FI69483C - Foerfarande foer separering av estrar av fett- och hartssyror - Google Patents

Description

1 69483

Menetelmä rasva- ja hartsihappojen estereiden erottamiseksi

Ala, jota tämä keksintö koskee, on rasvahappojen estereiden kiinteän kerroksen adsorptioerotus hartsihappojen estereistä. Tarkemmin sanoen keksintö koskee menetelmää rasvahapon esterin erottamiseksi sen seoksesta hartsihapon esterin kanssa, jossa menetelmässä käytetään silikaliitista koostuvaa adsorptioainetta.

Erotusalalla on hyvin tunnettua, että tiettyjä kiteisiä alu-miinisilikaatteja voidaan käyttää hiilivetytyyppien erottamiseen niiden seoksista. Muutamina esimerkkeinä US-patenteissä 2 985 589 ja 3 201 491 selostetussa erotusmenetelmässä käytetään tyyppiä A olevaa zeoliittia normaaliparafiinien erottamiseen haaraketjuparafiineista ja US-patenteissa 3 265 750 ja 3 510 423 kuvatuissa menetelmissä käytetään tyyppiä X tai tyyppiä Y olevia zeoliitteja olefiinisten hiilivetyjen erottamiseen parafiinisista hiilivedyistä. Sen lisäksi, että X-ja Y-zeoliitteja käytetään menetelmissä hiilivetytyyppien erottamiseksi, niitä on käytetty menetelmissä, joilla erotetaan yksittäisiä hiilivetyisomeereja. Muutamina esimerkkeinä adsorptioaineista, jotka sisältävät X- ja Y-zeoliitteja, käytetään US-patentissa 3 114 782 kuvatussa menetelmässä erottamaan alkyylitrisubstituoituja bentseeni-isomeereja; US-patentissa 3 864 416 kuvatussa menetelmässä erottamaan alkyylitetra-substituoituja monosyklisiä aromaattisia isomeerejä; ja US-patentissa 3 668 267 kuvatussa menetelmässä erottamaan määrättyjä alkyylisubstituoituja naftaleeneja. Johtuen para-ksyleenin kaupallisesta tärkeydestä ehkä parhaiten tunnettuja ja laajimmin käytettyjä hiilivetyisomeerien erotusmenetelmiä ovat para-ksyleenin erottamiseen Cg-aromaattien seoksesta käytetyt menetelmät. Esimerkiksi US-patenteissa 3 558 730; 3 558 732; 3 626 020; 3 663 638 ja 3 734 974 kuvatuissa menetelmissä käytetään adsorptioaineita, jotka sisältävät määrättyjä 2 69483 zeoliitteja, erottamaan para-ksyleeniä syöttöseoksista, jotka sisältävät para-ksyleeniä ja vähintään yhtä muuta ksyleeni-isomeeria, adsorboimalla selektiivisesti para-ksyleeniä muihin ksyleeni-isomeereihin nähden.

Tämä keksintö sitä vastoin koskee ei-hiilivetyjen erottamista ja tarkemmin sanoen rasvahappoestereiden erottamista. On havaittu, että silikaattia sisältävällä adsorptioaineella on adsorptiivista selektiivisyyttä rasvahapon estereille hartsi-hapon esteriin verrattuna, mikä tekee tällaisten estereiden erotuksen mahdolliseksi kiinteän kerroksen selektiivisellä adsorptiolla. Erikoistoteutusmuodossa tämä menetelmä on menetelmä mäntyöljyssä olevien rasvahappojen estereiden erottamiseksi hartsihappojen estereistä.

Rasvahappoestereiden tuotanto on tärkein vaihe rasvahappojen teollisessa kemiassa. Tuotetut esterit ovat useita tyyppejä ja niihin kuuluvat ne, jotka saadaan rasvahappojen reaktiosta yksiarvoisten alkoholien, moniarvoisten alkoholien, etyleeni-ja propyleenioksidin ja asetyleenin tai vinyyliasetaatin kanssa. Tärkeimpiä yksiarvoisia alkoholeja ovat metanoli, 1-propanoli, 2-propanoli ja 1-butanoli. Estereiden suurimpia käyttöjä ovat liuotin- ja pehmitinainealat. Yksiarvoisten alkoholien estereitä käytetään pehmittimiin ja kosmeettisissa aineissa. Tyydytettyjen rasvahappojen estereillä on arvoa voiteluöljyjen sekoituksessa, voiteluaineena tekstiili- ja valuammatissa, erikoislakoissa, vedenpitäväksi tekevänä aineena ja kosmeettisella ja farmaseuttisella alalla. Tyydyttämättömien rasvahappojen estereille löytyy käyttöä kuivausai-neina.

US-patenteista 4 048 205; 4 049 688 ja 4 213 913 on tunnettua käyttää tyyppiä X ja tyyppiä Y olevia zeoliitteja rasvahappojen tyydyttämättömien estereiden erottamiseen tyydytetyistä estereistä. Nyt on kuitenkin havaittu, että tyyppiä X ja tyyppiä Y olevat zeoliitit eivät erota rasvahappojen estereitä 3 69483 niiden seoksesta hartsihappojen estereiden kanssa, jollaisia tavataan mäntyöljystä esteröinnin jälkeen, ilmeisesti koska näiden zeoliittien huokoskoot (yli 7 A) ovat riittävän suuria sisältämään ja pidättämään hartsihappojen estereiden halkaisijaltaan suhteellisen suuret molekyylit samoin kuin halkaisijaltaan pienemmät rasvahappojen estereiden molekyylit. Toisaalta tyyppiä A olevalla zeoliitilla on huokoskoko (n. 5 A), joka ei kykene sisältämään kumpaakaan yllä mainitun tyyppisistä estereistä eikä näin ollen kykene erottamaan niitä.

On havaittu, että silikaliitti, ei-zeoliittinen hydrofobinen kiteinen piidioksidimolekyyliseula on erittäin sopiva rasvahapon esterin adsorptiiviseen erotukseen sen seoksesta hartsi-hapon esterin kanssa.

Lyhyenä yhteenvetona keksintö on eräässä toteutusmuodossaan menetelmä rasvahapon esterin erottamiseksi seoksesta, joka sisä]tää rasvahapon esteriä ja hartsihapon esteriä. Menetelmässä saatetaan seos adsorptio-olosuhteissa kosketukseen adsorptioaineen kanssa, joka koostuu silikaliitista, jolloin rasvahapon esteri adsorboituu selektiivisesti siihen.

Toisessa toteutusmuodossaan keksintö on menetelmä rasvahapon esterin erottamiseksi seoksesta, joka sisältää rasvahapon esteriä ja hartsihapon esteriä. Menetelmässä käytetään adsorp-tioainetta, joka koostuu silikaliitista ja se käsittää vaiheet, joissa: (a) ylläpidetään virtaavan aineen nettovirtaus- ta adsorptioaineen kolonnin läpi yhteen suuntaan, joka kolonni sisältää vähintään kolme vyöhykettä, joissa tapahtuu erilliset käyttötoiminnot ja jotka on liitetty keskenään sarjaan, kolonnin päätyvyöhykkeiden ollessa virtausyhteydessä aikaansaaden virtaavan aineen kiertovirtaustien kolonnin läpi; (b) ylläpidetään kolonnissa adsorptiovyöhykettä, jonka vyöhykkeen määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee vyöhykkeen ylävirtausrajalla olevan syötön sisääntuloaukon ja vyöhykkeen alavirtausrajalla olevan raffinaatin poistoaukon välissä; 4 69483 (c) ylläpidetään puhdistusvyöhykettä välittömästi ylävirtaan adsorptiovyöhykkeestä, jonka puhdistusvyöhykkeen määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee puhdistusvyöhykkeen ylävirtausrajalla olevan uutteen poistoaukon ja puhdistusvyöhykkeen alavirtausrajalla olevan syötön sisääntuloaukon välissä; (d) ylläpidetään desorptiovyöhykettä välittömästi ylävirtaan puhdistusvyöhykkeestä, jonka desorptiovyöhykkeen määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee vyöhykkeen ylävirtausra-jalla olevan desorptioaineen sisääntuloaukon ja vyöhykkeen alavirtausrajalla olevan uutteen poistoaukon välissä; (e) johdetaan syöttöseos syötön sisääntuloaukon läpi adsorptiovyöhyk-keeseen adsorptio-olosuhteissa aikaansaamaan rasvahapon selektiivinen adsorptio adsorptiovyöhykkeessä olevaan adsorptioai-neeseen ja poistetaan adsorptiovyöhykkeen raffinaatin poisto-aukosta raffinaatin poistovirta, joka koostuu sanotuista hart-sihapon estereistä; (f) johdetaan desorptiomateriaali desorptioaineen sisääntuloaukon läpi desorptiovyöhykkeeseen desorp-tio-olosuhteissa rasvahapon esterin syrjäyttämiseksi desorptiovyöhyk-keessä olevasta adsorptioaineesta ja poistetaan desorptiovyöhykkeen uutteen poistoaukosta uutteen poistovirta, joka koostuu rasvahapon esteristä ja desorptiomateriaalista; (g) edetään jaksottaisesti pitkin kiertovirtausreittiä sanottujen kolonnien läpi alavirran suuntaan virtaavan aineen virtaukseen nähden, syötön sisääntuloaukon, raffinaatin poistoaukon, desorptioaineen sisääntuloaukon ja uutteen poistoaukon läpi vyöhykkeiden vaihdon aikaansaamiseksi adsorptioaineen läpi ja uute- ja raffinaattipoistovirtojen jatkuvaksi tuottamiseksi.

Keksinnön muut toteutusmuodot sisältävät yksityiskohtia syöttö-seoksista, adsorptioaineista, desorptiomateriaaleista ja käyttöolosuhteista, jotka kaikki paljastetaan jäljempänä seuraa-vassa tämän keksinnön yksityiskohtaisessa selostuksessa.

Alussa koko tässä patenttimäärityksessä käytettyjen eri sanontojen määritelmät ovat hyödyllisiä tehtäessä selväksi menetelmän käyttöä, tarkoituksia ja etuja. "Aukko" on virtaavan 5 69483 aineen kulkukohta tai -linja, josta virtaava aine voi tulla adsorptioainetta sisältävään vyöhykkeeseen tai lähteä siitä; mukavuussyistä tässä määrättyjen aukkojen sijainnit on toisinaan määritelty viittaamalla niiden läpi kulkevaan virtaan.

"Syöttöseos" on seos, joka sisältää yhtä tai useampaa uutteen komponenttia ja yhtä tai useampaa raffinaatin komponenttia, jotka on määrä erottaa tällä menetelmällä. Sanonta "syöttövirta" tarkoittaa syöttöseoksen virtaa, joka kulkee menetelmässä käytettyyn adsorptioaineeseen.

"Uutteen komponentti" on yhdiste tai yhdistetyyppi, jota adsorp-tioaine adsorboi selektiivisemmin, kun taas "raffinaatin komponentti" on yhdiste tai yhdistetyyppi, joka ei adsorboidu tai adsorboituu vähemmän selektiivisesti. Tässä menetelmässä rasvahapon esteri on uutteen komponentti ja hartsihapon esteri on raffinaatin komponentti. Sanonta"desorboiva materiaali" merkitsee yleisesti materiaalia, joka kykenee desorboimaan uutteen komponenttia. Sanonta "desorptioaineen virta" tai "de-sorptioaineen sisääntulovirta" tarkoittaa virtaa, jonka kautta desorboiva materiaali kulkee adsorptioaineeseen. Sanonta "raffinaattivirta" tai "raffinaatin poistovirta" tarkoittaa virtaa, jonka kautta raffinaattikomponentti poistetaan adsor-tioaineesta. Raffinaattivirran koostumus voi vaihdella olennaisesti 100 %:sesta desorptiomateriaalista olennaisesti 100 %:siin raffinaattikomponentteihin. Sanonta "uutevirta" tai "uutteen poistovirta" tarkoittaa virtaa, jonka kautta uutema-teriaali, joka on desorboitu desorptiomateriaalin avulla, poistetaan adsorptioaineesta. Uutevirran koostumus voi niinikään vaihdella olennaisesti 100 %:sesta desorptiomateriaalista olennaisesti 100 %:siin uutteen komponentteihin. Ainakin osa erotusprosessista saadusta uutevirrasta ja edullisesti ainakin osa raffinaattivirrasta johdetaan erotuslaitteeseen, tyypillisesti jakotislauslaitteisiin, joissa ainakin osa desorptiomateriaalista erotetaan uutetuotteen ja raffinaattituotteen muodostamiseksi. Sanonnat "uutetuote" ja "raffinaattituote" 6 69483 tarkoittavat tuotteita, jotka on tuotettu tällä menetelmällä ja jotka sisältävät vastaavasti uutekomponenttia ja raffi-naattikomponenttia suurempina väkevyyksinä kuin mitä löytyy uutevirrasta ja raffinaattivirrasta. Vaikka tämän keksinnön menetelmällä on mahdollista tuottaa erittäin puhdasta rasvahapon esterituotetta tai hartsihapon esterituotetta (tai molempia) suurilla talteenotoilla, voidaan arvioida, että adsorp-tioaine ei koskaan täydellisesti adsorboi uutekomponenttia eikä adsorptioaine ole koskaan täysin adsorboimatta raffinaat-tikomponenttia. Tämän vuoksi vaihtelevia määriä raffinaatti-komponenttia voi esiintyä uutevirrassa ja niinikään vaihtelevia määriä uutekomponenttia voi esiintyä raffinaattivirrassa. Uute- ja raffinaattivirrat erottaa tällöin edelleen toisistaan ja syöttöseoksesta kussakin virrassa esiintyvien uutekompo-nentin ja raffinaattikomponentin väkevyyksien suhteen perusteella. Tarkemmin sanoen rasvahappoesterin väkevyyden suhde vähemmän selektiivisesti adsorboituneen hartsihappoesterin väkevyyteen on alimmillaan raffinaattivirrassa, toiseksi korkein syöttöseoksessa ja korkein uutevirrassa. Niinikään vähemmän selektiivisesti adsorboituneen hartsihappoesterin väkevyyden suhde selektiivisemmin adsorboituneen rasvahappoesterin väkevyyteen on korkein raffinaattivirrassa, toiseksi korkein syöttöseoksessa ja matalin uutevirrassa.

Sanonta adsorptioaineen "selektiivinen huokostilavuus" määritellään adsorptioaineen tilavuudeksi, joka adsorboi selektiivisesti uutekomponentin syöttöseoksesta. Sanonta adsorptioaineen "ei-selektiivinen huokostilavuus" on adsorptioaineen tilavuus, joka ei selektiivisesti pidätä uutekomponenttia syöttöseoksesta. Tämä tilavuus sisältää adsorptioaineen ontelot, jotka eivät sisällä adsorboivia kohtia, ja välihuokostilat adsorptioaineiden hiukkasten välissä. Selektiivinen huokostilavuus ja ei-selektiivinen huokostilavuus ilmoitetaan yleensä tilavuusmäärinä ja niillä on merkitystä määrättäessä virtaa-van aineen sopivia virtausmääriä, jotka on johdettava käyttö-vyöhykkeeseen, jotta tehokkaat operaatiot tapahtuisivat annetulla adsorptioaineen määrällä. Kun adsorptioaine "tulee" käyttövyöhykkeeseen (määritellään ja kuvataan jäljempänä), 7 69483 jota käytetään tämän prosessin eräässä toteutusmuodossa, sen ei-selektiivinen huokostilavuus yhdessä sen selektiivisen huokostilavuuden kanssa tuo virtaavaa ainetta tähän vyöhykkeeseen. Ei-selektiivistä huokostilavuutta käytetään määrättäessä sitä virtaavan aineen määrää, jonka on tultava samaan vyöhykkeeseen vastavirtasuunnassa adsorptioaineeseen nähden syrjäyttääkseen ei-selektiivisessä huokostilavuudessa olevan virtaavan aineen. Jos vyöhykkeeseen tulevan virtaavan aineen virtausnopeus on pienempi kuin ko. vyöhykkeeseen tulevan adsorptiomateriaalin ei-selektiivinen huokostilavuus, adsorptioaine aiheuttaa nesteen nettokulkeutumisen tähän vyöhykkeeseen. Koska tämä nettokulkeutuma on virtaavaa ainetta, joka on läsnä adsorptioaineen ei-selektiivisessä huokostila-vuudessa, se sisältää useimmissa tapauksissa vähemmän selektiivisesti pidättyviä syöttökomponentteja. Adsorptioaineen selektiivinen huokostilavuus voi joissakin tapauksissa adsorboida osia raffinaattimateriaalista adsorptioainetta ympäröivästä nesteestä, sillä tietyissä tapauksissa esiintyy kilpailua uutemateriaalin ja raffinaattimateriaalin välillä adsorboivista kohdista selektiivisessä huokostilavuudessa. Jos suuri määrä raffinaattimateriaalia verrattuna uutemateriaaliin ympäröi adsorptioainetta, raffinaattimateriaali voi olla kyllin kilpailukykyinen adsorboituakseen adsorptioaineeseen.

Ennen kuin tarkastellaan syöttöseoksia, jotka voidaan panostaa tämän keksinnön prosessiin, tehdään ensin lyhyt viittaus terminologiaan ja niiden rasvahappojen yleiseen tuotantoon, joita käytetään rasvahappoestereiden valmistukseen. Rasvahapot ovat alifaattisten monokarboksyylihappojen suuri ryhmä, joista monet esiintyvät glyserideinä (glyserolin estereitä) luonnon-rasvoissa ja öljyissä. Vaikka jotkut ovat rajoittaneet sanonnan "rasvahapot" etikkahapposarjän tyydytettyihin happoihin, sekä normaaleihin että haaraketjuisiin, sitä käytetään nykyään yleisesti ja niin myös tässä sisältämään myös läheiset tyydyttämättömät hapot, tietyt substituoidut hapot ja jopa alifaat-tiset hapot, jotka sisältävät alisyklisiä substituentteja. Luonnossa esiintyvät rasvahapot ovat harvoin poikkeuksin . .-- — ii 8 69483 korkeampia suoraketjuisia substituoimattomia happoja, jotka sisältävät parillisen lukumäärän hiiliatomeja. Tyydyttämättömät rasvahapot voidaan jakaa hiilivetyketjussa olevien kaksois-sidosten lukumäärän perusteella monoetanoidisiin, dietanoidi-siin, trietanoidisiin jne. (tai monoetyleenisiin jne.).

Näin ollen sanonta "tyydyttämätön rasvahappo" on yleisnimi rasvahapolle, jossa on vähintään yksi kaksoissidos ja sanonta "polyetanoidinen rasvahappo" tarkoittaa rasvahappoa, jossa on enemmän kuin yksi kaksoissidos molekyyliä kohti. Rasvahapot valmistetaan tyypillisesti glyseridirasvoista tai öljyistä joillakin useista "lohkaisu"- tai hydrolyyttisistä prosesseista. Kaikissa tapauksissa hydrolyysireaktio voidaan esittää yhteenvetona rasvan tai öljyn reaktiona veden kanssa rasvahappojen ynnä glyserolin tuottamiseksi. Moderneissa rasvahap-polaitoksissa tämä prosessi suoritetaan rasvan jatkuvalla korkean paineen ja korkean lämpötilan hydrolyysillä. Lähtöaineita, joita yleisesti käytetään rasvahappojen valmistukseen, ovat kookosöljy, palmuöljy, syötäväksi kelpaamattomat eläinrasvat ja yleisesti käytetyt kasviöljyt, soijaöljy, puuvillan-siemenöljy ja maissiöljy.

Rasvahappojen lähde, jota tämä keksintö pääasiassa koskee, on mäntyöljy, puumassateollisuuden sivutuote, jota tavallisesti saadaan talteen sulfaatti- tai voimapaperiprosessin mäntypuun "mustalipeästä". Mäntyöljy sisältää n. 50-90 % rasvahappoja ja n. 20-40 % hartsihappoja. Rasvahappoja ovat öljy-, linoli-, palmitiini- ja steariinihapot. Hartsihapot ovat monokarboksyy-lihappoja, joilla on molekyylikaava C2oH30°2 m°lekyylira_ kenne, joka sisältää kondensoituneita renkaita, mikä selittää hartsihappojen paljon suuremman molekyylihalkaisijän verrattuna rasvahappoihin. Tämän prosessin syöttöseoksiin sisältyvät hapot esteröidään tyypillisesti minkä tahansa tunnetun menettelyn mukaisesti. Esteröinti yksiarvoisella alkoholilla vastaavan metyyli-, etyyli-, propyyli-, n-butyyli-jne. -esterin muodostamiseksi on erityisen edullinen, erityisesti näiden happojen metyyli- ja etyyliesterit. Syöttöseok-set, joita voidaan panostaa tähän prosessiin, voivat sisältää mäntyöljyn komponenttien estereiden lisäksi laimenninmate- 9 69483 riaalia, jota adsorptioaine ei adsorboi ja joka on edullisesti erotettavissa uute- ja raffinaattipoistovirroista jako-tislauksella. Parafiiniset hiilivedyt ovat esimerkkejä sopivista laimentimista. Sykloheksaani on eräs erikoisesimerkki parafiinisesta hiilivedystä, jota voidaan käyttää laimentimena. Kun laimenninta käytetään, laimentunen väkevyys laimentimen ja estereiden seoksessa on edullisesti muutamasta tilavuus-%:sta n. 75 tilavuus-%:iin lopun ollessa rasvahappoestereitä ja hartsihappoestereitä.

Desorboivat materiaalit, joita on käytetty erilaisissa alan aikaisemmissa adsorptioon perustuvissa erotusprosesseissa, vaihtelevat riippuen sellaisista tekijöistä kuten käytetystä toimintatyypistä. Kääntökerrossysteemissä, jossa selektiivisesti adsorboitu syöttökomponentti poistetaan adsorptio-aineesta puhdistusvirralla, desorptioaineen valinta ei ole yhtä kriittinen ja desorptiomateriaaleja, jotka sisältävät kaasumaisia hiilivetyjä, kuten metaania, etaania jne. tai muun tyyppisiä kaasuja, kuten typpeä tai vetyä, voidaan käyttää korotetuissa lämpötiloissa tai alennetuissa paineissa tai molemmissa adsorboidun syöttökomponentin puhdistamiseksi tehokkaasti adsorptioaineesta. Kuitenkin adsorptioon perustuvissa erotusprosesseissa, joita yleensä käytetään jatkuvatoimisesti oleellisesti vakiopaineissa ja -lämpötiloissa nestefaasin varmistamiseksi, desorptiomateriaali on valittava järkevästi tyydyttämään monia kriteereitä. Ensinnäkin desorptiomateriaa-lin tulee syrjäyttää uutekomponentti adsorptiomateriaalista kohtuullisilla massavirtausmäärillä ilman, että se itse adsorboituisi niin voimakkaasti, että se estäisi kohtuuttomasti uutekomponenttia syrjäyttämästä desorptiomateriaalia seu-raavassa adsorptiojaksossa. Selektiivisyysarvoina ilmaistuna (selostetaan yksityiskohtaisemmin jäljempänä) on edullista, että adsorptioaine on selektiivisempi kaikille uutekomponen-teille raffinaattikomponenttiin verrattuna kuin se on desorp-tiomateriaalille raffinaattikomponenttiin verrattuna. Toiseksi desorptiomateriaalien on oltava yhteensopivia kulloisenkin adsorptioaineen ja kulloisenkin syöttöseoksen kanssa.

10 69483

Tarkemmin sanoen ne eivät saa pienentää tai tuhota adsorp-tioaineen kriitillistä selektiivisyyttä uutekomponentille verrattuna raffinaattikomponenttiin. Desorptiomateriaalien tulee lisäksi olla aineita, jotka on helppo erottaa syöttö-seoksesta, joka johdetaan prosessiin. Sekä raffinaattivirta että uutevirta poistetaan adsorptioaineesta seoksena desorp-tiomateriaalin kanssa ja ilman menetelmää, jossa erotetaan ainakin osa desorptiomateriaalista, uutetuotteen ja raffinaat-tituotteen puhtaus ei olisi kovin suuri eikä desorptiomate-riaali olisi uudelleen käytettävissä prosessissa. Tämän vuoksi on harkittu, että millä tahansa tässä prosessissa käytetyllä desorptiomateriaalilla tulee edullisesti olla oleellisesti eri keskimääräinen kiehumispiste kuin syöttöseoksella, jotta olisi mahdollista erottaa ainakin osa desorptiomateriaalia uute-ja raffinaattivirroissa olevista syöttökomponenteista yksinkertaisella jakotislauksella, mikä sallisi desorptiomateriaalin uudelleenkäytön prosessissa. Tässä käytettynä sanonta "oleellisesti eri" tarkoittaa, että keskimääräisten kiehumispisteiden välinen ero desorptiomateriaalin ja syöttöseoksen välillä on vähintään n. 5°C. Desorptiomateriaalin kiehumisalue voi olla korkeampi tai matalampi kuin syöttöseoksella. Lopuksi desorptiomateriaalien tulee myös olla materiaaleja, jotka ovat helposti saatavissa ja sen vuoksi hinnaltaan kohtuullisia. Keksinnön prosessin edullisessa isotermisessä, isobaari-sessa nestefaasioperaatiossa on nyt havaittu, että desorptio-materiaalit, jotka sisältävät parafiineja, joilla on oleellisesti eri keskimääräiset kiehumispisteet kuin syöttöseoksella, täyttävät nämä vaatimukset ja ovat erityisen tehokkaita. Sykloheksaani on erityisen edullinen desorptioaine syöttöraa-ka-aineelle, joka koostuu mäntyöljyaineosien estereistä.

Alalla on aikaisemmin todettu, että adsorptioaineiden tietyt ominaispiirteet ovat erittäin toivottavia, elleivät täysin välttämättömiä selektiivisen adsorptioprosessin menestykselliselle toiminnalle. Tällaiset ominaispiirteet ovat yhtä tärkeitä tälle prosessille. Tällaisia ominaispiirteitä ovat: li 11 69483 adsorptiokapasiteetti jollekin tilavuusmäärälle uutekompo-nenttia adsorptioaineen tilavuutta kohti;, uutekomponentin selektiivinen adsorboituminen raffinaattikomponenttiin ja desorptiomateriaaliin verrattuna; ja uutekomponentin riittävän suuret adsorboitumis- ja desorboitumisnopeudet adsorptio-aineeseen ja siitä pois. Adsorptioaineen kyky adsorboida määrätty tilavuusmäärä uutekomponenttia on luonnollisesti välttämättömyys; ilman tällaista kykyä adsorptioaine on hyödytön adsorptioon·perustuvaan erotukseen. Sitä paitsi mitä suurempi on adsorptioaineen kapasiteetti uutekomponentin suhteen, sitä parempi adsorptioaine on. Tietyn adsorptioaineen parantunut kapasiteetti tekee mahdolliseksi pienentää sitä adsorptioaineen määrää, joka tarvitaan erottamaan tietyn väkevyinen uute-komponentti, joka sisältyy syöttöseoksen määrättyyn panostus-määrään. Adsorptioaineen määrän pienentäminen, joka vaaditaan määrättyyn adsorptioon perustuvaan erotukseen, pienentää ero-tusprosessin kustannuksia. On tärkeää, että adsorptioaineen hyvä alkukapasiteetti säilyy todellisen käytön aikana erotus-prosessissa yli jonkin taloudellisesti halutun eliniän. Toinen välttämätön adsorptioaineen ominaispiirre on adsorptioaineen kyky erottaa syötön komponentteja; tai toisin sanoen, että adsorptioaineella on adsorptioon perustuvaa selektiivi-syyttä (B) yhden komponentin suhteen verrattuna toiseen komponenttiin. Suhteellinen selektiivisyys voidaan ilmaista ei vain yhdelle syöttökomponentille verrattuna toiseen, vaan voidaan myös ilmoittaa minkä tahansa syöttöseoksen komponentin ja desorptiomateriaalin välillä. Selektiivisyys (B) määritellään koko tässä patenttimäärityksessä käytettynä adsorboituneen faasin kahden komponentin suhteena verrattuna samojen kahden komponentin suhteeseen adsorboitumattomassa faasissa tasapaino-olosuhteissa. Suhteellinen selektiivisyys esitetään alla olevana yhtälönä 1;

Yhtälö 1 (tilavuus-% C/tilavuus-% D)

Selektiivisyys (B) - (tilavuus-% C/tilavuus-% D) y 69483 jossa C ja D ovat syötön kaksi komponenttia esitettynä tilavuusprosentteina ja alaviitteet A ja U esittävät adsorboitunutta ja adsorboitumatonta faasia tässä järjestyksessä. Tasapaino-olosuhteet määrättiin, kun adsorptioaineen kerroksen yli johdettu syöttö ei muuttanut koostumusta oltuaan kosketuksessa adsorptioaineen kerroksen kanssa. Toisin sanoen mitään materiaalin nettosiirtoa adsorboitumattoman ja adsorboituneen faasin välillä ei tapahtunut. Kun kahden komponentin selektiivisyys lähestyy arvoa 1,0, ei adsorptioaine adsorboi ensisijaisesti toista komponenttia toiseen verrattuna; ne adsorboituvat molemmat (tai ovat adsorboitumatta) samassa määrin toisiinsa verrattuna. Kun (B) käy pienemmäksi tai suuremmaksi kuin 1,0, adsorptioaine adsorboi ensisijaisesti toista komponenttia toiseen verrattuna. Kun verrataan adsorptioaineen aikaansaamaa selektiivisyyttä komponentin C suhteen verrattuna komponenttiin D, (B):n arvo yli 1,0 osoittaa komponentin C ensisijaista adsorboitumista adsorptioaineeseen.

(B):n arvo alle 1,0 osoittaisi, että komponentti D adsorboituu ensisijaisesti jättäen adsorboitumattoman faasin sisältämään enemmän komponenttia C ja adsorboituneen faasin sisältämään enemmän komponenttia D. Ihannetapauksessa desorptiomateriaa-leilla tulee alla selektiivisyys, joka on n. 1 tai hieman alle 1 kaikkien uutekomponenttien suhteen niin, että kaikki uute-komponentit voidaan desorboida yhtenä luokkana kohtuullisilla desorptiomateriaalin virtausmäärillä ja niin, että uutekompo-nentit voivat syrjäyttää desorptiomateriaalin seuraavassa adsorptiovaiheessa. Vaikka uutekomponentin erotus raffinaatti-komponentista on teoreettisesti mahdollista, kun adsorptioaineen selektiivisyys uutekomponentin suhteen verrattuna raffi-naattikomponenttiin on suurempi kuin 1, on edullista, että tämä selektiivisyys lähestyy arvoa 2. Kuten suhteellisen haihtu-vuuden tapauksessa mitä korkeampi on selektiivisyys, sitä helpompi erotus on suorittaa. Korkeammat selektiivisyydet sallivat pienemmän adsorptioainemäärän käytön. Kolmas tärkeä ominaispiirre on syöttöseosmateriaalin uutekomponentin siirtonopeus tai toisin sanoen uutekomponentin suhteellinen desor-boitumisnopeus. Tämä ominaispiirre koskee suoraan desorptio- 13 69483 materiaalin määrää, jota on käytettävä prosessissa uutekom-ponentin talteenottamiseksi adsorptioaineesta; suuremmat siirtonopeudet pienentävät desorptiomateriaalin määrää, joka tarvitaan uutekomponentin poistamiseen ja sallii tämän vuoksi prosessin käyttökustannusten alentamisen, suuremmilla siirtonopeuksilla vähemmän desorptiomateriaalia on pumpattava prosessin läpi ja erotettava uutevirrasta käytettäväksi uudelleen prosessissa.

Dynaamista testauslaitetta käytetään eri adsorptioaineiden testaamiseen määrätyn syöttöseoksen ja desorptiomateriaalin kanssa adsorptioaineen adsorptiokapasiteetti-, selektiivisyys- ja siirtonopeusominaisuuksien mittaamiseksi. Laite koostuu 3 tilavuudeltaan n. 70 cm :n adsorptioainekammiosta, jonka vastakkaisissa päissä on sisääntulo- ja poisto-osat. Kammio sisältyy lämpötilan säätövälineeseen ja lisäksi paineensäätö-laitetta käytetään kammion käyttämiseksi ennalta määrätyssä vakiopaineessa. Kvantitatiivista ja kvalitatiivista analyyttistä laitetta, kuten refraktometrejä, polarimetrejä ja kroma-tografeja voidaan liittää kammion poistolinjaan ja käyttää toteamaan kvantitatiivisesti tai määräämään kvalitatiivisesti yksi tai useampia komponentteja adsorptioainekammiosta lähtevästä poistovirrasta. Pulssikoetta, joka suoritetaan käyttäen tätä laitetta ja seuraavaa yleistä menettelyä, käytetään selek-tiivisyyksien ja muiden tietojen määrittämiseen eri adsorptio-ainesysteemeillä. Adsorptiomateriaali täytetään tasapainoon määrätyllä desorptiomateriaalilla johtamalla desorptiomateriaa-li adsorptioainekammion läpi. Sopivalla hetkellä syöttöpulssia, joka sisältää tunnetut väkevyydet merkkiainetta ja määrättyä uutekomponenttia tai raffinaattikomponenttia tai molempia, kaikki desorptioaineeseen laimennettuna ruiskutetaan useiden minuuttien ajan. Desorptioaineen virta aloitetaan uudelleen ja merkkiaine ja uutekomponentti tai raffinaattikomponentti (tai molemmat) eluoidaan kuten nesteen ja kiinteän aineen kromatografisessa toiminnassa. Poistovirta voidaan analysoida toiminnan aikana tai vaihtoehtoisesti poistovirran näytteet voidaan kerätä jaksottaan ja analysoida myöhemmin erikseen analyyttisellä laitteella ja kuorten jäljet tai vastaavat 14 694 8 3 komponenttipiikit kehittää.

Koeadsorptioaineesta saaduista tiedoista voidaan määrittää suorituskyky mitä tulee huokostilavuuteen, pidätystilavuu-teen uute- tai raffinaattikomponentteja varten, selektiivi-syyteen yhden komponentin suhteen verrattuna toiseen ja de-sorptioaineen aikaansaamaan uutekomponentin desorptionopeu-teen. Uute- tai raffinaattikomponentin pidätystilavuutta voidaan kuvata uute- tai raffinaattikomponentin huippukuoren ja merkkiainekomponentin huippukuoren tai muun tunnetun refe-renssipisteen välisellä etäisyydellä. Se ilmoitetaan tämän aikavälin aikana pumpatun desorptioaineen tilavuutena kuutio-senttimetreissä, jota aikaväliä edustaa huippukuorten välinen etäisyys. Selektiivisyyttä (B) uutekomponentin suhteen verrattuna raffinaatikomponenttiin voidaan kuvata uutekomponentin huippukuoren ja merkkiaineen huippukuoren (tai muun referenssi-pisteen) keskuksen välisen etäisyyden suhteella vastaavaan etäisyyteen raffinaattikomponentin huippukuoren ja merkkiaineen huippukuoren välillä. Uutekomponentin vaihtonopeutta desorp-tioaineella voidaan yleisesti kuvata huippukuorten leveydellä puolella intensiteetillä. Mitä kapeampi huipun leveys, sitä suurempi on desorptionopeus. Desorptionopeutta voidaan kuvata myös merkkiaineen huippukuoren keskuksen ja sen uutekomponentin katoamisen välisellä etäisyydellä, joka on juuri desor-boitu. Tämä etäisyys on jälleen tällä aikavälillä pumpatun desorptioaineen tilavuus.

Lupaavien adsorptioainesysteemien tarkempi arviointi ja tämän tyyppisen tiedon muuttaminen käytännön erotusprosessiksi vaatii parhaan systeemin varsinaista testaamista jatkuvatoimisessa, vastavirtaan toimivassa nesteen ja kiinteän aineen kosketus-laitteessa. Tällaisen laitteen yleisiä toimintaperiaatteita on aikaisemmin kuvattu ja niitä on löydettävissä US-patentistä 2 985 589. Erikoista laboratoriokokeista laitetta, jossa käytetään näitä periaatteita, kuvataan US-patentissa 3 706 812. Laite käsittää useita adsorptioainekerroksia ja useita lisäys- i5 69483 putkia, jotka on kiinnitetty kerroksissa oleviin jakolait-teisiin ja jotka päättyvät kiertosäätöventtiiliin. Annetulla venttiilin asennolla syöttö- ja desorptioainetta syötetään kahden tällaisen putken kautta ja raffinaatti- ja uutevirtoja poistetaan kahdesta muusta. Kaikki jäljelle jäävät lisäysput-ket ovat passiivisia ja kun säätöventtiiliä siirretään eteenpäin yhdellä jako-osalla, kaikki aktiiviset asennot siirtyvät eteenpäin yhden kerroksen verran. Tämä simuloi tilannetta, jossa adsorptioaine liikkuu fysikaalisesti vastavirtaan neste-virtaukseen nähden. Lisäyksityiskohtia yllä mainitusta adsorp-tioaineen testauslaitteesta ja adsorptioaineen arviointiteknii-kasta on löydettävissä esitelmästä "Separation Cg Aromatics by Adsorption" A.J. de Rosset, R.W. Neuzil, D.J. Korous ja D.H. Rosback, joka on esitetty yhdistyksen the American Chemical Society kokouksessa Los Angelesissa, Kaliforniassa 28. maaliskuuta - 2. huhtikuuta 1971.

Tämän keksinnön prosessissa käytettävä adsorptioaine sisältää silikaliittia. Kuten aikaisemmin mainittiin silikaliitti on hydrofobinen, kiteinen piidioksidimolekyyliseula. Johtuen alumiinittomasta rakenteestaan silikaliitti ei osoita ionin-vaihtotoimintaa ja on hydrofobinen ja organofiilinen. Silikaliitti sisältää näin ollen molekyyliseulan, mutta ei zeoliit-tia. Silikaliitti on erittäin sopiva tämän keksinnön erotus-prosessiin oletettavasti siitä syystä, että sen huokosilla on koko ja muoto, joka tekee silikaliitille mahdolliseksi toimia molekyyliseulana, ts. päästää rasvahappojen estereiden molekyylit sen kanaviin tai sisärakenteeseen samalla, kun se torjuu hartsihappojen estereiden molekyylit. On edullista, että tässä keksinnössä käytetyn silikaliittimateriaalin alkali-metallisisältö pidetään alhaisessa arvossa - alle 0,2 paino-%:n ollessa erityisen edullinen. Yksityiskohtainen selostus si-likaliitista on löydettävissä artikkelista "Silicalite, a new hydrofobic crystalline silica molecular rieve"; Nature, Voi.

271, 9. helmikuu 1978, joka liitetään viitteenä tähän esitykseen. Silikaliitin koostumus, valmistusmenetelmä ja ominaispiirteet paljastetaan US-patentissa 4 061 724. Tätä materiaalia on saatavissa yhtiöltä Linde Division of Union Carbide 16 69483

Corporation kauppanimellä ’‘ELZ-115" · Adsorptioainetta voidaan käyttää tässä joko sidotussa tai sitomattomassa muodossa.

Käytettäessä sidotussa muodossa adsorptioaine sisältää tyypillisesti silikaliittia seostettuna matriisimateriaaliin tai sideaineeseen, joka toimii tukimateriaalina. Silikaliittia on tyypillisesti läsnä tässä adsorptioaineseoksessa n.

5-98 paino-%:n määrät siitä ja parhaat tulokset saadaan välillä n. 75-98 paino-% siitä laskettuna haihtumattomasta seoksesta (ts. sen jälkeen kun se on kalsinoitu 600-900OC:ssa kaiken haihtuvan aineen poistamiseksi). Loppuosa adsorptioaine-seoksesta on yleensä sellaisia materiaaleja kuten piidioksidia, alumiinioksidia tai piidioksidin ja alumiinidioksidin seoksia, kuten savea yms. hyvin tunnettuja matriisimateriaaleja. Pii-dioksidimatriisimateriaali on tavallisesti edullinen. Matriisi-materiaali tai sideaine voi olla myös sellaista materiaalia kuin grafiittia tai selluloosa-asetaattia, joka seuraavan kalsinointitoimenpiteen aikana palaa olennaisesti pois seoksesta tuottaakseen sidotun silikaliittimateriaalin, jolla on haluttu hiukkaskoko.

Adsorptioainetta voidaan käyttää tiiviin, yhteenpuristetun, kiinteän kerroksen muodossa, joka saatetaan vuorotellen kosketukseen syöttöseoksen ja desorptiomateriaalien kanssa. Keksinnön yksinkertaisimmassa toteutusmuodossa adsorptioainetta käytetään yhden ainoan staattisen kerroksen muodossa, jossa tapauksessa prosessi on vain puolijatkuva. Toisessa toteutusmuodossa kahden tai useamman staattisen kerroksen sarjaa voidaan käyttää kiinteässä kerroksessa, joka on kosketuksessa sopiviin venttiileihin niin, että syöttöseos johdetaan yhden tai useamman adsorptioainekerroksen läpi, kun taas desorptiomateriaalit voidaan johtaa yhden tai useamman muun sarjassa olevan kerroksen läpi. Syöttöseoksen ja desorptiomateriaalin virtaus voi tapahtua joko ylös- tai alaspäin desorptioaineen läpi. Mitä tahansa tavanomaista laitteistoa, jota käytetään staattisen kerroksen nesteen ja kiinteän aineen kosketukseen, voidaan käyttää. Silikaliittiadsorptioaineen hiukkasilla voi olla mikä tahansa sopiva muoto, kuten palloset, sylinterimäiset puris 17 69483 teet yms. ja niillä on edullisesti hiukkaskokoalue n. 16-60 mesh (Standard U.S. Mesh) tai n. 250-1190 mikronia.

Vastavirtaan liikkuvan kerroksen tai simuloidun liikkuvan kerroksen vastavirtaussysteemeillä on kuitenkin paljon suurempi erotushyötysuhde kuin kiinteillä adsorptioainekerros-systeemeillä ja ne ovat sen vuoksi edullisia. Liikkuvan kerroksen tai simuloidun liikkuvan kerroksen prosesseissa adsorptio- ja desorptiotoimenpiteitä tapahtuu jatkuvasti, mikä tekee mahdolliseksi sekä uutteen ja raffinaatin jatkuvan tuotannon että syöttö- ja desorptioainevirtojen jatkuvan käytön. Eräässä tämän prosessin edullisessa toteutusmuodossa käytetään hyväksi sitä, joka tunnetaan alalla simuloituna liikkuvan kerroksen vastavirtaussysteeminä. Tällaisen virtaussysteemin toimintaperiaatteita ja -järjestystä kuvataan US-patentissa 2 985 589, joka liitetään viitteenä tähän esitykseen. Tällaisessa systeemissä useiden nesteen syöttökohtien vähittäinen liike adsorp-tioaineen kammiota alaspäin simuloi kammioon sisältyvän adsorp-tioaineen liikettä ylöspäin. Vain neljä syöttöputkista on aktiivista yhdellä kertaa; syötön sisääntulovirran, desorptio-aineen sisääntulovirran, raffinaatin poistovirran ja uutteen poi.stovirran syöttöputket. Samankaltainen tämän kiinteän adsorptioaineen simuloidun ylöspäin suuntautuvan liikkeen kanssa on sen nesteen liike, joka miehittää adsorptioaineen täytetyn kerroksen huokostilavuuden. Jotta vastavirtakosketus voidaan ylläpitää, nestevirtaus alas adsorptioaineen kammiota voidaan varustaa pumpulla. Kun aktiivinen nesteen syöttökohta liikkuu kiertojakson läpi, ts. kammion huipulta sen pohjalle, kammion kiertopumppu liikkuu eri vyöhykkeiden läpi, jotka vaativat eri virtausnopeuksia. Ohjelmoitua virtaussäätölai-tetta voidaan käyttää näiden virtausnopeuksien asettamiseen ja säätelemiseen.

Aktiiviset nesteen syöttökohdat jakavat adsorptioaineen kammion tehokkaasti erillisiin vyöhykkeisiin, joilla kullakin on eri tehtävä. Prosessin tässä toteutusmuodossa on yleensä välttämätöntä, että läsnä on kolme erillistä toimintavyöhykettä, __ - ΊΓ ______ 18 69483 jotta prosessi tapahtuisi, vaikka joissakin tapauksissa voidaan käyttää valinnaista neljättä vyöhykettä.

Adsorptiovyöhyke, vyöhyke 1 määritellään adsorptioaineeksi, joka sijaitsee syötön sisääntulovirran ja raffinaatin poisto-virran välissä. Tässä vyöhykkeessä syöttöraaka-aine joutuu kosketukseen adsorptioaineen kanssa, uutekomponentti adsorboituu ja raffinaattivirta poistetaan. Koska yleisvirtaus vyöhykkeen 1 läpi tapahtuu syöttövirrasta, joka tulee vyöhykkeeseen, raffinaattivirtaan, joka poistuu vyöhykkeestä, virtauksen tässä vyöhykkeessä katsotaan olevan myötävirtasuuntaan edettäessä syötön sisääntulovirrasta raffinaatin poistovirtaan.

Välittömästi ylävirtaan vyöhykkeessä 1 olevan nestevirtauksen suhteen on puhdistusvyöhyke, vyöhyke 2. Puhdistusvyöhyke määritellään adsorptioaineeksi uutteen poistovirran ja syötön sisääntulovirran välillä. Vyöhykkeessä 2 tapahtuvat perustoiminnot ovat kaiken sen raffinaattimateriaalin syrjäyttäminen adsorptioaineen epäselektiivisestä huokostilavuudesta, joka on kulkeutunut vyöhykkeeseen 2 siirtämällä adsorptioaine tähän vyöhykkeeseen, ja kaiken sen raffinaattimateriaalin desorboin-ti, joka on adsorboitunut adsorptioaineen selektiiviseen huo-kostilavuuteen tai adsorboitunut adsorptioainehiukkasten pinnoille. Puhdistus saavutetaan johtamalla osa vyöhykkeestä 3 lähtevästä uutevirtamateriaalista vyöhykkeeseen 2 vyöhykkeen 2 ylävirtarajalta, uutteen poistovirrasta raffinaattimateriaalin syrjäyttämisen aikaansaamiseksi. Materiaalivirtaus vyöhykkeessä 2 tapahtuu myötävirtasuuntaan uutteen poistovirrasta syötön sisääntulovirtaan.

Välittömästi ylävirtaan vyöhykkeestä 2 vyöhykkeessä 2 virtaa-van nesteen suhteen on desorptiovyöhyke tai vyöhyke 3. De-sorptiovyöhyke määritellään adsorptioaineeksi desorptioaineen sisääntulon ja uutteen poistovirran välillä. Desorptiovyöhyk-keen tehtävänä on sallia tähän vyöhykkeeseen tulevan desorptio-materiaalin syrjäyttää uutekomponentti, joka adsorboitiin 19 69483 adsorptioaineeseen edellisen kosketuksen aikana syötön kanssa vyöhykkeessä 3 operaation edellisessä jaksossa. Nesteen virtaus vyöhykkeessä 3 tapahtuu olennaisesti samaan suuntaan kuin vyöhykkeissä 1 ja 2.

Joissakin tapauksissa voidaan käyttää valinnaista puskurivyöhykettä, vyöhyke 4. Jos tätä vyöhykettä joka määritellään ad-sorptioaineeksi raffinaatin poistovirran ja desorptioaineen sisääntulovirran välillä, käytetään, se sijaitsee välittömästi ylävirtaan vyöhykkeestä 3 nestevirtauksen suhteen. Vyöhykettä 4 käytettäisiin säilyttämään desorptiovaiheessa käytetty desorptioaineen määrä, sillä osa raffinaattivirrasta, joka poistetaan vyöhykkeestä 1, voidaan johtaa vyöhykkeeseen 4 syrjäyttämään siinä vyöhykkeessä oleva desorptiomateriaali pois siitä vyöhykkeestä desorptiovyöhykkeeseen. Vyöhyke 4 sisältää tarpeeksi adsorptioainetta niin, että raffinaatti-virrassa olevaa raffinaattimateriaalia, joka kulkee ulos vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4, voidaan estää kulkemasta vyöhykkeeseen 3 ja saastuttamasta tällöin vyöhykkeestä 3 poistettua uutevirtaa. Tapauksissa, joissa neljättä toiminta-vyöhykettä ei käytetä, vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4 johdettua raffinaattivirtaa on huolellisesti seurattava, jotta suora virtaus vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3 voidaan pysäyttää, kun vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3 kulkevassa raffinaatti-virrassa on huomattava määrä raffinaattimateriaalia niin, ettei uutteen poistovirta saastu.

Syöttö- ja poistovirtojen syklinen eteneminen adsorptioaineen kiinteän kerroksen läpi voidaan toteuttaa käyttämällä jakoput-kisysteemiä, jossa jakoputkistossa olevia venttiilejä käytetään peräkkäin syöttö- ja poistovirtojen muuttamiseksi, mikä tekee mahdolliseksi nesteen virtauksen kiinteän adsorptioaineen suhteen vastavirtaan. Toisessa toimintatavassa, jolla voidaan toteuttaa kiinteän adsorptioaineen vastavirtasuuntäinen virtaus nesteen suhteen, käytetään pyörivää lautasvent-tiiliä, jossa syöttö- ja poistovirrat on yhdistetty venttiiliin 20 69483 ja putket, joiden läpi syötön sisääntulo-, uutteen poisto-, desorptioaineen sisääntulo- ja raffinaatin poistcvirrat kulkevat, etenevät samaan suuntaan adsorptioaineen kerroksen läpi. Sekä jakoputkistojärjestely, että lautasventtiili ovat alalla tunnettuja. Erityisesti pyöriviä lautasventtiilejä, joita voidaan käyttää tässä operaatiossa, on löydettävissä US-patenteista 3 040 777 ja 3 422 848. Molemmissa edellä mainituissa patenteissa paljastetaan pyörivätyyppinen liitäntävent-tiili, jossa eri syöttö- ja poistovirtojen sopiva eteneminen kiinteistä lähteistä voidaan toteuttaa vaikeuksitta.

Monissa tapauksissa yksi käyttövyöhyke sisältää paljon suuremman määrän adsorptioainetta kuin jokin muu käyttövyöhyke. Esimerkiksi joissakin operaatioissa puskurivyöhyke voi sisältää pienehkön määrän adsorptioainetta verrattuna adsorptioaineeseen, jota vaaditaan adsorptio- ja puhdistusvyöhykkeisiin. Voidaan myös nähdä, että tapauksissa, joissa käytetään desorptioainet-ta, joka kykenee helposti desorboimaan uutemateriaalin adsorp-tioaineesta, suhteellisen pientä määrää adsorptioainetta tarvitaan desorptiovyöhykkeessä verrattuna adsorptioaineeseen, jota tarvitaan puskurivyöhykkeessä tai adsorptiovyöhykkeessä tai puhdistusvyöhykkeessä tai kaikissa näissä. Koska ei vaadita, että adsorptioaine sijaitsee yhdessä ainoassa kolonnissa, useiden kammioiden tai kolonnien sarjan käyttö on keksinnön suojapiirin puitteissa.

Ei ole välttämätöntä, että kaikkia syöttö- ja poistovirtoja käytetään samanaikaisesti ja itse asiassa monissa tapauksissa jotkut virroista voidaan katkaista, kun taas toiset toteuttavat materiaalin syötön tai poiston. Laitteisto, jota voidaan käyttää tämän keksinnön prosessin toteuttamiseen, voi sisältää myös sarjan yksittäisiä kerroksia, joita yhdistävät yhdys-putket, joihin on sijoitettu syöttö- tai poistohaaroja, joihin eri syöttö- tai poistovirrat voi olla kiinnitetty ja voidaan vuorotellen ja jaksottaisesti muuttaa jatkuvan toiminnan toteuttamiseksi. Joissakin tapauksissa yhdysputket voi olla liitetty siirtohaaroihin, jotka normaalioperaatioiden aikana eivät toimi putkena, jonka läpi materiaali kulkee sisään 21 69483 prosessiin tai siitä ulos.

Aikomuksena on, että ainakin osa uutteen poistovirrasta kulkee erotuslaitteeseen, jossa ainakin osa desorptiomateriaalista voidaan erottaa uutetuotteen tuottamiseksi, joka sisältää pienentyneen desorptiomateriaaliväkevyyden. Edullisesti, mutta ei välttämättä prosessin toiminnalle ainakin osa raffi-naatin poistovirrasta johdetaan myös erotuslaitteeseen, jossa ainakin osa desorptiomateriaalista voidaan erottaa desorptio-ainevirran tuottamiseksi, jota voidaan käyttää uudelleen prosessissa ja raffinaattituotteen, joka sisältää pienentyneen desorptiomateriaaliväkevyyden. Erotuslaite on tyypillisesti jakotislauskolonni, jonka malli ja toiminta on erotusalalla hyvin tunnettu.

Viittaus voidaan tehdä US-patenttiin 2 985 589 ja D.B.

Broughton'in esitelmään otsikolla "Continuous Adsorptive Processing - A new Separation Technique", joka on esitetty tilaisuudessa the 34 th Annual Meeting of the Society of Chemical Engineers, Tokio, Japani 2. huhtikuuta 1969, jotka molemmat kirjallisuusviitteet liitetään viitteenä tähän esitykseen, lisäselostuksena simuloidun liikkuvan kerroksen vasta-virtaprosessin juoksukaaviosta.

Vaikka sekä neste- että kaasufaasioperaatioita voidaan käyttää monissa adsorptioon perustuvissa erotusprosesseissa, nestefaasi-operaatio on edullinen tässä prosessissa johtuen alemmista lämpötilavaatimuksista ja suuremmista uutetuotteen saaliista, jotka voidaan saada nestefaasioperaatiolla verrattuna höyry-faasioperaatiolla saatuihin. Adsorptio-olosuhteita ovat lämpötila-alue n. 20-200°C, alueen n. 20-175°C ollessa edullisempi ja riittävä paine nestefaasin ylläpitämiseksi. Desorptio-olosuhteisiin kuuluvat samat lämpötilojen ja paineiden alueet kuin adsorptio-olosuhteille käytetään.

Niiden yksikköjen koko, joita voidaan käyttää hyväksi tämän keksinnön prosessissa, voi vaihdella missä tahansa koelaitos- 22 6 9483 mittakaavan yksiköistä (kts. esim. US-patentti 3 706 812) kaupallisen mittakaavan yksiköihin ja niiden virtausnopeudet 3 voivat vaihdella niinkin pienistä kuin muutamista cm /h:sta aina moniin tuhansiin litroihin tunnissa.

Seuraava esimerkki esitetään sen selektiivisyyssuhteen kuvaamiseksi, joka tekee tämän keksinnön prosessin mahdolliseksi. Esimerkin ei ole tarkoitettu rajoittavan kohtuuttomasti liitteenä olevien patenttivaatimusten suojapiiriä ja henkeä.

Esimerkki

Aikaisemmin kuvattua pulssikoelaitetta käytettiin tämän esimer- . 3 kin tietojen saamiseen. Kolonnin tilavuus oli 70 cm , virtaus ylöspäin ja muoto kierukkamainen. Nesteen lämpötila oli 160°C ja virtausnopeus 1,2 ml/min. Kolonni oli täytetty silikaliit-tiadsorptioaineella. Adsorptioaine valmistettiin kalsinoimalla näytettä ELZ-115-silikaliittimateriaalista, joka saatiin Linde Co.-yhtiöltä, 600°C:ssa n. 2 tunnin ajan, kunnes heikko vaaleanpunainen väri katosi. Saadun adsorptioaineen arvellaan olevan olennaisesti 100 %:sta silikaliittia, joka sisältää alle 0,2 paino-% alkalimetallia ja sitä käytettiin tässä sitomattomassa muodossa mesh-koolla 20-50 mitattuna U.S. Sieve Standard-sarjalla (297-840 mikronia). Esimerkissä käytetty mäntyöljy saatiin Emery Industries Inc.-yhtiöltä rekisteröidyllä kauppanimellä "EMTALL 731” ja sillä ilmoitetaan olevan seuraavassa taulukossa 1 esitetyt tyypilliset ominaisuudet:

Taulukko 1

Tislatun mäntyöljyn tyypillinen spesifikaatio Hartsihapposisältö, tilavuus-% 30

Rasvahapposisältö, tilavuus-% 70

Happoluku 185

Hartsihappoluvut 56

Saippuoitumisluku 186

Jodiluku 175

Ominaispaino, 15,6°C 0,951 " 32,2°C 0,936 " 48,9°C 0,927

Tuhka, ppm 1 li 23 69483

Syöttövirta koostui 20 tilavuus-%:sta tislattua mäntyöljyä, 40 tilavuus-% Methyl-8-reagenssia (enimmäkseen pyridiiniä) ja 40 tilavuus-%:sta sykloheksaania. Methyl-8-reagenssi on dimetyyliformamidi-dimetyyliasetolien liuos pyridiinissä, jota on saatavana Pierce Chemical Co-yhtiöltä rekisteröidyllä kauppanimellä ''Methyl-8" ja käytetään nopeaan ja kvantitatiiviseen rasvahappojen ja muiden karboksyylihappojen esteröin-tiin- Methyl-8-reagenssin tarkoitus oli muodostaa mäntyöljyssä olevien rasvahappojen ja hartsihappojen metyyliestereitä ennen syötön saattamista kosketukseen adsorptioaineen kanssa. Käytetty desorptioaine oli sykloheksaani ja sitä lisättiin es-teröintivaiheesta saatuun lämmitettyyn seokseen. Kun Methyl-8-reagenssi oli sekoitettu mäntyöljyyn, saatua liuosta pidettiin 60°C:ssa 10-15 minuuttia.

Tulokset ovat liitteenä olevaan kuvaan sisältyvissä eluointi-käyrissä esitetyn kaltaiset. Nämä käyrät kuvaavat selvästi huomattavaa rasvahappoestereiden erottumista hartsihappoeste-reistä ei vain raffinaatti- ja uutetuotteiden puhtauden kannalta, vaan myös puhtaiden tuotteiden hyvin suuren saannon kannalta, ts. käyrät osoittavat hyvin pientä peittoa tai eluoitua tilavuusmäärää, jossa tuote on epämieluisa sekä hartsi- että rasvahappojen estereiden seos.

Claims (10)

69483

1. Menetelmä rasvahapon esterin erottamiseksi seoksesta, joka sisältää rasvahapon esteriä ja hartsihapon esteriä, tunnettu siitä, että saatetaan sanottu seos kosketukseen adsorptio-olosuhteissa adsorptioaineen kanssa, joka sisältää silikaliittia, jolloin sanottu rasvahapon esteri adsorboituu selektiivisesti siihen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu rasvahapon esteri otetaan talteen saattamalla rasvahapon esteriä sisältävä adsorptioaine kosketukseen desorptiomateriaalin kanssa desorptio-olosuhteissa ja seoksen poissaollessa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu seos sisältää mäntyöljyn rasvahappo- ja hartsihappokomponenttien metyyliestereitä.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu desorptiomateriaali on parafiininen hiili-ve ty.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottuja adsorptio-olosuhteita ovat lämpötila välillä n. 20-200°C ja riittävä paine nestefaasin ylläpitämiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottuja desorptio-olosuhteita ovat lämpötila välillä n. 20-200°C ja riittävä paine nestefaasin ylläpitämiseksi.

7. Menetelmä rasvahapon esterin erottamiseksi seoksesta, joka sisältää rasvahapon esteriä ja hartsihapon esteriä, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: (a) ylläpidetään virtaavan aineen nettovirtausta silikaliitista 69483 koostuvan adsorptioaineen kolonnin läpi yhteen suuntaan, joka kolonni sisältää ainakin kolme vyöhykettä, joissa tapahtuvat erilliset toiminnat ja jotka on liitetty keskenään sarjaan sanotun kolonnin päätyvyöhykkeiden ollessa nesteyhteydessä virtaavan aineen kiertovirtauskulun aikaansaamiseksi sanotun kolonnin läpi; (b) ylläpidetään sanotussa kolonnissa adsorptiovyöhykettä, jonka vyöhykkeen määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee sanotun vyöhykkeen ylävirtarajalla olevan syötön sisääntulo-aukon ja sanotun vyöhykkeen alavirtarajalla olevan raffinaatin poistoaukon välillä; (c) ylläpidetään puhdistusvyöhykettä välittömästi ylävirtaan sanotusta adsorptiovyöhykkeestä, jonka puhdistusvyöhykkeen määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee sanotun puhdistus-vyöhykkeen ylävirtarajalla olevan uutteen poistoaukon ja sanotun puhdistusvyöhykkeen alavirtarajalla olevan syötön sisääntuloaukon välillä; (d) ylläpidetään desorptiovyöhykettä välittömästi ylävirtaan sanotusta puhdistusvyöhykkeestä, jonka desorptiovyöhykkeen määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee sanotun vyöhykkeen ylävirtarajalla olevan desorptioaineen sisääntuloaukon ja sanotun vyöhykkeen alavirtarajalla olevan uutteen poistoaukon välillä; (e) johdetaan sanottu syöttöseos syötön sisääntuloaukon läpi sanottuun adsorptiovyöhykkeeseen adsorptio-olosuhteissa sanotun rasvahapon esterin selektiivisen adsorboitumisen aikaansaamiseksi sanotussa adsorptiovyöhykkeessä olevaan adsorptioainee-seen ja poistetaan raffinaatin poistovirta, joka koostuu sanotusta hartsihapon esteristä, sanotun adsorptiovyöhykkeen raffinaatin poistoaukosta; (f) johdetaan desorptiomateriaali desorptioaineen sisääntuloaukon läpi sanottuun desorptiovyöhykkeeseen desorptio-olosuhteissa sanotun rasvahapon esterin syrjäyttämiseksi desorptiovyöhykkeessä olevasta adsorptioaineesta ja poistetaan desorptiovyöhykkeen uutteen poistoaukosta uutteen poistovirta, joka koostuu sanotusta rasvahapon esteristä ja sanotusta desorptiovyöhykkeestä tulevasta desorptiomateriaalista; ja 69483 (g) siirretään eteenpäin jaksottaisesti pitkin kiertovirtaus-tietä sanotun kolonnin läpi myötävirtasuuntaan virtaavan aineen virtaukseen nähden syötön sisääntuloaukko, raffinaatin poistoaukko, desorptioaineen sisääntuloaukko ja uutteen pois-toaukko vyöhykkeiden siirron aikaansaamiseksi sanotun adsorp-tioaineen läpi ja uutteen ja raffinaatin poistovirtojen jatkuvaksi tuottamiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet- t u siitä, että sanottu seos sisältää mäntyöljyn rasvahappoja hartsihappokomponenttien metyyliestereitä ja että sanottu desorptiomateriaali on parafiininen hiilivety.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että sanottuihin adsorptio- ja desorptio-olosuh-teisiin kuuluvat lämpötila välillä n. 20-200°C ja riittävä paine nestefaasin ylläpitämiseksi.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheen, jossa ylläpidetään puskurivyöhykettä välittömästi ylävirtaan sanotusta desorptiovyöhyk-keestä, jonka puskurivyöhykkeen määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee sanotun puskurivyöhykkeen alavirtarajalla olevan desorptioaineen sisääntuloaukon ja sanotun puskurivyöhykkeen ylävirtarajalla olevan raffinaatin poistoaukon välillä. li 69483