CZ301347B6 - Zpusob výroby uhlovodíkových smesí s vysokým obsahem n - parafínu - Google Patents

Abstract

Zpusob výroby uhlovodíkových smesí s vysokým obsahem n-parafínu termickým štepením triglyceridu mastných kyselin. Výhodne je reakcní teplota kolem 400 .degree.C, reakcní doba 120 s a smes se po výstupu ze štepicího zarízení rychle ochlazuje.

Description

Způsob výroby uhlovodíkových směsí s vysokým obsahem n-parafínů

Oblast techniky

Vynález se týká výroby n-parafínů z látek obsahujících vyšší počet uhlíkových atomů.

Dosavadní stav techniky

N-parafíny jsou důležitým průmyslovým výrobkem, Jejich využití je odvozeno od jejich téměř 100% biologické odbouratelnosti. Pro tuto svou vynikající vlastnost se používají místo uhlovodíkové frakce ropného, původu především místo motorové nafty. Směsi uhlovodíků s destilačním rozmezím 200 až 230 až 360 °C s detergenty jsou vhodné k odmašťování a mytí znečištěných průmyslových zařízení. Rovněž jsou základem pro různá pro rozpouštědla pro nejrůznější syntetické produkty. Aplikace této výše vroucí frakce je opodstatněna tím, že minimalizuje nebezpečí výbuchu. Frakce s parafíny vroucí ve výše uvedeném rozmezí si udržuje uvedenou přednost a navíc při úniku do životního prostředí v důsledku své biologické odbouratelnosti nevytváří škodlivé kontaminanty.

n-Alkány se doposud nepodařilo vytvořit synteticky. Lze je připravit pouze v laboratorním měřítku zahříváním solí mastných kyselin s louhy a oxidem vápenatým - CaO. Při tomto pochodu dochází k dekarboxylaci kyselin za vzniku n-parafínů, které mají v řetězci o jeden uhlík méně než měly výchozí kyseliny. Vedle uhlovodíků vzniká dále uhličitan vápenatý.

Laboratorní metoda není v průmyslovém měřítku využitelná. Průmyslová výroba je proto založena na izolaci n-parafinů z ropných frakcí. Užívají se zásadně 2 metody.

1) Izolace pomocí aduktů močoviny tzv. klatrátů

2) Molekulová síta 5Á.

Izolace pomocí močoviny je metoda starší. Využívá schopnosti močoviny vytvářet krystalické adukty. Při výrobě se postupuje:

a) Metodou rozpouštědlovou.

b) Metodou tzv, kaše.

Při rozpouštědlové metodě se do koncentrovaného vodného nebo metabolického roztoku močoviny vnáší uhlovodíková směs obsahující n-alkány. Po několikahodinovém míchání se vyloučí krystalické klatráty, které se odfiltrují a promytím se zbaví matečného základu. Po promytí a vysušení se rozloží vodou a n-alkány se izolují.

Metoda kaše je založena na podobném principu jako metoda předcházející. Pouze se pracuje tak, že se do příslušné uhlovodíkové frakce přidává velmi jemně rozetřená močovina. Vytvoří se opět klatráty, které se po separaci zpracují podobně, jako v předcházejícím případě.

Modernější metoda využívá k izolaci n-alkánů molekulových sít 5 A. Molekulová síta 5Á jsou synteticky připravené zeolity, které mají tu vlastnost, že ve své krystalové mřížce ukládají z organických sloučenin výlučně sloučeniny s rovným řetězcem. Takovými sloučeninami jsou především n-alkány, dále pak vyšší mastné kyselin, nebo jejich deriváty. Schopnost molekulových sít ukládat n-alkány počíná u n-alkánů s počtem uhlíků 7. Čím je vyšší počet uhlíků v molekule, tím izolace n-alkánů probíhá snadněji.

V průmyslové praxi se postupuje tak, že se molekulové síto vysouší ve vakuu při teplotě 450 °C po dobu 2 hodin. Po vysušení se ihned vnese do uhlovodíkové směsi s obsahem n-alkánů a po dobu několika hodin se zahřívá na teplotu až 200 °C. Po ukončené absorpci se nasycená mole- 1 CZ 301347 B6 kulová síta izolují, propláchnou inertním rozpouštědlem, aby se odstranily zbytky matečné látky ulpívající na povrchu sít. Jako inertní rozpouštědlo se nejčastěji používají izoparafíny např. izopentan a izooktan. Po vakuovém odstranění použitých rafinačních rozpouštědel se n-alkány ze suchých molekulových sít desorbují teplem, případně za pomoci dalších inertních rozpouštědel.

Izolované n-alkány jsou velmi čisté.

Podstata vynálezu

Podstatou vynálezu je výroba n-alkánů z triglyceridů mastných kyselin. Tyto triglyceridy jsou obsaženy v různých rostlinných nebo živočišných produktech. Podle vynálezu je nejvhodnější surovinou pro tento nový způsob přípravy n-alkánů řepkový olej.

Při krakování triglyceridů při teplotách nad 600 °C dochází jednak k rozrušení vazby mezi uhlíi s kem a vodíkem a dvěma sousedními uhlíky, a to mnohdy současně na několika místech najednou.

Vznikající radikály se slučují v nové molekuly, které pak mohou podléhat dalšímu krakování.

Při postupu podle vynálezu se termické štěpení triglyceridů provádí řádově o 200 °C níže. Při těchto teplotách dochází ke štěpení esterové vazby mezi glycerínem a kyselinami a kyseliny se poté dekarboxylují za vzniku n-parafínů, které mají v uhlovodíkovém řetězci o jeden uhlík méně, než měla původní kyselina. Součástí postupu je rychlý odvod reakčních produktů z reakční zóny a jejích ochlazení, aby se zabránilo dalším štěpícím reakcím, neboť v místě uhlíku, na kterém proběhla dekarboxylace se může dále odštěpit metan nebo nízký olefin - např. etylén, nebo propylén. Tím vzniká další uhlovodík o 1 až 3 uhlíky menší než měla původní kyselina. Vedle kapalných a plynných produktů vzniká i pevný zbytek, do kterého přechází podstatná část přítomného kyslíku, jehož množství v původním vzorku se pohybuje od 11 do 11,5 %. Tento zbytek vzniká zejména z glycerínu, který je v původním tuku obsažen a který bez pochyby přechází nejprve v akrolein a dále polymeruje. Vyrobený reakční produkt se následně dělí destilací na požadované frakce.

Plynné podíly vznikající při postupu podle vynálezu obsahují převážně metan, etylén a propylén a jsou proto rovněž vyhledávanou surovinou.

Výtěžek kapalných produktů při postupu podle vynálezu je přibližně 76 až 82 %. Plynných pro35 duktů je průměrně 7 až 8 %, pevný produkt je zbytkem, který může obsahovat až 50 % kyslíku. Tyto výtěžky jsou odvislé od reakčních podmínek a druhu použitého zařízení.

Příklady provedeni vynálezu

Přikladl:

Triglyceridy řepkového oleje byly termicky štěpeny v autoklávu o obsahu 2,5 1 při teplotě 390 °C po dobu 10 minut. Vsázka do autoklávu činila 500 g. Po vychladnutí a otevření autoklávu bylo získáno 380 g kapaliny. Pevný zbytek izolovaný z autoklávu vážil 48 g.

Příklad 2:

Triglyceridy loje z domácího skotu byly termicky štěpeny při teplotě 415 °C v pokusné průmyslové aparatuře. Zdržná doby byla přibližně 90 s. Po výstupu z aparatury byly reakční produkty rychle ochlazeny na teplotu 55 °C. Do reaktoru bylo nastřikováno 930 g suroviny. Z tohoto množství bylo izolováno 773 g kapalné fáze a 46,5 g viskózních tekutých produktů. Kapalný

-2CZ 301347 B6 podíl obsahoval téměř výlučně n-alkalické uhlovodíky. Doprovodnou substancí k uhlovodíkům byly kyslíkaté sloučeniny.

Průmyslové využití

Vynález se využívá při výrobě biologicky odbouratelných uhlovodíkových směsí. Tyto uhlovodíkové směsi jsou především využívány při formulaci čisticích a mycích prostředků, n-Alkánické uhlovodíky lze rovněž použít ke zvyšování cetanového čísla paliv pro dieselový motory.

n-Alkány jsou výhodnou látkou pro výrobu různých průmyslových surovin, např. chlorparafínů.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby uhlovodíkových směsí svysokým obsahem n-parafínů, vyznačený tím, že se tyto produkty vyrábějí termickým štěpením triglyceridů za nízkých teplot.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že reakční teploty se pohybují v rozmezí

   25 380 až 430 °C.
3. 3. Způsob podle nároků 1 a 2, vyznačený tím, že reakční doba činí 120 s.
4. 4. Způsob podle nároků laž3, vyznačený tím, že reakční produkty po výstupu ze ště30 picího zařízení se rychle ochladí.