DE19704473C2 - Verfahren zur Beseitigung von bei der Speisefettherstellung als Katalysator eingesetztem Nickel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beseitigung von bei der Speisefetther­ stellung als Katalysator eingesetztem Nickel aus einer größeren Menge Stearinfett, wobei das Gemisch nach einem Erhitzen einer Flüssig-Flüssig-Extraktion mit einer Säure unterzogen und dann unter Rückführung des Säurelösungsmittels getrennt und das Nickel weiter verwertet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage zur Beseiti­ gung von bei der Speisefettherstellung und dort bei der Härtung anfallenden Katalysa­ torrückständen in Form von Nickel im Stearinfett mit einem Aufnahmetank für das Ausgangsprodukt, einem Flüssig-Flüssig-Extraktor und einer Redestillation zur Durch­ führung des Verfahrens.

Unter Speisefetten versteht man vor allem Magarine, deren Fett nicht aus­ schließlich der Milch entstammt. Als Fettrohstoffe dienen meist in Mischung mitein­ ander Kokos- und Palmkernfett, gehärtete und nichtgehärtete Pflanzenöle, Rinderfein­ talk und gehärtetes Fisch- und Walöl. Bei der deutschen Produktion sind rund 90% der verarbeiteten Fette pflanzlichen Ursprungs. Die im vergangenen Jahrhundert entwickel­ te Magarine erreicht allein in Deutschland einen Wert von weit über 1 Milliarde DM. Bei der Herstellung werden flüssige ungesättigte pflanzliche oder tierische Fette durch Wasserstoffanlagerung an die ungesättigten Fettsäuren mit Nickel als Katalysator in feste, weniger ungesättigte Fette überführt. Dabei wird das Ausgangsöl im Mittel mit etwa 0,04-0,8% Nickel versetzt, woraufhin es unter Einleiten von Wasserstoff bei hohem Druck erhitzt und dabei gerührt wird. Danach wird der Katalysator also das Nickel abfiltriert. Das übrig bleibende Fett ist völlig nickelfrei. Nachteilig ist aller­ dings, dass der Katalysator Nickel in die für die Fettherstellung nicht brauchbaren Rest­ substanzen eingeht, wobei dieses sogenannte Stearinfett in aller Regel wegen des relativ hohen Nickelgehaltet nicht weiter verwertet werden kann. Das Gemisch aus Stearinfett und Nickel härtet bei Raumtemperatur aus und kann von daher nur mit besonderen Behältern transportiert werden und muss nach den heutigen Bestimmungen als Abfall entsorgt werden. Diese Entsorgung ist teuer und beispielsweise im Rahmen der Ver­ brennung nicht problemlos, weil aufgrund des Nickelgehaltes besondere Gasreinigungs­ verfahren eingesetzt werden müssen.

Aus Derwent Abstract 96-358655/36 ist zu entnehmen, dass man bei der Be- bzw. Verarbeitung von Stearinfett vorzugsweise mit heißem Wasser bzw. Dampf arbei­ tet. In Derwent Abstract 91-308253/42 ist angedeutet, dass Säuren und zwar Phosphor­ säuren, Zitronensäuren oder Milchsäuren eingesetzt werden sollen, um Nickel aus Fett bzw. dem Stearinfett herauszulösen. Damit wird eindeutig ein Verfahren gelehrt, das in eine wirtschaftlich nicht vertretbare Richtung weist. Der für das evtuelle Herauslösen des Nickels aus dem Stearinfett benötigte Aufwand ist unwirtschaftlich und vom Erfolg her auch unsicher. Auch der ergänzende Vorschlag, Natrium- bzw. Kaliumsalz ein­ zusetzen, kann die mit dem Verfahren verbundenen Probleme nicht beheben, sondern verstärkt sie sogar noch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Stearinfett auf einfache und wirtschaftliche, d. h. kostengünstige Art und Weise vom Katalysator Nickel zu befreien und dann so verwertbar zur Verfügung zu stellen, dass es ohne Gefahr, bei­ spielsweise als Ersatzbrennstoff o. Ä. eingesetzt werden kann.

Die Aufgabe wird dadurch verfahrensmäßig gelöst, dass die Flüssig-Flüssig- Extraktion mit einer ca. 20%igen Salzsäure vorgenommen, Nickelchlorid bei der Rede­ stillation ausgeschleust und das Reste von Lösungsmittel enthaltende, nickelfreie Stea­ rinfett gewaschen und neutralisiert und das Abwasser nach der Phasentrennung einer Reinigung unterzogen wird.

Damit steht ein Verfahren zur Verfügung, das eine wirtschaftliche und sichere Abtrennung des Nickels aus dem Stearinfett ermöglicht, wobei das verbleibende Stea­ rinfett dann problemlos als Ersatzbrennstoff o. Ä. eingesetzt werden kann. Denkbar ist auch der Einsatz in anderen Bereichen, wobei dies problemlos dadurch möglich wird, dass der Nickelgehalt auf einen so geringen Teil gebracht wird, dass er für alle Anwen­ dungen unproblematisch ist. Vorteilhaft ist dabei weiter, dass das bei der Redestillation der Lösungsmittels anfallende Nickelchlorid ebenfalls vorteilhaft eingesetzt werden kann und zwar beispielsweise ohne weitere Aufbereitung in der Galvanik, während beispielsweise das beim Einsatz anderer Säuren, beispielsweise Schwefelsäure anfallen­ de NiSO₄ in dieser Form gar nicht direkt weiter eingesetzt werden könnte. Es müsste vielmehr weiterbearbeitet werden, was nur mit erheblichem Kostenaufwand möglich wäre. Schließlich ist als weiterer Vorteil zu nennen, dass das beim Waschprozess an­ fallende Abwasser in geeigneten Anlagen so weiterbehandelt werden kann, dass es in den Vorfluter abzugeben ist. Damit ergibt sich ein insgesamt nicht nur umweltfreundli­ ches Verfahren, sondern ein Wertstoffrückgewinnungsverfahren, das Produkte erbringt, die problemlos weiterzuverwenden sind. Es hat sich gezeigt, dass gerade im Zusam­ menhang mit den hohen Nickelgehalten eine entsprechend konzentrierte Salzsäure die Möglichkeit bietet, ein gut weitertransportierbares und verwertbares Nickelchlorid her­ vorzubringen und darüber hinaus eine weitere Reinigung des Stearinfettes zu ermögli­ chen, indem nämlich die Salzsäure entsprechend ausgewaschen wird. Diese 20%ige Salzsäure kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und entsprechender Redesilla­ tion im Kreislauf geführt werden, sodass damit die Kosten des Verfahrens vorteilhaft begrenzt werden können; ganz davon abgesehen, dass die Kreislaufführung auch für die Umwelt erhebliche Vorteile bringt. Lediglich die über das Stearinfett mitausgetragenen Reste an Salzsäure müssen durch Frischsäure ergänzt bzw. ersetzt werden.

Nach dem Erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass das Ausgangs­ produkt zunächst einmal erhitzt und dann mit der Salzsäure zusammen einer Extraktion unterzogen wird. Diese Extraktion sollte zweckmäßigerweise bei 60 bis 95°C, vor­ zugsweise 70 bis 75°C durchgeführt werden, weil diese Erwärmung zunächst einmal notwendig ist, um das Stearinfett zu verflüssigen und zum anderen, um es der Salzsäure zugänglich zu machen. Bei entsprechender Verfahrensführung und einer Extraktion bei 60 bis 90°C reicht nicht nur eine 20%ige Salzsäure, sondern sie ergibt optimale Wer­ te. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Gemisch aus Stearinfett und Katalysator vorzugs­ weise Nickel bis zur Verflüssigung erhitzt und in der flüssigen Phase mit der Salzsäure zusammengeführt wird, weil dann die beschriebene optimale Extraktion ablaufen kann. Aufgrund der besonderen Verfahrensführung ist wie schon erwähnt eine annähernd vollständige Anreicherung des Nickels in der Salzsäure zu erreichen, sodass in aller Regel mit einer einzigen Stufe gearbeitet werden kann. Dabei kann wie bekannt im Gegenstrom gearbeitet werden, um die optimale Extraktion zu ermöglichen.

Ein für die weitere Verwertung zusätzlich aufbereitetes und optimiertes Stearin­ fett, das nickelfrei ist, erreicht man gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, dass das nickelfreie Stearinfett nach dem Waschen mit Natrium­ carbonatlösung neutralisiert und der Weiterverarbeitung, ggf. nach Durchlaufen einer Kühlstufe zugeführt wird. Auch im Anschluss an die Neutralisation erfolgt eine Phasen­ trennung, wobei das Abwasser der gleichen Behandlung zugeführt wird, wie das Ab­ wasser nach dem Waschvorgang. Es kann in der gleichen Anlage bearbeitet und be­ handelt werden. Das nickelfreie Stearinfett, das nun einen gewissen Anteil an NaCl kann dann wie beschrieben beispielsweise für die Herstellung von Kerzen oder auch in der Futtermittelindustrie eingesetzt werden.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Anlage mit einem Aufnahmetank für das Ausgangsprodukt, einem Flüssig-Flüssig-Extraktor und einer Redestillation zur Durchführung des Verfahrens, wobei dem Aufnahmetank eine Heizung zu- oder nach­ geordnet, der Flüssig-Flüssig-Extraktor mit einem Salzsäuretank verbunden und für das salzsäurehaltige Stearinfett eine Wascheinrichtung mit anschließender cp-Anlage vor­ gesehen ist. Unter cp-Anlage ist eine chemisch-physikalische Behandlungsanlage (Emul­ sionsaufbereitung bis Reinigung des Abwassers) zu verstehen. Eine derartige Anlage erlaubt die Durchführung des weiter vorn beschriebenen Verfahrens und sichert damit ein Herauslösen des problematischen Nickels aus dem Stearinfett und eine Verarbeitung bzw. eine Herstellung eines Stearinfettes, das nicht nur nickelfrei, sondern aufgrund der Behandlung mit Wasser auch salzsäurefrei ist. Eine derartige Anlage kann so ausgelegt werden, dass die gesamte derzeit anfallende Menge an verunreinigtem Stearinfett ver­ arbeitet und gereinigt werden kann.

Die Wirtschaftlichkeit einer derartigen Anlage wird gezielt dadurch erhöht, dass der Redestillationsbehälter mit dem Salzsäuretank über eine Altsäureleitung verbunden ist. Damit ist die Möglichkeit gegeben, das nach der Redestillation gereinigte Altsalz­ säurematerial wieder in den Kreislauf zurückzuführen, wobei aufgrund des hohen Rein­ heitsgrades nur geringe Mengen an Frischsäure jeweils benötigt werden, um die an­ fallenden Mengen an Stearinfett entsprechend aufzubereiten.

Weiter vorn ist bereits erläutert worden, dass mit Hilfe einer entsprechenden Wascheinrichtung das mit Resten von Salzsäure verunreinigte Stearinfett so aufzuarbei­ ten, dass es einer weiteren Verwertung zugeführt werden kann. Dabei ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass zur weiteren Optimierung des Endproduktes der Waschein­ richtung ein Neutralisationsbehälter mit Natriumcarbonatlösungs-Einlass und Phasen­ trennung nachteschaltet ist. Das gesamte Stearinfett wird über diesen Neutralisations­ behälter geleitet und mit Natriumcarbonatlösung beaufschlagt, so dass bei einer an­ schließenden Phasentrennung entsprechendes Abwasser und nickelfreies und sauberes Stearinfett zur Verfügung steht. Das Abwasser wird der weiter vorn erwähnten cp-An­ lage (chemisch-physikalische Behandlungsanlage) zugeführt und dort auf eine Qualität gereinigt, die eine Abgabe in den Vorfluter möglich macht.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass ein Verfahren und eine Anlage geschaffen worden sind, die das vor allem bei der Fetthärtung anfallende mit Nickel verunreinigte Stearinfett aufarbeitbar machen, und zwar soweit, dass es problem- und gefahrlos bei der Futtermittelherstellung u. ä. Verwertungsverfahren eingesetzt werden kann. Dabei wird mit Hilfe des Verfahrens weit mehr des schädli­ chen Nickelgehaltes aus dem Stearinfett herausgenommen, als dies nach den gesetzli­ chen Vorschriften nötig ist. Das die Anlage verlassende bzw. das nach Durchlaufen des Verfahrens zur Verfügung stehende Stearinfett hat lediglich noch einen Nickelgehalt von < 5 ppm, es ist also praktisch nickelfrei. Als Vorteile sind weiter hervorzuheben, dass neben dem praktisch nickelfreien Stearinfett auch Nickelchlorid ausgeschleust werden kann und zwar in fester Form, so dass eine Weiterverarbeitung beispielsweise bei der Nickelverhüttung möglich ist. Schließlich wird auch noch die Salzsäure soweit gereinigt, dass sie im Kreislauf geführt immer wieder eingesetzt werden kann, nur ergänzt durch eine geringe Menge an Frischsäure. Insgesamt ist damit ein Verfahren und eine Anlage zur Verfügung gestellt, die umweltverträglich ja sogar umweltscho­ nend ist, weil das bisher als Abfall zu bewertende Stearinfett nun insgesamt einer Ver­ wertung zugeführt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigt die einzige Figur eine schematisiert wiedergegebene Rückstandreinigungs­ anlage.

Das aus der Speisefettherstellung stammende Stearinfett wird über Tankfahr­ zeuge oder Schiffe angeliefert und der Rückstandsreinigungsanlage 1 übergeben und dort in den Aufnahmetank 2 gepumpt. Dieser Aufnahmetank 2 ist mit einer Heizung 3 versehen, um das Stearinfett in etwa flüssig zu halten und damit praktisch für den nach­ folgenden Reinigungsprozess vorbereitet.

Zur Rückstandsreinigungsanlage 1 gehört neben dem Aufnahmetank 2 mit der Heizung 3 auch ein Salzsäuretank 4, da die 20%ige Salzsäure für die Extraktion benö­ tigt wird. Während über die Altsäureleitung 6 gereinigte Altsalzsäure aus dem Prozess zugeführt wird, wird über die Frischsäureleitung 5 neue, frische Salzsäure zugeführt, soweit der Bedarf an Salzsäure nicht durch die Altsalzsäure gedeckt werden kann.

Quasi Mittelpunkt der Rückstandsreinigungsanlage 1 ist ein Flüssig-Flüssig-Ex­ traktor 8, dem einmal das nickelbelastete Stearinfett in flüssiger Form und andererseits die Salzsäure aus dem Salzsäuretank 4 zugeführt wird. Die Extraktion erfolgt bei 60-90°C, wobei im Rahmen der anschließenden Phasentrennung nickelhaltige Salzsäure und gereinigtes, nickelfreies Stearinfett mit Resten von Salzsäure in den weiteren Pro­ zess abgegeben werden.

Die nickelhaltige Salzsäure gelangt in den Redestillationsbehälter 9, wo im Rah­ men der Redestillation festes Nickelchlorid ausgeschleust und beispielsweise abgesackt und zur Hütte gebracht wird. Die entsprechend gereinigte Altsalzsäure gelangt über die Altsäureleitung 6 in den Salzsäuretank 4 zurück und von dort in den weiteren Prozess.

Das gereinigte nickelfreie Stearinfett mit Resten von Salzsäure wird einem Waschvorgang mit Wasser unterzogen, wozu die Wascheinrichtung 10 vorgesehen ist. Im Anschluss an den Waschvorgang mit Wasser erfolgt eine Phasentrennung, wobei das Abwasser wie in Fig. 1 verdeutlicht in der cp-Anlage (chemisch-physikalische Behand­ lungsanlage) 11 weiter behandelt und soweit abgereinigt wird, dass das Wasser in den Vorfluter abfließen kann.

Das die Wascheinrichtung 10 verlassende, gereinigte nickelfreie Stearinfett weist nun Reste an Salzsäure nicht mehr auf. Im Rahmen einer abschließenden Neutralisation wird das Stearinfett im Neutralisationsbehälter 12 mit Natriumcarbonatlösung in Ver­ bindung gebracht. Diese Natriumcarbonatlösung wird aus dem Tank 13 für diese Lö­ sung entnommen, wobei das dabei freigesetzte Abwasser wiederum der cp-Anlage 11 zur weiteren Verarbeitung und Reinigung zugeführt wird. Das nunmehr optimierte nickelfreie Stearinfett mit einem Nickelgehalt unter 5 ppm kann wie in Fig. 1 angedeu­ tet in Stearinfettfässern 14, 14', 14'' abgefüllt und weiter transportiert werden. Handelt es sich um große Mengen an Stearinfett, so sind natürlich auch andere Transportverfah­ ren und Behälter einsetzbar.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Beseitigung von bei der Speisefettherstellung als Kataly­ sator eingesetztem Nickel aus einer größeren Menge Stearinfett, wobei das Gemisch nach einem Erhitzen einer Flüssig-Flüssig-Extraktion mit einer Säure unterzogen und dann unter Rückführung des Säurelösungsmittels getrennt und das Nickel weiter ver­ wertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssig-Flüssig-Extraktion mit einer ca. 20%igen Salzsäure vorgenommen, Nickelchlorid bei der Redestillation ausgeschleust und das Reste von Lösungsmittel enthaltende, nickelfreie Stearinfett gewaschen und neutralisiert und das Abwasser nach der Phasentrennung einer Reinigung unterzogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Extraktion bei 60-95°C, vorzugsweise 70-75°C durchgeführt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das nickelfreie Stearinfett nach dem Waschen mit Natriumcarbonatlösung neutrali­ siert und der Weiterverarbeitung, ggf. nach Durchlaufen einer Kühlstufe, zugeführt wird.

4. Anlage zur Beseitigung von bei der Speisefettherstellung und dort bei der Härtung anfallenden Katalysatorrückständen in Form von Nickel im Stearinfett mit einem Aufnahmetank (2) für das Ausgangsprodukt, einem Flüssig-Flüssig-Extraktor (8) und einer Redestillation (9) zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aufnahmetank (2) eine Heizung (3) zu- oder nachgeordnet, dass der Flüssig- Flüssig-Extraktor (8) mit einem Salzsäuretank (4) verbunden und dass für das salzsäure­ haltige Stearinfett eine Wascheinrichtung (10) mit anschließender cp-Anlage (11) vor­ gesehen ist.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Redestillationsbehälter (9) mit dem Salzsäuretank (4) über eine Altsäureleitung (6) verbunden ist.

6. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wascheinrichtung (10) ein Neutralisationsbehälter (12) mit Natriumcarbonatlö­ sungs-Einlass und Phasentrennung nachgeschaltet ist.