DE908051C - Verfahren und Vorrichtung zum Raffinieren von OElen und Fetten - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Raffinieren von Ulen und Fetten Es ist schon vielfach versucht worden, die Raffination von Ölen oder Fetten vegetabilischen, animalischen oder synthetischen Ursprungs mit Alkalien, die die Abscheidung von Fettsäuren, Farbstoffen, Schleim- und Eiweißstoffen u. dgl. zurr Ziele hat, kontinuierlich zu gestalten. Diese kontinuierlichen Verfahren sind indessen noch recht umständlich und benötigen eine umfangreiche und teure Apparatur.
• Die Erfindung hat zum Ziele, die kontinuierliche Raffination und die Vorrichtungen, die dafür benutzt werden, wesentlich einfacher zu gestalten und dabei die Ausbeute an raffinierten Stoffen noch zu verbessern. Nach der Erfindung erfolgt die Raffination von Ölen oder Fetten pflanzlichen oder tierischen Ursprungs oder Esterölen, erzeugt aus natürlichen oder synthetischen Fettsäuren mit Glyzerin, oder von sauren Wachsen, wie Walrat, Bienenwachs od. dgl. oder Gemischen aus zwei oder mehreren Gliedern dieser Rohstoffgruppen od. dgl., die zusammenfassend im folgenden kurz mit »Öl« bezeichnet werden, mit Alkalien in mehreren hintereinandergeschalteten Stufen. In jeder Stufe wird das Öl umgewälzt, wobei es aus dem Flüssigkeitsraum in feiner Verteilung in den Gasraum einer jeden Stufe geführt wird. Das Umwälzen geschieht insbesondere nach dem Prinzip der Druckgasflüssigkeitshebung oder Mammutpumpe, gemäß dem die zu fördernde Flüssigkeit in ein unten und oben offenes aufrechtes Rohr, das Steigrohr, einfließt, das in die Flüssigkeit eintaucht. Durch das Rohr wird die Flüssigkeit von einem unten in das Rohr eingeführten gas- oder dampfförmigen Fördermittel, z. B. Wasserdampf, Kohlendioxyd od. dgl., emporgeführt. Beim Ausfluß aus dem oberen Ende des Rohres wird sie in den Gasraum des Gefäßes verteilt.
• Die Raffinationsstufen, von denen das Verfahren gemäß der Erfindung Gebrauch macht, werden zweckmäßig in einen Apparat vereinigt, z. B. in der Weise, da.B ein Behälter, z. B. zylindrisches Gefäß, durch Scheidewände in eine geeignete Anzahl von Kammern unterteilt ist, von denen jede mit einem Umwälzer ausgerüstet ist und die hinsichtlich des Flüssigkeitsdurchganges so miteinander verbunden sind, daß das ö1 in eine Kammer eintritt, nacheinander in allen Kammern umgewälzt und aus der letzten Kammer abgezogen wird. Die Erfindung hat den Vorteil, daß infolge der ständigen gründlichen Durchmischung von Öl und Alkalilösung eine sehr weitgehende und schnelle Neutralisation erreicht wird. Dabei können die Ölmengen, die in jeder Stufe behandelt werden., verhältnismäßig gering gehalten werden, so daß man auch für große Leistung mit einer verhältnismäßig kleinen Apparatur auskommt.
• In jedem Umwälzer werden zweckmäßig Heiz-oder Kühlvorrichtungen vorgesehen, so daß dem Ölseifengemisch beim Durchgang durch die Steigrohre Wärme zugeführt oder entzogen werden kann. Dadurch wird es möglich, in den. einzelnen Stufen oder Stufengruppen die gewünschten Temperaturen einzuhalten. Beispielsweise kann in der oder den ersten Stufen mit niedrigerer und in den folgenden Stufen mit zunehmender Temperatur gearbeitet «-erden.
• Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Raffination unter Vakuum durchgeführt werden kann. Man. kann dabei so arbeiten, daß gleichzeitig mit der Verseifung schon in der ersten oder auch erst in den folgenden Stufen eineWasserverdampfung eintritt, die durch entsprechende Bemessung derTemperaturen und des Vakuums geregelt wird. Man kann auch das Vakuum in den einzelnen Stufen oder Stufengruppen verschieden gestalten, z. B. dadurch, daß man den Dampf- bzw. Gasraum des Raffinationsgefäßes einmal oder mehrmals unterteilt und die einzelnen auf diese Weise geschaffenen Abteilungen an verschieden hohes Vakuum anschließt. Die Wasserverdampfung kann so weit getrieben werden, daß in der letzten Stufe eine wasserarme oder wasserfreie Seife vorliegt, wodurch eine Hydrolyse der Seife, die einen Anstieg der freien Fettsäuren im Öl zur Folge hat, vermieden werden kann. Dadurch nimmt auch die Löslichkeit der Seife im Öl ab.
• Zur Verseifung können Ätzalkalilösungen, Erdalkalihydroxyde oder Alkalikarbonate oder Gemische dieser Stoffe verwendet werden. Auch Ammoniak oder organische Basen wie Triäthanolamin sind verwendbar. Werden Alkalikarbonatlösungen benutzt, so erhält man bekanntlich besonders gute Ausbeuten und Ölqualitäten, weil Alkalikarbonatlösungen das Öl nicht oder nur sehr wenig angreifen. Die Verwendung von Alkalikarbonaten für sich oder im Gemisch mit anderen Neutralisationsmitteln hat im Verfahren gemäß der Erfindung noch den weiteren Vorteil, daß die bei bekannten Verfahren unvermeidliche Schaumbildung nicht mehr in Erscheinung tritt, da bei Durchgang des Ölseifengemisches durch die Umwälzer jede Schaumbildung unterdrückt wird.
• Das erfindungsgemäß raffinierte Öl kann von der Seife nach bekannten Verfahren getrennt werden, z. B. durch Filtration oder nach Zugabe von Wasser oder Salzlösung, die eine Abscheidung der Seife in Form eines Soapstockes zum Ziel hat. Es wurde nun weiter gefunden, daß eine Trennung des neutralen Öls von der trocknen Seife auch durch Zentrifugieren möglich wird. Diese Trennung gelingt dadurch, daß dem Gemisch von Öl und Seife eine konzentrierte Salzlösung zugegeben wird und daß eine Zentrifuge, Separator od. dgl. schnell umlaufende Trennvorrichtung verwendet wird, die. die Trennung stark viskoser oder pastenartiger Stoffe von Flüssigkeiten in kontinuierlicher Arbeitsweise gestattet. Derartige Zentrifugen od. dgl. sind an sich bekannt, doch war es bisher nicht möglich, sie für die Trennung von Öl und trockner Seife anzuwenden, was erst dadurch gelingt, daß erfindungsgemäß dem Ölseifengemisch eine konzentrierte Salzlösung oder ähnlich wirkende Flüssigkeiten, z. B. Alkohole oder Lösungen von. Alkalien, wie Natron- oder Kalilauge od. dgl., zugesetzt werden.. Der Zusatz konzentrierter Salzlösung hat den weiteren Vorteil, daß das Öl seifenfrei anfällt und daß durch die zugesetzte Lösung die Hydrolyse der Seife während der Trennung zurückgedrängt bleibt. Das Öl fällt demgemäß mit sehr niedrigen Fettsäuregehalten an, die in der Größenordnung von 0,03 bis o,5 % liegen. Als konzentrierte Salzlösung lassen sich z. B. Lösungen von Natrium-, Kalium-oder Ammoniumchlorid, Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsulfat oder Lösungen ähnlicher Alkali-oder Erdalkalisalze verwenden. Die Konzentration dieser Lösungen kann von etwa 5 °/a bis zur gesättigten Salzlösung gehalten werden. Von besonderer Bedeutung ist hierbei, daß die Anwendung der Salzlösung od. dgl. zu einer sehr ölarmen Seife führt, da anscheinend die Salzlösung od. dgl. das Öl aus der Seife verdrängt. So wurden Seifen mit Ölgehalten von nur etwa 15 bis 2o'/e, auf die trockne Seife berechnet, erzielt. Als Zusatz zur Er-.möglichung oder Erleichterung des Zentrifugierens können auch geeignete Mischungen der oben aufgeführten Salze verwandt werden oder eine Lösung oder Aufschlämmung, die eines oder mehrere dieser Salze und mindestens ein Hydroxyd, Hydrokarbonat oder Karbonat der Alkalien bzw. Erdalkalien enthält. Das Zentrifugieren findet zweckmäßig in der Wärme, z. B. bei Temperaturen von q.o bis 8o°, statt. Die jeweils zweckmäßigste Temperatur kann leicht durch Versuche festgestellt werden und richtet sich unter anderem nach der Natur des behandelten Öls oder Fettes. Beispielsweise werden für die Behandlung von Hartfetten höhere Temperaturen verwendet als für die Behandlung von flüssigen Ölen od. d,-l. Die Trennung der trocknen Seife vom Öl durch Zentrifugieren kann auch zwei- oder mehrstufig durchgeführt werden. Beispielsweise wird zunächst so zentrifugiert, daß ein möglichst ölarmer Soapstock anfällt, unabhängig davon, welchen Seifengehalt das abgetrennte Öl aufweist. Das Öl wird dann nochmals zentrifugiert, um daraus Seifenreste abzuscheiden und ein völlig seifenfreies Öl zu gewinnen. Die hierbei vom Öl getrennte Seife kann ölarm anfallen; es steht aber auch nichts im Wege, z. B. mit Rücksicht auf eine besonders sorgfältige flerausnahme der Seife aus dem Öl so zu arbeiten, daß die Seife der zweiten Stufe noch wesentliche Mengen Öl einschließt. Diesem Ölseifengemisch kann dann, z. B. in der ersten Stufe oder gesondert, durch Zentrifugieren möglichst viel Öl entzogen werden. Man kann auch umgekehrt zuerst ein völlig seifenfreies Öl abtrennen und das Gemisch von Seife und Öl, wenn es noch viel Öl enthält, in einer zweiten Stufe zentrifugieren.
• Vor der zweiten Stufe, insbesondere wenn sie eine Abtrennung restlicher Seife oder restlicher Trübungen aus dem Öl zum Ziel hat, kann vorher nochmals eine Zugabe von Salzlösungen od. dgl. erfolgen, wodurch die Beseitigung der restlichen Seife aus dem Öl außerordentlich begünstigt wird, ohne: daß ein Anstieg des Gehaltes an freien Fett-s äuren # im Öl zu befürchten ist.
• Die vom Öl getrennte Seife verfestigt sich beim Abkühlen oft so weit, daß sie sich wie feste Stoffe transportieren läßt.
• Die Trennung von Öl und trockner Seife durch Zentrifugieren unter Anwendung von Zusätzen, die den Durchgang der Seife durch die Zentrifuge ermöglichen oder erleichtern, hat sich als so brauchbar erwiesen, daß sie mit Vorteil auch für andere Ölseifengemische als die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung gewonnenen angewendet werden kann.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung diene die Zeichnung, in der eine nach dem Verfahren gemäß der Erfindung arbeitende Anlage schematisch dargestellt ist.
• Fig. i zeigt beispielsweise ein Schaltungsschema; Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie A-B in Fig. i. i und 2 sind Vorratsbehälter für Öl und Alkalilösung. Das Öl wird aus i durch die Leitung 3 zu einer Dosiereinrichtung 4 und weiter durch die Leitung 5 in die erste Kammer des Raffinationsgefäßes 6 eingeführt. Die Alkalilösung gelangt in die gleiche Kammer durch die Leitung 7, die Dosiereinrichtung 8 und die Leitung g. Das Neutralisationsgefäß besteht aus den Kammern io, i i, 12, 13, 14 und 15, die durch Scheidewände 16 und ein zentrales Rohr 16" im Gefäß 6 gebildet werden. In jeder Kammer ist eine Umwälzvorrichtung vorgesehen, die aus einem inneren, unten und oben offenen Rohr 17 und einem vom Kammerboden nach unten geführten, oben offenen und unten geschlossenen Mantelrohr 18 besteht. Das Fördermittel, z. B. Dampf, wird von unten durch die Leitung ig eingeführt, und es sind in jedem Steigrohr 17 Wärmeaustauschflächen in Gestalt von Rohren 41 vorgesehen, die mit geeigneten Heiz- oder Kühlmitteln, z. B. Wasserdampf, betrieben werden kön nen. Die einzelnen Kammern stehen durch Öffnung 21 in den Kammerwänden 16 miteinander in Verbindung. Aus der letzten Kammer 15, die gegen die erste io in bezug auf den direkten Flüssigkeitsdurchtritt abgeschlossen ist, wird das Gemisch von Öl und Seife durch die Leitung 22 nach der mit Dampfbrausen 24 od. dgl. ausgestatteten Vorlage 23 abgelassen. Ein Teil der Kammern, z. B. io, i i und 12, deren Dampfrahm gegen die übrigen Kammern durch die Wand 25 getrennt ist, sind über die Leitung 26 an den Kondensator 27 der Vakuumanlage und die übrigen Kammern über die Leitung 28 an den Kondensator 29 der gleichen Vakuumerzeugungsanlage angeschlossen. Die Kondensatoren 29 und 27, in denen der während der Raffination gebildete und in die Raffination z. B. als T reil)dampf eingeführte Wasserdampf niedergeschlagen wird, sind hintereinandergeschaltet, so claß die Entlüftung des Kondensators 2g mittels Strahlapparat 4a durch den Kondensator 27 und weiter mittels Strahlapparat 43 zum barometrischen Kondensator 30 geschieht und in den an den Kondensator 2g angeschlossenen Kammern ein höheres Vakuum erzeugt wird als in den auf den Kondensator 27 geschalteten. Öl und Neutralisationsmittel werden in kontinuierlichem Strom in die erste Kammer io der Neutralisationsvorrichtung eingeführt.
• Beim Aufsteigen der Neutralisationsmittellösung und des Öles im Steigrohr der ersten Kammer des Raffinationsgefäßes i findet eine intensive Durchtnischung der beiden Flüssigkeiten statt, und es setzt sofort die Neutralisation der freien Fettsäure ein. Aus der ersten Kammer gelangt das Olseifengemisch in die zweite Kammer, in der es in der gleichen Weise behandelt wird, wobei die Verseifung fortschreitet. In den Kammern 12, 13, 14 und 15, die das Ölseifengemisch dann nacheinander unter Umwälzung durchfließt, wird die Verseifung zu Ende geführt. Mittels der in den Steigrohren angeordneten Heizvorrichtungen, in denen z. B. Wasserdampf als Heizmittel dient, wird dem Gemisch von Öl und Seife bzw. Neutralisationsmittel Wärme zugeführt, so daß das vorhandene Wasser und das durch die Verseifungsreaktion entstehende Wasser mehr oder weniger weitgehend verdampft. Die letzten Kammern werden mit höherem Vakuum betrieben als die vorhergehenden, so daß eine gute Verdampfungsleistung auch gegen Ende der Behandlung sichergestellt ist und gegebenenfalls <las Wasser sehr weitgehend aus dem Rohr verdampft werden kann. Das Gemisch von Öl und vorzugsweise trockner Seife, das aus der letzten Kammer in die Vorlage 23 gelangt, wird darin durch Einfiihren von Dampf in Bewegung gehalten, so daß eine weitgehende Trennung von Öl und Seife nicht stattfinden kann. Aus der Vorlage 23, die mittels der Leitung 44 an die Vakuumanlage angeschlossen sein kann, wird das Gemisch mit Hilfe der Pumpe 31 durch die Leitung 32 in das mit Rührwerk 33 ausgestattete Mischgefiiß 34 gebracht, in dein aus dem Behälter 35 durch die Leitung 36 Salzlösung eingeführt wird. In dem Behälter 34 findet eine innige Mischung des Ölseifengemisches mit der Salzlösung statt, und es gelangt das Gemisch durch die Leitung 37 in die Zetitrifugieranlage 38, in der es in blankes seifenfreies und praktisch fettsäurefreies Öl einerseits und salzhaltige Seife andererseits zerlegt wird. Das Öl fließt aus der Zentrifugieranlage in ständigem Strom in den Behälter 39, während das Gemisch von Seife und Salzlösung als trockne Paste die Zentrifuge verläßt und in den Behälter 40 gelangt.
• Die Anlage kann noch so abgeändert werden, daß bereits ein Gemisch von Öl und Neutralisationsmittel in die erste Kammer des Raffinationsgefäßes eintritt. Man kann aber auch das Neutralisationsmittel an mehreren Stellen in das Raffinationsgefäß einleiten, z. B. wenn zwei verschiedene Neutralisationsrnittel, wie Ätzkali und Alkalikarbonat, verwendet werden. Die Aufarbeitung des Gemisches von Öl und Seife kann auch so gestaltet werden, daß die Seife in wäßrigem Alkohol, z. B, Äthylalkohol oder anderen in Wasser löslichen Alkoholen, gelöst wird und in der Zentrifuge das Öl von der alkoholischen Seifenlösung getrennt wird. Beispiel Rapsöl mit 5% freier Fettsäure wurde in der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung mit 25%iger Natrium-Karbonat-Lösung behandelt, die in io%igem Überschuß über die Menge angewendet wurde, die theoretisch zur Verseifung der im Rapsöl enthaltenen Fettsäure erforderlich ist. Die Temperatur in der ersten Kammer des Neutralisationsgefäßes 6 betrug 25°, der absolute Druck in den drei ersten Kammern 30 mm Hg-Säule. In den Kammern 13, 14 und 15 sank der absolute Druck auf 18 mm H--Sä ule. In allen Kammern wurde durch die Heizeinrichtung Wärme zugeführt. Infolge der Wasserverdampfung blieb die Temperatur bis zur vierten Kammer auf etwa 25°. In der fünften und sechsten Kammer stieg während der restlichen Trocknung die Temperatur auf etwa 5o°. Mit dieser Temperatur gelangte das Ölseifengemisch durch die Vorlage in den Mischer 34, in dem ihm o,380/0 einer i50/0igen Natriumsulfatlösung bei der gleichen Temperatur beigemischt wurde. Darauf erfolgte die Zerlegung in der Zentrifuge. Man erhielt ein blankes seifenfreies Öl mit einem Gehalt an freien Fettsäuren von 0,03)/o und eine pastenartige Seife. Die Seife zeigte einen Gehalt an Neutralöl von 16%, bezogen auf die Paste, das sind 2:204, bezogen auf die salz- und wasserfreie Seifenmasse.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Raffinieren von Ölen oder Fetten mit Alkalien oder anderen Neutralisationsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Neutralisation in mehreren, zweckmäßig in einem Gefäß vereinigten Stufen durchgeführt wird, die das Gemisch in kontinuierlichem Strome durchfließt, und daß in jeder Stufe eine Umwälzung des Gemisches nach dem Prinzip der Mammutpumpe durchgeführt wird, wobei zweckmäßig Wasserdampf als Fördermittel dient.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ölseifengemisch beim Durchgang durch die Steigrohre der Mammutpumpen Wärme zugeführt oder entzogen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Vakuum verseift wird, vorteilhaft mit Alkalikarbonat- oder Gemischen von Ätzalkali- und Alkalikarbonatlösungen.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Gemisches aus Öl und Seife am Ende der Verseifung höher gehalten wird als am Anfang.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den letzten Stufen die Neutralisation unter höherem Vakuum als in den ersten durchgeführt wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Neutralisationsmittel vor oder beim Eintritt in die Neutralisationsstufe zugegeben wird oder daß ein Teil des Neutralisationsmittels auch in eine folgende Stufe der Neutralisation eingeführt werden kann.
7. 7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Verseifungsstufen Wasser derart verdampft wird, daß das Ölseifengemisch am Austritt der letzten Kammer oder in den letzten Kammern praktisch wasserfrei ist. B. Verfahren zur Trennung von Gemischen von Öl und trockner Seife, insbesondere solcher Gemische, die nach Anspruch i bis 7 gewonnen worden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung mittels Zentrifugieren nach Zugabe einer zweckmäßigen konzentrierten Salzlösung oder ähnlichen Flüssigkeit erfolgt, die den Durchgang der Seife durch die Zentrifuge ermöglicht oder erleichtert. 9.. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zugegebenen Lösung Hydroxyde, Hydrokarbonate oder Karbonate der Alkalien bzw. Erdalkalien zugesetzt werden. io. Verfahren nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassergehalt des Gemisches von Öl, Seife und Salzlösung so. eingestellt wird, daß die Seife die Zentrifuge od. dgl. in Pastenform verläßt. 1i. Verfahren nach Anspruch 8 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch von Öl und Seife Alkohol zugefügt wird und das Öl von der alkoholischen' Seifenlösung durch Zentrifugieren getrennt wird. 12. Verfahren nach Anspruch 8 bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß zweistufig zentrifugiert wird, z. B. derart, daß in der ersten Stufe eine trockene Seife abgetrennt wird, und daß das Öl aus der ersten Stufe des Zentrifugierens zwecks Abtrennung von Seifenresten oder Trübungen nochmals zentrifugiert wird. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß vor der zweiten Stufe nochmals eine zweckmäßige konzentrierte Salzlösung oder ähnliche Flüssigkeiten zugegeben werden. i4.. Verfahren nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zentrifugieren in der zweiten Stufe anfallende Seifen, die noch viel Öl enthalten, nochmals, z. B. in der ersten Stufe, zentrifugiert werden. 15. Neutralisationsvorrichtung für das Verfahren nach Anspruch i bis io, gekennzeichnet durch mehrere in einem vorteilhaft zylindrischen Gefäß abgeteilte Kammern., durch in den Kammern angeordnete, nach dem Prinzip der Mammutpumpe arbeitende Umwälzvorrichtungen, durch Mittel für die Führung von Flüssigkeiten in kontinuierlichem Strom durch die Kammern mit einer Zuführung zur ersten und einer Abführung aus der letzten Kammer. 16. Vorrichtung nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigrohre der Fördervorrichtungen mit Wärmeaustauscheinrichtungen ausgestattet sind. 17. Vorrichtung nach Anspruch i i und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampfraum des Gefäßes ein- oder mehrfach unterteilt ist und die verschiedenen Abteilungen an Einrichtungen angeschlossen sind, die ein unterschiedliches Vakuum in den Abteilungen aufrechterhalten. Angezogene Druckschriften: Hefter-Schönfeld, Fette und Fettprodukte, 1937, Bd.II, S. 3i.