DE2759846C2

DE2759846C2 - Verfahren zum Entgasen, Entwässern und Desodorieren von Fettrohsäuren

Info

Publication number: DE2759846C2
Application number: DE2759846A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Chem. Dr. 5000 Köln Stage
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-12
Filing date: 1977-08-12
Publication date: 1981-09-24

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Hauptpatent 23 52 859 zum Entgasen, Entwässern und Desodorieren von Fettrohsäuren, wobei überhitzter Treibdampf im Gegenstrom zu der zu behandelnden Fettrohsäure geführt wird, wobei der durch eine Abtriebsrieselsäule für die Rohsäure hindurchgeleitete Treibdampf durch den Verteilerboden oder am Verteilerboden der Abtriebssäule vorbei in eine Verstärkungssäule weitergeleitet wird, die auf den mit der Rohsäure beaufschlagten Verteilerboden der Abtriebsrieselsäule arbeitet, und wobei die Kolonnendämpfe, die im Kolonnenkopf ankommen, kondensiert und anschließend die von diesem Kondensat abgetrennte Fettsäurephase teilweise als Rücklauf in den Kopf der Verstärkungssäule aufgegeben wird.

Das bekannte Verfahren nach dem Hauptpatent zeigt bei der Übertragung auf die Behandlung von rohem Tallöl Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeilen bestehen darin, daß die im rohen Tallöl befindliehen, gesättigten, im Wesentlichen aus Palmilinsäiire bestehenden Anteile in den weiteren Destillationsprozeß mitgeschleppt Werden und dort die alleine gewünschten reaktiven ungesättigten Fettsäuren verunreinigen, Die im Haupt' patent genannten Verfahrensparametcr ermöglichen es nicht, die gesättigten Fettsäuren, irtsbesonderr. die Palmitinsäure, weitgehend abzutrennen.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, neben der Abtrennung der unverseifbaren Bestandteile (UV-Bestandteile) die gesättigten Fettsäuren, insbesondere die Palmitinsäure, schon vor der nachfolgenden destillativen Tallölaufbereitung weitgehend aus dem Gemisch zu entfernen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß Rohtallöl bei einer Temperatur zwischen 190° und 210° oberhalb eines Fallfilmverdampfers, über

ίο dem ein Verstärkungsteil angeordnet ist, zugeführt wird, daß die weitere Aufheizung des Rohtallöls unter Verdampfung eines Vorlaufes mittels der dem Fallfilmverdampfer zugeführten Wärme und der unterhalb des Fallfilmverdampfers zugeführten Treibdampfmenge erfoigt, daß ein Kopfvakuum des Verstärkungsteils zwischen 66,65 und 266,6 mbar eingestellt wird, daß der Verstärkungsteil mit einem Rücklaufverhältnis zwischen 3 und 8, bezogen auf den organischen Destillatanfall, betrieben wild, und daß der Treibdampf in einer Menge von 5 bis 15% des Gesamtzulaufs zugeführt wird.

Für den Fachmann überraschend, führt die erfindungsgemäß vorgenommene Abwandlung des Parameter des bekannten Verfahrens zur Lösung der vorstehenden Aufgabenstellung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Kondensationstemperatur von 51° C bei 133,3 mbar Kopfdruck des Verstärkungsteils eingestellt.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der sich an das erfindungsgemäße Verfahren anschließenden Verfahrensschritte in den nachstehenden Figuren veranschaulicht.

J5 F i g. 1 veranschaulicht die erfindungsgemäße Entgasung*-, Entwässerungs- und Vorlaufabtrennungsstufe, die im nachfolgenden kurz als Vorlaufstufe bezeichnet ist,
F i g. 2 veranschaulicht die Geradeausdestillationsstufe zur Pechabtrennung sowie trie erste Kolonne zur Harzsäureabtrennung als Sumpfdestillat,

Fig. 3 veranschaulicht die zweite Kolonne zur Gewinnung einer weiteren Palmitinsäurefraktion und die dritte Kolonne zur Gewinnung des Hauptfettsäuredestillates als Kopfprodukt und einer Harzsäure-Fettsäure-Mischung als Sumpfdestillat.

Bevor im einzelnen das Fließbild gemäß den Fig. 1 bis 3 beschrieben wird, erfolgen Darlegungen über das aufzuarbeitende Tallöl.

5n Die mittlere Zusammensetzung des aufzuarbeitenden Talloles bewegt sich etwa um folgende Werte:

in freier I urin 40 MKievv.-"..

" Cics.iiiitpoh.ill .in lreier

I l.ir/s.iurc Mt 55 (iew-

(iesiimtuch.ill .in gebundenen
Siiuren. I'nverscilKirem III 20(iew-

_6Π Wiisseryeh.ill I 4 dew -

Zur Erläuterung des Verfahrens wurde folgende mittlere Zusammensetzung zugrunde gelegt:

_br_t Gehall art Icichlflüch-

tigcn UV'lJcslandlcilen 350 kg/h = 3,46 Gew.-% Gesamigeliall an freier

450 kg/li - 4,37 G»öw.»%

Gesamtgehalt un C|_K/

Cin-Fetlsflure mit

überwiegend Cn,-

Fettsäure 4 800 kg/h = 46,60 Gew.-%

Gesamtgehalt an freien

Harzsäuren 3 400 kg/h = 33,0] Gew.-%

Gesamtgehalt an pechbildenden Substanzen
wie hochsiedende
Esterund hochsiedende
UV-Bestandteile 1 000 kg/h = 9,71 Gew.-V«

Stündliche Zulauf-

menge mit einer Zu-

lauftemperatur von

80 C 10 300 kg/h - 100,00 Ge\v.-%

Die Gesamtanlage besteht insgesamt aus fünf Hauptstufen neben den erforderlichen Vakuumeinrichtungen, nämlich:

Entgasungs-, Entwässerungs- und Vorlaufstufe, die bei einem Kopfvakuum zwischen 66,6J- und 266,6 mbar betrieben wird — und vorzugsweise bei 1333 mbar gemäß Fließbild mit Treibdampfkondensationstemperatur von 51⁰C; Geradeausdestillationsstufe zur Pechabtrennung, die bei einem Kopfdrujk zwischen 1,333 und 6,665 mbar mit vorzugsweise 2,666 mbar gemäß Fließbild betrieben wird;

der ersten Kolonne zur Harzsäureabtrennung als Sumpfdestillat, wobei die Kolonne bei einem Kopfdruck zwischen 1,333 und 6,665 mbar, vorzugsweise 2,666 mbar, gemäß Fließbild betrieben wird;

einer zweiten Kolonne zur Gewinnung der Palmitinsäurefraktion als Kopfprodukt, die bei einem Kopfdruck zwischen 5.665 und 13,33 mbar. vorzugsweise 10,664 mbar, betrieben wird; einer dritten Kolonne zur Gewinnung des Hauptfettsäured.stillates als Kopfprodukt und einer Harzsäure-Fettsäuremischung als Sumpfdestillat, die bei einem Kopfdruck zwischen 1,333 und 5,665 mbar, vorzugsweise 2,666 mbar, gemäß Fließbild betrieben wird.

Das mit 60- 100⁰C und vorzugsweise mit 80 C über Zulaufpumpe 1 und Leitung 2 gemäß Fließbild zulaufende Rohtallöl wird zunächst in dem unteren Teil 3 des Kondensators der Geradeausdestillationsstufe durch die Dämpfe der Geradeausstufc indirekt bis auf eine Temperatur von etwa IbO- 180'C und vorzugsweise 170"c vorgewärmt, wobei die Dämpfe der Gerade ausstufe /im Teil kondensieren. Die Restkondensation dieser Dampfe erfolgt mittels des direkt darüber angeordneten, mit Kühlwasser geeigneter Temperatur betriebenen, als sogenannter Kopfkondensator ausge bildeten Kondensator 4. Das im Kondensator bis auf 150-I80T und vorzugsweise 17C C vorgewärmte Tallöl wird nun über Leitung 5 dem Wärmetauscher 6 zugefuhr·. in dem es mittels eines geeigneten Heizmedi ums bis auf 190-210 C und vorzugsweise ca. 200 C vorgewärmt und oberhalb des Fallfilmverdampfers 7 der Entgasungs-, Entwässerungs- und Vorlaufstufe zugeführt wird. Die weitere Aufheizung bis auf die Ablauftemperatur von ca. 230°C und die Verdampfung des Vorlaufs erfolgt mittels der dem Fallfilmverdampfer zugeführten Wärme und der unterhalb des Fallfilmverdampfers über Leitung 17 zugeführten Treibdampfmenge. Beide werden so bemessen, daß der über dem Fallfilmverdampfer 7 angeordnete Verstärkungsteil 8, dessen Wirksamkeit etwa 6-14 und vorzugsweise 10 praktischen Glockenboden zu entsprechen hat und der als Boden-, Füllkörper- oder Rieselkolonne ausgebildet sein kann, mit einem bezogen auf den oberen organischen Destillatabzug des Scheiders 13 über Leitung 16 mit einem Rücklaufverhältnis von 3-8 und vorzugsweise 5 über die Rücklaufleitung 15 der

ίο organischen Phase des Scheiders 13 für den Kondensatanfall der im Kondensator 10 und Nachkondensator il niedergeschlagenen Dämpfmenge, die aus dem Kopf der Verstärkungskolonne 8 über die Dämpfeleitung 9 aufsteigt und aus dem Vorlaufanteil sowie Wasserdampf

π besteht, betrieben wird. Die Evakuierung bis auf einen Kopfdruck von 133,3 mbar mit einer Wasserkondensationstemperatur von ca. 5FC erfolgt über die Vakuumleitung 12. Die Leitung 14 ist ein Wasseranschluß für den Ablauf der wässerigen Phase.

Das von deii gelösten Gasen, dem Hauptvorlaufanteil sowie dem gelösten Wasser befre·.; Tallöl wird zusammen mit dem über Leitung 70 in der Sumpf des Fallfilmverdampfers 7 geführten Kreislaufstrom aus den Sümpfen der ersten und dritten Kolonne mit e-ner Temperatur von 230° C über Leitung 18 mittels der Pumpe 19 !em Entspannungsraum 21 der Geradeausdestillationsstufe, die bei einem Kopfdruck von 2,666 mbar arbeitet, unterhalb des Tropfenabscheiders 22 zugeführt, wobei die Entspannung mittels des Regelventils 20 vorgenommen wird, das direkt vor dem Entspannungsraum 21 in Leitung 18 eingebaut ist. Die Hauptverdampfung — d. h. über 90% — erfolgt bei einer so niedrigen Temperatur von maximal 23O°C mittels des mit Zwangsumlauf über Leitung 26 und Zirkulationspumpe 27 betriebenen Fallfilmverdampfers 25, daß Umwandlungen oder gar thermische Zersetzungen auch bei der durch den Zwangsumlauf bedingten mittleren Aufenthaltszeit von unter 15 Minuten mit Sicherheit nicht eintreten können. Der im Fallfilmverdampfei 25 n.cht

4i) verdampfte Fettsäure-Harzsäure-Anteil wird zusammen mit dem Pech über Leitung 28 und ebenfalls mittels der Zirkulationspumpe 27 dem Kopf der gleichfalls mit dem Entspannungskörper 21 verbundenen Schlußfallfilmverdampfer 29 für einmaligen Durchlauf zugeführt.

j wobei Flüssigkeit und Dämpfe sich im Gleichstrom nach unten bewegen. Hier erfolgt die Aufheizung des herablaufenden Filmes von 230°C bis auf 255° C, wobei noch ca. 66.7% des im Kopf aufgegebenen Harz- und Fettsäureanteils, der hier 50% der Aufgabemenge

V) ausmacht, verdampfen.

Die Aufenthaltszeit bewegt sich in diesem Fallfilm verdampfer nur in der Größenordnung weniger Sekunden, so daß trotz der höheren Temperaturen hier keine '',e mische Schädigungen auftreten können.

'j zumal zur Vermeidung von Wasserabspaltungen unter Anhydridbildung in d^ii Kopf dieses Verdampfers über Leitung 30 eine geringe Treibdampfmenge gegeben wird, die sich bezogen auf die hier verdampfte Har/- und Fettsäuremen^e in der Größenordnung von

wi 0.2%-0.36%, vorzugsweise 0.29%. bzw. bezogen auf die abzuziehende Pechmenge um 0,15 = 0,25%, Vorzugs« weise0,2%, bewegt.

Dabei verringert sich die Flüssigkeitsbelaslung von 100% am Kopf auf nur 66,7% am unteren Ende. Der aus dem Pech und einer geringen Harz- sowie Fettsäuremenge bestehende Rückstandsanteil wird über Leitung 31 und Rückstandskühler 32 abgezogen.

Der irt den Entspannungsraum 21 eingebaute

Tropfenabscheider 22 sorgt dafür, daß die in den Kondensator 3 und 4 gelangenden Dämpfe keine Pechanteile als Tröpfchen mitgerissen enthalten. Der Vakuumanschluß oberhalb der beiden Kondensatoren 3 und 4 erfolgt über die Vakuumleitung 24.

Die im Kondensatorteil 3 und 4 niedergeschlagenen Dämpfe werden flüssig über Leitung 23 mittels der Pumpe 33 der ersten Kolonne mit Verstärkungsteil 34 und Abtriebsteil 35 zugeführt. Wegen des erforderlichen geringen Druckverlustes einerseits und der benötigten Trennwirksamkeit andererseits ist hierfür der Einsatz einer Rieselsäule erforderlich, die über die Vakuumleitung 37 mit einem Kopfdruck von vorzugsweise 2,666 mbar betrieben wird. Zur Gewährleistung eines geringen Kondensator-Druckverlustes ist dieser als Kopfkondensator 36 ausgebildet. Die im Kondensator der ersten Kolonne niedergeschlagenen Roh-Fettsäuredämpfemengen, die einem Rücklaufverhältnis von rv— 1,5 cntSprcCucn, vvcmjcTi üuST Lciiüilg 3u TTiitiCia uCT Pumpe 47 der nachfolgenden zweiten Kolonne zugeführt, während der Rücklauf über Leitung 71 auf den Kopf des Verstärkungsteils 34 der ersten Kolonne gegeben wird.

Die Dämpfererzeugung im Sumpf 39 der ersten Kolonne erfolgt über den mit Zwangsumlauf mittels Zirkulationsleitung 41 und Zirkulationspumpe 42 betriebenen Fallfilmverdampfer 40. Zur Verhinderung von Wasserabspaltung in Richtung Anhydridbildung wird hier ebenso wie in den Kopf des Schlußfallfilmverdampfers 29 der Geradeausdestillation in den Kopf des Fallfimverdampfers 40 eine geringe Treibdampfmenge in der Größenordnung von 0,1 - 0,3% und vorzugsweise 0,2% bezogen auf den Harzsäuredestillatabzug gegeben. Mittels der gleichen Pumpe 42 wird gleichzeitig ein geringer Harzsäureanteil flüssig über Leitung 44 in Leitung 70 gegeben und damit dem Sumpf des Fallfilmverdampfers 7 zugeführt. Die Hauptmenge des Harzsäure-Sumpfanfalls wird dampfförmig über Leitung 45 dem Kondensator 46 zugeführt und hier kondensiert, so daß sie anschließend flüssig abgezogen werden kann.

Die über Leitune 38 mit dem flüssigen Destillat der ersten Kolonne gespeiste zweite Kolonne dient zur Abtrennung der Palmitinsäure-Vorlauffraktion als Destillat Diese Kolonne wird mit einem Kopfdruck von 10,664 mbar und einem Sumpfdruck unter 23394 mbar bei 55 betrieben, dem eine Sumpftemperatur von <240°C entspricht Auch diese Kolonne wird zweckmäßigerweise als Rieselkolonne ausgebildet, da der Druckverlust ebenfalls < 1333 mbar betragen soll. Füllkörperfüllun£2n, die hier vom Druckverlust bei entsprechend niedrigem Kopfdruck von z. B. 2,666 mbar möglich wären, haben eine größere Wirksamkeitsabhängigkeit von der Beläsfürig-als Rjeselkplonnen und sind aus diesem Gründe Unzweckmäßig. Die Kolonne wird mit einem Rücklaufverhällnis von K=35 betrieben. Die in den Kondensator 50 aus dem Verslärkungstcil 48 aufsteigenden Dämpfe haben eine Temperatur von ca. 207° C₁ wenn der Kopfdruck 10,664 mbar beträgt.
Über Leitung 51 und Dfuckfegelventil 52 erfolgt der Anschluß an das vorzugsweise bei 2,666 mbar betriebene Vakuumsystem. Die im Kondensator niedergeschlagenen Dämpfe dienen überwiegend über die Leitung 72 als Rücklauf. Die Destillatentnahme erfolgt über

ίο Leitung 53 und Destillatkühler 54. An den Sumpfteil dieser Kolonne isi der Fallfilmverdampfer 56 angeschlossen, der über Leitung 57 wie Zirkulationspumpe 58 mit Zwangsumlauf betrieben wird, um zu gewährleisten, daß die Heizflächen stets vollständig mit diesem

fs Flüssigkeitsfilm abgedeckt sind.

Die vom Palmitinsäurevorlauf einschließlich aller leichter siedenden Anteile befreite Roh-Fettsäure wird mittels der Zirkulationspumpe 58 des Fallfilmverdamp-

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Gewinnung der Fettsäurefraktion als Kopfdestillat und der Harzsäure-Fettsäure-Mischfraktion als Sumpfdestillat zugeführt. Sie besteht aus dem Verstärkungsteil 60. dem Abtriebsteil 61 und Kondensator 62 und wird bei einem Kopfvakuum von vorzugsweise 2,666 mbar betrieben, wobei der Anschluß an das Vakuumsystem über Leitung 63 erfolgt. Die Kolonne wird über die Rücklaufleitung 73 vorzugsweise mit einem Rücklaufverhältsüs von R= 1,5 betrieben. Die aus dem Verstärkungsteil 60 aufsteigenden Fettsäuredämpfe werden flüssig über Leitung 64 abgezogen und in Destillat, das im Destillatkühler 65 gekühlt wird, sowie Rücklauf geteilt, der über Leitung 73 wieder auf den oberen Verteilerboden des Verstärkungsteiles 60 gefördert wird.

An das Abtriebsteil 61 dieser Säule schließt sich noch unten der Kolonnensumpf 66 an, der mit dem Fallfilmverdampfer 67 für Zwangsumlauf mit der Zirkulationsleitung 68 und der Zirkulationspumpe 69 verbunden ist. Da der Sumpfdruck mit Rücksicht auf die thermische Empfindlichkeit der zu verdampfenden, überwiegend mehrfach ungesättigten Fettsäuren und leichten Harzsäuren unter 19.995 mbar liegen sollte mit einer Sumpf tempera tür von <245°C, kommt für diese Säule ebenso wie für die erste Kolonne überhaupt nur

eine Rieselsäule in Betracht. Ober Leitung 74 wird aus dem Sumpfteil 66 dampfförmig eine Harzsäure-Fettsäuremischung abgezogen und im Kondensator 75 niedergeschlagen, so daß sie dann flüssig vorliegt Ein kleinerer Anteil wird aus der Zirkulationsleitung 68 des Fallfilmverdampfers 67 über Leitung 70 abgezogen und zusammen mit dem entsprechenden Abzug a^s der Zirkulationsleitung 41 über Leitung 44 der ersten Kolonne dem Sumpf des Fallfilmverdampfers 7 zugeführt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Entgasen, Entwässern und Desodorieren von Fettrohsäuren, wobei überhitzter Treibdampf im Gegenstrom zu der zu behandelnden Fettrohsäure geführt wird, wobei der durch eine Abtriebsrieselsäule für die Rohsäure hindurchgeleitete Treibdampf durch den Verteilerboden oder am Verteilerboden der Abtriebssäule vorbei in eine Verstärkungssäule weitergeleitet wird, die auf den mit der Rohsäure beaufschlagten Verteilerboden der Abtriebsrieselsäule arbeitet und wobei die Kolonnendämpfe, die im Kolonnenkopf ankommen, kondensiert und anschließend die von diesem Kondensat abgetrennte Fettsäurephase teilweise als Rücklauf in den Kopf der Verstärkungssäule aufgegeben wird, nach Patent 23 52 859, dadurch gekennzeichnet, daß Rohtallöl bei einer Temperatur zwischen 190° und 210⁰C oberhalb eines Fallfilmverdampfers über dem ein Verstärkungsteil angeordnet ist, zugeführt wird, daß die weitere Aufheizung des Rohtallöls unter Verdampfung eines Vorlaufes mittels der dem Fallfilmverdampfer zugeführten Wärme und der unterhalb des Fallfilmverdampfers zugeführten Treibdampfmenge erfolgt, daß ein Kopfvakuum des Verstärkungsteils zwischen 66,65 und 266,6 mbar eingestellt wird, daß der Verstärkungsteil mit einem Rücklaufverhältnis zwischen 3 und 8, bezogen auf den organischen Destillatanfall, betrieben wird, und daß der Treibdampf in einer Menge von 5 bis 15% des Gesamtzulaufs zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kondensation vemperatur von 5PC bei 133,3 mbar Kopfdruck des Verstärkungsteils eingestellt wird.