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.Verfahren zur Gewinnung von Fettalkoholen Die Erfindung bezieht sich
in erster Linie auf die Gewinnung von Fettalkoholen und anderen unverseifbaren Stoffen
aus Walratöl und anderen ähnlichen Ölen aus Seetieren. Die Erfindung ist jedoch
auch anwendbar auf die Gewinnung ähnlicher unverseifbarer Stoffe aus anderen öl-
oder fetthaltigen Substanzen, deren Fettsäurebestandteile bei der Umsetzung mit
Alkalien oder alkalischen Erden zur Bildung fester Seifen von hohem Schmelzpunkt
neigen; solche öl- oder fetthaltigen Substanzen sind beispielsweise angesammelte
Nebenprodukte aus der industriellen Verarbeitung von Ölen und Fetten aus Pflanzen,
Tieren oder Seetieren.
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Es. ist bekannt, Walratöl durch Umsetzung mit einem alkalischen Stoff,
z. B. Kalk, vorzugsweise unter Zusatz eines kleinen Anteils von Ätznatron bei Atmosphärendruck
und einer Temperatur von etwa ioo° zu verseifen; dabei entsteht ein Gemisch von
Seifen, Fettalkoholen und Wasser. Das anfallende Gemisch wird beispielsweise unter
Vakuum und bei einer Temperatur von etwa 25o bis z8o° durch geregelte indirekte
Erhitzung mit oder ohne Einblasen von Dampf destilliert. Das verseifte Gemisch kann
vor der Destillation im Vakuum bei einer Temperatur bis zu aoo° getrocknet werden,
um zunächst seinen Wassergehalt zu entfernen und dadurch ein Schäumen während der
Destillation zu vermeiden. Man kann aber auch mit den nötigen Vorsichtsmaßnahmen,
um den Übertritt von Schaum auszuschließen, die Destillation so durchführen, daß
die Fettalkohole im wesentlichen frei von Wasser gewonnen werden. Bei der Durchführung
eines derartigen Verfahrens wird normalerweise Alkali oder eine alkalische Erde
im Überschuß benutzt, um eine bestmögliche Verseifung zu erreichen; während der
Trocknung und bzw. oder Destillation kann dann
infolge der Anwesenheit
noch ungebundenen Alkalis oder alkalischer Erde eine weitere Verseifung Platz greifen.
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Infolge der Härte von Kalkseifen aus Walratöl, die einen sehr hohen
Schmelzpunkt in der Größenordnung von 26o°' haben, neigt der Rückstand gegen Ende
der Destillation., wenn etwa 75% des Fettalkohols abdestilliert sind, dazu, seine
Formbarkeit zu verlieren und so hart zu werden, daß der Eingeblasene Dampf einfach
durch Risse oder Spalten des Rückstandes strömt mit dem Ergebnis, daß etwa :2511/o
der vorhandenen Fettalkohole nicht gewonnen werden können.
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Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gesetzt, ein Verfahren
zur Gewinnung von Fettalkoholen oder anderen unverseifbaren Stoffen zu schaffen,
die bei der Behandlung von Ölen oder öl-oder fetthaltigen Substanzen der beschriebenen
Arten anfallen, welches im wesentlichen die vollständige Gewinnung des theoretisch
erzielbaren Gehaltes an Fettalkoholen oder der sonst gewünschten unverseifbaren
Stoffe ermöglicht.
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Zu diesem Zweck bedient sich die Erfindung einer besonderen Behandlung
des Seifenrückstandes aus der Destillation verseifter Öle der angegebenen Art, durch
die die Seife zunächst zersetzt und dann eine ölige Phase geschaffen wird, die die
Fettsäuren und noch vorhandenen Fettalkohole enthält, und dann eine Veresterung
dieser Alkohole durch einen Teil der Fettsäuren indieser öligen Phase herbeigeführt
wird.
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Eine derartige Veresterung bewirkt, daß nach Entfernung, z. B. durch
Dampfdestillation, der in der Mischung verbliebenen ungebundenen Fettsäuren Ester
von niedriger Flüchtigkeit vorliegen, die gesondert für sich zur Gewinnung der in
ihnen enthaltenen Fettsäuren bzw. Fettalkohole aufgearbeitet werden können.
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Natürlich können die aus dem veresterten Gemisch gewonnenen Ester
auch in den Verseifungsprozeß zurückgeleitet und einer frisch zur Verseifung gelangenden
Charge von Öl oder Fett zugesetzt werden.
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Mit anderen Worten schafft die Erfindung bei der Verseifung von Ölen
oder Fetten der angegebenen Art eine Arbeitsweise, die eine Verseifung des Öls,
eine Destillation der verseiften Masse zur Abtrennung des größten Teils der darin
enthaltenen Alkohole unter Aufrechterhaltung des Rückstandes in Form einer flüssigen
Seife, die Aufspaltung dieses Rückstandes mit Mineralsäure, .das Abtrennen der öligen
Phase von dem wäßrigen Anteil und eine Behandlung des öligen Anteils umfaßt, um
die Veresterung von Fettsäure durch den noch vorhandenen Alkohol zu bewirken. Die
ungebundene Fettsäure kann dann abdestilliert werden.
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Die Veresterung kann zweckmäßigerweise durch einfache Erhitzung der
öligen Phase nach ihrer Abtrennung bewirkt werden, z. B. für die Dauer von etwa
i bis 2 Stunden, gegebenenfalls unter Zusatz eines Katalysators. Eine derartige
Erhitzung kann zweckmäßig am Rückflußkühler und unter 'Vakuum durchgeführt werden,
beispielsweise in einer Blase mit aufgesetztem Rückflußkühler, der so angeordnet
und gekühlt wird, daß der laufende Rückfluß der verdampften Bestandteile zur Blase
gesichert ist. Die freien Fettsäuren können dann von den weniger flüchtigen Estern
getrennt und diese Trennung zweckmäßig in der gleichen Blase durch Destillation
bewirkt werden. Beispiel Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung geht
man von dem Verseifungsprodukteiner Verarbeitungsmenge von i t Walratöl oder einem
anderen Öl der angegebenen Arten aus, das man in bekannter Weise erhält. Das verseifte
Produkt besteht aus einer Alkaliseife, die vorzugsweise nur noch Spuren ungebundenen
Alkalis und kein rückständiges unverseiftes Öl enthält, dem Fettalkohol in praktisch
völlig ungebundener Form und Wasser; die Seife kann zum Teil im Alkohol gelöst oder
dispergiert sein.
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Das Produkt wird unter hohem Vakuum destilliert und dabei beispielsweise
mit Hilfe einer umlaufenden Rührvorrichtung, zweckmäßig aber auch durch Einblasen
von Dampf, stark durcheinandergerührt. Die Wärmezufuhr erfolgt durch elektrische
Heizelemente oder auch durch Kondensation von hocherhitztem Dampf in einem Wärmeaustauscher,
der in die Blase eingebaut ist.
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Die Destillation wird bis zu einem Punkt durchgeführt, bei dem unter
Aufrechterhaltung eines flüssigen Rückstandes ein größtmöglicher Teil von Fettalkoholen
abgetrieben ist; dabei ist eine Zersetzung oder Überhitzung und Polymerisation der
Bestandteile zu vermeiden.
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Wird die Destillation bis zu einer Temperatur von beispielsweise 2ia°'
fortgesetzt, so wird der Seifenrückstand noch etwa 25°/a der Fettalkohole enthalten.
Man läßt die Seife dann in ein anderes Gefäß abfließen und zersetzt sie mit Hilfe
einer Mineralsäure, beispielsweise schwacher Schwefelsäure, die unter stetiger Bestimmung
des pH-Wertes in solcher Menge zugesetzt wird, daß eine übermäßige saure Reaktion
der Masse vermieden wird. Das Ergebnis ist eine wäßrige Phase mit gelöstem oder
gefälltem Alkali- oder' Erdalkalisalz und eine ölige Phase; die aus freier Fettsäure
und freiem Fettalkohol besteht.
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Nach Abtrennung. der öligen Phase, in der die Alkohole beispielsweise
i2 Gewichtsteile gegenüber 88 Gewichtsteilen Säure ausmachen, wird diese in die
D'estillationsblase zurückgebracht und durch Erhitzen und Kochen über eine Zeit
von i bis a, Stunden wieder verestert. Wenn gewünscht, kann hierfür ein Katalysator,
wie Zinkoxyd oder ein kleiner Prozentsatz Alkali, zugefügt werden. -Während der
Veresterung sorgt ein auf die Blase aufgesetzter Rüekflußkühler dafür, daß die verdampften
Anteile ständig in die Blase zurückfließen. Während der Veresterung wird das Gemisch
mechanisch gerührt, und es wird für die Aufrechterhaltung einer Temperatur in der
Größenordnung von 18o bis 2oo°' und eines hohen Vakuums in der Größenordnung von
3 bis 4 mm Quecksilber gesorgt.
Nach Beendigung dieser Verfahrensstufe
besteht das Reaktionsgemisch aus etwa 24. Gewichtsteilen Estern von gleicher Natur
wie das als Ausgangsmaterial dienende Walratöl in Mischung mit etwa 76 Teilen reiner
Fettsäure.
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Nunmehr wird unter hohem Vakuum in der Größenordnung von 3 bis q.
mm Quecksilber eine Destillation bewirkt, indem der Zutritt von Kühlflüssigkeit
zum Rückflußkühler abgeschaltet und die Erhitzung gesteigert wird. Dadurch werden
die Fettsäuren, die durch Kondensation wiedergewonnen «-erden, und das Wasser abgetrieben,
dessen Dampf durch die Vakuumanlage abgesaugt werden kann. Die Ester selbst sind
im Vergleich zu den Fettsäuren praktisch nicht flüchtig, da ihr Siedepunkt wenigstens
etwa ioo° höher liegt. Der Siedepunkt der Säuren im Vakuum liegt etwa bei I8o bis
2oo°.
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Bei sorgfältiger Regelung der Erhitzung lassen sich die Fettsäuren
praktisch rein und völlig frei von Fettalkoholanteilen abdestillieren. Der Blasenrückstand
besteht dann aus den Estern, welchevöllig oder fast völlig frei sind von Zersetzungsprodukten
und völlig frei von Fettsäuren.
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Aus denEstern kann nun ihrAnteil an Fettalkohol auf irgendeine geeignete
Weise nach dem Vorbild einer Verseifung gewonnen werden.
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Sind die Ester von Zersetzungs- oder Polymerisationsprodukten praktisch
völlig frei, so werden sie am besten wieder neu in das Verfahren eingeführt, indem
sie der nächsten Charge Ausgangsmaterial, beispielsweise also dem rohen Walratöl
od. dgl., an der Stelle der ersten Verseifung zugesetzt werden.
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Natürlich können die Ester auch zur Gewinnung ihrer Fettsäure- und
Fettalkoholanteile gesondert für sich aufgearbeitet werden, wenn es wünschenswert
oder notwendig ist, diese Anteile infolge eines kleinen, im wesentlichen jedoch
unschädlichen Anteils an Zersetzungs- oder Polymerisationsprodukten zu besonderen
Zwecken zu verarbeiten.
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Wie man sieht, schafft die Erfindung ein neues und vorteilhaftes Verfahren
zur annähernd vollständigen Gewinnung der Fettalkohole und Fettsäuren aus den Verseifungsprodukten
von Walratöl oder ähnlichen Ölen anderer Seetiere. Die Abfallprodukte bestehen bei
diesem neuen Verfahren praktisch nur aus den Alkali- und Erdalkalisalzen, die sich
aus dem für die Verseifung benutzten Alkali bzw. Erdalkali und der zur Spaltung
dienernden Säure bilden, und Verunreinigungen, die aus der Fettmasse in verschiedenen
Verfahrensstufen auf bekannte Weise abgetrennt werden.