Способ получения эфиров жирных кислот из отходов производства растительных масел Российский патент 2024 года по МПК C11C3/10 C07C67/02 C07C67/03 C07B41/12 

Изобретение относится к области органической химии и химии поверхностно-активных веществ, а именно к получению сложных эфиров карбоновых кислот из отходов эфиромасличных культур, и может найти применение в качестве основы СОЖ, присадки к автомобильным маслам, гидравлическим жидкостям и т.д.

Основными компонентами отходов, остающихся после холодного отжима эфиромасличных культур являются; сложные эфиры высших жирных кислот и глицерина (триглицериды) и свободные жирные кислоты. Количество свободных жирных кислот в отходах колеблется в диапазоне 1-120% мас.по отношению к исходному маслу, получаемого методом холодного отжима. Отходы содержат разнообразные примеси. В качестве основных примесей в отходах могут содержаться взвешенные частицы и вода.

Сложные эфиры жирных кислот представляют собой группу веществ, имеющих важное промышленное значение, применяющихся с различными целями, например в качестве сырьевого материала для химикатов, например для производства неионных биодеградируемых ПАВ, а также в качестве возобновляемого топлива (биодизеля). Обычно применяемым способом получения сложных эфиров являются реакции переэтерификации, в которых сложный эфир превращают в другой сложный эфир путем замещения спиртового радикала, связанного с кислотной группой.

Известен способ получения сложных эфиров жирных кислот и этанола из жиросодержащих отходов (патент на изобретение РФ №2720410 МПК С07С 67/03, С07С 67/08, СПС 3/04, СПС 3/10, опубл. 29.04.2020. Бюл. №13. Аналог). Способ включает получение этиловых эфиров жирных кислот из жиросодержащих отходов путем проведения одностадийной операции, включающей совмещенные кислотно-катализируемые реакции этерификации свободных жирных кислот и переэтерификации триглицеридов этанолом при температуре 70-75°С с использованием серной кислоты в качестве катализатора, однако несмотря на указанную одностадийность процесса необходима предварительная подготовка в виде предобработки жиросодержащих отходов: фильтрование для удаления твердых примесей и упаривание для удаления остатков воды, а также введение в процесс компонентов-гомогенизаторов, что повышает стоимость получаемого продукта.

Известен способ получения алкиловых эфиров жирных кислот (патент на изобретение РФ №2601741, МПК С11С 3/10, С12Р 7/62, С07С 67/02, В82 В 1/00, опубл. 10.11.2016. Бюл. №31. Аналог) и способ получения биодизельного топлива (патент на изобретение РФ №2412236, МПК СПС 3/04, опубл. 20.02.2011. Бюл. №5. Аналог).

Указанные способы предусматривают использование повышенных давлений 15-20 МПа, в некоторых случаях повышенных температур до 250-280°С.Данные методы требуют жестких условий и специального оборудования, предназначенного для работы под высокими давлениями, что усложняет аппаратурное оформление технологического процесса. Данные способы переэтерификации сложных эфиров кислот не отвечают основным требованиям переработки жиросодержащих отходов по причине высокого содержания в них свободных жирных кислот и наличия разнообразных примесей.

Известен способ получения сложных эфиров жирных кислот из расплющенных семян масличных растений (патент на изобретение РФ №2478696, МПК СПС 3/00, А23К 1/14, C10L 1/02, С07С 67/03, опубл. 10.04.2013. Бюл. №10. Аналог). Способ включает получение сложных эфиров жирных кислот, используемых в качестве дизельного биотоплива, из цельных семян масличных растений, однако данный способ заключается в экстракции растительных масел для последующей переэтерефикации непосредственно из расплющенных семян масленичных культур. Сами семена таких культур в основном применяются в пищевом и косметическом производстве, что значительно повышает стоимость получаемых эфиров по сравнению с предлагаемым способом.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения эфиров полиглицерина из отходов производства растительных масел (патент на изобретение РФ №2652378, МПК С11С 3/10, C08G 65/34, C08G 65/48, С07С 67/08, опубл. 26.04.2018. Бюл. №12. Прототип). Способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков, включающий выдерживание смеси полиглицерина и жирных кислот в вакууме в присутствии катализатора в течение 4 часов. Согласно этому способу используют жирные кислоты формулы RCOOH, где R - остатки жирных кислот, содержащие от 6 до 22 атомов углерода и до 3 двойных связей, мольное соотношение реагентов полиглицерин: жирные кислоты 1:(1-7), выдерживание смеси проводится при перемешивании в вакууме 100 мбар при температуре 230°С, в качестве катализатора используют фосфористую кислоту в количестве 1% от общей массы смеси полиглицерина и жирных кислот, а после окончания реакции проводят нейтрализацию гидроксидом кальция в количестве 1,4% от общей массы смеси полиглицерина и жирных кислот.

Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого способа, - способ получения сложных эфиров жирных кислот в том числе из отходов производства масленичных культур путем проведения кислотно-катализируемые реакции этерификации свободных жирных кислот и переэтерификации триглицеридов.

Недостатками способа, взятого за прототип, являются:

1. Необходимость предварительного получения полиглицерина.

2. Предварительная экстракция жирных кислот из отходов растительных масел последовательным добавлением раствора гидроксида кальция и серной кислоты и отделением целевого продукта.

3. Необходимость выдерживания и перемешивания подготовленной смеси в вакууме 100 мбар.

Технический результат заключается в получении сложных этиловых эфиров карбоновых кислот эфирных масел с одновременной регенерацией этанола простым и технологичным способом из отходов эфиромасличного производства.

Это достигается тем, что способ получения эфиров жирных кислот из отходов производства растительных масел, который включает в себя экстракцию эфирного масла и триглицеридов жирных кислот из жмыхов эфиромасличных культур 95% этанолом при перемешивании на магнитной мешалке при соотношении массы измельченного жмыха к этанолу (1:5) в течение 5-6 часов с последующей фильтрацией экстракта методом естественной фильтрации,

Отличием данного технического решения от прототипа является тот факт, что в полученном растворе проводится процесс переэтерификации смеси эфирных масел и триглицеридов карбоновых кислот в присутствии катализатора (0,2% по массе этилата натрия) при температуре кипения смеси 79-80°С в течение 5 часов при постоянном перемешивании на магнитной мешалке.

Способ осуществляется следующим образом. Для реализации, представленный способ делят на следующие этапы. На первом этапе происходит экстракция масел из жмыхов эфиромасличных культур 95% этиловым спиртом. Данная операция включает в себя ряд последовательных стадий. Первоначальная стадия заключается в процессе измельчения жмыха сельскохозяйственной культуры до фракции 0,03-0,05 мм. Как показали испытания, указанный уровень измельчения достаточен до степени извлечения масел - 95-97,5%. Непосредственный процесс экстракции проводят при перемешивании на магнитной мешалке при соотношении массы измельченного жмыха к этанолу (1:5) в течение 5-6 часов. Фильтрация экстракта проводят методом естественной фильтрации с последующей двукратной промывкой этиловым спиртом. Выход эфирных масел и жирных кислот, входящих в состав жмыхов, составил в конце первого этапа от 88 до 91%.

На втором этапе происходит процесс переэтерификации смеси эфирных масел в присутствии катализатора (0,2% по массе этилата натрия) на 500 мл спиртового раствора масел) при температуре кипения смеси 79-80°С в течение 5 часов при постоянном перемешивании на магнитной мешалке. Переэтерификация приводит к получению этиловых эфиров жирных кислот, а также сложных и простых эфиров эфирных масел. После нейтрализации полученного раствора 5% раствором соляной кислоты производят отгонку избытка этанола и отделение смеси этиловых эфиров от солевого водного раствора делительной воронкой. Процесс проводят по следующей схеме:

Настоящее изобретение относится к области химии и технологии получения смазочно-охлаждающих жидкостей, конкретно к способу получения эфиров жирных кислот из отходов производства растительных масел, который включает в себя экстракцию эфирного масла и триглицеридов жирных кислот из жмыхов эфиромасличных культур 95% этанолом при соотношении массы измельченного жмыха к этанолу 1:5, при перемешивании в течение 5-6 часов с последующей фильтрацией экстракта методом естественной фильтрации. Метод характеризуется тем, что процесс переэтерификации смеси эфирных масел и триглицеридов карбоновых кислот осуществляется в присутствии 0,2% по массе этилата натрия в качестве катализатора при температуре кипения смеси 79-80°С в течение 5 часов, при постоянном перемешивании на магнитной мешалке. Технический результат изобретения заключается в упрощении получения сложных этиловых эфиров карбоновых кислот эфирных масел с одновременной регенерацией этанола. 1 пр.

Способ получения эфиров жирных кислот из отходов производства растительных масел, который включает в себя экстракцию эфирного масла и триглицеридов жирных кислот из жмыхов эфиромасличных культур 95% этанолом при перемешивании на магнитной мешалке в течение 5-6 часов, при соотношении массы измельченного жмыха к этанолу 1:5 с последующей фильтрацией экстракта методом естественной фильтрации, отличающийся тем, что в полученном растворе проводится процесс переэтерификации смеси эфирных масел и триглицеридов карбоновых кислот в присутствии 0,2% по массе этилата натрия в качестве катализатора при температуре кипения смеси 79-80°С в течение 5 часов, при постоянном перемешивании на магнитной мешалке.