DE19531805B4 - Verfahren zur Herstellung gereinigter Fettsäurefraktionen bestimmter Zusammensetzung aus einem Rohfettsäuregemisch - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung gereinigter Fettsäurefraktionen mit 6 bis 18 C-Atomen durch Fraktionierung mittels einer Fraktionierkolonne,
wobei durch Spaltung von Kokos- oder Palmkernöl ein Rohfettsäuregemisch mit 3 bis 10 Gewichts-% ungespaltenem Anteil erzeugt wird,
das ungereinigte Rohfettsäuregemisch seitlich der Fraktionierkolonne zugeführt und zunächst in drei Fraktionen,
• eine Kopffraktion mit Fettsäuren mit 6 bis 10 C-Atomen,
• eine Sumpffraktion mit Fettsäuren mit 16 bis 18 C-Atomen, die auch den ungespaltenen Anteil enthält, und
• einen Seitenabzug mit Fetsäuren mit 12 bis 14 C-Atomen aufgetrennt wird,
dann jede der drei Fraktionen getrennt voneinander weiterbehandelt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung gereinigter Fettsäurefraktionen bestimmter Zusammensetzung durch Fraktionierung mittels einer Fraktionierkolonne, wobei durch Spaltung von natürlichen Ölen pflanzlichen Ursprungs ein Rohfettsäuregemisch mit einem ungespaltenen Anteil erzeugt wird.
• Zur Herstellung nativer Fettsäuren kann man von allen Ölen und Fetten natürlichen Ursprungs ausgehen. Vorzugsweise werden Laurin-Öle (Öle mit einem hohen Anteil an Laurinsäure in den Triglyceriden), nämlich Kokos- und Palmkernöl, zur Herstellung von Fettsäuren mit kurzen und mittleren Kettenlängen von C6 bis C18 eingesetzt. Man geht von Talgen, Rapsöl (erucasäurearm), Palm-, Soja- und Sonnenblumenöl sowie Palmstearin aus, um Fettsäuren mittlerer Kettenlänge, nämlich C16 und C18 zu gewinnen. Für Fettsäuren mit größeren Kettenlängen bis C22 kommen Rapsöl (erucasäurereich) und Fischöl in Frage.
• Native Fettsäuren werden hauptsächlich durch hydrolytische Spaltung der Fette und Öle erhalten. Diese sogenannte Spaltfettsäure enthält neben einem Gemisch freier Fettsäuren noch ungespaltene Fettsäureglyceride sowie Fettbegleitstoffe, zum Beispiel Sterine, Phosphatide, polymerisierte Fettsäuren und sonstige Zersetzungsprodukte sowie weitere Verunreinigungen, zum Beispiel Phenole und polyzyklische Aromaten (PAK). Die Begleitstoffe sind zum Teil für eine unerwünschte Färbung, eine geringe Farbstabilität sowie einen unangenehmen Geruch der Produkte verantwortlich.
• Zur Herstellung gereinigter Fettsäuren oder gereinigter Fettsäuregemische bestimmter Zusammensetzung ist daher zum einen eine Abtrennung der unerwünschten Begleitstoffe und zum anderen eine Auftrennung des Fettsäuregemisches in Fraktionen mit nur jeweils einer Fettsäure oder einem Gemisch nur weniger, vorgegebener Fettsäuren erforderlich.
• In der EP 132 570 A1 wird ein Verfahren zur Destillation von Fettsäuregemischen mit 6 bis 24 C-Atomen, die durch Spaltung von natürlichen Fetten und Ölen erhalten werden, beschrieben, bei dem das Rohprodukt getrocknet und anschließend in einer Rektifikationskolonne in drei Fraktionen aufgetrennt wird, nämlich eine Kopffraktion, einen Seitenabzug und eine Sumpffraktion. Die hergestellten Fraktionen weisen jeweils die Ausgangsfettsäurezusammensetzung auf.
• Dies gilt auch für das Verfahren nach der US 23 04 842 A . Dort wird die Rohfettsäuremischung seitlich auf eine Fraktionierkolonne aufgegeben und in drei Fraktionen, nämlich Kopffraktion, Sumpffraktion und Seitenabzug, aufgetrennt, wobei in der Sumpffraktion die ungespaltenen Triglyceride enthalten sind. Über eine Auftrennung in bestimmte Fraktionen von Fettsäuren definierter Kettenlänge macht dieses Dokument keine Aussage.
• In DE 170 563 A werden Fettsäuren aus Kernöl und Kokosöl gewonnen, in dem die Öle gespalten werden und das Produkt einer fraktionierten diskontinuierlichen Blasendestillation ohne Einsatz einer Fraktionierkolonne unterworfen wird. Die Auftrennung des Rohfettsäuregemisches in drei Fraktionen erfolgt nicht gleichzeitig, sondern zeitlich nacheinander mit steigender Sumpftemperatur. Die schwersiedenden Anteile werden erst am Schluss abgetrennt, wobei der Nachteil der Neubildung von Verunreinigungen auftritt.
• Es ist bekannt, die Reinigung, die üblicherweise destillativ durchgeführt wird, entweder vor oder nach der Fraktionierung des Fettsäuregemisches vorzunehmen (Ullmann's Encyclopedia der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 11, Seite 533). Auf diese Weise können neben den genannten Fettsäuregemischen vorgegebener Zusammensetzung auch Fraktionen mit einer Reinheit von 99 Gewichts-% und mehr hergestellt werden.
• Eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren zum Herstellen gereinigter Fettsäuren aus einem Rohfettsäuregemisch ist bekannt. Da die temperaturempfindlichen Fettsäuren bei Normaldruck erst bei relativ hohen Temperaturen sieden, wird in der Regel unter vermindertem Druck gearbeitet. Aus dem gleichen Grund werden die Fettsäuren häufig in Fallfilmapparaten auf schonende Weise erhitzt bzw. verdampft.
• Zwei typische bekannte Fraktionierungsverfahren werden in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A10, Seiten 262 bis 264 (1987) beschrieben. Im Verfahren der Firma Mazzoni werden Kokosfettsäuren mit zwei hintereinandergeschalteten Fraktionierkolonnen und einer anschließenden Destillation zu drei Fraktionen, nämlich C10, C12 bis C14 sowie C16 bis C18 verarbeitet. Das auf den Seiten 262 und 263 beschriebene Fraktionierungsverfahren der Firma Stage arbeitet mit einer Anlage, die aus einem Stripper, einer Hauptkolonne und einer Schlußdestillationskolonne besteht.
• Ein weiteres Verfahren der gleichen Firma ist in der Zeitschrift "Fette, Seifen, Anstrichmittel", 79. Jahrgang, Nr. 9, Seiten 345 bis 353 beschrieben. Nach einer Entwässerung und Desodorierung wird das Fettsäuregemisch in zwei hintereinandergeschalteten Fraktionierkolonnen und einer nachfolgenden Destillationskolonne verarbeitet.
• In einem anderen bekannten Verfahren folgt auf die Entgasung und Trocknung ein Desodorieren mit Abtrennung eines Vorschnitts. Einer anschließenden zweistufigen Fraktionierung schließt sich eine ebenfalls zweistufige Schlußdestillation an (Fat Sci. Technol., 93. Jahrgang, 1991, Seiten 557 bis 575). Im gleichen Dokument ist ein Schema einer weiteren Fraktionieranlage wiedergegeben. Sie besteht aus einer Entgasungs-/Entwässerungsstufe, einer Desodorierstufe, vier Fraktionierkolonnen und einer zweistufigen Schlußdestillation.
• In diesem Dokument werden darüber hinaus spezielle Verfahren für die Palmöl- und Rapsöl-Fettsäurefraktionierung genannt. Auf Seite 568 wird ein Verfahren zur Verarbeitung von Rapsöl-Fettsäure mit einem hohen Gehalt an Erucasäure beschrieben, um eine langkettige C22-Erucasäure-Fraktion und gleichzeitig Fettsäurefraktionen mit niedrigeren Kettenlängen zu erhalten.
• Die bekannten Verfahren weisen eine Reihe von Nachteilen auf. Zu Beginn sind aufwendige Desodorier-, Entwässerungs- und Entgasungsstufen vorgesehen. Die Abtrennung der reinen Fettsäuren erfolgt in Richtung steigender Kettenlängen, so daß die schwersiedenden Bestandteile erst am Ende des Verfahrens abgetrennt werden. Die ungespaltenen Anteile sowie die langkettigen Fettsäuren werden bis zur Schlußdestillation durch sämtliche Trennstufen geführt. Lediglich im oben genannten Artikel (Fat Sci. Technol.), Seite 568 wird der schwersiedende Rückstand bereits zwischen der dritten und der vierten Fraktionierstufe abgetrennt. Auch die ungesättigten langkettigen Fettsäureanteile (C16/18 bzw. C22) durchlaufen bis zur Schlußdestillation alle Trennstufen.
• Die Verarbeitung von Spaltfettsäuren, insbesondere mit einem hohen ungespaltenen Anteil von 5 bis 10 Gewichts-%, führt jedoch zu Problemen, wenn diese schwersiedenden Anteile durch mehrere oder sogar sämtliche Trennstufen hindurchgeführt und erst relativ spät abgetrennt werden. Durch Acidolyse (saure Umesterung) bilden sich nämlich fortwährend kurzkettige Fettsäuren und langkettige Tri- und Partialglyceride aus den kurzkettigen Tri- und Partialglyceriden und den langkettigen Fettsäuren. Diese laufend neu entstehenden kurzkettigen Fettsäuren müssen aus jeder der Trennstufen entfernt werden, in denen noch ungespaltene Anteile vorhanden sind. In der Praxis behilft man sich z.B. mit einer gemeinsamen Leitung zur Rückführung der Leichtsieder aus diesen Trennstufen zur ersten Stufe.
• Ein weiteres, aus der üblicherweise sehr späten Abtrennung der Schwersieder resultierendes Problem betrifft die ungesättigten, langkettigen Fettsäuren. Diese sehr temperaturempfindlichen und bei den üblichen Sumpftemperaturen sehr reaktiven Fettsäuren oxidieren während der relativ langen Verweilzeit im Sumpf in nicht unerheblichem Maße und führen außerdem zum Entstehen von Farbträgern und Polymeren.
• Ein anderer Nachteil der bekannten Verfahren liegt darin, daß eine echte Reduzierung der Trennkomplexität durch Entnahme von Seitenabzügen nicht stattfindet. Wenn überhaupt Seitenabzüge vorgesehen sind, so dient die Kopffraktion einer Kolonne lediglich zum Ausschleusen bzw. Rückführen unerwünschter Leichtsieder und kommt daher für eine Entnahme eines weiteren Trennproduktes in Richtung der Trennung nicht in Frage.
• Die in dem bekannten Verfahren hergestellte Produktpalette besteht aus mehr oder minder reinen Fettsäurefraktionen, nicht aber aus dem gängigen Mischfraktionen, zum Beispiel Fraktionen mit 70% C8 oder 70% C12 oder einer Fraktion aus C16- und C18-Fettsäuren. Die Ausrichtung auf die Herstellung reiner Fettsäurefraktionen erschwert oder verhindert einen sogenannten Stoffverbund, zum Beispiel bezüglich der C16- und C18-Fraktionen in Richtung auf die Talgzuordnung oder auf pflanzliches Olein. Unter dem Begriff "Stoffverbund" wird die Zumischung eines Zwischenproduktes zu Zwischenprodukten aus anderen Rohstoffen oder direkt zu diesen Rohstoffen verstanden, wobei die Zumischung nach vorgegebenen Kriterien erfolgt. Der Stoffverbund ermöglicht ein besonders effektives Ausnutzen der oft vielen Nebenbestandteile der Ausgangsgemische, die bei nativen Rohstoffen immer anfallen.
• Ein weiterer Nachteil der bisherigen Verfahren liegt schließlich in dem hohen Aufwand für die Schlußdestillation, die zur Rückstandsabtrennung eingesetzt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei gleichbleibender oder verbesserter Produktqualität den Aufwand im Verfahren zum Herstellen gereinigter Fettsäurefraktionen bestimmter Zusammensetzung erheblich zu verringern und den Einsatz von Spaltfettsäuren mit einem hohen ungespaltenen Anteil zu erlauben, die Herstellung einer breiten Produktpalette zu ermöglichen und eine Möglichkeit zum Ausnutzen des Stoffverbundes zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1 und alternativ durch das Verfahren nach Anspruch 2.
• In beiden Fällen werden gemäß Anspruch 4 gegebenenfalls die mit unerwünschten Nebenprodukten verunreinigten Fraktionen gereinigt und/oder in die reinen Fettsäuren oder in Fettsäuregemische aufgetrennt. Diese Reinigung und Auftrennung kann auf herkömmliche Art und Weise oder durch seitliche Zufuhr in eine Fraktionierkolonne und Auftrennen in einem Schritt in eine Kopffraktion, eine Sumpffraktion und einen Seitenabzug vorgenommen werden.
• Wesentlich an der Erfindung ist die im ersten Verfahrensschritt durchgeführte Auftrennung des ungereinigten Rohfettsäuregemisches in nur drei Fraktionen unter gleichzeitiger Gewinnung der hauptsächlich gewünschten Fraktion, die gegebenenfalls in einem zweiten Trennschritt wiederum in drei Fraktionen aufgetrennt werden kann, sowie die im ersten Verfahrensschritt erfolgte Abtrennung der Schwersieder zusammen mit den ungespaltenen Anteilen und die getrennte Weiterbehandlung dieser Fraktionen. Nach diesem ersten Verfahrensschritt, der in einer oder mehreren, z.B. zwei, Fraktionierkolonnen vorgenommen wird, ist eine Verunreinigung der beiden leichter siedenden Fraktionen durch die in der Sumpffraktion ständig neu gebildeten Leichtsieder weitgehend unmöglich. In der auf einer relativ hohen Temperatur gehaltene Sumpffraktion entstehen nämlich aus langkettigen Fettsäuren und kurzkettigen Partialglyceriden durch Acidolyse laufend kurzkettige Fettsäuren und langkettige Partialglyceride, wie bereits oben erläutert worden ist. Im Stand der Technik wird die Sumpffraktion durch sämtliche Trennstufen hindurchgeführt, so daß die laufend neu entstehenden kurzkettigen Fettsäuren die leichtersiedenden Fettsäurefraktionen verunreinigen und später wieder in aufwendiger Weise abgetrennt werden müssen. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in der Verhinderung einer solchen fortlaufenden Verunreinigung der leichtersiedenden Fraktionen. Dieses Problem tritt insbesondere bei Spaltfettsäuren mit einem hohen ungespaltenen Anteil auf, so daß sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders zur Verarbeitung solcher Ausgangsprodukte eignet. Im erfindungsgemäßen Verfahren können daher Spaltfettsäuren ohne vorherige Destillation eingesetzt werden, die einen Spaltgrad von nur etwa 90% haben. Auch eine Desodorierung als Vorstufe kann entfallen.
• Durch die frühzeitige Abtrennung der ungesättigten langkettigen Fettsäureanteile in der Schnittfolge, zum Beispiel C22 im Fall der erucasäurereichen Rapsöl-Spaltfettsäure und der C16/C18-Anteile im Fall der Kokos- oder Palmkernölfettsäure, lassen sich die im Stand der Technik bekannten Oxidationsprobleme weitgehend vermeiden. Durch die Oxidation entstehen im Stand der Technik Nichtfettsäure-Leichtsieder, zum Beispiel Aldehyde, Ketone, Kohlenwasserstoffe und Farbträger, die die Qualität des Endproduktes verschlechtern und am Schluß des Verfahrens wieder entfernt werden müssen. Weiterhin entstehen schwersiedende polymere Fettsäuren, die die Stoffausbeute reduzieren.
• Da die Sumpffraktion nicht durch sämtliche Trennstufen hindurchgeführt werden muß, liegt ein weiterer erfindungsgemäßer Vorteil in der geringeren thermischen Belastung der schwersiedenden Anteile des Fettsäuregemisches.
• Die getrennte Weiterbehandlung der genannten drei Fraktionen, die die Kopf- und Sumpffraktion sowie der Seitenabzug einer Fraktionierkolonne sind, reduziert außerdem den Gesamtenergieverbrauch und verringert die thermische Belastung. Höhere Stoffausbeuten und kürzere Betriebszeiten sind die Folge. Ein weiterer Vorteil liegt in der Einsparung von Fraktionierschnitten und den dafür erforderlichen Aufnahmebehältern (Vorlagen).
• Das erfindungsgemäß mögliche niedrigere Temperaturniveau nach der Abtrennung der Sumpffraktion, also der Schwersieder, führt zu einer Energieeinsparung und geringeren Stoffverlusten.
• Zur Reinigung der im ersten Verfahrensschritt, der Aufteilung des Rohfettsäuregemisches in nur drei Fraktionen, erhaltenen schwersiedenden Fraktion reicht eine einfache Destillation aus, wobei eine Nachspaltung nicht erforderlich ist. Diese Destillation kann mit hoher Ausbeute durchgeführt werden. Durch den Wegfall der Nachspaltung werden Probleme mit den in der Spaltung neu entstehenden kurzkettigen Fettsäuren vermieden.
• Eine Energierückgewinnung ist auf einfache Weise durch einen Wärmeverbund realisierbar.
• Der im Stand der Technik zum Entfernen der laufend neu entstehenden Leichtsieder notwendige Strippdampf in der Fraktionierung mit den damit verbundenen Abwasserproblemen ist im erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich.
• Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, die aus dem Stand der Technik bekannten sogenannten "heuristischen Regeln" für die Schaltung von Fraktionierkolonnen einzuhalten, um die Investitionskosten sowie die laufenden Kosten auf optimale Weise zu reduzieren. So sollen nach diesen Regeln zum einen große Mengen möglichst frühzeitig abgetrennt werden und zum anderen leicht durchzuführende Trennungen zuerst und schwierig durchzuführende Trennungen zuletzt ausgeführt werden (AIChe Journal, Vol. 29, S. 926 bis 934 (1983), insbesondere S. 927 und 928). Die anderen "heuristischen Regeln" sehen den Einsatz von Seitenabzügen für Produkte mit nicht allzu hohen Reinheitsanforderungen (unter 98%) vor. Zum anderen sollte der Seitenabzug oberhalb des Zulaufs vorgenommen werden, wenn die Mittelsieder schwieriger von den Schwersiedern abzutrennen sind als von den Leichtsiedern (Chem. Eng. Res. Dev., Vol. 66, S. 229 bis 239 (1988), insbesondere S. 239). Weitere, in dem erfindungsgemäßen Verfahren einhaltbare heuristische Regeln, die aus dem oben genannten Artikel in AIChe Journal bekannt sind, empfehlen die Entfernung von korrosiven Bestandteilen, im vorliegenden Fall also der kurzkettigen Fettsäuren, am Anfang der Trennung sowie eine direkte Trennfolge, nämlich die Abtrennung der leichtsiedenden Komponenten zuerst.
• Vorteilhaft ist eine einfache und wenig aufwendige Vorbehandlung der Rohfettsäure. Dazu wird vorgeschlagen, daß man das Rohfettsäuregemisch trocknet, bevor man es in die drei genannten Fraktionen aufteilt. Die Trocknung kann unter Vakuum bei 80 bis 120 mbar und Temperaturen von 100 bis 150 °C vorgenommen werden.
• Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 besteht in der Herstellung von Fettsäuren oder Fettsäuregemischen aus einem Rohfettsäuregemisch, das aus der hydrolytischen Spaltung von Kokos- oder Palmkernöl erhalten worden ist. Das Rohfettsäuregemisch kann einen geringen ungespaltenen Anteil, aber auch einen höheren, nämlich 3 bis 10 Gewichts-% ungespaltenen Anteil aufweisen.
• Ein besonderer Vorteil liegt in der Möglichkeit, Rohfettsäuregemische mit einem relativ hohen ungespaltenen Anteil verarbeiten zu können, und dennoch eine hohe Produktqualität zu erreichen.
• Die getrennte Weiterverarbeitung von Kopffraktion und Sumpffraktion ermöglicht eine hohe Flexibilität. So kann die Kopffraktion auf eine besondere Weise aufgearbeitet werden, die eine hohe Farbqualität sicherstellt und das Problem der nicht aus Fettsäure bestehenden Leichtsieder und der polyzyklischen Aromaten (PAK) löst. Die Sumpffraktion kann zum Beispiel in Richtung auf Talgfettsäure oder in Richtung auf pflanzliches Olein im Sinne eines Stoffverbundes weiterverarbeitet werden.
• Ein weiterer Vorteil liegt in der getrennten Herstellung der C6-Fettsäure, die bei der Verarbeitung von Kokos- oder Palmkernfettsäure in nur relativ kleinen Mengen anfällt, sowie die Beschränkung der aus den nicht aus Fettsäure bestehenden Leichtsiedern hervorgerufenen Probleme auf diese und nur diese Fraktion.
• Hinsichtlich der Produktpalette wird eine sehr hohe Flexibilität erreicht, so daß Fraktionen mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und unterschiedlichen Reinheiten, nämlich zwischen 93 und 99% hergestellt werden können.
• Zum anderen stellt man erfindungsgemäß nach Anspruch 2 C18- und C22-Fettsäuregemische aus einem Rohfettsäuregemisch her, das aus der Spaltung von erucasäurereichem Rapsöl gewonnen worden ist.
• Dieses Verfahren kann in zwei Varianten durchgeführt werden. Zum einen kann es eingesetzt werden, um eine 92–94%ige C18-Fettsäure, und zum anderen, um eine 90–100%ige C18-Fettsäure aus der Kopffraktion zu erhalten.
• Auch in diesem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren liegt ein besonderer Vorteil in der hohen Flexibilität bei der Weiterverarbeitung der drei erhaltenen Produkthauptgruppen (Kopffraktion, Seitenabzug, Sumpffraktion). So kann die Kopffraktion und der Seitenabzug zum Stoffverbund geleitet werden. Die Sumpffraktion kann nach einer besonderen Reinigung und einer Härtung einer Fraktionierung unterworfen werden, um C18-Fettsäure zu erhalten. Die Sumpffraktion kann zu C22-Fettsäure (Erucasäure bzw. Behensäure) mit unterschiedlichen Qualitäten verarbeitet werden. So kann die C22-Fettsäure gehärtet oder in Richtung auf eine ungesättigte Fettsäure weiterverarbeitet werden. Die Herstellung eines farbarmen Produktes mit nur geringen Anteilen an Dicarbonsäuren sowie an Unverseifbarem und mit unterschiedlich hohem C22-Gehalt ist möglich.
• Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen
• 1 ein Fließschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verarbeitung von Rohfettsäure aus Kokos- oder Palmkernöl, wobei die Rohfettsäure einen beliebigen, bis zu 10% betragenden ungespaltenen Anteil enthalten kann,
• 2 ein Fließschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verarbeitung von Rohfettsäure aus Kokos- oder Palmkernöl zur Herstellung einer 70%igen C12-Fraktion, wobei die Rohfettsäure einen beliebigen bis zu 10% betragenden ungespaltenen Anteil erhalten kann,
• 3 ein Fließschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verarbeitung von Rohfettsäure aus der Spaltung von erucasäurereichem Rapsöl,
• 4 Variante a des Verfahrens nach 3 zur Herstellung einer 93- bis 97%igen C18-Fraktion und
• 5 Variante b des Verfahrens nach 3 zur Herstellung einer 98- bis 100%igen C18-Fraktion.
• In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur einmal erläutert. Hier wie in den folgenden Beispielen wird nicht auf den Wärmeverbund eingegangen, der im erfindungsgemäßen Verfahren neben dem Stoffverbund ebenfalls möglich ist und zu weiteren Vorteilen führt.
• Die Bezeichnungen der Fraktionen im nachstehenden Beschreibungsteil und in den Zeichnungen haben die folgenden Bedeutungen:

C6-18

Fettsäuregemisch mit Kettenlängen von 6 bis 18 C-Atomen

C6-10

Fettsäuregemisch mit Kettenlängen von 6 bis 10 C-Atomen

C12-14(18)

Fettsäuregemisch mit Kettenlängen von 12 bis 14 C-Atomen und geringem Anteil an C18-Fettsäure

C16-18SU

ungereinigte Sumpffraktion enthaltend ein Fettsäuregemisch mit Kettenlängen von 16 bis 18 C-Atomen

C14(18)

Fettsäuregemisch mit C14-Fettsäure und geringem Anteil an C18-Fettsäure

C12/70

Fettsäuregemisch mit etwa 70 Gewichts-%C12-Fettsäure

C6

C6-Fettsäure

C8

C8-Fettsäure

C10

C10-Fettsäure

C12

C12-Fettsäure

C14

C14-Fettsäure

C10-12SU

ungereinigte Sumpffraktion enthaltend ein Fettsäuregemisch mit Kettenlängen von 10 bis 12 C-Atomen

Ra16-22

Rapsöl-Fettsäuregemisch mit Kettenlängen von 16 bis 22 C-Atomen

Ra16-18

Rapsöl-Fettsäuregemisch mit Kettenlängen von 16 bis 18 C-Atomen

Ra18-20

Rapsöl-Fettsäuregemisch mit Kettenlängen von 18 bis 20 C-Atomen

Ra22'/85SU

ungereinigte Sumpffraktion enthaltend ein Rapsöl-Fettsäuregemisch mit etwa 85 Gewichts-% einfach ungesättigter C22-Fettsäure (Erucasäure)

Ra22'/92SU

ungereinigte Sumpffraktion enthaltend ein Rapsöl-Fettsäuregemisch mit etwa 92 Gewichts-% einfach ungesättigter C22-Fettsäure (Erucasäure)

C22'

einfach ungesättigte Fettsäure mit 22 C-Atomen (Erucasäure)

HRa22/85

gehärtetes Rapsöl-Fettsäuregemisch mit etwa 85 Gewichts-% gesättigter C22-Fettsäure (Behensäure)

C22/85

Fettsäuregemisch mit etwa 85 Gewichts-% gesättigter C22-Fettsäure (Behensäure)

C16/70

Fettsäuregemisch mit 62 bis 69 Gewichts-% C16-Fettsäure

C18/92-94

Fettsäure mit 93 bis 97 Gewichts-% C18-Fettsäure

C20(

18)SU ungereinigte Sumpffraktion enthaltend C20-Fettsäure und einen geringeren Anteil an C18-Fettsäure

C18/98-100

Fettsäuregemisch mit 98 bis 100 Gewichts-% C18-Fettsäure

C16-18SU

ungereinigte Sumpffraktion enthaltend ein Fettsäuregemisch mit Kettenlängen von 16 bis 18 C-Atomen

• 1 zeigt ein Fließschema eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zur Aufarbeitung eines Rohfettsäuregemisches, das aus der Spaltung von Kokos- oder Palmkernöl hergestellt worden ist, wobei die Rohfettsäure einen beliebigen, bis zu 10% betragenden ungespaltenen Anteil enthalten kann.
• Die aus Kokos- oder Palmkernfettsäuren bestehende rohe Spaltfettsäure C6-18 wird in einem Trockner 1 bei 80 bis 120 mbar und einer Temperatur von 100 bis 150 °C entwässert. Die getrocknete Spaltfettsäure wird der ersten Fraktionierkolonne 2 zugeführt. Hier erfolgt die Trennung in die Kopffraktion C6-10, den Seitenabzug C12-14 (18) und die Sumpffraktion C16-18SU. Die leichter siedenden Nichtfettsäuren, insbesondere die zwischen der C10- und C12-Fettsäure siedenden Stoffe, zum Beispiel das Pentadecanon, und maximal 5% C12-Fettsäure verbleiben in der Kopffraktion C6-10.
• Die Sumpffraktion C16-18SU enthält überwiegend den ungespaltenen Anteil und die ungesättigten Bestandteile mit maximal 0,5% C12-, 1% C14-Fettsäure und mindestens 2/3 des ungespaltenen Anteils und der ungesättigten Fettsäuren, bezogen auf die Spaltfettsäure C6-18.
• Der Seitenabzug unterhalb des Zulaufs der Fraktionierkolonne 2, der maximal 0,2% C10-Fettsäure enthält, gelangt in die nächste Fraktionierkolonne 3, die wie die übrigen Fraktionierkolonnen aus einem Abtriebs- und einem Verstärkungsteil bestehen. Hier wird die C12-Fettsäure mit einem Gehalt von mindestens 93 bzw. mindestens 99%, je nach eingesetztem Rohstoff, über Kopf und die C14(18)-Fraktion unterhalb des Zulaufs an der Seite mit einem Gehalt von maximal 5% C12- und maximal 30% C16/18-Fettsäure entnommen.
• In der Sumpffraktion C16-18SU der Fraktionierkolonne 3 sind maximal 0,5% C12- und 1% C14-Fettsäuren enthalten. Dieser Anteil kann zusammen mit der Sumpffraktion der Fraktionierkolonne 2 in Richtung Destillation 5 und/oder Stoffverbund 11 abgeführt werden oder auf andere Weise, zum Beispiel mittels C16/18-Fraktionierung, weiterverarbeitet werden. Der aus der Destillation erhaltene Rückstand 12 hat ein Restsäuregehalt entsprechend einer Säurezahl von maximal 60.
• Der Seitenabzug der zweiten Fraktionierkolonne 3 wird der dritten Fraktionierkolonne 4 seitlich zugeführt und dort in die C12/70-Fraktion über Kopf, die verkaufsfertige Fraktion C14 an der Seite oberhalb des Zulaufs und in einen Restanteil C16-18SU zerlegt. Die C12-Fettsäure fällt mit einem Gehalt von 65 bis 77% an. Die C14-Fettsäure hat einen Gehalt von mindestens 94 bzw. 98,5%, je nach dem Ausgangsprodukt Kokosöl oder Palmkernöl. Der Restanteil C16-18SU kann dem Stoffverbund (z.B. C18-Herstellung) direkt zugeführt werden.
• Die aus der Fraktionierkolonne 2 abgezogene Kopffraktion C6-10 wird nach einer speziellen Behandlung 6, nämlich einer Reinigung, seitlich einer vierten Fraktionierkolonne 7 zugeführt. Hier wird eine Kopffraktion abgetrennt, die die C6-Fettsäure und die leichter siedenden Nichtfettsäuren, insbesondere die zwischen der C6- und C8-Fettsäure siedenden Stoffe, zum Beispiel das Methylnonylketon, und maximal 50% C8-Fettsäure enthält und für die Herstellung von C6-Fettsäure verwendet wird.
• Seitlich oberhalb des Kolonnenzulaufs wird eine Fraktion abgezogen, die maximal 1% C6-Fettsäure, zwischen 54 und 64% bzw. 68 bis 72%, je nach eingesetztem Rohstoff, C8-Fettsäure und maximal 2% C12-Fettsäure enthält. Alternativ kann auch eine C8-Fraktion seitlich oberhalb des Kolonnenzulaufs abgezogen werden, die maximal 0,5 Gewichts-% C6- und mindestens 93 bzw. 99% C8-Fettsäure enthält.
• Im Sumpf ist außer den Fettsäuren mit 10 und 12 C-Atomen noch maximal 5% C8-Fettsäure enthalten. Diese Sumpffraktion C10-12SU wird einer fünften Fraktionierkolonne 8 seitlich zugeführt. Hier werden die Restbestandteile an C8-Fettsäure über Kopf abgetrennt. Sie enthalten maximal 50% C10-Fettsäure. Die Kopffraktion wird zurückgeführt und seitlich in die Fraktionierkolonne 7 zusammen mit der behandelten Kopffraktion C6-10 seitlich eingespeist. Eine C10-Fraktion, die maximal 1% C8- und mindestens 93 bzw. mindestens 98,5% C10-Fettsäure enthält, wird seitlich oberhalb des Zulaufs aus der Fraktionierkolonne 8 abgezogen. Die C12-Kettenbestandteile werden als Sumpffraktion erhalten. Sie enthalten maximal 1% C10-Fettsäure und/oder alle zwischen den C10- und C12-Fettsäuren siedenden Nichtfettsäuren. Die Sumpffraktion kann in die C12-Herstellung (Fraktionierkolonne 3) oder in die Spaltfettsäure C6-18 oder gegebenenfalls zur thermischen Entsorgung, d.h. zur Verbrennung geführt werden.
• 2 zeigt eine Variante zum Verfahren nach 1. Hier werden Rohfettsäuren mit unterschiedlichen Anteilen verarbeitet, die bis zu 10% an ungespaltenem Öl haben können. Diese Verfahrensvariante dient zur Herstellung großer Mengen von 70%iger C12-Fettsäure. Diese Fraktion wird im Unterschied zum Verfahren nach 1 oberhalb des Kolonnenzulaufs an der Seite entnommen. In 2 wird die Fraktion als "C12/70" bezeichnet. Sie enthält maximal 0,5 C8-, 2% C10-Fettsäure und 65 bis 77% an C12-Fettsäure. Die abgezogene Sumpffraktion C16-18SU enthält maximal 0,5% C12- und 1% C14-Fettsäure und wird wie in 1 zum Stoffverbund 11 oder zur Destillation 9 abgeführt.
• Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, die sich mit der Verarbeitung von Spaltfettsäure beschäftigen, die aus erucasäurereichem Rapsöl, abgekürzt Ra, hergestellt worden sind. Eingesetzt werden undestillierte Spaltfettsäuren (Ra16-22 in 3) mit einem ungespaltenen Anteil bis zu 8%.
• Nach einer wie in den bisher beschriebenen Verfahren durchgeführten Entwässerung im Trockner 1 wird die Spaltfettsäure der ersten Fraktionierkolonne 2 seitlich zugeführt. Hier erfolgt die Trennung in die drei Produktgruppen, die Kopffraktion Ra16-18, den Seitenabzug Ra18-20 und die Sumpffraktion Ra22'/85SU oder alternativ Ra22'/92SU. In der Kopffraktion sind maximal 5% Fettsäure mit einer Kettenlänge von mehr als 18 C-Atomen enthalten. Die Kopffraktion RA 16-18 kann direkt dem Stoffverbund in Richtung Sojaölverarbeitung zufließen oder in eine Härtung zur Herstellung von C16- und C18-Fettsäuren geleitet werden. Der seitlich oberhalb des Kolonnenzulaufs entnommene Seitenabzug Ra18-20 enthält mindestens 20% und maximal 60% C20- und C22-Fettsäuren. Der Seitenabzug wird dem Stoffverbund in Richtung Fischfettsäureverarbeitung zugeordnet.
• In der Sumpffraktion sind alternativ mindestens 84% C22'-Fettsäure (Erucasäure) oder mindestens 92% C22'-Fettsäure oder mindestens 92% C22'-Fettsäure zusammen mit maximal 0,2% C14-Dicarbonsäure enthalten. Der Apostroph zeigt an, daß es sich um einfach ungesättigte Fettsäuren handelt. Die Sumpffraktion kann einer Destillation 9 zur Herstellung von Erucasäure C22' oder alternativ zur Härtung 10 mittels Hydrierung und anschließender Destillation 13 zur Herstellung von Behensäure C22 zugeführt werden.
• Im ersten Fall sind in der Sumpffraktion vorzugsweise mindestens 92% C22'-Fettsäure und maximal 1 Unverseifbares enthalten, und das Endprodukt Erucasäure hat nach der Destillation einen Farbwert nach Hazen von maximal 200. Alternativ hat die zur Herstellung von Erucasäure eingesetzte Sumpffraktion einen Gehalt von mindestens 92 C22'-Fettsäure und maximal 1% Unverseifbarem sowie einen C14-Dicarbonsäuregehalt von maximal 0,2%, wobei das Endprodukt Erucasäure nach der Destillation einen Farbwert nach Hazen von maximal 200 hat.
• Bei der Herstellung der Behensäure erhält man nach der Härtung der Sumpffraktion bis zu einer Jodzahl von maximal 3 und einer anschließenden Destillation ein Produkt mit mindestens 84% C22-Fettsäure und maximal 2 Unverseifbarem. Für besonders hohe Qualitätsansprüche kann bei der Behensäureherstellung auch von einem Destillat vor der Durchführung der Härtung ausgegangen werden. In diesem Fall wird also zunächst destilliert und dann das erhaltene Destillat bis zu einer Jodzahl von maximal 1,5 gehärtet und anschließend erneut destilliert, um ein Produkt mit mindestens 84% C22-Fettsäure und maximal 1% Unverseifbarem zu erhalten, das einen Farbwert von Hazen von maximal 120 aufweist.
• Zur Weiterverarbeitung der Kopffraktion der Fraktionierkolonne 2 (3) werden die in den 4 und 5 im Fließbild dargestellten alternativen Varianten vorgeschlagen.
• In der Variante nach 4 wird die Kopffraktion nach einer Härtung bis zur einer Jodzahl von maximal 1 seitlich der Fraktionierkolonne 3 zugeführt. Die als C16/70 bezeichnete Kopffraktion enthält mindestens 62% und maximal 69% C16-Fettsäure. Die seitlich oberhalb des Zulaufs abgezogene verkaufsfertige Fraktion C18/92-94 enthält mindestens 93% und maximal 97% C18-Fettsäure. Das als C20(18)SU bezeichnete Sumpfprodukt enthält maximal 50% C18-Fettsäure. Es wird dem Stoffverbund zugeführt.
• Alternativ wird die Kopffraktion von Fraktionierkolonne 2 entsprechend dem Verfahren nach 5 weiterverarbeitet. Nach der Härtung bis zu einer Jodzahl von maximal 1 wird dieses Produkt der Fraktionierkolonne 3 seitlich zugeführt. Dort wird über Kopf das Produkt C16/70 entnommen, das mindestens 62% und maximal 69% C16-Fettsäure enthält. Im Sumpf wird das als C20(18)SU bezeichnete Produkt abgenommen, das maximal 1% C16-Fettsäure enthält. Es wird seitlich einer weiteren Fraktionierkolonne 4 zugeführt, an der die verkaufsfertige Fraktion C18/98-100 mit mindestens 98% C18-Fettsäure und maximal 1% C16-Fettsäure über Kopf und das als C20(18)SU bezeichnete Produkt mit maximal 50% C18-Fettsäure als Sumpf entnommen wird. Dieses Sumpfprodukt wird dem Stoffverbund zugeführt.

1

Trockner

2

erste Fraktionierkolonne

3

zweite Fraktionierkolonne

4

dritte Fraktionierkolonne

5

Nachlauf-Destillation

6

spezielle Behandlung

7

vierte Fraktionierkolonne

8

fünfte Fraktionierkolonne

9

Destillation

10

Härtung

11

Stoffverbund C16/18 Herstellung

12

Rückstand

13

Destillation

14

Rückstand

15

Rückstand

SpFs

Spalt-Fettsäure

SU

Sumpf

Ra

Rapsöl-Fettsäure

HRa

gehärtete Rapsöl-Fettsäure

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung gereinigter Fettsäurefraktionen mit 6 bis 18 C-Atomen durch Fraktionierung mittels einer Fraktionierkolonne, wobei durch Spaltung von Kokos- oder Palmkernöl ein Rohfettsäuregemisch mit 3 bis 10 Gewichts-% ungespaltenem Anteil erzeugt wird, das ungereinigte Rohfettsäuregemisch seitlich der Fraktionierkolonne zugeführt und zunächst in drei Fraktionen, • eine Kopffraktion mit Fettsäuren mit 6 bis 10 C-Atomen, • eine Sumpffraktion mit Fettsäuren mit 16 bis 18 C-Atomen, die auch den ungespaltenen Anteil enthält, und • einen Seitenabzug mit Fetsäuren mit 12 bis 14 C-Atomen aufgetrennt wird, dann jede der drei Fraktionen getrennt voneinander weiterbehandelt wird.
2. Verfahren zur Herstellung gereinigter Fettsäurefraktionen mit 16 bis 22 C-Atomen durch Fraktionierung mittels einer Fraktionierkolonne, wobei durch Spaltung von erucasäurereichem Rapsöl ein Rohfettsäuregemisch mit höchstens 8 Gewichts-% ungespaltenem Anteil erzeugt wird, das ungereinigte Rohfettsäuregemisch seitlich der Fraktionierkolonne zugeführt und zunächst in drei Fraktionen, • eine Kopffraktion mit Fettsäuren mit 16 bis 18 C-Atomen, • eine Sumpffraktion mit Fettsäuren mit 20 bis 22 C-Atomen, die auch den ungespaltenen Anteil enthält, und • einen Seitenabzug mit Fettsäuren mit 18 bis 20 C-Atomen aufgetrennt wird, dann jede der drei Fraktionen getrennt voneinander weiterbehandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Rohfettsäuregemisch trocknet, bevor man es in die drei genannten Fraktionen aufteilt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die mit unerwünschten Nebenprodukten verunreinigten Fraktionen gereinigt und/oder in die reinen Fettsäuren oder in Fettsäuregemische aufgetrennt werden.