DE1223093C2 - Verfahren zur kontinuierlichen extraktion von verunreinigungen und glyzerin aus rohseife - Google Patents

Description

Bei der Seifenherstellung entsteht beim Verseifen •ine glycerinhaltige Rohseifenmischung, welche ver- »chiedene aus den Ausgangsstoffen stammende oder tfurch Nebenreaktionen gebildete Verunreinigungen tnthält. Die Rohseife muß daher zur Entfernung dieter Verunreinigungen und zur Gewinnung des wert-Vollen Glycerins gewaschen werden. Das Waschen «rfolgt im allgemeinen mit alkalischen Laugen oder Alkalischen Salzlösungen, deren Elektrolytkonzentration höher liegt als bei der sogenannten Grenzlauge, Von deren Konzentration an die Seife in der Lauge löslich ist.

Um die Nachteile der klassischen, absatzweise in Kesseln durchgeführten Arbeitsweise zu vermeiden, wurden bereits verschiedene kontinuierlich arbeitende Verfahren vorgeschlagen. So ist aus der USA.-Patentschrift 2 300 749 ein kontinuierliches Verseifungsverfahren bekannt, bei welchem man das Fett mit der Verseifungslauge im Gleichstrom durch Mischvorrichtungen führt und nachfolgend die Seife durch Zentrifugieren abtrennt. Aus der USA.-Patentschrift 2 562 207 ist ferner bereits ein Verfahren zum kontinuierlichen Waschen von Rohseife bekannt, bei welchem man die Rohseife und die Waschlauge kontinuierlich in einer Mischzone vermischt, die erhaltene Mischung aus der Mischzone in eine Absetzzone überführt und aus dieser die gewaschene Seife und die glycerinhaltige Waschlauge getrennt abzieht. Hierbei arbeitet man in nach unten konisch zugespitzten Kesseln, welche mit einer unteren Laugeschicht und einer oberen Seifenschicht gefüllt sind, wobei die Rohseife durch eine Einspritzdüse in die ίο untere Laugenschicht eingespritzt wird und durch diese zur oberen Seifenschicht aufsteigt, während die Frischlauge durch eine Einspritzdüse in die obere Seifenschicht eingespritzt wird und durch diese zur unteren Laugenschicht absinkt. Am unteren Ende des Kessels wird die glycerinhaltige Lauge abgezogen, während die gewaschene Seife über den wehrartig ausgebildeten Kesselrand abfließt. Das Durchmischen erfolgt lediglich durch das Einspritzen des zugeführten Materials. Es kann eine Reihe derartiger Misch- und Absetzkessel hintereinandergeschaltet und die Seife und die Waschlauge im Gegenstrom von einem Kessel zum nächsten geführt werden. In den Kessel selbst strömt die Mischung aus Seife und Waschlauge jedoch im Gleichstrom aus der Mischzone in die Absetzzone.

Die bislang bekannten Verfahren erfordern jedoch neben einem großen Energieverbrauch einen erheblichen apparativen Aufwand und ermöglichen einen Luftzutritt und damit eine Oxydation und demzufolge eine Qualitätsverschlechterung der erhaltenen Seife.

Das gleiche gilt für Vorrichtungen, z. B. gemäß deutscher Auslegeschrift 1069 319, mit denen Seife und Salzwasser im Gleichstrom in eine untere Kammer eines Waschstromes eingebracht und mittels einer Stiftmühle oder eines Schneckenrührvverkes durchmischt werden, wobei eine rotierende, mit schrägen Bohrungen versehene Scheibe Zentrifugalkräfte zur besseren Abtrennung erzeugt. Bei diesen Vorrichtungen wird die durchbohrte Scheibe als Pumpvorrichtung eingesetzt, um die abgeschleuderte Seife nach oben zu drücken und den gesamten Inhalt jeder Waschstufe in drehender Bewegung zu halten. Mit einer derartigen Vorrichtung wird etwa nach dem Prinzip einer Trommelzentrifuge der Trennungsgrad durch die Vergrößerung des Dichteunterschiedes bei Einwirkung der Zentrifugalkräfte verbessert. Eine derartige komplizierte Anlage mit zahlreichen bewegten Einzelelementen erfordert große Antriebskräfte und ist wegen der erforderlichen Korrosionsfestigkeit überaus aufwendig.

Zur Behebung dieser Nachteile wird nun ein Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Verunreinigungen und Glycerin aus Rohseife vorgeschlagen, bei welchem man im Gegenstrom die glycerinhaltige Rohseife in einer Waschzone kontinuierlich mit Waschlauge vermischt und kontinuierlich die sich oben absetzende Seife und die sich unten absetzende glycerinhaltige Waschlauge getrennt abzieht. Erfindungsgemäß wird bei diesem Verfahren so vorgegangen, daß man Rohseife dem unteren Ende und die Waschlauge dem oberen Ende einer an sich bekannten Gegenstrom-Pulsationskolonne zuführt und die in der Kolonne enthaltene flüssige Mischung durch Aufprägen einer pulsierenden Bewegung mit einer Amplitude von 2 bis 50 mm und einer Frequenz von 50 bis 300 Pulsen je Minute durch eine Vielzahl von in Abständen von 2 bis 20 cm übereinander angeord-

neten, perforiereten Böden mit zahlreichen 1 bis 10 mm weiten Öffnungen pulsieren läßt und die gereinigte Seife in einer Absetzzone am oberen Ende der Kolonne und die glyzerinhaltige Waschlauge in einer Absetzzone am unteren Ende der Kolonne auffängt. Vorzugsweise wird so vorgegangen, daß man die Ruhseife und die Waschlauge in der Pulsationskolonne durch Böden mit 2 bis 6 mm weiten Öffnungen bei einer Pulsation mit einer Amplitude von 5 bis 30 mm und einer Frequenz von 100 bis 200 Pulsen je Minute durchführt und sowohl die gereinigte Seife als auch die glycerinhaltige Waschlauge in Absetzzonen mit gegenüber der Waschkolonne größerem Durchmesser auffängt.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn man eine Waschlauge mit einer der Grenzlauge etwa gleichen oder wenig aeringeren Konzentration verwendet.

Pulsationskolonnen sind für eine Flüssig-Flüssig-Extraktion bekannt, bei der zwei Flüssigkeiten bzw. Emulsionen oder Dispersionen nach dem Gegenstromprinzip auf Grund der Pulsation möglichst gründlich und feinteilig miteinander vermischt werden, um einen besseren Austausch von Stufe zu Stufe unter Ausnutzung des verschiedenen Verteilungskoeffizienten zu erreichen.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß man unter Verwendung einer derartigen Pulsationskolonne nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine ausgezeichnete Reinigung der Seife erzielt, wobei man kontinuierlich mit erheblichen Durchsatzmengen praktisch ohne Wartung in einer einfachen Anlage ohne Pumpen arbeitet. Im Gegensatz zu der sonst üblichen FIüssig-Flüssig-Extraktion mittels einer Pulsationskolonne macht man nicht von der starken Verteilung der einen Phase in der anderen Phase Gebrauch, da hierbei die im Miccllenbereich der plastischen, fadenziehenden Seifenmasse vorhandene verunreinigte Glycerinlösung nicht entfernt würde und eine zu starke Verteilung der Seife die Ausbildung des Seifenkornes der Kernseife beeinträchtigen würde. Die Wirkungsweise der Pulsationskolonne beim vorliegenden Verfahren beruht vielmehr darauf, daß die zusammengeballten, zum Teil fadertartigen plastischen oder schwammartigen Seifenagglomerate mit einem Volumen unter 100 mm³ oder einer Länge von 0,5 bis 2 cm auf Grund der Pulsation durch die öffnungen der perforierten Boden hindurchgequetscht werden und hierbei die an Glycerin angereicherte Salzlösung abgeben und sich nach dem Durchquetschen im nächsten Boden wieder mit einer weniger verunreinigten Waschlösung vollsaugen, um dann wiederum durch die Löcher in der nächsten Bodenplatte unter Abgabe dieser Flüssigkeit ausgequetscht zu werden, um sich in der darauffolgenden Stufe mit noch weniger verunreinigter Waschlösung wieder vollzusaugen. Es wird also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in erster Linie durch Auspressen der verunreinigenden Flüssigkeit aus der plastischen Seifenmasse die Möglichkeit geschaffen, daß dann danach das Glycerin analog einer Flüssig-Flüssig-Exlraktion in die Waschlösung übcigeht. Neben diesem ständigen Ausquetschvorgang der schwammartigen Seifenteilchen, der vorherrschend für den Flüssigkeitsaustausch ist, werden durch die Pulsation die Seifenklümpchen auch zu Fäden aufgerissen, die dann wieder zusammentreten.

Bislang war man der Auffassung, daß man mit einer üblichen Flüssig-Flüssig-Extrakdon in einer Kolonne S.Mfe deswegen nicht waschen konnte, weil die für den Austauschvorgang zur Verfügung stehende Zeit von z. B. 15 Minuten nicht ausreicht. Übliche Pulsationskolonnen mit Füllkörpern ließen sich grundsätzlich im Gegenstrom nicht verwenden, da die Seife von den Füllkörpern zurückgehalten wird. Wenn man dagegen in einer Fülikörperkolonne die beiden Phasen Seife und Lauge nicht im Gegenstrom, sondern im Gleichstrom fließen läßt oder möglichst

ίο wenig Füllkörper verwendet, damit die Phasen fließen können, wird das in der Seife enthaltene Glycerin nicht an die Lauge ausgetauscht.

Bei der am nächsten kommenden Methode wird immer noch mit Misch- und Trennteilschritten gearbeitet, wie es in »Progress in the Technology of Fats and other Lipids« Vol. V, Advances in Technology, Pergamon Press, 1958, Kap. 2, »Monsavon Continuous Process for Soap Manufacture«, F. Lachampt, R. Peron, beschrieben ist, jedoch wird hierbei betont, daß es nicht möglich ist, in einer Kolonne nach dem üblichen Extraktionsverfahren zu arbeiten. Bei diesem Verfahren werden vielmehr auf komplizierte Weise in mehreren Stufen jeweils innerhalb der einzelnen Stufen des Turmes die Waschlauge von einem

oberen abgeschlossenen Bereich über jeweils eine Pumpe in die von unten kommende glycerinhaltige Rohseife im Gleichstrom eingespeist und nach einer partiellen Reinigung in den nächsten Bereich gefördert; es werden also neben einer recht komplizierten Anlage je Stufe noch jeweils eine gesonderte Pumpe benötigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt nun eine außerordentlich vorteilhafte Lösung dar, indem man die zu waschende Seife und eine Waschlösung im Gegenstrom pulsierend durch eine Kolonne fließen läßt. Dadurch kann das Waschen der Seife mit einer Waschlauge oder Waschlösung überraschend einfach im Gegenstrom ausgeführt werden, obwohl dies zunächst unmöglich erschien.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden, welche schematisch einen Vertikalschnitt durch eine für das erfindungsgemäße Verfahren bestimmte Kolonne zeigt.

In der Kolonne, an deren beiden Enden sich zwei Absetzbehälter 8 und 9 befinden, wird mitlels einer Vorrichtung? eine Pulsation herbeigeführt. Als Vorrichtung? kann man eine Kolbenpumpe, wie in der Zeichnung dargestellt, eine pneumatische oder jede andere Vorrichtung verwenden, die das in der Kolonne befindliche Produkt von oben nach unten und von unten nach oben bewegt.

Die Kolonne enthält im Inneren horizontale, perforierte Böden oder Scheiben 2, 3, 4, 5, 6 usw. Der Lochdurchmesser kann von 1 bis 10 mm, vorzugsweise 2 bis 6 mm, schwanken. Die Lochzahl je Oberflächeneinheit der Scheiben kann so variieren, daß der Prozentsatz von freiem Durchgang durch eine Scheibe 20 bis 50 °/o beträgt. Die Grenzen sind durch die Normierung der perforierten Flächen, die zur Herstellung der Scheiben dienen, gesetzt. Der Abstand zwischen den Scheiben hängt von bestimmten Faktoren, wie z. B. vom gewünschten Wirkungsgrad, den Verstopfungsgrenzen, den Pulsationskennzeichen usw., ab. Er beträgt vorzugsweise 2 bis 20 cm. Der Kolonnendurchmesser hängt von der gewünschten Produktionskapazität ab. Mit der Kolonne sind verschiedene Zuführungs- und Austrittsleitungen ver-

bunden, die bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Kolonne beschrieben werden.

Die bei der Verseifung entstandene zu waschende Seife wird durch die Leitung 10 eingeführt. Durch die Leitung 11 wird die Waschlösung hinzugebracht; sie enthält so viel Lauge und Salz, daß die die Kolonne oben verlassende Seife die gewünschte Laugen- und Salzkonzenlration hat. Die durch die Leitung 10 zugeführte Seife steigt also zwischen 10 und 11 auf und berührt dabei im Gegenstrom die Waschlauge. Im Absetzbehälter 8 kann die Lauge von der zu waschenden Seife dekantiert werden; die Lauge wird durch die öffnung 13 entleert. Im Absetzbehälter 9 soll die Lauge von der zu waschenden Seife getrennt werden, die über die Leitung 12 abgezogen wird. Das Volumen der Absetzbehälter ist so groß, daß die Dekantierzeit zur Trennung der Lauge von der Seife ausreicht. Die Dekantierzeit kann 10 bis 60 Minuten betragen. Der Durchmesser der Absetzbehäller ist vorzugsweise größer als der Kolonnendurchmesser und ist z.B. 10 bis 5O°/o größer, als es bei Extraktionskolonnen üblich ist.

Die Pulsation, die die Säule durch die Vorrichtung 7 erhält, ist durch ihre Frequenz und die Verschiebungsamplituüe der Flüssigkeit in der Kolonne gekennzeichnet. Eine Frequenz von 50 bis 300, vorzugsweise 100 bis 200 Stoßen pro Minute sowie eine Amplitude von 2 bis 50 mm, vorzugsweise 5 bis 30 mm, erwiesen sich als günstig.

Die erwähnte Arbeitsweise hat folgende Vorteile:

a) Man kann das Verhältnis von Waschlauge zu Seife stark verkleinern, d.h. eine sehr hohe Glycerinkonzentralion in den Laugen erreichen und somit beim Einengen der Laugen und Wiedergewinnen des Glycerins sparen. Das kann prinzipiell bei jedem Verfahren durch die Vergrößerung der Zahl der Waschvorgänge erreicht werden; infolge der hohen Kosten für weitere Böden sowie für die Installation von Pumpen, Dekantiervorrichtungen, Zentrifugen usw. beschränkt man sich praktisch auf drei bis sechs Böden. Es genügt, die Kolonnenlänge zu vergrößern, um preisgünstig die Zahl der theoretischen Böden zu vermehren.

b) Da man in einer völlig geschlossenen Vorrichtung arbeitet, in der keine Dekantierzwischenzonen vorhanden sind, die ein Ruhen der Flüssigkeiten erforderlich machen, um eine Trennung zu bewirken, kann man Elektrolytkonzentrationen in der Waschlauge verwenden, die der Grenzlauge beliebig nahekommen und sogar etwas darunterliegen; das ist zur Reinigung der Seife besonders günstig.

c) Die Zusammensetzung der aus der Kolonne austretenden gewaschenen Seife ist besonders konstant, so daß man eine Seife von gleichbleibender Qualität erhält; dadurch wird die Nachbehandlung stark vereinfacht.

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind die Laminarströmung sowie die Anwendung einer Pulsationssäule für das Waschen von Rohseife besonders kennzeichnend.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

Eine 5"⁷O cm hohe Säule von 120 cm Durchmesser, die mit sechsundvierzig perforierten Scheiben mit 50 000 Löchern von 3 mm ausgerüstet ist, erhält eine Pulsation von 150 Stoßen pro Minute bei einer Amplitude von 6,5 mm Flüssigkeitsverschiebung in der Säule. Diese Säule wird unten mit 6000 kg Natronseife je Stunde beschickt, die durch Verseifen einer Mischung von 80% Talg und 15% Kopraöl bei 80 bis 100 C erhalten wurde und 3,7% Glycerin enthält. Von oben wird die Säule mit 3000 kg Lauge von 80 bis 100⁰C pro Stunde beschickt, die 6,3 %

ίο Salz und 2,1% Natronlauge enthält. Die Eleklrolytkonzentralion dieser Lauge ist geringer als die Grenzkonzentration, wie man aus dem Aussehen der Lauge schließt. Aus der oberen Austrittsstelle der Kolonne erhält man eine Seife, die nur 0,1 % Glycerin enthält.

Beispiel 2

Eine 480 cm hohe Säule von 40 cm Durchmesser, die mit achtundzwanzig perforierten Scheiben mit 4000 Löchern von 4 mm ausgerüstet ist, erhält eine Pulsation von 180 Stoßen pro Minute bei einer Amplitude von 10 mm Flüssigkeitsverschiebung in der Kolonne.

Diese Kolonne wird im unteren Teil mit 650 kg Natronseife pro Stunde beschickt, die durch Verseifen einer Mischung von 40% Talg, 12% Kopraöl 36% Fett und 12% Harz bei 80 bis 90° C erhalten wurde und 4% Glycerin enthält. In den oberen Teil der Säule leitet man 350 kg Waschlauge pro Stunde;

als Waschlauge verwendet man eine 8,2 % Salz und 1.8% Natronlauge enthaltende Lösung. Die Elektrolytkonzentration ist größer als die Konzentration der »Grenzlauge«. Die oben austretende gewaschene Seife enthält nur 0,2 % Glycerin.

Beispiel 3

Eine 400 cm hohe Säule von 70 cm Durchmesser, die mit fünfzig petforierten Scheiben (5000 Löcher von 5 mm) ausgerüstet ist, erhält eine Pulsation von 120 Stoßen pro Minute, bei einer Amplitude von 5 mm Flüssigkeitsverschiebung in der Kolonne. Diese Kolonne wird unten mit 2000 kg Natronseife pro Stunde beschickt, die durch Verseifen einer Mischung von 80% Erdnußöl und 20% Kopraöl bei 90° C erhalten wurde. Diese Mischung enthält 5 % Glycerin. Man leitet oben 900 kg Lauge von 90° C pro Stunde ein, die 6,75% Salz und 1,75% Natronlauge enthält. Die Elektrolytkonzentration dieser Lauge ist geringer als die Konzentration der Grenzlauge. Die aus dem oberen Teil der Kolonne geleitete gewaschene Seife enthält 0,4 % Glycerin.

Beispiel 4

Eine 700 cm hohe Kolonne von 50 cm Durchmesser, die mit fünfundvierzig durchbohrten Scheiben (2650 Löcher von 6 mm) ausgerüstet ist, erhält eint Pulsation von 200 Stößen pro Minute bei einer Amplitude von 8 mm Flüssigkeit sverschiebung in dei Kolonne. Diese Kolonne wir 1 unten mit 1000 kj Rohseife pro Stunde beschick., die durch Verseifer einer Mischung von 60% Talg. 20% Palmöl unc 20% Palmitinöl (huile de palrniste) bei 95° C erhal ten wurde. Die Seife enthält 5,7° 0 Glycerin. 650 kj Lauge von 100⁰C, die 5,85% Salz und 1,90% Na tronlauge enthält, werden von oben pro Stunde züge führt. Die Elektrolytkonzentration dieser Lauge is

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geringer als die Konzentration der Grenzlauge. Die aus dem oberen Teil der Kolonne austretende Seife enthält 0,07 °/o Glycerin.

Beispiel 5

Eine 500 cm hohe Kolonne von 90 cm Durchmesser, die mit vierzig perforierten Scheiben (28 000 Löcher von 3 mm) ausgerüstet ist, erhält eine Pulsation von 100 Stoßen pro Minute bei einer Amplitude von

7 mm Flüssigkeitsverschiebung in der Kolonne. Diese Kolonne wird im unteren Teil mit 3500 kg Kaliseife von 90° C pro Stunde, die durch Verseifen von Olivenöl erhalten wurde, beschickt. Diese Seife enthält 5,2 °/o Glycerin. 1800 kg Waschlauge werden von oben pro Stunde zugeführt; als Waschlauge wird eine 12°/o Kaliumchlorid enthaltende Lösung verwendet, Diese Konzentralion ist größer als die Konzentration der Grenzlaugc. Die gewaschene Seife im oberen Tei ίο der Säule enthält nur 0,20 % Glycerin.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion von Verunreinigungen und Glycerin aus Rohseife, bei welchem man im Gegenstrom die glycerinhaltige Rohseife in einer Waschzone kontinuierlich mit Waschlauge vermischt und kontinuierlich die sich oben absetzende Seife und die sich unten absetzende glycerinhaltige Waschlauge getrennt abzieht, dadurch gekennzeichnet, daß man Rohseife dem unteren Ende und die Waschlauge dem oberen Ende einer an sich bekannten Gegenstrom-Pulsationskolonne zuführt und die in der Kolonne enthaltene flüssige Mischung durch Aufpräget, einer pulsierenden Bewegung mit einer Amplitude von 2 bis 50 mm und einer Frequenz von 50 bis 300 Pulsen je Minute durch eine Vielzahl von in Abständen von 2 bis 20 cm übereinander angeordneten, perforierten Böden mit zahlreichen 1 bis 10 mm weiten öffnungen pulsieren läßt und die gereinigte Seife in einer Absetzzone am oberen Ende der Kolonne und die glycerinhaltige Waschlauge in einer Absetzzone am unteren Ende der Kolonne auffängt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rohseife und die Waschlauge in der Pulsationskolonne durch Boden mit 2 bis 6 mm weiten öffnungen bei einer Pulsation mit einer Amplitude von 5 bis 30 mm und einer Frequenz von 100 bis 200 Pulsen je Minute durchführt und sowohl die gereinigte Seife als auch die glycerinhaltige Waschlauge in Absetzzonen mit gegenüber der Waschkolonne größerem Durchmesser auffängt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Waschlauge mit einer der Grenzlauge etwa gleichen oder wenig geringeren Konzentration verwendet.