CH192584A

CH192584A - Verfahren zur Verseifung von neutralen Fetten und Ölen oder solche als erheblichen Bestandteil enthaltenden Gemischen.

Info

Publication number: CH192584A
Authority: CH
Inventors: Adolf Dr Welter
Original assignee: Adolf Dr Welter
Priority date: 1936-12-11
Filing date: 1936-12-11
Publication date: 1937-08-31

Description

Verfahren zur Verseifung von neutralen Fetten und Ölen oder solche als erheblichen Bestandteil enthaltenden Gemischen. Seit Jahren ist :es ein wichtiges Problem der Seifenindustrie, neutrale Fette und Öle mit den Lösungen des wohlfeilen Alkali-, ins besondere Natrankarbonats an Stelle des teu ren Ätzalkalis zu verseifen.

Unterhalb 10,0,' werden Neutralöle, praktisch gesprochen, von den Karbonaten nicht angegriffen. Es gibt bereits ein bei Temperaturen über 100 und ohne Druck arbeitendes. Verfahren. Von einer Einführung dieser umständlichen und zeit- raubenden Methode in die Technik ist nichts bekannt geworden.

Will man daher neutrale Öle oder Fette mit wässerigen Alkalikarbonaten in einer den Bedürfnissen der Technik genügenden Weise verseifen,so ist man auf das Arbeiten unter Druck angewiesen. Die Karbonatdruckver- seifung besitzt jedoch den Nachteil, @dass, sie durch die Kohlendioxydentwicklung mit grosser Explosionsgefahr verbunden ist,

woran ihre Einführung in die Technik bis her scheiterte. Wird nämlich ein. in, einem Druckkessel befindliches Gemisch von ver- seifbaren Stoffen und einer wässerigen Lösung von Alkalikaxbonat erhitzt, so steigt der Druck mit beginnender Verseifung durch das sich bildende Kohlendioxyd schnell und ganz erheblich über denjenigen Druck, wel cher dem Dampfdruck ,

der Reaktionsmasse bei der gegebenen Temperatur entspricht, z. B. bei Temperaturen von etwa15,0' auf 40 bis 50 atü. Erfolgt :die Erhitzung in üblicher Weise durch Einleiten von direktem Dampf, so wird infolgedessen nach kurzer Zeit, wenn nur :ein unerheblicher Teil des Gemisches:

verseift ist, der Druck im Auto klav höher als der,des eingeleiteten Dampfes, lässt somit ein weiteres Einleiten des Damp fes nicht zu, und die zur schnellen, Versei.- fung erforderliche Temperatur ist nicht zu erreichen.

Sehr ,gefährlich ist der hiermit verbundexve Umstand, dass der Inhalt des Druckkessels infolge des höheren: Innendruk- kes in :den Dampfkessel :

des Betriebes zu- rüekgedräekt werden kann., wodurch Explo sionen @d!es Dampfkessels zu befürchten sind, ganz abgesehen von den empfindlichen Nach teilen, welche durch den Stillstand,der Fabrik infolge der Reinigung des Dampfkessels in glimpflicher verlaufenden Fällen entstehen.

Bei andern Erhitzungsarten, wie mittels Dop- pelmanIel:s, Druckwasser, direkten Feuers kommt zur Explosionsgefahr noch die Ge fahr des Anbrennens der Seifenmasse, wo durch leicht Überhitzung der Kesselbleche und Verfärbung der Seife eintreten. Man hat deshalb von der Anwendung derartiger Methoden stets abgesehen.

Bisher hat man durch Anordnung von Sicherheitsventilen @die Explosionsgefahr zu bannen versucht. Hierbei zeigte sich aber .der grosse Übelstand, dass selbst bei nur teilweiser Füllung des Autoklaven durch die plötzliche Druckentlastung Sicherheitsventile, Mano meter und Druckauslässe von dem sehäumen- ,den und spritzenden Autoklaveninhalt leicht verstopft wurden.

Man war daher über die Druckverhältnisse im Reaktionsgefäss stets im ungewissen, und die Explosionsgefahr be stand nach wie vor.

Die Verwendung von Grossraumkesseln, welche -den auftretenden Drucken gewachsen sind, verbietet sich durch deren Anschaf- fungs- und Betriebskosten, die in keinem Verhältnis zu,dem :durch die Karbonatversei- fung erzielten Nutzen stehen.

Der weitere Vorschlag, die Karbonatver- seifung während des Durchpumpens durch ein Rohr bei Temperaturen von 2150- bis WO.' und Drucken von @50, bis 1#50 atü vorzuneh men, erfordert eine teure und komplizierte Apparatur. Dabei ist .die Wärmeausnutzung sehr s chlecht, da infolge,der grossen Mengen der im Rohr vorhandenen Kohlensäure, welche die Masse schaumig macht,

keine gute Wärmeleitung zu erreichen ist. Auch zeigte sich, dass die sich entwickelnde Kohlensäure eine vollkommene Verseifung nur dann er zielen liess, wenn ein erheblicher Überschuss an Alkalikarbonat vorhanden war.

Es wurde nun gefunden, dass die Versei- fung von neutralen Fetten und Ölen oder solche als erheblichen Bestandteil enthalten- den Gemischen durch Erhitzen mit wäGse- regen Alkalikarbonatlösungen unter Druck gefahrlos, rasch und vollständig unter Verwendung -der theoretisch erforderlichen Menge an Verseifungsmittel ausgeführt wer den kann, wenn dabei nur Sorge getragen wird"dass von Beginn,

der Druckerhitzung an der Druck im Autoklaven so reguliert wird, dass er stets gleich oder nicht wesentlich höher als-der Druck gesättigten. Wasserdamp- fes beider jeweiligen Temperatur ist. Es ist gleichgültig, ob die Erhitzung durch Einlei ten gespannten Wasserdampfes, durch direkte Erwärmung .oder eine andere Erhitzungsart vorgenommen wird.

Die Einstellung ödes Druckes kann durch zeitweiliges oder dauerndes Ablassen des ge bildeten Kohlendioxydei während. der in einem Zuge ,durchgeführten Verseifung, gege benenfalls und am besten unter Regulierung der Wärmequelle erfolgen. Das Verfahren kann auch mit Unterbrechung ausgeübt wer den, wobei in der ersten Stufe bis zur Er reichung eines bestimmten Druckes erhitzt, die Heizung abgestellt, nach Erkaltuug der Druck abgelassen und dann in der zweiten Stufe zu Ende verseift wird.

Der Druckkessel kann soglcicli .mit dem ganzen Reaktionsgemisch gefüllt werden, wobei 20 bis 40% seines Raumes leerbleiben sollen. Vorteilhafter ist es jedoch, zu Beginn nur einen kleinen Teil :des Gemisches einzu bringen, mit der Verseifung anzufangen und dann allmählich .die ,ganze Charge nachzu füllen, was ;

getrennt in Form von äquimole- kularen Mengen an01 und Karbonatlösung oder als Emulsion, ,gegebenenfalls unter Zu satz .emulsionsbegünstigender Stoffe, z. B. Wasserglas, aus beiden geschehenkann. Die Bekämpfung,des Schaumes kann ,dabei in der hierfür üblichen Art stattfinden.

Eine Reak- tionsbeschleunigung lässt sich noch dadurch erzielen, dass vor Beginn -der Verseifung der Kessel .ganz oder teilweise evakuiert wird.

Als venseifbare Stoffe kommen sämtliche zur Seifenfabrikation verwendbaren in Be tracht. Die Karbonatlösungen dürfen nicht zu verdünnt genommen werden und erhalten am besten auch ,den üblichen Zusatz von ge- eigneten Prozenten Natriumchlorid oder ähn lichen geeigneten Elektrolyten. Bei Verwen dung von Natriumchlorid ,genügen meistens 2 bis 5 %, ;auf das verwendete 01 berechnet.

Der ursprüngliche Wasserzusatz wird zweck mässig so bemessen, dass unter Berücksich tigung des kondensierenden Dampfes beim Erhitzen mit direktem Dampf das verseifte Endprodukt einen Fettsäuregehalt von vor zugsweise 5:5. bis 5#01% aufweist.

Da als Ab- schluss,,der Verseifung stets die übliche Ab riehtung mit Ätzkali vorgenommen wird, arbeitet man am rationellsten mit einem, klei nen Unterschuss an Karbonat.

Ist die Reaktion nach einer der im vor stehenden angedeuteten Weisen eingeleitet worden, so geht die weitere Verseifungder- art vor sich, @dass unter ständiger Kontrolle von Autoklavendruck- und temperatur die Einstellung des Druckes etwa auf den des gesättigten Wass erda.mpfes bei der jeweiligen Temperatur oder etwas darüber erfolgt. Der zur Erhitzung eingeleitete Dampf bezw. die

sonstige Wärmequelle wird abgestellt, sobald der Druck im Autoklaven erheblich über den der begebenen Temperatur entsprechenden . Dampfdruck steigt oder :die Spannung des eingeleiteten Dampfes erreicht. Erst wenn der Autoklavendruck auf den der Temperatur entsprechenden Dampfdruck durch. Ablassen des entstandenen Kohlendio.xydes ganz oder annähernd gesunken ist, darf zwecks weite rer Erhitzung und Mischung wieder Dampf eingeleitet bezw. .die Wärmequelle wieder an gestellt werden.

Die Beendigung der Verseifung gibt sich beim Arbeiten bei Temperaturen oberhalb 140' :dadurch zu erkennen, dass der Innen druck mit dem der herrschenden Temperatur entsprechenden Druck gesättigten Dampfes übereinstimmt. Die Masse wird dann nach den üblichen Methoden aufgearbeitet, wobei auch schon im Druckkessel abgerichtet wer den kann.

Das Versetzen mit der hierzu nöti gen Menge an Ätzalkali kann auch nach dem Überdrücken des Autoklaveninhalts in einem offenen Kessel vorgenommen wenden, woran sieh dann unter Umständen, ein Aussalzen anschliesst. Die Reaktionsmasse lässt ,sich auch durch Versprühen aus dem Druckkessel her aus in wasserfreie, Seife, Glyzerin und Was ser zerlegen.

In diesem Falle ist es ratsam, statt d es Abkalichlarides Allialiphosphate zu verwenden.

Zur Ausführung,des Verfahrensi dient bei Verwendung von direkt in das Reüktions- gemi,sch eingeleitetem. Dampf als WäTme- quelle ein zweckmässig zylindrischer Druck kessel, dessen Durchmesser mindestens, halb so gross: wie die Mantelhöhe ist.

An Arma- turen besitzt er oben einen Dem, zwei Mano meter, ein Sicherheitsventil, ein Sicherhieits- druckrohr und zwei Druckablassventile, ein Steigrohr oder dafür am Boden einen Aus- lasssstutzen, unten ein schräg eingeschweisstes Thermometer, ferner noch an geeigneter Stelle ein oder zwei Einlassventile für 01, Karbonatlösung bezw.deren Emulsion.

Die offene Schlange zum Einleiten des Dampfes liegt am Boden des Druckkessels,. Die Ver änderung der Apparatur bei Verwendung anderer Erhitzungsarten versteht sich von selbst. Die Anordnung eines Rührwerkes ist bei Erhitzung durch Einleiten von Dampf nicht notwendig, trägt jedoch zur Besehleu- nib ng der Reaktion bei.

Bei andern Erhit- zungs.arten kann man ohne Rührwerk nicht auskommen.

Bei der Ausübung des Verfahrens hat sich gezeigt, @dassc eiserne Gefässe durch :das Gemisch von Kohlendioxyd und Wasser dampf unter den obwaltenden Druck- und Temperaturbedingungen angegriffen werden und d.ass gleichzeitig,die Farbe der Seife be- einträchtigt wird. Es empfiehlt sich daher, Druckkessel aus Kupfer, Nickel, Chrom,

vor allem aus korrosionsfesten Eisen bezw. Stahl- legierungen oder :ähnlichen Metallen bezw. mit diesen Metallen ausgekleidete oder plat- tierte Eisenkessel zu benutzen.

Mit solchen Regierungen plattierte Kessel erweisen sich im übrigen auch bei Durchführung von Ver- seifungen ohne Druck mit Ätzalkali oder Alkalikarbonat als äusserst vorteilhaft und lassen vor allem eine schneeweisse, Seife, die obendrein: nicht zur Ranzidität neigt, erzielen.

Bei derartigem Arbeiten ist völlige Sicherheit im Betrieb gewährleistet. Ausser dem ist es möglich, mit den üblichen Kessel drucken, z. B. 6 bis 1'0 oder auch noch nie- drigeren wie etwa 5 atü, schon in kurzer Zeit, z.

B. in 1 bis 2 Stunden, eine quantita tive Verseifung von Neutralölen mit theore- tischen Mengen. an wässrigen Alkalikerbona- ten herbeizuführen. Besonders zur Herstel lung von Feinseifen: bewährt sich das Ver fahren, @da, es rein weisse Seifen von gutem Glanz liefert.

Durch das neue Verfahren werden auch erhebliche wärmetechnische Vorteile erzielt; denn bei guter Isolierung des Druckkessels wird nur ein Bruchteil des bei der bisherigen Verseifungsmethode im offe nen Kessel benötigten Dampfes verbraucht.

Das Verfahren ermöglicht ferner auch eine leichte Gewinnung des entbundenen Koh- lendioxydes und vermeidet dadurch jegliche gesundheitliche Schädigung des Betriebsper sonals., wie es. sonst bei Ausführung der Kar bonatverseifung in offenen Kesseln vor kommt. Es lassen sich mit ihm auch noch andere Sicherheitsmassnahmen vereinen, z. B.

die Anordnung eines weiten, zu einem zwei ten Behälter führenden Leitungsrohres, wel ches mit einem beim Überschreiten eines be stimmten Druckes zerreissenden bleiernen Blindflansch verschlossen ist.

Ausführungsbeispiel: In einem offenen Behälter von etwa 7 bis m3 Inhalt werden 3 tons eines Fettge misches, bestehend aus 40A Palmkernöl, 40% Palmöl und 20% Erdnussöl mit einer Lösung von etwa 0,65 tons kalzinierter Soda in 2.2 tons Wasser unter Zusatz von 3'0 bis 150 kg Natriumchlorid vermischt.

Mit einer Pumpe oder einem Injektor wird das Gemisch in einen Druckkessel von etwa 10 m3 Inhalt überführt. Gleichzeitig lässt man durch das am Boden liegende, offene Dampfrohr kräftig Dampf in .die zu verseifende Masse einschla gen.

Sobald der Dampf aus dem Ablassventil kräftig ausbläst und somit die Innenluft aus dem Autoklaven verdrängt ist, wird .dieses Ventil .geschlossen und der Druck im Kessel auf etwa 6 bis 7 atü gebracht, wobei die Temperatur der zu verseifenden Masse auf etwa 1,60 bis170' ansteigt. Man lässt nun durch den Ablassihahn des Doms,

ununterbro- chen die sieh entwickelnde Kohlensäure ab und führt sie entweder ins Freie oder durch Soda, um sie über,die Bildung von Bikarbonat zu reinigen und wieder zugewinnen.

Die Ver- seifung wird so geleitet, d@ass die Temperatur nicht über 170 und der Druck nicht über 9 atü steigt, was -durch Regulierung des Dampfes, Zufuhr der zu verseifenden Masse und vor allem durch Ablassen des gebildeten Kohlendioxyds erreicht wird.

Wenn die ganze Reaktionsmasse sich im Kessel befin det und dann,die Differenz zwischen dem Innendruck und dem ,der Temperatur des In halts entsprechenden Dampfdruck unwesent lich geworden ist, hält man noch kurze Zeit den Druck auf etwa 9 atü. Die Verseifuug ist in ein bis. zwei Stunden vollzogen. Die weitere Verarbeitung erfolgt auf eine der an gegebenen Weisen.

Claims

PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Verseifung von neutralen- Fetten und Ölen oder solche als erheblichen Bestandteil enthaltenden Gemischeng durch Erhitzen mit wässerigen AlkaJikarbonat- lösungen unter Druck, dadurch gekennzeich net,

dass von Beginn der Druckerhitzung an der Druck im Autoklaven so reguliert wird, dass er stets gleich oder nicht wesentlich höher als, der Druck gesättigten Wasserdampfes bei der jeweiligen Temperatur ist.

UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass, die Einstellung des Druckes ,durch Ablassen des gebildeten Kohlendioxydes erfolgt. 2.

Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass, zu Beginn der Ver- s@eifung sich nur ein Teil des Reaktions- gemisches im Druckkessel befindet und .der andere Teil während der Verseifung allmählich eingeleitet wird. Verfahren nach Patentanspruch I, gekenn zeichnet durch die Vornahme der Versei- fung in Anwesenheit von mindestens einem Elektrolyten.

Verfahren nach Patentanspruch I und Un teranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Elektrolyt Natriumchlorid ver wendet wird. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beginn ,der Ver- seifung der Druckkessel wenigstens teil weise evakuiert wird.

PATENTANSPRUCH II: Vorrichtung zur Ausführung des Verfah rens nach Patentansprucli I,,dadurch gekenn zeichnet, -dass sie mindestens ein aus korro sionsfesten Metallen bestehendes oder mit sol chen ausgekleidetes Druckgefäss aufweist.