DE3838932C1

DE3838932C1 - Process and plant for the physical refining of edible oils, fats and esters

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Publication number: DE3838932C1
Application number: DE19883838932
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr. 4400 Muenster De Stage
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-11-17
Filing date: 1988-11-17
Publication date: 1990-04-26
Anticipated expiration: 2008-11-18

Description

Die Erfindung betrifft die physikalische Raffination von Speise ölen, Fetten und anderen hochsiedenden Estern. Als solche Ester kommen insbesondere Ester mehrwertiger Alkohole mit aliphatischen, naphthenischen oder aromatischen Säuren in Betracht. Alle diese Substanzen werden nachstehend kurz als hochsiedende Flüssigkeiten bzw. Flüssigkeit(en) bezeichnet. Die "physikalische Raffination" solcher Flüssigkeiten bezeichnet typischerweise die Entfernung von Geruchsträgern und anderen Leichtsiedern (Desodorierung) und/ oder die Entfernung freier Fettsäure(n) und anderer Mittelsieder (Entsäuerung) durch physikalisch wirksame Maßnahmen, also in erster Linie durch destillative Abtrennung bei erhöhter Tempera tur unter vermindertem Druck. Zur physikalischen Raffination dieser hochsiedenden Flüssigkeiten sieht die Erfindung ein neues Verfahren und eine neue Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens vor.

Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Verfahren zur physikali schen Raffination von hochsiedenden Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeit in einer Vorstufe unter vermindertem Druck bei Temperaturen zwischen 60° und 100°C und vorzugsweise zwischen 80° und 90°C entgast und entwässert wird, und die so behandelte Flüssigkeit in einer ein- oder mehrstufigen Gegenstrom-Fallfilm- Treibdampf-Destillationsstufe unter einem Arbeitsdruck zwischen 1 und 10 mbar bei einer Temperatur zwischen 230° und 270°C als Dünnschicht mit einer Schichtdicke kleiner 1 mm an im we sentlichen vertikal angeordneten Rieselkanalwänden herabfließt, gesammelt und einer Weiterverwendung zugeführt wird, im Gegen strom Wasserdampf durch die Rieselkanäle geführt wird und die dabei aus dem Fallfilm entweichenden, flüchtigen Komponenten abgetrennt, nach Maßgabe ihres Siedepunktes kondensiert und gesammelt werden.

Ein Verfahren dieser Art und eine zur Durchführung des Verfah rens geeignete Vorrichtung ist aus der deutschen Patentschrift 32 27 669 bekannt. Das bekannte Verfahren sieht wenigstens zwei, hintereinander arbeitende und untereinander in Dampf- und Flüssigkeitsleitung stehende Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf- Destillationszonen vor, von denen die in Richtung der herab fließenden Flüssigkeit stromabwärts gelegene Schlußzone klei nere hydraulische Rieselkanal-Durchmesser aufweist als die weiter stromaufwärts gelegene(n) Anfangszone(n). Mit diesem Verfahren kann bei einem Treibdampfeinsatz von weniger als 0,7% des Rohöldurchsatzes eine Verringerung des Restsäurege haltes und weiter Verunreinigungen auf 0,02 Gew.-% oder weni ger des Fertigöls erreicht werden. Ein einstufiges Verfahren dieser Art ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungs schrift 29 14 101 bekannt.

Bei den bekannten Verfahren zur physikalischen Raffination bzw. Desodorierung und/oder Entsäuerung von Speiseölen, Fetten und Esterm steht im Vordergrund, bei geringstmöglichem Energie einsatz und geringer Umweltbelastung ein Fertigöl zu erhalten, das von freien Fettsäuren und sonstigen Verunreinigungen ein schließlich Geruchsträgern weitestgehend befreit ist und in dieser Form für den menschlichen Verzehr geeignet ist und/ oder auf Nahrungsmittelfett (Margarine) weiterverarbeitet wer den kann. Dem hierbei als Nebenprodukt anfallenden Kondensat ist bislang wenig Aufmerksamkeit geschenkt worden.

Im Jahre 1985 sind mehr als 60 Mio Tonnen Speiseöle und Fette erzeugt worden. Dieser Speiseöl-/Fettanteil enthält mehr als 1,2 Mio Tonnen freie Fettsäuren, die im Wege der physikalischen Raffination von den Ölen und Fetten abgetrennt werden. Diese sogen. Raffinations-Fettsäuren ("Raffi-Fettsäuren") könnten in erheblichem Ausmaß dazu beitragen, den weltweiten Bedarf an freien Fettsäuren zu befriedigen, der im Jahre 1985 weniger als 2 Mio Tonnen betragen hat.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist festgestellt worden, daß das bei der physikalischen Raffination hochsiedender Flüssigkeiten anfallende Kondensat nicht nur freie Fettsäuren und andere Mittelsieder enthält, sondern zu wenigstens 10 Gew.-% häufig sogar zwischen 10 und 25 Gew.-% auch die zugrundeliegende hochsiedende, hauptsächlich aus Triglyzeriden bestehende Flüssig keit enthält. Bei der Aufarbeitung des Kondensats auf Fett säuren belastet dieser Gehalt an hochsiedender Flüssigkeit die Fettsäure-Destillationsanlagen unnötig und vermindert den Anteil an direkt ohne zusätzliche Spaltung gewinnbarer Fett säure.

Davon ausgehend kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin gesehen werden, ein Verfahren zur physikalischen Raffina tion von Speiseölen, Fetten und anderen hochsiedenden Estern anzugeben, das ohne Beeinträchtigung der Qualität des Fertig öls und ohne nennenswerte Erhöhung des Energiebedarfs und/ oder der Umweltbelastung als Nebenprodukt ein Kondensat lie fert, das ebenso wie die durch Hochdruckspaltung aus den pflanzlichen Ölen und tierischen Fetten gewinnbaren Roh säuren weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 3 Gew.-%, Rohöl enthält und das genauso wie die durch Hochdruckspaltung gewonnenen Rohsäuren als Ausgangsmaterial zur Gewinnung der dem Rohöl zugrundeliegenden Fettsäure(n) verwendet werden kann.

Nach einem weiteren Ziel dieser Erfindung soll eine Vorrich tung zur Durchführung dieses verbesserten Verfahrens bereit gestellt werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren mit den in Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen bzw. eine Vor richtung mit den in Anspruch 21 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im einzelnen besteht die erfindungsgemäße Weiterbildung des eingangs genannten Verfahrens darin, daß in der Vorstufe eine mehrstufige Behandlung der Flüssigkeit bei einem von Stufe zu Stufe geringeren Druck durchgeführt wird, bis der für die physikalische Raffinationsbehandlung vorgesehene Arbeitsdruck von 1 bis 10 mbar erreicht ist, und die Flüssig keit mit einem Wassergehalt kleiner 0,005 Gew.-% in die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe einge führt wird.

Eine Vorrichtung zur physikalischen Raffination von Speise ölen, Fetten und anderen hochsiedenden Estern nach dem er findungsgemäßen Verfahren umfaßt wenigstens eine unter ver mindertem Druck betriebene Vorstufe zur Entgasung und Ent wässerung der Flüssigkeit sowie wenigstens eine Gegenstrom- Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe. Die erfindungsgemäße Weiterbildung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstufe wenigstens drei hintereinander arbeitende Kolonnen aufweist, wobei jede Kolonne mit Filmaustausch flächen für die nacheinander durch diese Kolonnen fließende Flüssigkeit ausgerüstet ist. Jede Kolonne ist am Kopf über je eine Dämpfeleitung an je eine Druckstufe der Vakuum anlage angeschlossen, wobei jede Druckstufe einen anderen, jeweils geringeren Druck erzeugt. In der unmittelbar vor der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe an geordneten Kolonne ist der in dieser Zone herrschende Ar beitsdruck von 1 bis 10 mbar eingestellt.

Vorzugsweise ist in einer ersten Kolonne der Vorstufe ein Druck von 135 bis 200 mbar, in der zweiten Kolonne ein Druck von 25 bis 40 mbar und in der dritten Kolonne der Vorstufe ein Druck von 1 bis 10 mbar eingestellt. Unter diesen Bedingungen gelingt es, den Wassergehalt der sich im Sumpf der dritten Kolonne sammelnden Flüssigkeit auf weniger als 0,005 Gew.-% abzusenken. Wird die Flüssigkeit mit diesem außerordentlich geringen Gehalt an Wasser und anderen Leicht siedern mit einer Temperatur von 230° bis 270°C in die unter einem Arbeitsdruck von 1 bis 10 mbar gehaltene Gegenstrom- Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe eingeführt, so kann eine nennenswerte Nebelbildung durch spontane Verdampfung irgendwelcher Leicht- und Mittelsieder sicher vermieden wer den. Unter diesen Bedingungen kann rasch eine echte Gleich gewichtseinstellung zwischen einerseits der freien Fettsäure und anderen Mittelsieder-Komponenten und andererseits den Hochsieder-Komponenten der Flüssigkeit erfolgen, so daß Fett säure(n) und andere Mittelsieder rein destillativ abgetrennt werden können.

Bei den hier vorgesehenen Arbeitsbedingungen mit einer Tempe ratur zwischen 230° bis 270°C und einem Arbeitsdruck von 1 bis 10 mbar in der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillations stufe entsprechen Dampf/Flüssigkeits-Phasengleichgewichte im System Fettsäure/Fettsäuretriglyceride der Speiseöle und Fette Flüchtigkeitsverhältnissen von weit über 10 000 zu 1. Diese Flüchtigkeitsverhältnisse müßten eigentlich nennens werte Flüssigkeitsanteile im Kondensat ausschließen. Wenn das nach der bekannten Arbeitsweise erhaltene Kondensat trotz dem mehr als 10 Gew.-% Triglyceride enthält, ist offensicht lich eine Gleichgewichtseinstellumg nicht erreicht worden. Der Grund für diese mangelnde Gleichgewichtseinstellung wird darin gesehen, daß überraschenderweise auch bei Verwendung der bisher üblichen, vorgeschalteten Vakuumentgasungsstufe in dem aus dieser ablaufenden Rohöl stets noch ein Wassergehalt von 0,02 bis 0,05 Gew.-% verbleibt. Dieser geringe Restwassergehalt verursacht beim Eintritt in die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe unter den dort vorgegebenen Temperatur- und Druckbedingungen der physi kalischen Raffination einen unerwünscht hohen Flash-Effekt. Der Restwassergehalt bewirkt bei der plötzlichen Entspannung eine außerordentlich feine Vernebelung von Teilen des zu laufenden Rohöles. Gleichzeitig erfolgt eine Verdünnung durch den zur Entsäuerung/Desodorierung zugeführten Stripp dampf. Die die Flüssigkeit transportierenden Nebelteilchen können aufgrund ihrer Feinheit mit den bisher üblichen Metho den der Tröpfchenabscheidung nicht mehr wirksam aus den Destillatdämpfen abgeschieden werden, die von der Phasen gleichgewichtslage her lediglich hochsiedende Flüssigkeits gehalte kleiner 1 Gew.-% aufweisen dürften. Mit diesen die Flüssigkeit transportierenden Nebelteilchen gelangt haupt sächlich aus Triglyceriden bestehende Flüssigkeit in das Kondensat und verdünnt dieses unerwünschterweise.

Versuche, die Tröpfchenabscheidung der mit dem Nebel weit gehendst mechanisch mitgerissenen Flüssigkeitsteilchen zu verbessern, würden nicht nur einen ganz erheblichen Vor richtungsaufwand erfordern, sondern notwendigerweise einen gerade hier nicht erwünschten zusätzlichen Druckverlust von einigen mbar bedingen. Dieser Druckverlust würde be reits in der Größenordnung des für die Abtrennung wirksamen Arbeitsdruckes liegen und wäre gleichbedeutend mit einer um 50- bis 70%igen Erniedrigung des für die Abtrennung maßgeb lichen Flüchtigkeitsverhältnisses. Eine Abtrennung der or ganischen Mittelsieder würde entsprechend erschwert werden.

Demgegenüber wird entsprechend der erfindungsgemäßen Arbeits weise durch mehrstufige Entgasung und Entwässerung bei zu nehmend geringerem Druck in der Vorstufe der Wassergehalt der Flüssigkeit auf schließlich weniger als 0,005 Gew.-% herabgesetzt. Vorzugsweise wird der Wassergehalt auf 0,002 Gew.-% und weniger herabgesetzt. Bei einem solch geringen Restwassergehalt sind auch die anderen Leichtsieder, ins besondere Kohlenwasserstoffe, Ketone und Aldehyde im C-₆ bis C-₈-Bereich weitestgehend beseitigt. Wird die Flüssig keit nunmehr bei einer Temperatur von 230° bis 270°C in die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe entspannt, so kann wegen des nur wenige mbar betragenden Leichtsieder- Partialdrucks auch die geringste Nebelbildung bei der Ent spannung sicher vermieden werden. Das Mitreißen von Flüssig keitsteilchen in die Destillat-Dämpfephase wird verhindert; vielmehr erfolgt eine echte Gleichgewichtseinstellung zwi schen den Mittelsieder-Komponenten und den Flüssigkeits- Komponenten. Auch wenn der Flüssigkeitszulauf beispielsweise einen freien Fettsäuregehalt von nur 5 Gew.-% aufweist, ent hält unter diesen Arbeitsbedingungen das als Nebenprodukt anfallende Kondensat weniger als 2 Gew.-% Flüssigkeit.

Die mehrstufige Ausbildung der Vorstufe erlaubt es, den Treibdampfbedarf für die Vakuumanlage und damit den für die Energiekosten wesentlichen Faktor gering zu halten. Die Hauptmenge Wasserdampf fällt in der ersten Vorstufen- Kolonne an. Dieser ersten Vorstufen-Kolonne ist vorzugsweise ein Wärmetauscher oder Einspritzkondensator nachgeschaltet, in welchem das wasserdampfhaltige Abgas soweit abgekühlt wird, bis der Wasserdampfgehalt zum größeren Teil kondensiert ist. Beispielsweise kann das Abgas in einem solchen Wärme tauscher auf etwa 40° bis 50°C abgekühlt werden. Das sich bildende Kondensatwasser wird abgetrennt und aus dem Abgas entfernt, bevor dieses in die entsprechende Druckstufe der Vakuumanlage eintritt. Der Einspritzkondensator kann der Vakuumanlage zugeordnet sein. In jedem Falle wird vorzugs weise der größere Teil des in der Vorstufe anfallenden Wasser dampfes abgetrennt, ohne die Vakuumanlage zu belasten. Ledig lich die in der Verfahrensführung stromabwärts letzte Vorstufen- Kolonne wird unter dem Arbeitsdruck von 1 bis 10 mbar betrie ben und ist an eine entsprechende Druckstufe der Vakuuman lage angeschlossen, die notwendigerweise mit Treibdampf betrieben werden muß. Der Treibdampf-Bedarf entspricht etwa dem Sechs- bis Achtfachen derjenigen Wasserdampfmenge, die bei der Verringerung des Restwassergehalts von etwa 0,01 bis auf unter 0,002 Gew.-% in der stromabwärts letzten Vor stufen-Kolonne anfällt. Für eine 30 to/h-Anlage bedeutet dies einen zusätzlichen Dampfbedarf der Vakuumanlage von weniger als 1,5%.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfin dungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So kann vorzugsweise in der Vorstufe wenigstens eine drei stufige Entgasungs- und Entwässerungsbehandlung durchgeführt werden, wobei in einer ersten Stufe unter einem Druck von 135 bis 200 mbar, in einer zweiten Stufe unter einem Druck von 25 bis 40 mbar und in einer dritten Stufe unter einem Druck von 1 bis 10 mbar gearbeitet wird. Jede Stufe ist an eine ent sprechende Druckstufe der Vakuumanlage angeschlossen. In der ersten Stufe kann die Hauptmenge des in der zulaufenden Flüssig keit enthaltenen Wassers von beispielsweise 0,2 Gew.-% bis herab zu weniger als 0,03 Gew.-% bei solchem Arbeitsdruck ab getrennt werden, bei dem sich der Wasserdampf in den entspre chenden, in einem nachgeschalteten Wärmetauscher oder in einem Einspritzkondensator der Vakuumanlage mit Hilfe des zur Ver fügung stehenden Kühlmediums niederschlagen läßt. Unter die sen Bedingungen kann in der zweiten Behandlungsstufe der Was sergehalt der Flüssigkeit auf weniger als 0,006 Gew.-% abge senkt werden. In der dritten Behandlungsstufe kann der Wasser gehalt der Flüssigkeit auf weniger als 0,002 Gew.-% abgesenkt werden. In den Sumpf der ersten Vorstufen-Kolonne kann vorzugs weise Wasserdampf eingeführt werden, um die Wirksamkeit der Entgasungsbehandlung zu steigern. Auch dieser zusätzlich ein geführte Wasserdampf wird in dem der ersten Vorstufen-Kolonne nachgeschalteten Wärmetauscher und/oder Einspritzkondensator kondensiert und aus dem Abgas entfernt, bevor dieses in die Druckstufe der Vakuumanlage eintritt.

Vorzugsweise wird jede Behandlungsstufe zur Entgasung und Ent wässerung in je einer Rieselkolonne durchgeführt. An den Film austauschflächen solcher Rieselkolonnen findet eine stetige Erneuerung des Flüssigkeitsfilms statt und der Druckverlust ist vergleichsweise gering. Weiterhin weisen Rieselkolonnen, bezogen auf ihre Trennwirksamkeit, den geringsten Durchmesser auf und sind vergleichsweise kostengünstig.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ver fahrens kann vorzugsweise im Anschluß an die letzte, insbe sondere dritte Behandlungsstufe zur Entgasung und Entwässerung und vor der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe zusätzlich eine Entspannungsstufe vorgesehen werden, wobei die weitestgehend entgaste und entwässerte Flüssigkeit mit einer Temperatur von 230° bis 270°C in einen Entspannungs raum hinein entspannt wird, in dem ein Druck von 1 bis 10 mbar herrscht. Diese Entspannungsstufe kann vorzugsweise ebenfalls als Rieselkolonne ausgebildet sein. In dieser Entspannungs stufe können die in der Flüssigkeit enthaltenen freien Fett säuren je nach Art der Flüssigkeit, wie z.B. Kokosöl, Palmöl, Erdnußöl, Sojaöl, Rapsöl oder Talg bis auf einen Rest Fett säuregehalt von 2,5 bis 1,0 Gew.-% ohne zusätzlichen Treib dampf rein destillativ abgetrennt werden.

Der Kopfbereich dieser Entspannungsstufe wird über eine Kon densationseinrichtung evakuiert, in welcher die Dämpfe vor zugsweise mit im Kreislauf geführtem Kondensat kontaktiert werden.

Aus dem Sumpf der Entspannungs-Kolonne oder - sofern eine solche Entspannungs-Kolonne nicht vorgesehen ist - aus dem Sumpf der stromabwärts letzten Vorstufen-Kolonne wird die Flüssigkeit abgezogen und mit der vorgesehenen Temperatur zwischen 230° und 270°C in die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillations stufe eingeführt. In dieser Stufe erfolgt die eigentliche Ent säuerung und/oder Desodorierung der Flüssigkeit. Der Anteil an unangenehm riechenden Geruchsträgern und anderen Leicht siedern wird hierbei auf weniger als 0,02 Gew.-% abgesenkt. Das entsprechende Fertigöl ist anschließend für Speisezwecke geeignet. Je nach Belastung der Flüssigkeit mit niedriger sie denden Komponenten wird diese Entsäuerungs- und/oder Desodorie rungsbehandlung in einer, zwei oder noch mehr Gegenstrom-Fall film-Treibdampf-Destillationszonen durchgeführt, wie sie im einzelnen in der DE-PS 32 27 669 oder der DE-PS 29 14 101 beschrieben sind. Jede Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf Destillationszone besteht vorzugsweise aus einer Rohrbündel- Kolonne. Die Flüssigkeit wird über einen Verteiler auf die Innenwände der Rohre verteilt und fließt dort als Fallfilm herab. Im Falle mehrerer Gegenstrom=Fallfilm-Treibdampf- Destillationszonen sind die Fallfilm-Kolonnen untereinander durch Dampf- und Flüssigkeitsleitungen verbunden, und die Treibdampf-Zuführung erfolgt ausschließlich in der stromab wärts zuletzt angeordneten Fallfilm-Kolonne.

Vorzugsweise ist eine Beheizung der letzten Fallfilm-Kolonne oder deren Filmaustauschflächen nicht vorgesehen. Vielmehr wird die Verdampfungswärme zur Verdampfung der verbliebenen, sehr geringen Anteile der Leicht- umd/oder Mittelsieder aus der fühlbaren Wärme des Zulaufs geliefert. Eine Überheizung der Flüssigkeit, die ein Mitführen von Flüssigkeitsteilchen in das Kondensat zur Folge haben könnte, wird somit sicher verhindert. Es ist zweckmäßig, die Abkühlung des Zulaufs durch Verdampfung der Mittelsieder in der letzten Filmstufe auf maximal 5° Kelvin zu begrenzen. Im Einzelfall kann es zweckmäßig sein, zusätzliche Verdampfungswärme durch eine Überhitzung des Treibdampfes aufzubringen, der mit einer Temperatur in den Sumpf der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf- Destillationszone eingeführt wird, die maximal 10° Kelvin über der Zulauftemperatur der Flüssigkeit in diese Zone liegt.

Es ist wünschenswert, die Entsäuerung und/oder Desodorierung der Flüssigkeit in der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destilla tionszone mit einer geringen Menge Treibdampf durchzuführen, weil dieser Treibdampf von der entsprechenden Druckstufe der Vakuumanlage wieder entfernt werden muß, um den gewünschten Arbeitsdruck aufrechtzuerhalten. Vorzugsweise beträgt die in den Sumpf der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillations zone eingebrachte Menge Wasserdampf lediglich 0,3 bis 0,5 Gew.-% des Flüssigkeitsdurchsatzes.

Auch wenn es mit den vorstehend angegebenen Maßnahmen gelingt, bei der Entspannung der Flüssigkeit in die Entspannungsstufe und/oder in eine Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillations zone eine Nebelbildung weitestgehend zu vermeiden, ist es wünschenswert, in diesen Kolonnen, Stufen und Zonen eine vergleichsweise geringe Dämpfe-Strömungsgeschwindigkeit ein zuhalten und zwischen Flüssigkeitszulauf und Dämpfeabzug eine ausreichende Strecke für eine Gleichgewichtseinstellung vorzusehen. Vorzugsweise soll in wenigstens einer Behandlungs stufe, in einer Entspannungsstufe und/oder in der Gegenstrom- Fallfilm-Treibdampf-Destillationszone eine maximale Strömungs geschwindigkeit der Dämpfe eingehalten werden, die - ausge drückt als vergleichbare Luft-Strömungsgeschwindigkeit - im freien Raum zwischen 0,4 und 1,0 m/sec liegt und an einer engsten Querschnittsstelle 2,5 m/sec nicht übersteigt. Eine maximale Dämpfeströmung im freien Raum - ausgedrückt als vergleichbare Luft-Strömungsgeschwindigkeit - von etwa 0,6 m/sec hat sich gut bewährt und wird vorzugsweise angewandt. Die Flüssigkeit wird an wenigstens einer Zulaufstelle in eine Behandlungsstufe, eine Entspannungsstufe und/oder eine Gegen strom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationszone eingebracht; die Dämpfe werden an wenigstens einer Abzugsstelle aus dieser Be handlungsstufe, Entspannungsstufe und/oder Gegenstrom-Fallfilm- Treibdampf-Destillationszone abgezogen; zwischen dieser Zulauf stelle und dieser Abzugsstelle wird vorzugsweise wenigstens eine Strecke von 1000 mm für die Dämpfeströmung vorgesehen. In der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationszone wird für die Dämpfeströmung zwischen Zulaufstelle und Abzugsstelle vorzugsweise wenigstens eine Strecke von 2000 mm vorgesehen. Durch Einhaltung dieser Strömungsgeschwindigkeiten und dieser Wegstrecken für die Dämpfeströmung kann das unbeabsichtigte Mitreißen von Flüssigkeitsteilchen noch weiter herabgesetzt werden.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, für den Sumpfraum der (stromabwärts gelegenen letzten) Gegenstrom-Fallfilm-Treib dampf-Destillationszone ein vergleichsweise großes Gefäß vorzusehen, um hier wahlweise Aufenthaltszeiten der fertig behandelten Flüssigkeit bei Temperaturen oberhalb 230°C bis maximal etwa 60 min einstellen zu können. Gerade bei carotinhaltigen Rohölen kann durch eine solche Hochtempera tur-Verweilzeit-Behandlung eine Entfärbung erreicht und die Lagerstabilität des Fertigöls gesteigert werden. Die Treib dampfzuführung erfolgt vorzugsweise an einer tiefen Stelle des Sumpfraums, so daß der Treibdampf durch das dort verwei lende Fertigöl hindurchperlt und Farbträger zersetzt und ent fernt.

Zur Kondensation der in der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf- Destillationszone und ggf. der Entspannungsstufe destillativ abgetrennten Dämpfe ist vorzugsweise eine zweistufige Kon densationseinrichtung vorgesehen. Um die Qualität der als Kondensat anfallenden Raffi-Fettsäuren nicht unnötig zu ver schlechtern, werden die produktseitigen Kühlflächen der ersten Kondensationsstufe vorzugsweise ständig mit einem herabrie selnden Fettsäure-Kondensatfilm benetzt gehalten. Für den Kondensatfilm wird eine ausreichend hohe Temperatur vorge sehen, um ein Erstarren von Fettsäure zu verhindern. Eine Temperatur zwischen 140° und 170°C für den sich bildenden, überwiegend aus Fettsäuren bestehenden Kondensatfilm hat sich gut bewährt. Weiterhin ist es möglich, die wasserseiti gen Kühl- bzw. Verdampferflächen der ersten Kondensations stufe mit einem ständig erneuerten Wasserfilm benetzt zu halten. Unter diesen Bedingungen kann aus der in der ersten Kondensa tionsstufe anfallenden Kondensationswärme und fühlbaren Wärme der Dämpfe Wasserdampf von 3 bis 4 bar erzeugt werden, der zum Beispiel in einer entsprechenden Druckstufe der Vakuum anlage zur Vakuumerzeugung eingesetzt werden kann.

Die Schlußstufe der Kondensationseinrichtung kann vorzugs weise als mit Kreislaufwasser beschickter Röhrenkondensator ausgebildet sein. Durch einen zusätzlichen Wärmetauscher wird die Temperatur des Kreislauf-Kühlwassers auf etwa 65°C ge halten.

Es ist weiterhin wünschenswert, in den zur Kondensationsein richtung führenden Dämpfeleitungen, in der Kondensationsein richtung und in den von der Kondensationseinrichtung zur Vakuumanlage führenden Dämpfeleitungen den Gesamtdruckver lust kleiner 0,5 mbar zu halten. Hierdurch werden auch in der Kondensationseinrichtung hohe Flüchtigkeitsverhältnisse gewährleistet, was die Qualität der dort anfallenden Raffi- Rohrsäure steigert.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur physikalischen Raffination von Speiseölen, Fetten und anderen hochsiedenden Estern weist wenigstens eine unter vermindertem Druck betrie bene Vorstufe zur Entgasung und Entwässerung der Flüssigkeit sowie wenigstens eine Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destilla tionsstufe zur eigentlichen Entsäuerung und/oder Desodorierung der Flüssigkeit auf. Erfindungsgemäß weist die Vorstufe wenig stens drei hintereinander arbeitende Kolonnen auf, von denen jede mit Filmaustauschflächen für die nacheinander durch die einzelnen Kolonnen zu führende Flüssigkeit ausgerüstet ist. Jede Kolonne ist über je eine Dämpfeleitung an je eine Druck stufe der Vakuumanlage angeschlossen, wobei jede Druckstufe einen anderen, jeweils geringeren Druck erzeugt. Die erste Kolonne wird vorzugsweise unter einem Druck von 135 bis 200 mbar, die zweite Kolonne unter einem Druck von 25 bis 40 mbar und die dritte Kolonne unter dem eigentlichen Arbeitsdruck von 1 bis 10 mbar betrieben. Jede dieser Vorstufen-Kolonnen kann vorzugsweise als Rieselsäure ausgebildet sein.

Der ersten Vorstufen-Kolonne ist vorzugsweise ein Wärmetau scher und/oder ein Einspritzkondensator nachgeschaltet, in welchem das Abgas soweit abgekühlt wird, bis der in diesem Abgas enthaltene Wasserdampf zum größten Teil kondensiert ist.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise zwischen der dritten Vorstufen-Kolonne und der ersten Gegen strom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationskolonne eine Entspannungs kolonne auf, die unter dem Arbeitsdruck von 1 bis 10 mbar ge halten wird. Vor dieser Entspannungs-Kolonne befindet sich ein Wärmetauscher, in welchem die zulaufende Flüssigkeit auf eine Temperatur von 230° bis 270° aufgeheizt wird.

Die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe ist mit wenigstens einer Fallfilm-Kolonne ausgerüstet, in deren Sumpf Treibdampf eingeleitet wird. Vorzugsweise sind zwei hinterein ander arbeitende und untereinander über Dämpfe- und Flüssig keitsleitungen verbundene Fallfilm-Kolonnen vorgesehen; in diesem Fall erfolgt die Treibdampfzuführung ausschließlich in den Sumpf der stromabwärts letzten Fallfilm-Kolonne. Sofern die verschiedenen Fallfilm-Kolonnen Rieselkanäle mit unterschiedlichem Rieselkanal-Durchmesser aufweisen, kann bei besonders geringem Treibdampfbedarf und mit geringstem Druck verlust eine optimale Entsäuerung und/oder Desodorierung der Flüssigkeit erreicht werden.

Jede Vorstufen-Kolonne, die Entspannungs-Kolonne und/oder die Fallfilm-Kolonne(n) der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf- Destillationszone weist je eine Zulaufstelle für die Flüssig keit und je eine Abzugsstelle für die Dämpfe auf. Der Abstand zwischen Zulauf- und Abzugsstelle in jeder Kolonne beträgt vorzugsweise wenigstens 1000 mm. Innerhalb dieser Wegstrecke der Dämpfeströmung kann eine Gleichgewichtseinstellung erfol gen und die Gefahr des Mitreißens von Flüssigkeitsteilchen ist auf ein Minimum herabgesetzt.

Zur Kondensation der aus der Flüssigkeit ausgetriebenen Dämpfe ist vorzugsweise eine zweistufige Kondensationseinrichtung vorhanden, die eine erste Kondensationsstufe und eine Schluß kondensationsstufe aufweist. Die Kühlflächen der ersten Kondensationsstufe werden auf ihrer Produktseite ständig mit einem herabrieselnden Kondensatfilm benetzt gehalten und auf ihrer Kühl- bzw. Verdampferseite mit einem ständig erneuerten Wasserfilm benetzt gehalten. Sofern der Kondensatfilm auf einer Temperatur von 140° bis 170°C gehalten wird, kann auf der Kühlseite Wasserdampf von 3 bis 4 bar erzeugt werden, der als Treibdampf in der Vakuumanlage genutzt werden kann. Die Schlußkondensationsstufe ist vorzugsweise als Röhrenkondensa tor mit zwangsweisem Kühlwasser-Kreislauf ausgebildet. Vor zugsweise ist ein Kühlwasserkühler vorgesehen, so daß die Kühlwassertemperatur 65°C nicht übersteigt.

Vorzugsweise ist der Sumpf einer Fallfilm-Kolonne der Gegen strom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe mit einem groß volumigem Sammelbehälter ausgerüstet. Das Volumen dieses Sam melbehälters soll vorzugsweise ausreichend groß sein, um - bezogen auf den Flüssigkeitsdurchsatz - eine bis zu 60 min dauernde Hochtemperatur-Verweilbehandlung des Fertigöls durch führen zu können.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen einer erfin dungsgemäßen Vorrichtung zur physikalischen Raffination von Speiseölen, Fetten und anderen hochsiedenden Estern mit Be zugnahme auf die Zeichnungen erläutert: in letzteren zeigen:

Fig. 1 ein Fließschema einer ersten Ausführungsform einer Gesamtanlage zur physikalischen Raffination hoch siedender Flüssigkeiten; und

Fig. 2 ein Fließschema einer zweiten Ausführungsform einer Gesamtanlage zur physikalischen Raffination hoch siedender Flüssigkeiten, wobei die Anlage zusätz lich mit einer Entspannungsstufe ausgerüstet ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht die Gesamtanlage zur physikalischen Raffination hochsiedender Flüssigkeiten in den Hauptteilen - neben den hier nicht im einzelnen er wähnten, üblichen Bestandteilen, wie Rohrleitungen, Pumpen, Armaturen, Reglern und dergleichen - hauptsächlich aus einer Vorstufe 10, in welcher die Entgasung und Entwässerung der Rohflüssigkeit durchgeführt wird, aus einer Gegenstrom-Fall film-Treibdampf-Destillationsstufe 30, in welcher die eigent liche Entsäuerung und/oder Desodorierung durchgeführt wird, aus einer Kondensationsstufe 50, in welcher das hochwertige, im wesentlichen aus Rohfettsäure bestehende Kondensat an fällt und aus einer lediglich schematisch angedeuteten Vakuum anlage 80.

Im einzelnen wird - wie aus Fig. 1 ersichtlich - das Rohöl einem (nicht dargestellten) Lagertank entnommen und über eine Zulaufleitung 1, eine Zulaufpumpe 2, eine Druckleitung 3 eine Mengenmeß- und Regeleinrichtung 4 über einen Wärmetau scher W ₁ in die erste Vorstufen-Kolonne K ₁ entspannt. Vom Kopf der als Rieselsäule ausgebildeten Kolonne K ₁ führt eine erste Dämpfeleitung 11, 11 a über einen weiteren Wärme tauscher W ₂ zu einer solchen Druckstufe der Vakuumanlage 80, daß die Kolonne K ₁ unter einem Druck von 135 bis 200 mbar gehalten wird. Im Wärmetauscher W ₁ erfolgt eine Aufheizung der Rohflüssigkeit auf eine Temperatur von etwa 60° bis 80°C im Wärmetausch gegen behandeltes Fertigöl, das vor her bereits im einem weiteren Wärmetauscher W ₃ auf etwa 110 bis 140°C abgekühlt worden war. Im Wärmetauscher W ₂ wird das in der ersten Vorstufen-Kolonne K ₁ angefallene wasserdampfhaltige Abgas beispielsweise auf 40 bis 50°C abgekühlt und der in diesem Abgas enthaltene Wasserdampf zum größten Teil kondensiert. Das dort gebildete Kondensat wird in einem, mit einem barometrischen Verschluß versehenen Sammelbehälter B ₁ gesammelt. Der Dämpfeleitungsabschnitt 11 a führt vom Wärmetauscher W ₂ zur entsprechenden Druckstufe der Vakuumanlage 80. In den Sumpf der Kolonne K ₁ kann über die Treibdampfzuführung 5 in geringer Menge Wasserdampf eingeführt werden, um die Entgasung zu steigern.

Aus dem Sumpf der Kolonne K ₁ wird das weitgehend entgaste Rohöl über eine Leitung 6 abgezogen und in eine zweite Vorstufen-Kolonne K ₂ entspannt. Der Kopf der ebenfalls als Rieselsäule ausgebildeten Kolonne K ₂ ist über eine zweite Dämpfeleitung 12 an eine solche Druckstufe der Vakuuman lage 80 angeschlossen, um in der Kolonne K ₂ einen Druck von 25 bis 40 mbar aufrechtzuerhalten.

Aus dem Sumpf der Kolonne K ₂ wird das bereits teilweise ent wässerte Rohöl über eine Leitung 7 abgezogen und in eine dritte Vorstufen-Kolonne K ₃ entspannt. Der Kopf der ebenfalls als Rieselsäule ausgebildeten Kolonne K ₃ ist über eine drit te Dämpfeleitung 13 an eine solche Druckstufe der Vakuum anlage 80 amgeschlossen, um die Kolonne K ₃ unter dem eigent lichen Arbeitsdruck von 1 bis 10 mbar zu betreiben. Aus dem Sumpf der Kolonne K ₃ wird die vollständig entgaste und bis auf einen Restwassergehalt kleiner 0,005 Gew.-%, vor zugsweise kleiner 0,002 Gew.-%, entwässerte Rohflüssigkeit abgezogen und über die Förderpumpe 8, die Druckleitung 9, den Wärmetauscher W ₃ und einen Hochtemperatur-Wärmetauscher W ₄ und ein Entspannungsventil 14 in den Entspannungsraum 31 einer ersten Fallfilm-Kolonne K ₅ der Gegenstrom-Fallfilm- Treibdampf-Destillationsstufe 30 entspannt. Im Wärmetauscher W ₃ erfolgt eine Aufheizung des aus der dritten Vorstufen- Kolonne K ₃ mit etwa 70 bis 80° ablaufenden Zulaufs auf eine Temperatur zwischen 220° und 240°C im Wärmetausch gegen Fertigöl, das je nach Art des Öles mit etwa 240 bis 270°C abläuft.

Im vorliegenden Fall ist die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf- Destillationsstufe 30 zweistufig ausgebildet und besteht aus den beiden Fallfilm-Kolonnen K ₅ und K ₆, die hintereinander arbeiten und untereinander durch je eine Dämpfeleitung 46 und eine Flüssigkeitsleitung 36 miteinander verbunden sind. Beide Fallfilm-Kolonnen K ₅ und K ₆ werden unter dem vorge sehenen Arbeitsdruck zwischen 1 und 10 mbar betrieben; eine Strippdampfzuführung 43 ist im Sumpf 42 der Fallfilm-Kolonne K ₆ vorgesehen. Für den Sumpf 42 der Kolonne K ₆ ist ein groß volumiger Behälter gewählt, um nach Maßgabe des Flüssigkeits durchsatzes mit Hilfe der Förderpumpe 44 und der Durchfluß steuerung 45 bei Bedarf im Sumpf 42 Verweilzeiten der fertig behandelten Flüssigkeit bis zu etwa 60 min einzustellen.

Die in der Vorstufe 10 weitestgehend entgaste und entwässerte und im Wärmetauscher W ₃ durch Tausch vorgeheizte Rohflüssig keit wird im Hochtemperatur-Wärmetauscher W ₄ auf die vorge sehene Zulauftemperatur von 230° bis 270°C erwärmt. Die Flüssigkeit gelangt über die vorzugsweise tangential am Kolonnen-Innenumfang angeordnete Zulaufstelle 32 auf einen Verteiler 33 und wird dort auf den Innenumfang der Fallfilm- Rohre 34 verteilt. Die Flüssigkeit bildet einen ununterbro chenen Fallfilm auf den Innenwänden dieser Fallfilmrohre und wird im Gegenstrom mit Treibdampf behandelt, der in den Sumpf 42 der Kolonne K ₆ eingeführt wird. Die teilweise ent säuerte und/oder desodorierte Flüssigkeit wird aus dem Sumpf 35 der Kolonne K ₅ mit Hilfe der Förderpumpe 37 abgezogen und gelangt über die Druckleitung 36 auf einen Verteiler 39 im Kopf der Kolonne K ₆. Dort erfolgt erneut eine Verteilung auf den Innenumfang der Fallfilmrohre 41 der Kolonne K ₆. Aus dem Sumpf 42 der Kolonne K ₆ wird die vollständig ent säuerte und/oder desodorierte Flüssigkeit nach einer gegebenen falls vorgesehenen Hochtemperatur-Verweilbehandlung mit Hilfe der Förderpumpe 44 und der Durchflußsteuerung 45 abgezogen und gibt in den Wärmetauschern W ₁ und W ₃ den größten Teil ihrer fühlbaren Wärme an die kalte Rohflüssigkeit ab. Das Fertigöl kann daraufhin nach einer weiteren Abkühlung und ggf. einer Blankfiltration einem (nicht dargestellten) Produktlagertank zugeführt werden.

Die während der Entsäuerungs- und/oder Desodorierungsbe handlung aus der Flüssigkeit ausgetriebenen Dämpfe, insbe sondere Inertgase, Strippdampf, Fettsäuredämpfe und sonsti ge flüchtige Komponenten sammeln sich gemäß Abb. 1 im Ent spannungsraum 31 der Kolonne K ₅ und werden dort im Bereich der Abzugsstelle 47 über die Dämpfeleitung 48 abgezogen und der Kondensationsstufe 50 zugeführt. Innerhalb der Fallfilm- Kolonne K ₅ wird zwischen Zulaufstelle 32 für die Flüssigkeit und der Abzugsstelle 47 für die Dämpfe eine Wegstrecke "a" für die Dämpfeströmung vorgesehen, die wenigstens 2000 mm betragen soll. Bei der vorgesehenen Dämpfeströmungsgeschwin digkeit im Bereich zwischen 0,4 und 1,0 m/sec, vorzugsweise um 0,6 m/sec, kann auf dieser Wegstrecke eine Gleichgewichts einstellung erfolgen und ein unbeabsichtigtes Mitreißen von Flüssigkeitsteilchen wird sicher verhindert.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Kondensations stufe 50 zweistufig ausgebildet und umfaßt einen ersten Kondensationskühler K ₇ und einen Schlußkühler K ₉. Der erste Kondensationskühler K ₇ ist für die Kondensation des ganz überwiegenden Anteils der dort anfallenden Dämpfe, insbe sondere Fettsäuredämpfe, ausgelegt. Im Kondensationskühler K ₇ werden die Dämpfe, insbesondere Fettsäuredämpfe, nieder geschlagen und mittels der anfallenden Kondensationswärme durch Verdampfung von Wasser aus dem auf den Rohrinnenwänden herablaufenden und diese völlig bedeckenden Wasserfilm in Form von Niederdruckdampf erzeugt. Im der dargestellten Aus führungsform ist dieser Kondensationskühler K ₇ als Rohrbün delkühler mit vertikal angeordneten Rohren 51 ausgebildet. Aus einem im Kopf 55 dieses Rohrbündelkühlers angeordneten Ver teiler 54 gelangt Kesselspeisewasser auf die Innenwände die ser Rohre 51. Die in den unteren Rohrboden 56 ablaufende, aus dem Wasserfilm der Innenrohre 51 nicht verdampfte Wasser menge wird mittels der Saugleitung 57, der Zirkulationspumpe 58 und der anschließenden Druckleitung 59 wieder auf den Kopfverteiler 54 zurückgeführt. Zur Vermeidung von Salzab scheidungen auf den Innenwänden der Rohre 51 wird stets ein geringer Anteil des Zirkulationsstroms, dessen Höhe sich nach Menge und Salzgehalt des über die Leitung 63 zugeführ ten Kesselspeisewassers richtet, aus der Druckleitung 59 kontinuierlich entnommen und über die Leitung 61 und das Regelventil 62 abgeführt. Weiterhin wird entsprechend der gebildeten Niederdruckdampfmenge aus einem Speicherbehälter vordestilliertes und entgastes Kesselspeisewasser über eine Leitung 63 nach Passieren des Meß- und Regelventils 64 auf den Kopfverteiler 54 gegeben. Aus dem Kopfbereich 55 des Kondensationskühlers K ₇ wird der sich dort sammelnde Nieder druckdampf über die Dampfleitung 65 abgezogen und einem Ver braucher zugeführt.

Das im Kondensationskühler K ₇ anfallende, überwiegend aus freien Fettsäuren bestehende Kondensat wird an den Außenwänden der Kühlrohre 51 niedergeschlagen und läuft dort in Form eines dünnen Kondensatfilm herab. Das Fettsäurekondensat wird über den Sammler 52 und eine Destillatableitung 53 abgezogen und kann nach Kühlung gelagert und der Aufarbeitung zu Fettsäure zugeführt werden.

Die im (ersten) Kondensationskühler K ₇ nicht kondensierten Dämpfe, insbesondere Fettsäuredämpfe, sowie Inertgase, Falschluft und andere flüchtige Bestandteile gelangen aus dem Kondensations kühler K ₇ über die Brücke 66 in den Schlußkühler K ₉. Der Schluß kühler K ₉ kann in Abhängigkeit von der vornehmlich aufzuar beitenden Rohflüssigkeit und insbesondere in Abhängigkeit vom Ungesättigtheitsgrad der hier anfallenden Fettsäuren ausge bildet sein. In Abhängigkeit vom Ungesättigtheitsgrad werden im Schlußkühler K ₉ bestimmte Druckverluste eingehalten, was insbesondere die Verweilzeit der Fettsäure und/oder Dämpfe in diesem Schlußkühler K ₉ beeinflußt.

Der in Fig. 1 dargestellte Schlußkühler K ₉ ist als Rohrbündel kühler ausgebildet, dessen Kühlrohre an ihren Außenwänden durch ein Kühlmittel gekühlt werden. Als Kühlmittel kann im einfachsten Fall Kühlwasser dienen. Um trotz längerer Kühl strecken ein Auskristallisieren von Fettsäuren an der Innen wand der Kühlrohre zu verhindern, wird das Kühlwasser, je nach Ungesättigtheitsgrad des hier anfallenden Kondensats, mit Hil fe des Wärmetauschers W ₅ in Verbindung mit der Kühlwasser zirkulationspumpe 67 vorzugsweise auf Temperaturen von 45° bis 65°C gehalten. Das sich an der Innenwand der Kühlrohre nieder schlagende Kondensat sammelt sich im Sumpf 68 des Schlußküh lers K ₉ und wird dort über die Abzugsleitung 69 abgezogen und in die Destillatableitung 53 eingespeist. Die im Innern der Kühlrohre nicht niedergeschlagenen flüchtigen Komponenten (Inertgase, Falschluft, partialdruckbedingte Anteile und dergleichen) passieren einen Tröpfchenabscheider 71, sammeln sich im Kopf 72 des Schlußkühlers K ₉ und werden von dort über eine Dämpfeleitung 73 abgezogen und der entsprechenden Druckstufe der Vakuumanlage 80 zugeführt.

Die nachstehend anhand des Fließschemas gemäß Fig. 2 er läuterte Anlage ist im wesentlichen analog aufgebaut wie die oben erläuterte Anlage gemäß Fig. 1. Soweit gleiche Komponenten oder funktional gleichwirkende Teile vorliegen, werden die gleichen, mit Bezugnahme auf Fig. 1 bereits ein geführten Bezugszeichen verwendet.

Abweichungen gegenüber der Anlage nach Fig. 1 bestehen darin, daß zusätzlich eine Entspannungsstufe 20 vorgesehen ist, die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe 30 ledig lich einstufig ausgebildet ist und die Kondensationseinrich tung 50 mit je einer ersten Kondensations-Kolonne K ₇ zur Kondensation der in der Fallfilm-Kolonne K ₄ ausgetriebenen Dämpfe und einer weiteren Kondensations-Kolonne K ₈ in der für die Entspannungsstufe 20 ausgetriebenen Dämpfe ausge rüstet ist. Alternativ könnte für die Entspannungsstufe 20 und die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe 30 eine einstufige Kondensationseinrichtung analog zur Konden sations-Kolonne K ₇ vorgesehen werden.

Das aus dem Sumpf der dritten Vorstufen-Kolonne K ₃ der Vor stufe 10 abgezogene, soweit wie möglich entgaste und entwäs serte Rohöl wird mit Hilfe der Förderpumpe 8 über die Druck leitung 9 nach Passieren des Gegenstrom-Wärmetauschers W ₃ und des Hochtemperatur-Wärmetauschers W ₄ und des Entspannungs ventils 14 in die Entspannungs-Kolonne K ₄ der Entspannungs stufe 20 entspannt. Die Entspannungs-Kolonne K ₄ kann als Rieselsäule ausgebildet sein. Im Wärmetauscher W ₄ wird die Rohflüssigkeit auf die erforderliche Behandlungstemperatur von 230° bis 270°C gebracht und über einen Flüssigkeitszu lauf 21 auf den Verteiler 22 verteilt, von wo die Flüssigkeit auf die Fallfilm-Flächen 23 der Rieselsäule gelangt. Typi scherweise werden in der Entspannungs-Kolonne K ₄ mehr als 50% des Gehaltes an Mittelsiedern, wie freie Fettsäuren und dergleichen, aus der Flüssigkeit destillativ bereits ohne zusätzlichen Strippdampf abgetrennt. Die sich im Sumpf 24 der Entspannungs-Kolonne K ₄ sammelnde Flüssigkeit wird abgezogen und mit Hilfe der Förderpumpe 25 über die Druckleitung 26 und die Durchflußmenge-Steuervorrichtung 27 auf den Verteiler 39 in der Fallfilm-Kolonne K ₅ der Gegen strom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe 30 gegeben. Dort wird in der bereits beschriebenen Weise die Entsäuerung und/oder Desodorierung der Flüssigkeit durchgeführt.

Die in der Entspannungs-Kolonne K ₄ aus der Flüssigkeit aus getriebenen Dämpfe und sonstige flüchtigen Komponenten gelangen über eine Dämpfe-Abzugsstelle 28 und eine Brücke 29 in einen ersten Kondensations-Kühler K ₈ der Kondensations stufe 50 und werden dort an den Außenwänden von Kühlrohren 51 kondensiert, wie das oben mit Bezugnahme auf den Konden sations-Kühler K ₇ der Fig. 1 erläutert worden ist. Zwischen der Flüssigkeits-Zulaufstelle 21 und der Dämpfe-Abzugsstelle 28 wird wenigstens eine Wegstrecke von 1000 mm für eine Dämpfeströmung eingehalten.

Je nach Dämpfeanfall in der Fallfilm-Kolonne K ₅ der Gegen strom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe 30 kann der dieser Fallfilm-Kolonne K ₅ zugeordnete Kondensationskühler K ₇ der Kondensationsstufe 50 als einfacher, an einen Kühl wasser-Kreislauf angeschlossener Röhrenkühler oder als Kon densatkühler ausgebildet sein, dessen produktseitige Kühl flächen mit einem ständig sich erneuernden Kondensatfilm benetzt gehalten werden. Im Sumpf 68 der Kondensationsstufe 50 wird der gesamte Kondensatanfall gesammelt, mit Hilfe einer Saugpumpe 74 abgezogen und über die Destillatleitung 53 einem Destillat-Wärmetauscher W ₆ zugeführt, um dort die fühlbare Wärme des Destillats zur Aufheizung von Rohflüssig keit auszunutzen. Das abgekühlte Destillat kann daraufhin einem Destillat-Lagertank oder der unmittelbaren Aufarbei tung zu Fettsäure zugeführt werden.

Die nachstehenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne diese einzuschränken:

Beispiel 1

Eine Anlage mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 ist für einen Durch satz von 25 000 kg Palmöl pro Stunde ausgelegt.

Das aufzuarbeitende Palmöl enthält etwa 0,2 Gew.-% Wasser (50 kg/h) und 2,4 Gew.-% freie Fettsäuren (600 kg/h). Das Palmöl gelangt mit einer Temperatur von etwa 60°C in den Wärmetauscher W ₁ und wird im Tausch gegen heißes Fertigöl (ca. 260°C) auf die Eintrittstemperatur von 90°C aufgeheizt; hierzu sind etwa 375 000 kcal/h erforderlich. Mit dieser Eintrittstemperatur von 90°C gelangt das Palmöl in die Riesel kolonne K ₁, deren Kopfdruck bei 150 mbar gehalten wird. Die aus dem Kopf der Kolonne austretenden Dämpfe haben im Mittel eine Temperatur von etwa 80°C, bestehen zu mehr als 49,5 kg/h aus Wasserdampf und enthalten weniger als 3 kg/h von im zu laufenden Palmöl gelösten Gasanteil (< 2 kg/h Luft und < 1 kg/h Gas aus Undichtigkeiten). Der partialdruckbedingte Fettsäureanteil dieser Dämpfe beträgt weniger als 20 ppm.

Im Wärmetauscher W ₂ lassen sich etwa 40 kg/h Wasser direkt kondensieren. Das den Wärmetauscher W ₂ verlassende Abgas ist etwa 50°C heiß; sein Anteil macht etwa 12,5 kg/h aus; der Fettsäuregehalt dieses Abgases beträgt weniger als 3 ppm. Die der Kolonne K ₁ zugeordnete Druckstufe der Vakuumanlage benötigt weniger als 40 kg/h Treibdampf.

Die Rieselkolonne K ₂ der Entgasungs-/Entsäuerungs-Stufe wird bei einem Kopfdruck von 30 mbar betrieben. Die aus dem Kopf der Kolonne K ₂ abgezogenen Dämpfe enthalten etwa 6 kg/h Wasser dampf und 1,5 kg/h Luft und sonstige Fremdgase. Die Riesel kolonne K ₃ der Entgasungs-/Entsäuerungs-Stufe wird bei einem Kopfdruck von 4 mbar betrieben. Die diese Kolonne K ₃ ver lassenden Dämpfe enthalten etwa 1 kg/h Wasserdampf und etwa 1 kg/h Luft und sonstige Fremdgase.

An der aus dem Sumpf der Rieselkolonne K ₃ der Entgasungs-/ Entwässerungs-Stufe abgezogenen Flüssigkeit wird ein Restwas sergehalt kleiner als 0,002 Gew.-% (weniger als 0,5 kg/h) festgestellt.

Die Fallfilm-Kolonnen K ₅/K ₆ der Film-Desodorierungs-/Ent säuerungsstufe werden bei einem Kopfdruck von 4 mbar betrie ben. In den Sumpf der Fallfilm-Kolonne K ₆ der Gegenstrom- Fallfilm-Treibdampf-Destillationszone werden - bezogen auf den Öldurchsatz - 0,4 Gew.-% Strippdampf von 4 mbar einge führt. Unter diesen Bedingungen belasten die Anlagenteile K ₂ bis K ₆ die Vakuumanlage mit insgesamt 101 kg/h Strippdampf und mit etwa 3,5 kg/h Luft/Fremdgase. Der Treibdampfbedarf der den Anlagenteilen K ₂ bis K ₆ zugeordneten Druckstufen der Vakuumanlage beträgt bei einem Druck von 11 bar etwa 520 kg/h.

Unter diesen Arbeitsbedingungen besteht das aus den Kondensa tionskühlern K ₇/K ₉ abgezogene Destillat zu mehr als 96 Gew.-% aus freien Fettsäuren.

Zum Vergleich besteht das unter im wesentlichen analogen Ar beitsbedingungen, jedoch mit einer einstufigen Entgasungs-/ Entwässerungsstufe (Kopfdruck 30 mbar, Ölzulauftemperatur 100 bis 110°C) erhaltene Destillat im günstigsten Fall aus etwa 90 Gew.-% freien Fettsäuren. Unter diesen Arbeitsbe dingungen verursacht die einstufige Entgasungs-/Entwässerungs stufe nicht mehr tragbare Umweltbelastungen.

Beispiel 2

Eine Anlage mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 ist für einen Durchsatz von 10 000 kg Talg pro Stunde ausgelegt.

Dieser Talg enthält etwa 0,15 Gew.-% Wasser (15 kg/h) und 3,2 Gew.-% freie Fettsäuren (320 kg/h) und gelangt mit einer Temperatur von etwa 60°C in den Wärmetauscher W ₁ und wird im Tausch gegen heißes Fertigöl (ca. 260°C) auf die Eintritts temperatur von 90°C aufgeheizt; hierzu sind etwa 150 000 kcal/h erforderlich. Mit dieser Eintrittstemperatur von 90°C gelangt der Talg in die Rieselkolonne K ₁, deren Kopfdruck bei 150 mbar gehalten wird. Die aus dem Kopf der Kolonne austretenden Dämpfe haben im Mittel eine Temperatur von etwa 80°C und enthalten etwa 14,2 kg/ Wasserdampf, etwa 1,3 kg/h Luft aus dem zu laufenden Talg und weniger als 0,52 kg/h Gas aus Undichtig keiten. Der partialdruckbedingte Fettsäureanteil dieser Dämpfe beträgt weniger als 20 ppm.

Im Wärmetauscher W ₂ lassen sich etwa 10 kg/h Wasser direkt kondensieren. Das den Wärmetauscher W ₂ verlassende Abgas ist etwa 50°C heißt; sein Anteil macht etwa 5,5 kg/h aus; der Fettsäuregehalt dieses Abgäses beträgt weniger als 3 ppm. Die der Kolonne K ₁ zugeordnete Druckstufe der Vakuumanlage benötigt weniger als 25 kg/h Treibdampf.

Die Rieselkolonne K ₂ der Entgasungs-/Entwässerungsstufe wird bei einem Kopfdruck von 30 mbar betrieben. Die aus dem Kopf der Kolonne K ₂ abgezogenen Dämpfe enthalten etwa 2,4 kg/h Wasserdampf und 1,5 kg/h Luft und sonstige Fremdgase. Die Rieselkolonne K ₃ der Entgasungs-/Entsäuerungsstufe wird bei einem Kopfdruck von 4 mbar betrieben. Die diese Kolonne K ₃ verlassenden Dämpfe enthalten etwa 0,4 kg/h Wasserdampf und etwa 1 kg/h Luft und sonstige Fremdgase. An der aus dem Sumpf der Rieselkolonne K ₃ der Entgasungs-/Entwässerungs- Stufe abgezogenen Flüssigkeit wurde ein Restwassergehalt klei mer als 0,002 Gew.-% (< 0,2 kg/h) festgestellt.

Die Fallfilm-Kolonnen K ₅/K ₆ der Film-Entsäuerungs-/Desodorier- Stufen werden bei einem Kopfdruck von 4 mbar betrieben. In den Sumpf der Fallfilm-Kolonne K ₆ der Gegenstrom-Fallfilm- Treibdämpf-Destillationszone werden - bezogen auf den Öl durchsatz - 0,4 Gew.-% Strippdampf von 4 mbar eingeführt. Unter diesen Bedingungen belasten die Anlagenteile K ₂ bis K ₆ die Vakuumanlage mit insgesamt 40,4 kg/h Strippdampf und mit etwa 2 kg/h Luft/Fremdgase. Der Treibdampfbedarf der den Anlagenteilen K ₂ bis K ₆ zugeordneten Druckstufen der Vakuum anlage beträgt bei einem Druck von 11 bar etwa 220 kg/h.

Zum Vergleich besteht das unter im wesentlichen analogen Arbeitsbedingungen, jedoch mit einer einstufigen Entgasungs-/ Entwässerungs-Stufe (Kopfdruck 30 mbar, Ölzulauf-Temperatur 100° bis 110°C) erhaltene Destillat im günstigsten Falle aus etwa 90 Gew.-% freien Fettsäuren. Unter diesen Arbeitsbedin gungen verursacht die einstufige Entgasungs-/Entwässerungs stufe nicht mehr tragbare Umweltbelastungen.

Claims

1. Verfahren zur physikalischen Raffination von hochsiedenden Flüssigkeiten, nämlich Speiseölen, Fet ten und Estern,
wobei die Flüssigkeit in einer Vorstufe unter verminder tem Druck bei einer Temperatur zwischen 60° und 100°C und vorzugsweise zwischen 80° und 90°C entgast und entwässert wird, die so behandelte Flüssigkeit in einer ein- oder mehrstufigen Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destilla tionsstufe unter einem Arbeitsdruck zwischen 1 und 10 mbar bei einer Temperatur zwischen 230° und 270°C als Dünnschicht
mit einer Schichtdicke kleiner 1 mm an im wesentlichen vertikal angeordneten Rieselkanalwänden herabfließt, ge sammelt und einer Weiterverwendung zugeführt wird,
im Gegenstrom Wasserdampf durch diese Rieselkanäle ge führt wird, und
die dabei aus dem Fallfilm entweichenden, flüchtigen Kom ponenten abgetrennt, nach Maßgabe ihres Siedepunktes kon densiert und gesammelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Vorstufe eine mehrstufige Behandlung der Flüssig keit bei einem von Stufe zu Stufe geringeren Druck durch geführt wird, bis der für die physikalische Raffination vorgesehene Arbeitsdruck von 1 bis 10 mbar erreicht ist; und
die Flüssigkeit mit einem Wassergehalt kleiner 0,005 Gew.-% in die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destilla tionsstufe eingeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorstufe wenigstens eine dreistufige Entgasungs- und Entwässerungsbehandlung durchgeführt wird, wobei in einer ersten Stufe unter einem Druck von 135 bis 200 mbar, in einer zweiten Stufe unter einem Druck von 25 bis 40 mbar und in einer dritten Stufe unter einem Druck von 1 bis 10 mbar gearbeitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei jede Behandlungsstufe der Entgasungs- und Entwässe rungsbehandlung von einer angepaßten, einen entsprechen den Saugdruck erzeugenden Druckstufe einer Vakuumanlage evakuiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das in der ersten Behandlungsstufe der Entgasungs- und Entwässerungsbehandlung angefallene, wasserdampfhaltige Abgas in einem der Druckstufe vorgeschalteten Wärmetau scher oder Einspritzkondensator so weit abgekühlt wird, bis der im Abgas enthaltene Wasserdampf zum größeren Teil kondensiert ist; und
das so angefallene Kondensatwasser von dem Abgas getrennt wird, bevor das letztere in die Druckstufe eintritt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
in der zweiten Behandlungsstufe der Entgasungs- und Ent wässerungsbehandlung der Wassergehalt der Flüssigkeit auf einen Restwassergehalt kleiner als 0,01 Gew.-% abgesenkt wird; und
in der dritten Behandlungsstufe der Entgasungs- und Ent wässerungsbehandlung der Wassergehalt der Flüssigkeit auf einen Restwassergehalt kleiner als 0,002 Gew.-% abgesenkt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Behandlungsstufe der Entgasungs- und Entwässerungs behandlung in je einer Rieselkolonne durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die letzte, insbesondere dritte Behand lungsstufe zur Entgasung und Entwässerung und vor der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe zusätz lich eine Entspannungsstufe vorgesehen ist, wobei die weitestgehend entgaste und entwässerte Flüssigkeit mit einer Temperatur zwischen 230° und 270°C in einen Ent spannungsraum hinein entspannt wird, in dem ein Druck von 1 bis 10 mbar herrscht.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit einer solchen, 265°C nicht überstei genden Temperatur in den Entspannungsraum hinein ent spannt wird, bei welchem der Leicht- und Mittelsieder- Partialdruck 8 mbar nicht übersteigt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit einer solchen, 265°C nicht überstei genden Temperatur in den Entspannungsraum hinein ent spannt wird, bei welchem der Leicht- und Mittelsieder- Partialdruck kleiner als der fünffache Kopfdruck in der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationstufe ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungsstufe in einer Rieselkolonne durchge führt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Verdampfung der flüchtigen Komponenten erforder liche Verdampfungswärme im wesentlichen durch die fühl bare Wärme entsprechend der Zulauftemperatur der Flüs sigkeit in die Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destilla tionsstufe und gegebenenfalls in die Entspannungsstufe aufgebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Verdampfungswärme durch eine Überhitzung des Treibdampfes aufgebracht wird, der mit einer Temperatur in den Sumpf der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destil lationsstufe eingeführt wird, die maximal 10° Kelvin über der Zulauftemperatur der Flüssigkeit in dieser Destillationsstufe liegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sumpf der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destil lationsstufe Wasserdampf in einer Menge eingebracht wird, die 0,3 bis 0,5 Gew.-% des Flüssigkeitsdurchsatzes beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in einer Behandlungsstufe der Entgasungs- und Entwässerungsbehandlung, in einer Entspannungsstufe und/ oder in einer Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destilla tionsstufe eine maximale Strömungsgeschwindigkeit der Dämpfe eingehalten wird, die - ausgedrückt als ver gleichbare Luft-Strömungsgeschwindigkeit Raum zwischen 0,4 und 1,0 m/sec liegt und an einer engsten Querschnittsstelle 2,5 m/sec nicht übersteigt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit an wenigstens einer Zulaufstelle in eine Behandlungsstufe der Entgasungs- und Entwässerungsbe handlung, in eine Entspannungsstufe und/oder in eine Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe einge bracht wird; und die Dämpfe an wenigstens einer Abzugsstelle aus dieser Behandlungsstufe, Entspannungs- und/oder Destillations stufe abgezogen werden; und zwischen dieser Zulaufstelle und dieser Abzugsstelle wenigstens eine Strecke von 1000 mm für die Dämpfe strömung vorgesehen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Flüssigkeits-Zulaufstelle und Dämpfe-Abzugs stelle in der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destilla tionsstufe wenigstens eine Strecke von 2000 mm für die Dämpfeströmung vorgesehen ist.

16. Anlage zur physikalischen Raffination von hochsiedenden Flüssigkeiten, nämlich Speiseölen, Fetten und Estern nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 15,
mit einer unter vermindertem Druck betriebenen Vorstufe (10) zur Entgasung und Entwässerung der Flüssigkeit und
mit einer Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillations stufe (30), dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorstufe (10) wenigstens drei, hintereinander arbei tende Kolonnen (K ₁, K ₂ und K ₃) aufweist, die mit Film austauschflächen für die nacheinander durch diese Kolon nen (K ₁, K ₂ und K ₃) führbare Flüssigkeit ausgerüstet sind;
jede Kolonne (K ₁, K ₂, K ₃) über je eine Dämpfeleitung (11, 12, 13) an je eine Druckstufe der Vakuumanlage (80) angeschlossen ist, wobei jede Druckstufe einen anderen, jeweils geringeren Druck erzeugt; und
in der Kolonne (K ₃) der in der Gegenstrom-Fallfilm- Treibdampf-Destillationsstufe (30) herrschende Arbeits druck von 1 bis 10 mbar eingestellt ist.

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vorstufen-Kolonne (K ₁, K ₂, K ₃) als Rieselsäule aus gebildet ist.

18. Anlage nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Vorstufen-Kolonne (K ₁) ein Wärmetauscher (W ₂) nachgeschaltet ist, in welchem das in dieser Vorstufen- Kolonne (K ₁) angefallene Abgas auf eine Temperatur von etwa 40 bis 50°C abgekühlt wird.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwiscnen der dritten Vorstufen-Kolonne (K ₃) und der ersten Fallfilm-Kolonne (K ₅) der Gegenstrom-Fall Treibdampf-Destillationsstufe (30) eine Entspannungs kolonne (K ₄) angeordnet ist.

20. Anlage nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vorstufen-Kolonne (K ₁, K ₂, K ₃), die Entspannungs kolonne (K ₄) und/oder die Fallfilm-Kolonne(n) (K ₅, K ₆) der Gegenstrom-Fallfilm-Treibdampf-Destillationsstufe je eine Zulaufstelle für die Flüssigkeit und je eine Abzugsstelle für die Dämpfe aufweist; und der Abstand zwischen Zulaufstelle und Abzugsstelle in jeder Kolonne wenigstens 1000 mm beträgt.

21. Anlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Flüssigkeits-Zulaufstelle und Dämpfe-Abzugsstelle in der, der Kondensationsstufe (50) benachbarten Fallfilm-Kolonne (K ₅) wenigstens 2000 mm beträgt.