PL58111B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 21.IV.1967 (P 120 133) 31.1.1970 58111 KI. 23 d, 1 MKP C UKD ni Sbt Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Andrzej Grecki, mgr inz. Michal Otowski, mgr inz. Stanislaw Witkowski Wlasciciel patentu: Instytut Przemyslu Tluszczowego, Warszawa (Pol¬ ska) Sposób otrzymywania kwasów tluszczowych z mydel porafinacyjnych Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywa¬ nia surowych kwasów tluszczowych z mydel pora¬ finacyjnych, powstajacych w wyniku alkalicznej ra¬ finacji olejów glicerynowych, czyli z tak zwanych soapstoków.Przez surowe kwasy tluszczowe rozumie sie mie¬ szanine zawierajaca rózne rodzaje kwasów tluszczo¬ wych spotykane w olejach glicerydowych. Miesza¬ nina ta zawiera równiez nieduza ilosc substancji ubocznych i zanieczyszczen, takich jak glicerydy, substancje sluzowe, woda i nieorganiczne zwiazki siarki, które mozna usunac w dalszych procesach rafinacyjnych.Wedlug znanych sposobów kwasy tluszczowe z mydel porafinacyjnych otrzymuje sie na drodze kwasnej hydrolizy, przez traktowanie wodnego roz¬ tworu mydel kwasem siarkowym w podwyzszonej temperaturze i przy intensywnym mieszaniu, a na¬ stepnie przez oddzielenie z mieszaniny poreakcyj¬ nej powstajacych w wyniku hydrolizy kwasów tluszczowych, tworzacych faze ciekla nie miesza¬ jaca sie z faza wodna. Proces ten prowadzi sie me¬ toda periodyczna, w duzej objetosci cieczy, pod cis¬ nieniem atmosferycznym, lub metoda ciagla, w przeplywajacym strumieniu reagentów, pod cisnie¬ niem wiekszym od atmosferycznego jedynie o nie¬ wielki opór przeplywu przez elementy aparatury.W obu przypadkach stosuje sie znaczny nadmiar kwasu siarkowego w stosunku do ilosci stechio- metrycznej, wynikajacej z bilansu hydrolizy. Obok 25 30 ogrzewania przeponowego i mieszania mechanicz¬ nego stosuje sie czesto ogrzewanie i mieszanie substratów za posrednictwem pary wodnej bez¬ posredniej. Rozdzial faz cieklych prowadzi sie spo-^ sobem periodycznym, przez odstawanie, lub spo¬ sobem ciaglym, przez odwirowanie, wykorzystujac róznice ich gestosci.Znane sposoby, w których stosuje sie kwas siar¬ kowy, wykazuja wiele niedogodnosci. Najpowaz¬ niejsza z nich jest fakt niekorzystnego oddzialywa¬ nia kwasu siarkowego na niektóre substancje to¬ warzyszace mydlom porafinacyjnym, zwlaszcza na bialkowe i zywiczne substancje sluzowe. Substancje te podlegaja podczas procesu hydrolizy mydel nie¬ odwracalnym zmianom, powodujacym niekorzystne ciemne zabarwienie otrzymywanych kwasów tlusz¬ czowych, obnizajace ich wartosc techniczna i han¬ dlowa. Usuniecie niepozadanego zabarwienia kwa¬ sów tluszczowych wymaga zlozonych zabiegów i wiaze sie ze znacznymi stratami surowca. Sam kwas siarkowy jest klopotliwy w stosowaniu ze wzgledu na swoja agresywnosc, bardzo silne wla¬ sciwosci korozyjne i wydzielanie podczas procesu szkodliwych oparów. Manipulacja stezonym kwa¬ sem siarkowym, jako jednym z surowców, jest trudna i niebezpieczna, z uwagi na stosowane szklane opakowanie i brak odpowiednio wytrzyma¬ lych urzadzen do jego przesylania.Stwierdzono, ze mozna uniknac wielu niedogod¬ nosci i uzyskiwac kwasy tluszczowe o jasnej bar- 5811158111 3 wie jesli prowadzi sie hydrolize, traktujac wodny roztwór mydel porafinacyjnych dwutlenkiem siarki, korzystnie w postaci cieklej. W przestrzeni reakcyj¬ nej zachodzi wtedy szereg procesów, z których naj¬ wazniejszymi sa: absorpcja dwutlenku siarki w wodzie z powstawaniem kwasu siarkowego, zobo¬ jetnianie obecnego zazwyczaj w roztworze mydel wolnego lugu sodowego, kwasna hydroliza mydel, prowadzaca do otrzymywania kwasów tluszczowych i soli kwasu siarkowego, oraz dzialanie dwutlenku siarki i kwasu siarkowego na substancje towarzy¬ szace, a zwlaszcza na zwiazki barwne znajdujace sie w mieszaninie reakcyjnej.Reakcja hydrolizy mydel w powyzszych warun¬ kach przebiega calkowicie juz przy niewielkim nad¬ miarze dwutlenku siarki w stosunku do ilosci ste- chiometrycznej. Nie zachodza przy tym szkodliwe oddzialywania na substancje towarzyszace. Nad¬ miar dwutlenku siarki powoduje odbarwianie za¬ wartych w mieszaninie zwiazków barwnych, dzieki czemu uzyskuje sie surowe kwasy tluszczowe o jas¬ nym zabarwieniu. Operowanie dwutlenkiem siarki w postaci cieklej umozliwia, dzieki wyeliminowa¬ niu szeregu procesów dyfuzyjnych, prowadzenie hydrolizy z duza szybkoscia i pozwala na zmniej¬ szenie przestrzeni reakcyjnej.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze do wodnego roztworu mydel porafinacyjnych wprowa¬ dza sie dwutlenek siarki, korzystnie w postaci ciek¬ lej, i po uplywie czasu potrzebnego do przebiegnie¬ cia reakcji kwasnej hydrolizy mydel i reakcji dwu¬ tlenku siarki ze zwiazkami barwnymi oddziela sie uwolnione w wyniku hydrolizy kwasy tluszczowe, które tworza odrebna faze ciekla, od pozostalosci zawartych w fazie wodnej.Warunkiem prawidlowego przebiegu procesu jest bardzo intensywne mieszanie reagentów, miedzy innymi w tym celu, aby wolny dwutlenek siarki mógl podzialac na rozproszone w przestrzeni reak¬ cyjnej czasteczki zwiazków barwnych jeszcze przed przemiana na kwas siarkawy.Proces moze byc prowadzony w szerokim zakre¬ sie temperatur, najbardziej jednak celowe jest sto¬ sowanie temperatur w zakresie 20—1309C, poniewaz przy temperaturach nizszych nastepuje znaczne zmniejszenie szybkosci przemian, a przy tempe¬ raturach wyzszych konieczne jest, dla utrzymania cieklego charakteru mieszaniny reakcyjnej, stoso¬ wanie stosunkowo wysokich cisnien.W przytoczonym wyzej zakresie temperatur 20—130°C wystarczajace jest w ogólnosci stosowa¬ nie cisnien w zakresie 0—4:0 atn.Przy korzystnym stosowaniu dwutlenku siarki w postaci cieklej, dla zapobiegnieciu jego przejsciu w stan gazowy przed zakonczeniem pozadanych przemian, proces prowadzi sie zawsze pod zwiek¬ szonym cisnieniem. Na przyklad w przypadku prowadzenia procesu z zastosowaniem dwutlenku siarki w postaci cieklej, w korzystnym zakresie temperatur 70—110°C, stosuje sie cisnienie w za¬ kresie 4—25 atn, zaleznie od temperatury i mozli¬ wej do osiagniecia intensywnosci mieszania.W mniej korzystnym przypadku wprowadzania dwutlenku siarki w postaci gazowej, proces mozna prowadzic równiez pod cisnieniem atmosferycz¬ nym, jesli tylko temperatury procesu nie przekra¬ czaja temperatury wrzenia mieszaniny reakcyjnej pod tym cisnieniem, wynoszacej okolo 100°C. Zale¬ ca sie w tym przypadku stosowanie temperatur 5 procesu w zakresie 80—100°C.Niezbedna dla prawidlowego przebiegu procesu ilosc stosowanego dwutlenku siarki wynosi, w prze¬ liczeniu na kwas siarkawy, 100—130% ilosci ste- chiometrycznej w stosunku do ilosci mydel i ilosci io wolnego lugu w roztworze mydel porafinacyjnych, zaleznie od wlasciwosci tego roztworu takich jak rodzaj i stezenie mydel, zawartosc wolnego lugu, rodzaj i zawartosc substancji towarzyszacych itp.Zazwyczaj jednak dobre efekty osiaga sie juz przy 15 zastosowaniu dwutlenku siarki w ilosci 100—110% w stosunku do ilosci stechiometrycznej.Niezbedny czas trwania procesu wynosi, zaleznie od stosowanych parametrów, a zwlaszcza zaleznie od temperatury, od kilkudziesieciu sekund do kil- 20 kunastu minut, przy czym w przypadku wprowa¬ dzania dwutlenku siarki w postaci gazowej czas ten jest stosunkowo najdluzszy, ze wzgledu na dominu¬ jacy dyfuzyjny charakter przemian.W celu zniwelowania przyrostu temperatury mie- 25 szaniny reakcyjnej, wynikajacego z egzotermicz- nosci przemian, przestrzen reakcyjna moze byc w trakcie procesu chlodzona.Po zakonczeniu hydrolizy mydel, a przed oddzie¬ leniem utworzonych kwasów tluszczowych, usuwa 33 sie z mieszaniny reakcyjnej ewentualny nadmiar dwutlenku siarki przez odpowiednie ogrzanie i/lub rozprezenie tej mieszaniny przy mozliwie duzym rozwinieciu powierzchni. Nastepnie doprowadza sie mieszanine do temperatury optymalnej dla 35 przyjetego sposobu separacji. Sposób ten moze byc w zasadzie dowolny, przy wykorzystaniu sil grawi¬ tacji lub sily odsrodkowej.Proces mozna prowadzic zarówno sposobem pe¬ riodycznym, jak i ciaglym. 40 Proces periodyczny prowadzi sie w autoklawie cisnieniowym, wyposazonym w elementy do wpro¬ wadzania i rozdzielania dwutlenku siarki, w ele¬ menty mieszajace i w elementy do wymiany ciepla, lub w podobnie wyposazonym zbiorniku otwartym. 45 Proces ciagly mozna prowadzic na przyklad w urzadzeniu skladajacym sie z mieszalnika strumie¬ niowego, cisnieniowego reaktora rurowego, elemen¬ tu redukcyjnego, deaeratora, wymienników ciepla i separatora wirówkowego lub grawitacyjnego. 50 Sposobem wedlug wynalazku otrzymuje sie wy¬ sokogatunkowe kwasy tluszczowe o jasnej barwie i malej ilosci zanieczyszczen. Proces moze byc cal¬ kowicie hermetyzowany. Manipulacja cieklym dwutlenkiem siarki jest latwa, gdyz moze on byc 55 dostarczany w butlach stalowych i nie wykazuje silnych wlasciwosci korozyjnych.Przyklad I. Roztwór wodny mydel porafina¬ cyjnych z neutralizacji alkalicznej oleju rzepako¬ wego, zawierajacy okolo 7% mydel sodowych wyz- 60 szych kwasów alifatycznych, pewna ilosc nadmia¬ rowego wodorotlenku sodowego i znaczna ilosc slu¬ zowych substancji towarzyszacych, zwlaszcza bial¬ kowych i fosfatydowych, ogrzewa sie do tempera¬ tury 90°C i przepuszcza sie z predkoscia 1000 65 kg/godzine przez mieszalnik strumieniowy pracu-58111 6 jacy na przeciwcisnienie 12 atn, w którym miesza sie go z cieklym dwutlenkiem siarki, doprowadza¬ nym w ilosci 14,4 kg/godzine. Mieszanine reakcyjna przeprowadza sie nastepnie sposobem ciaglym przez przeplywowy reaktor rurowy, w którym utrzymuje sie cisnienie 12 atn i temperature 95°C.W czasie przebywania mieszaniny w reaktorze, wy¬ noszacym okolo 6 minut, zachodzi hydroliza my¬ del. Mieszanine poreakcyjna, zawierajaca uwolnio¬ ne kwasy tluszczowe, przeprowadza sie przez zawór redukcyjny, rozprezajac ja do cisnienia atmosfe¬ rycznego i podaje na deaerator ociekowy, w którym nastepuje samoodparowanie nadmiaru dwutlenku siarki. Pozbawiona nadmiaru dwutlenku siarki i ochlodzona do temperatury 80PC mieszanine po¬ reakcyjna kieruje sie na separator wirówkowy typu talerzowego, w którym oddziela sie surowe kwasy tluszczowe, tworzace faze oleista, od odpadowej fa¬ zy wodnej, zawierajacej glównie siarczyn sodowy, a takze produkty otrzymane w wyniku przemian substncji towarzyszacych mydlom.Otrzymywane w powyzszy sposób z wydajnoscia 68 kg/godzine surowe kwasy tluszczowe wykazuja jasna barwe i moga byc stosowane do celów myd¬ larskich.Wydzielony w deaeratorze dwutlenek siarki mozna pochlaniac w absorbentach zasadowych lub zawracac ponownie do procesu, na przyklad absor¬ bujac go wstepnie w roztworze mydel porafinacyj¬ nych.Przyklad II. Roztwór wodny mydel porafi¬ nacyjnych z neutralizacji alkalicznej oleju kokoso¬ wego, w ilosci 2,5 tony, zawierajacy okolo 11% my¬ del sodowych wyzszych kwasów alifatycznych, pewna ilosc wodorotlenku sodowego i niewielka ilosc sluzowych substancji towarzyszacych, ogrzewa sie w zbiorniku otwartym, pionowym, z dnem stoz¬ kowym, do temperatury 80°C, a nastepnie rozpoczy¬ na sie wprowadzanie do tego roztworu gazowego dwutlenku siarki. Dwutlenek siarki wprowadza sie u dolu zbiornika przez belkotki posiadajace sita ze stalej substancji mikroporowatej, na przyklad z plyty filtracyjnej Schotta. Szybkosc wprowadzania 5 dwutlenku siarki utrzymuje sie na poziomie okolo 160 kg/godzine, umozliwiajacym calkowita jego ab¬ sorpcje w roztworze mydel. W czasie wprowadzania dwutlenku siarki utrzymuje sie temperature mie¬ szaniny reakcyjnej na poziomie 80°C i poddaje sie 10 ja intensywnemu mieszaniu. Po wprowadzeniu 40 kg dwutlenku siarki, w ciagu okolo 15 minut, na¬ stepuje wyrazne zmniejszenie zdolnosci absorbowa¬ nia go przez mieszanine, uwidaczniajace sie jego przechodzeniem do przestrzeni gazowej ponad 15 warstwe cieczy. Pojawienie sie w tej przestrzeni silnego, charakterystycznego zapachu dwutlenku siarki jest sygnalem do zakonczenia hydrolizy. Po zakonczeniu dozowania dwutlenku siarki wylacza sie mieszadlo i pozostawia mieszanine poreakcyjna 20 w zbiorniku na 45 minut do odstania, w czasie któ¬ rego zachodzi rozdzial faz cieklych. Nastepnie spuszcza sie ze zbiornika, przez króciec denny, fa¬ ze wodna, stanowiaca substancje odpadowa, i kolej¬ no faze oleista, zawierajaca kwasy tluszczowe. Po 25 przemyciu fazy oleistej goraca woda i ponownym odstaniu i rozdzieleniu faz, otrzymuje sie 260 kg surowych kwasów tluszczowych o bardzo jasnej barwie i slabym zapachu, nadajacych sie do róz¬ nych zastosowan technicznych. Otrzymane kwasy 30 zawieraja ponizej 1% zanieczyszczen. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób otrzymywania kwasów tluszczowych z mydel porafinacyjnych na drodze kwasnej hy- 35 drolizy, znamienny tym, ze hydrolize prowadzi sie traktuj-ac wodny roztwór mydel porafinacyjnych dwutlenkiem siarki, korzystnie w postaci cieklej, w temperaturze 20—130°C i pod cisnieniem 0—40 atn. PL