AT135002B - Verfahren und Einrichtung zum Konzentrieren wässeriger Lösungen flüchtiger Fettsäuren. - Google Patents

Description

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  Verfahren und Einrichtung zum Konzentrieren wässeriger Lösungen flüchtiger Fettsäuren. 



   Ein von uns früher angemeldetes Verfahren beinhaltet die Abscheidung saurer Gase aus Mischungen mit Neutralgasen mit Hilfe von Aminobasen. Eine Ausgestaltung dieses Verfahrens bildet die Abscheidung von sauren Dämpfen ans Mischungen mit neutralen Dämpfen. 



   Diese Anwendung kommt natürlich nur dann in Frage, wenn durch eine fraktionierte Kondensation oder eine fraktionierte Destillation des Flüssigkeitsgemisches eine Trennung nicht erreicht wird. Die andere Möglichkeit, die Abscheidung von sauren Dämpfen aus Gemischen mit Neutralgasen, wird meist keine Schwierigkeiten bereiten, da ja eine einfache Kondensation genügt. Sie hätte nur dann einen Sinn, wenn der Siedepunkt der Säure tief und die Flüchtigkeit der Säuredämpfe sehr gross ist und durch diese Eigenschaften die Kondensation erschwert wäre, z. B. Blausäure und Neutralgasgemische. 



   So wie das Verfahren der obzitierten Anmeldung etwa den. Zweck hatte, reine konzentrierte Kohlensäure, z. B. aus Gasgemischen mit Hilfe von Aminobasen, herzustellen, so bietet das vorliegende Verfahren ein Mittel, konzentrierte flüchtige Fettsäuren aus einer verdünnten Lösung herzustellen. Da eine solche verdünnte Lösung, z. B. wässerige Essigsäure, meist in flüssiger Form vorliegt, wie etwa bei der Fällung der Acetylcellulose, so tritt dadurch eine Vereinfachung des Verfahrens ein, dass der Absorptionsturm, in welchem die Salzbildung bei den sauren Gasen eintritt, entfällt. Falls die verdünnte Säure schon in Dampfform vorliegt, wie z.

   B. bei der Verkohlung des Holzes, genügt es, nach der Teerabscheidung die Dämpfe einfach in die auf zirka 105  C erhitzte Aminobase einzuleiten ; der Grossteil der Wasserdämpfe destilliert gleich weiter ab, ohne sich zu kondensieren, während die Essigsäure an die Base gebunden zurückbleibt. Normal, wenn die Säure in flüssiger Form vorliegt, setzt man die berechnete jMenge der Base, welche zur Salzbildung notwendig ist und aus den Molekulargewichten der Komponenten errechnet werden kann, direkt zu und destilliert dann das Wasser ab. 



   Die Beständigkeit des gebildeten Salzes der Base mit der Fettsäure,   z.   B. des   Azetates,   ist   verhältnismässig   gross. Beim Abdestillieren des Wassers tritt selbst bei   1050 C noch   kein merklicher Verlust an Essigsäure ein. welche sich im Destillat vorfinden müsste. Es ist also noch keine merkliche Dissoziation des Salzes bei dieser Temperatur zu bemerken, so dass man das Wasser ohne weiteres abdestillieren kann. In dem Masse aber, als die   Lösung konzen-   trierter wird, tritt natürlich eine   Siedepunkterhöhung derselben   ein. Eine stark konzentrierte Lösung, die z. B. bei   1100 C siedet.   ergibt schon eine deutliche thermische Dissoziation, was sich dadurch zeigt, dass das Destillat deutlich sauer reagiert.

   Je höher die Konzentration der Salzlösung im Verlauf des Abdampfen des Wassers steigt desto höher wird der Siedepunkt derselben, desto mehr thermisch dissoziiert ist das Salz und desto   mehr   Essigsäure findet sich im Destillat, was natürlich einen Verlust an letzterer bedeutet. Es handelt sich also darum, die   Entwässerung   des Salzes auch gegen Ende unter solchen Bedingungen zu vollenden, bei denen noch keine merkliche thermische Dissoziation desselben zu bemerken ist. d. h. die Entwässerung um   1000 C his   zum Ende zu   führen. Dies erreicht man erfindungs-   gemäss z. B. beim   Durchblasen   von Dämpfen des Benzols, dessen Homologen.

   Benzinen und deren Halogensubstitutionsprodukten, denn unter diesen Umständen geht die erstrebte voll- 
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   z.   B. Benzol und Wasser, destilliert bei 69  C über, so lange, bis alles Wasser entfernt ist. 



  Am Thermometer zeigt sich dies dadurch, dass die Temperatur der abziehenden Dämpfe von   690 C   bis auf   800 C.   den Siedepunkt des reinen Benzols, steigt. Man erwärmt dann noch kurze Zeit, um alles Benzol auszutreiben. Der   zurückbleibende   Rückstand von wasserfreiem Salz wird darauf im Vakuum weiterdestilliert. Durch thermische Zersetzung (Dissoziation) zerfällt dasselbe, und die reine wasserfreie Essigsäure destilliert über, während die Aminobase als schwerer siedend im   Rückstand   bleibt und wieder in den Prozess   zurückkehrt.   Rein aromatische Amine sind für diesen Prozess nicht geeignet, da ihrer geringen Basizität wegen die Salze so leicht dissoziieren, dass ein Abdestillieren des Wassers ohne Dissoziation des Salzes nicht möglich ist.

   Es kommen nur aliphatische Amine in Betracht oder gemischt-aliphatischaromatische Amine, deren Stickstoff aber an den aliphatischen Rest gebunden sein muss. 



   Die in diesem Prozess zur Verwendung gelangenden Basen müssen die nachstehend beschriebenen physikalischen und chemischen Eigenschaften besitzen :
1. Sie müssen genügend stark basisch sein, um mit den flüchtigen Fettsäuren Salze bilden zu können, die um 100  C noch nicht merklich thermisch in ihre Komponenten dissoziiert sind. 



   2. Der   Siedepunkt   der Basen darf nicht wesentlich unter 130  C liegen, um durch Destillation von der konzentrierten Fettsäure leicht und vollständig getrennt werden zu können. 



   3. Die Dissoziationstemperatur des Salzes in seine Komponenten muss unter dem Siedepunkt der Base liegen, damit eine Trennung der Base von der Säure   möglich   ist und nicht das Salz als solches destilliert. 



     4.   Weder die Base noch das Salz dürfen mit dem azeotropen Dampfgemisch, z. B. 



    Benzol-Wasser,'flüchtig   sein. 



   5. Weder die Base noch das Salz dürfen mit dem Dampf des organischen Lösungsmittels, z. B. Benzol, welches mit dem Wasser das azeotrope Dampfgemisch bildet, flüchtig sein. 



   6. Die Base darf mit der Fettsäure nur unter Salzbildung reagieren, und es dürfen keine andern Nebenreaktionen, z. B. Acetylierung, stattfinden. 



   Als Beispiele geeigneter Basen seien angeführt : Vor allem die technischen leicht zugänglichen Aminoalkohole,   wie Triäthanolamin ;   rein oder auch als technisches Gemisch, die entsprechenden Propylderivate und alle Homologen derselben, rein oder in Mischung. Die aus diesen zwei-und dreiwertigen Alkoholen durch Wasserabspaltung entstehenden Morpholine und   Oxäthylmorpholine   oder ihre Homologen auch wieder rein oder in Mischungen. Mit dieser Aufzählung ist die Zahl der geeigneten Basen keineswegs vollständig, es können auch andere 
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 organische Flüssigkeiten, mit deren Dampf die letzten Anteile von Wasser aus dem Salz entfernt werden, kommen alle jene in Betracht, die mit Wasser ein heterogen, azeotropes Dampfgemisch mit Siedepunktminimum bilden.

   Als Beispiele geeigneter   Flüssigkeiten   seien   angeführt :  
Benzol, Toluol. Xylole, Benzine mit den entsprechenden Siedegrenzen, halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff ; alle diese Stoffe können für sich allein oder in Mischungen untereinander zur Verwendung gelangen. 



   Ein Beispiel einer kontinuierlichen Anlage zur Konzentrierung von Essigsäure mit Triäthanolamin als Base und Benzoldampf zur Entfernung der letzten Anteile des Wassers aus der Salzlösung ist in beiliegender Zeichnung im Vertikalschnitt schematisch dargestellt :
1 Vorratsgefäss für das Gemisch von Essigsäure mit der neutralisierenden Base, 2 Ver- 
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 6 Heizschlange, 7 Kühler für den abziehenden Wasserdampf.

   8 Abfluss für die konzentrierte Salzlösung, 9 Zuleitung, 11 Eintritt in die Entwässerungskolonne 10, 12 Eintrittsstelle für den Benzoldampf, 13 Kühler für das Benzol-Wasser-Dampfgemisch, 14 Scheider für das   kon-   densierte Gemisch, 15 Überlauf für das   Wasser, 16   Benzolablauf, 17   Benzolverdampfer,     18 Abflussrohr   für die Salzlösung, 19 Drosselventil,, 20 Abtriebsäule, 21 Kühler für die Essig-   säuredämpfe,   2, 2 Wechselvorlagen für die   Essigsäure,   23 Vakuumpumpe für die Herstellung und Aufrechterhaltung des Unterdruckes in der Abtriebsäule   20, :

   24 Abfluss   der Base, 25 Pumpe zum Absaugen und zur Weiterbeförderung   der Base, 26 Weiterleitung zum Miseh-   gefäss 31, 27 Pumpe zur Weiterleitung aus dem Mischgefäss 31 zum Vorratsgefäss   1,   28 Vorwärmer für die verdünnte   Essigsäure,   29 Rohrleitung, 30 Pumpe zur Weiterleitung der verdünnten Essigsäure in das   Mischgefäss   31. 



   In dem   Vorratsgefäss   1 befindet sich die verdünnte, in dem Vorwärmer 28 vorgewärmte Essigsäure und die aus dem Molekulargewicht berechnete Menge   Triäthanolamin,   welche zur 
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 unteren Teile eine indirekte Dampfheizung 6. Die Salzlösung kommt ins Sieden, und die Wasserdämpfe verlassen oben die kontinuierliche Abtriebsapparatur. Sie werden in dem Kühler 7 kondensiert und fliessen dann ab. Das Abtreiben des Wassers und das Erhitzen muss so geregelt werden, dass die unten den Apparat bei 8 verlassende konzentrierte Salzlösung einen Siedepunkt von zirka 105 bis   1070 C   besitzt. Falls derselbe tiefer ist, so bedeutet dies ein   unökonomisches   Arbeiten und eine schlechte Ausnutzung der Apparatur. 



  Falls er höher ist, so bemerkt man dies, da die oben abziehenden Wasserdämpfe sauer sind, was einen Essigsäureverlust bedeutet. Die bei 8 abfliessende heisse Lösung läuft sofort durch die Leitung 9 bei 11 in die   Entwässerungskolonne   10 ein. Sie durchfliesst dieselbe, während gleichzeitig bei 12 Benzoldampf eintritt, der entgegenstreicht und das noch vorhandene Wasser als azeotropes Gemisch mitführt und damit vollständig entwässert. Das entstandene Dampfgemisch Benzol und Wasser verlässt oben die Kolonne, wird in dem Kühler 13 kondensiert und scheidet sich in dem Scheider 14. Die untere Schicht, das Wasser, läuft durch den Überlauf 15 ab. Die obere Schicht, das Benzol, läuft durch den Siphon 16 in den Verdampfer 17 und der entstandene Benzoldampf betritt bei 12 wieder die Kolonne.

   Die aus der Kolonne   abfliessende   Azetatlösung wird so vollständig entwässert und im untersten Teil derselben bis auf   1050 C   erhitzt, um alles Benzol auszutreiben, und verlässt unten bei 18 vollkommen wasserfrei den Apparat. Sie tritt dann durch das Drosselventil 19 in die Abtriebsäule   20,   die unter Vakuum steht. Der untere Teil derselben ist auf   1500 C erhitzt   und durch diese hohe Temperatur tritt Dissoziation des Salzes in seine Komponenten ein. Die konzentrierte Essigsäure destilliert oben im Vakuum ab, wird in dem Kühler 21 kondensiert und läuft in die Wechselvorlagen   22,   in die sie abwechselnd ablaufen gelassen wird. Die Vakuumpumpe 23 hält den Unterdruck in dieser Abtriebsäule aufrecht.

   Die bei dieser salz-   spaltenden Destillation zurückbleibende   Base verlässt, als bei dieser Temperatur noch nicht verdampfbar, unten bei 24 durch die Pumpe 25 den Apparat. Sie dient noch zum Vorwärmen der verdünnten   Essigsäurelösung   in dem Vorwärmer 28 und wird dann durch die Rohrleitung 26 in das Mischgefäss 31 und von dort mittels der Pumpe 27 in das Vorratsgefäss 1 zurückgebracht. Die verdünnte Essigsäure, welche konzentriert werden soll, wird zuerst in dem   Vorwärmer   28 gewärmt und dann durch die Rohrleitung 29 und Pumpe 30 in das Mischgefäss 31 und von dort mittels der   Pumpe 27   in das Mischgefäss gebracht. 



   Man kann natürlich jeden der drei Destillationsapparate   (4.   10, 20) durch eine einfache Destillierblase ersetzen, falls man irgendeine Stufe des Verfahrens nicht kontinuierlich durchführen will. Wenn der ganze Prozess diskontinuierlich   geführt   werden soll, wenn z. B. die Menge der verdünnten Säure zu gering ist, um das Verfahren kontinuierlich laufen zu lassen, so können alle drei Phasen oder Stufen des Verfahrens nacheinander in einer entsprechend gebauten einzigen Destillierblase erfolgen. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Konzentrieren wässeriger Lösungen flüchtiger Fettsäuren mit Hilfe von organischen Aminobasen, dadurch gekennzeichnet, dass die wässerige Fettsäurelösung mit schwer flüchtigen (Siedepunkt   über 130  C) schwer acylierbaren, organischen Aminobasen,   mit Ausnahme der rein aromatischen Aminobasen, neutralisiert wird und die entstandene wässerige Salzlösung bei einer unterhalb der thermischen Dissoziation dieses Salzes gelegenen Temperatur eingedampft wird, worauf das thermisch schwer   dissoziierbare Salz   der Fettsäure mit der Aminobase durch stärkeres Erhitzen, zweckmässig im Vakuum,   thermisch   gespalten und die Fettsäure in konzentrierter Form abdestilliert wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die letzten Anteile des Wassers aus der durch Eindampfen erhaltenen konzentrierten Lösung des fettsauren Salzes der Aminobase durch den Dampf eines organischen Lösungsmittels, welches in Wasser unlöslich ist und mit demselben ein azeotropes Dampfgemisch mit einem Siedepunktminimum bildet, abgetrieben werden, durch welche Operation die vollständige Entwässerung des Salzes gelingt, ohne dass die dazu benötigte Temperatur die der thermischen Dissoziation erreicht.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Wasser aus dem fettsauren Salz der Aminobase durch den Dampf eines organischen Lösungsmittels, welches in Wasser unlöslich ist und mit demselben ein azeotropes Dampfgemisch mit Siedepunktminimum bildet, abdestilliert wird, wobei die Temperatur der thermischen Dissoziation desselben nicht erreicht wird und danach die Spaltdestillation der fettsauren Aminobase, zweckmässig in Vakuum, zur Gewinnung der konzentrierten Fettsäure durchgeführt wird.

   4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, dass als organische Basen insbesondere die Aminoalkohole, wie Triäthanolamin. die entsprechenden Propylderivate und ihre Homologen, wie Äthyldiäthanolamin usw., ferner die aus den zwei-und mehrwertigen Aminoalkoholen durch Wasserabspaltung entstehenden Morpholinbasen, wie Oxäthylmorpholin <Desc/Clms Page number 4> und ihre Homologen und ähnliche Basen, auch ohne alkoholische Gruppen, verwendet werden.

   5. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Lösungsmittel, deren Dampf zum Abtreiben des Wassers verwendet wird, Benzol und seine Homologen, Benzine mit den entsprechenden Siedegrenzen, ferner Halogensubstitutionsprodukte, u. zw. allein oder in Mischungen untereinander, verwendet werden.

   6. Einrichtung zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe aus einem Misch-und Vorratsgefäss für die Fettsäure und die neutralisierende Base. einer Abtriebsäule (4) nebst einem Kühler für die Abtreibung des Wassers, einer Entwässerungskolonne (10) für die Behandlung mit Kohlen- wasserstoff dämpfen, einem Kühler (13) für die abziehenden Dämpfe, einem Scheider (14) für das kondensierte Gemisch, einer Abtricbsäulc (20), einem Kühler (21) und Wechselvorlagen (23) für die Fettsäure besteht. EMI4.1