FI79522B - Foerfarande foer separering av fettsyror. - Google Patents

Description

1 79522

Menetelmä rasvahappojen erottamiseksi

Tiedonala, jota tämä keksintö koskee, on rasvahappojen kiin-teäkerroksinen absorboiva erotus. Tarkemmin sanoen tämä keksintö koskee menetelmää rasvahappojen erottamiseksi, jossa menetelmässä käytetään adsorptioainetta, joka koostuu määrätyistä polymeereistä, jotka adsorboivat selektiivisesti yhtä rasvahappoa syöttöseoksesta, joka sisältää enemmän kuin yhtä rasvahappoa.

Erotusalalla tiedetään, että tiettyjä kiteisiä alumiinisili-kaatteja voidaan käyttää erottamaan tiettyjä rasvahappojen estereitä niiden seoksista. Esimerkiksi US-patenteissa 4 048 205, 4 049 688 ja 4 066 677 esitetään vaatimuksia menetelmille tyydyttämättömyydeltään eri asteisten rasvahappojen estereiden erottamiseksi tyydytettyjen ja tyydyttämättömien rasvahappojen estereiden seoksista. Näissä menetelmissä käytetään adsorptioaineita, jotka koostuvat X- tai Y-zeoliitis-ta, jotka sisältävät valikoidun kationin vaihtokelpoisissa kationisissa kohdissa.

Tämä keksintö koskee sitä vastoin tiettyjen rasvahappojen eikä rasvahappoestereiden erottamista. Nyt on keksitty, että absorptioaineilla, jotka koostuvat ionittomista hydrofobisista liukenemattomista, silloitetuista polystyreenipolymee-reistä, on adsorptioselektiivisyyttä yhden rasvahapon suhteen verrattuna toiseen rasvahappoon, mikä tekee tällaisten rasvahappojen erottamisen kiinteän kerroksen selektiivisellä adsorptiolla mahdolliseksi. Eräässä erikoistoteutusmuodossa keksintö koskee menetelmää steariinihapon erottamiseksi palmi-tiinihaposta. Toisessa erikoistoteutusmuodossa keksintö koskee menetelmää öljyhapon erottamiseksi linolihaposta. Rasvahapoilla on huomattavaa käyttöä pehmitin- ja pinta-aktiivisten aineiden alalla. Rasvahappojen johdannaisilla on arvoa voitelu-öljyjen seostuksessa, voiteluaineena tekstiili- ja valu-alalla erikoislakoissa, vedenkestoisuutta antavina aineina, 2 79522 kosmetiikka- ja farmaseuttisilla aloilla ja biologisesti hajoavina pesuaineina.

Lyhyenä yhteenvetona keksintö on eräässä toteutusmuodossa menetelmä ensimmäisen rasvahapon erottamiseksi, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat steariinihappo ja öljyhappo, seoksesta, joka sisältää ensimmäistä rasvahappoa ja toista rasvahappoa, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat palmi-tiinihappo ja linolihappo, jossa menetelmässä saatetaan adsorptio-olosuhteissa tämä seos kosketukseen adsorptioaineen kanssa, joka koostuu ionittomasta hydrofobisesta, liukenemattomasta, silloitetusta polystyreenipolymeeristä, jolla on adsorptioselektiivisyyttä ensimmäisen rasvahapon suhteen, jolloin ensimmäinen rasvahappo adsorboidaan selektiivisesti, jossa menetelmässä kun ensimmäinen happo on steariinihappo, toinen happo on palmitiinihappo ja jossa, kun ensimmäinen happo on öljyhappo, toinen happo on linolihappo.

Vielä muussa toteutusmuodossa keksintö koskee menetelmää ensimmäisen rasvahapon erottamiseksi, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat steariinihappo ja öljyhappo, seoksesta, joka sisältää ensimmäistä rasvahappoa ja toista rasvahappoa, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat palmitiinihappo ja linolihappo, jossa menetelmässä kun ensimmäinen happo on steariinihappo, toinen happo on palmitiinihappo ja jossa kun ensimmäinen happo on öljyhappo, toinen happo on linolihappo, ja jossa menetelmässä käytetään adsorptioainetta, joka koostuu ionittomasta, hydrofobisesta, liukenemattomasta, silloitetusta polystyreenipolymeeristä ja joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa: (a) ylläpidetään nettonestevirtausta adsorptioaineen kolonnin läpi yhteen suuntaan, joka kolonni sisältää vähintään kolme vyöhykettä, joissa tapahtuu erilliset toimintafunktiot ja jotka on kytketty sarjaan sanotun kolonnin päätyvyöhykkeiden kanssa, jotka on yhdistetty aikaansaamaan vyöhykkeiden jatkuva yhteys? (b) ylläpidetään kolonnissa adsorptiovyöhy-kettä, vyöhykettä, jonka määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee vyöhykkeen ylävirtausrajalla olevan syötön sisääntulo- 3 79522 virran ja vyöhykkeen alavirtausrajalla olevan raffinaatin poistovirran välissä; (c) ylläpidetään puhdistusvyöhykettä välittömästi ylävirtaan adsorptiovyöhykkeestä, jonka puhdis-tusvyöhykkeen määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee puh-distusvyöhykkeen ylävirtausrajalla olevan uutteen poistovirran ja puhdistusvyöhykkeen alavirtausrajalla olevan syötön sisään-tulovirran välissä; (d) ylläpidetään desorptiovyöhykettä välittömästi ylävirtaan puhdistusvyöhykkeestä, jonka desorptio-vyöhykkeen määrittelee adsorptioaine, joka sijaitsee vyöhykkeen ylävirtausrajalla olevan desorptioaineen syöttövirran ja vyöhykkeen alavirtausrajalla olevaan uutteen poistovirran välissä; (e) johdetaan syöttöseos adsorptiovyöhykkeeseen adsorptio-olosuhteissa ensimmäisen rasvahapon selektiivisen adsorption aikaansaamiseksi adsorptioaineen avulla adsorptio-vyöhykkeessä ja poistetaan raffinaatin poistovirta, joka koostuu toisesta rasvahaposta, adsorptiovyöhykkeestä; (f) johdetaan desorptiomateriaali desorptiovyöhykkeeseaidesorptio-olosuh-teissa ensimmäisen rasvahapon syrjäyttämisen toteuttamiseksi desorptiovyöhykkeessä olevasta adsorptioaineesta; (g) poistetaan uutteen poistovirta, joka koostuu ensimmäisestä rasvahaposta ja desorptiomateriaalista, desorptiovyöhykkeestä; (h) johdetaan ainakin osa uutteen poistovirrasta erotuslaitteeseen ja erotetaan siinä erotusolosuhteissä ainakin osa desorptiomateriaalista; ja (i) siirretään jaksottaisesti eteenpäin adsorptioaineen kolonnin läpi alavirtaussuuntaan adsorptio-vyöhykkeessä olevaan nestevirtaukseen nähden, syötön sisään-tulovirtaus, raffinaatin poistovirta, desorptioaineen sisään-tulovirta ja uutteen poistovirta vyöhykkeiden siirron suorittamiseksi adsorptioaineen läpi ja uutteen poistovirran ja raffinaatin poistovirran tuottamiseksi.

Muut tämän keksinnön toteutusmuodot käsittävät yksityiskohtia syöttöseoksesta, adsorptioaineista, desorptioaineista, desorboivista materiaaleista ja toimintaolosuhteista, jotka kaikki selitetään jäljempänä tämän keksinnön kunkin puolen seuraavassa selostuksessa.

4 79522

Alussa eri termien määritelmät, joita termejä käytetään koko patenttimäärityksessä, ovat hyödyllisiä selvitettäessä menetelmän toimintaa, tarkoituksia ja etuja.

"Syöttöseos" on seos, joka sisältää yhtä tai useampaa uutto-komponenttia ja yhtä tai useampaa raffinaattikomponenttia, jotka on määrä erottaa tällä menetelmällä. Sanonta "syöttövirta" tarkoittaa syöttöseoksen virtaa, joka tulee menetelmässä käytettyyn adsorptioaineeseen.

"Uutekomponentti" on yhdiste tai yhdisteen tyyppi, jota adsorp-tioaine adsorboi selektiivisemmin, kun taas "raffinaatti-komponentti" on yhdiste tai yhdisteen tyyppi, joka adsorboituu vähemmän selektiivisesti. Tässä menetelmässä ensimmäinen rasvahappo on uutekomponentti ja toinen rasvahappo on raffi-naattikomponentti. Sanonta "desorboiva materiaali" tarkoittaa yleisesti materiaalia, joka kykenee desorboimaan uutekom-ponenttia. Sanonta "desorptioaineen virta" tai "desorptio-aineen sisääntulovirta" tarkoittaa virtaa, jonka mukana desorboiva materiaali kulkee adsorptioaineeseen. Sanonta "raffinaat-tivirta" tai "raffinaatin poistovirta" tarkoittaa virtaa, jonka mukana raffinaattikomponentti poistetaan adsorptioaineesta.

Raffinaattivirran koostumus voi vaihdella olennaisesti 100 %:sesta desorboivasta materiaalista olennaisesti lOO %:siin raffinaattikomponentteihin. Sanonta "uutevirta" tai "uutteen poistovirta" merkitsee virtaa, jonka mukana uutemateriaali, joka on desorboitu desorboivalla materiaalilla, poistetaan adsorptioaineesta. Uutevirran koostumus voi niinikään vaihdella olennaisesti 100 %:sesta desorboivasta materiaalista olennaisesti 100 %:siin uutekomponentteihin. Ainakin osa uutevirrasta ja edullisesti ainakin osa erotusprosessista tulevasta raffinaattivirrasta johdetaan erotuslaitteeseen, tyypillisesti jakotislauslaitteisiin, joissa ainakin osa desorboivasta materiaalista erotetaan uutetuotteen ja raffinaatti-tuotteen valmistamiseksi. Sanonnat "uutetuote" ja "raffinaat-tituote" merkitsevät prosessilla tuotettuja tuotteita, jotka sisältävät samassa järjestyksessä uutekomponenttia ja raffinaat- 5 79522 tikomponenttia suurempina väkevyyksinä kuin ne, jotka tavataan uutevirrassa ja raffinaattivirrassa. Vaikka tämän keksinnön menetelmällä on mahdollista tuottaa erittäin puhdas ensimmäisen hapon tuote tai toisen rasvahapon tuote (tai molemmat) suurilla saannoilla, on huomattava, ettei adsorptio-aine koskaan täysin adsorboi uutekomponenttia eikä adsorptio-aine ole täysin adsorboimatta raffinaattikomponenttia. Tämän vuoksi vaihtelevia määriä raffinaattikomponenttia voi esiintyä uutevirrassa ja niinikään vaihtelevia määriä uutekomponenttia voi esiintyä raffinaattivirrassa. Uute- ja raffinaattivirrat erotetaan sitten edelleen toisistaan ja syöttöseoksesta sen uutekomponentin ja raffinaattikomponentin väkevyyksien välisen suhteen perusteella, joka esiintyy kussakin virrassa. Tarkeimnin sanoen ensimmäisen rasvahapon väkevyyden suhde vähemmän selektiivisesti adsorboituneen toisen rasvahapon väkevyyteen on pienin raffinaattivirrassa, seuraavaksi suurin syöttö-seoksessa ja suurin uutevirrassa. Niinikään vähemmän selektiivisesti adsorboituneen ensimmäisen rasvahapon väkevyyden suhde selektiivisemmin adsorboituneen toisen rasvahapon väkevyyteen on suurin raffinaattivirrassa, seuraavaksi suurin syöttöseok-sessa ja pienin uutevirrassa.

Sanonta adsorptioaineen "selektiivinen huokostilavuus" määritellään adsorptioaineen tilavuudeksi, joka selektiivisesti adsorboi uutekomponenttia syöttöseoksesta. Sanonta adsorptioaineen "ei-selektiivinen huokostilavuus" on adsorptioaineen se tilavuus, joka ei pidätä selektiivisesti uutekomponenttia syöttöseoksesta. Tämä tilavuus käsittää adsorptioaineen ontelot, jotka eivät sisällä adsorboivia kohtia ja huokostilat adsorboivien hiukkasten välillä. Selektiivinen huokostilavuus ja ei-selektiivinen ontelotilavuus ilmoitetaan yleensä volu-metrisinä määrinä ja niillä on merkitystä määrättäessä nesteen sopivia virtausnopeuksia, jotka vaaditaan johdettavaksi toimi ntavyöhykkee seen, jotta tehokkaat toiminnat tapahtuisivat annetulla adsorptioaineen määrällä. Kun adsorptioaine "tulee" toimintavyöhykkeeseen (joka määritellään ja kuvataan jäljempänä) , jota käytetään tämän menetelmän eräässä toteutusmuodossa, 6 79522 sen ei-selektiivinen huokostilavuus yhdessä sen selektiivisen huokostilavuuden kanssa kuljettaa nestettä tähän vyöhykkeeseen. Ei-selektiivistä huokostilavuutta käytetään määritettäessä se nestemäärä, jonka pitäisi päästä suoraan vyöhykkeeseen vastavirtasuuntaan adsorptioaineeseen nähden korvaamaan ei-selektiivisessä huokostilavuudessa oleva neste. Jos vyöhykkeeseen tuleva nesteen virtausmäärä on pienempi kuin ko. vyöhykkeeseen tulevan adsorboivan materiaalin ei-selektiivinen huokostilavuusmäärä, tapahtuu nesteen nettopoistuma ko. vyöhykkeeseen adsorptioaineen vaikutuksesta. Koska tämä netto-poistuma on nestettä/ joka on läsnä adsorptioaineen ei-selek-tiivisessä huokostilavuudessa, se sisältää useimmissa tapauksissa vähemmän selektiivisesti pidätettyjä syöttökomponentteja. Adsorptioaineen selektiivinen huokostilavuus voi tietyissä tapauksissa adsorboida raffinaattimateriaalin osia adsorptio-ainetta ympäröivästä nesteestä, sillä tietyissä tapauksissa esiintyy kilpailua uutemateriaalin ja raffinaattimateriaalin välillä adsorboivien kohtien suhteen selektiivisessä huokostilavuudessa. Jos suuri määrä raffinaattimateriaalia uutemateriaalin suhteen ympäröi adsorptioainetta, raffinaattimateriaa-li voi olla riittävän kilpailukykyistä adsorboituakseen adsorptioaineeseen.

Ennen kuin tarkastellaan syöttöseoksia, joita voidaan panostaa tämän keksinnön prosessiin, viitataan ensin lyhyesti rasvahappojen terminologiaan ja yleiseen tuotantoon. Rasvahapot ovat suuri alifaattisten monokarboksyylihappojen ryhmä, joista monet esiintyvät glyserideinä (glyserolin estereitä) luonnon rasvoissa ja öljyissä. Vaikka jotkut ovat rajoittaneet sanonnan "rasvahapot” etikkahapposarjän sekä normaaleihin että haara-ketjuisiin tyydytettyihin happoihin, sitä nykyään käytetään yleisesti ja niin myös tässä käsittämään myös lähisukuiset tyydyttämättömät hapot, tietyt substituoidut hapot ja jopa alifaattiset hapot, jotka sisältävät alisyklisiä substituentte-ja. Luonnossa esiintyvät rasvahapot ovat harvoja poikkeuksia lukuunottamatta happoja, jotka sisältävät parillisen määrän 7 79522 hiiliatomeja. Tyydyttämättömät rasvahapot voidaan jakaa hii-livetyketjussa olevien kaksoissidosten lukumäärän perusteella monoetanoidiin, dietanoidiin, trietanoidiin jne. (tai mono-etyleenisiin jne.). Näin ollen sanonta "tyydyttämätön rasvahappo” on yleisnimi rasvahapolle, jossa on vähintään yksi kaksoissidos ja sanonta "polyetanoidirasvahappo" tarkoittaa rasvahappoa, jossa on enemmän kuin yksi kaksoissidos molekyyliä kohti. Rasvahapot valmistetaan tyypillisesti glyseridi-rasvoista tai -öljyistä jollakin useista "lohkaisu"- tai hydro-lyyttisistä menetelmistä. Kaikissa tapauksissa hydrolyysireak-tio voidaan tiivistää rasvan tai öljyn reaktioksi veden kanssa, joka tuottaa rasvahappoja ynnä glyserolia. Nykyaikaisissa ras-vahappotehtaissa tämä prosessi suoritetaan rasvan jatkuvalla korkean paineen ja korkean lämpötilan hydrolyysillä. Rasvahappojen tuotantoon yleisimmin käytettyjä lähtöaineita ovat kookosöljy, palmuöljy, ravinnoksi kelpaamattomat eläinrasvat ja yleisesti käytetyt kasviöljyt, soijaöljy, puuvillansiemen-öljy ja maissiöljy. "Lohkaisusta" saatu rasvahappojen koostumus riippuu rasvasta tai öljystä, josta se on valmistettu.

Kun yksityiskohtaista tietoa rasvojen rasvahappokoostumuksesta on kertynyt laajasta materiaalialueesta, on tullut yhä ilmeisemmäksi, että luonnon rasvojen komponenttihapot pyrkivät asettamaan ne ryhmiin niiden biologisen alkuperän mukaisesti. Sitä paitsi on selvinnyt, että yksinkertaisimpien ja primitii-visimpien organismien rasvat ovat tavallisesti rakentuneet hyvin monimutkaisesta rasvahappojen seoksesta, kun taas biologisen kehityksen päästyä pitemmälle korkeampien organismien rasvojen pääkomponenttihapot ovat tulleet lukumäärältään harvemmiksi. Eläinkunnassa tämä tyypin muutos on merkittävän yhdenmukainen ja huipentuu korkeampien maaeläinten rasvoissa rasvoihin, joissa öljy-, palmitiini- ja steariinihapot ovat ainoat pääkomponentit. Kaikki vesieläimistä peräisin olevat rasvat sisältävät suuren joukon yhdistettyjä rasvahappoja, jotka ovat pääasiassa tyydyttämätöntä sarjaa. Siirryttäessä vesieläinten rasvoista maaeläinten rasvoihin, tapahtuu myös merkittävää sekarasvahappojen koostumuksen yksinkertaistumista; useimmat tyydyttämättömät hapot lukuunottamatta öljyhappoa häviävät.

8 79522

Lopputuloksena on, että useimmissa korkeammissa maaeläimis-sä rasvojen pääkomponenttihapot rajoittuvat öljy-, palmitiini-ja steariinihappoihin ja lisäksi, että n. 60-65 % hapoista kuuluu C^g-sarjaan, tyydytettyyn tai tyydyttämättömään. Niinpä "lohkaisijasta" saatujen rasvahappojen koostumus voi vaihdella laajasti riippuen "lohkaisijaan" syötetystä rasvasta tai öljystä. Harvoin "lohkaisijasta" saadun rasvahapposeoksen koostumus on ihanteellinen tai edes tyydyttävä useimpiin käyttöihin. Tämän vuoksi fraktiointia käytetään lähes yleismaailmallisesti tuotteiden valmistukseen, jotka ovat toivotumpia määrättyihin loppukäyttöihin kuin "lohkaisijasta" saadut seokset. Fraktioin-ti molekyylipainon mukaan toteutetaan tavallisesti jakotislauk-sella. Minkä tahansa kahden ketjunpituudeltaan erilaisen rasvahapon haihtuvuudessa on jonkin verran eroa ja käytännössä jakotislauksen käyttökelpoisuutta parantaa parittomien happojen puuttuminen luonnon rasvoista niin, että 2 hiiliatomia on lähes aina minimiero seoksessa olevien rasvahappojen ketjunpi-tuudessa. Fraktiointikolonnit kykenevät tällaisessa toiminnassa toisinaan tuottamaan rasvahappoja, joiden puhtaus on 95 % tai parempi ketjun pituuden kannalta riippuen kyseessä olevasta ketjun pituudesta. Ei ole kuitenkaan mahdollista erottaa tyydyttämättömiä rasvahappoja toisistaan tai tyydytettyjä rasvahappoja toisistaan kaupallisella jakotislauksella, kun kaikilla on sama ketjun pituus tai hyvin pieni ero ketjun pituudessa.

Keksintö kohdistuu näiden rasvahappojen tiettyjen seosten erottamiseen; tarkemmin sanoen se kohdistuu ensimmäisen rasvahapon erottamiseen seoksesta, joka sisältää ensimmäistä rasvahappoa ja toista rasvahappoa, jossa ensimmäisen rasvahapon ollessa steariinihappo toinen rasvahappo on palmitiinihappo ja jossa ensimmäisen rasvahapon ollessa öljyhappo toinen rasvahappo on linolihappo. Esimerkki tyypillisestä syöttöseoksesta tunnetaan "taliöljyn rasvahappoina" ja se sisältää n. 1 tila-vuus-% palmitiinihappoa, 2 tilavuus-% steariinihappoa, 51 tilavuus-% öljyhappoa, 45 tilavuus-% linolihappoa ja 4 tilavuus-% 9 79522 muita. Syöttöseokset, joita voidaan syöttää prosessiin, voivat sisältää rasvahappojen lisäksi laimenninmateriaalia, jota adsorptioaine ei adsorboi ja joka on edullisesti erotettavissa uute- ja raffinaattipoistovirroista jakotislauksella. Kun käytetään laimenninta, laimentunen väkevyys laimentunen ja rasvahappojen seoksessa voi olla muutamasta tilavuus-%:sta jopa n. 90 tilavuus-%:iin.

Alan aikaisemmissa eri adsorptioerotusprosesseissa käytetyt desorboivat materiaalit vaihtelevat riippuen sellaisista tekijöistä kuin käytetystä toimintatyypistä. Kääntökerrossystee-missä, jossa selektiivisesti adsorboitu syöttökomponentti poistetaan adsorptioaineesta puhdistusvirralla, desorptioai-neen valinta ei ole yhtä kriittinen ja desorboivia materiaaleja, jotka koostuvat kaasumaisista hiilivedyistä kuten metaanista, etaanista jne. tai muun tyyppisistä kaasuista, kuten typestä tai vedystä, voidaan käyttää korotetuissa lämpötiloissa tai alennetuissa paineissa tai molemmissa adsorboidun syöt-tökomponentin puhdistamiseksi tehokkaasti adsorptioaineesta. Kuitenkin adsorptioerotusprosesseissa, joita yleensä käytetään jatkuvasti oleellisesti muuttumattomissa paineissa ja lämpötiloissa nestefaasin varmistamiseksi, desorboiva materiaali on valittava järkevästi tyydyttämään monia arvosteluperusteita. Ensiksi desorboivan materiaalin tulee syrjäyttää uutekomponent-ti adsorptioaineesta kohtuullisilla massavirtausmäärillä ilman, että se itse adsorboituu voimakkaasti, jottei se estäisi kohtuuttomasti uutekomponenttia syrjäyttämästä desorboivaa materiaalia seuraavassa adsorptiojaksossa. Selektiivisyytenä (selostetaan yksityiskohtaisemmin jäljempänä) ilmaistuna on edullista, että adsorptioaine on selektiivisempi kaikkien uute-komponenttien suhteen verrattuna raffinaattikomponenttiin kuin mitä se on desorboivan materiaalin suhteen verrattuna raffinaattikomponenttiin. Toiseksi desorboivien materiaalien on oltava yhteensopivia kulloisenkin adsorptioaineen ja syöttö-seoksen kanssa. Tarkemmin sanoen ne eivät saa pienentää tai tuhota adsorptioaineen kriittistä selektiivisyyttä uutekompo-nentin suhteen verrattuna raffinaattikomponenttiin. Desorboi- 10 79522 vien materiaalien tulee lisäksi olla aineita, jotka ovat helposti erotettavissa syöttöseoksesta, joka johdetaan prosessiin. Sekä raffinaattivirta että uutevirta poistetaan adsorp-tioaineesta seoksena desorboivan materiaalin kanssa ja ilman menetelmää, jolla erotetaan ainakin osa desorboivasta materiaalista, uutetuotteen ja raffinaattituotteen puhtaus ei olisi kovin suuri, eikä desorboiva materiaali olisi käytettävissä uudelleen prosessissa. Tämän vuoksi on harkittu, että millä tahansa tässä prosessissa käytetyllä desorboivalla materiaalilla on edullista olla oleellisesti erilainen keskimääräinen kiehumispiste kuin syöttöseoksella, jotta olisi mahdollista erottaa ainakin osa desorboivasta materiaalista uute- ja raffinaattivirroissa olevista syöttökomponenteista yksinkertaisella jakotislauksella, mikä sallii desorboivan materiaalin uudelleenkäytön prosessissa. Sanonta "oleellisesti erilainen" merkitsee tässä käytettynä, että ero desorboivan materiaalin ja syöttöseoksen keskimääräisten kiehumispisteiden välillä on vähintään noin 5°C. Desorboivan materiaalin kiehumisalue voi olla korkeampi tai matalampi kuin syöttöseoksella. Lopuksi desorboivien materiaalien tulee olla myös materiaaleja, jotka ovat helposti saatavissa ja ovat sen vuoksi kustannuksiltaan kohtuullisia. Keksinnön prosessin edullisessa isotermisessä, isobaarisessa nestefaasitoiminnassa on havaittu erityisen tehokkaiksi desorboivat materiaalit, jotka koostuvat jostakin seoksesta, joka kuuluu seosryhmään, jonka muodostavat aseto-nitriili ja metanoli; asetonitriili, tetrahydrofuraani ja vesi; dimetyyliasetamidi ja vesi; metanoli ja vesi; dimetyyliform-amidi ja vesi; kvaternäärinen metyyliammoniumhydroksidi, vesi ja metanoli; ja kvaternäärinen propyyliammoniumhydroksidi.

Alalla on myös aikaisemmin todettu, että tietyt adsorptioai-neiden ominaisuudet ovat erittäin toivottavia, elleivät täysin välttämättömiä selektiivisen adsorptioprosessin menestykselliselle toiminnalle. Nämä ominaisuudet ovat yhtä tärkeitä tälle prosessille. Tällaisia ominaisuuksia ovat: adsorptiokapasi-teetti jollekin uutekomponentin tilavuudelle adsorptioaineen tilavuutta kohti; uutekomponentin selektiivinen adsorptio 11 79522 raffinaattikamponenttiin ja desorboivaan materiaaliin verrattuna? ja riittävän suuret uutekomponentin adsorptio- ja desorptionopeudet adsorptioaineeseen ja siitä pois. Adsorptio-aineen kyky adsorboida määrätty tilavuusmäärä uutekomponent-tia on luonnollisesti välttämättömyys; ilman tällaista kykyä adsorptioaine on hyödytön adsorptioerotukseen. Sitä paitsi 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 tiettyyn syöttö-seoksen syöttömäärään. Määrättyyn adsorptioerotukseen vaaditaan adsorptioaineen määrän pienentäminen alentaa erotuspro-sessin kustannuksia. On tärkeää, että adsorptioaineen hyvä alkukapasiteetti ylläpidetään erotusprosessin varsinaisen käytön aikana jonkin taloudellisesti toivotun eliniän ajan. Toinen välttämätön adsorptioaineen ominaisuus on adsorptioaineen kyky erottaa syötön komponentit toisistaan tai toisin sanoen, että adsorptioaineella on adsorboivaa selektiivisyyttä (B) yhden komponentin suhteen verrattuna toiseen komponenttiin. Suhteellinen selektiivisyys voidaan ilmaista ei vain yhden syöttökomponentin suhteen verrattuna toiseen, vaan voidaan myös ilmaista minkä tahansa syöttöseoksen komponentin ja desorboivan materiaalin välillä. Selektiivisyys (B) käytettynä koko tässä patenttimäärityksessä määritellään adsorboidun faasin kahden komponentin suhteena verrattuna samojen kahden komponentin suhteeseen adsorboitumattomassa faasissa tasapaino-olosuhteissa. Suhteellinen selektiivisyys esitetään yhtälönä 1 alla:

Yhtälö 1 (tilavuus-% C/tilavuus-% D). Selektiivisyys = (B) = --— (tilavuus-% C/tilavuus-% D)ö jossa C ja D ovat syötön kaksi komponenttia esitettynä tilavuusprosentteina ja lyhenteet A ja U esittävät adsorboitunutta ja adsorboitumatonta faasia samassa järjestyksessä. Tasapaino- 12 79522 olosuhteet määrättiin, kun adsorptioainekerroksen yli kulkeva syöttöseos ei muuttanut koostumustaan oltuaan kosketuksessa adsorptioaineen kerroksen kanssa. Toisin sanoen mitään materiaalin nettosiirtymää ei tapahtunut adsorboitu-raattoman ja adsorboituneen faasin välillä. Kun näiden kahden komponentin selektiivisyys lähestyy arvoa 1,0, adsorptioaine ei adsorboi ensisijaisesti toista komponenttia verrattuna toiseen; ne adsorboituvat molemmat (tai eivät adsorboidu) suunnilleen samassa määrin toisiinsa verrattuna. Kun (B) muuttuu alle tai yli arvon 1,0, adsorptioaine adsorboi ensisijaisesti toista komponenttia verrattuna toiseen. Verrattaessa adsorptioaineen selektiivisyyttä yhden komponentin C suhteen komponenttiin D nähden, (B) joka on yli 1,0, osoittaa komponentin C ensisijaista adsorboitumista adsorptioaineeseen. (B) joka on alle 1,0 osoittaisi, että komponentti D adsorboituu ensisijaisesti jättäen adsorboitumattoman faasin rikastuneeksi komponentin C suhteen ja adsorboituneen faasin rikastuneeksi komponentin D suhteen. Ihannetapauksessa desorboivilla materiaaleilla tulee olla selektiivisyysarvo noin 1 tai hieman alle 1 kaikkiin uutekomponentteihin verrattuna niin, että kaikki uutekomponentit voidaan desorboida yhtenä luokkana kohtuullisilla desorboivan materiaalin virtausnopeuksilla ja niin, että uutekomponentit voivat syrjäyttää desorboivan materiaalin seuraavassa adsorptiovaiheessa. Vaikka uutekomponentin erottaminen raffinaattikomponentista on teoreettisesti mahdollista, kun adsorptioaineen selektiivisyys uutekomponentin suhteen verrattuna raffinaattikomponenttiin on yli 1, on edullista, että tämä selektiivisyys lähestyy arvoa 2. Kuten suhteellisen haih-tuvuuden kyseessä ollen mitä suurempi on selektiivisyys, sitä helpompaa erotus on suorittaa. Suuremmat selektiivisyydet sallivat käyttää pienemmän määrän adsorptioainetta. Kolmas tärkeä ominaisuus on syöttöseosmateriaalin uutekomponentin vaihtonopeus tai toisin sanoen uutekomponentin suhteellinen desorboitumisnopeus. Tämä ominaisuus on suorassa suhteessa desorbointimateriaalin määrään, jota on käytettävä prosessissa uutekomponentin talteenottamiseksi adsorptioaineesta; suuremmat vaihtonopeudet pienentävät desorboivan materiaalin määrää, i3 79522 joka tarvitaan uutekomponentin poistamiseen ja tekee tämän vuoksi mahdolliseksi prosessin käyttökustannusten alentamisen. Suuremmilla vaihtonopeuksilla vähemmän desorboivaa materiaalia on pumpattava prosessin läpi ja erotettava uutevirrasta käytettäväksi uudelleen prosessissa.

Dynaamista testauslaitetta käytetään eri adsorptioaineiden testaamiseen määrätyn syöttöseoksen ja desorboivan materiaalin kanssa adsorptioaineen adsorptiokapasiteetti-, selektiivisyys-ja vaihtonopeusominaisuuksien mittaamiseksi. Laite koostuu adsorptioaineen kammiosta/ joka käsittää tilavuudeltaan suun-3 nilleen 70 cm :n kierukkamaisen kolonnin/ jossa on syöttöjä poisto-osat kammion vastakkaisissa päissä. Kammio sisältyy lämpötilan säätövälineeseen ja lisäksi paineensäätölaitetta käytetään kammion käyttämiseen ennalta määrätyssä vakiopai-neessa. Kvantitatiivinen ja kvalitatiivinen analyyttinen laite/ kuten refraktometri, polarimetri ja kromatografi voidaan liittää kammion poistolinjaan ja käyttää sitä toteamaan kvantitatiivisesti tai määrittämään kvalitatiivisesti yhden tai useampia komponentteja adsorptioaineen kammiosta lähtevässä poistovirrassa. Pulssitestiä/ joka suoritetaan käyttäen tätä laitetta ja seuraavaa yleistä menettelyä, käytetään selektii-visyyksien ja muiden tietojen määrittämiseen eri adsorptio-ainesysteemeille. Adsorptioaine täytetään tasapainotilaan kulloisellakin desorboivalla materiaalilla johtamalla desorboiva materiaali adsorptioaineen kammion läpi. Sopivalla hetkellä syöttöpulssia, joka sisältää tunnetun väkevyyden merkkiainetta ja kulloistakin uutekomponenttia tai raffinaattikomponent-tia tai molempia, kaikki laimennettuna desorptioaineeseen, ruiskutetaan useiden minuuttien kestoaika. Desorptioaineen virtaus palautetaan takaisin ja merkkiaine ja uutekomponentti tai raffinaattikomponentti (tai molemmat) eluoidaan esimerkiksi nesteen ja kiinteän aineen kromatografisessa operaatiossa. Poistovirta voidaan analysoida toiminnassa tai vaihtoehtoisesti poistovirtanäytteitä voidaan kerätä aika ajoin ja myöhemmin analysoida erikseen analyyttisellä laitteistolla ja vastaavien komponenttipiikkien peitteiden jäljet kehittää.

14 79522

Testistä saaduista tiedoista voidaan määrittää adsorptioaineen suorituskyky mitä tulee huokostilavuuteen, uute- tai raffi-naattikomponentin pidätystilavuuteen, yhden komponentin selek-tiivisyyteen toiseen verrattuna ja uutekomponentin desorptio-nopeuteen desorptioaineen vaikutuksesta. Uute- tai raffi-naattikomponentin pidätystilavuutta voidaan kuvata uute- tai raffinaattikomponentin piikkipeitteen keskustan ja merkki-ainekomponentin piikkipeitteen tai jonkin muun tunnetun ver-tailupisteen välisellä etäisyydellä. Se ilmaistaan desorptioaineen tilavuutena kuutiosenttimetreissä, joka on pumpattu tällä aikavälillä, ja jota piikkipeitteiden välinen etäisyys edustaa. Uutekomponentin selektiivisyyttä (B) verrattuna raffinaattikomponenttiin voidaan kuvata uutekomponentin piikki-peitteen ja merkkiaineen piikkipeitteen (tai muun tarkistus-pisteen) keskustan välisen etäisyyden suhteella vastaavaan etäisyyteen raffinaattikomponentin piikkipeitteen ja merkkiaineen piikkipeitteen keskistan välillä. Uutekomponentin vaihtonopeutta desorptioaineella voidaan yleensä kuvata piikki-peitteiden leveydellä intensiteetin puolivälissä. Mitä pienempi on piikin leveys, sitä suurempi on desorboitumisnopeus. Desorboitumisnopeutta voidaan kuvata myös merkkiaineen piikki-peitteen keskustan ja juuri desorboidun uutekomponentin häviämisen välisellä etäisyydellä. Tämä etäisyys on jälleen desorptioaineen tilavuusmäärä, joka on pumpattu tällä aikavälillä.

Lupaavien adsorptioainesysteemien arvioiminen tarkemmin ja tämän tyyppisen tiedon muuttaminen käytännön erotusprosessei-hin vaatii parhaan systeemin todellista testaamista jatkuvatoimisessa nesteen ja kiinteän aineen vastavirtakosketuslait-teessa. Tällaisen laitteen yleiset toimintaperiaatteet on aikaisemmin esitetty ja löydettävissä US-patentista 2 985 589. Erityistä laboratoriokokeista laitteistoa, jossa käytetään hyväksi näitä periaatteita, kuvataan US-patentissa 3 706 812. Laitteisto sisältää useita adsorptioaineseoksia, joissa on lukuisia tuloputkia kiinnitettynä kerroksissa oleviin jakolait-teisiin ja jotka päättyvät pyörivään jakoventtiiliin. Annetulla venttiilin asennolla syöttö- ja desorptioainetta is 79522 syötetään kahden putken kautta ja raffinaatti- ja uutevirto-ja poistetaan kahden muun kautta. Kaikki jäljelle jäävät tuloputket ovat inaktiivisia ja kun jakoventtiilin asento siirtyy eteenpäin yhdellä askeleella, kaikki aktiiviset asennot siirtyvät yhden kerroksen eteenpäin. Tämä simuloi tilannetta, jossa adsorptioaine siirtyy fyysisesti vastavirtaan nestevirtaukseen nähden. Lisäyksityiskohtia yllä mainituista ionittoman adsorptioaineen testauslaitteesta ja adsorptioaineen arvostelutekniikasta on löydettävissä esitelmästä "Separation of Cg Aromatics by Adsorption", jonka A.J. de Rosset, R.W. Neuzil, D.J. Korous ja D.H. Rosback ovat pitäneet yhdistyksen American Chemical Society konferenssissa Los Angelesissa, Kaliforniassa, 28. maaliskuuta - 2. huhtikuuta 1971.

Tämän keksinnön prosessissa käytetyt adsorptioaineet sisältävät ionittomia, hydrofobisia, liukenemattomia, silloitettuja polystyreenipolymeerejä, edullisesti niitä joita Rohm & Haas Company valmistaa ja myy kauppanimellä "Amberlite". Amberlite-polymeerien tyypeistä, joiden tiedetään olevan tehokkaita käytettäväksi tässä keksinnössä, käytetään Rohm & Haas-yhtiön kirjallisuudessa nimitystä Amberlite XAD-2 ja Amberlite XAD-4 ja kuvataan kirjallisuudessa "koviksi, liukenemattomiksi suuri-pintaisen, huokoisen polymeerin pallosiksi". Polymeeristen Amberlite-adsorptioaineiden eri tyypit eroavat toisistaan fysikaalisissa ominaisuuksissa, kuten huokostilavuudessa, pinta-alassa, keskimääräisessä huokoshalkaisijassa, rankoti-heydessä ja nimellisissä seulontakokoluokissa. Polymeeristen Amberlite-adsorptioaineiden sovellutuksia, joita on ehdotettu Rohm & Haas-yhtiön kirjallisuudessa, ovat selluloosatehtaan valkaisupoistovirran värinpoisto, väriainejätteiden värinpoisto ja tuholaismyrkyn poisto viemärijätteestä. Kirjallisuudessa ei luonnollisestikaan ole mitään vihjettä yllättävästä havainnosta, että polymeeriset Amberlite-adsorptioaineet ovat tehokkaita monoetanoidirasvahappojen erottamisessa dietanoidirasvahapoista.

i6 79522

Polymeeristen Amberlite-adsorptioaineiden olennainen paremmuus kiteisiin aluminosilikaatteihin nähden on, että edellistä, päin vastoin kuin jälkimmäistä voidaan käyttää rasvahappojen suoraan erottamiseen muuttamatta ensin rasvahappoja niiden vastaaviksi estereiksi. Edellä mainitut alan aikaisemmat patentit ovat sovellettavissa vain rasvahappojen estereihin, koska rasvahapon vapaa karboksyyliryhmä reagoi kemiallisesti näissä prosesseissa käytettyjen kiteisten aluminosilikaattien kanssa. Tämän keksinnön adsorptioaineella ei ole tällaista reaktiivisuutta ja tämän vuoksi tämän keksinnön prosessi sopii ainutlaatuisella tavalla rasvahappojen erottamiseen.

Adsorptioainetta voidaan käyttää tiheän, tiiviin kiinteän kerroksen muodossa, joka saatetaan vuorotellen kosketukseen syöt-töseoksen ja desorboivien materiaalien kanssa. Keksinnön yksinkertaisimmassa toteutusmuodossa adsorptioainetta käytetään yhden staattisen kerroksen muodossa, missä tapauksessa prosessi on vain puolijatkuva. Toisessa toteutusmuodossa voidaan käyttää kahden tai useamman staattisen kerroksen sarjaa kiinteänä kerroksena, joka on kosketuksessa sopivan venttiilisys-teemin kanssa niin, että syöttöseosta johdetaan yhden tai useamman adsorptioainekerroksen läpi samalla kun desorboivia materiaaleja voidaan johtaa yhden tai useamman muun sarjassa olevan kerroksen läpi. Syöttöseoksen ja desorboivien materiaalien virtaus voi tapahtua joko ylöspäin tai alaspäin desorp-tioaineen läpi. Mitä tahansa tavanomaista laitteistoa, jota käytetään staattisen kerroksen neste-kiintoainekosketuksessa, voidaan käyttää.

Vastavirtaan liikkuvan kerroksen tai simuloidun liikkuvan kerroksen vastavirtaussysteemeillä on paljon suurempi erotus-teho kuin kiinteillä adsorptioainekerrossysteemeillä ja ne ovat sen vuoksi etusijalla. Liikkuvan kerroksen tai simuloidun liikkuvan kerroksen prosesseissa adsorptio- ja desorptio-operaatioita tapahtuu jatkuvasti mikä tekee mahdolliseksi sekä uute- ja raffinaattivirran jatkuvan tuotannon että syöttö- it 79522 desorptioainevirtojen jatkuvan hyväksikäytön. Eräässä tämän prosessin edullisessa toteutusmuodossa käytetään menetelmää, joka tunnetaan alalla simuloidun liikkuvan kerroksen vastavir-taussysteemin nimellä. Tämän virtaussysteemin toimintaperiaatteita ja -järjestystä kuvataan US-patentissa 2 985 589, joka liitetään viitteenä tähän selostukseen. Tällaisessa systeemissä useiden nesteen tulokohtien vähittäinen liikkuminen adsorptioainekammiota alaspäin simuloi kammioon sisältyvän adsorptioaineen liikkumista ylöspäin. Vain neljä tuloputkista on aktiivista kullakin hetkellä; syötön sisääntulovirran, de-sorptioaineen sisääntulovirran, raffinaatin poistovirran ja uutteen poistovirran putket. Samanaikaisesti tämän kiinteän adsorptioaineen simuloidun liikkeen kanssa ylöspäin tapahtuu adsorptioaineen pakatun kerroksen huokostilavuuden täyttävän nesteen liike. Jotta vastavirtakosketus pysyisi yllä, nesteen virtaus adsorptioainekammiota alaspäin voidaan aikaansaada pumpulla. Kun aktiivisen nesteen tulokohta liikkuu kierto-jakson läpi, ts. kammion huipulta pohjalle,kammion kiertopumppu liikkuu eri vyöhykkeiden läpi, jotka vaativat eri virtausnopeuksia. Ohjelmoitua virtaussäädintä voidaan käyttää näiden virtausnopeuksien asettamiseen ja säätelemiseen.

Aktiivisen nesteen tulokohdat jakavat adsorptioaineen kammion tehokkaasti erillisiksi vyöhykkeiksi, joilla kullakin on erillinen tehtävä. Tämän prosessin toteutusmuodossa on yleensä tarpeen, että läsnä on kolme erillistä toimintavyöhykettä, 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 adsorboidaan ja raffinaattivirta poistetaan. Koska yleisvirtaus vyöhykkeen 1 läpi tapahtuu syöttövirrasta, joka tulee vyöhykkeeseen, raffinaattivirtaan, joka poistuu vyöhykkeestä, virtauksen tässä vyöhykkeessä katsotaan olevan myötävirtasuuntaan, kun edetään syötön sisääntulovirrasta raffinaatin poistovir-taan.

ie 79522 Välittömästi ylävirtaan vyöhykkeessä 1 olevaan nestevirtauk-seen nähden on puhdistus vyöhyke, vyöhyke 2. Puhdist.usvyöhyke määritellään adsorptioaineeksi uutteen poistovirran ja syötön sisääntulovirran välissä. Vyöhykkeessä 2 tapahtuvat perustoiminnot ovat kaiken vyöhykkeeseen 2 kulkeutuneen raffinaatti-materiaalin syrjäyttäminen adsorptioaineen ei-selektiivisestä huokostilavuudesta siirtämällä adsorptioaine tähän vyöhykkeeseen ja kaiken sen raffinaattimateriaalin desorboiminen/ joka on adsorboitunut adsorptioaineen selektiiviseen huokostilavuu-teen tai adsorboitunut adsorptioainehiukkasten pinnoille. Puhdistus saavutetaan johtamalla osa vyöhykkeestä 3 lähtevästä uutevirtamateriaalista vyöhykkeeseen 2 vyöhykkeen 2 ylävirta-rajalla eli uutteen poistovirta raffinaattimateriaalin syrjäytyksen aikaansaamiseksi. Materiaalin virtaus vyöhykkeessä 2 tapahtuu myötävirtasuuntaan uutteen poistovirrasta syötön sisääntulovirtaan.

Välittömästi ylävirtaan vyöhykkeestä 2 vyöhykkeessä 2 virtaa-van nesteen suhteen on desorptiovyöhyke tai vyöhyke 3. Desorp-tiovyöhyke määritellään adsorptioaineeksi desorptioaineen sisääntulovirran ja uutteen poistovirran välissä. Desorptio-vyöhykkeen tehtävänä on tehdä tähän vyöhykkeeseen tulevalle desorboivalle materiaalille mahdolliseksi syrjäyttää uutekompo-nentti/ joka adsorboitiin adsorptioaineeseen aikaisemmassa kosketuksessa syötön kanssa vyöhykkeessä 1 operaation edellisessä jaksossa. Nesteen virtaus vyöhykkeessä 3 tapahtuu olennaisesti samaan suuntaan kuin vyöhykkeissä 1 ja 2.

Joissakin tapauksissa voidaan käyttää valinnaista puskurivyöhykettä/ vyöhykettä 4. Jos tätä vyöhykettä, joka määritellään adsorptioaineeksi raffinaatin poistovirran ja desorptioaineen sisääntulovirran välissä, käytetään, se sijaitsee välittömästi ylävirtaan vyöhykkeeseen 3 menevän nestevirtauksen suhteen. Vyöhykettä 4 käytettäisiin säilyttämään desorptiovaiheessa käytetty desorptioaineen määrä, sillä osa vyöhykkeestä 1 poistetusta raffinaattivirrasta voidaan johtaa vyöhykkeeseen 4 ko. vyöhykkeessä olevan desorboivan materiaalin syrjäyttämi- 19 79522 seksi tästä vyöhykkeestä desorptiovyöhykkeeseen. Vyöhyke 4 sisältää tarpeeksi adsorptioainetta niin,että raffinaatti-materiaalia, joka on läsnä vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4 kulkevassa raffinaattivirrassa, voidaan estää kulkemasta vyöhykkeeseen 3 ja siten saastuttamasta vyöhykkeestä 3 poistettua uutevirtaa. Tapauksissa, joissa neljättä toimintavyöhykettä ei käytetä, vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 4 johdettua raffinaat-tivirtaa on seurattava huolellisesti, jotta virtaus suoraan vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3 voidaan pysäyttää, kun raffi-naattimateriaalia on läsnä huomattava määrä vyöhykkeestä 1 vyöhykkeeseen 3 kulkevassa raffinaattivirrassa niin, ettei uutteen poistovirta saastu.

Syöttö- ja poistovirtojen kiertävä eteneminen adsorptioaineen kiinteän kerroksen läpi voidaan toteuttaa käyttämällä jakoput-kisysteemiä, jossa jakoputkessa olevia venttiileitä käytetään peräkkäin aikaansaamaan syöttö- ja poistovirtojen siirtyminen, mikä tekee mahdolliseksi nesteen virtauksen adsorptioaineen suhteen vastavirtaan. Toiseen toimintapaan, jolla voidaan toteuttaa kiinteän adsorptioaineen vastavirtavirtaus nesteen suhteen, liittyy pyörivän lautasventtiilin käyttö, jossa syöttö- ja poistovirrat yhdistetään venttiiliin ja putkia, joiden läpi syötön sisääntulo, uutteen poisto-, desorptioaineen sisääntulo- ja raffinaatin poistovirrat kulkevat, siirretään eteenpäin samaan suuntaan adsorptioainekerroksen läpi. Sekä jatkoputkilaite että lautasventtiili ovat alalla tunnettuja. Erityisesti pyöriviä lautasventtiilejä, joita voidaan käyttää tässä operaatiossa on löydettävissä US-patenteissa 3 040 777 ja 3 422 848. Molemmissa edellä mainituissa patenteissa selostetaan pyörivätyyppistä yhdysventtiiliä, jossa sopiva eri syöttö- ja poistovirtojen eteneminen kiinteistä lähteistä voidaan saavuttaa vaikeuksitta.

Monissa tapauksissa yksi toimintavyöhyke sisältää paljon suuremman määrän adsorptioainetta kuin jokin toinen toimintavyöhyke. Esimerkiksi joissakin operaatioissa puskurivyöhyke voi sisältää pienemmän määrän adsorptioainetta verrattuna adsorptioai-neeseen, jota vaaditaan adsorptio- ja puhdistusvyöhykkeisiin.

20 79522

On myös nähtävissä, että tapauksissa, joissa käytetään de-sorptioainetta, joka voi helposti desorboida uutemateriaalin adsorptiamateriaalista, että suhteellisen pieni määrä adsorp-tioainetta tarvitaan desorptiovyöhykkeessä verrattuna adsorp-tioaineeseen, jota tarvitaan puskurivyöhykkeessä tai adsorptio-vyöhykkeessä tai puhdistusvyöhykkeessä tai kaikissa niissä. Koska ei vaadita, että adsorptioaine sijaitsee yhdessä ainoassa kolonnissa, useiden kammioiden tai kolonnien sarjan käyttö kuuluu keksinnön suojapiiriin.

Ei ole välttämätöntä, että kaikkia syöttö- ja poistovirtoja käytetään samanaikaisesti ja itse asiassa monissa tapauksissa jokin virroista voidaan katkaista samalla, kun muut toteuttavat materiaalin syöttöä ja poistoa. Laite, jota voidaan käyttää tämän keksinnön prosessin toteuttamiseen, voi sisältää myös sarjan yksittäisiä kerroksia, jotka on yhdistetty toisiinsa yhdysputki11a, joihin on sijoitettu syöttö- tai poisto-väliotot, joihin eri syöttö- tai poistovirrat voidaan kiinnittää ja vuorotellen ja aika ajoin siirtää jatkuvan toiminnan toteuttamiseksi. Joissakin tapauksissa yhdysputket voidaan yhdistää siirtoväliottoihin, jotka normaalitoimintojen aikana eivät toimi putkena, jonka läpi materiaali kulkee prosessiin ja siitä pois.

On harkittu, että ainakin osa uutteen poistovirrasta kulkee erotuslaitteeseen, jossa ainakin osa desorptiomateriaalista voidaan erottaa uutetuotteen valmistamiseksi, joka sisältää pienentyneen väkevyyden desorboivaa materiaalia. Edullisesti, mutta ei prosessin toiminnalle välttämättä ainakin osa raffi-naatin poistovirrasta johdetaan myös erotuslaitteeseen, jossa ainakin osa desorboivasta materiaalista voidaan erottaa desorp-tioainevirran tuottamiseksi, joka voidaan käyttää uudelleen prosessissa, ja raffinaattituotteen tuottamiseksi, joka sisältää pienentyneen väkevyyden desorboivaa materiaalia. Erotus-laite on tyypillisesti fraktiointikolonni, jonka malli ja toiminta ovat erotusalalla hyvin tunnettuja.

2i 79522

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

Broughton'in esitelmään otsikolla "Continuous Adsorptive Processing - A New Separation Technique", joka on pidetty Society of Chemical Engineers-yhdistyksen 34:nnessä vuosikokouksessa Tokiossa Japanissa 2. huhtikuuta 1969 ja jotka molemmat liitetään viitteenä tähän esitykseen, simuloidun liikkuvan kerroksen vastavirtaprosessin virtauskaavion selostamiseksi tarkemmin.

Vaikka sekä neste- että höyryfaasioperaatioita voidaan käyttää monissa adsorptioerotusprosesseissa, nestefaasioperaatio on edullinen tälle prosessille johtuen pienemmistä lämpötila-vaatimuksista ja suuremmista uutetuotteen saannoista, jotka voidaan saada nestefaasioperaatiolla verrattuna höyryfaasi-operaatiolla saatuihin. Adsorptio-olosuhteisiin kuuluvat lämpötila-alue n. 20-200°C, alueen n. 20-100°C ollessa edullisempi ja painealue suunnilleen normaalipaineesta n. 3450 kPa:in alueen suunnilleen normaalipaineesta n. 1725 kPa:£n ollessa edullisempi takaamaan nestefaasin. Desorptio-olosuhteisiin kuuluvat samat lämpötila- ja painealueet kuin adsorptio-olosuhteisiin käytetään.

Niiden yksikköjen koko, joissa voidaan käyttää hyväksi tämän keksinnön prosessia, voi vaihdella koetehdasmittakaavasta (kts. esim. US-patentti 3 706 812, joka liitetään viitteenä tähän esitykseen) kaupalliseen mittakaavaan saakka ja niiden virtausnopeudet voivat vaihdella vain muutamasta emeistä tunnissa jopa moniin tuhansiin litroihin tunnissa.

Seuraavat esimerkit esitetään sen selektiivisyyssuhteen kuvaamiseksi, joka tekee keksinnön prosessin mahdolliseksi. Esimerkin ei ole tarkoitettu rajoittavan kohtuuttomasti tähän liittyvien patenttivaatimusten suojapiiriä ja henkeä.

Esimerkki I

Tämä esimerkki esittää kahden polymeerisen Amberlite-adsorptio-aineen, jotka ovat Amberlite XAD-2 ja Amberlite XAD-4, selek-tiivisyyksiä öljyhapon suhteen verrattuna linolihappoon.

22 79522

Syöttöseos sisälsi kyseisessä pulssikokeessa käytetyn de-sorptioaineen ja taliöljyrasvahappoja desorptioaineen ja taliöljyrasvahappojen välisessä suhteessa 90:10. Taliöljy-rasvahapoilla oli seuraava koostumus:

Rasvahapot

Palmitiini (C160) 1

Steariini (C^gO) 2 öljy (C18l) 51

Linoli (C182) 45

Kaikki muut 4

Pidätystilavuudet ja selektiivisyydet saatiin käyttäen pulssi-testilaitetta ja menettelyä, joita edellä kuvattiin. Erityisesti adsorptioaineet testattiin 70 cm^:n kierukaksi kierretyssä kolonnissa käyttäen seuraavaa operaatiojärjestystä kullekin pulssikokeelle. Desorboivaa materiaalia ajettiin jatkuvasti kolonnin läpi, joka sisälsi adsorptioainetta, nimellisellä nesteen tilavuusvirtausnopeudella tunnissa (LHSV) n. 1,0. Huokostilavuus määritettiin toteamalla desorptioaineen tilavuus, joka vaadittiin täyttämään pakattu kuiva kolonni. Sopivalla hetkellä desorboivan materiaalin virtaus lopetettiin ja 3 10 cm :n näyte syöttöseosta ruiskutettiin kolonniin näytesilmu-kan kautta ja desorboivan materiaalin virtaus palautettiin ennalleen. Poistovirran näytteitä kerättiin automaattisesti talteen automaattiseen näytteenkeräilijään ja analysoitiin myöhemmin kromatografisella analyysillä. Näiden näytteiden analyysistä kehitettiin piikkipeiteväkevyydet syöttöseoksen komponenteille. Rasvahappojen pidätystilavuus laskettiin mittaamalla etäisyydet tarkistuspisteen hetkestä nolla vastaaviin rasvahappojen keskipisteisiin ja vähentämällä adsorptioaineen huokos-tilavuutta edustava etäisyys. Adsorptioaineen selektiivisyydet öljyhapon suhteen verrattuna linolihappoon desorboivan materiaalin läsnäollessa ovat osamäärinä, jotka on saatu jakamalla pidätystilavuus öljyhapon suhteen pidätystilavuudella linolihapon suhteen. Näiden pulssikokeiden tulokset esitetään taulukossa n:o 1.

(0 23 79522 t -H CO ^^COVHNCO^ com Q Ή

ij Mrl (Ni—tr—IcOCNinrOr-t r-t'» <Ί H

Π ·» N ^ ^

'ai \ fHiHrHr—IrHr-HrHfH H H H H

H 00 φ H »H

w u

, H M Τ CO

0) n ·* *· ^ ** «-woo ninmo^^t''® h oo mo

•p Jj CN H «Nr-tlOr-trSOrOCO ro rs r~ "T

^ φ u r-t r-|

|L

+j -2· r^^ojfMiNLnOvrj r^<N ^ H

(D *H 00 •»vki.kvs». * ** *»

Z+jhh ο^ίΝΓ'ΗΐηΟσι ^ Q <£ Q

(J cOHOOlOTPCOt^·** CO ΟΙΛ

i“l H

H U H

8 Ui SS8SS888 8S 88 £2

ί Id H -HM

3 3+J

h „ „ ^ p § 3 2 E-ι OOOOfiS-^ TJ. y? O (N N M (M O O >1-5

rs K 03 33 33 dP dP rs rs Ä E

® vooasas e 3 dP OP & dg cp Γ' g -h <#> m m ld in ft dp dp ^ ?

O i—I r-tr-HrHOOQQ TlS

K Oi lii rs rs rs c5 CO

iffi tNrJ d zJ d w ® j j o E

ω S|SS°S|| ^dP g! |i

* S H ffi S § § r=t CN ™ "H

h QmiQjdpwwy -rrcrSÖ r-ι >t -U ΓΟ^Η-ΗΜΟΟ.Ο,ΟϋΌφίΟ >, >, 1 ffl ! 1 £1 I 14 f f *ä

S pL( CC

dPdPdPdPdPdPdPdP OP OP CC

οιοιΛιηοιη^ηΐΛ op op QQ 5J5J

öSoor^tocooooooo rs uo in C fi H Ή u u :n} :nj ^ ^ jij jjjj 'c"c m <» -ro C RJ <β ί$ 4¾ Γ-t -H > > •H M-| :0 rH >: Λ* ^ ^ «ΛOfl 24 7 9 5 2 2

Kuva 1 on esimerkki erään pulssikokeen tulosten graafisesta esityksestä, jonka tiedot on myös esitetty taulukossa 1.

Tämä pulssikoe suoritettiin 90°C:ssa Amberlite XAD-2-adsorptio-aineella ja käyttäen desorptioaineena 85 % dimetyyliformami-dia ja 15 % vettä sisältävää seosta. Kuten kuvassa 1 esitetään linolihappo eluoitui ensin ja sitten öljyhappo.

Taulukko 1 ja kuva 1 osoittavat, että öljyhappo adsorboituu voimakkaammin kuin linolihappo, erityisesti tietyillä desorp-tioaineseoksen yhdistelmillä, kun niitä käytetään 18 hiili-atomia molekyyliä kohti sisältävien rasvahappojen erottamiseen. Sitä paitsi monilla näistä yhdistelmistä saavutetut erotukset ovat huomattavia, kuten esimerkiksi kuvassa 1 ja niillä on selvästi kaupallista tuottavuutta.

Esimerkki II

Tämä esimerkki esittää tuloksia käytettäessä Amberlite XAD-2-adsorptioainetta steariinihapon erottamiseen steariini- ja pal-mitiinihappojen n. 50-50-seoksesta laimennettuna desorptio-aineeseen desorptioaineen ja happoseoksen välisellä suhteella 90:10. Käytetty desorptioaine sisälsi 85 paino-% dimetyyli-formamidia ja 15 paino-% vettä.

Tiedot saatiin käyttäen edellä kuvattua pulssikoelaitetta ja menettelyä 90°C:n lämpötilassa. Tarkemmin adsorptioaine asetet- 3 tiin 70 cm :n kierukaksi kierrettyyn kolonniin ja käytettiin seuraavaa toimenpidejärjestystä. Desorboivaa materiaalia ajettiin jatkuvasti vastavirtaan adsorptioainetta sisältävän kolonnin läpi virtausnopeudella 1,2 ml/min. Sopivalla hetkellä 3 desorboivan materiaalin virtaus lopetettiin ja 10 cm :n näyte syöttöseosta ruiskutettiin kolonniin näytesilmukan kautta ja desorboivan materiaalin virtaus palautettiin ennalleen. Pois-tovirran näytteitä otettiin automaattisesti talteen automaattiseen näytteenkeräilijään ja analysoitiin myöhemmin kromatografisella analyysillä.

25 79522

Kuva 2 on graafinen esitys pulssikokeiden tuloksista. Kuva 2 osoittaa, että steariinihappo adsorboituu voimakkaammin kuin palmitiinihappo, erityisesti käytetyllä desorptioaine-seoksella. Sitä paitsi tällä yhdistelmällä saavutettu erotus oli huomattava ja sillä oli selvästi kaupallista toteutettavuutta.

Claims (5)

26 79522

1. Menetelmä ensimmäisen rasvahapon erottamiseksi, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat steariinihappo ja öljy-happo, seoksesta, jossa on tätä ensimmäistä rasvahappoa ja toista rasvahappoa, joka on valittu ryhmästä, johon kuuluvat palmitiinihappo ja linolihappo, tunnettu siitä, että saatetaan sanottu seos kosketukseen adsorptioaineen kanssa, joka koostuu ionittomasta, hydrofobisesta, liukenemattomasta, silloitetusta polystyreenipolymeeristä, adsorptio-olosuhteissa, jotka on valittu sanotun ensimmmäisen hapon adsor-boimiseksi selektiivisesti mieluummin kuin sanotun toisen hapon, jolloin kun sanottu ensimmäinen happo on steariinihappo, sanottu toinen happo on palmitiinihappo ja kun sanottu ensimmäinen happo on öljyhappo, sanottu toinen happo on linolihappo.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu ensimmäinen rasvahappo otetaan talteen desorptiolla desorptioaineen avulla desorptio-olosuhteissa.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottuihin adsorptio- ja desorptio-olosuhtei-siin kuuluu lämpötila välillä n. 20-200°C ja paine välillä suunnilleen normaalipaineesta n. 3450 kPa:iin.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se suoritetaan nestefaasissa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu desorptioaine koostuu jostakin seoksesta seosryhmästä, johon kuuluvat asetonitriili ja metanoli; asetonitriili, tetrahydrofuraani ja vesi; asetoni ja vesi; dimetyyliasetamidi ja vesi; metanoli ja vesi; dimetyylifor-mamidi ja vesi; kvaternäärinen metyyliammoniumhydroksidi, vesi ja metanoli; ja kvaternäärinen propyyliammoniumhydrok-sidi, vesi ja metanoli.