CS275868B6

CS275868B6 - Způsob hydrogenace rostlinných olejů, tuků a volných mastných kyselin

Info

Publication number: CS275868B6
Application number: CS904737A
Authority: CS
Inventors: Jiri Prof Ing Drsc Zajic; Ivan Ing Csc Dedek; Jiri Ing Csc Cmolik; Ivan Ing Csc Fort
Original assignee: Vysoka Skola Chem Tech
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-03-18
Also published as: CS473790A3

Abstract

Způsob hydrogenace za přítomnosti vodíku a niklového katalyzátoru ci jiných druhů heterogenních katalyzátorů na bázi platiny a palladia spočívá v tom, že reakce probíhá v tangenciálním toku směsi a oblast míchání je charakterizována rozmezím Reynoldsova kritéria pro míchání 1 až 6.104.

Description

Vynález se týká způsobu hydrogenace rostlinného oleje, tuku nebo nenasycených volných mastných kyselin za přítomnosti Ni-katalyzátoru nebo jiného vhodného typu katalyzátoru a dispergovaného vodíku, kdy se vhodným způsobem míchání vytváří velmi účinný tangenciální tok uvedené reakční směsi.

Hydrogenace olejů, tuků a volných mastných kyselin náležela a náleží i v současné době k významným technologickým procesům tukového průmyslu. Touto operací se získávají vhodné tuky pro potravinářské účely k výrobě margarínů, pokrmových tuků, emulgátorů a dalších druhů výrobků, ale tímto technologickým procesem se získávají také základní suroviny k výrobě technických produktů jako např. derivátů nasycených mastných kyselin, mýdel apod.

Jedním z nejdůležitějších faktorů procesu hydrogenace v heterogenním uspořádání je přenos hmoty, konkrétně vodíku, objemovou fází na povrch zrn katalyzátoru, transport nenasycených mastných kyselin na tento povrch a pochopitelně i zpětné pochody. Proto u šaržového způsobu hydrogenace bude značně ovlivňovat přenos hmoty, a tím i rychlost reakce, případně i selektivitu, vhodný způsob míchání. Pro optimalizaci hydrogenace je proto důležité věnovat pozornost nejen vlivu intenzity míchání, ale i vlivu geometrických poměrů vlastního reaktoru, vlivu geometrie míchadla na distribuci vodíku v reakční směsi a jeho pracovní charakteristice. Tyto makrokinetické prvky tvoří, vedle reakčních podmínek jako je tlak a průtok vodíku, teplota, typ a^:koncentrace katalyzátoru, významný soubor dalších technologických parametrů v procesu hydrogenace. Při stávající technologii hydrogenace se používají dva typy míchadel, které vytvářejí buď radiální nebo axiální tok míchané kapaliny a tomu i odpovídající distribuci vodíku a účinnost přenosu hmoty. Proto musí míchací zařízení splňovat ve složitém třífázovém systému heterogenního způsobu hydrogenace několik základních požadavků. V prvé řadě by mělo intenzivně rozptylovat vodík v podobě jemné disperze (bublinek), protože rychlost procesu je přímo úměrná mezifázovému povrchu. Dále je nutné zajistit intenzivní cirkulaci , a tím v podstatě zádrž plynu (průměrnou dobu styku fází). K uvedeným požadavkům na míchací zařízení přistupuje potřeba uvést částice katalyzátoru do vznosu.

Při hydrogenaci tukových surovin se používají míchadla turbínová nebo vrtulová, většinou o poměru průměru míchadla k průměru reaktoru 0,3 až 0,4. Výjimku netvoří ani míchadla, kde se tento poměr zvyšuje na 0,5, Moderním řešením v současnosti je umístění několika míchadel nad sebou, většinou vrtulových. Přesto ani tyto typy míchadel nesplňují zcela požadavky na vysoce účinný přenos hmoty, a tím poměrně málo ovlivňují rychlost vysycování dvojných vazeb mastných kyselin volných nebo vázaných v triacylglycerolech.

Ovedené nevýhody odstraňuje způsob hydrogenace rostlinných olejů, tuků a volných mastných kyselin za přítomnosti vodíku a katalyzátoru na bázi niklu nebo jiných vhodných heterogenních katalyzátorů, který spočívá v tom, že reakce probíhá v tangenciálním toku reakční směsi v uzavřeném reaktoru a oblast míchání je charakterizována rozmezím Reynoldso4 va kritéria pro mícháni 1 až 6.10 .

Rychlost vysycování dvojných vazeb mastných kyselin se podstatně zvýší intenzivnějším přenosem hmoty v heterogenním procesu hydrogenace zavedením způsobu míchání podle vynálezu. Tangenciální tok reakční směsi hydrogenovaného materiálu, katalyzátoru a vodíku vytváří pomaloběžné míchadlo o optimálním poměru průměru míchadla a délky bočních ramen. Tím se dosáhne velmi jemné disperze vodíku, jeho mnohem delší doby zádrže v hydrogenované surovině a mnohem účinnějšího přenosu hmoty. Výsledný efekt představuje několikanásobné zvýšení reakční rychlosti bez snížení selektivity procesu.

Způsob hydrogenace olejů, tuků a mastných kyselin podle vynálezu je dále doložen ná sledujícími příklady.

CS 275868 B 6 _q

Příklad 1

Ztužován byl polorafinovaný slunečnicový olej o jodovém čísle (dále JČ) 136,2, čísle kyselosti (dále ČK) 0,2 a obsahu fosfolipidů (dále PL) 0,01 % hm, v množství 3,5 dm³ za přítomnosti Ni-katalyzátoru (Nysel 0M-3) 0,2 % hmot. Ni/olej, průtoku vodíku 360 dm⁵.h^-1(přívod vodíku byl trubkou o průměru 8 mm ve středu reaktoru 1 qm nad dnem), při frekvenci otáček míchadla 6,7 s^-1 (typ kotvy) (Re = 1,77.10⁴). Rychlostní konstanta reakce byla vy3 -1 x počtena 10,5.10 (min ). JČ za. 100 minut mělo hodnotu 43,8. ‘

Příklad 2

Ztužován byl stejný polorafjnovaný slunečnicový olej za stejných podmínek jako v příkladu 1, mimo rychlost míchání, která byla vyjádřená frekvencí otáček 16,7 s ¹ (Re = = 4,42.10⁴). Rychlostní konstanta reakce měla hodnotu 33,6.10⁵ (min ⁵). JČ za 50 minut dosáhlo hodnotu 35,3.

Příklad 3

Ztužován byl stejný polorafinovaný slunečnicový olej za stejných podmínek jako v příkladu 1 s rozdílem, že bylo použito turbinové míchadíb vytvářející radiální tok reakční směsi. Frekvence otáček byla 6,7 s^-1 (Re = 0,46.10⁴). Rychlost reakce vyjádřená rychlostní 3 -1 x konstantou byla 3,1.10 (min ). JC za 120 minut dosáhlo hodnoty 86,1.

Příklad 4

Podmínky experimentu byly stejné jako v příkladu 3, pouze frekvence otáček míchadla byla vyšší, a to 20,0 3^-1 (Re = 1,4.10⁴). Rychlost hydrogenace vyjádřená rychlostní konstantou byla 10,5.1ο·⁵ (min^-1). JČ za 120 minut mělo hodnotu 35,5.

Příklad 5

Podmínky experimentu byly stejné jako v příkladu 1, s tím rozdílem, že bylo použito vrtulové míchadlo dle ON 691019, frekvence otáček míchadla byla 20,0 s¹ (Re = 1,4.10⁴). Rychlost hydrogenace vyjádřená rychlostní konstantou byla 7,5.10⁵ (min^-1). JČ za 120 minut mělo hodnotu 55,4.

Příklad 6

Ztužován byl polorafinovaný řepkový olej o JČ 118,2, ČK 0,3, obsah PL 0,032 % hmot, za stejných podmínek jako v příkladu 1. Rychlost reakce vyjádřená rychlostní konstantou byla 9,9.10⁵ (min^-1) (Re = 1,77.10⁴). JČ za 100 minut mělo hodnotu 53,2.

Příklad 7

Byly ztužovány destilované mastné kyseliny získané štěpením živočišného tuku o JČ 60,2, ČK 195,6 za stejných podmínek jako v příkladu 2. JČ dosažené za 60 minut hydrogenace mělo hodnotu 3,2.

Příklad 8

Byl ztužován polorafinovaný slunečnicový olej za stejných podmínke jako v příkladu 1 (Re = 1,77.10⁴) s tím rozdílem, že obsah katalyzátoru v reakční směsi byl 0,05 % hmot. Ni/olej. Rychlost reakce vyjádřená rychlostní konstantou byla 8,2.10⁵ (min^-1). JČ za 80 minut reakce mělo hodnotu 71,2.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Způsob hydrogenace rostlinných olejů, tuků nebo volných mastných kyselin za přítomnosti vodíku a niklového katalyzátoru o koncentraci 0,02 až 0,5 % hmot, nikl/olej nebo jiných vhodných druhů heterogenních katalyzátorů na bázi platiny Pt, palladia Pd a dalších, vyznačující se tím, že reakce probíhá v tangenciálním toku směsi a oblast míchání je cha4 rakterizována rozmezím Reynoldsava kritéria pro míchání 1. až 6.10 .