DE3826119A1 - Verfahren zum sauerkatalysierten spalten von fettsaeure-glyceriden sowie anlage zum kontinuierlichen spalten von fettsaeure-glyceriden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum sauerkatalysierten Spalten von Fettsäure-Glyceriden. Allgemein werden Fettsäure-Glyceride mit Wasser zu Fettsäure und Glycerin gespalten. Hauptsächlich wird heutzutage bei Drücken zwischen 20 und 60 bar und Temperaturen von 150 bis 260°C ohne Katalysatorzuzsatz gespalten. Dieses Verfahren ist damit sehr energieintensiv.

Die Reaktionsgeschwindigkeit läßt sich durch alkalische und saure Katalysatoren steigern. Eine drucklose Spaltung von Glyceriden ist jedoch nur sauren Katalysatoren im sogenannten Twitchell-Verfahren möglich (Ullmann's Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Bd. 11, S. 529, letzter Absatz). Die sauren Katalysatoren bestehen dabei aus aromatischen Sulfonsäuren. Zwar kann drucklos und bei Temperaturen von etwa 100°C gearbeitet werden, aber die Reaktionszeiten sind mit über 20 Stunden sehr lang. Darüberhinaus ist eine kontinuierliche Führung des Verfahrens nicht bekannt.

Nach N.O.V. Sonntag in J. Am. Oil Chemists Soc., 1979, 729 A wird das Twitchell-Verfahren absatzweise in drei oder vier aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt. In jedem Schritt wird frisches Wasser, das den Katalysator enthält, zugegeben. Die folgenden Zeiten und Ausbeuten werden z. B. in einem 4-Schritt-Twitchell-Verfahren erreicht:

Im ersten Schritt 18 Stunden und 60%,
im zweiten Schritt 12 Stunden und 25%,
im dritten Schritt 6 Stunden und 10% und
im vierten Schritt 4 Stunden und 5%.

Bei drei Schritten wird erreicht:

Im ersten Schritt 20 bis 24 Stunden und 75%.
im zweiten Schritt 12 Stunden und 15% und
im dritten Schritt 4 Stunden und 5%.

In einem anderen bekannten Verfahren wird diskontinuierlich in 2 Stufen großtechnisch sauerkatalysiert gespalten. Die Ausbeute beträgt nur 88 bis 90%.

Außer bei sehr langen Zeiten oder einer sehr großen Anzahl von Schritten mit immer stärker verdünnten Glycerinkonzentrationen ist der Spaltgrad bei den bekannten Verfahren niemals besser als 95%. Aus diesem Grunde sind auch diese bekannten Verfahren energieintensiv.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber den bekannten Verfahren zum sauerkatalysierten Spalten von Fettsäure-Glyceriden wirtschaftlicheres Verfahren zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieses Verfahren kontinuierlich derart betrieben wird, daß Glycerid und Wasser im Gegenstrom geführt werden. Dadurch gelingt es, die Chargen- und Reaktionszeit zu verkürzen sowie die Verweilzeit erheblich zu reduzieren und gleichzeitig einen vollkontinuierlichen Gegenstrombetrieb zu erreichen. Apparativ kann dieses Gegenstromprinzip in allen in der Flüssig- Flüssig-Extraktionstechnik üblichen Gegenstromapparaten umgesetzt werden, wie gerührten und pulsierten Kolonnen, Mixer- Settler-Apparaturen, Extraktionskolonnen mit und ohne Einbauten, um nur die wichtigsten zu nennen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind mit 2 bis 3 Spaltstufen Spaltgrade von über 95% in Chargen-Zeiten von weniger als 10 Stunden möglich, z. B. im nachfolgend beschriebenen Mixer-Settler.

Bekannt ist, daß beim sauerkatalysierten Spalten von Fettsäure- Glyceriden als Katalysatoren Arylsulfonsäuren verwendet werden. Eine besonders gute katalytische Wirkung kann nach einem anderen Aspekt der Erfindung dadurch erreicht werden, daß als Katalysator eine Alkylbenzolsulfonsäure verwendet wird, deren Alkylrest eine C-Zahl hat, die sich von der mittleren C-Zahl der Fettsäuren im zu spaltenden Glycerid höchstens um 2 unterscheidet.

In zahlreichen Versuchen wurden Alkylbenzolsulfonsäuren mit unterschiedlich langen Alkylketten als Katalysatoren bei der Fettspaltung eingesetzt. Gespalten wurden Fette mit einer mittleren Fettsäure-Kettenlänge von 6 bis 22 Kohlenstoffatomen. Unter ansonsten gleichen Bedingungen wurde mit einer Alkylbenzolsulfonsäure mit einer Alkylrestkettenlänge von 18 Kohlenstoffatomen die höchste Reaktionsgeschwindigkeit bei Talg erreicht, dessen mittlere Kettenlänge der Fettsäuren ebenfalls etwa 18 Kohlenstoffatome betrug. Bei der Spaltung von Palmkernöl, das eine mittlere Kettenlänge von 12 bis 13 Kohlenstoffatomen hatte, wurde dagegen die höchste Reaktionsgeschwindigkeitskonstante mit einer Alkylbenzolsulfonsäure mit einer Alkylrestkettenlänge von 13 Kohlenstoffatomen erreicht.

Es besteht auch die Möglichkeit, eine einzige Arylsulfonsäure für sämtliche Glyceride zu verwenden. In diesem Fall wird als Katalysator Dodecylbenzolsulfonsäure vorgeschlagen. Es hatte sich nämlich herausgestellt, daß diese Säure der beste Universalkatalysator zum Spalten von Glyciden und Partialglyceriden im gesamten Molekulargewichtsspektrum ist. In allen Fällen muß im erfindungsgemäßen Verfahren dem Wasser eine Säure als Protonenlieferant zugegeben werden. Besonders wirtschaftlich sind Konzentrationen zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-%. Vorteilhaft wird Schwefelsäure als Protonenlieferant verwendet.

Besonders gute Ergebnisse erhält man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn es bei einer Temperatur von mindestens 90°C und unter Überdruck bis zu 5 bar abs. durchgeführt wird. Ab dieser Temperatur sind die Reaktionsgeschwindigkeiten nämlich besonders hoch.

Eine weitere Temperaturerhöhung, auch über 100°C hinaus, reduziert die Reaktionszeiten noch stärker. In diesem Fall ist jedoch der Reaktor unter leichtem Überdruck zu betreiben, damit das eingesetzte Wasser in flüssigem Zustand verbleibt. Die Temperatur sollte jedoch nicht zu hoch gewählt werden, damit noch eine Nutzung von Niederdruckdampf möglich ist. Als besonders wirtschaftliche Betriebsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher vorgeschlagen, daß das Verfahren bei einer Temperatur zwischen 90 und 135°C, insbesondere 120 bis 135°C durchgeführt wird.

Vorteilhaft ist außerdem, wenn der Energieeintrag in den Reaktor so eingestellt wird, daß das Wasser möglichst fein dispergiert, aber dennoch eine stabile Emulsion vermieden wird. Die feine Dispersion erhöht die Reaktionsgeschwindigkeit, aber eine stabile Emulsion würde das Abtrennen der wäßrigen Phase nach Reaktionsende verzögern.

Besonders gute Ergebnisse erhält man, wenn abwechselnd die Glycerid- und die Wasserphase vermischt und entmischt werden und nach dem Entmischen die Glycerid- und die Wasserphase gegeneinanderströmen. Eine solche Betriebsweise kann z. B. in einer mehrstufigen Rührkesselkaskade verwirklicht werden. Zum Verkürzen der Gesamtdauer des Verfahrens ist hier eine möglichst geringe Entmischungszeit in jeder Stufe wichtig. Auch bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Energieeintrag in jede Reaktionsstufe entsprechend einzustellen.

Zum Aufarbeiten der Reaktionsprodukte wird das Glycerin aus dem Sauerwasser abgetrennt und die Rohfettsäure destilliert. Die Abtrennung des Glycerins kann nach den bekannten Verfahren, wie z. B. durch Kalk-Soda-Fällung, Reinigung und Eindampfen erfolgen. Die Destillation der Rohfettsäure erfolgt vorzugsweise in einer Anlage entsprechend der DE-OS 33 22 535. Bevor die Fettphase jedoch in den Entgaser der genannten Anlage eintritt, ist es erforderlich, daß der Wassergehalt der Fettphase reduziert wird. Das Abtrennen des Wassers von der Rohfettsäure kann direkt nach der Fettspaltung erfolgen. Das Abtrennen des Wassers kann jedoch alternativ auch in getrennten Apparaten wie z. B. einer Zentrifuge oder einem Abscheider durchgeführt werden.

Um das Reaktionsgemisch nach dem Verfahren der DE-OS 33 22 535 aufzuarbeiten, wird daher vorgeschlagen, daß zum Aufarbeiten des Reaktionsgemisches Wasser- und Fettphase voneinander insbesondere mechanisch getrennt werden, bevor die Fettphase entgast wird.

Um die Wirtschaftlichkeit des Gesamt-Verfahrens zu erhöhen, wird weiterhin vorgeschlagen, daß nach dem Spalten die Fettsäure, wie in der DE-OS 33 22 535 beschrieben, aus der Rohfettsäure abgetrennt wird und der Rückstand zur Spaltung zurückgeführt wird. In diesem Rückstand sind nämlich im wesentlichen nichtumgesetzte Glyceride, Katalysator und Fettsäure enthalten. Durch die Rückführung wird der Katalysator zurückgewonnen und die Fettsäureausbeute erhöht.

Die Versuche zeigten, daß bei der sauren Fettspaltung eine Aufbereitung des Rückstandes nicht erforderlich ist und der Rückstand direkt wieder der Spaltung zugeführt werden kann. Allerdings muß eine Teilmenge des Rückstandes, z. B. 10-25 % laufend ausgeschleust werden, um eine Anreicherung von Fettbegleitstoffen zu vermeiden.

Vorzugsweise wird zum Abtrennen der Fettsäure von der Rohfettsäure eine Destillation vorgeschlagen, wie sie z. B. in der DE-OS 32 22 535 beschrieben ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zum kontinuierlichen, sauerkatalysierten Spalten von Fettsäure-Glyceriden mit einem für im Gegenstrom zu aufsteigendem Fett fallendes Wasser ausgelegtes Kolonnenrohr einer Spaltkolonne, welche am Sumpf einen Fetteinlaß und einen Glycerinwasserauslaß sowie am Kopf einen Wassereinlaß und einen Fettsäureauslaß, jeweils mit dem Einlaß vorgeschalteter Heizung und Förderpumpe und den Auslässen nachgeschalteten Vorlagen für Glycerinwasser und Fettsäure aufweist. Um möglichst reine Endprodukte zu erhalten, wird vorgeschlagen, daß zwischen dem Kopf und/oder Sumpf der Kolonne und den Vorlagen jeweils mindestens eine Absetzzone vorgesehen ist.

Diese Absetzzone kann von dem Kolonnenrohr getrennt sein, aber besonders einfach und wirtschaftlich ist es, wenn mindestens eine Absetzzone als eine Verlängerung des Kolonnenrohres mit größerem Querschnitt ausgebildet ist.

Um hohe Spaltgrade zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß die Kolonne so auszulegen ist, daß eine Verweilzeit der Fettphase zwischen 2 bis 5 Stunden erreichbar ist. Eine besonders vorteilhafte Variante des Verfahrens besteht darin, die Kolonne mit zusätzlichen Einbauten auszustatten. Bei den genannten Verweilzeiten kann dann mit einem Massenverhältnis von Wasser zu Fett zwischen 0,4 und 0,7 ein Spaltgrad bis zu 99% erreicht werden. Ferner kann so eine Glycerinkonzentration im ablaufenden Wasser von über 20% erhalten werden.

Die zusätzlichen Einbauten bewirken, daß die in der Spaltkolonne sinkenden Wassertröpfchen permanent umgelenkt, zerteilt und wieder zusammengeführt werden, und daß das in der Kolonne aufsteigende Fett bei Unterdrückung einer Längsvermischung permanent mit den Wassertröpfchen radial vermischt wird. Die bessere Durchmischung erhöht weiterhin die Reaktionsgeschwindigkeit. Vorteilhaft ist dabei ferner, wenn die Einbauten ein freies Volumen von mindestens 90% aufweisen. Als Einbauten können z. B. Böden unterschiedlicher Ausführungsform, Füllkörperschüttungen oder Packungen verwendet werden.

Um die permanente Änderung der Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten noch zu beschleunigen, wird vorgeschlagen, daß wenigstens einer der beiden im Gegenstrom bewegten Flüssigkeiten direkt oder über die Einbauten Mittel zum lokalen Vermischen der Reaktanden ohne axiales Rückvermischen zugeordnet sind. Diese Ausgestaltung kann z. B. durch eine Siebbodenkolonne mit bewegten Einbauten, eine Rührkolonne oder viele andere Kolonnen- und Reaktortypen verwirklicht werden.

Besonders einfach kann dies dadurch erreicht werden, daß eine Pulsationspumpe an die Kolonne angekoppelt ist.

Wenn zum Aufarbeiten des Reaktionsgemisches das Verfahren nach der DE-OS 33 22 535 angewendet wird, ist zu beachten, daß im Gegensatz zu diesem Stand der Technik in der Rohfettsäure entsprechend dieser Erfindung der Katalysator, nämlich die Alkylbenzolsulfonsäure, mit einem Gehalt von weniger als 2 Gew.-% gelöst ist. Damit dieser Katalysatoranteil in der Rohfettsäure bei der Destillation der Fettsäure nicht zersetzt wird, sollte die Verweilzeit der flüssigen Phase im Sumpfteil der Rektifikationskolonne der genannten Aufbereitungsanlage möglichst gering sein. Daher wird vorgeschlagen, bei Verwendung von 2 Fallfilmverdampfern im Aufbereitungsteil besondere konstruktive Maßnahmen zu ergreifen, die ein kleines Volumen des Sumpfteils bei großer Heizfläche, keine Totzonen usw., ermöglichen.

Um die Temperaturbelastung des Katalysators weiter zu verringern, wird ferner vorgeschlagen, daß der Rückstandsteil der Rektifikationskolonne von der Blase entkoppelt und der Fallfilmverdampfer unter niedrigerem Druck betrieben wird. Dazu müßte in einer Aufbereitungsanlage entsprechend der DE-OS 33 22 535 das Destillat gesondert kondensiert und z. B. in den Zulauf recyclisiert werden.

Das kontinuierliche, sauerkatalysierte Spalten von Fettsäure- Glyceriden kann nicht nur in einer Kolonne, sondern auch in einer mehrstufigen Rührkesselkaskade betrieben werden. Daher betrifft die Erfindung auch eine Anlage zum kontinuierlichen, sauerkatalysierten Spalten von Fettsäure-Glyceriden mit mindestens einem Rührkessel, der mindestens einen Fetteinlaß, mindestens einen Wassereinlaß und mindestens einen Auslaß aufweist, wobei sämtlichen Einlässen mindestens eine Förderpumpe und mindestens eine Heizung vorgeschaltet sein können. Um mit dieser Anlage einen kontinuierlichen Gegenstrombetrieb zu ermöglichen, so daß das vorgenannte Verfahren ausgeführt werden kann, wird vorgeschlagen, daß die Anlage mehrere, hintereinandergeschaltete Rührkessel mit zwischen den Rührkesseln geschalteten Absetzbecken aufweist, und daß die Anlage im Gegenstrom betreibbar ist.

Bei einer solchen mehrstufigen Rührkesselkaskade wird die Gegenstromfahrweise besonders einfach dadurch ermöglicht, daß mindestens ein Auslaß des Rührkessels und mindestens eine im oberen und mindestens eine im unteren Wandbereich jedes Absetzbeckens angeordnete Öffnung vorgesehen ist.

Vorteilhaft ist ferner, wenn die Anlage auf eine Absetzzeit im Absetzbecken von mindestens einer halben Stunde ausgelegt ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden näher beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde u. a. in einer fünfstufigen Mixer-Settler-Anlage durchgeführt. Charakteristisch ist, daß diese Anlage im Gegenstrom betrieben wurde, obwohl es sich um Rührkessel bzw. Rührkästen handelt.

Fett und Katalysator wurden in eine gerührte und beheizte Vorlage kontinuierlich gegeben, die eine Flüssigkeitsniveauregelung enthielt. Aus der Vorlage wurde die Flüssigkeit über eine Pumpe und einen Wärmeaustauscher in den ersten Rührkasten der mit Dampf beheizten Mixer-Settler-Anlage gegeben.

Als Protonen liefernde Säure wurde hier wie in allen Ausführungsbeispielen Schwefelsäure verwendet. Frischwasser und Schwefelsäure wurden in eine zweite gerührte und beheizte und mit einer Niveauregelung versehene Vorlage gegeben. Aus dieser Vorlage wurde kontinuierlich Flüssigkeit über eine Pumpe und einen Wärmeaustauscher dem letzten Rührkasten der Mixer-Settler-Anlage zugeführt. Aus der Mixer-Settler-Anlage wurden Glycerinwasser und Fettsäure in weitere Vorlagen abgeleitet.

Die fünfstufige Mixer-Settler-Anlage wurde mit Talg und Palmkernöl betrieben. Die technische Sicherheit des Verfahrens war in einem weiten Bereich gegeben. Die Phasen im Settler wurden bei einer Verwendung von 1 Gew.-% Schwefelsäure und 1 Gew.-% Alkylbenzolsulfonsäure relativ schnell getrennt. Zur vollständigen Fettabscheidung war eine Verweildauer der Glycerinwasserphase von 1/2 Stunde im Settler vorteilhaft. Daß sich durch Direktdampfeinleitung oder erhöhte Rührerdrehzahlen eine Emulsion gebildet hätte, war nicht festzustellen. Die Temperatur ist hier auf 98,5°C zu begrenzen, um eine Schaumbildung und ein Verdampfen des Reaktionswassers zu vermeiden.

Mit dieser fünfstufigen Anlage konnten Spaltgrade von über 95% freier Fettsäure bei hohen Gesamtverweilzeiten der Fettphase von mehr als 10 Stunden erreicht werden. Die mittlere Verweilzeit der Fettphase im Mixer, also die eigentliche Reaktionszeit, hat bei dieser Anlage nur einen Anteil von etwa 40% an der Gesamtverweilzeit. Für Palmkernöl war bei einer Betriebstemperatur von 98,5°C eine reine Reaktionszeit von 4 Stunden erforderlich, um einen Spaltgrad von 95% freien Fettsäuren zu erreichen. Für Produkte mit größerer mittlerer Kettenlänge und einem höheren Anteil von ungesättigten Fettsäuren sind allerdings etwas längere Zeiten erforderlich gewesen.

In einem anderen Ausführungsbeispiel wurde ebenfalls Palmkernöl gespalten. Das Wasser/Fett- Gewichtsverhältnis betrug 0,7. Es wurden 20 kg Fett/h und 14 kg Wasser/h bei einem Gesamtvolumen der Mixer-Settler-Anlage von 400 l eingesetzt. Die Temperatur in jeder Stufe betrug 98°C, wobei nur die Rührkessel bzw. Rührkästen beheizt wurden. Da aber die Absetzbecken direkt daran angeschlossen und wärmegedämmt waren, wies die Flüssigkeit dort nur geringfügig geringere Temperaturen auf. Es wurde drucklos mti einer offenen Anlage gearbeitet. Als Katalysator wurde 1 Gew.-% Dodecylbenzolsulfonsäure, bezogen auf die Fettphase, verwendet. Dem Spaltwasser wurde 1 Gew.-% Schwefelsäure zugegeben. Zur Aufarbeitung wurde die Fettsäure destilliert und der Rückstand, der aus nicht gespaltenen Glyceriden und dem Katalysator bestand, in die Anlage zurückgeführt. Das Glycerinwasser wurde nach dem konventionellen Kalk-Soda-Verfahren aufbereitet und anschließend über Ionenaustausch oder Destillation gereinigt. In diesen Versuchen konnte ein Spaltgrad von 95% erzielt werden.

Die einzige Figur, Fig. 1 zeigt eine Anlage mit einer Gegenstromkolonne, mit der das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls durchgeführt werden kann. Die Kolonne (40) wird von 2 Vorlagen (41, 42) mit Fett und Katalysator einerseits sowie mit voll entionisiertem Wasser und Schwefelsäure andererseits beschickt. Aus den Vorlagen wird die Flüssigkeit über Heizungen (43, 44) von Pumpen (45, 46) zum Kopf bzw. Fuß der Kolonne (40) geführt. In dieser Kolonne strömt die Fettphase von unten der sauren wäßrigen Phase entgegen. Um eine größere Verweilzeit der dispersen Phase, eine größere Phasengrenzfläche und eine geringere axiale Rückvermischung (Dispersion) zu erreichen, enthält die Kolonne (40) eine Packung (47). Aus den gleichen Gründen wird die Flüssigkeitssäule innerhalb der Kolonne durch eine Pulsationspumpe (52) in Schwingungen versetzt. Am Kopf und Fuß der Kolonne ist der Rohrquerschnitt zu jeweils einer Absetzzone (48, 49) erweitert. Aus diesen Zonen werden die Produkte, nämlich Glycerinwasser und Fettsäure, in zwei Vorlagen (50, 51) abgezogen. Die Pumpe (52) ist zwischen der unteren Absetzzone und dem Einlaß der Fettphase in die Kolonne angeschlossen.

Mit dieser Anlage werden die erforderlichen Verweilzeiten für beide Phasen drastisch verringert, da die Absetzzeiten weitgehend entfallen. Mit dieser Gegenstromkolonne könnte eine gute Phasentrennung erreicht werden. Statt einer Packung der Kolonne kann auch eine Bodenkolonne oder eine leere Kolonne oder eine Kolonne mit einer losen Schüttung verwendet werden. In den Absetzzonen kann durch die gezeigte Anlage erreicht werden, daß die sich oben absetzende Phase eine nahezu wasserfreie Fettphase ist, und daß die sich unten sammelnde Glycerinwasserphase weitgehend fettfrei ist. Im Gegensatz zur Mixer-Settler-Anlage enthält diese Kolonne nur Reaktionszonen ohne Absetzzonen. Damit kann in dieser Anlage die Verweilzeit in der Kolonne auf 2 bis 5 Stunden reduziert werden. Die Kolonne kann mittels einer Außenheizung oder durch Direktdampf beheizt werden.

In einem weiteren Beispiel wurde eine Kolonne mit einer regellosen Füllkörperschüttung, die aus Pall-Ringen bestand, verwendet. Die Kolonne wies einen Querschnitt von 100 mm im Reaktor und von 300 mm im Absetzteil auf. Die Höhe der Absetzteile betrug 0,6 m, die Gesamthöhe der Kolonne 12 m. Als Fettphase wurde Rindertalg verwendet. Es wurde der gleiche Katalysator wie in dem Beispiel der Mixer-Settler-Anlage benutzt. Mit einem Durchsatz von 27 kg/h für die Fettphase und 18 kg/h für die wäßrige Phase wurde gearbeitet. Der Pulsationshub betrug 10 mm mit einer Pulsationsfrequenz von 100/min. Bei einer Temperatur von 130°C und 3,5 bar absolut wurde gearbeitet. In diesem Beispiel wurde ein Spaltgrad von 97,5% und eine Glycerinkonzentration im Glycerinwasser von 14 Gew.-% erzielt.

In einem weiteren Beispiel wurden mit der gleichen Kolonne und der gleichen Anlage aus fraktionierten Vorlauffettsäuren gewonnene Glyceride gespalten. Bei Durchsätzen von 24 kg/h an Fett und 24 kg/h an Wasser und bei einer Temperatur von 130 °C sowie einem Druck von 3,5 bar absolut wurde ein Spaltgrad von 98% sowie eine Glycerinkonzentration von 20 Gew.-% im Glycerinwasser erreicht.

Auch hier wurde die Rohfettsäure destillativ von dem Rückstand getrennt, der wieder in die Anlage zurückgeführt wurde. Das Glycerinwasser wurde nach dem konventionellen Kalk-Soda- Verfahren aufbereitet und anschließend über Ionenaustausch, teilweise auch durch Destillation, gereinigt.

Im folgenden wird gezeigt, welchen Einfluß die C-Zahl des Alkylrestes der Alkylbenzolsulfonsäure (ABS) auf die Reaktionsgeschwindigkeit der sauerkatalysierten Glyceridspaltung hat. Der Berechnung der Geschwindigkeitskonstanten wurde eine Gleichgewichtsreaktion erster Ordnung zugrunde gelegt:

Die mittlere Kohlenstoff-Kettenlänge der Fettsäuren in Palmkernöl beträgt etwa 12 und in Talg etwa 18. Die nachstehende Tabelle zeigt die Versuchsergebnisse mit Palmkernöl und Talg in einem 2-l-Rührkessel:

Claims (20)

1. Verfahren zum sauerkatalysierten Spalten von Fettsäure- Glyceriden, dadurch gekennzeichnet, daß des kontinuierlich derart betrieben wird, daß Glycerid und Wasser im Gegenstrom geführt werden.

2. Verfahren zum sauerkatalysierten Spalten von Fettsäure- Glyceriden, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator eine Alkylbenzolsulfonsäure verwendet wird, deren Alkylrest eine C-Zahl hat, die sich von der mittleren C-Zahl der Fettsäuren im zu spaltenden Glycerid höchstens um 2 unterscheidet.

3. Verfahren zum sauerkatalysierten Spalten von Fettsäure- Glyceriden, dadurch gekennzeichnet, daß es diskontinuierlich bei Temperaturen zwischen 90 und 150°C und unter Überdruck bis zu 5 bar abs. betrieben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Dodecylbenzolsulfonsäure verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Protonenlieferant dienende Säure in einer Konzentration zwischen 0,5 und 1,5 Gew.-% zugegeben wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der wäßrigen Phase als Protonenlieferant Schwefelsäure zugegeben wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Temperatur von mindestens 90°C und unter Überdruck bis zu 5 bar abs. durchgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Temperatur zwischen 90 und 135°C, insbesondere 120 bis 135°C durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieeintrag in den Reaktor so eingestellt wird, daß das Wasser möglichst fein dispergiert, aber dennoch eine stabile Emulsion vermieden wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd die Glycerid- und die Wasserphase vermischt und entmischt werden und nach dem Entmischen die Glycerid- und die Wasserphase gegeneinander strömen.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufarbeiten des Reaktionsgemisches Wasser- und Fettphase voneinander insbesondere mechanisch getrennt werden, bevor die Fettphase entgast wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Spalten die Fettsäure aus der Rohfettsäure abgetrennt wird und der Rückstand zur Spaltung zurückgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennen durch Destillation erfolgt.

14. Anlage zum kontinuierlichen, sauerkatalysierten Spalten von Fettsäure-Glyceriden mit einem für im Gegenstrom zu aufsteigendem Fett fallendes Wasser ausgelegtes Kolonnenrohr (53) einer Spaltkolonne (40), welche am Sumpf (54) einen Fetteinlaß (56) und einen Glycerinwasserauslaß (57) sowie am Kopf (55) einen Wassereinlaß (58) und einen Fettsäureauslaß (59) jeweils mit dem Einlaß vorgeschalteter Heizung (43, 44) und Förderpumpe (45, 46) und den Auslässen (57, 59) nachgeschalteten Vorlagen (50, 51) für Glycerinwässer und Fettsäure aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kopf (55) und/oder Sumpf (54) der Kolonne (40) und den Vorlagen (50, 51) jeweils mindestens eine Absetzzone (48, 49) vorgesehen ist.

15. Anlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Absetzzone (48, 49) als eine Verlängerung des Kolonnenrohres (53) mit größerem Querschnitt ausgebildet ist.

16. Anlage nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonne (40) so ausgelegt ist, daß eine Verweilzeit der Fettphase zwischen 2 bis 5 Stunden erreichbar ist.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolonne (40) zusätzliche Einbauten (47) aufweist.

18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (47) ein freies Volumen von mindestens 90% aufweisen.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden im Gegenstrom bewegten Flüssigkeiten direkt oder über die Einbauten Mittel (52) zum lokalen Vermischen der Reaktanden ohne axiales Rückvermischen zugeordnet sind.

20. Anlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pulsationspumpe (52) an die Kolonne (40) angekoppelt ist.