DE602004005010T2

DE602004005010T2 - Verfahren zur Herstellung von Fettsäuren mit den verbesserten Eigenschaften Geruch, Farbe und Hitzestabilität

Info

Publication number: DE602004005010T2
Application number: DE602004005010T
Authority: DE
Inventors: Nataly Lausberg; Horst Dr. Josten; Georg Dr. Fieg; Thomas Kapala; Ralf Dr. Christoph; Andreas SÜSSENBACH; Andreas Dr. Heidbreder; Ingomar Dr. Mrozek; Albrecht Dr. Schwerin
Original assignee: Cognis IP Management GmbH
Current assignee: Cognis IP Management GmbH
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2024-04-01
Also published as: JP2005290376A; DE602004005010D1; EP1598414A1; US7449088B2; EP1598414B1; ES2281705T3; US20060006056A1; JP4949637B2

Description

Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ölchemische Rohmaterialien und bezieht sich auf ein Verfahren zum Erhalt von Fettsäuren mit verbesserter Qualität.
Stand der Technik
Unterschiedliche Herangehensweisen bezüglich der Destillation von Fettsäuren sind in der Literatur und in Patenten besprochen worden und wurden erfolgreich im Produktionsmaßstab praktisch ausgeführt. Das Ziel von allen Technologien ist die Trennung von unterschiedlichen Arten von Nebenprodukten von den Fettsäuren, d. h.

• partiellen Glyceriden von einer unvollständigen Fettspaltung und anderen hoch siedenden Stoffen,
• Metallen (z. B. Katalysatoren),
• Farbkörpern und
• Geruchssubstanzen.

Hoch siedende Stoffe und Metalle werden einfach durch die Destillation der Fettsäuren als Überkopfprodukt abgetrennt, wodurch das höher siedende Material als Bodenprodukt bzw. Destillationsrückstand verbleibt. Um die Menge an Rückstand zu verringern und die Wärmebeanspruchung für die Säuren während der Destillation zu verringern, sind Technologien entwickelt worden, um die Destillation in mehreren Schritten bei unterschiedlichen Heiztemperaturen durchzuführen [z. B. US 4 680 092 . Um die Abtrennung von hoch siedenden Stoffen weiter zu verbessern, wurde die Verwendung von strukturierten Kolonnenpackungen als Rektifizierzone eingeführt [ US 4 595 461 , WO 96/40851 A1].
Die Abtrennung von Farbkörpern ist komplizierter, da sowohl niedrig als auch hoch siedende Substanzen vorliegen können. Außerdem können Farbkörper in der Destillation vorliegen, welche bereits in der Rohsäure enthalten waren, sowie Farbkörper, welche aufgrund der Wärmebeanspruchung während der Destillation erzeugt wurden. Die Abtrennung von niedrig siedenden Farbkörpern kann entweder als ein Vorschnitt in einer separaten Einheit vor der Enddestillation oder in einer einzelnen Einheit, die als eine Seitenstromkolonne betrieben wird, durchgeführt werden [ DE 195 31 806 A1 ]. Hoch siedende Farbkörper können zusammen mit anderen hoch siedenden Produkten mittels einer einfachen Überkopf-Destillation oder durch die Verwendung von strukturierten Kolonnenpackungen als Rektifizierzone abgetrennt werden.
Die Situation für Geruchssubstanzen ist die gleiche wie für niedrig siedende Farbkörper: Sie können entweder in dem Rohmaterial vorliegen, oder sie können aufgrund der Wärmebeanspruchung während der Destillation erzeugt werden. Als ein Ergebnis wird die Abtrennung von Geruchssubstanzen zusammen mit der Abtrennung der niedriger siedenden Farbkörper entweder in einer Vorschnitt-Kolonne oder in einer Seitenstrom-Kolonne erreicht.
Alle oben zur Abtrennung von niedrig siedenden Farbkörpern und Geruchssubstanzen beschriebenen Technologien leiden unter dem Nachteil, dass sie entweder auf eine effiziente Abtrennung von Nebenprodukten, welche bereits in der Rohsäure vorlagen, oder welche während der Überkopf-Destillation erzeugt wurden, beschränkt sind. Keine der existierenden Technologien ist in der Lage, beide Abtrennungsprobleme gleichzeitig zu lösen. Während mit der Vorschnitt-Kolonnen-Technologie vorliegende niedrig siedende Stoffe effizient abgetrennt werden können, werden zusätzliche niedrig siedende Stoffe, die während der Enddestillation erzeugt werden, nicht abgetrennt, sondern landen im Endprodukt. Die Seitenstrom-Kolonne ist im Prinzip in der Lage, sowohl vorliegende als auch erzeugte niedrig siedende Stoffe abzutrennen, jedoch mit einer beschränkten Effizienz, da die niedrig siedenden Stoffe den Seitenstrom auf ihrem Weg aufwärts der Kolonne passieren, und in unvermeidlicher Weise landet ein Teil davon in dem Seitenstromdestillat. Es wurde ebenfalls dargelegt, dass einige der niedrig siedenden Farbkörper, welche bereits in der Rohsäure vorliegen, hoch siedende Kondensationsprodukte in dem Kondensator der Seitenstrom-Kolonne bilden. Die gebildeten hoch siedenden Stoffe passieren den Seitenstrom auf ihrem Weg abwärts der Kolonne, und ein Teil davon wird ebenfalls in dem Seitenstromdestillat enden. Eine etwas verbesserte Technologie ist die Seitenstrom-Kolonne mit einer vorderseitig liegenden Flash-Einheit. Ein Teil der niedrig siedenden Stoffe, welche bereits in dem Rohmaterial vorliegen, wird in einer Flash-Einheit abgestrippt und zu der Seitenstrom-Kolonne in einen Bereich oberhalb der Seitenstrom-Entfernung gespeist. Als ein Ergebnis, werden die niedrig siedenden Stoffe um den Seitenstrompunkt herumgeführt, so dass sie das Seitenstromdestillat nicht kontaminieren können. Gleichwohl weist diese Technologie immer noch drei Nachteile auf:

• Die Konzentrierung der niedrig siedenden Stoffe in der Flash-Einheit ist nicht sehr effizient, da sie nur einen einzelnen Trennschritt vorsieht.
• Außerdem können einige der höher siedenden Komponenten mit dem Vorschnitt abgetrieben werden, sie werden dem Punkt oberhalb des Seitenstroms zugeführt, und ein Teil davon kann in dem Seitenstromdestillat enden.
• Wenn der angeführte Effekt einer Bildung von höher siedenden Stoffen als Kondensationsprodukten von den in dem Einspeisematerial vorliegenden Farbkörpern gültig ist, verhindert diese Technologie nicht, dass die Kondensationsprodukte in dem Seitenstromdestillat enden.

Deshalb war das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem die Entwicklung eines neuen Verfahrens zum Erhalt von Fettsäuren mit verbesserter Farbe, verbessertem Geruch und verbesserter Wärmestabilität, vornehmlich basierend auf rohen Ölfraktionen, welches frei von den oben angeführten Nachteilen ist.
Beschreibung der Erfindung
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein neues Verfahren zum Erhalt von Fettsäuren mit verbesserter Farbe, verbessertem Geruch und verbesserter Wärmestabilität, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass

(a) in einem ersten Schritt die Rohsäuren einer Rektifikations("Vorschnitt")-Kolonne zugeführt werden, um niedrig siedende Nebenprodukte, die in dem Ausgangsmaterial vorliegen, als eine Topfraktion zu entfernen, und
(b) in einem zweiten Schritt die Bodenfraktion der Vorschnitt-Kolonne zu einer Seitenstrom-Kolonne geführt wird, um reine Fettsäuren als Nebenfraktion zu erhalten, um niedrig siedende Nebenprodukte, welche gebildet worden sind im Verlauf der ersten Destillation, als eine Topfraktion, zu entfernen, und hoch siedende Nebenprodukte, welche entweder im Ausgangsmaterial vorlagen oder während der ersten Destillation gebildet worden sind, mit dem Rückstand zu entfernen.

Die vorliegende Erfindung kombiniert die Vorteile der verschiedenen beschriebenen Technologien gemäß dem angeführten Stand der Technik, vermeidet jedoch alle Nachteile. Insbesondere

• werden niedrig siedende Stoffe, die bereits in den Rohsäuren enthalten sind, in effizienter Weise mittels der Vorschnitt-Kolonnen-Technologie abgetrennt,
• werden niedrig siedende Stoffe, welche während der Überkopf-Destillation erzeugt worden sind, mit der Seitenstrom-Kolonnen-Technologie abgetrennt, und
• werden hoch siedende Kondensationsprodukte, welche in der Vorschnitt-Kolonne gebildet worden sind, vollständig als Bodenprodukt in der Seitenstrom-Kolonne abgetrennt.

Fettsäuren
Die Fettsäuren, welche als Ausgangsmaterialien gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden, folgen gängigerweise folgender Formel (I) R¹COOH (I)worin R¹ für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Acylrest mit 6 bis 22, vorzugsweise 10 bis 20 und stärker bevorzugt 12 bis 18 Kohlenstoffatomen steht. Die Säuren können pflanzlichen oder tierischen Ursprungs sein. Typischerweise werden gespaltene Fettsäuren, nämlich Ölfraktionen von Talg, verwendet, welche reich an C12- bis C18-Carbonsäuren sind, wie z. B. Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linonsäure und Linolsäure.
Beschreibung des Verfahrens
Das erfindungsgemäße Verfahren wird detaillierter in der 1 veranschaulicht; die folgende Beschreibung betrifft vollkommen dem Flussschema:
Niedrig siedende Farb- und Geruchssubstanzen, die bereits in den Rohsäuren enthalten sind, werden in effizienter Weise in einer Vorschnitt-Kolonne mit Rektifizier- und Stripp-Zone, die aus strukturierter Packung besteht, abgetrennt. Die strukturierte Packung sollte von den Typen an Metallblechpackung, wie Sulzer-Mellapack, Montz-Pack, Kühni-Rombopack oder dergleichen, gewählt werden. Die Packhöhe für die zwei Kolonnenzonen sollte zwischen 1 und 8 m, vorzugsweise zwischen 2 und 4 m, liegen. Die Kolonne sollte unter Vakuum bei Drücken zwischen 1 und 50 mbar, vorzugsweise zwischen 5 und 10 mbar, betrieben werden. Für diesen Zweck wird die Rohsäure vorerhitzt und in die Mitte der Kolonne eingeführt, wo sie der Stripp-Zone eingespeist wird. Wärme wird in einem mittels Dampf erhitzten Reboiler eingeführt, welcher vorzugsweise ein Fallfilm-Verdampfer ist. Die niedrig siedenden Stoffe werden in dem Top-Kondensator kondensiert, ein Teil des Kondensats wird zu der Rektifizierzone der Kolonne refluxiert und ein anderer Teil wird aus der Kolonne als Topschnitt abgezogen. Die Menge an Topschnitt sollte im Bereich von 0,1 bis 5 % der Einspeiserate, vorzugsweise zwischen 0,2 und 1 %, liegen.
Das Bodenprodukt von der Vorschnitt-Kolonne wird einer ersten Reboiler-Schleife einer Seitenstrom-Kolonne zugeführt. Diese Kolonne dient dazu, in effizienter Weise hoch siedende Stoffe und niedrig siedende Farb- und Geruchsstoffe, welche in den Reboilern aufgrund der Wärmebeanspruchung erzeugt worden sind, abzutrennen. Die Kolonne wird unter Vakuum bei einem Druck von 1 bis 20 mbar, vorzugsweise zwischen 5 und 10 mbar, betrieben. Die Dämpfe, welche in dem Reboiler erzeugt worden sind, passieren zwei Zonen mit strukturierten Kolonnenpackungen und werden in einem ersten von zwei Kondensatoren kondensiert. Eine kleine Menge der Dämpfe passiert den ersten Kondensator, wird jedoch in einem zweiten kondensiert und aus dem System als Topschnitt abgenommen. Dieser Topschnitt enthält in konzentrierter Form die niedrig siedenden Farb- und Geruchssubstanzen, welche in den Reboilern aufgrund der Wärmebeanspruchung der Fettsäuren erzeugt worden sind. Die Menge an Topschnitt sollte im Bereich zwischen 0,1 und 5 % der Einspeiserate, vorzugsweise zwischen 0,2 und 1 %, liegen. Das Kondensat von dem ersten Kondensator wird zu dem oberen Bereich der oberen Packungszone rückgeführt, unterhalb dieser Zone gesammelt und aus der Kolonne als ein Seitenstromdestillat abgenommen. Ein Teil dieses Destillats wird als Rückfluss zu dem oberen Teil der unteren Packungszone rückgeführt. Hoch siedende Stoffe werden via die untere Packungszone zu dem Bodenprodukt konzentriert. Die strukturierte Packung sollte aus den Typen von Metallblechpackungen, wie Sulzer-Mellapack, Montz-Pack, Kühni-Rombopack oder dergleichen, gewählt werden. Die Packhöhe der zwei Kolonnenzonen sollte zwischen 1 und 8 m, vorzugsweise zwischen 2 und 4 m, liegen. Wärme wird in die Destillation mittels zweier separater Reboilerschleifen, welche bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden, eingeführt. Typische Produkttemperaturen für beide Destillationskolonnen liegen zwischen 180 und 260 °C, vorzugsweise zwischen 200 und 240 °C in dem ersten Reboiler und zwischen 200 und 280 °C, vorzugsweise zwischen 230 und 260 °C in der zweiten Reboiler-Schleife. Die Reboiler sind vorzugsweise Fallfilm-Verdampfer. Ein Teil des Restes von der ersten Reboiler-Schleife wird zu der zweiten mittels eines Niveaureglers überführt. In der zweiten Schleife wird der Rückstand weiter herausgequetscht, was zu einem konzentrierten Pech mit einer Säurezahl von 10 bis 200, vorzugsweise zwischen 20 und 80, führt. Typische Mengen an Pech liegen zwischen 1 und 15 % der Einspeisung, vorzugsweise zwischen 2 und 5 %. Überhitzter Stripping-Dampf in einer Menge von 0 bis 10 %, vorzugsweise von 0,1 bis 2 % der Produkteinspeiserate kann in den zweiten Reboiler eingeführt werden, um die Destillationstemperaturen zu senken.
Beispiele
Beispiel 1
Bewertung der Farb- und Geruchserzeugung aufgrund der Wärmebeanspruchung bei der Destillation von roher Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion
472 g rohe Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion wurden in einem 1 000 ml großen Rundkolben gegeben, auf 198 °C bei einem Vakuum von 4 mbar erhitzt. Kleine Menge an Destillat (12,1 g und 19,8 g) wurden nacheinander abgenommen, und die Proben wurden bezüglich Lovibond-Farbe und -Geruch analysiert (Skalen von 1: gut bis 6: sehr schlecht):

• Probe 1: Lovibond 5 ¼'' gelb 72, rot 6,2, Geruch: 6
• Probe 2: Lovibond 5 ¼'' gelb 17, rot 1,6, Geruch: 3

Der Druck in dem Kolben wurde auf 100 mbar erhöht, und das verbliebene Produkt in dem Kolben wurde auf 250 °C 30 min lang erhitzt. Diese Behandlung sollte die Temperatur/Zeit-Bedingungen bei einer typischen Fettsäuerdestillation im Produktionsmaßstab simulieren. Nachdem die Temperatur auf 200 °C gesenkt worden ist, wurde der Druck auf 9 mbar gesenkt, und es wurden erneut zwei kleine Proben (19,4 g und 18,8 g) überdestilliert. Die Farb- und Geruchsbeurteilung gab die folgenden Ergebnisse:

• Probe 3: Lovibond 5 ¼'' gelb 9,6, rot 1,0, Geruch: 4
• Probe 4: Lovibond ¼'' gelb 3,7, rot 0,4, Geruch: 1

Das Beispiel zeigt, dass keine zusätzlichen Farbkörper unter Wärmebeanspruchung gebildet wurden, dass jedoch zusätzliche Gerüche bei höheren Temperaturen erzeugt wurden.
Beispiel 2
Beurteilung der Farb- und Geruchserzeugung aufgrund der Wärmebeanspruchung bei einer Destillation von destillierter Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion
460,1 g destillierte Talg-Fettsäure-Öl-Fraktion wurden in einen 1 000 ml großen Rundkolben gegeben, auf 198 °C erhitzt bei einem Vakuum von 9 mbar. Kleine Mengen an Destillat (3,1 g und 9,4 g) wurden nacheinander abgenommen, und die Proben wurden bezüglich Lovibond-Farbe und -Geruch analysiert:

• Probe 1: Lovibond 5 ¼'' gelb 6,3, rot 0,8, Geruch: 2
• Probe 2: Lovibond 5 ¼'' gelb 3,5, rot 0,4, Geruch: 2

Der Druck in dem Kolben wurde dann auf 100 mbar erhöht, und das restliche Produkt in dem Kolben wurde 30 min lang auf 247 °C erhitzt. Diese Behandlung sollte die Temperatur/Zeit-Bedingungen in einer typischen Fettsäuredestillation im Produktionsmaßstab simulieren. Danach wurde die Temperatur auf 200 °C gesenkt, der Druck wurde auf 12 mbar gesenkt, und es wurden erneut zwei kleine Proben (5,2 g und 10,1 g) überdestilliert. Die Farb- und Geruchsbeurteilung ergab die folgenden Ergebnisse:

• Probe 3: Lovibond 5 ¼'' gelb 3,3, rot 0,4, Geruch: 3
• Probe 4: Lovibond 5 ¼'' gelb 2,1, rot 0,2, Geruch: 1

Das Beispiel zeigt, dass keine zusätzlichen Farbkörper unter Wärmebeanspruchung gebildet wurden, dass jedoch zusätzliche Gerüche bei höheren Temperaturen erzeugt wurden.
Beispiel 3
Beurteilung einer Bildung von hoch siedenden Stoffen beim Destillations-Topschnitt einer Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion
450,3 g Topschnitt von der Destillation einer Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion wurden in einen 1 000 ml großen Rundkolben gegeben und auf 180 °C 30 min lang erhitzt. Die gleiche Prozedur wurde bei einer zweiten Probe mit 448,4 g unter einer Stickstoffspülung angewandt. Molekulargewichtsverteilungen wurden mittels GPC für Proben vor und nach der Wärmebehandlung mit den Ergebnissen gemessen, die in Tabelle 1 gezeigt sind:
Tabelle 1: Zusammensetzungen (nach 30 min genommene Proben, 180 °C ohne Stickstoff)
Die Ergebnisse zeigen klar, dass sich etwa 10 zusätzliches höher siedendes Material während der Wärmebehandlung gebildet hatte, unabhängig davon, ob die Probe durch Stickstoff gespült war oder nicht.
Erfindungsgemäßes Beispiel 1
Destillation von roher Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion in einer Seitenstromkolonne
Rohe, getrocknete Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion wurde in einer 50 mm-Glas-Fraktionierkolonne mit 2 m-Sulzer BX-Packung in zwei Zonen, einem mit heißem Öl erhitzten Fallfilm-Verdamper als Reboiler, einem Kondensator und einer Vakuumpumpe destilliert. Die Einspeisung wurde kontinuierlich zu der Reboilerschleife geführt. Die Destillatdämpfe wurden in einem partiellen Kondensator kondensiert, zu der Kolonnenspitze refluxiert und schließlich wurde Destillat aus der Kolonne als Seitenstrom unterhalb der oberen Packungszone abgenommen. Ein Teil des Seitenstromproduktes wurde zu der unteren Packungszone unter Verwendung einer Strom-Spalteinheit refluxiert. Ein kleiner Topschnitt wurde via einen zweiten Kondensator abgenommen, und ein Rückstand wurde aus der Reboilerschleife genommen. Die folgenden Destillationsparameter wurden eingestellt. Vakuum: 1 mbar, Einspeiserate: 2 150 g/h, Topschnitt: Spuren, Rückstand: 280 g/h (Säurezahl: 78), Destillatrate: 1 870 g/h, Rückflussverhältnis (Rückfluss/Seitenstrom): 1/5, Reboilertemperatur: 250 °C. Das resultierende Seitenstromprodukt besaß einen guten Geruch und die folgenden Farben (Lovibond 5 ¼''):

• sofort: gelb 12,0, rot 1,9
• nach sieben Tagen: gelb 14,2, rot 2,1

Vergleichsbeispiel C1
Destillation von roher Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion mit Vorschnittkolonne + Überkopfdestillation
Rohe, getrocknete Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion wurde in zwei Schritten in der gleichen Kolonne wie in Beispiel 4 destilliert. In der ersten Stufe wurde das Produkt in die Mitte der Kolonne zu dem oberen Teil der unteren Packung geführt. Ein kleiner Topschnitt wurde genommen, und das Bodenprodukt wurde für den zweiten Destillationsschritt gesammelt. In dem zweiten Schritt wurde das Bodenprodukt von dem ersten Schritt zu der Reboilerschleife geführt, ein Rückstand wurde aus dem Kolonnenboden genommen, und die Destillatdämpfe wurden vollständig in dem oberen Kondensator kondensiert. Ein Teil des Destillats wurde zu dem oberen Teil der oberen Kolonnenzone refluxiert. Die folgenden Destillationsparameter wurden eingestellt:

• Schritt 1: Vakuum: 1 mbar, Einspeiserate: 7 500 g/h, Topschnitt: 74 g/h, Bodenprodukt: 7 426 g/h, Rückflussverhältnis (Rückfluss/Topschnitt): 10/1, Reboilertemperatur: 228 °C.
• Schritt 2: Vakuum: 1 mbar, Einspeiserate: 2 000 g/h, Rückstand: 290 g/h (Säurezahl: 83,5), Destillatrate: 1 710 g/h, Rückflussverhältnis (Reflux/Destillat): 1/5, Reboilertemperatur: 256 °C.

Das resultierende Destillat besaß einen schlechteren Geruch als das Seitenstromprodukt von dem erfindungsgemäßen Beispiel 1, jedoch die folgenden verbesserten Farben (Lovibond 5 ¼''):

• sofort: gelb 5,9, rot 1, 1
• nach sieben Tagen: gelb 8,3, rot 1,4

Erfindungsgemäßes Beispiel 2
Destillation von roher Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion mit Vorschnittkolonne + Seitenstromkolonne
Rohe, getrocknete Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion wurde in zwei Schritten in der gleichen Kolonne wie in Beispiel 4 destilliert. In dem ersten Schritt wurde das Produkt in die Mitte der Kolonne zu dem oberen Teil der unteren Packung gespeist. Ein kleiner Topschnitt wurde genommen, und das Bodenprodukt wurde für den zweiten Destillationsschritt gesammelt. In dem zweiten Schritt wurde das Bodenprodukt von dem ersten Schritt kontinuierlich zu der Reboilerschleife geführt. Die Destillatdämpfe wurden in einem partiellen Kondensator kondensiert, zu der Kolonnenspitze refluxiert, und das letztendliche Destillat wurde aus der Kolonne als Seitenstrom unterhalb der oberen Packungszone herausgenommen. Ein Teil des Seitenstromproduktes wurde refluxiert zu der unteren Packungszone unter Verwendung einer Stromspalteinheit. Ein kleiner Topcut wurde via einen zweiten Kondensator abgenommen, und ein Rückstand wurde aus der Reboilerschleife herausgenommen. Die folgenden Destillationsparameter wurden eingestellt:

• Schritt 1: Vakuum: 1 mbar, Einspeiserate: 7 500 g/h, Topschnitt: 74 g/h, Bodenprodukt: 7 426 g/h, Rückflussverhältnis (Rückfluss/Topschnitt): 10/1, Reboilertemperatur: 228 °C.
• Schritt 2: Vakuum: 1 mbar, Einspeiserate: 1 750 g/h, Topschnitt: Spuren, Rückstand: 230 g/h (Säurezahl: 78), Destillatrate: 1 520 g/h, Rückflussverhältnis (Reflux/Seitenstrom): 1/4, Reboilertemperatur: 254 °C.

Das resultierende Seitenstromprodukt besaß einen besseren Geruch als das Destillat von dem Vergleichsbeispiel C1, war vergleichbar in der Geruchsqualität zu dem Seitenstromprodukt vom erfindungsgemäßen Beispiel 1 und besaß die folgenden Farben (Lovibond: 5 ¼''):

• sofort: gelb 9,2, rot 1,8
• nach sieben Tagen: gelb 9,0, rot 1,1

Vergleichsbeispiel C2
Destillation im Produktionsmaßstab von roher Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion mit Vorschnitt-Kolonne + Überkopf-Destillation

Eine rohe Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion wurde in zwei Schritten in zwei unterschiedlichen Fraktionierkolonnen im Produktionsmaßstab destilliert. Die erste Kolonne wurde mit 13,8 m strukturierter Packung in drei Zonen, einem mit heißen Öl erhitzten Fallfilm-Verdampfer als Reboiler, Kondensator und Vakuumsystem ausgestattet. Die zweite Kolonne wurde mit 7,2 m strukturierter Packung in drei Zonen, zwei mittels Dampf erhitzten Fallfilm-Verdampfern als Reboilern, partiellen und totalen Kondensatorn, Vakuumsystem und Seitenstrom-Abführung ausgestattet. Das rohe Produkt besaß die folgenden Charakteristika und die folgende Zusammensetzung:

• Säurezahl:	189,7
• Verseifungszahl:	199,4
• Iodzahl:	95
• Pourpoint:	4,0 °C
• Unverseifbarkeitszahl:	2,2
• Zusammensetzung [%]:	<C12: 0,3; C12: 0,4; C14: 2,1; C14': 0,6; C15: 0,5; C16: 4,9; C16': 5,2; C17: 1,4; C18: 1,7; C18': 65,7; C18'': 13,6; C18''': 1,5; >C18: 2,1

In dem ersten Destillationsschritt wurde das Produkt getrocknet und dann in die Mitte der ersten Kolonne zu dem oberen Teil der unteren Packung gegeben. Ein kleiner Topschnitt wurde genommen, und das Bodenprodukt wurde für den zweiten Destillationsschritt in einem Tank gesammelt. In dem zweiten Destillationsschritt wurde das Bodenprodukt von dem ersten Schritt zu dem ersten Fallfilm-Verdampfer der zweiten Kolonne gespeist, ein Teil des Bodenproduktes wurde zu der zweiten Fallfilm-Reboiler-Schleife gespeist, und ein Rückstand wurde von der zweiten Reboiler-Schleife genommen. Die Destillatdämpfe wurden in dem oberen Kondensator kondensiert, und ein kleiner Topschnitt wurde via einen zweiten Kondensator genommen. Ein Teil des Destillats wurde zu dem oberen Teil der oberen Kolonnenzone refluxiert. Um die Destillation zu unterstützen, wurde überhitzter Dampf von 4 bar zu dem zweiten Fallfilm-Reboiler gespeist. Die folgenden Destillationsparameter wurden eingestellt:

• Schritt 1: Topdruck: 10 mbar, Bodendruck: 16,4 mbar, Einspeiserate nach dem Trockner: 3 400 kg/h, Topschnitt: 52,3 kg/h, Bodenprodukt: 3 347,7 kg/h, Rückflussverhältnis (Rückfluss/Topschnitt): 16,9/1, Reboilertemperatur: 226,4 °C.
• Schritt 2: Topdruck: 6 mbar, Bodendruck: 11,4 mbar, Einspeiserate: 2 800 kg/h, Rückstand: 357 kg/h (Säurezahl: 35), Topschnitt: 7,0 kg/h, Destillatrate: 2 436 kg/h, Rückflussverhältnis (Rückfluss/-Destillat): 0,36/1; 1. Reboilertemperatur: 246,7 °C, 2. Reboiler temperatur: 254,6 °C, Stripping-Dampfrate: 15,3 kg/h.

Das resultierende Destillat hatte einen verbrannten Geruch und die folgenden charakteristischen Zahlen:

• Farbe (Lovibond 5 ¼''): – sofort: gelb 3,6, rot 0,5 – nach sieben Tagen: gelb 4,7, rot 0,6 – Wärmestabilität (1 Stunde 205 °C unter N₂), sofort: gelb: 11,0, rot: 1,8 – Wärmestabilität (1 Stunde 205 °C unter N₂), nach sieben Tagen: gelb: 45,0, rot: 5,4

• Säurezahl:	201,0
• Verseifungszahl:	21,3
• Iodzahl:	94,1
• Pourpoint:	8,0 °C
• Unverseifbarkeitszahl:	1,2
• Zusammensetzung [%]:	<C12: 0,0; C12: 0,1; C14: 1,1; C14': 0,3; C15: 0,5; C16: 5,0; C16': 5,4; C17: 1,4; C18: 1,7; C18': 67,0; C18'': 13,6; C18''': 1,5; >C18: 1,9

Erfindungsgemäßes Beispiel 3
Destillation im Produktionsmaßstab von roher Talg-Spalt-Fettsäure-Öl-Fraktion mit Vorschnittkolonne + Seitenstromkolonne
Rohe Talg-Spalt-Fettsäure-Ölfraktion wurde in zwei Schritten in zwei unterschiedlichen Fraktionierkolonnen vom Produktionsmaßstab gemäß dem Vergleichsbeispiel C2 destilliert. Das Einspeisematerial war das gleiche wie im Vergleichsbeispiel C2. In dem ersten Destillationsschritt wurde das Produkt getrocknet und dann in die Mitte der ersten Kolonne zu dem oberen Teil der unteren Packung gespeist. Ein kleiner Topschnitt wurde genommen, und dass Bodenprodukt wurde für den zweiten Destillationsschritt in einem Tank gesammelt. In dem zweiten Destillationsschritt wurde das Bodenprodukt von dem ersten Schritt zu dem ersten Fallfilm-Verdampfer der zweiten Kolonne gespeist, ein Teil des Bodenproduktes wurde zu der zweiten Fallfilm-Reboilerschleife gespeist, und ein Rückstand wurde von der zweiten Reboiler-Schleife genommen. Die Destillatdämpfe wurden teilweise in dem partiellen Kondensator kondensiert, und ein kleiner Topschnitt wurde via den zweiten Kondensator genommen. Das Kondensat von dem ersten Kondensator wurde vollständig zu dem oberen Teil der oberen Kolonnenzone refluxiert. Unterhalb der oberen Packung wurde die Flüssigkeit gesammelt, und ein Teil wurde als Enddestillat herausgenommen. Ein weiterer Teil des Nebenstromproduktes wurde zu der zweiten Packzone für eine Konzentrierung von hoch siedender Substanz refluxiert. Um die Destillation zu unterstützen, wurde der übererhitzte 4 bar-Dampf zu dem zweiten Fallfilm-Reboiler gespeist. Die folgenden Destillationsparameter wurden eingestellt:

• Schritt 1: Topdruck: 10 mbar, Bodendruck: 16,4 mbar, Einspeiserate nach dem Trockner: 3 400 kg/h, Topschnitt: 52,3 kg/h, Bodenprodukt 3 347,7 kg/h, Rückflussverhältnis (Rückfluss/Topschnitt): 16,9/1, Reboilertemperatur: 226,4 °C.
• Schritt 2: Topdruck: 6 mbar, Bodendruck: 10,5 mbar, Einspeiserate: 2 800 kg/h, Rückstand: 343 kg/h (Säurezahl: 35), Topschnitt: 9,0 kg/h, Destillatrate: 2 448 kg/h, Rückflussverhältnis (Rückfluss/Seitenstrom): 0,36/1; 1. Reboilertemperatur: 244,2 °C, 2. Reboilertemperatur: 247,3 °C, Stripping-Dampfrate: 14,8 kg/h.

Das resultierende Seitenstromdestillat hatte einen viel besseren Geruch als das Destillat vom Vergleichsbeispiel C2 und die folgenden charakteristischen Zahlen:

• Farbe (Lovibond 5 ¼''): – sofort: gelb 4,0, rot 0,6 – nach sieben Tagen: gelb 5,1, rot 0,7 – Wärmestabilität (1 Stunde 205 °C unter N₂), sofort: gelb: 10,0, rot: 1,7 – Wärmestabilität (1 Stunde 205 °C unter N₂), nach sieben Tagen: gelb: 65,0, rot: 7,9

• Säurezahl:	199,7
• Verseifungszahl:	200,6
• Iodzahl:	98,9
• Pourpoint:	8,0 °C
• Unverseifbarkeitszahl:	0,9
• Zusammensetzung [%]:	<C12: 0,0; C12: 0,0; C14: 0,2; C14': 0,1; C15: 0,2; C16: 5,7; C16': 5,3; C17: 1,7; C18: 1,6; C18': 67,4; C18'': 13,7; C18''': 1,5; >C18: 2,0

Claims

Verfahren zum Erhalt von Fettsäuren mit verbesserter Farbe, verbessertem Geruch und verbesserter Wärmestabilität, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass (a) in einem ersten Schritt die Rohsäuren einer Rektifikations(Vorschnitt)-Kolonne zugeführt werden, um niedrig siedende Nebenprodukte, die in dem Ausgangsmaterial vorliegen, als eine Topfraktion zu entfernen, und (b) in einem zweiten Schritt die Bodenfraktion der Vorschnitt-Kolonne zu einer Seitenstrom-Kolonne geführt wird, um reine Fettsäuren als Nebenfraktion zu erhalten, um niedrig siedende Nebenprodukte, welche gebildet worden sind im Verlauf der ersten Destillation, als eine Topfraktion, zu entfernen, und hoch siedende Nebenprodukte, welche entweder im Ausgangsmaterial vorlagen oder während der ersten Destillation gebildet worden sind, mit dem Rückstand zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Fettsäuren, die als Ausgangsmaterial verwendet werden, der folgenden Formel (I) folgen: R¹COOH (I)worin R¹ für einen linearen oder verzweigten, gesättigten oder ungesättigten Acylrest mit 6 bis 22 steht.
Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolonnen unabhängig voneinander bei Temperaturen von 180 bis 260 °C betrieben werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschnitt-Kolonne bei einem verringerten Druck von 1 bis 50 mbar betrieben wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenstrom-Kolonne bei einem verringerten Druck von 1 bis 20 mbar betrieben wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolonnen mindestens zwei strukturierte Packungen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens jede Zone der strukturierten Packungen eine Höhe von 1 bis 8 m aufweist.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil von jedem der Kondensate der zwei Kolonnen zu den Rektifizierzonen refluxiert wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass überhitzter Dampf zu der Seitenstromkolonne geleitet wird, um die Destillationstemperatur zu senken.