RU2556003C2 - Способ применения смолы таллового масла - Google Patents

Способ применения смолы таллового масла Download PDF

Info

Publication number
RU2556003C2
RU2556003C2 RU2012143376/04A RU2012143376A RU2556003C2 RU 2556003 C2 RU2556003 C2 RU 2556003C2 RU 2012143376/04 A RU2012143376/04 A RU 2012143376/04A RU 2012143376 A RU2012143376 A RU 2012143376A RU 2556003 C2 RU2556003 C2 RU 2556003C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resin
esters
acids
tall oil
evaporation
Prior art date
Application number
RU2012143376/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012143376A (ru
Inventor
Юхани САВИАЙНЕН
Микко РИНТОЛА
Тимо СААРЕНКО
Original Assignee
Форкем Ой
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=42074413&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2556003(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Форкем Ой filed Critical Форкем Ой
Publication of RU2012143376A publication Critical patent/RU2012143376A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2556003C2 publication Critical patent/RU2556003C2/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G3/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
    • C10G3/50Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids in the presence of hydrogen, hydrogen donors or hydrogen generating compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C10L1/026Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C10L1/08Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons for compression ignition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11BPRODUCING, e.g. BY PRESSING RAW MATERIALS OR BY EXTRACTION FROM WASTE MATERIALS, REFINING OR PRESERVING FATS, FATTY SUBSTANCES, e.g. LANOLIN, FATTY OILS OR WAXES; ESSENTIAL OILS; PERFUMES
    • C11B13/00Recovery of fats, fatty oils or fatty acids from waste materials
    • C11B13/005Recovery of fats, fatty oils or fatty acids from waste materials of residues of the fabrication of wood-cellulose (in particular tall-oil)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11CFATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C1/00Preparation of fatty acids from fats, fatty oils, or waxes; Refining the fatty acids
    • C11C1/02Preparation of fatty acids from fats, fatty oils, or waxes; Refining the fatty acids from fats or fatty oils
    • C11C1/04Preparation of fatty acids from fats, fatty oils, or waxes; Refining the fatty acids from fats or fatty oils by hydrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C11ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11CFATTY ACIDS FROM FATS, OILS OR WAXES; CANDLES; FATS, OILS OR FATTY ACIDS BY CHEMICAL MODIFICATION OF FATS, OILS, OR FATTY ACIDS OBTAINED THEREFROM
    • C11C3/00Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom
    • C11C3/003Fats, oils, or fatty acids by chemical modification of fats, oils, or fatty acids obtained therefrom by esterification of fatty acids with alcohols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1011Biomass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10Feedstock materials
    • C10G2300/1011Biomass
    • C10G2300/1014Biomass of vegetal origin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2400/00Products obtained by processes covered by groups C10G9/00 - C10G69/14
    • C10G2400/04Diesel oil
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/74Recovery of fats, fatty oils, fatty acids or other fatty substances, e.g. lanolin or waxes

Abstract

Изобретение относится к способу обработки смолы таллового масла. Способ обработки смолы таллового масла, содержащей стероловые спирты и, возможно, древесные спирты жирных кислот и смоляных кислот, источником которых является талловое масло, отличается тем, что: по меньшей мере часть жирных кислот и смоляных кислот высвобождают из стероловых эфиров и эфиров древесных спиртов и преобразуют в низшие алкиловые эфиры; полученные таким образом алкиловые эфиры удаляют путем испарения из смолы, затем конденсируют и полученный конденсат гидрируют. Заявлен также продукт, полученный представленным способом, и применение способа для получения топлива. Технический результат - использование смолы таллового масла, которая обычно является отходом, для получения топлива или компонента топлива. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу обработки смолы таллового масла, охарактеризованному в ограничительной части п.1 прилагаемой формулы изобретения.
В этом способе обрабатываемая композиция содержит стероловые эфиры жирных кислот и смоляных кислот, полученных из таллового масла и, возможно, эфиры других древесных спиртов.
Настоящее изобретение также относится к продукту в соответствии с пунктом 14 и к его применению в соответствии с пунктом 16 прилагаемой формулы изобретения.
Талловое масло является органическим возобновляемым натуральным продуктом, получаемым в качестве побочного продукта в целлюлозной промышленности. Широко известно, что талловое масло содержит смоляные кислоты, жирные кислоты, стеролы и другие древесные спирты, и небольшие количества неорганических соединений, например Na2S04, являющиеся остаточными продуктами, оставшимися после варки целлюлозы. Кроме того, талловое масло содержит катионы металлов, источником которых являются древесина и удобрения, полученные, например, из следующих элементов: Ca, Fe, Mg, P, Al, Zn, Mn, V, As и Si. Талловое масло может содержать также другие неорганические соединения. Наиболее часто они имеют форму резинатов и/или солей жирных кислот. Их процентное содержание обычно составляет от 140 до 280 ppm (миллионных долей). Это означает, что они связывают материал, молекулярная масса которого приблизительно в 6,7-7,5 раз превышает их собственную молекулярную массу. В зависимости от концентрации рассматриваемые материалы связывают, например, смоляные кислоты от 900 до 1900 ppm = максимально 0,2 масс.% в сыром талловом масле и приблизительно 0,6% в смоле, оставшейся после очистки таллового масла.
Смолу таллового масла, которая является остаточным продуктом очистки путем дистилляции, обычно сжигают в смеси с головным дистиллятом очистки таллового масла. Смола таллового масла содержит приблизительно 13% свободных смоляных кислот, приблизительно от 3% до 8% свободных жирных кислот, приблизительно 1% свободных стеролов и приблизительно 12% связанных стеролов и приблизительно 60% эфиров жирных кислот и эфиров жирных кислот древесных спиртов. Кроме того, смола содержит небольшое количество лигнина, молекулярная масса которого обычно составляет больше 1000, и димеры и олигомеры смоляных кислот.
Если целью применения смолы является получение автомобильного топлива из жирных кислот и смоляных кислот, содержащихся в смоле, остатки металлов необходимо удалить.
Топлива, содержащие остатки металлов, непригодны для применения в автомобилях; кроме того, эти остатки становятся каталитическими ядами в процессе гидрогенизации, который осуществляют при изготовлении автомобильных топлив для стабилизации топлива и предотвращения его окисления и для снижения точки застывания.
В соответствии с решением, описанным в опубликованной патентной заявке WO 2009131510, удаление этих катионов осуществляют путем обработки с применением серной кислоты и фосфорной кислоты и последующей фильтрации через фильтр <10 мкм. В соответствии с этой патентной заявкой для обработки применяют сырое талловое масло (СТМ).
Однако обработка известным способом не обеспечивает полного удаления цинка, ванадия и мышьяка. Удаление каждого из металлов при помощи отдельной кислотной обработки позволяет получить практически полное осаждение, но такой способ является дорогостоящим и сложным. Таким образом, для обработки СТМ в соответствии с известным решением необходима обработка большого количества материала. Эта обработка не удаляет лигнина и повышает его растворимость.
В патенте US 4426322 описана применяемая перед дистилляционной обработкой обработка СТМ при помощи воды под давлением, которая удаляет из таллового масла водорастворимые соли, главным образом Na2SO4, предпочтительно при температуре 130°C. Однако эта обработка не удаляет катионов, связанных со смоляными кислотами и жирными кислотами, а также волокон, содержащихся в суспензии.
В соответствии с патентом US 4248769 сульфатное мыло перед подкислением промывают раствором концентрированного Na2SO4, что позволяет удалить приблизительно 50% солей лигнинов, т.е. лигнанов.
В опубликованной патентной заявке US 2009/0217573 A1 описано получение из сырого таллового масла топлива для двигателей внутреннего сгорания. В соответствии с этой заявкой сырое талловое масло этерифицируют спиртом (C1-C8), воду и спирт отделяют, оставшуюся сухую эфирную смесь разделяют дистилляцией на две фракции, и уменьшают количество сернистых соединений путем удаления их при помощи дистилляции на разных этапах.
В статье, опубликованной в журнале Energy & Fuels (2001, 15, 1166-1172), описано преобразование смоляной фракции сырого таллового масла в автомобильное топливо. В соответствии с этой статьей сначала удаляют группы -COOH путем преобразования их в спирты или углеводороды, применяя термическое расщепление для удаления CO2. Для этого необходимы температура, составляющая приблизительно 400°C, и катализатор Ni-Mo. В соответствии с той же статьей возможна гидрогенизация непосредственно смоляных кислот при температуре от 350 до 400°C и давлении водорода 100 бар с применением Ni-Mo-оксидного катализатора на поверхности оксида алюминия. Это позволяет получить циклоалканы и гидрированные ароматические соединения.
Эксперименты, описанные в этой публикации, интересны тем, что в них применяли чистую смоляную фракцию (Unitol NCY/Arizona Chemical). Точка кипения основной части полученного продукта составляла приблизительно 320°С при нормальном давлении.
В патенте US 5705722 предложена гидрогенизация таллового масла, по существу не содержащего золы (дистиллированный продукт, кубовым остатком которого является смола таллового масла), при давлении Hz 4 МПа и температуре от 370°C до 450°С. Указано, что цетановое число приготовленного таким образом продукта является достаточно хорошим для применения этого продукта в качестве присадки к низкосортному дизельному топливу, являющемуся продуктом нефтехимии.
В описанных выше патентных документах систематически применяют фракции, из которых удалены химические вещества с высокой молекулярной массой, или, в соответствии с некоторыми публикациями, лабораторные испытания проведены с применением «чистых» химических веществ. Талловое масло и, в частности, его смола содержат большое количество катионов, являющихся каталитическими ядами. Следовательно, способы, основанные на гидрогенизации чистых химических веществ, не имеют промышленного применения.
Задачей настоящего изобретения является устранение по меньшей мере некоторых проблем, связанных с известной технологией, и обеспечение совершенно нового способа обработки смолы таллового масла, в особенности обработки, позволяющей получить из него автомобильное топливо или присадку к этому топливу.
Настоящее изобретение основано на том, что сначала смоляные и жирные кислоты высвобождают из их эфиров, содержащихся в смоле. Это можно осуществить, например, при помощи водного гидролиза или переэтерификации, или их комбинации, причем переэтерификацию по существу осуществляют при помощи низкомолекулярного спирта. После этого жирные кислоты, высвобожденные из эфиров с высокой молекулярной массой, или их низшие алкиловые эфиры, удаляют из смолы путем дистилляции или предпочтительно испарения. Пар конденсируют и выделяют.
Было обнаружено, что испарение предпочтительно осуществлять при помощи устройства, в котором смолу обрабатывают таким образом, что она по существу не кипит на поверхности испарения. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения этим устройством является испаритель с малым расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации (от англ. short path evaporator), т.е. устройство, в котором подлежащая нагреву поверхность и охлаждающая поверхность расположены близко друг к другу и в котором газовый поток, отделяемый от испаренной жидкости, является очень медленным вследствие большого размера поверхностей нагрева и конденсации. При применении такого устройства количество капель и других частиц, уносимых с газовым потоком, является минимальным.
Возможна гидрогенизация продуктов, приготовленных описанным способом, при которой гидрируются, т.е. насыщаются, двойные связи алкиловых эфиров жирных кислот, и группы -COOH или -COOCH3 жирных кислот преобразуются в диоксид углерода и метан или этан. С алкиловыми эфирами смоляных кислот происходит нечто подобное, с той разницей, что их кольцевая структура по меньшей мере частично размыкается. При таком способе образуется биокомпонент, пригодный для применения в качестве автомобильного топлива, например дизельного топлива.
Более конкретно способ в соответствии с настоящим изобретением в основном охарактеризован в ограничительной части п.1 прилагаемой формулы изобретения.
Продукт в соответствии с настоящим изобретением охарактеризован в п.14, и применение в соответствии с настоящим изобретением охарактеризовано в п.16 прилагаемой формулы изобретения.
Настоящее изобретение позволяет получить существенные преимущества. Так, оно позволяет значительно повысить экономическое значение компонентов смолы таллового масла по сравнению с получаемым от ее сжигания.
После отделения основной части эфиров жирных и смоляных кислот и свободных жирных и смоляных кислот путем их испарения в смоле остаются стеролы, которые также отделяют и которые являются даже более ценными, чем жирные кислоты.
Из присутствующих в талловом масле металлов Zn, As, Fe, Si и Pb и, по мнению некоторых специалистов, также Na и Са являются вредными каталитическими ядами, поскольку они забивают поры носителя катализатора, например активированного угля и Al2O3. Первые пять металлов в этом списке, т.е. Zn, As, Fe, Si и Pb, также являются каталитическими ядами при гидрогенизации. Кроме того, металлы совместно, например, с фосфором, присутствующие в автомобильных топливах, являются каталитическими ядами в каталитическом конвертере выхлопных газов, среди которых наиболее вредным является свинец. В реактивных топливах максимально допустимое общее количество металлов составляет от 5 до 98 ppb (миллиардная доля) (0,001 ppm), в зависимости от опубликованных источников.
В свою очередь, медь является наиболее вредной металлической примесью в товарном топливе с высокооктановыми компонентами. Уже при содержании 25 мкг/л она вызывает олигомерацию молекул (камедесмола).
Следовательно, металлы должны быть тщательно удалены из жирных и смоляных кислот, которые образуются из смолы таллового масла, и в основном образуют топлива, полученные из продуктов таллового масла.
В патентной публикации WO 2010/003504 описан способ адсорбции и абсорбции металлов из дизельного топлива. Это решение относится к удалению катионов Cu, Pb и Zn путем применения жирных кислот (R2COOH), которые наносят на порошок носитель.
Чистые и не содержащие металла жирные кислоты и смоляные кислоты или их эфиры, которые могут быть получены с помощью настоящего изобретения, наиболее востребованы, когда их применяют в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Можно гидрировать жирные кислоты, также вместе со смоляными кислотами, даже для получения топлива для газотурбинного двигателя.
Настоящее изобретение будет подробно описано ниже с помощью прилагаемого чертежа.
На чертеже представлена блок-схема технологического процесса в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.
В общем, настоящее изобретение включает следующее:
- основную часть жирных кислот и смоляных кислот высвобождают из их стероловых эфиров и, возможно, других эфиров древесных спиртов;
- предпочтительно их преобразуют в эфиры метанола или этанола или подобные низшие алкиловые эфиры;
- переэтерифицированные продукты удаляют из смолы путем испарения и затем конденсируют, предпочтительно непосредственно, и
- полученный конденсат гидрируют.
Под «основной частью» здесь подразумевается, что по меньшей мере приблизительно 50 мол. %, более предпочтительно по меньшей мере 70 мол. %, в особенности по меньшей мере 80 мол. % жирных кислот и смоляных кислот, содержащихся в смоле, высвобождают из их эфиров со стеролами и древесными спиртами, и преобразуют в низшие алкиловые эфиры.
Под «низшим спиртом» в настоящем контексте подразумевается спирт C1-4, предпочтительно метанол или этанол.
В соответствии с настоящим изобретением существует по меньшей мере два способа (см. фиг.1), в зависимости от того, каким образом жирные кислоты и смоляные кислоты высвобождают из стероловых эфиров и, возможно, из других эфиров древесных спиртов. Возможно также сочетание этих двух способов.
В соответствии с первым способом, обозначенном на чертеже Alt. 1, процесс начинается с водного гидролиза, предпочтительно являющегося гидролизом в кислой среде. На чертеже ссылочной позицией 1 обозначен этап гидролиза. Растворимые соли и по меньшей мере часть катионов, связанных с смоляными кислотами, растворяют в воде, которую удаляют после гидролиза путем декантации. Позицией 2 обозначен этап сушки.
Предпочтительно гидролиз осуществляют при температуре, составляющей приблизительно от 250°C до 360°C и соответственно при давлении от 40 до 86 бар, и, кроме того, осветление осуществляют при температуре, составляющей приблизительно 95°C. Возможно также осуществление гидролиза при температуре, составляющей приблизительно от 220°C до 280°C и соответственно при давлении от 25 до 65 бар.
На данном этапе растворимые соли и, по меньшей мере, некоторые из солей, растворенных за счет кислотности, еще находятся в водной фазе.
Описанный выше водный гидролиз может частично или полностью являться промывкой водой. Важно, чтобы на как можно большем количестве этапов как можно больше металлов, фосфора и твердой фазы было удалено из жирных кислот, смоляных кислот и/или их низших алкиловых эфиров (метиловых или этиловых эфиров), отделенных от смолы. После любой обработки водой смесь жирных кислот, подлежащая этерификации, должна быть тщательно высушена. Если смесь совсем не подвергают этерификации, а разделяют на части и гидрируют после разделения на месте дистилляции или в каком-либо другом месте, удаление металлов является столь же важным.
Особенным свойством водного гидролиза является то, что растворенные соли удаляются вместе с излишками воды, принимая во внимание, что перед испарением воды по меньшей мере большую часть воды декантируют для удаления из нее органических материалов. Следует понимать, что в контексте изобретения под водным гидролизом или гидролизом водяного пара подразумевается предварительная обработка перед возможной этерификацией спиртов.
Вместо водного гидролиза 1 можно осуществлять промывку водой, сушку и переэтерификацию. Таким способом можно удалить основную часть солей (Na2SO4).
Кроме того, в водном гидролизе можно применять метанол или этанол, что улучшает расщепление эмульсий и способствует переэтерификации (J. Am. Chem. Soc, 2001, 123 (41) pp.10101-10102).
Затем осуществляют переэтерификацию 3 с применением низшего спирта, обычно C1-4, такого как метанол или этанол, после высушивания реакционной смеси.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения переэтерификацию, осуществляемую с применением указанного низшего спирта, такого как метанол или этанол, применяют непосредственно (это решение обозначено на чертеже позицией Alt.2). В этом случае также применяют кислотный катализатор, который упрощает отделение металлов в созданную водную фазу, удаляемую путем декантации, или центрифугирования, или путем испарения.
Давление и температуру переэтерификации выбирают в зависимости от количества спирта, растворенного в смоле, и давления пара в смеси. Обычно давление выбирают таким образом, чтобы спирт не мог выкипать при выбранной температуре. Так, температура обычно составляет от 25°C до 300°C, например приблизительно от 50°C до 250°C, а давление является нормальным атмосферным давлением или выше, например максимально 150 бар (абс.), более предпочтительно максимально 100 бар (абс.), например приблизительно от 2 до 90 бар (абс.).
Переэтерификацию наиболее предпочтительно осуществляют при помощи метанола или этанола, используя кислотный катализатор, например серную кислоту или кислотную ионообменную смолу.
Эти переэтерификации и последующие сушки и испарения 5 всегда осуществляют непосредственно друг за другом.
Для максимального использования смолы, например, при изготовлении автомобильного топлива жирные кислоты, подлежащие высвобождению из эфиров, разделяют путем дистилляции 6.
Существует множество способов разделения, например при помощи фракционирующей колонны, которая обычно содержит возврат, или просто при помощи «стриппинг-дистилляции», при которой колонна не содержит возврата, но содержит несколько тарелок, или тонкопленочный испаритель, или испаритель с малым расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации.
Когда жирные кислоты или их эфиры испаряются, важно, чтобы они испарялись без кипения. Для этого можно применять тонкопленочный испаритель, но, в частности, применяемым испарителем является испаритель с малым расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации, содержащий каплеотделитель.
В испарителе с малым расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации поверхность конденсации и поверхность испарения находятся в одном пространстве и имеют приблизительно равный размер. Газы перемещаются на короткое расстояние с низкой скоростью. Таким образом, катионы металлов не перемещаются с поверхности нагрева на поверхность конденсации. Когда чистые эфиры жирных кислот образуются таким образом, легко осуществить их возможную гидрогенизацию, поскольку катализаторы не отравлены металлами.
Применение испарителя с малым расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации является предпочтительным, поскольку в этом случае, если какое-то количество металлов перемещается в дистиллят или эвапорит, то это количество является минимальным. Это важно, поскольку, когда алкиловые эфиры (обычно метиловые эфиры) жирных кислот или смоляных кислот, отделенные таким образом, применяют для изготовления дизельного топлива путем гидрогенизации, катализаторы гидрогенизации не являются загрязненными. Можно подавать эти эфиры вместе с нефтехимическим сырьем непосредственно для дальнейшей обработки на заводе по очистке нефти.
В обоих случаях вода и излишки спирта от переэтерификации сначала должны быть удалены в отдельном узле 4, и только после этого метиловые эфиры жирных кислот и смоляных кислот отделяют в высоком вакууме от других составляющих смолы.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения после удаления эфиров жирных кислот и смоляных кислот путем испарения стероловые соединения испаряют на этапе 6 при существенно пониженном давлении. Другой возможный способ состоит в том, что после испарения высвобожденных кислот кубовый остаток смолы растворяют в низшем спирте, в частности C1 или C2, и отделенную спиртовую фазу испаряют, а стеролы выделяют для дополнительной очистки.
В обоих случаях стеролы дистиллируют или испаряют при еще более низком давлении, чем жирные кислоты (Т, по существу, приблизительно 225°C, p - от 0,01 до 3,5 мбар).
Образованный испаренный алкиловый эфир конденсируется наиболее предпочтительно непосредственно после испарения. Обычно время между испарением и последующей конденсацией составляет приблизительно от 1 до 60 минут, предпочтительно приблизительно от 1 до 10 минут.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения способ состоит в том, что продукт, в котором жирные кислоты и смоляные кислоты уже не связаны в высокомолекулярные эфиры, высушивают для удаления из него воды (после декантации) и затем испаряют, предпочтительно в два этапа.
В этом случае композиция метилового эфира жирной кислоты и метилового эфира смоляной кислоты образуется в конденсате испарителя на первом этапе 5, и стероловая композиция образуется на следующем этапе 6. Остаток содержит нейтральные материалы и олигомеры, имеющие высокую точку кипения. Остаток также включает резинаты металлов.
На первом этапе рабочее давление составляет приблизительно от 3 до 15 мбар (абс.), а рабочая температура 220°C, и на втором этапе, как указано выше, рабочая температура наиболее предпочтительно составляет приблизительно 225°С, а рабочее давление от 0,01 до 3,5 мбар (абс.).
Таким образом, можно выделить приблизительно от 60% до 70% компонентов смолы, не содержащих солей металлов.
Хотя можно успешно применять метиловые эфиры без дополнительной очистки в качестве топлива для дизельных двигателей (Bioresource Technology Volume 98, issue 2 Jan. 2007 pp.241-246), продукт легко поддается окислению и олигомеризации.
Следовательно, фракцию алкиловых эфиров жирных и смоляных кислот при необходимости каталитически гидрируют и изомеризуют для повышения цетанового числа. При помощи гидрогенизации можно декарбоксилировать кислоты и насытить двойные связи.
Если на этом этапе требуется выделение стероловой фракции для окончательной очистки, ее отделяют путем испарения при пониженном давлении. Гидрогенизацию можно осуществлять известным по существу способом, например, описанным в публикации Petroleum and Science and Technology 16 (5&6), 597-609 (1998).
После испарения оставшуюся смолу (на чертеже «остаточная смола»), содержащую димерные смоляные кислоты, олигомеры, ликопены и древесные спирты, например лютеин и неоксантин и т.д., и соли металлов смоляной кислоты сжигают или применяют в качестве сырья для клеев.
В статье в журнале Petroleum and Science and Technology 16 (5&6), 597-609 (1998) описано превращение путем гидрогенизации таллового масла, из которого удалена смола (DPTO - от англ. «Depitched Tall Oil»), в превосходный улучшитель цетанового числа дизельного масла. В частности, в статье исследуется отравление катализаторов. Ясно, что отравление катализаторов значительно более вероятно при работе со смолой, чем при работе с талловым маслом, из которого удалена смола, и это отравление вызвано сравнительно более высоким содержанием металлов.
Описанным выше способом получают композицию, в которой общее содержание металлов составляет менее чем 50 мг/литр, и, кроме того, максимальное общее содержание (Cu+Pb+Zn) составляет 300 мкг/литр.
Следует сделать несколько замечаний по применению настоящего изобретения на предприятии по очистке таллового масла.
В принципе, можно применять установку для очистки таллового масла для осуществления реакций и физического разделения, описанных выше. Если не имеется испарителей с малым расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации, применяют тонкопленочный испаритель-каплеотделитель и ректификационную колонну, в которой уже низкий коэффициент дефлегмации отделяет разбрызгиваемые резинаты металлов. Однако преимущества применения испарителя с малым расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации состоят в малом падении давления и более низкой температуре поверхности испарения.
Обычная дистилляционная установка для таллового масла, пропускная способность которой составляет, например, 150000 тонн/год жирных кислот и смоляных кислот, производит приблизительно 60000 тонн/год смолы таллового масла. При обработке одной смолы на указанной дистилляционной установке, когда применяемые нижние бойлеры являются тонкопленочными испарителями или испарителями с падающей пленкой, и они работают со значительно более низкой пропускной способностью, поверхностное кипение является настолько незначительным, что едва ли какие-либо нежелательные соединения металлов попадают в дистиллят.
Перенос материала от нагревающей поверхности к конденсирующей почти исключительно ограничена испарением молекул при применении испарителя с малым расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации или одного из более обычных испарителей, таких как тонкопленочный испаритель и испаритель с падающей пленкой, при значительно более низкой пропускной способности, чем теплопроводность, на которую они рассчитаны.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения испарение осуществляют в тонкопленочном испарителе при пропускной способности, составляющей от 1/3 до 1/2 от исходной пропускной способности, на которую рассчитан испаритель.

Claims (17)

1. Способ обработки смолы таллового масла, содержащей стероловые спирты и, возможно, древесные спирты жирных кислот и смоляных кислот, источником которых является талловое масло, отличающийся тем, что:
- по меньшей мере часть жирных кислот и смоляных кислот высвобождают из стероловых эфиров и эфиров древесных спиртов и преобразуют в низшие алкиловые эфиры;
- полученные таким образом алкиловые эфиры удаляют путем испарения из смолы и затем конденсируют, и
- полученный конденсат гидрируют.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что жирные кислоты и смоляные кислоты сначала высвобождают по меньшей мере частично из стероловых эфиров или эфиров древесных спиртов, причем эти эфиры обычно имеют высокую молекулярную массу, с использованием водного гидролиза.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что жирные кислоты и смоляные кислоты высвобождают из стероловых эфиров или эфиров древесных спиртов, обычно имеющих высокую молекулярную массу, подвергая их реакции переэтерификации с низшими спиртами.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что смолу обрабатывают таким образом, что она по существу не кипит на поверхности испарения.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку осуществляют в испарителе с малым расстоянием между поверхностью испарения и поверхностью конденсации.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку осуществляют в испарителе с падающей пленкой при пропускной способности, равной от 1/3 до 1/2 от исходной пропускной способности, на которую рассчитан испаритель.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку осуществляют в тонкопленочном испарителе при пропускной способности, равной от 1/3 до 1/2 от исходном пропускной способности, на которую рассчитан испаритель.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что после удаления эфиров жирных кислот и смоляных кислот путем испарения стероловые соединения испаряют при значительно более низком давлении.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что кубовый остаток смолы, оставшийся после испарения высвобожденных кислот, растворяют в низшем спирте, и отделенную спиртовую фазу испаряют, и стеролы выделяют для дополнительной очистки.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислоты и эфиры декарбоксилируют путем гидрирования конденсата и двойные связи насыщают.
11. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что алкиловый эфир конденсируют непосредственно после испарения, и время между испарением и последующей конденсацией обычно составляет приблизительно от 1 до 60 минут, предпочтительно приблизительно от 1 до 10 минут.
12. Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что по меньшей мере приблизительно 50 мол.%, более предпочтительно по меньшей мере 70 мол.%, в особенности по меньшей мере 80 мол.% жирных кислот и смоляных кислот, содержащихся в смоле таллового масла, высвобождают из их эфиров со стеролами и древесными спиртами и преобразуют в низшие алкиловые эфиры.
13. Способ по п.11, отличающийся тем, что по меньшей мере приблизительно 50 мол.%, более предпочтительно по меньшей мере 70 мол.%, в особенности по меньшей мере 80 мол.% жирных кислот и смоляных кислот, содержащихся в смоле таллового масла, высвобождают из их эфиров со стеролами и древесными спиртами и преобразуют в низшие алкиловые эфиры.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что низшие алкиловые эфиры получают из спирта C1-4, предпочтительно из метанола или этанола.
15. Продукт, полученный способом по любому из пп.1-14.
16. Продукт по п.15, отличающийся тем, что перед гидрированием общее содержание в нем металла составляет менее 50 мг/литр, общее максимальное содержание (Cu+Pb+Zn) составляет не более 300 мкг/литр.
17. Применение способа по любому из пп.1-14 для получения топлива, в особенности автомобильного топлива, такого как дизельное топливо.
RU2012143376/04A 2010-03-26 2011-03-28 Способ применения смолы таллового масла RU2556003C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105308 2010-03-26
FI20105308A FI126337B (fi) 2010-03-26 2010-03-26 Menetelmä mäntyöljypien hyödyntämiseksi
PCT/FI2011/050256 WO2011117474A1 (en) 2010-03-26 2011-03-28 Method of utilizing tall oil pitch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012143376A RU2012143376A (ru) 2014-05-10
RU2556003C2 true RU2556003C2 (ru) 2015-07-10

Family

ID=42074413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012143376/04A RU2556003C2 (ru) 2010-03-26 2011-03-28 Способ применения смолы таллового масла

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9624442B2 (ru)
EP (1) EP2553052B1 (ru)
BR (1) BR112012024413B1 (ru)
CL (1) CL2012002680A1 (ru)
FI (1) FI126337B (ru)
RU (1) RU2556003C2 (ru)
SE (1) SE537513C2 (ru)
WO (1) WO2011117474A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR102012001584A2 (pt) * 2012-01-24 2018-05-29 Maria Aparecida Cirone Taboada - Me Processo de produção de biodiesel de alto rendimento empregando triglicerídeos de alta acidez com geração de glicerina 90% isenta de sais
FI127206B2 (en) 2012-04-18 2021-08-31 Upm Kymmene Corp Method for producing biofuel or biofuel components
FI124101B (en) 2012-05-14 2014-03-14 Hankkija Maatalous Oy Modified tall oil fatty acid
FI126331B (en) 2013-04-02 2016-10-14 Upm Kymmene Corp Renewable hydrocarbon composition
FI126330B (en) * 2013-04-02 2016-10-14 Upm Kymmene Corp Renewable hydrocarbon composition
FI125589B2 (en) * 2013-04-08 2022-03-31 Stora Enso Oyj Processes for deoxidation of bio-based materials and production of bio-based terephthalic acid and olefinic monomers
FI124918B (fi) 2013-05-14 2015-03-31 Hankkija Maatalous Oy Mäntyöljyrasvahappo
FI126029B (en) * 2013-10-17 2016-05-31 Upm Kymmene Corp Process for the preparation of hydrocarbons
FI125051B (fi) 2013-10-24 2015-05-15 Hankkija Oy Mäntyöljyrasvahappo
PL3068413T3 (pl) 2013-11-13 2021-03-08 Hankkija Oy Dodatek paszowy zawierający kwas żywiczny
FI126958B (en) 2015-05-25 2017-08-31 Forchem Oyj Production of sterols
EP3714027A4 (en) * 2017-11-21 2021-08-18 SunPine AB METHOD FOR THERMAL TREATMENT OF TALLÖLPECH (TOP)
FI128591B (en) 2018-07-13 2020-08-31 Neste Oyj Fractionation of biomass-based material

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4524024A (en) * 1983-02-10 1985-06-18 The Badger Company, Inc. Processes of recovering fatty acids and sterols from tall oil pitch
WO2008006190A1 (en) * 2006-07-11 2008-01-17 Pioneer Biofuel Inc. Production of a refinery feedstock from soaps produced during a chemical pulping process
WO2008099051A2 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Ravintoraisio Oy Process for isolation of fatty acids, resin acids and sterols from tall oil pitch
WO2009011639A2 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Sunpine Ab Diesel range fuels from carboxylic acids with plant origin
US20090056201A1 (en) * 2007-08-27 2009-03-05 Endicott Biofuels Ii, Llc Production of Ester-based Fuels Such As Biodiesel From Renewable Starting Materials
RU2008128480A (ru) * 2005-12-12 2010-01-20 Несте Ойл Ойй (Fi) Способ получения углеводородов

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3238164A (en) 1963-11-06 1966-03-01 Hercules Powder Co Ltd Tall oil pitch-c1-c18 monohydric alcohol compositions and use thereof in rubber
CA2230373A1 (en) 1998-02-20 1999-08-20 Forbes Medi-Tech Inc. Method for the preparation of phytosterols from tall oil pitch
DE60133460D1 (de) 2001-09-07 2008-05-15 Raisio Staest Oy Verfahren zur Isolierung von Sterinen und/oder Wachsalkoholen aus Talölprodukten
CA2514700A1 (en) 2003-02-21 2004-09-02 Setsuo Sato Process for obtaining fatty acid alkyl esters, rosin acids and sterols from crude tall oil
FI118007B (fi) * 2005-04-22 2007-05-31 Forchem Oy Menetelmä sterolien erottamiseksi mäntyöljypiestä
CN101297024B (zh) * 2005-10-26 2011-11-09 桑佩有限责任公司 来自粗妥尔油的车用燃料和精细化学品
US7998339B2 (en) * 2005-12-12 2011-08-16 Neste Oil Oyj Process for producing a hydrocarbon component
US20080163543A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-10 Ramin Abhari Process for producing bio-derived fuel with alkyl ester and iso-paraffin components
US7982076B2 (en) 2007-09-20 2011-07-19 Uop Llc Production of diesel fuel from biorenewable feedstocks
US9221869B2 (en) * 2008-03-10 2015-12-29 Sunpine Ab Recovery of phytosterols from residual vegetable oil streams

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4524024A (en) * 1983-02-10 1985-06-18 The Badger Company, Inc. Processes of recovering fatty acids and sterols from tall oil pitch
RU2008128480A (ru) * 2005-12-12 2010-01-20 Несте Ойл Ойй (Fi) Способ получения углеводородов
WO2008006190A1 (en) * 2006-07-11 2008-01-17 Pioneer Biofuel Inc. Production of a refinery feedstock from soaps produced during a chemical pulping process
WO2008099051A2 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Ravintoraisio Oy Process for isolation of fatty acids, resin acids and sterols from tall oil pitch
WO2009011639A2 (en) * 2007-07-19 2009-01-22 Sunpine Ab Diesel range fuels from carboxylic acids with plant origin
US20090056201A1 (en) * 2007-08-27 2009-03-05 Endicott Biofuels Ii, Llc Production of Ester-based Fuels Such As Biodiesel From Renewable Starting Materials

Also Published As

Publication number Publication date
EP2553052A4 (en) 2014-02-26
SE537513C2 (sv) 2015-05-26
EP2553052A1 (en) 2013-02-06
SE1200658A1 (sv) 2012-10-24
BR112012024413B1 (pt) 2019-01-22
FI20105308A (fi) 2011-09-27
FI126337B (fi) 2016-10-14
EP2553052B1 (en) 2016-09-28
CL2012002680A1 (es) 2013-06-07
WO2011117474A1 (en) 2011-09-29
FI20105308A0 (fi) 2010-03-26
US9624442B2 (en) 2017-04-18
US20130041192A1 (en) 2013-02-14
RU2012143376A (ru) 2014-05-10
BR112012024413A2 (pt) 2017-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2556003C2 (ru) Способ применения смолы таллового масла
RU2569681C2 (ru) Способ и система для производства компонентов топлива
JP6556243B2 (ja) 水熱浄化プロセス
EP2268769B1 (en) Conversion of crude tall oil to renewable feedstock for diesel range fuel compositions
EP2935545B1 (en) Biorefining of crude tall oil
FI124508B (fi) Menetelmä ja laitteisto polttoainekomponenttien valmistamiseksi raakamäntyöljystä
WO2013165644A1 (en) Bio-oil fractionation
FI128827B2 (en) Process for cleaning renewable feedstocks that include fatty acids
FI130495B (en) PROCEDURE FOR REFINING CRUDE OIL
FI130577B (en) TALL OIL RESIDUE COMPOSITION AND USE
RU2588185C2 (ru) Способ и устройство для очистки таллового масла

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant