CZ284042B6

CZ284042B6 - Způsob úpravy glycerinových roztoků membránovou filtrací

Info

Publication number: CZ284042B6
Application number: CZ96479A
Authority: CZ
Inventors: Jiří Ing. Csc. Souček; Tomáš Ing. Csc. Kutal; Petr Ing. Starý; Walter Ing. Csc. Schwarz; Radomír Ing. Kučera
Original assignee: Setuza A. S.
Priority date: 1996-02-19
Filing date: 1996-02-19
Publication date: 1998-07-15
Also published as: CZ47996A3

Abstract

Způsob spočívá v kombinaci filtrace na nanofiltrační membráně schopné zachytit částice nad 0,001 .mi.m a na nejméně jedné další membráně např. mikrofiltrační nebo ultrafiltrační nebo kombinaci ultrafiltrace, nanofiltrace a reversní osmozy. Filtrace na nanofiltrační membráně se provádí za tlaku 0,2-10,00 MPa, přičemž před filtrací se pH vstupního produktu upraví na 7-12. ŕ

Description

Způsob rafinace glycerinových roztoků ze štěpení triacylglycerolů membránovou filtrací

Vynález se týká rafinace. tj. čištění, případně zahušťování průmyslových roztoků glycerolu, vznikajících při štěpení triacylglycerolů s použitím membránové filtrace.

Stav techniky

Výchozí surovinou při výrobě glycerinu jsou různě zředěné roztoky glycerolu, vznikající při štěpení triacylglycerolů, tj. při výrobě mastných kyselin štěpením tuků a olejů, tzv. glycerinové vody, při výrobě mýdel, tzv. spodní louhy, roztoky glycerolu, vznikající při přeesterifikaci triacylglycerolů na různé deriváty mastných kyselin a dále roztoky glycerolu, vznikající při výrobě epichlorhydrinu, syntetického glycerinu a další.

Tyto průmyslové roztoky obsahují vedle glycerolu celou řadu balastních látek, jako jsou volné mastné kyseliny, mýdla, estery, bílkoviny, barviva, slizy a jiné látky, které je nutné zvětší části odstranit. To se provádí různými rafinačními postupy. Nej používanější průmyslovou metodou odstranění balastních látek je fyzikálně chemická rafinace glycerinových roztoků, která spočívá v rozkladu obsažených mýdel minerální kyselinou, separaci uvolněných mastných kyselin dekantací nebo odstředěním, v čiření roztoku přídavkem flokulantů, např. síranu hlinitého nebo chloridu železitého a po alkalizaci roztoku jeho filtraci.

Jsou popsány i jiné rafinační postupy, jako využití různých sorbentů, např. aktivního uhlí, alumosilikátů aj.. rafinace glycerinových roztoků s použitím iontoměničů a elektrodialýzy, nebo odstranění mastných kyselin ultrafiltrací.

Zahušťování rafinovaných glycerinových roztoků se zpravidla provádí odpařením vody do vakua v různých typech odparek. Je popsáno i využití reverzní osmózy k tomuto účelu.

Fyzikálně chemická rafinace a ostatní popsané způsoby mají řadu nedostatků, jako např. nízký stupeň odstranění balastních látek nebo odstranění pouze některých příměsí, ředění roztoků glycerinu vodou během rafinačního procesu, vnášení dalších zpravidla anorganických příměsí chemikáliemi, použitými při chemické rafinaci, což vede ke snížení jakosti výrobků, k výrobním ztrátám a k relativně vysoké energetické a investiční náročnosti. Použití samotné ultrafiltrace nevede k potřebnému rafinačnímu efektu, neboť se odstraní pouze malá část balastních látek, hlavně makroskopické nečistoty a musí následovat další rafinace glycerinového roztoku. Použití reverzní osmózy k zahušťování glycerinových roztoků je problematické vzhledem k nedostatečnému stupni odstranění balastních látek a k vysokému obsahu rozpouštěných solí a v průmyslu není rozšíření.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje způsob podle tohoto vynálezu, podle kterého jsou obsaženy balastní látky separovány průchodem glycerinových roztoků soustavou alespoň dvou různých membránových filtrů za tlaku 0,2 až 10,0 MPa, z nichž nejméně jeden filtr je osazen mikro filtrační nebo ultrafiltrační membránou se schopností zadržovat látky s molekulovou hmotností větší než 10 000 D a nejméně jeden filtr je osazen nanofíltrační membránou se schopností zadržovat částice větší než 0,0001 pm nebo látky s molekulovou hmotností menší než 200 D.

- 1 CZ 284042 B6

Proces lze uskutečnit jak šaržovým, tak kontinuálním způsobem. Praktická realizace tohoto způsobu rafinace glycerinových roztoků může být variabilní, v závislosti na charakteru vstupní suroviny a na požadavku na výsledný produkt. Proto se vedle filtru s nanofiltračními membránami předřazují filtry s mikrofiltračními, ultrafiltračními membránami a mohou se zařadit i filtry pro reverzní osmózu.

Použití soustavy filtrů s mikrofiltračními nebo ultrafiltračními a nanofiltračními membránami podstatně účinněji odstraňuje balastní látky a je tedy účinnějším rafinačním postupem, než používaná fyzikálně chemická rafmace, a může být zařazena i jako doplňkový stupeň k tomuto způsobu rafmace. Použití uvedené soustavy membránových filtrů k rafinaci glycerinových roztoků umožňuje následně efektivně použít kjejich částečnému zahuštění reverzní osmózu. Výhodou tohoto způsobu rafmace glycerinových roztoků je odstranění většího množství balastních látek, tj. vyšší rafinační účinnost, přičemž se do roztoků nevnášejí další anorganické soli, dochází kjejich menšímu zřeďování a k získání čistších roztoků. V důsledku toho se snižuje energická náročnost výroby glycerinu, snižují se výrobní ztráty a současně se zvyšuje jakost výrobků.

Příklady provedení vy nálezu

Příklad 1

Glycerinový roztok odpadající při výrobě mýdla, tzv. spodní louhy, byl po fyzikálně chemické rafinaci zpracován na soustavě dvou membránových filtrů, každý o ploše 0,14 m, z nichž první byl osazen mikrofiltračními membránami GRM 0,45 pm a druhý nanofiltračními membránami NF 45, schopnými zadržovat částečky větší než 0,001 pm a látky s molekulovou hmotností větší než 200 D. Vstupní roztok byl nejprve zpracován na mikrofiltrační membráně při tlaku 0,4 MPa a teplotě 40 °C. Mikrofiltrát byl následně zpracován průchodem přes nanofiltrační membránu při tlaku 4,0 MPa a teplotě 40 °C. Koncentráty zadržené na filtrech byly následně zpracovány dialýzou vodou. Celkem byly zpracovány 4 kg spodních louhů s obsahem 8,5 % hmotn. glycerolu, 7,0 % hmotn. popela, 2,6 % hmotn. netěkavého organického zbytku (NOZ) a barvy 12 dle ČSN.

Byl získán roztok s obsahem 7.8 % hmotn. glycerolu, 6,5 % hmotn. popela, 1,2 % hmotn. NOZ a barvy 2 dle ČSN. Výkon při mikrofiltraci byl 25 l.m'².h‘' a při nanofiltraci byl výkon 42 l.m'².h'¹. Bylo dosažen výtěžku glycerolu 93 % hmotn.

Příklad 2

Na zařízení a postupem uvedeným v příkladu 1 bylo zpracováno 9 kg nerafinovaných glycerinových vod z nekatalytického štěpení kafilátních tuků, obsahující 12,3% hmotn. glycerolu, 0,1 % hmotn. popela, 0,4 % hmotn. NOZ a barvy 11 dle ČSN, u nichž byla přídavkem hydroxidu sodného upravena hodnota pH na 8.

První filtr byl osazen deskovými membránami pro ultrafiltraci GR61 PP, schopnými zadržet látky s molekulovou hmotností větší než 20 000 D (výrobce DOW), a druhý membránami pro nanofiltraci NF 45 (výrobce DOW). Uitrafiltrace byla provedena při teplotě 60 °C a tlaku 0,8 MPa, nanofiltrace při 40 °C a tlaku 4,0 MPa. Byl získán roztok s obsahem 11,6 % hmotn. glycerolu, 0,1 % hmotn. popela, 0,1 % hmotn. NOZ a barvy 2 dle ČSN. Výtěžek glycerolu by! 96 % hmotn.

-2CZ 284042 B6

Příklad 3

Na soustavě membránových filtrů, sestávající z ultrafiltračního zařízení s deskovým modulem s membránovou plochou 2.25 m², který byl osazen membránou zpolysulfonu typu GR 51Pp, schopnou zadržovat látky s molekulovou hmotností větší než 50 000 D (výrobce DOW) a ze zařízení pro nanofiltraci, osazeného spirálně vinutým elementem s membránou NF 45 (výrobce DOW) o ploše 5 m' a ze zařízení pro reverzní osmózu, osazeného spirálně vinutým elementem s membránou FT 30 o ploše 5 m² (výrobce DOW), byly postupně zpracovány glycerinové vody z nekatalytického štěpení živočišných tuků v množství 500 kg, obsahující 8,6% hmotn. glycerolu, 0,6 % hmotn. popela, 0,6 % hmotn. NOZ a barvy 12, při teplotě 62 °C a tlaku 0,8 MPa na prvním filtru, při teplotě 40 °C a tlaku 2,2 MPa a na druhém filtru a při teplotě 38 °C a tlaku 5,0 MPa na třetím filtru. Na prvním filtru bylo dosaženo filtrační rychlosti 34 l.m^.h¹, na druhém filtru 40 l.m ².h‘' a na třetím filtru byla rychlost filtrace 8 l.m'².h’’. Byl získán rafinovaný a částečně zahuštěný glycerinový roztok s obsahem 14,6% hmotn. glycerolu, 0,7% hmotn. popela, 0,2 % hmotn. NOZ a barvy 3 dle ČSN. Výtěžek glycerolu činil 95 % hmotn.

Příklad 4

Na zařízení a postupem uvedených v příkladu 3, ale s ultrafiltrační membránou RC 70 PP, schopnou zadržovat látky s molekulovou hmotností větší než 10 000 D, byl zpracován glycerinový roztok, odpadající při výrobě methylesterů mastných kyselin řepkového oleje reesterifíkací řepkového oleje metanolem, obsahující 10,0% hmotn. glycerolu, 1,6% hmotn. NOZ a barvy 11 dle ČSN. Byl získán rafinovaný a částečně zahuštěný glycerinový roztok, obsahující 15,2 % hmotn. glycerolu, 0,4 % hmotn. NOZ a barvy 2 dle ČSN. Výtěžek glycerolu činil 92 % hmotn.

Claims

1. Způsob rafmace glycerinových roztoků se štěpení triacylglycerolů membránovou filtrací, vyznačující se tím, že balastní látky, obsažené v glycerinových roztocích, se odstraňují za tlaku 0,2 až 10,0 MPa nanofiltraci, při níž se zadržují na filtrační membráně částice větší než 0,001 pm nebo látky s molekulovou hmotností větší než 200 D v kombinaci s nejméně jednou další membránovou filtrací, která je schopná zadržet látky s molekulovou hmotností větší než 10 000 D, která nanofiltraci předchází.

2. Způsob rafmace glycerinových roztoků membránovou filtrací podle nároku 1, vyznačený tím, že se odstraňování balastních látek z glycerinových roztoků provádí kombinací mikrofiltrace a/nebo ultrafiltrace a nanofíltrace.

3. Způsob rafmace glycerinových roztoků membránovou filtrací podle nároku 1, vyznačený tím, že se odstraňování balastních látek provádí kombinací ultrafiltrace a nanofíltrace s následným zahuštění gly cerinových roztoků reverzní osmózou.

4. Způsob rafinace glycerinových roztoků membránovou filtrací podle nároku 1, vyznačený tím, že se pH vstupního glycerinového roztoku upraví před membránovou filtrací na hodnotu 7 až 12.