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Verfahren zur Gewinnung von Seifen aus Gemischen von Fettsäuren mit
nicht oder schwer verseifbaren Stoffen In der Technik liegt sehr häufig die Aufgabe
vor, Fettsäuren von nicht oder schwer verseifbaren Stoffen zu trennen. So entstehen
sehr häufig beim Destillieren von Fettsäuren unter gewöhnlichem Luftdruck, zumal
bei Anwendung hoher Temperaturen, durch Zersetzung dieser Fettsäuren mehr oder weniger
große Mengen von Unverseifbarem, welche das Destillat minderwertig machen. Von besonderer
Bedeutung ist dieses Problem bei der Oxydation der Kohlenwasserstoffe zu Fettsäuren,
wobei die entstandenen Fettsäuren von den nicht oder nur teilweise oxydierten Kohlenwasserstoffen
abgetrennt werden müssen.
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Meist wird eine solche Trennung durch fraktionierte Destillation vorgenommen,
die aber niemals zu einer quantitativen Scheidung der beiden Komponenten. führt.
Man hat versucht, die Fettsäuren mit wäßrigen Alkalilösungen zu verseifen, worauf
aus der Lösung mit geeigneten Lösungsmitteln das Unverseifbare ausgelaugt werden
konnte. Dieser Prozeß ist aber sehr umständlich-und teuer, führt zu unwirtschaftlichen,
stark verdünnten Seifenlösungen und zeigt vor allen Dingen den Übelstand, daß hierbei
meistens sich sehr schwer trennende Emulsionen entstehen.
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Es ist auch ein Verfahren bekanntgeworden, die Oxydationsprodukte
mit trockenem Calciumhydroxyd auf höhere Temperaturen zu erhitzen und die so erhaltene
Kalkseife mit Lösungsmitteln auszulaugen.
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Dieses Verfahren ist für die Technik so gut wie unbrauchbar, wie sich
schon ohne weiteres daraus ergibt, daß die Verseifung -durch sechsstündiges Erhitzen
auf z35° ausgeführt werden muß. Diese Verseifung ist also sehr schwierig durchführbar,
insbesondere wegen der praktischen Unmöglichkeit einer richtigen Durchmischung.
Die Schwierigkeiten steigen dabei mit wachsendem Gehalt am Unverseifbarem. Von einer
quantitativen Erfassung des Verseifbaren kann daher nicht die Rede sein.
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Trotz ihrer Umständlichkeit, Kostspieligkeit und Unzulänglichkeit
liefert die bekannte Arbeitsweise auch noch stark verfärbte Seifen in einer unverwendbaren
Form. Die erhaltene Kalkseife muß nach er Entfernung des Unverseifbaren, nämlich
durch Mineralsäure zerlegt und die erhaltenen dunklen Fettsäuren müssen noch destilliert
werden, bevor sie in eine handelsfähige Seife verarbeitet werden können, was beides
umständliche und teure Prozesse darstellen.
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Aber auch das Herauslösen des Unverseifbaren aus der Kalkseife ist
mit großen Schwierigkeiten verbunden. Das Reaktionsprodukt stellt nämlich eine schmierige
Masse dar, da ja stets während der Reaktion Wasser
gebildet wird,
und muß daher in der Regel auch noch getrocknet werden, weil es sonst sehr schwierig
zu zerkleinern ist sowie stets wieder zusammenklebt. Hierdurch ist aber eine erschöpfende
Extraktion unmöglich gemacht.
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Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher und wirtschaftlicher Weise
reine und wasserfreie Natronseifen aus Gemischen von Fettsäuren und nicht oder schwer
verseifbaren Stoffen gewinnen kann, wenn man diese Gemische mit annähernd der doppelten
der zur Verseifung der vorhandenen Fettsäuren notwendigen Menge wasserfreier Soda
bei einer die innige Vermischung noch zulassenden tiefen Temperatur vermischt, sie
dann kurze Zeit zwecks Vollziehung der Verseifung sich selbst überläßt und schließlich,
gegebenenfalls nach geeigneter Verformung, zur Entfernung nicht oder schwer verseifbarer
Stoffe einer Extraktion mit geeigneten Lösungsmitteln unterwirft.
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Diese Verseifung verläuft schnell und glatt und ohne zu starke Erwärmung.
Ferner läßt sich das erhaltene Verseifungsprodukt leicht pulverisieren oder in Form
von Schnitzeln, Bändern, Flocken o. dgl. überführen, welche eine rasche und erschöpfende
Extraktion zulassen, da ja sämtliches Reaktionswasser durch die Bildung von Bicarbonat
gebunden. wird. Daher -werden dann -auch nach der Erfindung von unverseifbaren Stoffen
praktisch freie Produkte erhalten. Obendrein stellt dieser Extraktionsrückstand
unmittelbar ein handelsfähiges Waschmittel dar, da er lediglich aus Nätrönseife
und Natriumbicarbonat besteht.
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Es ist an sich bekannt, durch Vermischen von reinen Fettsäuren mit
wasserfreier Soda bei Temperaturen, welche nur unwesentlich über dem Schmelzpunkt
der Fettsäuren liegen, homogene Mischungen herzustellen, die sich nach einiger Zeit,
besonders Jedoch nach Zufügung von geeigneten Katalysatoren, z. B. von ganz geringen
Mengen Wasser, , schnell und vollständig verseifen. Es konnte aber nicht ohne weiteres
erwartet werden, daß sich dieses besondere Verfahren zur Herstellung von Seife auch
zur quantitativen Verseifung von Fettsäuren im Gemisch mit schwer oder nicht verseifbaren
Stoffen eignen, noch daß die aus solchen Gemischen entstehende Seife in einer Form
anfallen würde, welche die leichte quantitative Entfernung der unverseiften Stoffe
durch Extraktion mit Lösungsmitteln gestatten würde. Wie wenig naheliegend diese
Anwendung des bekannten Verseifungsverfahrens war, .beweist schon allein der Umstand,
daß bei dem eingangs erwähnten Verfahren zur Aufarbeitung von Paraffinoxydationsprodukten
eine feste Seife ' nur durch die umständliche, schwierige und unwirtschaftliche
Behandlung des Reaktionsgemisches mit trockenem Calciumhydroxyd erhalten wird, welche
einer Extraktion nur in unzureichendem Maße zugänglich ist.
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Das neue Verfahren eignet sich in erster Linie zur Aufarbeitung der
bei dem Oxydieren von Mineralölen, Teerölen, Paraffinen o. dgl. anfallenden Produkte.
Es kann auch zur Abtrennung des Unverseifbaren aus Destillatfettsäuren dienen. Ein
weiteres wichtiges Anwendungsgebiet ist die Gewinnung von Fettalkoholen aus Gemischen
mit Fettsauren, gleichgültig ob die ersteren durch Verseifung von Wachsen oder Reduktion
von Fettsäuren o. dgl. erhalten sind.
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So gelingt es, die verschiedenen Wachse, z. B. Pflanzenwachse, wie
Carnaübawachs und Fichtennadelwachs, oder tierische Wachse, wie Bienenwachs, Spermacetiöl;
Walrat und Wollwachs, oder fossile Wachse, wie Montanwachs, Ozokerit und Torfwachs,
oder ähnliche Ester der höheren Fettsäuren nach erfolgter Verseifung in einen, verseiften
und unverseiften Teil zu zerlegen. Auch die Harzsäuren der Baumharze und der Celluloseharze
lassen sich leicht in gleicher Weise vom Unverseifbären abtrennen.
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In vielen Fällen, in welchen die Fettsäure einen zu hohen Schmelzpunkt
hat oder bei Temperaturen-unter 8 o bis 9ö' -die Viscosität des Gemisches für ein
gutes Verrühren mit Soda zu hoch ist, kann man durch geeignete Zusätze inerter Lösungsmittel,
wie Kohlenwasserstöffe, z. B. Benzin, die Verseifung und nachfolgende Trennung unterstützen
und erleichtern. Ausführungsbeispiele - i. äookg eines durch Oxydation von Paraffinöl
erhaltenen Fettsäuregemisches würden mit ß$ kg gg°/oiger Soda in einem geeigneten
Aluminiummischgefäß bei einer Temperatur von 3o bis 33° so lange verrührt, bis ein
vollständig homogenes Produkt innerhalb einiger Minuten entstanden war. Die Seife
wurde, besonders nach Zusatz von einigen -Tropfen Wasser, schnell viscös, erwärmte
sich stark und war in etwa 15 Minuten zäh und fest. Sie konnte leicht und vollständig
durch Kippen des Mischgefäßes auf einen Betonboden entleert werden. Am anderen Morgen
war die Seife fest und spröde und wurde durch ein .Walzwerk zu Bändern verformt.
Diese Bänder wurden in einem Extraktionsapparat so lange mit Leichtbenzin extrahiert,
bis eine gezogene Probe beim Verdunsten keinen nennenswerten Rückstand mehr hinterließ.
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Die extrahierte Seife, welche vorher nicht klar wasserlöslich war,
löste sich jetzt klar in destilliertem Wasser auf und konnte leicht
für
sich oder nach dem Vermischen mit anderen Seifen zu guten geruchlosen Produkten
aufgearbeitet werden. Die aus der Seife vor der Extraktion ausgeschiedene Fettsäure
hatte eine Säurezahl von 21o, Verseifungszahl von 2q.2.. Die aus der Seife nach
der Extraktion ausgeschiedene Fettsäure hatte eine Säurezahl von 25q., Verseifungszahl
von 260. Das nach dem Verdunsten des Benzins erhaltene 01 hatte eine
Säurezahl von o, welche auch nicht stieg, nachdem die Fettsäure mit Wasser und Säure
behandelt und dann wieder gereinigt und getrocknet worden war. Die Verseifungszahl
dieses Rückstandes betrug jedoch 202, was darauf schließen läßt, daß das vermeintliche
Unverseifbare teilweise noch aus Lactonen, Estoliden, polymerisierten Produkten
o. dgl. besteht, welche sich unter gewöhnlichem Druck selbst bei Alkaliüberschuß
der Verseifung entziehen.
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2. Zoo kg einer durch unvollkommene Oxydation von Paraffinen erhaltenen
Fettsäure mit einer Säurezahl von igo wurden bei 30° mit 8o kg 99%iger Soda gut
vermischt, bis nach etwa i Stunde die Reaktionsmasse sehr viscos geworden war. Die
gebildete Seife würde aus dem Mischkessel entfernt und auf einem Steinbaden ausgebreitet.
Am anderen Morgen war die Verseifung vollzogen, und die gebildete Seife konnte leicht
und gut zu Bändern verwalzt werden, welche sich ohne Schwierigkeiten mit Tetrachlorkohlenstoff
extrahieren ließen.
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Fettsäure vor der Verseifung: Säurezahl 192,8, Verseifungszahl
193,1. Fettsäure nach der Extraktion: Säurezahl 228, Verseifungszahl 228,3. Rückstand
nach dem Abdestillieren des Tetrachlorkohlenstoffs: Säurezahl o; nach dem .Waschen
mit Säure und Wasser und Trocknen Verseifungszahl 7.
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3. 200 kg eines durch Destillation in eisernen Gefäßen unter gewöhnlichem
Luftdruck erhaltenen Oleins mit -einer Säurezahl von 185 wurden mit 8o kg
gg°/oiger Soda bei 30° vermischt, bis die Seife homogen und viscos war. Auf einem
Betonboden ausgegossen stieg die Temperatur auf 78°. Am anderen Morgen konnte die
Seife gut gebändert und extrahiert werden. Während sie vor der Extraktion nicht
klar im Wasser löslich und von unangenehmem Geruch war, löste sie sich nachher klar
und war im Geruch bedeutend verbessert. Das aus dem Extraktionsmittel erhaltene
01 hatte eine Säurezahl von o.