Спосіб отримання ефіру карбонової кислоти

Корисна модель відноситься до галузі переробки жирів, зокрема до способів отримання ефірів карбонових кислот переетерифікацією жирів біологічного походження шляхом алкоголізу. Відомим є спосіб отримання ефіру карбонової кислоти [патент України №2000052953, МКВ:С07С67/03, пріоритет від 23.11.1998], в якому вихідний продукт у вигляді жирних речовин рослинного або тваринного походження змішують з метанолом та лужним розчином калію і створюють умови для отримання хімічної рівноваги шляхом емульгування реакційної суміші (РС) з ділянкою відокремлення фаз, де жир піддають трансетерифікації з отриманням метилового ефіру карбонової кислоти з наступним очищенням останнього. При досягненні хімічної рівноваги з реакційної суміші виводять гліцеринову фазу і інші осади. При цьому поверхню поділу суміші збільшують шляхом потужної динамічної турбулентності, яку здійснюють в реакційній зоні. Трансетерифікацію починають проводити при високому тиску. Протягом процесу тиск знижують. За рахунок збільшення поверхні поділу фаз під дією турбулентності хімічна рівновага досягається набагато швидше, що скорочує час процесу. Загальними ознаками відомого способу і рішення, що заявляється, є проведення трансетерифікації вихідного продукту у вигляді жиру біологічного походження шляхом змішування його з одноатомним спиртом у присутності каталізатора, виведення гліцеринової фази з реакційної суміші, отримання готового продукту і його очищення. Відомий спосіб дозволяє за рахунок збільшення поверхні поділу фаз під дією турбулентності скоротити час досягнення хімічної рівноваги реакційної суміші, однак разом з гліцериновою фазою, що виводять з реакційної суміші, втрачається значна кількість спирту і каталізатору, які містяться в ній, що підвищує витрати ви хідних компонентів трансетерифікації. За прототип вибраний спосіб отримання ефіру карбонової кислоти [за патентом США №5354878, МКВ: С07С67/03, пріоритет від 26.03.1993 p.], що включає проведення переетерифікації жиру і/або масла біологічного походження шляхом змішування його з одноатомним спиртом, в якості якого використовують метанол у присутності каталізатора, в якості якого використовують гідроокис натрію при температурі реакції до 100°С. Переетерифікацію виконують у послідовно з’єднаних реакторах. Вихідний жир і/або масло біологічного походження подають у перший реактор, в який вводять метиловий спирт та гідроокис натрію і виконують переетерифікацію з переміщенням реакційної суміші у наступний реактор, в який додають спирт і каталізатор. З реакційної суміші кожного реактора виводять гліцеринову фазу, яку використовують для очистки вихідного продукту. З останнього реактора отримують готовий продукт - метиловий ефір, який піддають очищенню. Використання гідроокису натрію, як дешевого каталізатора дає можливість знизити витрати на отримання метилового ефіру. Загальними ознаками способу за прототипом і рішення, що заявляється, є трансетерифікація вихідного продукту у вигляді жиру і/або масла біологічного походження шляхом змішування його з одноатомним спиртом у присутності каталізатора в технологічному ланцюзі послідовно з’єднаних реакторів, виведення гліцеринової фази з реакційної суміші, отримання з останнього реактора готового продукту і його очищення. Спосіб за прототипом дозволяє знизити витрати за рахунок використання дешевого каталізатора, однак при виведенні гліцеринової фази з реакційної суміші, разом з нею втрачаються залишки спирту, а також каталізатору, які містяться у масі гліцеринової фази, що підвищує ви трати кількості вихідних матеріалів і знижує вихід готового продукту. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу отримання ефіру карбонової кислоти шляхом застосування особливої технології для того, щоб забезпечити підвищення виходу гото вого продукту. Поставлена задача вирішується тим, що у способі отримання ефіру карбонової кислоти, що включає трансетерифікацію вихідного продукту у вигляді жиру і/або масла біологічного походження шляхом змішування його з одноатомним спиртом у присутності каталізатора в технологічному ланцюзі послідовно з’єднаних реакторів, виведення гліцеринової фази з реакційної суміші, отримання з останнього реактора готового продукту і його очищення, відповідно до корисної моделі, вихідний продукт піддають попередній обробці в додатковому реакторі, встановленому перед першим реактором технологічного ланцюга, гліцериновою фазою, виведеною з решти реакторів, після чого гліцеринову фазу відбирають з додаткового реактора на переробку, а реакційну суміш з додаткового реактора спрямовують у перший реактор технологічного ланцюга. Перераховані ознаки є суттєвими ознаками корисної моделі і забезпечують досягнення технічного результату - підвищення виходу готового продукту. Доцільно гліцеринову фазу з додаткового реактора відбирати з витримкою, що дорівнює 20-25 хвилин від початку попередньої обробки нею вихідного продукту. Причинно-наслідковий зв’язок суттєви х ознак корисної моделі з технічним результатом, що досягається, виявляється в наступному. Особливістю способу, що пропонується, є те, що його виконання можливе тільки в ступінчастому процесі трансетерифікації, в якому біологічний жир піддають обробці одноатомним спиртом в присутності каталізатора в послідовно з’єднаних реакторах шляхом змішування компонентів при заданих параметрах температури і тиску і переміщення реакційної суміші з одного реактора в інший, в результаті чого в реакторах крім готового продукту - е фіру карбонової кислоти - утворюється гліцеринова фаза, що містить гліцериди, спирт і каталізатор. Піддавання вихідного продукту попередній обробці в додатковому реакторі гліцериновою фазою, виведеною з решти реакторів, дозволяє використовувати повторно для реакції трансетерифікації спирт і каталізатор, що містяться в гліцериновій фазі, знижуючи тим самим витрати вихідних спирту та каталізатору і підвищуючи вихід е фіру карбонових кислот. При цьому, відповідно до технології, зменшують кількість гліцеринової фази в реакційній суміші першого реактора шляхом відбирання її для переробки. Таким чином відмітні ознаки, а саме те, що вихідний продукт піддають попередній обробці в додатковому реакторі, встановленому перед першим реактором технологічного ланцюга, гліцериновою фазою, виведеною з решти реакторів, після чого гліцеринову фазу відбирають з додаткового реактора на переробку, а реакційну суміш з додаткового реактора спрямовують у перший реактор технологічного ланцюга, разом з суттєвими ознаками, загальними з прототипом, забезпечують підвищення виходу готового продукту, що підтверджує зв’язок суттєви х ознак корисної моделі з технічним результатом, що досягається при її використанні. Нижче наводиться опис способу отримання карбонової кислоти і приведені приклади його конкретного виконання з посиланням на схематичне креслення, на якому показано: Фігура. Спосіб отримання ефіру карбонової кислоти, технологічна схема процесу. Спосіб отримання ефіру карбонової кислоти включає трансетерифікацію вихідного продукту у вигляді жиру і/або масла біологічного походження шляхом змішування його з одноатомним спиртом у присутності каталізатора в те хнологічному ланцюзі послідовно з’єднаних реакторів (1,2,...N), ви ведення гліцеринової фази (ГФ, див. фігура) з реакційної суміші, отримання з останнього реактора (N) готового продукту і його очищення, при цьому вихідний продукт піддають попередній обробці в додатковому реакторі (3), встановленому перед першим реактором (1) технологічного ланцюга, гліцериновою фазою, виведеною з решти реакторів (1,2,...N), після чого гліцеринову фазу відбирають з додаткового реактора (3) на переробку, а реакційну суміш з додаткового реактора (3) спрямовують у перший реактор (1) технологічного ланцюга. Спосіб виконують у те хнологічному ланцюгу, що складається з послідовно встановлених і з’єднаних між собою реакторів з отриманням з останнього реактора технологічного ланцюга метилового ефіру карбонової кислоти, який далі піддають очищенню. Вихідний продукт, в якості якого використовують жир або масло біологічного походження, нагрівають у теплообміннику (4) до 55-60°С і подають у перший реактор (1) технологічного ланцюга, через додатковий реактор (3), який встановлений перед першим реактором (1). Одночасно в порожнину першого реактора (1) подають одноатомний спирту вигляді метанолу або етанолу разом з каталізатором, в якості якого використовують гідроокис калію. Опісля 20-25 хвилин з реакційної суміші першого реактора (1) виводять утворену в результаті реакції трансетерифікації гліцеринову фазу, яку спрямовують у порожнину додаткового реактора (3), а реакційну суміш з першого реактора (1) переміщують через відстійник 5 у другий реактор (2), в якому повторюють операції, що виконували в першому реакторі (1) і так далі по технологічному ланцюгу. Таким чином, гліцеринова фаза, яка містить у своїй масі частину спирту і каталізатору, з усі х без виключення реакторів, починаючи з першого (1,2,..N), потрапляє в масу біологічного жиру або масла, що міститься в порожнині додаткового реактора (3), де суміш перемішують і підігрівають до 55-60°С. У вихідний продукт екстрагуються при цьому ді- і моногліцериди, а також спирт і каталізатор. Спирт, що міститься в гліцериновій фазі, частково вступає в реакцію трансетерифікації з гліцеридами, що містяться у додатковому реакторі (3), чому сприяє наявність каталізатора в зазначеній гліцериновій фазі, що дозволяє використовувати повторно для реакції трансетерифікації відпрацьовані раніше в інших реакторах спирт і каталізатор, знижуючи тим самим витрати зазначених компонентів і підвищуючи вихід готового продукту. Опісля 20-25 хвилин щодо введення гліцеринової фази у додатковий реактор (3) гліцеринову фазу відбирають для переробки, а реакційну суміш переміщують у перший реактор (1). Нижче, у табличному вигляді, наводяться приклади конкретного виконання способу отримання ефіру карбонової кислоти шляхом трансетерифікації рапсового масла холодного пресування (приклад 1) і рапсового масла рафінованого за ТУ У 15.4 - 350930-003-2004 (приклад 2) з використанням метанолу в якості одноатомного спирту і гідроокису калію в якості каталізатору. Таблиця № Вихідний продукт, кг Метанол, кг КОН, кг Вихід готового продукту, кг 1 2 4,60 4,56 0,696 0,638 0,056 0,046 4,336 4,300 Підвищення виходу готового продукту в порівнянні з прототипом, % 0,21 0,25 Порівняльний з прототипом аналіз дозволяє зробити висновок, що спосіб отримання ефіру карбонової кислоти, що заявляється, відрізняється тим, що базується на принципово новому технологічному рішенні проблеми вибору технологічних операцій і послідовності їхнього проведення, яке полягає в тому, що в способі отримання ефіру карбонової кислоти шляхом трансетерифікації жирів біологічного походження одноатомним спиртом у присутності лужного каталізатору за рахунок попередньої обробки вихідного продукту гліцериновою фазою ді- і моногліцериди, а також спирт і каталізатор, що містяться в ній, використовують повторно для реакції трансетерифікації. Зазначені ознаки дозволяють знизити витрати одноатомного спирту та каталізатору на реакцію трансетерифікації і підвищити вихід готового продукту на 0,21-0,25%, що дає рішенню, що заявляється, перевагу перед прототипом.