PL101129B1 - Sposob uwodornienia olejow - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób uwodornie¬ nia olejów uzywanych do celów spozywczych i technicznych.

W dotychczasowym stanie techniki, jak podaje Poradnik Inzyniera — Przemysl Tluszczowy, WNT, Warszawa 1976, uwodornienie olejów prowadzi sie w obecnosci kontaktów metalicznych, zwlaszcza niklowych na nosniku lub beznosnikowych, w ilo¬ sci od 0,02—0,2% Ni wagowo w stosunku do masy tluszczu, w przypadku uzycia swiezego katalizato¬ ra.

Substrat tluszczowy przed uwodornieniem poddaje sie procesowi rafinacji, obejmujacej etapy odslu- zowania, odkwaszania i odbarwiania. Proces uwo¬ dornienia prowadzi sie w autoklawie (hydrogena- torze), pod cisnieniem okolo 1,5 atm, w temperatu¬ rze 160—190°C, w obecnosci kontaktów metalicz¬ nych. Otrzymany utwardzony produkt tluszczowy oddziela sie od katalizatora w procesie filtracji, przy czym katalizatory na nosniku sa latwiejsze do odfiltrowania.

Po procesie uwodornienia, kontakty metaliczne wy¬ kazuja zmniejszona aktywnosc, która wynosi od 10— 50% aktywnosci poczatkowej, przy czym kontakty beznosnikowe, z uwagi na ich mniejsza odpornosc na inhibitory powstale w procesie uwodornienia i zawarte w utwardzanych olejach, traca swoja ak¬ tywnosc na ogól szybciej.

W dotychczasowym stanie techniki, zastosowanie adsorbenta, zwlaszcza ziemi bielacej, w procesie ob- 2 róbki substratu tluszczowego ogranicza sie do jego uzycia w jednym z etapów rafinacji, odbarwiania oraz podczas filtracji po procesie uwodornienia, jako dodatek ulatwiajacy oddzielenie katalizatora od produktu tluszczowego.

Niedogodnoscia znanych sposobów uwodornienia, przy stosowaniu klasycznych metod rafinacji sub¬ stratu tluszczowego jest to, ze reakcja uwodornie¬ nia przebiega zbyt wolno, na skutek czesciowej de¬ zaktywacji katalizatora. Wynika to prawdopodob¬ nie miedzy innymi z faktu, ze albo nie wszystkie inhibitory reakcji uwodornienia zostaja usuniete z oleju w warunkach prowadzenia rafinacji, albo ze katalizatory wykazuja niska aktywnosc lub zbyt szybko ja traca w warunkach prowadzenia procesu uwodornienia.

W nastepstwie powyzszego nalezy stosowac wiek¬ sze ilosci drogich, importowanych katalizatorów lub przedluzac czas uwodornienia, oo wplywa nieko¬ rzystnie na jakosc produktu koncowego.

Celem wynalazku bylo opracowanie sposobu uwo¬ dornienia olejów, w którym ograniczone zostaly wy¬ zej opisane niedogodnosci.

Sposób wynalazku polega na tym, ze substrat tlusz¬ czowy, po rafinacji obejmujacej etapy: odsluzowa¬ rna, odkwaszania i odbarwienia, umieszcza sie w autoklawie (hydrogenatorze). Nastepnie dodaje sie ziemi bielacej w ilosci 0,1—2,5% wagowch w sto¬ sunku do masy oleju i intensywanie mieszajac pod¬ grzewa w atmosferze wodoru do temperatury 160^101129 3 190°C, pod cisnieniem 1,5—2 ata, po czym wpro¬ wadza sie katalizator, np. niklowy beznosnikowy lub na nosniku, w ilosci 0,02—0,1% Ni (wagowo) i prowadzi proces uwodornienia do momentu uzy¬ skania z góry okreslonej temperatury topnienia produktu koncowego, a utwardzony produkt tlusz¬ czowy oddziela od katalizatora i adsorbenta znany¬ mi sposobami filtracji. Jako katalizator beznosni¬ kowy stosuje sie katalizator niklowy o zawartosci ,4% Ni wagowo, zas nosnikowy o zawartosci 24,8% Ni wagowo.

W sposobie wedlug wynalazku, proces rafinacji moze byc skrócony i obejmowac tylko dwa etapy: odsluzowania i odkwaszania. Proces odbarwiania prowadzony jest równoczesnie z procesem uwodor¬ nienia. W tym przypadku adsorbent spelnia pod¬ wójna role: odbarwienia substratu tluszczowego i uaktywnienia katalizatora, a czas uwodornienia jest krótszy od czasu uwodornienia bez obecnosci ziemi bielacej w ukladzie reakcyjnym i przy pelnej rafinacji.

Nieoczekiwanie stwierdzono, ze ziemia bielaca, wprowadzona do hydrogenatora jako skladnik uk¬ ladu reakcyjnego, dziala przyspieszajaco na prze¬ bieg reakcji uwodornienia, nie zmieniajac przy tym selektywnosci procesu oraz poziomu zawartosci izo¬ merów trans. Przy uzyciu beznosnikowego katali¬ zatora niklowego, wielkosc absorbcji wodoru przez odbarwiony olej rzepakowy, w procesie jego uwo¬ dornienia w temperaturze 170°C i przy uzyciu 0,1% Ni wagowo w stosunku do masy oleju, pokazana jest na wykresie 1, gdzie krzywa 1 — pokazuje uwodornienie oleju rzepakowego bez udzialu zie¬ mi bielacej, natomiast krzywe 2, 3, 4 i 5 — uwo¬ dornienie w obecnosci odpowiednio 0,3%; 0,9%; 1»5%; 2,1% wagowo ziemi bielacej w mieszaninie reakcyjnej.

Przy uzyciu katalizatora niklowego na nosniku, wielkosc absorpcji wodoru przez odbarwiony olej rzepakowy w procesie jego uwodornienia w tem¬ peraturze 170°C i przy uzyciu 0,1% Ni wagowych w stosunku do masy oleju, pokazana jest na wy¬ kresie 2, gdzie krzywa 1 — pokazuje uwodornie¬ nie oleju rzepakowego bez udzialu ziemi bielacej, natomiast krzywe 2, 3, 4 i 5 — uwodornienie w obecnosci odpowiednio 0,3%; 0,9%; 1,5% i 2,1% wa¬ gowo ziemi bielacej w mieszaninie reakcyjnej .

Zmiane szybkosci uwodornienia olejów mozna równiez przedstawic przy pomocy stalej szybkosci reakcji. Zalaczony wykres 3 przedstawia wartosci stalej K dla katalizatora niklowego beznosnikowe¬ go i na nosniku.

Efekt obecnosci ziemi bielacej Ez podczas uwodor¬ nienia, obliczony ria podstawie wartosci stalych szybkosci reakcji K i przedstawiony jako procen¬ towy wzrost szybkosci uwodornienia olejów w obec¬ nosci ziemi bielacej w mieszaninie reakcyjnej, w stosunku do szybkosci uwodornienia olejów bez udzialu ziemi bielacej w mieszaninie reakcyjnej, przedstawia wykres 4.

Stwierdzono ponadto, ze ilosc dodawanego absor- bentu jest wielkoscia krytyczna i ze maksymalne zwiekszenie szybkosci reakcji uwodornienia otrzy¬ muje sie, uzywajac optymalnej ilosci ziemi bielacej w mieszaninie reakcyjnej. Ilosc ta zalezy od ro¬ dzaju substratu tluszczowego i typu katalizatora.

Dla rafinowanego oleju rzepakowego optymalna ilosc ziemi bielacej wynosi 0,9—1,5% wagowych, dla sojowego — 0,3—0,9% wagowych.

Stwierdzono szczególnie duza skutecznosc od¬ dzialywania ziemi bielacej,* obecnej w ukladzie reakcyjnym, na szybkosc reakcji uwodornienia olejów trudno uwodorniajacych sie (rzepakowy) i przy uzyciu beznosnikowego katalizatora niklo¬ wego.

Dodatek ziemi bielacej powyzej wartosci opty¬ malnej powoduje zmniejszenie szybkosci reakcji uwodornienia, jednak wartosci szybkosci reakcji sa nadal wieksze od wartosci uzyskanych wedlug spo¬ sobów znanych, to znaczy bez obecnosci ziemi bie¬ lacej w mieszaninie reakcyjnej.

Nalezy podkreslic, ze wyzszy niz optymalny do- datek ziemi bielacej do mieszaniny reakcyjnej jest nieoplacalny ze wzgledu na duze zuzycie adsorben¬ ta oraz duze straty oleju, zaadsorbowanego na zie¬ mi bielacej.

Szybkosc uwodornienia oleju rzepakowego, pod- danego skróconej rafinacji, bez odbarwienia i bez udzialu ziemi bielacej w ukladzie reakcyjnym, wy¬ niosla dla oleju odkwaszonego okolo K=19-10-3 min-1 dla katalizatora beznosnikowego, a okolo -10-3 min-1 dla katalizatora na nosniku.

Stala szybkosci uwodornienia tego oleju w obec¬ nosci 1,5% ziemi bielacej w ukladzie reakcyjnym wynosila okolo 68-10-3 min-1 (wartosc Ez=250%) dla katalizatora beznosnikowego, a dla katalizatora na nosniku okolo 64-10-3 min-1 (wartosc Ez=115%).

Jezeli olej ten poddano rafinacji z odbarwieniem i nastepnie uwodornieniu znanym sposobem, bez obecnosci ziemi bielacej w ukladzie reakcyjnym, w obecnosci katalizatora beznosnikowego, wartosc stalej szybkosci reakcji wynosi okolo 50l10-3 min-1, 40 a dla katalizatora na nosniku 52-10-3 min-1.

Z porównania przytoczonych stalych szybkosci reakcji widac wyzsza efektywnosc procesu uwodor¬ nienia sposobem wedlug wynalazku, ze skrócona rafinacja, od efektywnosci, gdy uwdornienie pro- 45 wadzone jest z etapem odbarwiania w procesie ra¬ finacji, a sam proces uwodornienia prowadzony jest sposobem znanym, która dla katalizatora beznosni¬ kowego wyniosla okolo 42%, dla katalizatora na nosniku okolo 14%. 50 Na podstawie badan stwierdzono, ze rola ziemi bielacej w lacznym dzialaniu katalizatora i ziemi bielacej, w trakcie procesu uwodornienia, nie spro¬ wadza sie tylko do dalszego oczyszczenia substratu tluszczowego. Wynika to z faktu, ze olej rafinowany 55 ziemia bielaca, w ilosci 1,5% wagowych w warun¬ kach prowadzenia procesu uwodornienia, bez obecT nosci katalizatora i po oddzieleniu ziemi bielacej, uwodarnia sie wolniej, przy czym K=47*10"a min-1 dla katalizatora beznosnikowego; K=56*10~3 min-1 60 dla katalizatora na nosniku, niz w obecnosci tej samej ilosci ziemi bielacej w ukladzie reakcyjnym, gdy K=68-10-3 min-1 dla katalizatora beznosniko¬ wego, K=64*10-3 min-1 dla katalizatora na nosniku.

Po wprowadzeniu ziemi bielacej do ukladu, gdy 65 pracuje katalizator czesciowo zatruty, obserwuje sie101 natychmiastowy wzrost szybkosci reakcji. Adsor¬ bent dziala „odtruwajaco" na kontakt niklowy, co pokazuje wykres 5, na którym krzywa 1 pokazuje uwodornienie oleju rzepakowego w obecnosci czes¬ ciowo zatrutego katalizatora beznosnikowego, krzy¬ wa 2 — w obecnosci swiezego katalizatora beznos¬ nikowego, krzywa 3 — z dodatkiem ziemi bielacej po 30-minutowej reakcji przeprowadzonej z kata¬ lizatorem beznosnikowym czesciowo zatrutym, przy czym proces uwodornienia prowadzono w tempe¬ raturze 170°C i przy uzyciu 0,1% Ni wagowych w stosunku do masy oleju.

Sposób wedlug wynalazku pozwala na obnizenie zuzycia katalizatora i skrócenie czasu reakcji. Po¬ nadto, zaleta sposobu jest latwosc oddzielania ut¬ wardzonego produktu tluszczowego od katalizatora, szczególnie gdy stosowany jest katalizator beznos- nikowy. W przypadku wyeliminowania etapu bie¬ lenia, proces rafinacji olejów i nienasyconych kwa¬ sów tluszczowych ulega skróceniu, zmniejszajac straty oleju oraz zuzycie energii i aparatów.

Sposób wedlug wynalazku ilustruja ponizsze przyklady: Przyklad I. Olej rzepakowy, po rafinacji obejmujacej etapy: hydratacji, odkwaszania i oo> barwiania, wprowadza sie hydrogenatora i dodaje ziemie bielaca w ilosci 0,9% wagowych w stosun¬ ku do masy oleju. Nastepnie olej wraz z zawieszo¬ nym adsorbentem ogrzewa sie w atmosferze wodo¬ ru, pod cisnieniem okolo 2 ata, do temperatury 180°C intensywnie mieszajac, po czym dodaje ka¬ talizator niklowy na nosniku w ilosci 0,05% Ni wa¬ gowych w stosunku do masy oleju i prowadzi pro¬ ces uwodornienia. Utwardzony olej do temperatury topnienia 32°C oddziela sie od ziemi bielacej i ka¬ talizatora przy pomocy pras filtracyjnych.

Przyklad II. Olej rzepakowy, po rafinacji obejmujacej etap hydratacji, odkwaszania i biele¬ nia, wprowadza sie do hydrogenatora i dodaje zie¬ mie bielaca w ilosci 1,2% wagowych. Calosc og¬ rzewa sie do temperatury 180°C intensywnie mie¬ szajac, w atmosferze wodoru pod cisnieniem okolo 2 ata, po czym wprowadza sie katalizator niklowy beznosnikowy w ilosci 0,08% Ni wagowych w sto¬ sunku do masy oleju i prowadzi proces uwodor¬ nienia. Utwardzony olej oddziela sie od ziemi bie¬ lacej i katalizatora na prasach filtracyjnych. 129 6 Temperatura topnienia utwardzonego tluszczu wy¬ nosi 32°C.

Przyklad III. Olej rzepakowy, po skróconej rafinacji, obejmujacej tylko etapy hydratacji i od- kwaszenia, wprowadza sie do hydrogenatora i mie¬ sza intensywnie z 1,5% wagowych ziemi bielacej ogrzewajac do temperatury 180°C, w atmosferze wo¬ doru pod cisnieniem 2 ata. Nastepnie wprowadza sie katalizator beznosnikowy w ilosci 0,1% wago- wych w stosunku do masy oleju i prowadzi proces uwodornienia. Olej utwardzony do temperatury topnienia 32°C oddziela sie od ziemi bielacej i ka¬ talizatora przez filtracje.

Przyklad IV. Olej sojowy, po rafinacji obej- mujacej etap hydratacji, odkwaszania i odbarwia¬ nia wprowadza sie do hydrogenatora i dodaje zie¬ mie bielaca w ilosci 0,9% wagowych w stosunku do masy oleju. Olej wraz z zawieszonym adsorben¬ tem ogrzewa sie w atmosferze wodoru pod cisnie- niem okolo 2 ata do temperatury 170°C intensyw¬ nie mieszajac, po czym dodaje sie katalizator ni¬ klowy beznosnikowy w ilosci 0,06% Ni wagowych w stosunku do masy oleju i prowadzi proces uwo¬ dornienia. Olej utwardzony do temperatury 32°C oddziela sie od katalizatora i ziemi bielacej przez filtracje. reakcji [mjaj LDA — Zaklad 2 — Typo, zam. 2653/78 — 90 egz.

Cena 45 zl

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób uwodornienia olejów, po rafinacji obej¬ mujacej proces odsluzowania, odkwaszania i ewen¬ tualnie odbarwiania, wodorem w obecnosci katali¬ zatora na nosniku i beznosnikowego, w tempera¬ turze 160—190°C, pod cisnieniem 1,5—2 ata, zna¬ mienny tym, ze do poddanego uprzedniej rafinacji substratu tluszczowego, umieszczonego w autokla¬ wie (hydrogenatorze), dodaje sie ziemi bielacej w ilosci 0,1—2,5% wagowych i intensywnie miesza¬ jac, podgrzewa w atmosferze do temperatury 160— 190°C, pod cisnieniem 1,5—2 ata, po czym wprowa¬ dza sie katalizator i prowadzi proces uwodornie¬ nia, do momentu uzyskania okreslonej temperatury topnienia produktu koncowego, a utwardzony pro¬ dukt tluszczowy oddziela sie od katalizatora i ad- sorbenta znanymi sposobami filtracji.101129 -i ST*, i 20 0 7 X A\ ^-^ ^i\ 30 . W U(LS reakcji [min] 30 UYKRES i 30 WMRE52 cxas reakcji [mlaj101129 CT7 80 %10 -X GO 60 hO 30 20 W y s£~~'^~ """ "—• t i bezwsnikowy katalizator niklowy ^. _, kohulizafor niklowy V)Q nolmhu — *• * * » 1 o a? WYffPES 5 40 45 ,, 2,0 2,5 ilosc zie mi biela cej % E*n*zr-io°i , , bez.t\osv\\koYiy katalizator niklowy __, \iataiizqior niklowy ha nosniku 0,5- 4,0 WYKRES A. 15 t 2,0 2,5^ ilo&c ziemi bielacej Ho101 129 JO ? O a. f 40 2^ ^ i' WYKRES 5 «ol*