DE3236977A1 - Verfahren zur geradeausdestillation von fettrohsaeuren, die zumindest teilweise ungesaettigt sind - Google Patents

Description

• teil an Monoen-Fettsäuremolekülen definiert wird. Das sei an zwei Beispielen erläutert, wobei die betrachteten Fettsäuremischungen folgende Zusammensetzung haben sollen: Palmöl-FS Doppelbindungen Doppelbindungszahle Mol % C14 2,45 0 0 C16 44,13 0 0 C18 4,73 ° ° C18' 39,10 1 x 39,10 ~ 39,10 C18'' 9,59 2 x 9,59 = 19,18 100,00 58,28 ßoya-FS Doppelbindungen Doppelbindungszahli Mol % C16 8,71 C18 3,92 C20 0,45 C16, 0,55 1 x 0,55 0,55 C18, 27,67 1 x 27,67 = C18" 52,68 2 x 52,68 = 105,36 C18'" 6,02 3 x 6,02 , 18,06 100,00 151,64 Nach dieser Definition ergeben sich für die mittleren Zusammensetzungen der wichtigsten industriell aufzuarbeitenden Säuren bezüglich der in ihnen enthaltenen Fettsäuren folgende Doppelbindungs- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Geradeausdestillation von Bettrohsäuren, die zumindest teilweise ungesättigt sind.
• Derartige Verfahren werden in der Regel so ausgeführt, daß in einer Vorstufe die Fettrohsäuren entgast, entwässert und die leichtsiedenden Komponenten abgetrennt werden In der Hauptstufe sowie in der Schlußstufe werden dann die nicht verdampfenden Bestandteile als Pechphase abgetrennt.
• Es hat sich gezeigt, daß in allen Stufen unerwünschte Nebenprodukte entstehen können, die nicht allein durch generelle Temperaturvorschriften, Aufenthaltszeiten, eindringenden Luftsauerstoff und dgl.
• erklärt werden können. Die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten ist insbesondere bei ungesa tigten Fettsäuren sehr hoch, hängt aber auch davon ab, wie die erforderliche Verdampfungswärme zugeführt wird und in welchem Aggregatzustand der Fettsäure die Warmezuführung erfolgt.
• Besonders große Reaktionsfähigkeit zeigen dabei konjugierte Anordnungen von Dien- und vor allem Trien-Doppelbindungen, wie sie bei der destillativen Aufarbeitung von anhydrierten Rohsäuren auftreten, was deshalb bei der Ausbildung der Verdampfer Berücksichtigung finden muß. Sie entstehen hier während des Hydriervorganges durch von den Metallen der Hydrier-Katalysatoren ausgelöste innermolekulare Umlagerungen.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die wichtigsten Einflußgrößen für die Bildung unerwünschter Nebenprodukte die Temperatur, die mit heißer Fettsäure in Berührung kommende ltuftsauerstoffmenge und vor allem der Grad der Ungesättigkeit der aufzuarbeitenden Fettsäuremoleküle ist. Es hat sich herausgestellt, daß zur Erfassung der Zusammenhänge und zur Aufstellung einer technischen Lehre der Grad der Ungesättigkeit als der molprozentige Anzahlen pro Mol Fettsäure: Doppelbindungs zahlen 1) Cocosöl-FS 7,*15 2) Palmkernöl-FS 13,25 3) Talg-FS 52,97 4) Palmöl-FS 58,28 5) Schmalz-FS 61,16 6) Erdnußöl-FS 110,32 7) Baumwollsaatöl-FS 120,02 8) Rapsöl-FS 131,12 9) Sonnenblumenöl-FS 149,57 10) Soyaöl-FS 151,64 11) Leinöl-FS 211,45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bildung der unerwünschten Nebenprodukte unabhängig von den Doppelbindungszahlen so klein wie möglich zu machen und unter einem vorgegebenen Wert zu halten.
• Die Lösung der Aufgabe erfolgt gemäß der technischen Lehre des tspruches 1. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 bejchrieben.
• Hinsichtlich der thermischen Empfindlichkeit ist nach Beobachtunge: hiernach die folgende Unterscheidung entsprechend der Zahl der Dop pelbindungen pro Mol aufzuarbeitender Fettsäure des Rohsäureeinsat zes zu machen: 1) <80 Doppelbindungen 2) 80 - 160 Doppelbindungen 3) >160 Doppelbindungen Von den industriell aufzuarbeitenden Rohsäuren zählen die Säuren 1 - 5 zur ersten Gruppe, die üblichen vegetabilischen Rohsäuren zur Gruppe 2. Diese Gruppen bedingen unterschiedliche maximal zulässige Temperaturwerte für den Sumpfablauf der Vorstufe, den Zirkulationsstrom des Fallfilmverdampfers der Hauptstufe sowie den entsprechenden Strom der Schlußstufe.
• Ein Durchlauffallfilmverdampfer mit einer Aufenthaltszeit von <30 Sekunden, wie er früher empfohlen wurde, hat sich für die Schlußstufe deshalb nicht bewährt, weil zur trbertragung der in dieser Stufe erforderlichen Wärmeleistung stets nur zu niedrige Flüssigkeitsbelastungen resultieren, mit denen eine vollständige Abdeckung durch den herablaufenden und auszudampfenden Flüssigkeitsfilm nicht gewährleistet; werden kann. Andererseits kann man nach meinen Beobachtungen aber für die Aufarbeitung von Fettsäuren mit >80 Doppelbindungen der Gruppen 2 und 3 davon ausgehen, daß der Fettsäureanteil des Zirkulationsstromes der Schlußstufe praktisch nur noch gesättigte Fettsäuren und solche mit einer Doppelbindung enthalten, die höhere Temperaturen vertragen als Dien- und Trien-Fettsäuren, so daß in dieser Stufe Temperaturen bis 2500 C zugelassen werden können, wenn gleichzeitig bezogen auf den Fettsäuredestillatanfall in dieser Stufe in den Fettsäurefilmverdampfe: kopf stündlich 0,5 - 3 Gew% und vorzugsweise 1 - 2 Gew%, die auf die Einsatzmenge bezogen lediglich 0.013 - 0,075 Gew% bzw. 0.025 - 0.05 Gew% entsprechen, aufgegeben werden. Die hierdzrch verursachte Nehrbelastung des Hauptvakuumsystems ist unbedeutend. Diese geringe Treibdampfzugabe verhindert aber wirksam die in diesem Tem peraturbereich leicht eintretende Dehydratisierung zu Fetteäureanhydriden! Bezogen auf den Destillat anfall dieser Stufe ist die zugeführte Trägerdampfmenge aber doch so groß, daß sie eine merklich Siedetemperaturerniedrigung des Zirkulationsstromes mit der Sonnen tration des Pechabzuges bewirkt. Für Soya-Fettsäuren haben diese Temperaturerniedrigungen bei 4, 10,7 und 13,3 mbar in Abhängigkeit von der Treibdampfmenge folgende Werte: In dieser Hinsicht am meisten gefährdet ist die Hauptstufe, da man für den Zirkulationsstrom des Hauptfallfilmverdampfers mit einer mittleren Verweilzeit im Zirkulationsstrom, der laufend mit der Heizfläche des Fallfilmverdampfers in Kontakt kommt, von durchschnittlich etwa 20 Minuten zu rechnen hat.
• Als maximale Grenztemperaturen in 0 und zugeordnete maximale Arbeitsdrucke in mbar für den Zirkulationsstrom des Fallfilmverdampfers fand ich folgende Werte, die im Hinblick auf die Hauptlaufqualität nicht überschritten werden dürfen.
• Gruppe Nr. Anzahl der Doppelbindungen Maximalwerte für Temp. Druck oC mbar 1 (80 2300 C 9,3 2 80 - 160 2200 C 6 3 5160 2100 C 3,8 Diese Grenzwerte haben vorzugsweise einzeln oder insgesamt zur Voraussetzung, daß 1. der im Verdampfer entwickelte Dampf nur einen Druckverlust zu überwinden hat, der kleiner als 10% des in einem anschließenden Abscheideraum herrschenden Druckes ist, 2. die Flüssigkeitsbelastungen der Verdampferrohre am unteren Ende zwischen 1,8 und 3 m3/m.h bezogen auf den inneren Rohrumfang und vorzugsweise zwischen 2 und 2,5 m3/m.h beträgt, 3. die durchschnittliche mittlere Aufenthaltszeit des aus dem Kreislauf für die Schlußstufe abgenommenen Produktes 20 Minuten nicht überschreitet und vorteilhafterweise bei 10 Minuten liegt, 4. die mittlere Temperaturdifferenz zwischen dem Heizmedium und dem verdampfenden Fettsäurefilm entsprechend der Doppelbindungszahl der Rohsäure folgende Maximalwerte nicht überschrei- Gew % Treibdampf Çt in °C bei 4 mbar 10,7 mabr 13,3 mbar 0 0 0 0 0,5 3,0 3,1 3,2 1,0 6,0 6,4 6,7 2,0 9,8 10,0 11,6 3,0 12,3 13,8 15,0 4,0 14,2 17,0 18,9 6,0 17,0 22,8 24,1 8,0 15,2 28,0 29,0 10,0 20,9 32,0 33,6 Für diese Bedingungen betragen die Siedepunkte der zirkulierenden Mischungen, aus denen jeweils die Pechrückstände abgezogen werden, ohne Treibdampf zugabe 242,2 C, 2680 C und 275° 0. Mit praktisch der gleichen Rückstandszusammensetzung und dementsprechend gleichen Rückstandstemperaturen hat man bei nahezu allen Rohsäuren zu rechnen, die industriell der Geradeausdxstillation unterworfen werden.
• Die erwähnte obere Grenztemperatur von 2500 C für den Ereislaufstrom der Schlußstufe läßt sich durch Variation der Treibdampfzugabe innerhalb der angegebenen Grenzen der Treibdampfzugabe bis zu einem Arbeitsdruck von 8 mbar einhalten. Für Arbeitsdrucke von 10,7 und 13,3 mbar wären höhere Treibdampfzugaben von 6 bzw. 8 Gew% erforderlich, um unter diese Grenztemperatur zu kommen, die dann allerdings auch von dem Vakuumsystem bei dem entsprechenden Arbeitsdruck bewältigt werden müssen.
• Ganz anders liegen nach meinen Beobachtungen die Verhältnisse für die Vorlauf- und Hauptstufe. In beiden Fällen hat man sowohl für den Flüssigkeitsfilm als auch für die Jeweilige Dampfphase bei den Gruppen 2 und 3 infolge ihres Gehaltes an > 80 Doppelbindungen pro 100 Mol Fettsäure mit höherer thermischer Empfindlichkeit zu rechnen, denen deshalb niedrigere Grenztemperaturen zuzuordnen sind.
• tet: Doppelbindungszahlen Maximalwerte der mittleren Temperaturdifferenz <80 350 C 80 - 160 250 C >160 200 C Demgegenüber liegt die Verweilzeit auf den Fallfilmheizflächen des Abtriebsteils der Vorstufe nur in der Größenordnung von C30 Sekun den. Im Hinblick auf die gegenüber den im Zirkulationsstrom des Fallfilmverdampfers der Hauptstufe herrschende mittlere Aufenthaltezeit von ca. 20 Minuten liegen die Verhältnisse hier mit (30 sec. also wesentlich günstiger, so daß eine höhere thermische Beanspruchung hinsichtlich der zulässigen Maximaltemperatur erlaubt ist. Dies wird noch verstärkt durch die Gegenwart des Wasserdampfej sowohl aus dem Wassergehalt der Rohsäure als auch aus dem im Sumpf der Vorkolonne unterhalb des Abtriebsfallfilmverdampfers eingespeisten Menge an Edeltreibdampf. Durch diese beiden Trägerdampfquellen läßt sich das zur Vorlaufabtrennung erforderliche Rücklaufverhältnis von bezogen auf den organischen Destillat anfall im anschließenden Destillatscheider 2 - 50 und vorzugsweise 5 - 20, wobei der organische Destillat abzug aus dem Scheider je nach der Qualität der aufzuarbeitenden Rohsäure zwischen 0,1 und 2% und vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8% beträgt, einhalten.
• Andererseits bewegt sich die Flüssigkeitsfilmbelastung auf den inneren Rohrflächen des Filmverdampfers mit 0,8 - 1,2 m3/m.h an der unteren Grenze zur Erzeugung eines laufend geschlossenen Flüssigkeitsfilm über Länge und Umfang. Es muß daher damit gerechnet werden, daß der sich entwickelnde, Fettsäure enthaltende Dampf direkt mit der heißen inneren Rohrwand der Verdampferrohre in Berührung kommt. Aus diesem Grunde sind auch hier für die Heizmitteltemperatur Je nach der Anzahl der Doppelbindungen ganz bestimmte Maximalwerte einzuhalten, wenn thermische Schädigungen vermieden wE den sollen. Wegen der Dämpfeüberhitzungsgefahr sollte die Temperati; differenz zwischen Heizmedium und dem aufzuheizenden herablaufender Fettsäure-Flüssigkeitsfilm 200 C nicht überschreiten. Damit ergeber sich für den letzteren nach der Anzahl der Doppelbindungen folgende nicht zu überschreitende Grenzwerte für die Sumpfablauftemperatur der Vorkolonne: Gruppe Nr. Anzahl der Doppelbindungen Maximal Temperatur werte für Sumpfabl 1 (80 2400 C 2 80 - 160 2350 C 3 >160 2300 C Diese unterschiedlichen Temperaturwerte für den Sumpfablauf der VOI stufe bedeuten, daß mit fallender Temperatur auch gleichzeitig die Sumpf zugegebene Treibdampfmenge ansteigt, um auf die erforderliche Verdampfungsmenge an organischen Komponenten zur Einhaltung des benötigten Rücklaufverhältnisses zu kommen. Für die Qualität des Fett säuredestillats der anschließenden Hauptstufe ist es nach meinen Feststellungen ganz entscheidend, daß die Vorlaufkomponenten schnel und vollständig von der Rohsäure in der Vorstufe abgetrennt werden.
• Das beschriebene Verfahren sei nachstehend am Beispiel der DestillE tion einer Soyarohsäure folgender Zusammensetzung anhand des Fließbildes der Abb. 1 näher erläutert.
• H20 130,0 kg/h 130,0 kg/h

  C14 FS 6,4 kg/h

  C16~SS 508,2 kg/h

  0161-FS 4,0 kg/h

  C18~FS 286,2 kg/h

  C18'-FS 1526,4 kg/h # 6356,7 kg/h

  C18"-FS 3372,6 kg/h

  C18l"-FS 487,8 kg/h

  C20 BS 38,1 kg/h

  0201-FS 127,0 kg/h

  Oel 250,0 kg/h 250,0 kg/h

  6736,7 kg/h 6736,7 kg/h

  Vber die Zuleitung 1 wird mittels der Zulaufpumpe 2 vom Tank stündlich 6682,4 kg Rohsäure der angegebenen Zusammensetzung mit einer Zulauftemperatur von ca. 600 C über die Druckleitung 3 der Entgasungsrieselstufe 4 oberhalb der in der Säule angeordneten Rieselelemente zugeführt. Sie ist vom Kopf aus über die Vakuumleitung 5 mit dem Hauptkondensator 18 der nachfolgenden Vorstufe zur Entlüftung und Evakuierung bis auf einen Kopfdruck von 200 mbar verbunden. Im Sumpf der Entgasungsstufe 4 befindet sich die Zugabestelle 7 für den zur Unterstützung der Entgasung erforderlichen Edelstrippdampf in einer Menge von 5 - 30 kg/h und vorzugsweise 10 - 20 kg/h, der mit den zuletzt angegebenen Mengen eine Temperaturerhöhung des Zulaufs von 1,5 - 3,00 C bewirkt.
• Aus dem Sumpf der Entgasungsstufe wird der entgaste Zulauf über die Saugleitung 8, Förderpu pe 9 und Druckleitung 10 zum Wärmetausch dem Hauptdestillatkühler 11, wo eine Aufwärmung des Zulaufs von 600 C bis auf 1400 C mit gleichzeitiger Abkühlung des DestillatE von 1880 C auf 1020 C erfolgt, dem Wärmetauscherkondensator 12 der Hauptstufe zur Aufwärmung des Zulaufs bis auf ca. 175° C, dem Dephlegmierkondensator 13 der Vorlauf- und Entwässerungsstufe zur Aufheizung bis auf 1800 C zugeführt. Die Restaufwärmung bis auf Zulauftemperatur von 2250 C erfolgt im Wärmetauscher 14, der mit einem Hochtemperaturheizmedium beheizt wird, wobei für die Heizmitteleintrittstemperatur von 2500 C die mittlere Demperaturdifferenz 2?,4o C beträgt. Für eine Austauschfläche von 60 m2 ergibt sich eine Wärmedurchgangszahl k von 132,7 kcal/m2 . °C 0 . h.
• Vor Eintritt in die Vorkolonne 16 oberhalb des Flüssigkeitsverteilers 16a für den Abtriebsfallfilmverdampfer 16b befindet sich in der Zulaufleitung das Entspannungsventil 15, das durch auf den beim Zulauf herrschenden Druck von 210 mbar entspannt wird, wobei zusammen mit 125 kg Wasser ca. 161 kg Fettsäure und Leichtsieder spontan verdampfen. Die dabei entwickelten Dämpfe treten zusammen mit den aus dem Abtriebsfallfilmverdampfer 16b entwickelten in den darüber senkrecht angeordneten Dephlegmierfallfilmkon densator 13 ein. Das hier auf den Innenseiten der Kühlrohre niedergeschlagene Rücklaufkondensat bewegt sich im Gegenstrom zu den aufsteigenden Dämpfen und tauscht sich mit diesen aus. Bei der vor gesehenen Rohrlänge von 2 m bei 38 mm Innendurchmesser entspricht dieser Gegenstromfallfilm-Dephlegmatorkondens ator einer Austauschwirksamkeit von mehr als zwei theoretischen Austauscheinheiten.
• Mit 178° C treten die den Dephlegmierteil 13 verlassenden Dämpfe in den Kopf 16c ein, um von hier über Rohrleitung 17 dem Endkonden sator 18 mit 45 m2 Austauschfläche und anschließendem Gaskühler 19 5 mit 45m02 Austauschfläche 20 zugeführt zu werden, aus dem die Inerte mit 45° C der Vakuumanschlußleitung 20 zugeführt werden. Der Druck am Austritt des Gaskühlers beträgt 200 mbar. Unter diesen Verhältnissen wird die Vakuumanlage zusätzlich zum Inertgas Luft von 3 kg, aus der Entgasungsstufe 4 und der Vorkolonne 16 noch entsprechend dem Wasserdampfpartialdruck mit zu 2 kg/h Wasserdampf belastet. Der Anschluß der Entgasungskolonne 4 erfolgt an den entsprechend erweiterten Kondensataustrittsstutzen 18a des Kondensators 18, so dai das mit ca. 630 C ankommende Abgas der Entgasungsstufe 4 im Konden sator 18 und Gaskühler 19 zusammen mit dem Abgas der Vorstufe auf die erwähnte Austrittstemperatur von 450 C heruntergekühlt wird.
• Dieser Temperatur entspricht der Wassergehalt des abgehenden Gases Das im Kondensator 18 erzeugte flüssige Kondensat aus Wasser und organischen Anteilen, die nur sehr wenig ineinander löslich sind, wird über Leitung 22 dem Scheider 23 zugeführt, in dem die Scheidung in eine obere organische Phase von stündlich 25 kg und eine untere wässerige Phase von ca. 177 kg/h stattfindet.
• 50 kg der wässerigen Phase entfallen auf die im Sumpf 16f des Abtriebsfallfilmverdampfers 16b über 16g zugegebene Menge an Edelstrippdampf. Die hier laufend anfallende, mit organischen Anteilen für etwa 50 - 55° C gesättigte Wasserphase wird zur weiteren Ausscheidung von organischen Anteilen mit dem Strahlerabwasser vereinigt und in einem besonderen, hier nicht gezeigten Kreislauf bis auf ca. 250 C heruntergekühlt. Bei einer Aufenthaltszeit von mehr als zwei Stunden sammeln sich weitere organische Anteile an der Oberfläche, wo sie von Zeit zu Zeit abgeschöpft werden müssen, um in dem aus dem anschließenden Kühlwasserzikulationsstrom für die Einspritzkühler der Vakuumanlage abgezweigten Abwasseranfall auf den zulässigen Gehalt an organischen Bestandteilen zu kommen.
• Das unten aus dem Dephlegmator 13 der Vorstufe austretende Eondensat wird durch eine Sammelvorrichtung 16d mit ausreichend freiem Querschnitt für die aufsteiegenden Dämpfe und der-Mengenmaßanordnung 16e erfaßt und gemeinsam mit der Flüssigkeitsphase des Zulaufstromes, wie bereits erwähnt, nach dem Entspannungsventil 15 dem Flüssigkeitsverteiler 16a zugeführt.
• Im Abtriebsfallfilmverdamiifar 16b erfolgt das Ausstrippen der restlichen Wasser- und Vorlaufanteile unter Zugabe von Edeldampf entsprechender Menge in den Sumpf 16f mittels der Verteileranordnung 16g. Bei einer Rohrlänge von 8 m stehen für das Abstrippen 6 - 8 theoretische Austauscheinheiten zur Verfügung.
• Zusätzlich zu den 6736,7 kg Zulauf werden in die Vorkolonne 16 zur Aufgabe auf den Verteilerboden 16a über die Druckleitung 24 der Pumpe 25 im Bedarfsfalls die 165 kg/h anfallende Destillatphase der Pechstufe zugegeben, um auch diese durch Doppeldestillation in der Hauptstufe als Hauptdestillat zu gewinnen.
• Durch die dem Abtriebsfallfilmverdampfer 16b zugeführte Wärme erfolgt Aufheizung der Fettsäure bis auf die für Soyafettsäuren zulässige Ablauftemperatur von 2350 0. Der Abtriebsfilmverdampfer besteht aus 50 Rohren von 57 mm äußerem und 53 mm innerem Durchmesser.
• die eine Länge von 8 m haben. Die für den Gegenstromaustausch zur Verfügung stehende Austauschfläche beträgt 71,63 m2. Für die innere Umfangslänge von 8,33 m ergibt sich eine Flüssigkeitsbelastung von 1,07 m3/m.h. Für die im Sumpf 16f über den Verteiler 16g zugegebene Trägerdampfmenge einschließlich des vom Dampf mitgeführten Fettsäureanteils von ca. 80 kg/h ergibt sich am Kopf der Verdampferrohre für den dort herrschenden Druck eine vergleichbare Luftgeschwindigkeit von VL D 3,39 m/sec., die für derartige Rohrdurchmesser im zulässigen Belastungsbereich für die hier herrschende Gegenstromführung des aufsteigenden Dampfes und des an der Rohrwand herablaufenden Flüssigkeitsfilms liegt.
• Über die Saugleitung 26, die Pumpe 27 und die Druckleitung 28 mit dem Entspannungsventil 29 erfolgt die Einspeisung der vom Vorlauf befreiten Rohsäure in den unter 4 mbar stehenden Abscheider 30a der Hauptverdampfungsstufe 30. Durch die Entspannung verdampfen ca. 1900 kg Fettsäure spontan. Die flüssig verbleibenden 4792,4 kg vermischen sich im Sumpf dieses Abscheiders 30a mit dem flüssigen Anteil des ca. 180 m3/h betragenden Zirkulationsstromes des zugehörigen Hauptfallfilmverdampfers , aus dem 460 kg/h als Zulauf für die anschließende Pechstufe abgezweigt werden. Die Zirkulation erfolgt mittels der Bermeticpumpe 30b über Saug- und Druckleitung 30c auf den im Verdampferkopf 30d angeordneten Flüssigkeitsverteiler 3C durch den gewährleistet wird, daß die Rohrwände aller 360 Verdampferrohre des Rohrpakets 30f von 76 mm Bußen- und 72 mm Innendurchmesser sowie 1000 mm Länge gleichmäßig über Umfang und Länge mit Flüssigkeit beaufschlagt werden. -Für die zur Verfügung stehende Austauschfläche von 86,0 m2 betragen einerseits zur tSbertragung von von 1779 390 kJ bei einer mittleren Temperaturdifferenz von 20 C zwischen dem Hochtemperaturheizmedium und dem verdampfenden Fettsäurefilm die Wärmedurchgangszahl 247,1 kcal/m2 .00 h und'andererseits der Druckverlust, den die im Fallfilmverdampfer entwickelten Dämpfe dort zu überwinden haben, nur 0,133 mbar und damit( 5% des im zugehörigen Abscheideraum 30a herreschenden Druckes von 4 mbar.
• Dabei betragen die flüssigkeitsbelastungen pro m Rohrumfang am oberen und unteren Ende der Verdampferrohre 2,20 und 2,12 m3-/m.h, so daß über Länge und Umfang ein geschlossener Flüssigkeitsfilm gewährleistet ist.
• Die im Abscheideraum 30a infolge Entspannung des Zulaufs und der Verdampfung des Fallfilmverdampfers herrschende vergleichbare Luftgeschwindigkeit beträgt bei dem gewählten Durchmesser von 4,2 m unterhalb der Euroform-Flüssigkeitstropfenabscheiders 30g bei 4 mbar 0,700 m/s und oberhalb 30g für den dort herrschenden Druck von 3,33 mbar 7,48 m/s.
• In dem darüber angeordneten Wärmetauscherkondensator 12 werden 565218 kJ Kondensationswärme den Dämpfen zur VOrheizung des Zulaufs von 1400 C bis auf 5175° C entzogen. Die hierfür zur Verfügung stehende Austauschfläche von 30 m2 entspricht einer Wärmedurchgangszahl k t 180,1 kcal/m h. Insgesamt sind in der Kondensationszone 2524640 kJ/h abzuführen, wofür der über dem Wärmetauscherkondensator 12 angeordnete, mit Kühlwasser von 400 C beaufschlagte Endkondensator 31 mit 30 m2 so ausgelegt ist, daß dieser auch beim Abfahren, wenn vom Wårmetauscherkondensator 12 nach dem Abstellen des Zulaufs keine çarme mehr abgenommen wird, die genannte Gesamtkondensationswärme aufnehmen kann. Für die vorgesehenen Kühlwasser-Ein- und Austrittstemperaturen von 400 C und 550 C beträgt unter den genannten Verhältnissen die Wärmedurchgangszahl 165,6 für die volle Leistung ohne Produktvorwärmung in 12.
• In der Abgasleitung direkt oberhalb des Wasserkondensators 31 zur Abscheidung feinster mitgerissener Flüssigkeitströpfchen aus dem den Kondensator verlassenden Abgasstrom von 3 kg/h Wasserdampf aus dem Zulaufstrom und(2 kg/h Falschluft befinder sich ein entsprecher dimensionierter Euroform-Tropfenabscheider 32, bevor es in die Vakuumleitung 33 geht, die über die Rippenrohrkühlfalle 34 zur fünfstufigen Vakuum-Dampfstrahlanlage 35 für einen Saugdruck von 1,33 mbar führt, nachdem in diese Leitung noch die entsprechende Vakuumleitung der bei gleichem Knopfdruck wie die Hauptstufe arbeitenden Schlußstufe zur Pechabtrennung mündete. Sie liefert maximal 2 kg/h Wasserdampf und<1 kg/h Falschluft, so daß vom Vakuumaggregat 35 maximal 5 kg/h Wasserdampf und 3 kg/h Falschluft bei 1,33 mbE Ansaugdruck abzusaugen sind. Die dritte bei 193,3 mbar erbeitende Strahlerstufe, in die zusätzlich die Abgase der Entgasungsstufe 4 und der Vorstufe 16 gelangen, wird darüberhinaus mit 2 kg/h Wasserdampf und 2 kg/h Falschluft belastet.Bei einer Eintrittstemperatur des in die Einspritzkondensatoren der Vakuumanlage eintretenden Kreislaufwassers von 250 C wird der enthaltene Wasserdampfanteil des vom Vakuumaggregat 35 abzusaugenden Abgasstromes bereit£ im ersten praktisch vollständig niedergeschlagen, so daß die weiteren Stufen im wesentlichen nur noch durch das verbliebene Inertgas belastet werden. Für die genannte Leistung beträgt der stündliche Dampfverbrauch des erforderlichen Vakuumdampfstrahlaggregats bei 8bar Dampfdruck lediglich 115,5 kg/h oder 18,6 kg/to Fettsäuredestill at.
• Das aus der Hauptstufe mit Siedetemperatur von 1880 C über Destillatableitung 36 ablaufende Destillat von 6232,4 kg/h wird im Gegenstromwärmetauscher 11, wie bereits erwähnt wurde, zur ersten Autheizung des Zulaufs von 600 C bis auf 1400 C benutzt, wobei die auszutauschende Wärmemenge 1 172 304 kJ/h beträgt. Für die Austauschfläche von 50 m2 beträgt die Wärmedurchgangszahl k = 136,9 kcal/m2- 0. h. Die Abkühlung des Destillats bis auf 600 C erfolgt im nachgeschalteten, mit KiShlwasser von 450 C Eintritts-und 600 C Austrittstemperatur betriebenen Destillatkühler 37 mit 60 m2 Kühlfläche für die abzuführende Wärmemenge von 753 624 kJ/h, wobei die Wärmedurchgangszahl k = 119,5 kcal/m2.00. h beträgt.
• Die mittels der Zirkulationspumpe 30b des Fallfilmverdampfers der Hauptstufe 30 auf den Kopfverteiler 38b im Kopf 38a des Fallfilmverdampferrohrbündels 38c der Schlußstufe 38 gepumpte Menge von 460 kg/h hat eine Temperatur von 2120 C, während der Zirkulationskreislauf dieses Fallfilmverdampfers eine Temperatur von 2380 C bei einem Druck von 3,33 mbar im zugehörigen Abscheider 38d von 800 mm Durfhmesser hat. Die Zirkulation erfolgt über die Saug- und Druckleitungen 38e mittels der Zirkulationspumpe 38f. Das Rohrpaket 38c des Fallfilmverdampfers besteht aus 16 Rohren von 76 mm Außendurchmesser bei 2 mm Wandstärke und 2 m Rohrlänge.
• Zur Vermeidung von Anhydridbildung wird in den Fallfilmverdampferkopf 38a über die Zuleitung 38g Edeldampf in einer Menge von 2 kg/h eingespeist, der gleichzeitig eine entsprechende Siedetemperaturerniedrigung bewirkt.
• Die in 38c zu übertragende Wärmemenge beträgt 113044 kJ/h. Für die Austauschfläche von ?64 m2 und eine mittlere Temperaturdifferenz von 150 C beträgt die zugehörige Wärmedurchgangszahl k 1 235,6 kcal/ m2, °C- h bei einem zulässigen Druckverlust von 0,21 mbar und einer Zirkulationsmenge von 8 m3/h. Aus dem Kreislauf erfolgt die Pechabnahme mit 295 kg/h über die Pechleitung 39, das im Pechkühler 40 mit einer Austauschfläche von 4 m2 von 2380 C bis auf 800 C herunter gekühlt wird. Dabei erwärmt sich das Kühlwasser von 500 C auf 650 C.
• Die dabei auszutauschende Wärmemenge beträgt 117230 kJ/h. Unter den genannten Verhältnissen ergibt sich eine Wärmedurchgangszahl k = 96, Von den im Abscheideraum 38d mit VL 0,682 m/s aufsteigenden Dämpfe werden lediglich die 165 kg/h Fettsäure, jedoch nicht die 2 kg/h Was serdampf im Kondensator mit eingebautem Gaskühlerteil 38h mittels Kühlwasser von 500 C Eintritts- und 650 C Austrittstemperatur kondensiert, wobei 64895 kJ/h abzuführen sind.
• Für die Austauschfläche einschließlich Gaskühlteil von 2,5 m² beträgt die mittlere iårmedurchgangszahl 82,5 kcal/m2 0 C zuh. Das den Kondensator verlassende Abgas von 2 kg/h Wasserdampf und <1 kg/h Falschluft hat eine Temperatur von 600 C. Zur Abscheidung mitgerissener Flüssigkeitsteilchen befindet sich direkt oberhalb des Kondensators ein kleiner Euroformabscheider 30i. Sofern der Destillatanfall nicht mittels der Austragepumpe der Vorkolonne zugeführt wird, erfolgt seine Entnahme über Leitung 41 und den Produktkühler 42 von 2,5 m2 Kühlfläche zur Abkühlung des Destillatabzuges von ca. 1900 C bis auf 600 C. Die auszutauschende Wärmemenge beträgt 62216 kJ/h und die Wärmedurchgangszahl k n 82,5 kcal/m2.0 0.h

Claims (14)

Verfahren zur Geradeausdestillation von Fettrohsäuren, die zumindest teilweise ungesättigt sind. A n s r ü c h e.

1. Verfahren zur Geradeausdestillation von Fettrohsäuren, die zumindest teilweise ungesättigt sind, wobei die Destillation in einer Vorstufe, in der die Abtrennung des Wassers und des Vorlaufs stattfindet und in einer Hauptstufe sowie gegebenenfalls in einer Schlußstufe erfolgt, wobei in der Vorstufe und der Hauptstufe Rieselverdampfer, vorzugsweise Ballfilmverdampfer Verwendung finden, dadurch geksnnzeichnet, daß in der Hauptstufe Fettrohsäuren mit einer Doppelbindungszahl von weniger als 80 bei Temperaturen bis maximal 2300 C und zugeordneten Drücken bis maximal 9,3 mbar, mit Doppelbindungszahlen von 80 - 160 bei Temperaturen bis maximal 2200 C und zugeordneten Drücken bis maximal 6 mbar, mit Doppelbindungszahlen von mehr als 160 bei Temperaturen von maximal 2100 C bei Drücken bis maximal 3,8 mbar destilliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillation in Abhängigkeit von der Doppelbindungszahl unterhalb, aber möglichst in Nähe der Jeweils zugeordneten Temperatur und Maximalwerte, höchstens aber nicht mehr als 100 C unterhalb der Maximalwerte der Temperatur und höchstens 40 % unter den zugeordneten Höchstwerten der Drücke erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Verdampfer entwickelte Dampf nur einen Druckverlust zu überwinden hat, der kleiner als 10% des in einem anschließende Abscheideraum herrschenden Druckes ist.

4.. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitshelastungen der Verdampferrohre am unteren Ende zwischen 1,8 und 3 m5/m-h bezogen auf den inneren Rohrumfang und vorzugsweise zwischen 2 und 2,5 m3/m.h be trägt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche mittlere Aufenthaltszeit des aus dem Kreislauf für die Schlußstufe abgenommenen Produktes 20 Minuten nicht überschreitet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Temperaturdifferenz zwischen dem Heizmedium und dem verdampfenden Fettsäurefilm entsprechend der Doppelbindungszahl der Rohsäure folgende Maximalwerte nich überschreitet: Doppelbindungszahlen Maximalwerte der mittleren Demperaturdifferenz C80 35 80 - 160 25 >160 20

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit auf den Fallfilmheizflächen des Abtriebsteils der Vorstufe weniger als 30 sec. beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sumpfablauftemperatur der Vorstufe bei Doppelbindungszahlen von kleiner als 80 maximal 2400 C, bei Doppelbindungszahlen von 80 - 160 maximal 2350 C und bei Doppelbindungszahlen von größer als 160 maximal 2300 C beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz zwischen Heizmedium und dem herablaufenden Fettsäure-Flüssigkeitsfilm 200 C nicht überschreitet.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche wobei eine Schlußstufe Verwendung findet,dadurch gekennzeichnet, daß in der SchluBstufe Temperaturen von maximal bis zu 2500 C auf den Verdampferflächen eingestellt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig bezogen auf den Fettsäuredestillatanfall dieser Stufe in den Fettsäurefilmverdampferkopf stündlich 0,5 - 3 Gew% und vorzugsweise 1 - 2 Gew, die auf die Einsatzmenge bezogen lediglich 0,013 - 0,075 Gew% bzw. 0.025 - 0,05 Gew% entsprechen, aufgegeben werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Temperaturbereich gearbeitet wird, der höchstens 1"0 C unterhalb der Maximaltemperatur liegt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Arbeitsdruck von höchstens 8 mbar eingestellt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vberschreitung eines Arbeitsdruckes von 8 mba entsprechend höhere Treibdampfmengen eingesetzt werden