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Verfahren zur kontinuierlichen Spaltung von Emulsionen
Bei der chemischen oder physikalischen Behandlung bestimmter Produkte kann eine nicht erwünschte Emulsion entstehen, wenn in den Produkten Substanzen vorhanden sind oder gebildet werden, die Emulsionen in den betreffenden Produkten enthaltener oder von diesen gebildeter Komponenten stabilisieren. Im folgenden sollen diese Substanzen Emulsionsstabilisatoren genannt werden, obgleich zu bemerken ist, dass ihr Auftreten in verschiedenen Produkten die Bildung einer Emulsion nicht immer zur Folge haben muss. Gemäss vorliegender Erfindung sollen diese Emulsionsstabilisatoren zerstört werden, so dass der Bildung von Emulsionen der betreffenden Komponenten entgegengewirkt wird und die Komponenten voneinander leicht auf Grund der Schwerkraft oder mittels Zentrifugieren getrennt werden können.
Es ist, u. a. durch die schwedische Patentschrift Nr. 155. 349 bzw. die deutsche Patentschrift Nr. 907451 und die schwedische Patentschrift Nr. 148. 850 bekannt, chemische Reaktionen in einem Kreislaufsystem vorsichgehen zu lassen. Vorliegende Erfindung macht von einem Kreislaufsystem Gebrauch und betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Spaltung von Emulsionen durch emulsionsbrechende Mittel, z. B.
Säuren oder Laugen, in einem Kreislaufsystem und zur Trennung eines laufend abgezweigten Teiles des dabei gebildeten Gemisches von Substanzen unterschiedlicher Dichte durch Schwer- oder Zentrifugalkräfte und ist dadurch gekennzeichnet, dass dem Kreisstrom zunächst emulsionsbrechende Mittel in Überschuss zugesetzt werden, wodurch der Phasentrennung entgegenwirkende Emulsionsstabilisatoren ausgefällt bzw. zersetzt werden und erst anschliessend frisches Einsatzgut nach Massgabe der zu dessen Spaltung verfügbaren Konzentration an emulsionsbrechenden Mitteln in den Kreisstrom eingebracht wird.
Das zu behandelnde Produkt wird demnach erfindungsgemäss vor der Trennung in einem Kreislaufsystem behandelt, dem dieses Produkt und ein die Zerstörung der Emulsionsstabilisatoren bewirkendes Mittel kontinuierlich zugeführt werden und von welchem eine entsprechende Menge des Materials kontinuierlich zu einem Abscheider abgeleitet wird, wobei das zirkulierende Material, bezogen auf die Strö- mungsrichtung des Kreislaufes, nach Durchführung der kontinuierlichen Ableitung eines Teiles der zu trennenden Komponenten zunächst durch einen Abschnitt, in welchem obiges Mittel zugesetzt wird und hierauf durch einen Abschnitt, in welchem das zu behandelnde Produkt hinzugefügt wird, geführt wird.
Dadurch wird bewirkt, dass Emulsionsstabilisatoren, die besonders widerstandsfähig sind und in dem Abschnitt, in welchem das Produkt eingeführt wird, nicht zerstört worden sind, wiederholt mit dem hochkonzentrierten Mittel, das die Emulsionsstabilisatoren zerstört, behandelt werden, indem sie durch den Abschnitt, in welchem dieses Mittel zugesetzt wird, zirkulieren gelassen werden. Selbst sehr widerstandsfähige Emulsionsstabilisatoren werden auf diese Weise zerstört.
Es muss auch in Betracht gezogen werden, dass nach bisher üblichen Verfahren das die Emulsionsstabilisatoren zerstörende Mittel mit dem zu behandelnden Produkt einfach gemischt und gleichzeitig das Produkt verdünnt wird ; die Verdünnung erfolgt zwecks Herabsetzung der Konzentration der restlichen Emulsionsstabilisatoren, die erforderlich ist, da ansonsten obiges Mittel gewöhnlich der Neigung zur Emulsionsbildung nicht genügend entgegenzuwirken vermag. Gemäss vorliegenden Verfahren wird auf Grund dessen besonderer Wirksamkeit eine Verdünnung überflüssig, wodurch eine wesentlich geringere Menge an Abfallflüssigkeit erhalten wird, was das Verfahren an sich erleichtert.
Die Erfindung soll an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden, die eine beispielsweise, schematisch dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zeigt, welche zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet werden kann.
Die Vorrichtung besteht aus zwei Reaktionsbehältern 1, 2, die zusammen mit Rohrleitungen 3, 4 ein Kreislaufsystem bilden. In der Rohrleitung 3 ist eine Pumpe 5 vorgesehen, welche die Zirkulation durch das System bewirkt. Das die Emulsionsstabilisatoren zerstörende Mittel wird durch die Leitung 6, das zu behandelnde Produkt durch die'Leitung 7 zugeführt. Die Ableitung des behandelten Produktes erfolgt durch die in einen Zentrifugalabscheider 9 führende Leitung 8. In der Leitung 3 kann, wenn
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gewünscht, zwischen dem Abscheider und dem Behälter 2 ein pH-Messgerät 10 vorgesehen sein.
In den folgenden Beispielen sollen Ausführungsmöglichkeiten vorliegender Erfindung gezeigt werden ; die angegebenen Prozente sind als Gew.-% aufzulassen.
Beispiel 1 : Durch die Leitung 7 werden pro Stunde 1000 kg Sulfatseife mit Wasser verdünnt in Leitung 4 eingeführt. Die Verdünnung ist derart, dass der Tallölgehalt der Seife 50% beträgt. Durch die Leitung 6 werden pro Stunde ungefähr 70 kg konzentrierte Schwefelsäure dem Kreislaufsystem zugeführt. Die Menge an durchgeleiteter Schwefelsäure wird genauer über ein pH-Messgerät 10 bestimmt, von welchem über eine Verbindung 11 eine in der Leitung 6 zur Dosierung der Schwefelsäure vorgesehene Vorrichtung 12 automatisch betätigt wird. Mittels des pH-Messgerätes wird der pH-Wert an der Messstelle auf 4 gehalten.
Die Schwefelsäurezufuhr durch die Leitung 6 bewirkt, dass der pH-Wert der Kreislaufflüssigkeit im Reaktionsbehälter 1 auf ungefähr 0, 9 gebracht wird, wobei dieser niedere pH-Wert aufrechterhalten bleibt, bis die frische Sulfatseife durch die Leitung 7 eintritt. Die Sulfatseife, die einen Überschuss an Alkali aufweist und die im übrigen das Alkali in Form von Natriumseife enthält, neutralisiert die Schwefelsäure, wobei die Seife selbst unter Bildung von Natriumsulfat und Tallöl gespalten wird. Das dabei gebildete Gemisch wird durch den Reaktionsbehälter 2 und das in der Leitung 3 vorgesehene pH-Messgerät geleitet.
Aus der Leitung wird ein Anteil der Mischung, welcher der zugeführten Menge an Schwefelsäure und Sulfatseife entspricht (im vorliegenden Fall 1070 kg pro Stunde), zum Separator 9 abgeleitet, wogegen der Rest der Mischung in dem Kreislauf verbleibt. Eine Reaktionstemperatur von ungefähr 900 C wird im Kreislauf aufrechterhalten.
Da die zirkulierende Mischung im Behälter 1 einem grossen Überschuss an Säure ausgesetzt ist, werden in der Sulfatseife vorhandene Verunreinigungen, insbesondere Lignin, in einem sehr hohen Ausmass ausgefällt. Das Lignin, das ein gutes Emulgiermittel für Tallöl darstellt, ist nämlich in alkalischen Medien löslich, wird jedoch in saurem Milieu ausgefällt. Die Aus- fällung ist umso vollständiger, je saurer die Mischung ist, wobei der Niederschlag sich nicht wieder auflöst, auch wenn der pH-Wert wieder bis 4 ansteigt. Daher wird das Lignin, welches in dem am stärksten sauren Abschnitt des Kreislaufsystems fast quantitativ ausgefällt wurde, nicht wieder aufgelöst, wenn die frische Sulfatseife hinzukommt und dadurch der pH-Wert der Mischung steigt.
Wenn die Ausbeute an gemäss vorliegendem Spaltverfahren erhaltenem Tallöl mit der Ausbeute an nach üblichem Verfahren erhaltenem Tallöl verglichen wird, nach welchem die Säure und die
Sulfatseife in einem, mit einem Rührwerk versehenen Reaktionsbehälter eingeführt werden und das Reaktionsgemisch nach der erforderlichen Reaktionszeit aus dem Behälter abgeleitet wird, kann festgestellt werden, dass die Ausbeute an gemäss vorliegendem Verfahren erhaltenen Tallöl grösser ist. Das hängt damit zusammen, dass bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens die Emulsionsbildung geringer und die Trennbarkeit des Tallöls erleichtert ist, weil das durch die Säure ausgefällte Lignin nicht mehr als Emulsionsstabilisator wirken kann.
Die folgende Tabelle gibt die nach üblichem Verfahren und die gemäss vorliegendem Verfahren erhaltenen Resultate an. Die rohe Sulfatseife wurde mit 30% Wasser verdünnt und mit 96%iger Schwefelsäure gespalten. Das Reaktionsgemisch wurde hierauf, in beiden Fällen unter gleichen Bedingungen, in einer Laboratoriumszentrifuge abgetrennt.
Die theoretisch mögliche Ausbeute beträgt 100%.
EMI2.1
<tb>
<tb> p-Wert <SEP> Ausbeute <SEP> an <SEP> Tallöl <SEP> in <SEP> % <SEP>
<tb> beim <SEP> Abfluss <SEP> übliches <SEP> vorliegendes
<tb> aus <SEP> dem <SEP> Behälter <SEP> 2 <SEP> Verfahren <SEP> Verfahren <SEP>
<tb> 2 <SEP> 74, <SEP> 9 <SEP> 96, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 3 <SEP> 74, <SEP> 9 <SEP> 96, <SEP> 2 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 59, <SEP> 9 <SEP> 94, <SEP> 1 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 53, <SEP> 5 <SEP> 92, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
Ein weiterer, gemäss vorliegendem Verfahren erzielter Vorteil besteht darin, dass das erhaltene Tallöl, verglichen mit dem nach dem üblichen Verfahren erhaltenen, eine beträchtlich bessere Qualität aufweist ; dies ist aus den in der folgenden Tabelle angegebenen Farbvergleichswerten zu ersehen.
Die Farbbestimmung wurde so ausgeführt, dass 100 cm3 Benzol zu 5 g Tallöl hinzugefügt und hierauf die Farbbestimmung mit dieser Lösung vorgenommen wurde. Tiefe Werte der roten Farbe zeigen ein Öl mit lichter Farbe an.
EMI2.2
<tb>
<tb>
Rote <SEP> Farbe <SEP> gemass <SEP> Lovibond <SEP> : <SEP> 50mm
<tb> PR, <SEP> Wert <SEP> Zelle <SEP> : <SEP> gelbe <SEP> Farbe <SEP> = <SEP> 35
<tb> beim <SEP> Abluss
<tb> aus <SEP> dem <SEP> Behàlter <SEP> 2 <SEP> übliches <SEP> vorliegendes
<tb> Verfahren <SEP> Verfahren
<tb> 2 <SEP> 8,2-8,6 <SEP> 7,0-7,5
<tb> 3 <SEP> 8, <SEP> 5- <SEP> 9, <SEP> 2 <SEP> 7, <SEP> 4- <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 4 <SEP> 8, <SEP> 8-10, <SEP> 0 <SEP> 7, <SEP> 8- <SEP> 8, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 5 <SEP> 15 <SEP> 8, <SEP> 8-15 <SEP>
<tb>
Wenn Sulfatseife gemäss dem erfindunggemässen Verfahren gespalten wird, werden die bezüglich der Ausbeute und Farbe des gewonnenen Tallöls erzielten Vorteile dadurch erreicht, dass im Behälter 1 ein besonders niederer pH-Wert eingehalten werden kann, da dieser Behälter 1 aus einem besonders säurebeständigen Material bestehen kann,
und die beweglichen Teile der Vorrichtung, wie die Pumpe 5 und der Abscheider 9, mit dem Reaktionsgemisch nicht in Kontakt kommen müssen, solange nicht der pH-Wert durch Vermischung mit der frischen
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Sulfatseife wesentlich erhöht wird. Dies ist von Bedeutung, weil es schwierig ist, die beweglichen Teile sehr säurebeständig auszuführen.
Ferner wird der Verbrauch an Säure verringert, da die erwähnten Vorteile bei nur kurzzeitiger Aufrechterhaltung eines niedrigen pH-Wertes erzielt werden und es nicht erforderlich ist, dass die gesamte Reaktionsmischung die Vorrichtung
EMI3.1
betrug, wird mit einer Geschwindigkeit von 1000 kg/Stunde durch die Leitung 7 geführt. Durch die Leitung 6 werden ungefähr 93 kg/ Stunde 96%ige Schwefelsäure eingeführt. Diese Menge wird genauer in der im Beispiel 1 angegebenen Weise mittels des pH-Messgerätes 10 geregelt, wobei der von diesem angezeigte pH- Wert bei 3 gehalten wird. Der pH-Wert in dem Behälter 1 liegt dann bei 0, 6. Im Kreislauf wird eine Reaktionstemperatur von ungefähr 900 C aufrechterhalten.
Während der Durchleitung durch den sauren Abschnitt in dem Behälter 1 werden die eine emulsionsstabilisiernde Wirkung aufweisenden Substanzen gleichzeitig mit der Spaltung des Seifenstocks ausgefällt oder zersetzt. Dadurch kann das die Vorrichtung durch die Leitung 8 verlassende Produkt leicht in den Abscheider 9 in freie Fettsäure und Wasser, das Natriumsulfat enthält, getrennt werden. Bei diesem Versuch betrug die Fettsäureausbeute 99, 2%, wogegen 92, 4% Fettsäure erhalten wurden, wenn derselbe Seifenstock nach den üblichen, im Beispiel 1 angegebenen Verfahren behandelt wurde.
Beispiel 3 : Durch die Leitung 7 werden
1000 kg Wollwaschwasser pro Stunde zugeführt. Das Wollwaschwasser ist eine Öl-inWasser-Emulsion, die im vorliegenden Fall 0, 52% Wollfett enthält. Im Behälter 1 wird ein PH-
Wert von 2 dadurch eingestellt, dass durch die
Leitung 6 1 kg 96% ige Schwefelsäure pro Stunde zugeführt wird. Die Schwefelsäure spaltet dabei die im Wollwaschwasser vorhandenen, als Emul- sionsstabilisatoren wirkenden Seifen, so dass die
Emulsion gebrochen wird. Im Behälter 2 steigt
EMI3.2
von 33 kg pro Stunde getrennt. Die Wollfettphase hat einen Wollfettgehalt von 13%. Dies ent- spricht einer Ausbeute von 83%. Nach einer üblichen Methode erhält man eine Ausbeute von
70%.
Beispiel 4 : Durch die Leitung 7 werden pro
Stunde 1000 kg asphalthaltiges Brennöl zuge- führt, welches in emulgierter Form 10% Wasser enthält. Durch die Leitung 6 werden pro Stunde 0, 4 kg eines Demulgators auf Basis von Dodecylbenzol-Laurylamin-Sulfonat, in Form einer 20%igen Lösung in Öl zugeführt. Die Tem-
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Wassergehalt, der auf 0, 4% abgesunken ist. Nach einer üblichen Methode beträgt der Wassergehalt im reinseparierten Öl 1, 3%.
Beispiel 5 : Durch die Leitung 7 werden pro Stunde 1000 l Leinöl mit einem Gehalt an 1, 2% Phosphatiden zugeführt. Zwecks Entschleimung des Leinöls werden durch die Leitung 6 pro Stunde 2 l 75% igue Phosphorsäure zugeführt. Die zugesetzte Phosphorsäure wird dann (bis auf einen pH-Wert von 6) in einer, gesehen in der Strömungsrichtung, nach dem Behälter 2 im Kreislauf angeordneten Neutralisationszone durch 0, 5 n-Natronlauge neutralisiert, die in einer Menge von 581 pro Stunde zugeführt wird. Im Kreislauf wird eine Temperatur von 85 C aufrechterhalten. Aus dem Abscheider 9 werden pro Stunde 9801 entschleimtes Leinöl erhalten, was einer Ausbeute von 98% entspricht.
Beispiel 6 : Durch die Leitung 7 werden pro Stunde 1000 kg Magermilch zugeführt, die einen Fettgehalt von 0, 04% und einen Kaseingehalt von 2, 9% hat. Durch die Leitung 6 werden 9 kg 16% ige Schwefelsäure zugeführt, wobei die Umlaufgeschwindigkeit im Kreislauf so eingestellt wird, dass der pH-Wert im Behälter 1 sich bei 4 hält. Die Temperatur im Kreislauf wird bei 28-30 C gehalten. Durch einen in die Leitung 8 eingesetzten Erhitzer wird die Temperatur der Kaseinmasse auf 50 C erhöht. Eine nach dem Erhitzer in die Leitung 8 eingesetzte Vorrichtung zerschneidet die Kaseinmasse in kleine Würfel.
Darauf tritt die Kaseinmasse in den Abscheider 9 ein und wird hier von der Molke befreit. Man gewinnt nach Trocknen pro Stunde 30 kg Kasein mit niedrigem Wassergehalt, was einer Ausbeute von 98% entspricht.