vyhřívány na reakční teplotu 180 °C. U dna Je přiváděn čerstvý vodík hřeblovým distributorem. Do autoklávu Je čerpán přes trysku výchozí hovězí lůj ve směsi s komerčním heterogenním katalyzátorem (Ni na křemelině) pod tlakem 0,7 MPa, rychlostí 35 1/min. Stejnou rychlostí je odváděn produkt z prvního reaktoru do druhého. Zádrž v reaktoru Je 490 1, na obvodu z druhého reaktoru je regulátorem tlaku udržován tlak 0,2 MPa. Při ustáleném stavu dochází ke snížení jodového čísla z 41 na 33.

Příklad 2

Je použita kaskáda reaktorů znázorněná na výkresu, ale o 4 reaktorech o stejných * . o rozměrech jako v příkladu 1. Reaktory jsou vyhřívány na reakční teplotu 125 C. Do trysky prvního reaktoru Je přes trysku čerpána směs bezerukového řepkového oleje s homogenním Zieglerovým NI katalyzátorem (čs. autorské osvědčení č. 5236-78 ne 5237-78). Reakční tlak v prvním reaktoru je 1,5 MPa. Směs oleje s katalyzátorem Je vedena přes další trysku do druhého reaktoru, kde Je reakční tlak 1,0 MPa. Podobné je vedena do třetího reaktoru o reakčním tlaku 0,5 MPa a potom do čtvrtého, kde již není přetlak. Celková zádrž je 1 920 1. Výchozí plej Je čerpán rychlostí 50 1/min. Při ustáleném stavu dochází k snížení jodového čísla z 115 na 91, Množství vstupujícího vodíku Je řízeno tak, aby volný nepřecházel z Jednoho reaktoru do druhého. Toto množství Je udržováno pomocí regulačních průtokomérů a mikroprocesoru.

Claims (2)

' PŘEDMĚT VYNÁLEZU

1. Způsob zapojení reaktorů pro hydrogenaci rostlinných olejů, živočišných tuků, volných mastných kyselin C₁₂ až C_2g a jejich esterů s C₁ až C_1g alkoholy vodíkem v přítomnosti hydrogenačního katalyzátoru, vyznačující se tím, že potrubí (1) je spojeno s tryskou (4) prvního reaktoru (6) a propojeno potrubím (2) z prvního reaktoru (6) tryskou (4) s druhým reaktorem (6).

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že lze zapojit v kaskádě 2 až 20 reaktorů, s výhodou 3 až 7.