FI66195B - Foerfarande foer nedsaettning av koncentration av en foerorening - Google Patents

Description

661 95

MENETELMÄ EPÄPUHTAUDEN KONSENTRAATION ALENTAMISEKSI -FÖRFARANDE FÖR NEDSÄTTNING AV KONCENTRATION AV EN FÖRORENING

Esillä oleva keksintö koskee orgaanisten yhdisteiden puhdistusta ja erityisesti menetelmiä suhteellisen tummaväristen epäpuhtauksien konsentraation alentamiseksi ainekokoomuksessa, johon kuuluu ainakin yksi haluttu 5 yhdiste ja yksi tai useampia tällaisia epäpuhtauksia.

Erityisesti keksinnön kohteena on menetelmä epäpuhtauden konsentraation alentamiseksi, joka epäpuhtaus kuuluu aine-kokoomukseen sisältäen epäpuhtauden ja tyydytettyjen ja/ tai tyydyttämättömien alifaattisten karboksyylihappojen 10 seoksen, joissa on 8-24 hiiliatomia, epäpuhtauden ollessa väriltään tummempi kuin haluttu tuote.

Usein on toivottua parantaa, so. vaalentaa orgaanisten yhdisteiden väriä, jotka on aiottu erilaisiin teollisiin tarkoituksiin. On tunnettua, että monien orgaa-15 nisten yhdisteiden tai ainekokoomusten käsittely natrium-hydridillä voi aiheuttaa yhdisteiden tai ainekokoomusten värin parantumisen. Aiemmin on kuitenkin oletettu, että käsittely natriumborohydridillä on toteutettava systeemissä alkaalisella, tai vähintäänkin neutraalilla pH-ar-20 volla.

Tämä usko, että natriumborohydridin käyttö tum-manväristen epäpuhtauksien eliminoimiseksi voidaan toteuttaa vain neutraalilla tai alkalisella pH-arvolla, ei ole epäuskottava erityisesti, koska happamalla pH-arvolla 25 borohydridi hajoaa vedyn muodostuessa.

Havainnollistaen käsittelyä natriumborohydridillä, puhdistettavan yhdisteen ollessa karboksylihappo käsittely natriumborohydridillä olisi aiheuttanut hapon muuttumisen vastaavaksi suolaksi vesiliuoksessa ja tätä seuraavan 30 happamoitumisen sekä hapon erottamisen vesiliuoksesta.

Tämä erotustoimenpide voi olla vaikea, koska usein emulsiot, joko vesi-rasva- tai rasva-vesiemulsiot ovat hyvin muodostuneita ja nämä emulsiot on "murrettava" ennen kuin 2 66195 hapon erottaminen voidaan suorittaa. Tämän jälkeen erotettu happo on kuivattava ja tislattava. Juuri tässä lopullisessa tislausvaiheessa värin parantuminen havaitaan tavallisesti. On oletettu, että värilliset epäpuhtaudet ovat kar-5 bonyyliyhdisteitä tai niiden johdannaisia, ja että natrium-borohydridi muuttaa nämä epäpuhtaudet tuotteiksi, jotka eivät tislaannu pois karboksyylihappojen kanssa.

Esillä olevan keksinnön mukaan on kehitetty menetelmä epäpuhtauden konsentraation alentamiseksi, joka epä-10 puhtaus kuuluu ainekokoomukseen sisältäen epäpuhtauden ja tyydytettyjen ja/tai tyydyttämättömien alifaattisten karboksylihappojen seoksen, joissa on 8-24 hiiliatomia, epäpuhtauden ollessa väriltään tummempi kuin haluttu tuote. Keksinnön mukaisessa menetelmässä ainekokoomus ja boro-15 hydridi saatetaan yhteen happamalla pH-arvolla ja saatava seos tislataan.

Täten nyt on keksitty, että vastoin kaikkea aiempaa käytäntöä, käsittely borohydridillä voidaan toteuttaa happamalla pH-arvolla. Kuten yllä olevasta ilmenee, tästä 20 aiheutuvat edut ovat olennaisia. Puhdistettaessa karbok-sylihappoa borohydridi voidaan lisätä happoon silloin, kun vettä ei ole läsnä, ja saatava seos voidaan tislata tuottamaan suoraan puhdistettu lopullinen tuote.

Borohydridi on edullisesti natriumborohydridi.

25 Puhdistettavan ainekokoomuksen rasvahapot, so.

tyydytetyt ja/tai tyydyttämättömät alifaattiset karboksyli-hapot sisältävät edullisesti 14-20, edullisimmin 16-18 hiiliatomia. Erityisen edullinen happo on 18 hiiliatomia sisältävä alifaattinen karboksylihappo.

30 Julkaisuista Ullmanns Encyklopädie der Technischen

Chemie, 3. painos, nide 7, 1956, ss.504-505 ja US pat.julk.

3 471 536 tunnetut menetelmät perustuvat esillä olevasta menetelmästä poiketen rasvahappojen alkaliseen käsittelyyn ja vast, rasvahappojen käsittelyyn aminoyhdisteellä kar-35 boksylihappojen puhdistamiseksi. Mainituissa julkaisuissa boro-hydridiä ei ole käytettä epäpuhtauden konsentraation aienta- 66195 3 tamiseen ja/tai epäpuhtauden poistamiseen happamalla pH-arvolla.

Jälleen käyttäen esimerkkiä, mäntyöljynä tunnettua ainekokoomusta saadaan jätetuotteena keitettäessä puuta 5 selluloosaksi paperinvalmistuksen yhteydessä. Mäntyöljy sisältää seoksen rasvahappoja näiden happojen ollessa pääasiassa tyydyttämättömiä karboksyylihappoja hiili-atomien lukumäärän ollessa 14-24, pääasiassa 16-18, ja pääjakeen ollessa rasvahappo tai -happoja sisältäen 18 10 hiiliatomia.

Raaka mäntyöljy on tummavärinen ainekokoomus ja se tislataan, jolloin saadaan raaka rasvahapposeos, joka on väriltään ruskea. Tällaisella rasvahappojen seoksella on joukko käyttötarkoituksia, esim. vernissojen valmistukia sen yhteydessä maaleja tai pintakäsittelyaineita varten, painomusteita varten ja saippuan ja pesuaineiden valmistusta varten. Erityisesti maaliaineita, pintakäsittelyaineita ja vaaleavärisiä painomusteita varten on tarve vähentää rasva-happoseoksen tummuutta. Ennen tätä keksintöä käsittely natrium-20 borohydridillä olisi aiheuttanut yllä mainitun saippuoitumisen aiheuttaman monimutkaisen menettelyn, natriumborohydridikäsitte-lyn ja tätä seuraavaan rasvahappojen erottamisen tekemällä uudelleen happamaksi, kuivauksen sekä lopuksi tislauksen. Esillä oleva keksintö tekee mahdolliseksi rasvahapposeoksen muodos-25 tamisen, jolla on haluttu vaalea väri, käsittelemällä suoraan seos natriumborohydridillä, jolloin seos tislataan samanaikaisesti tai välittömästi tämän jälkeen.

Käytetyn natriumborohydridin määrä riippuu läsnäolevien, natriumborohydridin kanssa reagoivien epäpuhtauksien määrästä.

30 Nämä epäpuhtaudet voivat sisältää paitsi tummavärisiä epäpuhtauksia, myös vaaleavärisiä epäpuhtauksia, jotka voivat olla myös natriumborohydridin kanssa reagoivia. Käytettävän natriumborohydridin määrä riippuu sen hajoamisnopeudesta käsittely-olosuhteissa. Käytännössä käytettävän natriumborohydridin 35 määrä varmistetaan normaalisti sen jälkeen, kun sopivia kokeita 4 66195 on tehty halutun vaalean värin omaavan tuotteen saamiseksi. Kuitenkin on todettu, että vain pieniä määriä natriumborohyd-ridiä tarvitaan alentamaan huomattavasti sellaisten ainekokoo-inusten väriä, kuten yllä mainitut raaka mäntyöljy ja mäntyöl-5 jystä saatu seos. Ensisijainen määrä natriumborohydridiä on 0,01-0,5 p-% (rasvahapposeoksen painon perusteella). Edullisimmin natriumborohydridin määrä on 0,02-0,05 p-%. On todettu, että natriumborohydridin optimi määrä on noin 0,03 % raakaa mäntyöljystä saatavaa rasvahapposeosta varten. Täten saadun 10 tuotteen väri tulee progressiivisesti vaaleammaksi natriumborohydridin konsentraation kasvaessa tähän optimiarvoon. Tämän määrän yläpuolella olennaista parantumista ei enää tavallisesti havaita.

On todettu, että esillä olevan keksinnön mukaisen menetel-15 män mukaan saatavalla tuotteella ei ole ainoastaan vaaleampaa väriä kuin ainekokoomuksella ennen käsittelyä, vaan lisäksi värin stabiliteetin lisäys tuotteessa on hyvä ja vähintää vertailtavissa tuotteisiin, joita saadaan natriumborohydridin käsittelyllä alkalisella pH-arvolla.

20 Natriumborohydridin sekoittamisen jälkeen käsiteltävään seokseen saatava seos voidaan kuumentaa ennen tislausta.

Seos voidaan esimerkiksi kuumentaa lämpötilassa 50-80 °C noin 1-3 h ajan normaalissa ilmanpaineessa. On todettu, että lämpötilassa yli noin 80 °C vedyn kehitys tulee olennaiseksi 25 käsiteltäessä raakaa rasvahapposeosta, joka on saatu mäntyöljystä.

Tislaus voidaan suorittaa heti yllä mainitun lämpökäsittelyn jälkeen tai vaihtoehtoisesti se voidaan suorittaa jonkin aikaa, esim. monia päiviä lämpökäsittelyn jälkeen ilman loppuisen tuotteen hajoamista.

30 Tyypillisesti mäntyöljystä saatua raakaa rasvahapposeosta kuumennetaan lämpötilassa noin 70 °C noin yhden tunnin ajan ja saatava seos tislataan sen jälkeen. Kuitenkin lämpötilaa ja tämän kuumennusvaiheen kestoa ennen tislausta voidaan vaihdella laajemmissa rajoissa ja on todennäköisesti tärkeämpää 35 taata natriumborohydridin läheinen sekoittuminen käsiteltävään 5 66195 ainekokoomukseen ennen tislausvaihetta. On oletettu, että ei vähemmän tyydyttäviä tuloksia voidaan saavuttaa jättämällä kuumennusvaihe pois ennen tislausta silloin, kun tällainen läheinen sekoittuminen saavutetaan.

5 Koskien tislausta itseään, tämä on tyhjiötislaus tapaukses sa, jolloin ainekokoomus on mäntyöljystä saatu raaka rasva-happoseos.

Natriumborohydridin lisäys voidaan tehdä suoraan reaktio-astiaan jauheena tai konsentroituna lietteenä käsiteltävään 10 ainekokoomukseen. Edullisesti ilmaejektori on sovitettu reaktio-astiaan dispersioimaan muodostunut vety. Käytettävän ilmaejek-torin kapasiteetti riippuu lisättävän natriumborohydridin määrästä samaten kuin käsiteltävän ainekokoomuksen lämpötilasta. Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteut-15 taa joko jatkuvatoimisesti tai panosprosessina. On todettu, että natriumborohydridi vähentää selektiivisesti väriä muodostavia epäpuhtauksia vaikuttamatta vastaavasti saaliiseen tai rasvahapposeoksen ominaisuuksiin silloin, kun seos on peräisin mäntyöljystä. Pieni määrä natriummetaboraattia muodostuu sivu-20 tuotteena, mikä jää jäännökseen tislauksen jälkeen.

Esillä olevan keksinnön sovellutuksia kuvataan esimerkkien avulla. Seuraavissa esimerkeissä rasvahapposeoksen väristabili-teetit määrättiin kuumentamalla 20 g näytteitä halkaisijaltaan 20 mm lasiputkessa asettamalla putki lämpötilassa 200 °C pidet-25 tyyn uuniin 1 tunnin ajaksi. Värin mittaukset suoritettiin käyttäen Cardner 1963-mittakaavaa.

Esimerkki 1 (a) Vertailutarkoituksessa 1200 paino-osaa raakaa rasvahappo-seosta (saatu mäntyöljystä) kuumennettiin lämpötilaan 30 70 °C, pidettiin tässä lämpötilassa 1 tunnin ajan lisää mättä lisäaineita ja tislattiin sitten tyhjiössä. Pieni määrä esijakeita ja pääjae otettiin talteen.

(b) 1200 osaa samaa raakaa rasvahapposeosta kuin kohdassa (a) 35 kuumennettiin lämpötilaan 70 °C. 0,03 % natriumborohyd- 6 66195 ridijauhetta sekoitettiin tähän ja annettiin reagoida lämpötilassa tunnin ajan. Tyhjiötislaus suoritettiin sitten samalla tapaa kuin kohdassa (a).

, f 5 Esijae Pääjae Jäännös ' I ' (a) (bj~ (a) (b) j (a) (b) j I i p-% 5.3 5.8 85.1 84.8 j 9.6 9.4 ; 10 Happoarvo - - 187.0 187.0 j159.3 120.0 ‘ %/rasvahappo - - 89.1 88.4 ; 76.9 73.8 i %/hartsihappo - - 5.4 6.2 | 18.8 21.0.

%/ei-saip. - - 5.3 5.2 ; 4.1 5.1 !

Jodiarvo -!- 154.2153.1 * - -J

i 15 Gardner-väri 96 7 5 ! - | i ' Värin pysyvyys - 9 6 ! - ! (1 h /200 °C) j « j !_ !_i_i 20 Esimerkki 2 Tässä esimerkissä esikäsittely pidettiin minissä. Natrium-borohydridi sekoitettiin saman rasvahapposeoksen kanssa kuin esimerkissä 1 30 min ajan lämpötilassa 20 °C, jolloin se oli täysin sekoittunut. Tyhjiötislaus suoritettiin lämpötilassa 25 160 °C, kuten esimerkissä 1.

Esijae Pääjae ! % Natrium- i borohydridi ~ 0.0l|0.02 ’ 0.05 Ö 0.01I 0.021 0.05 30 I Ϊ p-% 5.4 5.6 5.4 5.8 87.1 87.4 86.6 |87.3

Gardner-väri 9776 7665 Värin pysyvyys - - - 9876 (1 h/200 °C) 35 ------!- 7 66195

Esimerkki 3

Konsentroitu liete sisältäen 0,3 osaa natriumborohydridiä muodostettiin huoneen lämpötilassa 50 osassa samaa rasvahappo-seosta kuin esimerkissä 1. Tämä lisättiin vielä 1140 osaan 5 rasvahapposeosta, jota oli pidetty lämpötilassa 60 °C, joka antoi natriumborohydridin tason 0,025 %. Seosta sekoitettiin tässä lämpötilassa 3 h ajan. Tyhjiötislaus suoritettiin, tällä kertaa otettiin 3 esijaetta ja 2 pääjaetta.

10 Esijae 2. fraktio 3. fraktio (a) (b) (a) ' (b) (a) (b) p-% 5.7 5.8 42.0 42.0 42.6 43.6

Gardner-väri 97 87 75 15 Värin stabii- •lisuus - - 86 (1 h/200 °C) 20 25 30 35

Claims (12)

1. Menetelmä epäpuhtauden konsentraation alentamiseksi, joka epäpuhtaus kuuluu ainekokocmukseen, joka sisältää epäpuhtauden ja tyydytettyjen ja/tai tyydyttämättömien ali-faattisten karboksyylihappojen seoksen, joissa on 8-24 5 hiiliatomia, epäpuhtauden ollessa väriltään tummempi kuin haluttu tuote, tunnettu siitä, että menetelmässä ainekokoomus ja borohydridi saatetaan yhteen happamalla pH-arvolla ja saatava seos tislataan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 10 tunnettu siitä, että borohydridi on natriumboro-hydridi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alifaattisissa hapoissa on 14-20 hiiliatomia.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mu kainen menetelmä, tunnettu siitä, että alifaattisissa hapoissa on 16-18 hiiliatomia.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainekokoo- 20 mus sisältää alifaattisen karboksyylihapon, jossa on 18 hiiliatomia.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainekokoomus on mäntyöljy.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mu kainen menetelmä, tunnettu siitä, että borohydri-dia käytetään määrin 0,01-0,5 p-% ainekokoomuksen painosta.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että borohydri- 30 dia käytetään määrin 0,02-0,05 p-% ainekokoomuksen painosta.

8 66195

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ainekokoomus on mäntyöljy ja että borohydridi on natriumborohydri- 35 di, jota käytetään määrin noin 0,03 p-% mäntyöljyn painosta. 66195

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, t u n n e tit u siitä, että ainekokoo-muksen ja borohydridin seosta kuumennetaan ennen tislausta.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aineseosta kuumennetaan lämpötilassa 50-80°C 1-3 h ajan normaalissa ilmanpaineessa ennen tislausta.

12. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mu- 10 kainen menetelmä, tunnettu siitä, että borohydri-di lisätään seokseen siten, että vettä ei ole läsnä. 15 10 66195