FI78728B - Foerfarande foer separering av maettade fettsyror. - Google Patents

Description

1 78728

Menetelmä tyydytettyjen rasvahappojen erottamiseksi

Tekniikan ala, jota tämä keksintö koskee, on rasvahappojen kiinteän kerroksen adsorboiva erotus. Tarkemmin sanoen tämä keksintö koskee menetelmää tyydytettyjen rasvahappojen erottamiseksi, jossa menetelmässä käytetään adsorptioainetta, joka koostuu hiukkasmaisista polymeereistä, jotka adsorboivat selektiivisesti yhtä rasvahappoa syöttöseoksesta, joka sisältää useampia kuin yhtä rasvahappoa.

Erotusalalla on tunnettua, että tiettyjä kiteisiä alumiinisili-kaatteja voidaan käyttää tiettyjen rasvahappoestereiden erottamiseen niiden seoksista. Esimerkiksi US-patenteissa 4 048 205, 4 049 688 ja 4 066 677 esitetään vaatimukset menetelmille, joilla erotetaan tyydyttämättömyysasteeltaan erilaisia rasvahappoes-tereitä tyydytettyjen ja tyydyttämättömien rasvahappoestereiden seoksista. Näissä menetelmissä käytetään adsorptioaineita, jotka koostuvat X- tai Y-zeoliitista, joka sisältää valitun kationin vaihtokelpoisissa kationisissa kohdissa.

Kiteisen piidioksidin käyttöä rasvahapon erotukseen hartsiha-posta on selostettu US-patentissa 4 404 145. Tässä patentissa selvitetään myös syrjäytysnesteen käyttöä, jolla on pienin toivottu polaarisuusindeksi, ts. vähintään 3,5. US-patentissa 4 404 145 esitetty hypoteesi koskien sen menetelmän ainutlaatuista sopivuutta sen vaatimuksissa esitettyyn erotukseen oli, että silikaliittihuokosilla oli koko ja muoto, jotka tekivät silikaliitille mahdolliseksi toimia molekyyliseulana, ts. hyväksyä rasvahappojen molekyylit sen kanaviin tai sisäiseen rakenteeseen samalla, kun se hylkää hartsihappojen molekyylit.

Ketjunpituuksiltaan erilaisten tyydytettyjen rasvahappojen adsorboivaa erotusta toisistaan selostettiin US-patentissa 4 353 839. Tämän patentin menetelmässä käytetty adsorptio-aine oli hydrofobinen, liukenematon, silloitettu polystyreeni-polymeeri ja desorptioaine oli dimetyyliformamidin ja veden seos.

2 78728 US-patentieea 4 444 9Θ6 selostetaan runsaasti piidioksidia sisältävän zeoliitin käyttöä saman homologisen sarjan yhdisteiden erotukseen, jotka sisälsivät hiilivetyjen happosubsti-tuentteja, erotuksen tapahtuessa liuottimen läsnäollessa, joka sisälssi polaarista liuotinta.

Tämä keksintö perustuu havaintoon, että kiteinen piidioksidi on erittäin sopiva adsorptioaineeksi tämän keksinnön erotus-prosessiin siksi, että sillä on suhteellista selektiivisyyttä pitkäketjuisen tyydytetyn rasvahapon suhteen verrattuna ly-hyempiketjuiseen tyydytettyyn rasvahappoon, kun sitä käytetään asianmukaisen desorptioaineen kanssa.

Lyhyenä yhteenvetona tämä keksintö on eräässä toteutusmuodossa menetelmä ensimmäisen tyydytetyn rasvahapon erottamiseksi seoksesta, joka sisältää ensimmäistä tyydytettyä rasvahappoa ja toista tyydytettyä rasvahappoa, ensimmäisen ketjunpituuden ollessa vähintään kaksi hiiliatomia suurempi kuin toisen. Menetelmässä saatetaan adsorptio-olosuhteissa tämä seos kosketukseen silikaliitin kanssa, jolloin adsorboidaan selektiivisesti ensimmäinen rasvahappo, poistetaan loput syöttöseoksee-ta adsorptioaineesta ja ensimmäinen tyydytetty rasvahappo otetaan talteen adsorptioaineesta desorboimalla desorptio-olosuhteissa desorptionesteellä, joka on liukoinen syöttö-seokseen ja jonka polaarisuusindeksi on vähintään 3,5.

Muut tämän keksinnön toteutusmuodot käsittävät yksityiskohtia juoksukaavioista, syöttöseoksista, adsorptioaineista, desorp-tiomateriaaleista ja käyttöolosuhteista, jotka kaikki selitetään jäljempänä tämän keksinnön seuraavassa kaikkien eri puolien selostuksessa.

Alussa koko patenttimäärityksessä käytettyjen eri termien määritelmät ovat hyödyllisiä menetelmän toiminnan tarkoitusten ja etujen selvittämseksi.

3 78728 "Syöttöseos" on seos, joka sisältää yhtä tai useampia uutekom-ponentteja ja yhtä tai useampia raffinaattikomoonentteja, jotka on määrä erottaa menetelmällä. Termi "syöttövirta" ilmaisee syöttöseoksen virran, joka tulee menetelmässä käytettyyn adsorp-tioaineeseen.

"Uutekomponentti" on yhdiste tai yhdistetyyppi, jota adsorptio-aine adsorboi selektiivisemmin, kun taas "raffinaattikomoponentti" on yhdiste tai yhdistetyyppi, jota adsorptioaine adsorboi vähemmän selektiivisesti. Tässä menetelmässä ensimmäinen rasvahappo on uutekomponentti ja toinen rasvahappo on raffinaatti-komponentti. Termi "desorptiomateriaali" tarkoittaa yleisesti materiaalia, joka kykenee desorboimaan uutekomponenttia. Termi "desorptioaineen virta" tai "desorptioaineen syöttövirta" ilmaisee virran, jossa desorptiomateriaali tulee adsorptioaineeseen. Termi "raffinaattivirta" tai "raffinaatin Doistovirta" tarkoittaa virtaa, jossa raffinaattikomDonentti poistetaan adsorptio-aineesta. Raffinaattivirran koostumus voi vaihdella oleellisesti 100%:sesta desorptiomateriaalista oleellisesti l00/6:siin raffinaattikomponentteihin. Termi "uutevirta" tai "uutteen poistovirta" tarkoittaa virtaa, jossa uutemateriaali, jonka desorptiomateriaali on desorboinut, poistetaan adsorptioainees-ta. Uutevirran koostumus voi niinikään vaihdella oleellisesti 100/6:sesta desorptiomateriaalista oleellisesti 100%:siin uute-komponentteihin. Ainakin osa erotusprosessista tulevasta uute-virrasta ja edullisesti ainakin osa raffinaattivirrasta johdetaan erotusvälineisiin, tyypillisesti jakotislauskolonneihin, joissa ainakin osa desorptiomateriaalista erotetaan uutetuot-teen ja raffinaattituotteen tuottamiseksi. Termit "uutetuote" ja "raffinaattituote" tarkoittavat prosessilla tuotettuja tuotteita, jotka sisältävät samassa järjestyksessä uutekomponenttia ja raffinaattikomponenttia suurempina väkevyyksinä kuin mitä tavattiin uutevirrassa ja raffinaattivirrassa. Vaikka tämän keksinnön prosessilla on mahdollista tuottaa erittäin puhdasta ensimmäistä tai toista rasvahappotuotetta (tai molempia) suurilla saannoilla, voidaan arvioida, että adsorptioaine ei koskaan adsorboi täydellisesti uutekomponenttia eikä adsorptioaine 4 78728 jätä täysin adsorboimatta raffinaattikomponenttia. Tämän vuoksi vaihtelevia määriä raffinaattikomponenttia esiintyy uutevirrassa ja samoin vaihtelevia määriä uutekomponenttia esiintyy raffinaat-tivirrassa. Uute ja raffinaattivirtoja erottaa täten tarkemmin toisistaan ja syöttöseoksesta uutekomponentin ja raffinaatti-komponentin pitoisuuksien suhde, joka esiintyy kussakin virrassa. Tarkemmin sanoen esnimmäisen tyydytetyn rasvahapon väkevyyden suhde vähemmän selektiivisesti adsorboituneen toisen tyydytetyn rasvahapon väkevyyteen on pienin raffinaattivirrassa, toiseksi suurin syöttöseoksessa ja suurin uutevirrassa. Samoin vähemmän selektiivisesti adsorboituneen toisen tyydytetyn rasvahapon väkevyyden suhde selektiivisemm.in adsorboituneen ensimmäisen tyydytetyn rasvahapon väkevyyteen on suurin raffinaattivirrassa, toiseksi suurin syöttöseoksessa ja pienin uutevirrassa.

Termi adsorptioaineen "selektiivinen huokostilavuus" määritellään adsorptioaineen tilavuudeksi, joka adsorboi selektiivisesti uute-komponenttia syöttöseoksesta. Termi adsorptioaineen "epäselek-tiivinen huokostilavuus" on adsorptioaineen tilavuus, joka ei pidätä selektiivisesti uutekomponenttia syöttöseoksesta. Tämä tilavuus sisältää adsorptioaineen ontelot, jotka eivät sisällä adsorboivia kohtia,, ja tyhjät välitilat adsorptioainehiukkasten välillä. Selektiivinen huokostilavuus ja epäselektiivinen huokostilavuus ilmoitetaan yleensä tilavuusmäärinä ja niillä on merkitystä määriteltäessä virtaavan aineen sopivia virtausmääriä, jotka on johdettava eri käyttövyöhykkeisiin, jotta tehokkaat operaatiot tapahtuisivat annetulla adsorptioaineen määrällä tämän menetelmän simuloiduissa liikkuvan kerroksen toteutusmuodoissa .

Ennenkuin tarkastellaan syöttöseoksia, joita voidaan panostaa tämän keksinnön orosessiin, viitataan ensin lyhyesti rasvahappojen terminologiaan ja yleiseen valmistukseen. Rasvahapot ovat suuri alifaattisten monokarboksyylihapoojen ryhmä, joista monet esiintyvät glyserideinä (glyserolin estereinä) luonnon rasvoissa ja öljyissä. Vaikka jotkut ovat rajoittaneet termin "rasvahapot" etikkahapposarjän tyydytettyihin happoihin, sekä normaaleihin että haaraketjuisiin, sitä käytetään nykyään 5 78728 yleisesti ja niin myös tässä sisältämään myös lähisukuiset tyydyttämättömät hapot, tietyt substituoidut hapot ja jopa alifaattiset hapot, jotka sisältävät alisyklisiä substituent-teja. Luonnossa esiintyvät rasvahapot ovat muutamin poikkeuksin korkeampia suoraketjuisia substituoimattomia happoja, jotka sisältävät parillisen luvun hiiliatomeja. Tyydyttämättömät rasvahapot voidaan jakaa hiilivetyketjussa olevien kaksoissidosten lukumäärän perusteella monoetanoidi-, dieta-noidi-, trietanoidihappoihin jne. (tai monoetyleenisiin jne.) Näin ollen termi "tyydyttämätön rasvahappo" on yleisnimi rasvahapolle, jossa on vähintään yksi kaksoissidos ja termi "polyetanoidirasvahappo" tarkoittaa rasvahappoa, jossa on useampia kuin yksi kaksoissidos molekyyliä kohti. Rasvahappoja valmistetaan tyyDillisesti glyseridirasvoista tai -öljyistä jollakin useista "lohkaisu" tai hydrolyyttisistä prosesseista. Kaikissa tapauksissa hydrolyysireaktiota voidaan yhteenvetona kuvata rasvan tai öljyn reaktioksi veden kanssa, jolloin syntyy rasvahappoja ynnä glyserolia. Uudenaikaisissa rasvahappo-tehtaissa tämä Drosessi suoritetaan rasvan jatkuvalla korkean paineen ja korkean lämpötilan hydrolyysillä. Rasvahappojen valmistukseen yleisimmin käytettyjä lähtöaineita ovat kookos-öljy, palmuöljy, ravinnoksi kelpaamattomat eläinrasvat ja yleisesti käytetyt kasviöljyt, soijaöljyt, puuvillaöljy ja maissiöljy. "Pilkontalaitteesta" saatujen rasvahappojen koostumus riippuu rasvasta tai öljystä, josta ne on tehty. Kun yksityiskohtaista tietoa rasvojen rasvahappokoostumuksesta on kertynyt suuresta joukosta materiaaleja, on käynyt yhä ilmeisemmäksi, että luonnon rasvat pyrkivät asettumaan komponentti-happojensa osalta ryhmiin niiden biologisen alkuperän mukaisesti. Lisäksi on käynyt selväksi, että yksinkertaisempien ja alkeellisempien organismien rasvat ovat tavallisesti rakentuneet hyvin monimutkaisesta rasvahappojen seoksesta, kun taas biologisen kehityksen kuljettua eteenpäin korkeampien organismien rasvojen pääkomponenttihapot ovat käyneet lukumäärältään harvemmiksi. Eläinkunnassa tämä tyypin muutos on merkittävän yhdenmukainen ja kulminoituu korkeampien maaeläinten rasvoissa rasvoihin, joissa öljy-, palmitiini- ja steariinihapot ovat ainoat pääkomponentit. Kaikki vesieläinalkuperää olevat ras- 6 78728 vat sisältävät suuren joukon yhtyneitä rasvahappoja, jotka ovat pääasiassa tyydyttämätöntä sarjaa. Siirryttäessä vesieläinten rasvoista maaeläinten rasvoihin tapahtuu myös merkittävää seka-rasvahappojen koostumuksen yksinkertaistumista; useimmat tyydyttämättömät hapot paitsi öljyhappo häviävät. Lopputuloksena on että useimmissa korkeammissa maaeläimissä rasvojen pääkomponentti-hapot rajoittuvat öljy-, palmitiini- ja steariinihappoon ja lisäksi, että n. 60-65¾ hapoista kuuluu C^g-sarjaan tyydytettynä tai tyydyttämättömänä.

Lauriini (C^)- 3a mYtistiini (C^4)-happoja saadaan seoksena palmuöljystä. Näitä happoja voidaan käyttää aineosina hajusteissa. Yksittäiset hapot voivat kuitenkin seoksen sijasta olla toivottavia hajusteen omainisuuksien sovittamiseksi tarkalleen vaatimusten mukaisiksi. Niinpä tämän keksinnön menetelmällä aikaansaadut erotukset olisivat erityisen hyödyllisiä hajusteteollisoudessa.

Tyydytettyjen rasvahappojen fraktiointi molekyylipainon mukaisesti toteutetaan toisinaan jakotislauksella. Minkä tahansa kahden ketjunpituudeltaan erilaisen rasvahapon haihtuvuudessa on jonkinverran eroa ja käytännössä jakotislauksen käyttökelpoisuutta parantaa parittomien happojen puuttuminen luonnon rasvoista niin, että kaksi hiiliatomia on lähes aina minimiero seoksessa olevien rasvahappojen ketjunoituudessa. Tällaisessa operaatiossa jakotislauskolonnit kykenevät toisinaan tuottamaan rasvahappoja, joiden puhtaus on 95% tai parempi ketjunpituuden kannalta katsoen riippuen kyseessä olevasta ketjunpituudesta.

Ei ole kuitenkaan mahdollista erottaa tiettyjä tyydytettyjä rasvahappoja toisistaan kaupallisella jakotislauksella, varsinkaan steariinihappoa palmitiinihaposta, joiden hiiliketjunpituu-det ovat samassa järjestyksessä 18 ja 16, tai lauriinihappoa myristiinihaposta, joiden ketjunpituudet ovat samassa järjes-tyksesä 12 ja 14.

Tämä prosessi kohdistuu tyydytettyjen rasvahappojen tiettyjen seosten erottamiseen. Esimerkki tyypillisestä syöttöseoksesta 7 78728 tunnetaan amerikkalaisena farmaseuttisena "steariinihappo"-laatuna, joka todellisuudessa on steariini- ja palmitiini-happojen noin 50-50-seos. Lauriini- ja myristiinihappojen seos sisältyy kookosöljyyn. Syöttöseokset, jotka voidaan syöttää tähän prosessiin, voivat sisältää rasvahappojen lisäksi laimenninmateriaalia, jota adsorptioaine ei adsorboi ja joka on edullisesti erotettavissa uute- ja raffinaattipoistovir-roista jakotislauksella. Kun käytetään laimenninta, sen väkevyys laimentimen ja rasvahappojen seoksessa voi olla muutamasta tilavuus-%:sta jopa n. 90 tilavuus-%:iin.

Desorptiomateriaalit, joita käytetään erilaisissa aikaisemman tekniikan adsorboivissa erotusprosesseissa, vaihtelevat riippuen sellaisista tekijöistä kuten käytetystä operaatiotyypistä. Kään-tökerrossysteemissä, jossa selektiivisesti adsorboitu syöttökom-ponentti poistetaan adsorptioaineesta puhdistusvirralla, desorp-tioaineen valinta ei ole yhtä kriittistä ja desorptiomateriaaleja, jotka koostuvat kaasumaisista hiilivedyistä kuten metaanista, etaanista jne tai muuntyyppisistä kaasuista, kuten typestä tai vedystä, voidaan käyttää korotetuissa lämpötiloissa tai alennetuissa paineissa tai molemmissa adsorboidun syöttökomponentin puhdistamiseksi tehokkaasti adsorptioaineesta. Kuitenkin adsorboivissa erotusprosesseissa, jotka toimivat yleensä jatkuvina oleellisesti vakiopaineissa ja lämpötiloissa nestefaasin varmistamiseksi, desorboiva materiaali on valittava järkevästi tyydyttämään monia kriteerejä. Ensinnäkin desorptiomateriaalin tulee syrjäyttää uutekomponentti adsorptioaineesta kohtuullisilla massavirtausmäärillä ilman, että se itse voimakkaasti adsorboituu, mikä estäisi kohtuuttomasti uutekomponenttia syrjäyttämästä desorptiomateriaalia seuraavassa adsorptiokiertojaksossa. Selek-tiivisyvtenä ilmaistuna (selostetaan jäljempänä yksityiskohtaisemmin) on edullista, että adsorptioaine on selektiivisempi kaikkien uutekomponenttien suhteen verrattuna raffinaattikompo-nenttiin kuin se on desorptiomateriaalin suhteen raffinaattiin verrattuna. Toiseksi desorptiomateriaalien on oltava yhteensopivia kulloisenkin adsorptioaineen ja syöttöseoksen kanssa. Tarkemmin sanoen ne eivät saa huonontaa tai tuhota adsorptioaineen 8 78728 selektiivisyyttä xiutekomponentin suhteen verrattuna raffinaat-tikomponenttiin. Desorotiomateriaalien tulee lisäksi olla aineita, jotka on helppo erottaa syöttöseoksesta, joka johdetaan prosessiin. Sekä raffinaattivirta että uutevirta poistetaan adsorptioaineesta seoksena desorptiomateriaalin kanssa ja ilman menetelmää, jolla erotetaan ainakin osa desorptioma-teriaalista, uutetuotteen ja raffinaattituotteen puhtaus ei olisi kovin suuri eikä desorptiomateriaali olisi käytettävissä uudelleen prosessissa. Tämän vuoksi on ajateltu, että millä tahansa tässä prosessissa käytetyllä desorptiomateriaalilla on edullisesti oleellisesti erilainen keskikiehumispiste kuin syöttöseoksella, jotta olisi mahdollista erottaa ainakin osa desorptiomateriaalista uute- ja raffinaattivirrassa olevista syöttökomponenteista yksinkertaisella jakotislauksella, mikä sallii desorptiomateriaalin uudelleenkäytön prosessissa. Tässä käytettynä termi "oleellisesti erilainen" merkitsee, että desorptiomateriaalin ja syöttöseoksen keskikiehumispisteiden välinen ero on vähintään n. 5°C. Desorptiomateriaalin kiehu-misalue voi olla korkeampi tai matalampi kuin syöttöseoksella. Lopuksi desorptiomateriaalien tulee myös olla materiaaleja, jotka ovat helposti saatavissa ja tämän vuoksi hinnaltaan kohtuullisia. Tämän keksinnön prosessin edullisessa isotermisessä, isobaarisessa nestefaasioperaatiossa on havaittu, kuten jäljempänä pitkään selostetaan, syrjäytysnesteiden, jotka sisältävät laimenninta, joka on liukoinen syöttöseokseen ja jonka polaarisuusindeksi on vähintään 3,5, olevan tehokkaita, kun olosuhteet, joissa pidätys ja syrjäytys suoritetaan, ovat n.

20-200°C:n lämpötila ja riittävä paine nestefaasin ylläpitämiseksi. Kun syöttöraaka-aine on tali, edullisiin olosuhteisiin kuuluu n. 120-150°C:n lämpötila ja paine, joka riittää ylläpitämään nestefaasia.

Aikaisemmassa tekniikassa on myös havaittu, että adsorptioai-neiden tietyt tunnuspiirteet ovat erittäin toivottavia, elleivät täysin välttämättömiä selektiivisen adsorptioprosessin toiminnalle. Tällaiset tunnuspiirteet ovat tälle prosessille yhtä tärkeitä. Näitä tunnuspiirteitä ovat: (1) adsorptiokapasi- teetti, jollekin uutekomponentin tilavuudelle adsorptioaineen 9 78728 tilavuutta kohti; (2) uutekomponentin selektiivinen adsorptio verrattuna raffinaattikomponenttiin ja desorptiomateriaaliin; ja (3) riittävän suuret uutekomponentin adsorptio- ja desorp-tionopeudet adsorptioaineeseen ja pois siitä. Adsorptioaineen kyky adsorboida määrätty tilavuus uutekomponenttia on tietenkin välttämättömyys; ilman tätä kykyä adsorptioaine on hyödytön adsorboivaan erotukseen. Edelleen mitä suurempi on adsorptioaineen kapasiteetti uutekomponentin suhteen, sitä parempi adsorptioaine on. Määrätyn adsorptioaineen kasvanut kapasiteetti tekee mahdolliseksi pienentää adsorptioaineen määrää, joka tarvitaan erottamaan väkevyydeltään tunnettu uutekomponentti, joka sisältyy syöttöseoksen määrättyyn syöttömäärään. Tiettyyn adsorboivaan erotukseen vaaditun adsorptioaineen määrän pieneneminen alentaa erotusprosessin kustannuksia. On tärkeää, että adsorptioaineen hyvä alkukapasiteetti säilyy varsinaisen käytön aikana erotusprosessissa jonkin taloudellisesti toivotun eliniän ajan. Toinen välttämätön adsorptioaineen tunnuspiirre on adsorptioaineen kyky erottaa syötön komponentit, tai toisin sanoen, että adsorptioaineella on adsorboivaa selektiivisyyttä (B) tietyn komponentin suhteen verrattuna toiseen komponenttiin. Suhteellinen selektiivisyys voidaan ilmaista ei vain yhdelle syötön komponentille verrattuna toiseen, vaan se voidaan myös ilmaista minkä tahansa syöttöseoksen komponentin ja desorptio-matefiaalin välillä. Koko tässä oatenttimäärityksessä käytettynä selektiivisyys (B) määritellään adsorboidun faasin kahden komponentin suhteeksi jaettuna samojen kahden komponentin suhteella adsorboimattomassa faasissa tasapaino-olosuhteissa. Suhteellinen selektiivisyys esitetään alla yhtälönä 1:

Yhtälö 1

Selektiivisyys (B) = <tilavuusprosenttia C/tilavuusprosenttia Ρ)Λ (tilavuusprosenttia C/tilavuusprosenttia D) jossa C ja D ovat syötön kaksi komponenttia tilavuusprosentteina ja alaindeksit A ja U edustavat adsorboitua ja adsorboimatonta faasia samassa järjestyksessä. Tasapaino-olosuhteet määritettiin, kun adsorptioainekerroksen yli kulkeva syöttö ei muuttanut 10 78728 koostumusta jouduttuaan kosketukseen adsorptioainekerroksen kanssa. Toisin sanoen mitään materiaalin nettosiirtoa ei tapahtunut adsorboimattoman ja adsorboidun faasin välillä.

Kun näiden kahden komponentin selektiivisyys lähestyy arvoa 1,0, adsorptioaine ei adsorboi valikoivasti yhtä komponenttia toiseen verrattuna; molemmat adsorboituvat (tai jäävät adsorboitumatta) suunnilleen samassa määrin toisiinsa verrattuna.

Kun (B) tulee pienemmäksi tai suuremmaksi kuin 1,0 adsorptioaine adsorboi valikoivasti yhtä komponenttia verrattuna toiseen. Verrattaessa adsorptioaineen selektiivisyyttä komponentin C suhteen verrattuna komponenttiin D, (B):n arvo yli 1,0 osoittaa komponentin C valikoivaa adsorboitumista adsorp-tioaineeseen. (B):n arvo alle 1,0 osoittaisi, että komponent ti D adsorboituu valikoivasti jättäen adsorboitumattoman faasin rikastuneeksi komponentilla C ja adsorboituneen faasin rikastuneeksi komponentilla D. Ihannetapauksessa desorptio-materiaaleilla tulee olla selektiivisyys noin 1 tai hieman pienempi kuin 1 kaikkiin uutekomponentteihin verrattuna niin, että kaikki uutekomponentit voidaan desorboida yhtenä luokkana desorptiomateriaalin kohtuullisilla virtausnopeuksilla ja niin, että uutekomponentit voivat syrjäyttää desorptiomateriaalin seuraavassa adsorptiovaiheessa. Vaikka uutekomponen-tin erotus raffinaattikomponentista on teoreettisesti mahdollista, kun adsorptioaineen selektiivisyys uutekomponentin suhteen verrattuna raffinaattikomponenttiin on yli 1, on edullista, että tämä selektiivisyys lähestyy arvoa 2. Kuten suhteellisen haihtuvuuden kohdalla, mitä suurempi selektiivisyys, sitä helpompaa erotus on suorittaa. Suuremmat selektiivisyydet sallivat käyttää pienempää määrää adsorptioainetta. Kolmas tärkeä tunnuspiirre on syöttöseoksen uutekomponentin vaihtonopeus tai toisin sanoen uutekomponentin suhteellinen desorptionopeus.

Tämä tunnuspiirre on suorassa suhteessa desorptiomateriaalin määrään, jota prosessissa on käytettävä uutekomponentin talteen-ottamiseksi adsorptioaineesta; suuremmat vaihtonopeudet pienentävät desorptiomateriaalin määrää, joka tarvitaan uutekomponentin poistamiseen ja tämän vuoksi tekevät mahdolliseksi prosessin käyttökustannusten pienentämisen. Suuremmilla vaihtono-peuksilla vähemmän desorptiomateriaalia on pumpattava prosessin läpi ja erotettava uutevirrasta käytettäväksi uudelleen prosessissa.

n 78728 Tämän keksinnön prosessissa käytettävä adsorptioaine koostuu kiteisestä piidioksidista, jossa piidioksidin ja alumiinioksidin välinen moolisuhde on vähintään 12. Eräs tällainen kiteinen piidioksidi tunnetaan silikaliittina, jossa piidioksi-di/alumiinioksidimoolisuhde on ääretön, te. se ei sisällä lainkaan alumiinioksidia. Silikaliitti on hydrofobinen kiteinen piidioksidimolekyyliseula. Silikaliittia on selostettu ja vaatimukset sille esitetty US-patenteisea 4 061 724 ja 4 104 294 ja jotka liitetään viitteenä tähän esitykseen. Johtuen silikaliitin alumiinittomasta rakenteesta se ei osoita ionin-vaihtokäyttäytymistä ja on hydrofobinen ja organofiilinen. Vähän alumiinioksidia sisältävää kiteistä piidioksidia voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisessa erotueprosessieea siitä syystä, että sillä on suhteellista selektiivisyyttä pi-tempiketjuisille tyydytetyille rasvahapoille oletettavasti johtuen sähkökemiallisen vetovoiman vaihtelevista määristä kiteisen piidioksidin ja eri tyydytettyjen rasvahappojen välillä. Tämä muodostaa vastakohdan edellä mainitun US-patentin 4 404 145 prosessille, jossa kiteisen piidioksidin tehokkuus perustuu hypoteesiin, että sen huokosilla on koko ja muoto, jotka tekevät sille mahdolliseksi toimia molekyyliseulana, te. se hyväksyy tyydytettyjen rasvahappojen molekyylit (jotka ovat suhteellisen taipuisia) kanaviinsa tai sisäiseen rakenteeseensa samalla, kun se hylkää tyydyttämättömien rasvahappojen molekyylit (jotka ovat suhteellisen jäykkiä), joiden erottaminen oli ko. patentin kohteena. Yksityiskohtaisempi selostus silikaliitista on löydettävissä artikkelista "Sili-calite, A New Hydrophobic Crystalline Silica Molecular Sieve"; Nature, Vol. 271, 9. helmikuuta 1978, joka liitetään viitteenä tähän esitykseen.

12 78728

Tyypillisesti erotusprosessisea käytetyt adsorptioaineet sisältävät kiteistä materiaalia diepergoituna amorfiseen materiaaliin tai epäorgaaniseen matriisiin, erityisesti amorfiseen materiaaliin, jossa on kanavia ja ontelolta, jotka tekevät mahdolliseksi nesteen pääsyn kiteiseen piidioksidiin. Sideaine auttaa muodostamaan tai agglomeroimaan kiteisen piidioksidin kiteisiä hiukkasia, jotka muuten muodostaisivat hienojakoisen pulverin. Piidioksidimolekyyliseula voi näin ollen olla hiukkasten kuten puristeiden, aggregaattien, tablettien, makropallojen tai rakeiden muodossa, joilla on haluttu hiukkaskokoalue, edullisesti n. 16-60 mesh (Standard U.S. Mesh), joka vastaa 1,19-0,25 mm:n nimellistä aukkoa. Kolloidinen amorfinen piidioksidi on ihanteellinen sideaine kiteiselle piidioksidille siten, että itse kiteisellä piidioksidilla kuten tällä sideaineellakaan ei ole reaktiivisuutta vapaiden rasvahappojen suhteen. Edullista piidioksidia markkinoi DuPont Company kauppanimellä "Ludox". Kiteinen piidiok-eidipulvsri dispergoidaan Ludox-tuotteessen, joka sitten gee-litetään ja sitä käsitellään hydroksyyliryhmien oleelliseksi eliminoimiseksi esimerkiksi lämpökäsittelyllä hapen läenäol- o lessa n. 450-1000 C:n lämpötilassa n. 3 tunnin minimiajasta n. 48 tuntiin. Kiteistä piidioksidia tulee olla läsnä pii-dioksidimatriisisea määrät, jotka vaihtelevat n. 75 painoista n. 98 %:iin kiteistä piidioksidia laskettuna haihtumat-tomasta seoksesta.

13 78728

On havaittu, että jopa kiteinen piidioksidi voi olla tehoton erottamaan rasvahappoja toisistaan. Hypoteesina on esitetty, että tapahtuu vetysidoksiin perustuvia dimeroitumisreaktioita, joissa esiintyy suoraa suuntausta rasvahappojen molekyylien välillä. Näitä dimeroitumisreaktioita voidaan esittää kaavalla: FA + FA ^ > (FAFA) jossa FA tarkoittaa rasvahappoja. Dimeerit estäisivät rasvahappojen erottamisen tukkimalla pääsyn adsorptioaineeseen tai huonontamalla selektiivisyyttä. Tämä dimeerien läsnäolon aiheuttama erottamisen estäminen ei osoittaudu merkittäväksi ongelmaksi edellä mainitussa rasvahappojen estereiden erotusprosessissa.

On havaittu, että yllä mainitut dimeroitumisreaktiot voidaan minimoida, jos desorptioaine valitaan sopivasti. On olemassa nesteitä, joilla on dimeroitumista minimoiva ominaisuus. Tämän ominaisuuden mitan havaittiin olevan nesteen polaarisuusindeksi. Polaarisuusindeksi on se, jota on kuvattu artikkelissa "Classification of the Solvent Properties of Common Liquids", Snyder, L.J., Chromatography, 92, 223 (1974), joka liitetään viitteenä tähän esitykseen. Desorptioaineen minimi polaarisuusindeksi, joka vaaditaan tämän keksinnön prosessiin, on 3,5. Polaari-suusindeksit tietyille valikoiduille laimentimille ovat seuraavat:

Liuotin Polaarisuusindeksi

Iso-oktaani -0,4 n-heksaani 0,0

Tolueeni 2,3 p-ksyleeni 2,4

Bentseeni 3,0

Metyylietyyliketoni 4,5

Asetoni 5,4 3-pentanoni (arvioitu) 4,4

Adsorptioainetta voidaan käyttää tiiviin kiinteän seoksen muodossa, joka saatetaan vuorotellen kosketukseen syöttöseoksen ja desorptiomateriaalin kanssa. Keksinnön yksinkertaisimmassa 14 78728 toteutusmuodossa adsorptioainetta käytetään yhden ainoan staattisen kerroksen muodossa, jossa tapauksessa prosessi on vain puolijatkuva. Toisessa toteutusmuodossa voidaan käyttää kahden tai useamman staattisen kerroksen sarjaa kiinteässä kerroksessa, jotka kerrokset saatetaan kosketukseen sopivien venttiilien avulla niin, että syöttöseos johdetaan yhden tai useamman adsorp-tiokerroksen läpi, kun taas desorptiomateriaaleja voidaan johtaa yhden tai useampien muiden sarjassa olevien kerrosten läpi. Syöt-töseoksen ja desorptiomateriaalien virtaus voi tapahtua joko ylöspäin tai alaspäin adsorptioaineen läpi. Mitä tahansa tavanomaista laitteistoa, jota käytetään staattisen kerroksen nesteen ja kiinteän aineen kosketuksessa, voidaan käyttää.

Liikkuvan kerroksen tai simuloidun liikkuvan kerroksen virtaus-systeemeillä on kuitenkin paljon suurempi erotusteho kuin kiinteän kerroksen systeemeillä ja ne ovat tämän vuoksi edullisia. Liikkuvan kerroksen tai simuloidun liikkuvan kerroksen prosesseissa tapahtuu jatkuvasti pidätys- ja syrjäytysoperaatioita, mikä tekee mahdolliseksi sekä uute- ja raffinaattivirran jatkuvan tuotannon että syöttö- ja syrjäytysnestevirtojen jatkuvan käytön. Eräässä tämän prosessin edullisessa toteutusmuodossa käytetään sitä, jota tunnetaan alalla simuloituna liikkuvan kerroksen vastavirtaussysteeminä. Tällaisen virtaussysteemin toimintaperiaatteita ja -järjestystä on kuvattu US-patentissa 2 985 589, ! joka liitetään viitteenä tähän esitykseen. Tällaisessa systee missä lukemattomien nesteen sisäänpääsykohtien vähittäinen liike alaspäin molekyyliseulakammiossa simuloi kammioon sisältyvän mo-lekyyliseulan liikettä ylöspäin. Voidaan myös viitata esitelmään otsikolla "Continuous Adsorptive Processing - A New Separation Technique", jonka D.B. Broughton on pitänyt kemian insinöörien yhdistyksen 34:ssä vuosikokouksessa Tokiossa, Japanissa 2. huhtikuuta 1969, jotka molemmat viitteet liitetään tähän esitykseen, lisäselvityksen suhteen koskien simuloidun liikkuvakerroksisen vastavirtausprosessin virtauskaaviota.

Simuloidun liikkuvakerroksisen virtaussysteemin toinen toteutus-muoto, joka sopii käytettäväksi tämän keksinnön prosessissa, on is 78728 myötävirtainen, erittäin tehokas simuloitu liikkuvakerroksinen prosessi, joka on esitetty tämän keksinnön oikeuksien omistajan US-patentissa 4 402 832, joka liitetään kokonaisuudessaan viitteenä tähän esitykseen.

Niiden yksiköiden koko, joissa voidaan käyttää tämän keksinnön prosessia, voi vaihdella missä tahansa koetehdasmittakaavan yksiköistä (ks. esim. US-patentti 3 706 812, joka liitetään viitteenä tähän esitykseen) kaupallisen mittakaavan yksiköihin ja niiden virtausnopeudet voivat vaihdella vain muutamasta 3 3 cm :stä tunnissa moniin tuhansiin m :hin tunnissa.

Minkä tahansa tämän keksinnön toteutukseen käytetyn virtauskaa-vion yhteydessä on ajateltu, että ainakin osa uutteen poistovir-rasta kulkee erotusvälineeseen, jossa ainakin osa desorptioainees-ta voidaan erottaa uutetuotteen valmistamiseksi, joka sisältää desorptioaineen pienentyneen väkevyyden. Edullisesti, mutta ei prosessin toiminnan kannalta välttämättä ainakin osa raffinaatin poistovirrasta johdetaan myös erotusvälineeseen, jossa ainakin osa desorptioaineesta voidaan erottaa desorptioainevirran tuottamiseksi, joka voidaan käyttää uudelleen prosessissa, ja raffinaat-tituotteen valmistamiseksi, joka sisältää desorptioaineen pienentyneen väkevyyden. Erotusväline on tyypillisesti jakotislaus-kolonni, jonka rakenne ja toiminta ovat erotustekniikassa hyvin tunnettuja.

Vaikka sekä neste- että höyryfaasioperaatioita voidaan käyttää monissa adsorboivissa erotusprosesseissa, nestefaasioperaatio on edullinen tälle prosessille johtuen alhaisemmista lämpötilavaati-muksista ja suuremmista uutetuotteen saannoista, jotka voidaan saavuttaa nestefaasioperaatiolla verrattuna höyryfaasioperaatiol-la saavutettuihin. Desorptio-olosuhteisiin kuuluu näin ollen, kuten edellä mainittiin, riittävä paine nestefaasin ylläpitämiseksi. Adsorptio-olosuhteisiin voivat kuulua sopivuussyistä sama lämpötilojen ja paineiden alue, jota käytetään desorptio-olosuhteisiin.

1Λ 78728 1 o

Dynaamista testauslaitteistoa käytetään eri adsorptioaineiden testaamiseen määrätyllä syöttöseoksella ja desorptiomateriaalilla adsorptioaineen adsorptiokyky-, selektiivisyys- ja vaihtonopeus- ominaisuuksien mittaamiseksi. Laitteisto koostuu adsorptio- 3 ainekammiosta, joka käsittää tilavuudeltaan n. 70 cm :n kierreko-lonnin, jossa syöttö- ja poisto-osat ovat kammion vastakkaisissa päissä. Kammio sisältyy lämpötilan säätövälineeseen ja lisäksi paineensäätölaitetta käytetään kammion käyttämiseksi ennalta määrätyssä vakiopaineessa. Kvantitatiivisia ja kvalitatiivisia analyyttisiä laitteita, kuten taitekerroinmittareita, polarimetreja ja kromatografeja voidaan liittää kammion poistolinjaan ja käyttää toteamaan kvantitatiivisesti tai määrittämään kvalitatiivisesti yhden tai useampia komponentteja adsorptioainekammiosta poistuvassa poistovirrassa. Pulssitestiä, joka suoritetaan käyttäen tätä laitteistoa ja seuraavaa yleistä menettelyä, käytetään selektiivisyyksien ja muiden tulosten määrittämiseen eri adsorp-tioainesysteemeille. Adsorptioaine täytetään tasapainoon määrätyllä desorptiomateriaalilla johtamalla desorptiomateriaalia adsorptioainekammion läpi. Sopivalla hetkellä syöttöpulssia, joka sisältää tunnetut pitoisuudet merkkiainetta ja määrättyä uutekom-ponenttia tai raffinaattikomponenttia tai molempia, kaikki laimennettuna desorptioaineeseen, ruiskutetaan sisään useiden minuuttien ajan. Desorptioaineen virtaus aloitetaan uudelleen ja uutekomponenttia tai raffinaattikomponenttia (tai molempia) eluoidaan kuten nesteen ja kiinteän aineen kromatografisessa toiminnassa. Poistovirta voidaan analysoida suoraan linjasta tai vaihtoehtoisesti poistovirtanäytteet voidaan kerätä jaksottaisesti ja analysoida myöhemmin erikseen analyyttisellä laitteistolla ja vastaavien komponenttipiikkien verhokäyrien jäljet . kehittää.

Koeadsorptioaineesta saaduista tiedoista suorituskyky voidaan määrittää huokostilavuuden, uute- tai raffinaattikomponentin pidätys-tilavuuden, yhden komponentin selektiivisyyden suhteen verrattuna toiseen, ja desorptioaineen aikaansaaman uutekomponentin desorp-tionopeuden suhteen. Uute- tai raffinaattikomponentin pidätys-tilavuus voidaan määrittää uute- tai raffinaattikomponentin piikki- i7 78728 verhokäyrän ja merkkiainekomponentin piikkiverhokäyrän keskipisteiden tai muun tunnetun vertailupisteen välisestä etäisyydestä.

3

Se ilmoitetaan desorptioaineen tilavuutena cm :ina, joka tänä aikana on pumpattu ja jota edustaa etäisyys piikkiverhokäyrien välillä. Selektiivisyys (B) uutekomponentin suhteen verrattuna raffinaattikomponenttiin voidaan määrittää uutekomponentin piikki-verhokäyrän ja merkkiaineen piikkiverhokäyrän keskipisteiden (tai muun vertailupisteen) välisen etäisyyden suhteesta vastaavaan etäisyyteen raffinaattikomponentin piikkiverhokäyrän ja merkkiaineen piikkiverhokäyrän keskipisteiden välillä. Uutekomponentin vaihtonopeus desorptioaineella voidaan yleensä määrittää piikkiverhokäyrien leveydestä intensiteetin puolivälissä. Mitä kapeampi piikki, sitä suurempi on desorptionopeus. Desorptionopeus voidaan myös määrittää merkkiaineen piikkiverhokäyrän keskustan ja juuri desorboidun uutekomponentin häviämisen välisestä etäisyydestä.

Tämä etäisyys on jälleen tällä aikavälillä pumpatun desorptioaineen tilavuus.

Seuraava käyttöesimerkki esitetään tämän keksinnön prosessin kuvaamiseksi eikä sen tarkoituksena ole kohtuuttomasti rajoittaa liitteenä olevien patenttivaatimusten suojapiiriä ja henkeä.

Esimerkki _ - (g) Tänä esimerkki esittää tuloksia Ludox-valmisteeseen Dupont sidotun sili-kaliitin käytöstä myristiinihapon erotukseen myristiini- ja lauriinihappojen n. 50-50-seoksesta, jota on laimennettu desorp-: tioaineen ja happoseoksen välisessä tilavuussuhteessa 10:1.

Käytetty desorptioaine oli lOO %:nen 3-pentanoni.

Tulokset saatiin käyttäen aikaisemmin kuvattua pulssitestilaitteis-toa ja -menettelyä 120°C:n lämpötilassa. Tarkemmin adsorptioaine sijoitettiin 70 cm^:n kierukkamaiseen kolonniin ja käytettiin seu-raavaa toimenpiteiden järjestystä. Desorptiomateriaalia ajettiin jatkuvasti alaspäin adsorptioainetta sisältävän kolonnin läpi virtausnopeudella 1,2 ml/min. Sopivalla hetkellä desorptiomate-riaalin virtaus lopetettiin ja 5 cm :n näyte syöttöseoksesta ruis- 18 78728 kutettiin kolonniin näytesilmukan kautta ja desorptiomateriaalin virtaus aloitettiin uudelleen. Poistovirran näytteitä kerättiin automaattisesti automaattiseen näytteenkeräyslaitteeseen ja analysoitiin myöhemmin kromatografisella analyysillä.

Kuva on graafinen esitys pulssikokeiden tuloksista. Kuva osoittaa, että myristiinihappo on voimakkaammin adsorboitunut kuin lauriinihappo, erityisesti käytetyllä desorptioaineella. Lisäksi tällä yhdistelmällä saavutetulla erotuksella oli oleellista ja selvästi kaupallista toteutuskelpoisuutta.

Claims (7)

19 78728

1. Menetelmä ensimmäisen tyydytetyn rasvahapon erottamiseksi toisesta tyydytetystä rasvahaposta, jotka sisältyvät sanotuista hapoista koostuvaan eyöttöseokseen, joka ensimmäinen tyydytetty rasvahappo on ainakin kaksi hiiliatomia suurempi kuin toinen tyydytetty rasvahappo, tunnettu siitä, että saatetaan sanottu syöttöseos adsorptio-olosuhteissa kosketukseen silikaliitin kanssa, jolloin sanottu ensimmäinen tyydytetty rasvahappo adsorboituu selektiivisesti, poistetaan loppuosa syöttöseoksesta adeorptioaineeeta ja otetaan sanottu ensimmäinen tyydytetty rasvahappo talteen adsorptioaineesta desorboimalla deeorptio-olosuhteisea desorptionesteellä, joka on liukoinen eyöttöseokseen ja jonka polaarisuusindeksi on vähintään 3,5.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottuihin adsorptio- ja desorptio-olosuhteisiin o kuuluvat lämpötila välillä n. 20-200 C ja riittävä paine nestefaasin ylläpitämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu ensimmäinen tyydytetty rasvahappo koostuu myristiinihaposta ja sanottu toinen tyydytetty rasvahappo koostuu lauriinihaposta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu prosessi suoritetaan simuloidulla liikku-vakerrokaisella virtaussysteemi 1lä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu simuloitu liikkuvakerroksinen virtaussys-teemi on vastavirtatyyppiä. 20 78728

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu aiitä, että sanottu simuloitu liikkuvakerroksinen virtaussys-teemi on myötävirtaan toimivaa suurtehotyyppiä.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu adsorptioaine on sidottu amorfisella piidioksidilla .