Спосіб одержання складного алкілового ефіру

Номер патенту: 92885

Опубліковано: 27.12.2010

Автор: ЧОУ Чіх-Чун

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб одержання першого складного алкілового ефіру, який включає:

змішування джерела масла, що містить тригліцерид, з першим первинним моноспиртом або першим вторинним моноспиртом в першому органічному розчиннику з одержанням першого розчину, де кожна молекула першого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом;

взаємодію тригліцериду з першим первинним моноспиртом або першим вторинним моноспиртом в присутності першої ліпази з одержанням першого складного алкілового ефіру, де перший розчин не зазнає розділення фаз протягом реакції, і як побічний продукт утворюють гліцерин; і

одержання першого складного алкілового ефіру розділенням фаз першого складного алкілового ефіру і гліцерину після видалення першого органічного розчинника і першого первинного або вторинного моноспирту, який не прореагував, випарюванням.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає:

змішування отриманого таким чином першого складного алкілового ефіру з другим первинним моноспиртом або другим вторинним моноспиртом, необов'язково у другому органічному розчиннику, з одержанням другого розчину, де перший складний алкіловий ефір забруднений моногліцеридами, дигліцеридами або тригліцеридом, і кожна молекула другого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом;

взаємодію моногліцеридів, дигліцеридів або тригліцериду з другим первинним моноспиртом або другим вторинним моноспиртом в присутності другої ліпази з одержанням другого складного алкілового ефіру, де другий розчин не зазнає розділення фаз протягом реакції; і

виділення як першого, так і другого складного алкілового ефіру з другого розчину.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший органічний розчинник являє собою С4-С8 третинний спирт.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший органічний розчинник являє собою трет-бутанол, 2-метил-2-бутанол, 2,3-диметил-2-бутанол, 2-метил-2-пентанол, 3-метил-3-пентанол, 3-етил-3-пентанол, 2,3-диметил-2-пентанол, 2,3-диметил-3-пентанол, 2,2,3-триметил-3-пентанол, 2-метил-2-гексанол або 3-метил-3-гексанол.

5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший органічний розчинник являє собою піридин.

6. Спосіб за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що перший первинний моноспирт або перший вторинний моноспирт містить від 1 до 18 атомів вуглецю.

7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що джерело масла являє собою рослинну олію, тваринний жир або жирові відходи.

8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перша ліпаза іммобілізована на носії.

9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перша ліпаза являє собою ліпазу з candida antarctica, ліпазу з thermomyces lanuginosa, ліпазу з pseudomonas fluorescens, ліпазу з pseudomonas cepacia або ліпазу з chromobacterium viscosum.

10. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що першу реакційну стадію здійснюють при 0-95 °С.

11. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що першу реакційну стадію здійснюють протягом 1-180 хвилин.

12. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає нагрівання джерела масла до 150-215 °С і охолоджування нагрітого джерела масла до температури реакції перед першою стадією змішування.

13. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає додавання складного алкілового ефіру до першого розчину перед першою реакційною стадією.

14. Спосіб одержання першого складного алкілового ефіру, який включає:

змішування джерела масла, що містить карбонову кислоту, з першим первинним моноспиртом або першим вторинним моноспиртом в першому органічному розчиннику з одержанням першого розчину, де кожна молекула першого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом;

взаємодію карбонової кислоти з першим первинним моноспиртом або першим вторинним моноспиртом в присутності першої ліпази з одержанням першого складного алкілового ефіру, де перший розчин не зазнає розділення фаз протягом реакції, і як побічний продукт утворюють воду; і

виділення першого складного алкілового ефіру видаленням першого органічного розчинника, першого первинного або вторинного моноспирту, який не прореагував, і води за допомогою випарювання.

15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перший органічний розчинник являє собою С4-С8 третинний спирт.

16. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перший органічний розчинник являє собою трет-бутанол, 2-метил-2-бутанол, 2,3-диметил-2-бутанол, 2-метил-2-пентанол, 3-метил-3-пентанол, 3-етил-3-пентанол, 2,3-диметил-2-пентанол, 2,3-диметил-3-пентанол, 2,2,3-триметил-3-пентанол, 2-метил-2-гексанол або 3-метил-3-гексанол.

17. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перший органічний розчинник являє собою піридин.

18. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перший первинний моноспирт або перший вторинний моноспирт містить від 1 до 18 атомів вуглецю.

19. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що джерело масла являє собою рослинну олію, тваринний жир або жирові відходи.

20. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що джерело масла являє собою гідролізну фракцію рослинної олії, тваринного жиру або жирових відходів.

21. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перша ліпаза іммобілізована на носії.

22. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перша ліпаза являє собою ліпазу з candida antarctica, ліпазу з thermomyces lanuginosa, ліпазу з pseudomonas fluorescens, ліпазу з pseudomonas cepacia або ліпазу з chromobacterium viscosum.

23. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що першу реакційну стадію здійснюють при 0-95 °С.

24. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що першу реакційну стадію здійснюють протягом 1-180 хвилин.

25. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що додатково включає нагрівання джерела масла до 150-215 °С і охолоджування нагрітого джерела масла до температури реакції перед першою стадією змішування.

26. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що додатково включає додавання складного алкілового ефіру до першого розчину перед першою реакційною стадією.

27. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що додатково включає:

змішування отриманого таким чином першого складного алкілового ефіру з другим первинним моноспиртом або другим вторинним моноспиртом, необов'язково у другому органічному розчиннику, з одержанням другого розчину, де перший складний алкіловий ефір забруднений моногліцеридами, дигліцеридами або карбоновою кислотою і кожна молекула другого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом;

взаємодію моногліцеридів, дигліцеридів або карбонової кислоти з другим первинним моноспиртом або другим вторинним моноспиртом в присутності другої ліпази з одержанням другого складного алкілового ефіру, де другий розчин не зазнає розділення фаз протягом реакції; і

виділення як першого, так і другого складного алкілового ефіру з другого розчину.

Текст

1. Спосіб одержання першого складного алкілового ефіру, який включає: змішування джерела масла, що містить тригліцерид, з першим первинним моноспиртом або першим вторинним моноспиртом в першому органічному розчиннику з одержанням першого розчину, де кожна молекула першого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом; взаємодію тригліцериду з першим первинним моноспиртом або першим вторинним моноспиртом в присутності першої ліпази з одержанням першого складного алкілового ефіру, де перший розчин не зазнає розділення фаз протягом реакції, і як побічний продукт утворюють гліцерин; і одержання першого складного алкілового ефіру розділенням фаз першого складного алкілового ефіру і гліцерину після видалення першого органічного розчинника і першого первинного або вторинного моноспирту, який не прореагував, випарюванням. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає: змішування отриманого таким чином першого складного алкілового ефіру з другим первинним моноспиртом або другим вторинним моноспиртом, необов'язково у другому органічному розчиннику, з одержанням другого розчину, де перший складний алкіловий ефір забруднений моногліцеридами, дигліцеридами або тригліцеридом, і кожна молекула другого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом; взаємодію моногліцеридів, дигліцеридів або тригліцериду з другим первинним моноспиртом або другим вторинним моноспиртом в присутності другої ліпази з одержанням другого складного алкілового ефіру, де другий розчин не зазнає розділення фаз протягом реакції; і 2 (19) 1 3 92885 4 нічному розчиннику з одержанням першого розчину, де кожна молекула першого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом; взаємодію карбонової кислоти з першим первинним моноспиртом або першим вторинним моноспиртом в присутності першої ліпази з одержанням першого складного алкілового ефіру, де перший розчин не зазнає розділення фаз протягом реакції, і як побічний продукт утворюють воду; і виділення першого складного алкілового ефіру видаленням першого органічного розчинника, першого первинного або вторинного моноспирту, який не прореагував, і води за допомогою випарювання. 15. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перший органічний розчинник являє собою С4-С8 третинний спирт. 16. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перший органічний розчинник являє собою третбутанол, 2-метил-2-бутанол, 2,3-диметил-2бутанол, 2-метил-2-пентанол, 3-метил-3-пентанол, 3-етил-3-пентанол, 2,3-диметил-2-пентанол, 2,3диметил-3-пентанол, 2,2,3-триметил-3-пентанол, 2-метил-2-гексанол або 3-метил-3-гексанол. 17. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перший органічний розчинник являє собою піридин. 18. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перший первинний моноспирт або перший вторинний моноспирт містить від 1 до 18 атомів вуглецю. 19. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що джерело масла являє собою рослинну олію, тваринний жир або жирові відходи. 20. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що джерело масла являє собою гідролізну фракцію рослинної олії, тваринного жиру або жирових відходів. 21. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перша ліпаза іммобілізована на носії. 22. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що перша ліпаза являє собою ліпазу з candida antarctica, ліпазу з thermomyces lanuginosa, ліпазу з pseudomonas fluorescens, ліпазу з pseudomonas cepacia або ліпазу з chromobacterium viscosum. 23. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що першу реакційну стадію здійснюють при 0-95 °С. 24. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що першу реакційну стадію здійснюють протягом 1180 хвилин. 25. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що додатково включає нагрівання джерела масла до 150-215 °С і охолоджування нагрітого джерела масла до температури реакції перед першою стадією змішування. 26. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що додатково включає додавання складного алкілового ефіру до першого розчину перед першою реакційною стадією. 27. Спосіб за п. 14, який відрізняється тим, що додатково включає: змішування отриманого таким чином першого складного алкілового ефіру з другим первинним моноспиртом або другим вторинним моноспиртом, необов'язково у другому органічному розчиннику, з одержанням другого розчину, де перший складний алкіловий ефір забруднений моногліцеридами, дигліцеридами або карбоновою кислотою і кожна молекула другого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом; взаємодію моногліцеридів, дигліцеридів або карбонової кислоти з другим первинним моноспиртом або другим вторинним моноспиртом в присутності другої ліпази з одержанням другого складного алкілового ефіру, де другий розчин не зазнає розділення фаз протягом реакції; і виділення як першого, так і другого складного алкілового ефіру з другого розчину. Алкоголіз рослинних олій і тваринних жирів був екстенсивно досліджений з метою отримання складних алкілових ефірів жирних кислот, які можна використовувати як дизельне паливо. Каталізатори алкоголізу, що звичайно використовуються, включають гідроксиди і алкоголяти лужних металів. Дані неферментні каталізатори невигідні, оскільки їх необхідно видаляти з гліцерином, побічним продуктом, і не можна використати повторно. Крім того, очищення гліцерину є важким, оскільки він містить значну кількість такого каталізатора. Як альтернатива, для отримання складних алкілових ефірів з натуральних масел в реакції ферментного алкоголізу були використані ліпази, ферментні каталізатори. Однак вони можуть бути інактивовані деякими спиртами, що використовуються в реакції алкоголізу, або гліцерином, що утворюється в даній реакції. Заміна або регенерація ліпази збільшує вартість. Таким чином, існує необхідність в розробці рентабельного способу отримання складних алкілових ефірів у прийнят ному з комерційної точки зору масштабі, в якому інактивація ліпази мінімізована. Даний винахід оснований на відкритті того факту, що складні алкілові ефіри високої чистоти можна легко отримати з масляної сировини (наприклад, рослинних олій або тваринних жирів) каталізованою ліпазою реакцією, в якій інактивація ліпази мінімізована. У одному аспекті, даний винахід пропонує спосіб отримання складного алкілового ефіру реакцією переетерифікації або естерифікації. Спосіб включає (1) змішування джерела масла, що містить тригліцерид або карбонову кислоту, з першим первинним спиртом або першим вторинним спиртом в першому органічному розчиннику з отриманням першого розчину; де кожна молекула першого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом; (2) взаємодія тригліцериду або карбонової кислоти з першим первинним спиртом або першим вторинним спиртом в присутності першої ліпази з отриманням першого складного алкілового ефіру, де перший розчин не зазнає розділення 5 фаз протягом реакції, і (3) виділення першого складного алкілового ефіру з першого розчину. Приклади прийнятного джерела масла включають рослинну олію (наприклад, олію мікроводоростей), тваринний жир (наприклад, риб'ячий жир, свине сало, топлений жир або твердий тваринний жир), відходи топленого тваринного жиру (наприклад, жир з відходів ресторанів) або їх гідролізні фракції (наприклад, карбонові кислоти). Перед стадією змішування джерело масла можна нагріти до 150-215°С і охолодити до кімнатної температури. Перед взаємодією джерело масла можна змішати з першим первинним спиртом або першим вторинним спиртом в першому органічному розчиннику, отримуючи однофазовий розчин. Приклади першого первинного і вторинного спиртів включають спирти, що містять від 1 до 18 атомів вуглецю, такі як метанол, етанол, ізопропанол, ізобутанол, 3-метил-1-бутанол, гексанол, октанол, деканол або лауриловий спирт. Приклади першого органічного розчинника включають піридин або С4-С8 третинний спирт (наприклад, трет-бутанол, 2-метил-2-бутанол, 2,3-диметил-2-бутанол, 2метил-2-пентанол, 3-метил-3-пентанол, 3-етил-3пентанол, 2,3-диметил-2-пентанол, 2,3-диметил-3пентанол, 2,2,3-триметил-3-пентанол, 2-метил-2гексанол або 3-метил-3-гексанол). Перший органічний розчинник також можна змішати з іншими прийнятними розчинниками. Переважно, перший органічний розчинник можна змішати зі складним алкіловим ефіром, який може являти собою складний алкіловий ефір, отриманий способом за даним винаходом, або складний алкіловий ефір, отриманий з інших джерел (наприклад, отриманий з комерційного джерела). Коли перший органічний розчинник використовують спільно з іншим розчинником, його додають в кількості, достатній для збереження гомогенності першого розчину протягом реакції, за допомогою цього мінімізуючи інактивацію першої ліпази. Термін "ліпаза" відноситься до ферменту, здатного каталізувати реакцію переетерифікації або естерифікації. Приклади включають ліпазу з Candida antarctica, ліпазу з thermomyces lanuginosa, ліпазу з pseudomonas fluorescens, ліпазу з pseudomonas серасіа або ліпазу з chromobacterium viscosum. Перша ліпаза може включати одну ліпазу або комбінацію двох або більше ліпаз. Ліпазу переважно іммобілізують на носії в першому реакторі. Реакцію переетерифікації або естерифікації можна здійснювати при 095°С (наприклад, 20-95°С) протягом 1-180 хвилин (наприклад, 10-90 хвилин або 20-60 хвилин), щоб отримати перший складний алкіловий ефір. У ході реакції переетерифікації між джерелом масла, що містить тригліцерид, і першим первинним або вторинним спиртом як побічний продукт утворюється гліцерин. Несподівано було виявлено, що перший складний алкіловий ефір можна легко отримати розділенням фаз першого складного алкілового ефіру і гліцерину після видалення першого органічного розчинника і першого первинного або вторинного спирту, який не прореагував, за допомогою випарювання. Вищезгадане джерело масла також може містити моногліцери 92885 6 ди, дигліцериди або карбонові кислоти. Моногліцериди і дигліцериди взаємодіють з першим первинним або вторинним спиртом схожим чином, як і тригліцерид. Карбонові кислоти взаємодіють з першим первинним або вторинним спиртом за допомогою реакції естерифікації, в якій як побічний продукт утворюється вода, і її можна легко видалити протягом процесу випарювання. Протягом реакції естерифікації між джерелом масла, що містить карбонову кислоту, і першим первинним або вторинним спиртом як побічний продукт утворюється вода (гліцерин не утворюється). Також несподівано було виявлено, що перший складний алкіловий ефір можна легко отримати, видаляючи перший органічний розчинник, перший первинний або вторинний спирт, який не прореагував, і воду за допомогою випарювання. Коли вищезгадане джерело масла містить значну кількість тригліцеридів, дигліцеридів або моногліцеридів, перший складний алкіловий ефір можна отримати способом, описаним в попередньому параграфі. Якщо отриманий вище перший складний алкіловий ефір забруднений моногліцеридами, дигліцеридами, тригліцеридом або карбоновою кислотою, домішки можна видалити додатковою взаємодією зі спиртом за допомогою іншої реакції переетерифікації або естерифікації. Конкретно, перший складний алкіловий ефір можна змішати з другим первинним спиртом або другим вторинним спиртом, необов'язково у другому органічному розчиннику, з отриманням другого розчину. Кожна молекула другого органічного розчинника містить 4-8 атомів вуглецю і гетероатом. Другий органічний розчинник може бути таким же або відмінним від першого органічного розчинника. Другий первинний або вторинний спирт, переважно, є таким же, як перший первинний або вторинний спирт. Моногліцериди, дигліцериди, тригліцерид або карбонова кислота у другому розчині потім можуть прореагувати з другим первинним або другим вторинним спиртом в присутності другої ліпази, даючи другий складний алкіловий ефір. У даній реакції другий розчин не зазнає розділення фаз. Друга ліпаза може бути такою ж або відмінною від першої ліпази. Потім отримані таким чином перший і другий складний алкілові ефіри можна виділити з другого розчину. Переважно, другий складний алкіловий ефір ідентичний першому складному алкіловому ефіру. Деталі одного або декількох варіантів здійснення винаходу на практиці викладені в описі, який йде далі. Інші характерні особливості, цілі і переваги винаходу будуть очевидні з опису і формули винаходу. Детальний опис Даний винахід відноситься до способу отримання складного алкілового ефіру з сировини реакцією ферментної переетерифікації або естерифікації. Нижче приводиться приклад отримання складних алкілових ефірів. Спочатку джерело масла, що містить тригліцерид (наприклад, соєву олію), змішують з першим первинним або вторинним спиртом (наприклад, безводним метанолом) в першому органічному 7 розчиннику (наприклад, безводному С4-С8 третинному спирті або безводному піридині) в першому змішувачі, отримуючи перший розчин, який залишається однофазним протягом описаної тут реакції переетерифікації. Джерело масла може бути обчищене від смол або рафіноване. Переважно, воно містить мінімальну кількість фосфоліпідів (наприклад, менше 0,2% мас. або менше 0,001% мас.). Типово, кількість першого первинного або вторинного спирту приблизно на 10-50% мол. перевищує стехіометричну кількість, необхідну для повної конверсії джерела масла. Перший органічний розчинник є інертним в подальшій каталізованій ліпазою реакції (тобто не реагує з тригліцеридом в істотній мірі або не надає інактивуючої дії на ліпазу). Якщо джерело масла містить жирні кислоти, то як перший органічний розчинник можна використати піридин. Необов'язково, перший органічний розчинник можна змішати з іншим органічним розчинником, таким як складний алкіловий ефір. Використання складного алкілового ефіру як спів-розчинника продовжує термін служби ліпази для подальшої реакції переетерифікації або естерифікації. Стадію змішування можна здійснити при температурі реакції або при будь-якій іншій прийнятній температурі. Перед стадією змішування джерело масла також можна нагріти до температури від 150 до 215°С протягом деякого періоду часу (наприклад, 5-60 хвилин) і потім охолодити до температури реакції. Час нагрівання розрізнюється в залежності від джерела масла, що використовується. Використання термічно обробленого джерела масла несподівано скорочує час реакції. Потім, отриманий таким чином перший розчин подають в перший реактор, який заповнений першої ліпазою, іммобілізованою на носії. Перший реактор може являти собою реактор з насадковим шаром (наприклад, реактор ідеального витіснення) або будь-який інший прийнятний реактор, відомий з рівня техніки. Типово, температуру першого реактора в ході взаємодії підтримують постійною (наприклад, 0-95°С). Перший розчин, переважно, містить менше 10000 ч./млн. (наприклад, менше 5000 ч./млн.) по масі води, перед тим як його подають в перший реактор. Швидкість потоку першого розчину через реактор контролюють таким чином, щоб час перебування був би таким же, як і оцінений час реакції. Час реакції, який можна визначити емпірично, залежить від ліпази, що використовується, або складу першого розчину. Типово, він знаходиться в діапазоні від 1-180 хвилин. Протягом реакції перший розчин є гомогенним і не зазнає розділення фаз, за допомогою чого мінімізуючи інактивацію першої ліпази гліцерином або першим первинним або вторинним спиртом. Потім потік, що виходить з першого реактора, направляють в перший вакуумний випарник, в який може подаватися азот або деаерована перегріта пара. Вакуумний випарник може являти собою випарник з падаючою плівкою, тонкоплівковий випарник, концентраційну колону або будь-який інший прийнятний випарник, відомий з рівня техніки. Температура і тиск в першому випарнику можуть розрізнюватися в залежності від першого 92885 8 органічного розчинника і першого первинного або вторинного спирту, що використовується в попередній реакції. Типово, температура складає менше за 120°С, і тиск складає менше за 100 мм Hg. Воду (що міститься в джерелі масла або що утворюється протягом реакції), перший органічний розчинник і перший первинний або вторинний спирт, який не прореагував, видаляють в першому випарнику. Потім їх можна зібрати і відділити (в чистій формі або у вигляді суміші) один від одного в регенераційній установці, яка складається з послідовності апаратів для розділення або видалення рідин. Видалену з регенераційної установки воду звичайно направляють в обладнання для очищення води і скидають. Перший органічний розчинник і перший первинний або вторинний спирт, який не прореагував, можна регенерувати і повторно використати у вказаній вище стадії змішування. Переважно, вони містять мінімальну кількість води так, що перший розчин містить менше 10000 ч./млн. масових води перед тим, як його направляють в перший реактор. Залишок, що виходить з першого вакуумного випарника, потім можна охолодити і направити в перший сепаратор для розділення рідин. Температуру сепаратора можна підтримувати при 2080°С, щоб мінімізувати утворення твердої речовини. У сепараторі залишку дають можливість осісти з утворенням двох шарів. Гліцерин, побічний продукт, утворює нижній шар. Його можна легко зібрати з сепаратора і додатково очистити, видаляючи залишкову кількість води, першого органічного розчинника і першого первинного або вторинного спирту, який не прореагував, у вакуумному випарнику. Верхній шар містить перший складний алкіловий ефір, і його можна використати без додаткового очищення в певних галузях використання, наприклад, як мастила, емульгатори, мийні засоби і розчинники. Отриманий таким чином перший складний алкіловий ефір також можна використати як спів-розчинник в першому розчині. Сепаратор для розділення рідин може не буде потрібним для очищення складного алкілового ефіру, отриманого реакцією естерифікації між джерелом масла, що містить карбонову кислоту, і спиртом, оскільки гліцерин як побічний продукт не утворюється. Перший складний алкіловий ефір, отриманий вище, може додатково взаємодіяти зі спиртом за допомогою іншої реакції переетерифікації або естерифікації для видалення домішок. Конкретно, перший складний алкіловий ефір можна направити у другий змішувач і змішати з другим первинним або вторинним спиртом, необов'язково у другому органічному розчиннику, отримуючи другий розчин, який залишається однофазним протягом описаної тут реакції переетерифікації. Переважно другий первинний або вторинний спирт є таким же, як перший первинний або вторинний спирт. Коли другий первинний або вторинний спирт один не може утворити однофазний розчин з першим складним алкіловим ефіром, у другий розчин необхідно включити другий органічний розчинник. Кількість другого первинного або вторинного спирту і другого органічного розчинник є такою, що другий розчин не зазнає розділення фаз протягом 9 подальшої реакції переетерифікації або естерифікації. Дана кількість може бути в надлишку, щоб прискорити завершення подальшої реакції. Вона може дорівнювати кількості, яка додається в перший змішувач. Коли другий первинний або вторинний спирт може один утворити однофазний розчин з першим складним алкіловим ефіром, другий органічний розчинник можна використовувати або не використовувати. Іншими словами, в такій ситуації другий розчин може містити або не містити другий органічний розчинник. Потім другий розчин направляють у другий реактор, який містить носій з іммобілізованою другою ліпазою. Температуру у другому реакторі підтримують постійною, і типово вона дорівнює температурі в першому реакторі. Час перебування у другому реакторі, як правило, менший, ніж в першому реакторі, і його можна визначити емпірично. Потік, який виходить з другого реактора, потім направляють у другий вакуумний випарник, в якому воду, другий органічний розчинник і другий первинний або вторинний спирт, який не прореагував, видаляють і направляють у вказану вище регенераційну установку. Залишок з другого вакуумного випарника потім направляють у другий сепаратор для розділення рідин. Побічний продукт, що являє собою гліцерин, відділяють від залишку і об'єднують з гліцерином, отриманим в першому сепараторі для розділення рідин. З другого сепаратора для розділення рідин можна отримати складний алкіловий ефір з високою чистотою. Його можна використати як дизельне паливо, мастила або хімічні проміжні продукти. Також його можна використати як спів-розчинник у вказаному вище першому розчині. Вищеописаний спосіб можна здійснити періодичним методом або безперервним методом, тобто безперервним способом отримання. Типово, безперервний метод можна використати для підтримки розумної вартості виробництва. Оскільки ліпаза, як правило, втрачає активність після впливу підвищеної температури понад деякої межі часу, безперервний спосіб можна зупинити або перемкнути на іншу реакторну систему після роботи протягом певного періоду часу, так щоб продовжити термін служби ліпази. Термін служби ліпази розрізнюється в залежності від температури реакції, типу ліпази і типу органічного розчинника. Безперервний метод немає необхідності зупиняти або перемикати на іншу реакторну систему, коли реакцію переетерифікації або естерифікації здійснюють при кімнатній температурі або нижчій. Конкретні приклади, приведені нижче, потрібно тлумачити виключно як ілюстративні і жодним чином не такими, що не обмежують частину опису, яка залишилася. Без подальшого уточнення вважається, що фахівець в даній галузі, основуючись на приведеному тут описі, використовує даний винахід в найбільш повній мірі. Всі публікації, що цитуються тут, даним включаються посиланням у всій своїй повноті. Приклад 1 Як джерело масла для отримання складного алкілового ефіру використали соєву олію. Конкре 92885 10 тно, рафіновану соєву олію (55,4% мас.) змішали з безводним метанолом (8,6% мас.) і безводним трет-бутанолом (36% мас.) в першому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Потім розчин подали в перший реактор, який заповнений NOVOZYM 435 (ліпаза з Candida antarctica; NOVOZYMES A/S, Bagsvaerd, Данія). Конкретно, NOVOZYM 435 іммобілізували на носії (макропориста смола) і потім вмістили в реактор. Температура реактора становила 45°С. Час реакції становив 62 хвилини. Після завершення реакції розчин направили у вакуумний випарник і потім в сепаратор для розділення рідин, отримуючи продукт. Склад продукту визначили ВЕРХ (колонка: Luna Su C18 (2) 250x4,6 мм, phenomenex; мобільні фази: метанол, гексан і ізопропанол; УФ детектор: UV-2075, JASCO, Японія). Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 96,19% мас. складних алкілових ефірів, 3,59% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 0,22% мас. тригліцеридів. У іншому експерименті як спів-розчинник використали складний алкіловий ефір. Конкретно, рафіновану соєву олію (49,1% мас.) змішали з безводним метанолом (7,6% мас.), безводним третбутанолом (20,5% мас.) і складним алкіловим ефіром (22,8% мас.) впершому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Реакційні умови були такими ж, як умови, описані вище, за винятком того, що реакція завершилася протягом 58,0 хвилин. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 96,10% мас. складних алкілових ефірів, 3,23% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 0,67% мас. тригліцеридів. У ще одному експерименті як спів-розчинники використали трет-аміловий спирт і складний алкіловий ефір. Конкретно, рафіновану соєву олію (40,8% мас.) змішали з безводним метанолом (6,3% мас.), безводним трет-аміловим спиртом (37,3% мас.) і складним алкіловим ефіром (15,6% мас.) в першому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Реакційні умови були такими ж, як умови, описані вище, за винятком того, що реакція завершилася протягом 53,0 хвилин. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 96,96% мас. складних алкілових ефірів, 2,64% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 0,40% мас. тригліцеридів. Приклад 2 Отриманий в прикладі 1 складний алкіловий ефір змішали з безводним метанолом і безводним трет-бутанолом в іншому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Отриманим таким чином розчин містив 70,00% мас. складного алкілового ефіру, 2,8% мас. домішок (тобто 2,47% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 0,31% мас. тригліцеридів), 7,28% мас. метанолу і 19,94% мас. трет-бутанолу. Потім розчин подали в інший реактор, який заповнений NOVOZYM 435. Конкретно, NOVOZYM 435 іммобілізували на носії і потім вмістили в реактор. Температура реактора становила 45°С. Час реакції становив 17,5 хвилин. Після завершення реакції розчин направили у другий вакуумний випарник і потім у другий сепаратор для розділення рідин, отримуючи продукт. Склад продукту визначили ВЕРХ. 11 Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 99,24% мас. складних алкілових ефірів, 0,65% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 0,11% мас. тригліцеридів. Приклад 3 Як вихідні матеріали для отримання складних алкілових ефірів способом, аналогічним способу, описаному в прикладі 1, використали джерела масла, відмінні від соєвої олії. Джерела масла включали жир з відходів ресторанів, що містить вищі вільні жирні кислоти, жир з відходів ресторанів, що містить нижчі вільні жирні кислоти, твердий тваринний жир, свине сало, риб'ячий жир, пальмову олію і касторову олію. У одному експерименті використали жир з відходів ресторанів, що містить вищі вільні жирні кислоти. Конкретно, в реактор, який містить NOVOZYM 435, подали розчин, що містить такий жир з відходів ресторанів (49,1% мас.), безводний метанол (7,6% мас.), третбутанол (20,5% мас.) і складний алкіловий ефір (22,8% мас.). Конкретно, NOVOZYM 435 іммобілізували на носії і потім вмістили в реактор. Температура реактора становила 45°С. Час реакції становив 24,0 хвилини. Продукт з реактора виділили і його склад визначили ВЕРХ. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 96,63% мас. складних алкілових ефірів, 3,17% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 0,20% мас. тригліцеридів. У іншому експерименті як джерело масла використали риб'ячий жир (тваринний жир). Конкретно, риб'ячий жир (52,4% мас.) змішали з безводним метанолом (7,8% мас.) і безводним піридином (39,8% мас.) в першому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Реакційні умови були такі ж, як описані вище, за винятком того, що реакція завершилася протягом 25,0 хвилин. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 95,63% мас. складних алкілових ефірів, 3,03% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 1,34% мас. тригліцеридів. У ще одному експерименті як джерело масла використали пальмову олію (рослинну олію). Конкретно, рослинну олію (46,5% мас.) змішали з безводним метанолом (7,5% мас.) і безводним третаміловим спиртом (46,0% мас.) в першому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Реакційні умови були такі ж, як описані вище, за винятком того, що реакція завершилася протягом 41,0 хвилини. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 96,97% мас. складних алкілових ефірів, 1,95% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 1,08% мас. тригліцеридів. Приклад 4 Для отримання складних алкілових ефірів способом, аналогічним способу, описаному в прикладі 1, як вихідні матеріали використали первинні спирти. Використані спирти включали метанол, етанол, ізобутанол, 3-метил-1-бутанол, гексанол, октанол, деканол і лауриловий спирт. У одному експерименті в реактор, що містить NOVOZYM 435, подали розчин, який містить риб'ячий жир (52,0% мас.), етанол (11,2% мас.) і безводний трет-бутанол (36,8% мас.). Конкретно, NOVOZYM 435 іммобілізували на носії і потім вмістили в реактор. Температура реактора становила 45°С. Час реакції становив 39,0 хвилин. Продукт з реактора виділили і 92885 12 його склад визначили ВЕРХ. Несподівано було виявлено, що отриманий вище продукт містив 97,44% мас. складних алкілових ефірів, 1,44% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 1,11% мас. тригліцеридів. У іншому експерименті як вихідний матеріал використали гексанол (С6 спирт). Конкретно, соєву олію (53,7% мас.) змішали з безводним гексанолом (26,6% мас.) і безводним трет-бутанолом (19,7% мас.) в першому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Реакційні умови були такими ж, як описано вище, за винятком того, що реакція завершилася протягом 46,0 хвилин. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 95,06% мас. складних алкілових ефірів, 4,11% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 0,88% мас. тригліцеридів. У ще одному експерименті як вихідний матеріал використали лауриловий спирт (С12 спирт). Конкретно, соєву олію (37,2% мас.) змішали з безводним лауриловим спиртом (33,6% мас.) і безводним трет-бутанолом (29,2% мас.) в першому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Реакційні умови були такими ж, як описано вище, за винятком того, що реакція завершилася протягом 66,0 хвилин. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 95,03% мас. складних алкілових ефірів, 4,07% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 0,90% мас. тригліцеридів. Приклад 5 Для отримання складних алкілових ефірів способом, аналогічним способу, описаному в прикладі 1, як вихідні матеріали використали вторинні спирти. Використані спирти включали ізопропанол (С3 спирт), 2-бутанол (С4 спирт) і вторинний ноктиловий спирт (С8 спирт). У одному експерименті в реактор, що містить NOVOZYM 435, подали розчин, що містить рапсову олію (52,9% мас.), ізопропанол (14,1% мас.) і безводний трет-аміловий спирт (33,0% мас.). Конкретно, NOVOZYM 435 іммобілізували на носії і потім вмістили в реактор. Температура реактора становила 45°С. Час реакції становив 39,0 хвилин. Продукт з реактора виділили і його склад визначили ВЕРХ. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 93,92% мас. складних алкілових ефірів, 4,86% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 1,22% мас. тригліцеридів. У іншому експерименті як вихідний матеріал використали 2-бутанол. Конкретно, соєву олію (52,5% мас.) змішали з безводним 2-бутанолом (18,9% мас.) і безводним трет-аміловим спиртом (28,6% мас.) в першому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Реакційні умови були такими ж, як описано вище, за винятком того, що реакція завершилася протягом 46,0 хвилин. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 92,84% мас. складних алкілових ефірів, 5,08% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 2,09% мас. тригліцеридів. У ще одному експерименті як вихідний матеріал використали вторинний н-октиловий спирт. Конкретно, соєву олію (46,4% мас.) змішали з безводним вторинним н-октиловим спиртом (29,3% мас.) і безводним трет-бутанолом (24,3% мас.) в 13 92885 першому змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Реакційні умови були такими ж, як описано вище, за винятком того, що реакція завершилася протягом 42,0 хвилин. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 94,69% мас. складних алкілових ефірів, 2,45% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 2,86% мас. тригліцеридів. Приклад 6 Складний алкіловий ефір отримали реакцією естерифікації способом, аналогічним способу, описаному в прикладі 1, використовуючи як вихідні матеріали лаурилову кислоту і метанол. Конкретно, в реактор, який містить NOVOZYM 435, подали розчин, що містить безводну лаурилову кислоту (77,7% мас), безводний метанол (17,6% мас.) і безводний трет-бутанол (4,7% мас). Конкретно, NOVOZYM 435 іммобілізували на носії і потім вмістили в реактор. Температура реактора становила 45°С. Час реакції становив 37,0 хвилин. Продукт з реактора виділили і його склад визначили ГХ (8610С, SRI, США; колонка: МХТ-65TG, довжина 30 м, внутр. діам. 0,25 мкм; газ-носій: Не, витрата: 1 мл/хв; інжектор: відношення поділу потоку 20 до 1, температура: 300°С; детектор: ПІД, температура: 370°С). Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 96,0% мас. метиллаурату і 4,0% мас. лаурилової кислоти. Приклад 7 Складні алкілові ефіри отримали, використовуючи соєву олію і метанол як вихідні матеріали, способом, аналогічним способу, описаному в прикладі 1, за винятком того, що соєву олію нагрівали протягом деякого періоду часу перед використанням. Конкретно, соєву олію спочатку прогріли при 200°С протягом 5 хвилин, або при 210°С протягом 1 години, а потім охолодили до температури реакції. Потім соєву олію (49,1% мас.) змішали з безводним метанолом (7,6% мас.), безводним третбутанолом (20,5% мас.) і складним алкіловим ефіром (22,8% мас.) в змішувачі, отримуючи однофазний розчин. Потім розчин подали в реактор, який був наповнений NOVOZYM 435. Конкретно, NOVOZYM 435 іммобілізували на носії і заздалегідь вмістили в реактор. Температура реактора становила 45°С. Кожний продукт з реактора виділили і склад визначили ВЕРХ. Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 14 Несподівано було виявлено, що для отримання продукту, що містить менше 1,5% мас. тригліцеридів, з використанням соєвої олії, прогрітої при 200°С протягом 5 хвилин, і з використанням соєвої олії, прогрітої при 210°С протягом 1 години, було потрібно 50,3 хвилини і 47,4 хвилини, відповідно. У порівнянні, було потрібно 53,8 хвилини для досягнення даного результату в аналогічних реакційних умовах з використанням соєвої олії без попередньої термічної обробки. Приклад 8 Як каталізатор для отримання складних алкілових ефірів способом, аналогічним способу, описаному в прикладі 1, використали LIPOZYME TL ЇМ (ліпазу з thermomyces lanuginosa, Novozymes A/S, Bagsvaerd, Данія). Конкретно, даний каталізатор іммобілізували на гранульованому кремнеземному носії і потім вміщували в реактор. Потім в реактор подали розчин, що містить соєву олію (49,1% мас.), безводний метанол (7,6% мас.), безводний трет-бутанол (20,5% мас.) і складний алкіловий ефір (22,8% мас.). Температура реактора становила 45°С. Реакційний час становив 51,0 хвилину. Продукт з реактора виділили і його склад визначили ВЕРХ. Несподівано було виявлено, що отриманий продукт містив 94,04% мас. складних алкілових ефірів, 3,65% мас. моногліцеридів і дигліцеридів і 2,31% мас. тригліцеридів. Інші варіанти здійснення на практиці Всі елементи, описані в даному описі, можуть бути об'єднані в будь-якій комбінації. Кожний елемент, описаний в даному описі, можна замінити альтернативним елементом, який служить такій же, еквівалентній або аналогічній меті. Таким чином, якщо це спеціально не затверджується іншим чином, кожний описаний елемент являє собою тільки приклад характерних серій еквівалентних або аналогічних елементів. З вищенаведеного опису фахівець в даній галузі може легко встановити найважливіші характеристики даного винаходу і, не відхиляючись від його суті і об'єму, може здійснити різні зміни і модифікації винаходу, щоб адаптувати його до різних сфер використання і умов. Таким чином, інші варіанти здійснення також знаходяться всередині об'єму патентних домагань формули винаходу, яка йде нижче. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Process for preparation of complex alkyl ether

Автори англійською

CHOU Chih-Chun

Назва патенту російською

Способ получения сложного алкилового эфира

Автори російською

ЧОУ Чих-Чун

МПК / Мітки

МПК: C07C 69/00, C12P 7/62

Мітки: алкілового, одержання, ефіру, спосіб, складного

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-92885-sposib-oderzhannya-skladnogo-alkilovogo-efiru.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб одержання складного алкілового ефіру</a>

Подібні патенти