DE3249833C2 - Process for the desalination of crude tall oil - Google Patents

Abstract

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Description

Das nach dem bisher gebräuchlichen diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Spaltverfahren von Sulfatseifen der Zellstoffgewinnung anfallende Rohtallöl enthält stets noch einen Restge -halt an gelösten oder emulgierten Alkalisulfaten.The crude tall oil obtained from the discontinuous or continuous splitting process of sulphate soaps in pulp production, which has been used up to now, always contains a residual amount of dissolved or emulsified alkali sulphates.

Die im Rohtallöl verbliebene Menge an gelösten oder emulgierten Salzen, die je nach dem angewandten Spaltverfahren in verhältnismäßig weiten Grenzen schwankt, kann man aus dem Aschengehalt nach Veraschung des entsprechenden Tallöls ableiten. Im Schnitt kann man etwa mit 0,1-0,2 Gew.-% Aschenanfall rechnen, die 0,23-0,46 Gew.-% Natriumsulfat entsprechen.The amount of dissolved or emulsified salts remaining in the crude tall oil, which varies within relatively wide limits depending on the splitting process used, can be derived from the ash content after incineration of the corresponding tall oil. On average, one can expect 0.1-0.2% by weight of ash, which corresponds to 0.23-0.46% by weight of sodium sulfate.

Da diese Salze bei den Destillationsbedingungen der Tallöldestillation zur Pechabtrennung nicht verdampfen, verbleiben sie bei allen Verdampfungs- und Destillationsvorgängen im Verlaufe der Tallölaufarbeitung stets im nicht verdampften Anteil.Since these salts do not evaporate under the distillation conditions of tall oil distillation for pitch separation, they always remain in the non-evaporated portion during all evaporation and distillation processes during tall oil processing.

Hierdurch wird einerseits der insgesamt erzielbare Destillatanteil begrenzt, wobei ein Verlust von wenigen Gewichtsprozenten wirtschaftlich bereits erheblich ins Gewicht fällt und andererseits auch bei schonender Verdampfung eine mehr oder minder starke Verkrustung der Heizflächen durch Salzablagerungen herbeigeführt, womit ein sehr unerwünschter Leistungsabfall verbunden ist. Die Beseitigung dieser Verkrustungen erfordert in verhältnismäßig kurzen Zeitabständen eine sorgfältige Reinigung, die im Hinblick auf thermische und vor allem oxidative Empfindlichkeit sehr zeit- und damit kostenaufwendig ist, denn die erforderlichen Reinigungszeiten vermindern zusätzlich die Durchsatzleistung, die bereits durch die Verschlechterung des Wärmedurchgangs infolge der Krustenbildung merklich herabgesetzt wurde.This limits the total distillate content that can be achieved, whereby a loss of just a few percent by weight is already economically significant, and on the other hand, even with gentle evaporation, the heating surfaces become more or less heavily encrusted by salt deposits, which is associated with a very undesirable drop in performance. The removal of these encrustations requires careful cleaning at relatively short intervals, which is very time-consuming and therefore expensive in view of thermal and, above all, oxidative sensitivity, because the cleaning times required also reduce the throughput, which has already been noticeably reduced by the deterioration in heat transfer as a result of the formation of the encrustation.

Es ist zwar schon bekannt, bei der kontinuierlichen Sulfatseifenspaltung mittels Schwefelsäure eine anschließende Heißwasserwäsche bei 70-80°C des bei der Seifenzersetzung anfallenden Rohtallöls durchzuführen, bei der nachfolgenden destillativen Aufarbeitung können aber die erwähnten Schwierigkeiten nicht beseitigt werden.It is already known that the continuous sulfate soap splitting using sulfuric acid can be followed by hot water washing at 70-80°C of the crude oil produced during soap decomposition, but the difficulties mentioned cannot be eliminated during the subsequent distillative processing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Destillatanteil des Rohöles, also den Anteil an ungesättigten Fettsäuren und Harzsäuren zu erhöhen und die Verkrustungen der Heizflächen der Verdampfer zu verringern.The invention is based on the task of increasing the distillate content of the crude oil, i.e. the content of unsaturated fatty acids and resin acids, and reducing the incrustations on the heating surfaces of the evaporators.

Die Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.The object is achieved by the invention according to the method according to claim 1. Preferred embodiments of the method are described in claims 2 to 5.

Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Gegensatz zu den bekannten Heißwasserextraktionsverfahren überraschenderweise der Salzgehalt des Rohtallöls praktisch auf beliebig geringe Weise in verhältnismäßig kurzer Zeit verringert werden kann.It has been shown that, surprisingly, the salt content of the crude tall oil can be reduced to practically any desired extent in a relatively short time using the process according to the invention, in contrast to the known hot water extraction processes.

Anscheinend findet die Salzabscheidung durch Übersättigung nicht spontan, sondern erst nach einer gewissen Inkubationszeit statt, wobei diese natürlich durch die Gegenwart von Kristallisationskeimen begünstigt wird. Die Erfindung zeigt, daß zur Erzielung einer nennenswerten Salzausscheidung einerseits Strömungsbewegungen in dem Flüssigkeitskonzentrat weitgehend unterdrückt werden müssen und andererseits eine geringe Unterkühlung als zusätzliche Auslösung für die Ausfällung der Salze entscheidend ist, die dann aus dem Kreislauf, z. B. eines Umlaufverfahrens oder vor einer nächsten Destillationsstufe ausgeschieden werden.Apparently, the salt precipitation due to supersaturation does not occur spontaneously, but only after a certain incubation period, which is of course promoted by the presence of crystallization nuclei. The invention shows that in order to achieve a significant salt precipitation, on the one hand, flow movements in the liquid concentrate must be largely suppressed and, on the other hand, a slight undercooling is crucial as an additional trigger for the precipitation of the salts, which are then separated from the circuit, e.g. a circulation process or before a next distillation stage.

Zur vorrichtungsmäßigen Realisierung dieses Effektes wird z. B. in die Zirkulationsleitung des Fallfilmverdampfers auf der Saugseite der Zirkulationspumpe ein entsprechend dimensionierter Salzabscheider mit vorzugsweise konischem Boden eingebaut. Das Volumen und damit die Höhe dieses Scheidebehälters zwischen Zu- und Überlauf für das Zirkulationsvolumen ist vorzugsweise so zu bemessen, daß für das letztere eine mittlere Aufenthaltszeit von 2-20 Minuten und vorzugsweise von 5-10 Minuten resultiert. Über das Ablaufventil im konischen Boden wird in eine entsprechende Vorlageneinrichtung laufend oder auch absatzweise ein geringer Teilstrom von 1-4 Gew.-% des Zulaufs und vorzugsweise 2-3 Gew.-% mit den abgeschiedenen Kristallen entnommen. Der Scheidebehätler kann auch als ein vom Fallfilmverdampfer getrennter Behälter ausgebildet sein, in den die Sumpfflüssigkeit des Fallfilmverdampfers eingeleitet wird.To implement this effect, a suitably dimensioned salt separator with a preferably conical bottom is installed in the circulation line of the falling film evaporator on the suction side of the circulation pump. The volume and thus the height of this separating container between the inlet and overflow for the circulation volume should preferably be dimensioned so that for the latter a average residence time of 2-20 minutes and preferably 5-10 minutes. A small partial flow of 1-4% by weight of the feed and preferably 2-3% by weight with the separated crystals is withdrawn continuously or intermittently via the outlet valve in the conical bottom into a corresponding receiver device. The separating vessel can also be designed as a separate vessel from the falling film evaporator into which the bottom liquid of the falling film evaporator is introduced.

Die erfindungsgemäße Ausfällung der Salze kann dabei mit einer anschließenden Heißwasserextraktion des ausgetragenen Salz-Pech- Gemisches durchgeführt werden. Dies kann insbesonder bei bereits bestehenden Anlagen zweckmäßig sein, weil der vorrichtungsmäßige Aufwand für die Heißwasserextraktion dann relativ klein ist.The precipitation of the salts according to the invention can be carried out with a subsequent hot water extraction of the discharged salt-pitch mixture. This can be particularly useful in existing plants because the equipment required for the hot water extraction is then relatively small.

Die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen können beispielsweise in Verbindung mit dem Verfahren nach der DE-PS 27 36 357 Anwendung finden. The methods and devices according to the invention can be used, for example, in conjunction with the method according to DE-PS 27 36 357.

Nach dem Anspruch 2 dieses Patentes wird die Geradeausdestillationsstufe zur Pechabtrennung als Flash- und Filmverdampfungsstufe mit zwei Fallfilmverdampfern ausgebildet, deren Kopfdruck zwischen 1,333 und 6,665 mbar und vorzugsweise bei 2,666 mbar liegt, wobei der erste Fallfilmverdampfer im Zwangsumlauf bei minimal 200°C und maximal 230°C arbeitet und einschließlich des Flashanteils über 90% des Destillates liefert und der Rest dieses Destillates in einer ohne Zwangsumlauf betriebenen Filmverdampfungsstufe unter Zugabe von minimal 0,15 bis maximal 0,25%, vorzugsweise 0,2%, Treibdampf, bezogen auf die abzuziehende Pechmenge, bis auf eine Ablauftemperatur von minimal 240°C und maximal 255°C hochgeheizt wird.According to claim 2 of this patent, the straight distillation stage for pitch separation is designed as a flash and film evaporation stage with two falling film evaporators, the head pressure of which is between 1.333 and 6.665 mbar and preferably 2.666 mbar, whereby the first falling film evaporator operates in forced circulation at a minimum of 200°C and a maximum of 230°C and, including the flash portion, delivers over 90% of the distillate and the rest of this distillate is heated up in a film evaporation stage operated without forced circulation with the addition of a minimum of 0.15 to a maximum of 0.25%, preferably 0.2%, of motive steam, based on the amount of pitch to be removed, to an outlet temperature of a minimum of 240°C and a maximum of 255°C.

Die Erfindung ist anhand schematischer Zeichnungen in den anliegenden Figuren veranschaulicht.The invention is illustrated by means of schematic drawings in the attached figures.

Fig. 1 veranschaulicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 1 illustrates a first embodiment of a device according to the invention.

Fig. 2 stellt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dar. Fig. 2 shows a second embodiment of a device according to the invention.

Unterhalb der Fallfilmverdampfer 1 befindet sich der Sammelbehälter 2, dessen Abmessungen so gewähl sind, daß er die relativ lange Aufenthaltszeit der flüssigen Phase im Sammelbehälter sicherstellt. Der Sammelbehälter 2 geht in einen unteren konischen Bereich 2 a über, wobei die Ausfällung des Salzes auf den konischen Flächen stattfindet. Dabei gleitet das ausgefällte Salz längs der Flächen 2 a in den Abscheidestutzen 2 b, aus dem das Salz, welches im allgemeinen mit Pech gemischt ist, mittels des Ventils 3 ausgetragen wird. An dem Flüssigkeitssammelbehälter 2 befindet sich die schematisch angedeutete Rücklaufleitung 5, in der sich die Ansaugpumpe 6 befindet, welche die flüssige Phase in den Kopf 7 der Kolonne zwecks Erzielung eines Zwangsumlaufes zurückleitet. Im Kopf 7 mündet außerdem eine Zulaufleitung 9, zusätzlich oder anstelle der Zulaufleitung 9 kann eine Zulaufleitung 9 a vorgesehen sein, die in die Zulaufleitung 5 mündet. Oberhalb des Salzsammelstutzens 2 b kann eine Leitung 4 vorgesehen sein, um die Entnahme von Flüssigkeit für die nachfolgende Kolonne zu ermöglichen, die beispielsweise ohne Zwangsumlauf arbeiten kann. Zusätzlich oder anstelle der Entnahmeleitung 4 kann eine Entnahmeleitung 5 a an der Rücklaufleitung 5 vorgesehen sein. Das Destillat des Fallfilmverdampfers wird über die Dämpfeleitung 10 abgeführt.Below the falling film evaporator 1 there is the collecting tank 2 , the dimensions of which are selected so as to ensure that the liquid phase stays in the collecting tank for a relatively long time. The collecting tank 2 merges into a lower conical region 2a , where the salt is precipitated on the conical surfaces. The precipitated salt slides along the surfaces 2a into the separating nozzle 2b , from which the salt, which is generally mixed with pitch, is discharged by means of the valve 3. The liquid collecting tank 2 has the schematically indicated return line 5 , in which the suction pump 6 is located, which returns the liquid phase to the top 7 of the column in order to achieve forced circulation. A feed line 9 also opens into the top 7 ; in addition to or instead of the feed line 9, a feed line 9a can be provided which opens into the feed line 5 . A line 4 can be provided above the salt collection nozzle 2 b to enable the removal of liquid for the subsequent column, which can operate, for example, without forced circulation. In addition to or instead of the removal line 4 , a removal line 5 a can be provided on the return line 5. The distillate from the falling film evaporator is discharged via the vapor line 10 .

Das Sammelgefäß 2 ist mit einer Kühlvorrichtung 11 versehen, die z. B. aus einem spiraligen Kühlrohr besteht, welches von einer Kühlflüssigkeit durchflossen wird, die die erforderliche Unterkühlung der Flüssigkeit bezweckt.The collecting vessel 2 is provided with a cooling device 11 , which consists, for example, of a spiral cooling tube through which a cooling liquid flows, which serves the necessary subcooling of the liquid.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform der Fig. 1 dadurch, daß der Filmverdampfer 1 getrennt vom Sammelbehälter 2 vorgesehen ist. Die im Sumpf 1 a des Filmverdampfers befindliche flüssige Phase strömt durch die Leitung 12 in den Sammelbehälter 2.The embodiment according to Fig. 2 differs from the embodiment of Fig. 1 in that the film evaporator 1 is provided separately from the collecting container 2. The liquid phase in the sump 1 a of the film evaporator flows through the line 12 into the collecting container 2 .

Claims (1)

1. Verfahren zum Entsalzen von Rohtallöl, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer mit üblichen Rieselgeschwindigkeiten durchgeführten Filmverdampfung die Strömungsgeschwindigkeit der sich unterhalb des Filmverdampfers sammelnden Flüssigkeit um das 8-80fache, vorzugsweise um das 20-40fache gegenüber der Rieselgeschwindigkeit im Filmverdampfer verringert wird und einer geringen Unterkühlung zwischen 1-5, vorzugsweise 2-3°C unterhalb der Siedetemperatur unterzogen wird, und daß die dabei ausfallenden Salze kontinuierlich oder diskontinuierlich ausgetragen werden, wobei die Rieselgeschwindigkeit im Filmverdampfer von 0,2 m/sec nicht unterschritten und eine Geschwindigkeit von 2 m/sec nicht überschritten wird. 1. Process for desalting crude tall oil, characterized in that after a film evaporation carried out at conventional trickle speeds, the flow rate of the liquid collecting below the film evaporator is reduced by 8-80 times, preferably by 20-40 times, compared to the trickle speed in the film evaporator and is subjected to a slight supercooling between 1-5, preferably 2-3°C below the boiling temperature, and that the salts precipitated in the process are discharged continuously or discontinuously, whereby the trickle speed in the film evaporator does not fall below 0.2 m/sec and a speed of 2 m/sec is not exceeded. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rieselgeschwindigkeit im Bereich von 0,6-0,9 m/sec liegt. 2. Process according to claim 1, characterized in that the trickle speed is in the range of 0.6-0.9 m/sec. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Aufenthaltszeit der unter dem Filmverdampfer sich sammelnden Flüssigkeit zwischen 2-20 min, vorzugsweise zwischen 5-10 min beträgt. 3. Process according to one of claims 1 or 2, characterized in that the average residence time of the liquid collecting under the film evaporator is between 2-20 minutes, preferably between 5-10 minutes. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Sammelbehälter abgezogene flüssige Phase einer Heißwasserextraktion unterzogen wird, wobei das heiße Wasser bei Temperaturen oberhalb 100°C und unter einem solchen Druck mit dem Tallöl in einen Stoffaustausch tritt, daß das heiße Wasser in flüssigem Aggregatzustand bleibt, ehe sie einer weiteren Destillationsstufe, z. B. einem weiteren Fallfilmverdampfer, zugeführt wird. 4. Process according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid phase withdrawn from the collecting container is subjected to a hot water extraction, whereby the hot water undergoes a mass transfer with the tall oil at temperatures above 100°C and under such a pressure that the hot water remains in a liquid state before it is fed to a further distillation stage, e.g. a further falling film evaporator. 5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der unter dem Fallfilmverdampfer (1) befindliche mit diesem als bauliche Einheit ausgebildete oder von diesem getrennte Sammelbehälter (2) einen konischen Boden (2 a) aufweist, und daß im unteren Bereich des konischen Bodens ein Ventil (3) vorgesehen ist, um das sich im unteren Teil des konischen Bodens befindliche Salz-Pechgemisch kontinuierlich oder diskontinuierlich auszutragen. 5. Device for carrying out a method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the collecting container ( 2 ) located under the falling film evaporator ( 1 ), which is designed as a structural unit with the latter or is separate from the latter, has a conical bottom ( 2a ) , and that a valve ( 3 ) is provided in the lower region of the conical bottom in order to continuously or discontinuously discharge the salt-pitch mixture located in the lower part of the conical bottom. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Sammelbehälter eine Rücklaufleitung (5) vorgesehen ist, mit der die Flüssigkeit des Sammelbehälters mittels einer Pumpe (6) in den Kolonnenkopf rückführbar ist, um den Fallfilmverdampfer im Zwangsumlaufverfahren zu betreiben. 6. Device according to claim 5, characterized in that a return line ( 5 ) is provided on the collecting container, with which the liquid of the collecting container can be returned to the column head by means of a pump ( 6 ) in order to operate the falling film evaporator in the forced circulation process. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß entweder an der Rücklaufleitung (5) oder an einer oberhalb der Salzentnahme liegenden direkten Entnahmeleitung (4) die flüssige Phase für die weitere Destillation für eine nachfolgende Kolonne entnehmbar ist, die ohne Zwangsumlauf arbeitet. 7. Device according to claim 6, characterized in that the liquid phase can be removed either from the return line ( 5 ) or from a direct removal line ( 4 ) located above the salt removal point for further distillation for a subsequent column which operates without forced circulation.