DE3514970C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Metallentfernung aus metallhaltigen Fetten, insbesondere Abfallfetten aus Kaltwalzwerken.

Beim Walzen von Metallen in Kaltwalzwerken werden Mineral­ öle bzw. Mineralfette und vegetabilische Fette bzw. Öle verwendet. Die dabei anfallenden verbrauchten Fette bzw. Öle, nachfolgend zusammenfassend als Fette bezeichnet, ent­ halten bis zu 4 Gewichtsprozent Metall. Die Metalle liegen elementar, als Oxide oder als metallorganische Verbindun­ gen vor.

Einer Nutzung des Energiegehaltes der Fette durch Verbren­ nen in normalen, z. B. mit Schweröl betriebenen Kesselanla­ gen, steht der hohe Metallgehalt entgegen, der nicht mit dem Rauchgas in die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Eine praktisch durchführbare, energienutzende und störungs­ freie Verbrennung ist nur in speziellen Verbrennungs- oder Kesselanlagen möglich, wobei eine kostspielige Filterung der Rauchgase unumgänglich ist.

Versuche, die Metalle und ihre Verbindungen auf physikali­ schem Wege, etwa mittels einer Zentrifuge, aus dem Abfallfett zu entfernen, hatten wenig Erfolg. Es lassen sich dabei nur relativ grobe Metallpartikel entfernen. Ein Großteil der Metalle/Metalloxide liegt jedoch kolloiddispers vor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Metallentfernung aus metallhaltigen Fetten bereitzu­ stellen, das bei wirtschaftlicher Durchführbarkeit eine so weitgehende Metallentfernung ermöglicht, daß die Fette anschließend unbedenklich und störungsfrei verbrannt werden können oder als Rohstoffe wiederverwendbar sind.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Fette auf eine Temperatur zwischen 60 und 90°C erwärmt, mit einer Säure, deren Metallsalze wasser­ löslich sind, intensiv vermischt, anschließend das so er­ haltene Gemisch in einem geschlossenen Drucksystem auf eine Temperatur zwischen 120 und 150°C erhitzt, unter die­ sen Druck- und Temperaturbedingungen zwischen 10 und 60 Minuten verweilen läßt, danach bei Normaldruck unter Phasenbildung abkühlen läßt und schließlich der Phasen­ trennung unterwirft.

Wenn man lediglich die metallhaltigen Fette nach Erwärmen auf 60 bis 90°C mit einer Säure mischt, deren Metall­ salze wasserlöslich sind, beispielsweise mit Schwefelsäure, gelingt es zwar nach längerem Umrühren, die Metalle in eine wasserlösliche Form umzuwandeln, es treten jedoch erhebliche Schwierigkeiten auf, die Fette und die durch die Säurebe­ handlung freigesetzten Fettsäuren von der sauren, metall­ haltigen wäßrigen Phase zu trennen. Eine der Ursachen hier­ für dürfte u. a. der Gehalt der Fette an geringen Mengen Eiweißstoffen, Schleimstoffen und Phosphatiden sein.

Durch die saure Reaktion kommt es zu einer Flockung und Gel­ bildung. Das Flocken-Gelgemisch sammelt und konzentriert sich zwischen der Fett- und Wasserphase, ist jedoch zu die­ sen Phasen noch nicht scharf abgegrenzt, die Übergänge zwi­ schen den Phasen sind fließend, d. h. verwaschen. Die Flocken-Gelschicht zeigt die typische Geleigenschaft, rela­ tiv große Flüssigkeitsmengen aufzunehmen und einzuschließen. Diese gelartige Zwischenphase verursacht, daß einerseits die Fett/Fettsäurephase noch zuviel Wasser, Säure, Metall enthält und andererseits die wässerige Phase noch relativ viel Fett/Fettsäuren enthält.

Es zeigte sich nun, daß diese Zwischenphase relativ klein gehalten werden kann und eine klare Abtrennung der Phasen erfolgt, wenn man in Weiterverfolgung des vorstehend ange­ gebenen erfindungsgemäßen Verfahrensweges nach der Säure­ zugabe und der Einhaltung einer entsprechenden Reaktions­ zeit das Gemisch in einem Drucksystem, d. h. einem Druck­ gefäß bei diskontinuierlicher oder einer Druckstrecke bei kontinuierlicher Arbeitsweise, auf 120 bis 150°C er­ hitzt und je nach Fettqualität 10 bis 60 Minuten auf dieser Temperatur hält.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn man nach Ablauf der Re­ aktionszeit das unter Druck stehende heiße Gemisch gegen Normaldruck entspannt. Dementsprechend läßt man bei dis­ kontinuierlicher Arbeitsweise das Gemisch vorteilhaft nicht in dem Druckbehälter abkühlen, was ebenfalls möglich wäre, sondern läßt es unter gleichbleibendem Druck aus dem Be­ hälter ab. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise wird das Ge­ misch am Ende der Druckstrecke gegen Normaldruck entspannt. Durch die plötzliche Entspannung zerreißt die Flüssigkeit, die in Partikeln und intermizellaren Räumen eingeschlossen ist, diese Partikel und tritt aus diesen aus.

Wird nun das so gegen Normaldruck entspannte Gemisch aufge­ fangen und in einen Trennbehälter abgelassen, kommt es in dem Trennbehälter sehr schnell zu einer Phasentrennung und die einzelnen Schichten sind untereinander scharf abgegrenzt.

Die sich abtrennende Fett/Fettsäureschicht enthält weniger als 1 Gew.-% Wasser und der Metallgehalt liegt unter 0,2 g/ Liter. Das abgetrennte Fett/Fettsäuregemisch kann daher ohne Störungen direkt in einer normalen Verbrennungs- oder Kesselanlage verbrannt und damit der Heizwert des Abfall­ fettes wirtschaftlich genutzt werden.

Überraschend zeigte sich weiter, daß bei der erfindungs­ gemäßen Behandlungsweise des verbrauchten Fettes weniger Säure nötig ist, als sich rechnerisch aufgrund des Metall­ gehalts, beispielsweise Eisengehalts, des Fettes ergeben würde. Offenbar verlieren bei der erfindungsgemäßen Behand­ lung des Fettes bzw. Fettgemisches Inhaltsstoffe, die zuvor als Schutzkolloide bzw. Emulgatoren wirkten, ihre schützen­ den Eigenschaften und dispergierte Metalloxidpartikel können sich trennen.

Besteht das Ausgangsfett vorwiegend aus vegetabilischen Fetten, fallen z. B. Fettsäuren an, die in der chemischen/ pharmazeutischen Industrie als Rohstoffe verwertet werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Verfahrens­ beispiele näher erläutert. Beispiel 1 betrifft eine dis­ kontinuierliche Arbeitsweise, während Beispiel 2 unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung eine kontinuierliche Arbeitsweise beschreibt.

Beispiel 1

1000 Liter eines in einem Kaltwalzwerk anfallenden Abfall­ fetts der Zusammensetzung 60% Fett und 40% Wasser mit einem Eisengehalt von 3,5 Gew.-% wurden in einem Rührwerks­ gefäß mit Mantelheizung auf etwa 80°C erwärmt und mit 70 Liter 60%iger Schwefelsäure vermischt. Die Mischung wurde etwa 20 Minuten unter intensivem Rühren auf dieser Temperatur gehalten. Danach wurde das heiße Gemisch in einen geschlos­ senen Druckbehälter gepumpt und auf etwa 145°C erhitzt. In Abhängigkeit von der angegebenen Fettzusammensetzung wurde das Gemisch für etwa 30 Minuten auf dieser Tempera­ tur gehalten.

Anschließend konnte das Gemisch direkt in dem Druckbehälter abgekühlt und danach zur Phasenbildung/Phasentrennung in einen Trennbehälter abgelassen werden.

Es erwies sich jedoch als vorteilhafter, das heiße Gemisch nach der angegebenen Verweilzeit im Druckbehälter unter gleichbleibendem Druck aus dem Druckbehälter direkt in den Trennbehälter oder unter Zwischenschaltung eines Zwischen­ behälters in den Trennbehälter abzulassen, d. h. gegen Normaldruck zu entspannen.

Im Trennbehälter stellt sich schon nach etwa 10 Minuten eine definierte Phasentrennung ein, so daß die obere Fett­ phase praktisch quantitativ abgetrennt werden konnte. Sie enthielt nur noch 0,5 Gew.-% Wasser, und der Metallgehalt lag unter 0,2 g/Liter. Die Fettphase konnte ohne weiteres der Heizwertgewinnung durch Verbrennung zugeführt werden. Die Wasserphase wurde einer Aufbereitungsanlage zugeführt.

Beispiel 2

In der Zeichnung ist in einem Fließbild die kontinuierliche bzw. halbkontinuierliche Durchführung des Verfahrens dar­ gestellt.

Mittels einer Pumpe 1 wurden 1000 Liter heißes Abfallfett mit einem Eisengehalt von 4 Gew.-% und mittels einer Pumpe 2 80 Liter 60%ige Schwefelsäure in einen Mischbehälter 3 ge­ geben und durch ein Rührwerk 4 intensiv gemischt. Nach der Reaktionszeit des Fettes mit der Säure von 20 Minuten wurde das 80°C warme Gemisch mittels einer Dosierpumpe 5 in einer Menge von 100 Liter/h durch einen druckfesten Wärme­ tauscher 6 gepumpt. Der dampfbeheizte Wärmetauscher war so bemessen und geregelt, daß das den Wärmetauscher verlassen­ de Gemisch eine Temperatur von etwa 140°C hatte. Es gelang­ te in einen Druckkessel 7 und von da in eine Rohr-Druck­ strecke 8.

Diese kann, den zur Verfügung stehenden Platzverhältnissen entsprechend, gerade, mehrfach gebogen, spiralig etc. ausgebil­ det sein. Sie kann waagerecht oder senkrecht angeordnet sein. Die Druckstrecke muß so bemessen sein, daß die not­ wendige Verweilzeit eingehalten wird, und daß innerhalb dieser Druckstrecke keine turbulente Strömung herrscht.

Nach einer Verweilzeit von 40 Minuten in der Druckstrecke 8 wurde das Gemisch durch ein Regelventil 9 am Ausgang der Druckstrecke 8 abgelassen. Dieses hielt den Druck in dem vorgeschalteten Druckkessel 7 und damit innerhalb der Druck­ strecke konstant und regelte den Abfluß. Das abfließende Gemisch wurde in einen Zwischenbehälter 10 abgelassen und dabei gegen Normaldruck entspannt. Von dem Zwischenbehälter gelangte das Gemisch dann in den Trennbehälter 11, der mit einem Syphon 12 zum Ablauf der Wasserphase und mit einem Überlauf 13 zum Ablauf der Fettphase ausgestattet war.

Die Fettphase wurde kontinuierlich in einer Menge von ca. 60 Liter/h abgezogen und hatte einen restlichen Wassergehalt von 0,6 Gew.-% und einen Metallgehalt von 0,2 Gew.-%. Sie konnte als wertvoller Rohstoff der Chemieindustrie zuge­ führt werden. Die Wasserphase gelangte zu einer Aufberei­ tungsanlage.

Claims (3)

1. Verfahren zur Metallentfernung aus metallhaltigen Fetten, da­ durch gekennzeichnet, daß man die Fette auf eine Tempera­ tur zwischen 60 und 90°C erwärmt, mit einer Säure, deren Metallsalze wasserlöslich sind, intensiv vermischt, anschließend das so erhaltene Gemisch in einem geschlosse­ nen Drucksystem auf eine Temperatur zwischen 120 und 150°C erhitzt, unter diesen Druck- und Temperaturbedingun­ gen zwischen 10 und 60 Minuten verweilen läßt, danach bei Normaldruck unter Phasenbildung abkühlen läßt und schließ­ lich der Phasentrennung unterwirft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das entspannte Gemisch auffängt und in einen Trenn­ behälter abläßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Abfallfette aus Kaltwalzwerken behandelt werden.