Способ получения метилового сложного эфира жирной кислоты и установка для осуществления способа

Номер патента: 2043

Опубликовано: 24.12.2001

Авторы: Паннинг Петер, Эргюн Нурхан

Есть еще 1 страница.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ получения метилового сложного эфира жирной кислоты, в частности дизельного топлива для транспортных средств, причем высшие насыщенные и ненасыщенные жиры растительного и/или животного происхождения смешивают с раствором сильной щелочи, в частности калиевой щелочи, в спирте, в частности в метаноле, и оба компонента на участке протекания реакции благодаря эмульгированию смеси путем реакции по граничным поверхностям раздела фаз, причем жиры переэтерифицируются в метиловый сложный эфир жирной кислоты, приводят в состояние химического равновесия и после достижения состояния химического равновесия остатки, как, например, триглицериды, глицерин, мыла, не переэтерифицированные жиры и т.п. отделяют от метилового сложного эфира жирной кислоты, отличающийся тем, что на участке (8) протекания реакции увеличивают поверхности раздела фаз смеси путем высокой или сильной динамической турбулентности.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокую или сильную динамическую турбулентность создают с помощью физических сил, например, механических усилий среза, как, например, в процессе расщепления эмульсии, путем динамического эмульгирования, например, с помощью турбулятора, или с помощью кавитационного эмульгирования, или с помощью ультразвука.

3. Способ, по меньшей мере, по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что не переэтерифицированные компоненты подвергают сепарированию и перед участком (8) протекания реакции снова направляют к жирам.

4. Установка для осуществления способа, по меньшей мере, по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, один резервуар (1) для жиров, а также по одному резервуару (2, 3) для хранения сильной щелочи и для спирта и соответственно, по меньшей мере, один смесительный резервуар (4) для их раствора; и, по меньшей мере, резервуар (1) и смесительный резервуар (4) соединены с участком (8) протекания реакции; и что к участку (8) протекания реакции подключено устройство (27) для разделения фаз эмульсии.

5. Установка по п.4, отличающаяся тем, что участок протекания реакции состоит из статической мешалки, причем статическая мешалка предпочтительно содержит трубу (26), наполненную шариками различной величины и/или вставные элементы, как, например, направляющие листы, пропеллеры, тела сопротивления или т.п.

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

1 Изобретение относится к способу получения метилового сложного эфира жирной кислоты, в частности, дизельного топлива для транспортных средств, причем высокие насыщенные и ненасыщенные жиры растительного или животного происхождения смешивают с раствором сильных щелочей, в частности, калиевой щелочи, в спирте, в частности, в метиловом спирте. Оба компонента на участке протекания реакции, благодаря эмульгированию смеси с помощью реакции на поверхностях раздела фаз,достигают своего состояния химического равновесия. При этом жиры переэтерифицируются в метиловый сложный эфир жирной кислоты. После достижения равновесного состояния остатки, как, например, триглицериды, глицерин,мыло, непереэтерифицированные жиры и т.п.,отделяют от метилового сложного эфира жирной кислоты. Изобретение относится также к установке для осуществления этого способа. Подобные способы известны, причем растворенную в спирте щелочь перемешивают с жиром или маслом в смесительном резервуаре примерно от 20 мин до 1 ч. После процесса перемешивания смесь отстаивают. Этот процесс отстаивания продолжается примерно 5-8 ч. После отстаивания отводят глицериновую фазу. Теперь жидкую фазу при необходимости снова смешивают с раствором калиевой щелочи в метаноле и соответственно повторяют процесс перемешивания и отвода. Переэтерифицированную жидкость затем нейтрализуют фосфорной кислотой, лимонной кислотой или другими кислотами, при этом выпадают в осадок мыла и калиевые соли кислот. В некоторых случаях проводят также промывку водой, причем вода поглощает мыло, калиевую щелочь и т.п. Эту фазу также сливают. Затем можно провести все возможные операции очистки. Также возможна технологическая операция отгонки, причем в промывной колонне воздух направляют в противотоке по отношению к сложному эфиру. Недостатком этого способа, в основу которого положен процесс переэтерификации при низком давлении, следует считать длительное время получения. Не говоря о процессе перемешивания, в фазе осаждения требуется продолжительное время отстаивания. Кроме того, необходима также большая площадь для резервуаров. Недостаток также выражается в больших капитальных затратах на тяжелые конструкции и фундаменты. Другой недостаток известного способа следует усматривать в том, что всегда имеет место более или менее значительное загрязнение топлива. Из публикации Falbe und Regitz, ROEMPPThieme Verlag Stuttgart-New-York 1990, стр. 1343 известен способ получения метилового сложного эфира жирной кислоты, при котором после отвода раствора глицерина в сепараторе 2 проводится дистилляция для очистки и - при необходимости - фракционирование метилового сложного эфира. Далее, можно достичь повышения скорости реакции при переэтерификации путем повышения температуры, а также с помощью щелочных или кислых катализаторов. Недостатком при этом способе является то, что за счет фазы осаждения в сепараторе для глицеринового раствора, а также возможности повышенной скорости реакции не происходит никакого значительного сокращения времени получения по сравнению с известным из приведенного выше уровня техники. Далее из описания к патенту Австрии ATPS 398 777 известен способ очистки сырых сложных эфиров растительных масел, при котором сложный эфир растительных масел получают путем щелочной переэтерификации. Переэтерификацию осуществляют избытком метилового спирта при добавке гидроокиси калия в качестве катализатора. Сырой сложный эфир растительных масел обрабатывают водяным паром, при этом образуется глицериновая фаза,которую отводят. При этом способе для переэтерификации проводят интенсивное перемешивание, а отработанный спирт после регенерации с помощью дистилляционной колонны можно использовать снова. Однако известны также способы, в основу которых положен процесс переэтерификации при высоком давлении. При этом переэтерификацию проводят в автоклаве при относительно коротком времени реакции. Недостаток таких способов и соответственно установок состоит в том, что абсолютно невозможно экономичное получение метилового сложного эфира жирной кислоты, т.е., например, дизельного топлива для транспортных средств. Кроме того, также известно, что процесс переэтерификации проводят в две ступени. При этом количественный и качественный выход надежно получается более высоким, чем при переэтерификации в один рабочий процесс, однако, и здесь нельзя достичь экономичности, так как имеют место высокие затраты на установку и получение. Задачей изобретения является создание способа получения метилового сложного эфира жирной кислоты, в частности, дизельного топлива для транспортных средств, который, с одной стороны, лишен недостатков известных способов, а с другой стороны, обеспечивает рациональное получение в доступной в экономическом отношении установке, предпочтительно в промышленной большой установке, но также и в малых установках приносит экономические преимущества. Способ согласно изобретению отличается тем, что на участке по мере протекания реакции благодаря высокой, или сильной динамической турбулентности увеличиваются поверхности раздела фаз смеси. 3 С помощью изобретения впервые становится возможным получать дизельное топливо,так называемое KO-Diesel или Biodiesel со всеми его преимуществами при оптимальных экологических производственных условиях. С помощью изобретения создаются положительные политико-экономические и экологические аргументы, которые побуждают к тому, чтобы еще более интенсивно переосмыслить роль обновляемой энергии и сырья. Другое неожиданное преимущество получается с помощью изобретения, а именно и в плане устранения отходов при удалении проблемных веществ. С помощью изобретения можно также экологично утилизировать старое пищевое масло. Применение старого пищевого масла в способе согласно изобретению является безусловно возможным, благодаря высокой чистоте конечного продукта. С помощью данного изобретения создается возможность ускорить реакцию за счет увеличения границ раздела и за счет динамических процессов при переэтерификации. Благодаря высокой или сильной турбулентности капли жидкой фазы практически эффективно уменьшаются, благодаря чему, таким образом, возникает много более мелких капель, вследствие чего получается намного большая поверхность и быстрее достигается химическое равновесие. Установление равновесия занимает между тем менее одной минуты. Отсюда получается огромное сокращение времени изготовления. Этот способ согласно изобретению, однако, непригоден для так называемого способа отстаивания,так как время отстаивания длилось бы слишком долго из-за тонкого распределения капель. В соответствии с особым признаком изобретения высокая, или сильная динамическая турбулентность создается с помощью физических сил, например, с помощью механических усилий среза. Предпочтительно при этом, чтобы с помощью усилий среза, которые могут создаваться механическим путем, обеспечивалась намного более сильная турбулентность, которая значительно повышает число капель за счет величины капель. Согласно другому варианту выполнения изобретения высокая, или сильная динамическая турбулентность получается с помощью процесса расщепления эмульсии. Благодаря расщеплению, возникает сильный поток проходящей жидкости, который в конце расщепления переходит в высокую турбулентность,или завихрения. Эта турбулентность, или завихрения приводят к увеличению поверхностей раздела фаз. Согласно специальному варианту выполнения изобретения высокая или сильная динамическая турбулентность получается благодаря динамическому эмульгированию, например, с помощью турбулятора. И в этом случае турбулентность, или завихрения приводят к увеличению поверхностей раздела фаз в смеси. 4 Согласно дальнейшему варианту выполнения изобретения высокая или сильная динамическая турбулентность создается с помощью кавитационного эмульгирования. С помощью этой технологической операции можно обеспечить дальнейшее сокращение времени реакции,так как оно благодаря этой оптимизации составляет теперь лишь несколько более 20 с. Согласно другому признаку изобретения большие поверхности раздела фаз получаются с помощью ультразвука. С помощью ультразвукового аппарата можно на участке протекания реакции создать также большие поверхности раздела, благодаря дальнейшему делению капель. Согласно дальнейшему развитию идеи изобретения переэтерификация проводится при повышенном давлении. Благодаря высокому давлению в сужениях участка протекания реакции возникает сильный поток, который опятьтаки в конце сужения приводит к высокой турбулентности. Согласно дальнейшему варианту выполнения изобретения переэтерификация начинается при высоком давлении, и давление снижается в процессе переэтерификации. Оказалось, что длину участка протекания реакции можно выбрать тем короче, чем больше потеря давления. Оказалось, что потеря давления способствует увеличению поверхностей раздела фаз. Предпочтительно при этом, чтобы давление в начале переэтерификации могло составлять до 200 бар. Конечно, благодаря этому повышается динамика турбулентности. Потеря давления на участке протекания реакции проявляется в увеличении поверхностей раздела и в динамике турбулентности. Согласно особому признаку изобретения разделение фаз эмульсии проводится физическим путем. С помощью этой предпочтительной технологической операции можно достичь отделения отдельных фаз смеси, причем благодаря механическим устройствам, как, например,фильтрационные установки, больше не проводится известная из уровня техники фаза отстаивания и заменяется рациональными современными промышленными методами. Согласно дальнейшему развитию изобретения после разделения фаз эмульсии проводится очистка метилового сложного эфира жирной кислоты. В принципе, с помощью этой технологической операции можно добиться получения чистого метилового сложного эфира жирной кислоты. Согласно специальному варианту выполнения изобретения разделение фаз эмульсии осуществляется при использовании сил поверхностного натяжения, в частности, путем фильтрации. Благодаря этому виду разделения фаз смеси достигается хорошая экономичность при промышленном получении. 5 Согласно дальнейшему особому варианту выполнения изобретения разделение фаз эмульсии осуществляется путем многоступенчатого фильтрования. При этом в первой ступени выпадает глицериновая фаза, а во второй ступени триглицериды в качестве задержанной фильтром фазы. В третьей ступени метанол отделяется от метилового сложного эфира жирной кислоты. Такую фильтрационную установку выполняют в виде поперечного фильтра (Crossflow Filter). Через эту предпочтительную технологическую операцию может проходить любое количество ступеней, и достигается желательная чистота. Таким образом можно в зависимости от цепей жирной кислоты получать летнее или зимнее дизельное топливо в качестве KO- илиBiodiesel. Согласно дальнейшему развитию изобретения для фильтрования используют фильтр из технологии мембран, например, из ультраи/или нано- и/или микрообласти. Такие фильтры при современной технологии обеспечивают безупречную работу, причем, и очистка этого фильтра является простой. Согласно особому признаку изобретения используют липофильные и/или гидрофильные и/или амфотерные фильтры. В соответствии с их задачей выбирают свойства фильтра. Согласно особому признаку изобретения разделение фаз эмульсии проводится химическим путем. Также такой путь является предпочтительным для разделения фаз, причем известное из уровня техники время отстаивания сокращается до минутного диапазона. Согласно особому варианту выполнения изобретения после установления равновесия,при необходимости, после разделения фаз эмульсии, проводится многоступенчатая дистилляция. После достижения равновесия можно непосредственно проводить дистилляцию, причем одновременно удаляется и метанол. Однако можно также проводить дистилляцию после фильтрования. Согласно особому признаку изобретения многоступенчатая дистилляция включает, по меньшей мере, одну вакуумную дистилляцию. С помощью этой предпочтительной технологической операции можно достичь целесообразного разделения отдельных веществ, причем благодаря вакууму можно снизить температуры, при которых проводится способ. В принципе, с помощью дистилляции можно добиться получения чистого метилового сложного эфира жирной кислоты. Согласно особому варианту выполнения изобретения многоступенчатая дистилляция включает, по меньшей мере, одно выпаривание,в частности, выпаривание с падающей пленкой. С помощью этого вида выпаривания достигается эффективное отделение осаждаемых веществ. Согласно другому особому варианту выполнения изобретения многоступенчатая дис 002043 6 тилляция включает, по меньшей мере, одно выпаривание, в частности, тонкопленочное выпаривание. Также с помощью этого вида выпаривания можно достичь целесообразного отделения веществ. Согласно дальнейшему развитию изобретения многоступенчатая дистилляция включает фракционированную конденсацию. Через эту предпочтительную технологическую операцию может проходить любое количество ступеней и достигается желательная чистота. Таким образом, можно, в зависимости от цепи жирной кислоты, получать летнее или зимнее дизельное топливо в виде КО- или Biodiesel. Согласно дальнейшему особому признаку изобретения не переэтерифицированные составляющие части подвергают сепарации и перед участком протекания реакции добавляют снова к жирам. Благодаря этому повышается выход экологического топлива из используемых базисных веществ. Задача изобретения решается, однако, также с помощью установки осуществления способа. Установка согласно изобретению отличается тем, что предусмотрен, по меньшей мере, один резервуар для жиров, а также по одной емкости для сильной щелочи и для спирта и соответственно, по меньшей мере, один смесительный резервуар для их раствора и, по меньшей мере,резервуар для жиров и смесительный резервуар связаны с участком протекания реакции, и что к участку протекания реакции подключено устройство для разделения фаз эмульсии. С помощью этой установки согласно изобретению впервые можно проводить способ согласно изобретению эффективно и с исчезающе малой долей нагрузки на окружающую среду. Установка согласно изобретению имеет то преимущество,что она компактна и, благодаря этому, экономична в изготовлении. Возможна конструкция в виде большого промышленного агрегата, который можно эксплуатировать с экономической выгодой. Согласно особому признаку изобретения участок протекания реакции состоит из статической мешалки. Благодаря такому варианту реализации изобретения, с помощью простого устройства достигают высокой, или сильной динамической турбулентности для фазы переэтерификации. Этот стандартный аппарат успешно зарекомендовал себя при использовании в установке согласно изобретению. Согласно еще одному варианту выполнения изобретения статическая мешалка предпочтительно имеет наполненную большими шариками трубу и/или при необходимости вставные элементы, как, например, направляющие листы,пропеллеры, тела сопротивления или т.п. Этот аппарат прост по конструкции и, благодаря этому, требует мало ухода при эксплуатации. Турбулентность возникает в первую очередь вслед 7 ствие быстрого протекания смеси вокруг шариков. В соответствии с дальнейшим развитием изобретения на участке протекания реакции предусмотрен динамический эмульгатор. Так как из участка протекания реакции должна выступать эмульсия, т.е. жидкость, которая имеет две фазы, которые вследствие Броуновского движения молекул поддерживаются во взвешенном состоянии, устройство такого рода более всего пригодно для того, чтобы очень быстро достичь этой цели. Согласно дальнейшему варианту выполнения изобретения эмульгатор представляет собой расщепляющий эмульгатор (Spaltemulgator). Это устройство имеет то преимущество, что ширина расщепления или длина расщепления может или могут быть выбраны свободно, в соответствии с требованиями. Благодаря этому, можно также оказывать влияние на следующие за расщеплением турбулентность, или завихрения. Согласно другому варианту выполнения изобретения на участке протекания реакции предусмотрен турбулятор. С помощью такого устройства тоже можно предпочтительным образом за короткое время достичь увеличения поверхности раздела фаз. Согласно особому варианту выполнения изобретения на участке протекания реакции предусмотрена смешанная форма расщепляющего эмульгатора и турбулятора, которая состоит, например, из перемещающихся относительно друг друга дисков, и подача эмульсии осуществляется в центре диска. Преимущество такого устройства следует видеть в том, что может быть достигнуто чрезвычайно короткое время реакции. Согласно дальнейшему варианту выполнения изобретения на участке протекания реакции предусмотрен кавитационный эмульгатор. С помощью такого устройства предпочтительным образом может быть достигнуто кратчайшее время реакции, не вызывая при этом количественных или качественных потерь. Согласно другому предпочтительному варианту выполнения изобретения на участке протекания реакции предусмотрено ультразвуковое устройство. Установка ультразвукового устройства оказалась предпочтительной, так как с его помощью можно целенаправленно ускорить переэтерификацию, благодаря большим поверхностям раздела фаз. Согласно совершенно особому признаку изобретения устройством для разделения фаз эмульсии является фильтрационное устройство. С помощью этого предпочтительного устройства можно достичь разделения фаз смеси, причем благодаря механическим устройствам оказывается излишней известная из уровня техники фаза отстаивания. Она заменяется рабочими операциями, которые проводятся с помощью ра 002043 8 циональных, современных промышленных устройств, установок или аппаратов. В соответствии с усовершенствованием изобретения в качестве фильтрационного устройства предусмотрен поверхностный фильтр по мембранной технологии. С помощью такого устройства предпочтительным образом достигаются лучшие результаты как в количественном, так и в качественном отношении. Согласно дальнейшему признаку изобретения поверхностный фильтр состоит из пористого носителя и нанесенного на этот носитель слоя, который действует, как мембрана. С помощью такого поверхностного фильтра установка может эксплуатироваться с максимальным эффектом и с оптимальным использованием энергии. Поверхностный фильтр, естественно, может быть выполнен и в виде пластины. Согласно варианту выполнения изобретения носитель выполнен в виде трубы. Преимущество этого варианта выполнения следует видеть в том, что обеспечен непрерывный процесс даже при различных количествах притока. В соответствии с усовершенствованием изобретения носитель состоит, например, из окиси алюминия, пористого стекла или силикатов. Такие материалы можно обрабатывать относительно просто и они оправдали себя при этом способе лучшим образом. Согласно другому признаку изобретения слой, действующий, как мембрана, имеет липофильные и/или гидрофильные и/или амфотерные свойства. Путем выбора этих свойств можно определить, какие фазы смеси проходят через фильтр и какие фазы остаются на фильтре. В соответствии с особым признаком изобретения действующий как мембрана слой представляет собой керамическую мембрану,которая состоит, например, из двуокиси титана,двуокиси циркония, кремния или соединений кремния или т.п. На этом слое с перечисленными материалами образуется покрывной слой из метилового сложного эфира жирной кислоты,который, например, не пропускает глицериновую фазу. На этом слое из двуокиси титана или двуокиси циркония не образуется никакого глицеринового слоя в качестве покрывного слоя. В соответствии с развитием изобретений действующий как мембрана слой имеет поры в нано- и/или микрообласти, в частности с размером 1-200 нм. Такие размеры пор могут быть получены по современным технологиям и дают отличные результаты. Согласно еще одному признаку изобретения фильтрационное устройство является молекулярным сетчатым фильтром или молекулярной сетчатой мембраной или включает молекулярный сетчатый фильтр или молекулярную сетчатую мембрану. С помощью таких специальных фильтров неожиданным образом оказалось возможным также отделение не переэте 9 рифицированных жиров от метилового сложного эфира жирной кислоты. Согласно усовершенствованию изобретения фильтрационное устройство выполнено многоступенчатым. В соответствии с желательной степенью очистки метилового сложного эфира жирной кислоты можно несколько фильтров расположить последовательно или параллельно. В соответствии с особым признаком изобретения к участку протекания реакции, при необходимости, после устройства для разделения фаз подключено дистилляционное устройство, состоящее, по меньшей мере, из выпарного аппарата и конденсатора. С помощью этой установки тоже можно осуществлять способ согласно изобретению с большой эффективностью. Согласно дальнейшему развитию изобретения в качестве выпарного аппарата предусмотрен выпарной аппарат с падающей пленкой. Такой выпарной аппарат имеет то преимущество, что оптимально используется подводимая тепловая энергия. Также возможно выпаривание в вакууме. Согласно дальнейшему варианту выполнения изобретения в качестве выпарного аппарата предусмотрен тонкопленочный выпарной аппарат. Также с помощью такого выпарного аппарата возможно выпаривание в вакууме. Кроме того, с помощью такого устройства достигаются лучшие результаты. Согласно специальному варианту выполнения изобретения в качестве выпарного аппарата предусмотрен ротационный пленочный выпарной аппарат. Благодаря центробежным силам ротационного пленочного выпарного аппарата испаряемая пленка является особенно тонкослойной, так что установка может эксплуатироваться с максимальной эффективностью и при оптимальном использовании энергии. Согласно дальнейшему усовершенствованию изобретения к дистилляционному устройству подключено разделительное устройство. Благодаря применению разделительного устройства можно просто контролировать осадок,например, глицерин, и определять его качество. В соответствии с установленным качеством определяют дальнейший ход процесса. Согласно дальнейшему развитию изобретения к устройству для разделения фаз эмульсии подключено разделительное устройство. Благодаря применению разделительного устройства можно просто контролировать осадок,например, глицерин, и определять его качество. В соответствии с установленным качеством определяют дальнейший ход процесса. Согласно другому признаку изобретения разделительное устройство соединено с соединительным трубопроводом, ведущим от емкости для жиров к реакционному участку. Если нужно 10 при анализе установить находящиеся в разделительном устройстве вещества, чтобы не оказалось в наличии еще не переэтерифицированных жиров, то их подвергают дальнейшей переэтерификации. Выход соответственно увеличивается. Согласно особому варианту выполнения изобретения для подачи жидкости в реакционный участок предусмотрен насос, в частности,насос высокого давления. Вмонтирование насоса высокого давления оправдывает себя предпочтительно потому, что турбулентность для переэтерификации достигает высокой динамики и, таким образом, большой поверхности раздела фаз. Согласно дальнейшему усовершенствованию изобретения избыточный метанол испаряется в реакторе разрежения. Благодаря этому этапу метиловый сложный эфир освобождается от метанола. Изобретение поясняется далее более подробно на основе примера выполнения, представленного в чертежах. При этом фиг. 1 - технологическая схема способа с дистилляционным устройством; фиг. 2 - технологическая схема способа с фильтрационным устройством. Вначале следует установить, что в описанном варианте выполнения одинаковые части или состояния снабжаются одинаковыми обозначениями или одинаковыми номерами частей,причем раскрытая в описании информация может быть перенесена по смыслу на одинаковые части или состояния с помощью одинаковых обозначений или одинаковых номеров частей. Далее также отдельные признаки из показанного примера выполнения могут представлять само по себе самостоятельные решения согласно изобретению. Согласно фиг. 1 резервуар 1 содержит высшие, насыщенные и ненасыщенные жиры растительного и/или животного происхождения. Далее, предусмотрен резервуар 2 для хранения сильной щелочи, в частности, калиевой щелочи,и другой резервуар 3 для хранения спирта, в частности, для метанола. Щелочь растворяют в спирте, причем этот процесс проводят в смесительном резервуаре 4. Для смешивания щелочи со спиртом в смесительном резервуаре 4 расположена мешалка 5. В подающих трубопроводах 6 резервуаров 2, 3 предусмотрены соответствующие регулирующие клапаны 7. Резервуар 1 для жиров и смеситель 4 с помощью соединительных труб 9 или 10 связаны с участком 8 переэтерификации. В соединительных трубах 9 или 10 установлены дополнительные регулирующие клапаны 7, а для подачи жиров и соответственно раствора на участок 8 переэтерификации предусмотрен насос 11 высокого давления. Участок 8 переэтерификации и соответственно участок 8 протекания реакции состоит из 11 статической мешалки 12, выполненной в этом случае в виде трубы 13, которая наполнена шариками 14 различной величины. В трубе 13 могут быть расположены другие вставные детали,как, например, направляющие листы, пропеллеры и т.п. Статическая мешалка 12 завихряет жидкость, подлежащую переэтерификациии из тройного сложного эфира в одинарный сложный эфир, с помощью высокой, или сильной турбулентности. Благодаря этому, очень сильно увеличивается поверхность раздела фаз. Это происходит за счет того, что размер капель жидкости, подлежащей переэтерификации,вследствие турбулентности сильно уменьшается и тем самым поверхность сильно увеличивается. Так как переэтерификация является реакцией,проходящей по граничным поверхностям, то увеличенная поверхность соответственно повышает скорость реакции, так что очень быстро устанавливается химическое равновесие. Для того, чтобы теперь оказать еще большее влияние на время реакции, процесс проводят при определенной температуре или процесс начинается при высоком давлении, которое в ходе процесса снижается. Увеличение поверхности раздела фаз можно было бы осуществить также с помощью ультразвука. Поэтому можно также реакционный участок снабдить ультразвуковым устройством. Жидкость, находящаяся в химическом равновесии, через трубопровод 17 подается в дистилляционное устройство 15. При необходимости перед дистилляционным устройством 15 в трубопроводе 17 можно предусмотреть устройство 16 для удаления метанола, например, выпарной аппарат с падающей пленкой. Дистилляционное устройство 15 состоит,по меньшей мере, из выпарного аппарата и конденсатора, причем дистилляционное устройство 15 выполнено по типу вакуумной дистилляции. Соответственно ступеням 18 дистилляционного устройства 15 отводятся отдельные вещества,как в данном случае метиловый эфир жирной кислоты. Конечно, могут найти применение самые различные выпарные аппараты. Так например,можно использовать выпарные аппараты с падающей пленкой, тонкопленочные выпарные аппараты, ротационные пленочные выпарные аппараты и т.п. Кроме того, дистилляционное устройство 15 включает также фракционированную конденсацию. В зависимости от выполнения дистилляционного устройства 15 можно оказывать влияние на степень чистоты метилового эфира жирной кислоты. Не переэтерифицированные компоненты отделяют и собирают в разделительном устройстве 19, которое через трубопровод 20 соединено с дистилляционным устройством 15. Для введения этих компонентов в разделительное устройство 19 в трубопроводе 20 предусмотрен 12 насос 21. В разделительном устройстве 19 эти компоненты анализируют и соответственно подвергают дальнейшей обработке. При необходимости часть не переэтирифицированных компонентов через трубопровод 22, который имеет насос 23, снова подают к жирам перед реакционным участком 8. Определенные составляющие части отводят из разделительного устройства 19 через устройство 24 для вывода. Согласно фиг. 2 резервуар 1 опять-таки содержит высшие, насыщенные и ненасыщенные жиры растительного и/или животного происхождения. Далее, предусмотрен также снова резервуар 2 для сильной щелочи, в частности, для калиевой щелочи, и другой резервуар 3 для спирта, в частности, для метанола. Щелочь растворяют в спирте, причем этот процесс проводят в смесительном резервуаре 4. Для смешивания щелочи со спиртом в смесительном резервуаре 4 расположена мешалка 5. В подающих трубопроводах 6 резервуаров 2, 3 для хранения предусмотрены соответствующие регулирующие клапаны 7. Резервуар 1 для жиров и смесительный резервуар 4 с помощью соединительных труб 9 или 10 связаны с участком 8 переэтерификации. В соединительных трубах 9 или 10 установлены дополнительные регулирующие клапаны 7, а для подачи жира и соответственно раствора на участок 8 переэтерификации предусмотрен насос 11 высокого давления. Участок 8 переэтерификации или участок протекания реакции состоит из динамического эмульгатора 25, который в этом случае образован изогнутой в виде спирали трубой 26, которая заполнена шариками различной величины. В трубе 26 могут быть снова расположены другие вставные элементы, как, например, направляющие листы, пропеллеры, тела сопротивления или т.п. Эмульгатор 25 завихряет жидкость,подлежащую переэтерификации из тройного сложного эфира в одинарный сложный эфир, с помощью высокой, или сильной турбулентности. Благодаря этому очень сильно увеличиваются поверхности раздела фаз. Это происходит благодаря тому, что вследствие турбулентности сильно уменьшается размер капель переэтерифицируемой жидкости и, таким образом, сильно увеличивается поверхность. Так как переэтерификация является реакцией, проходящей по граничным поверхностям, то благодаря увеличенной поверхности соответственно повышается скорость реакции, так что очень быстро устанавливается химическое равновесие. Вместо динамического эмульгатора 25 можно также установить расщепляющий эмульгатор или турбулятор или смешанную форму расщепляющего эмульгатора и турбулятора, или также кавитационный эмульгатор. Конечно,можно также установить два или больше эмульгаторов последовательно или параллельно. Увеличение поверхности раздела фаз можно также осуществить с помощью ультразвука. Поэтому 13 является возможным снабдить участок протекания реакции ультразвуковым аппаратом. Для того, чтобы теперь еще больше воздействовать на время реакции, процесс проводят при определенных температурах, например,40-70 С или начинают процесс с высокого давления, которое предпочтительно в ходе процесса снимается. Можно, однако, также выбрать диапазон температур, в котором избыточный метанол испаряется в испарительном реакторе и, благодаря этой операции, метиловый сложный эфир получается свободным от метанола. Жидкость, находящаяся в химическом равновесии, через трубопровод 17 направляется в устройство 7 для разделения фаз смеси. При необходимости перед устройством 27 в трубопроводе 17 можно установить устройство 28 для указания давления. Устройство 27 состоит, по меньшей мере,из фильтрационного устройства 29. Согласно структуре устройства 27 отделяются отдельные фазы, как например, метиловый сложный эфир жирной кислоты, и отводятся в месте 30 выхода. Глицериновую фазу можно извлекать для дальнейшего использования в месте 31 выхода. За счет выполнения фильтрационного устройства можно оказывать влияние на степень чистоты метилового сложного эфира жирной кислоты. Конечно, можно также метиловый сложный эфир жирной кислоты подвергать дальнейшей обработке в подключенном устройстве 32 для очистки. Точно так же допустимо,чтобы фильтрационное устройство 29 включало молекулярный сетчатый фильтр. Фильтрационное устройство 29 представляет собой поверхностный фильтр, который изготовлен по мембранной технологии и выполнен в виде трубы из пористого носителя,например, из окиси алюминия, и нанесенного на носитель слоя, например, слоя двуокиси титана. Слой может иметь амфотерные свойства, причем размер пор лежит в нано-диапазоне. Не переэтерифицированные составляющие части сепарируют и собирают в разделительном устройстве 19, которое посредством трубопровода 20 соединено с дистилляционным устройством 15. Для подачи этих составляющих частей в разделительное устройство 19 в трубопроводе 20 предусмотрен насос 21. В разделительном устройстве 19 эти составляющие части подвергают анализу и соответствующей дальнейшей обработке. При необходимости часть не переэтерифицированных компонентов через трубопровод 22, который имеет насос 23, снова направляется к жирам перед участком 8 протекания реакции. Определенные составляющие части отводят из разделительного устройства 19 через устройство 24 для вывода. В заключение ради порядка следует указать на то, что в чертежах отдельные конструктивные части и узлы для лучшего понимания изобретения представ 002043 14 лены непропорционально и с искажением масштаба. Отдельные признаки примера выполнения могут образовать предмет самостоятельного изобретения с помощью других отдельных признаков или же, соответственно сами по себе. Прежде всего отдельные, представленные на чертежах варианты выполнения могут образовать предмет самостоятельных решений согласно изобретению. Относящиеся к этому задачи и решения согласно изобретению можно позаимствовать из подробных описаний к этим чертежам. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения метилового сложного эфира жирной кислоты, в частности дизельного топлива для транспортных средств, причем высшие насыщенные и ненасыщенные жиры растительного и/или животного происхождения смешивают с раствором сильной щелочи, в частности калиевой щелочи, в спирте, в частности в метаноле, и оба компонента на участке протекания реакции благодаря эмульгированию смеси путем реакции по граничным поверхностям раздела фаз, причем жиры переэтерифицируются в метиловый сложный эфир жирной кислоты,приводят в состояние химического равновесия и после достижения состояния химического равновесия остатки, как, например, триглицериды,глицерин, мыла, не переэтерифицированные жиры и т.п. отделяют от метилового сложного эфира жирной кислоты, отличающийся тем, что на участке (8) протекания реакции увеличивают поверхности раздела фаз смеси путем высокой или сильной динамической турбулентности. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что высокую или сильную динамическую турбулентность создают с помощью физических сил,например, механических усилий среза, как, например, в процессе расщепления эмульсии, путем динамического эмульгирования, например,с помощью турбулятора, или с помощью кавитационного эмульгирования, или с помощью ультразвука. 3. Способ, по меньшей мере, по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что не переэтерифицированные компоненты подвергают сепарированию и перед участком (8) протекания реакции снова направляют к жирам. 4. Установка для осуществления способа,по меньшей мере, по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что она содержит, по меньшей мере, один резервуар (1) для жиров, а также по одному резервуару (2, 3) для хранения сильной щелочи и для спирта и соответственно, по меньшей мере, один смесительный резервуар (4) для их раствора; и, по меньшей мере, резервуар ку (8) протекания реакции подключено устройство (27) для разделения фаз эмульсии. 5. Установка по п.4, отличающаяся тем,что участок протекания реакции состоит из статической мешалки, причем статическая мешалка предпочтительно содержит трубу (26), наполненную шариками различной величины и/или вставные элементы, как, например, направляющие листы, пропеллеры, тела сопротивления или т.п.

МПК / Метки

МПК: C07C 67/03, B01J 19/00

Метки: сложного, эфира, способа, способ, метилового, получения, жирной, осуществления, установка, кислоты

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/9-2043-sposob-polucheniya-metilovogo-slozhnogo-efira-zhirnojj-kisloty-i-ustanovka-dlya-osushhestvleniya-sposoba.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ получения метилового сложного эфира жирной кислоты и установка для осуществления способа</a>

Похожие патенты