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Verfahren zur Trennung von Gemischen synthetischer höhermalekularer
Fettsäuren in Bestandteile mit verschiedenen Schmelzpunkten Synthetische höhermolekulare
Fettsäuren sind auf mancherlei Wegen zugänglich; so kann man sie z. B. durch Oxydation
höhermolekularer aliphatischer Kohlenwasserstoffe oder durch Oxydation von synthetischen
Alkoholen oder Aldehyden herstellen, wie sie z. B. hei der Anlagerung von Kohlenoxyd
und Wasserstoff an höhermolekulare Olefine oder bei der in geeigneter Weise gelenkten
Kohlenoxydhydrierung anfallen. Bei diesen Verfahren entstehen ,Gemische von geradkettigen
und mehr oder weniger stark verzweigten Fettsäuren. Für die verschiedenen technischen
Zwecke sind aber Fettsäuren oder Fettsäuregemische mit möglichst gleichartiger molekularer
Struktur erwünscht. Man hat daher bereits vorgeschlagen, verzweilgtkettige Fettsäuren
aus Fettsäurefraktionen engerer Siedebereiche durch Behandlung mit Lösungsmitteln
zu gewinnen. Daibei macht sich jedoch die Notwendigkeit der Aufarbeitung großer
Lösungsmittelmengen., die ein mehrfaches der angewandten Fettsäuremenigen betragen
können, nachteilig bemerkbar.
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In dem Patent 825 &3g hat die Patentinhaberin ein Verfahren
zur Trennung von Gemischen höhermolekula.rer Fettsäuren in Bestandteile mit verschiedenen
Schmelzpunkten beschrieben, bei dem man das. geschmolzene Fettsäuregemisch in Gegenwart
geringer Mengen von vorzugsweise niedermolekularen, gegebenenfalls wasserhaltigen,
organischen
Lösungsmitteln erstarren läßt und die nicht erstarrten
Anteile abpreßt. Bei. weiterer Bearbeitung dieses Gebietes wurde nun gefunden, daß
:man an Stelle von niedermolekularen, organischen Lösungsmitteln auch vorzugsweise
polare, flüssige organische Verbindungen höheren Molekulargewichtes verwenden kann.
-Unter flüssigen, organi@sch:en Verbindungen höheren Molekulargeiwichtes werden
hier solche mit wenigstens 5 Kohlenstoff atomen im Molekül verstanden.
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Läßt man die geschmolzenen Fettsäuren in Gegenwart derartiger flüssiger
organischer Verbindungen erstarren, so werden. bei. Abkühlung der Schmelze die bereits
bei höherer Temperatur kristallisierenden Fettsäuren in einer solchen Form abgeschieden,
daß die Trennung der festen und flüssigenAnteile durch Abpressen leicht möglich
ist.
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Als flüssige organische Verbindungen lassen sich z. B. Alkohole, Ketone,
heterocyclische Verbindungen, wie z. B. Furfurol oder Tetrahydrofurf urylalkohol,
gegebenenf alls substituierte K.ohlenwasserstoffe, wie z. B. Nitrobenzol oder Halogenkohlenwasserstoffe,
weiterhin Carbonsäuren, Äther, Ester usw. verwenden. Die zuzusetzenden Mengen sind
verschieden; sie richten sich nach der chemischen Natur :der Flüssigkeiten, der
Siedelage des zu trennenden Fettsäuregem,isches, dem erwünschten Trennungseffekt
und dem Mengenverhältnis der vorhandenen, zu trennenden Bestandtelle. Bei, Zusatz
von wenig Flüssigkeit erhält man ein flüssiges: Produkt mit niedrigem Erstarrungspunkt
und eine feste Säure mit niedrigem Schmelzpunkt; bei. Steigerung der zugesetzten
Flüssigkeitsmenge steigen auch die Erstarrungs- bzw. Schmelzpunkte: der gewonnenen
Produkte an..
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Während beidem Verfahren des -Hauptpatentes im allgemeinen mit Zusätzen
von nur einigen Prozenten gearbeitet wird., sind bei dem erfindungsgemäZen, Verfahren
größere Zusätze notwendig. Die Mengen: der zuzusetzenden Substanzen liegen vorzugsweise
zwischen 15 bis 300/m, jedoch kann in besonderen Fällen auch mit geringeren oder
größeren Zusatzmengen gearbeitet werden.
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Wie .bereits angeführt wurde, lassen sich als Zusätze auch flüssige
Fettsäuren, z. B. die soggenannten Vorlaufsäuren der Pararffinoxydation oder auch
Olein verwenden. Als brauchhar haben sich auch die bei. dem erfindungsgemäßen Verfahren
anfallenden flüssigen synthetischen Fettsäuren erwiesen.
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Zur Durchführung des Verfahrens werden die Zusätze, die auch ein Gemisch
aus Stoffen verschiedener chemischer Natur sein können, in den erforderlichen, Mengen
dem zu trennenden. Fettsäuregemisch vor oder nach dem Aufschmelzen oder während
dieses Vorgangs zugemischt. Die zuzusetzende Menge läßt sich durch Vorversuche leicht
ermitteln:. Man läßt die Masse langsam abkühlen, wobei je nach Molekulargröße und
Verzweigungsgrad zunächst die geradketti.gen und bei weiterer Abkühlung,die weniger
verzweigten Fettsäuren erstarren. Bei Fettsäuregemischen größeren S:ie,debereiches
können dabei Überschneidungen vorkommen, d. h. es können zusammen mit der Hauptmenge
der geradkettigen Fettsäuren höhermolekulare, wenig verzweigte Fettsäuren erstarren,
während zusammen mit ,der Hauptmenge der verzweigten, flüssigen Fettsäuren auch
geradkettige Fettsäuren geringen M.olekulargewichtes in flüssigem Zustand verbleiben.
Will man das Verfahren zur Trennung geradkettiger von verzweigten Fettsäuren benutzen,
so verwendet man zweckmäßigerwei,se Fettsäuregernische nicht zu weiten Siedebereiches.
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Außer durch die Menge der zugesetzten flüssigen organischen Verbindungen
kann man die Eigenschaften der erhaltenen Produkte durch Variieren der Preßtemperatur
beeinflussen:. Zweckmäßigerweise läßt man die Masse bis in den Schmelzbereich der
abzutrennenden,Fettsäuren abkühlen. Man hat dadurch die Möglichkeit, nicht nur geradlcettige
von verzweigten, sondern auch verschieden stark verzweigte Fettsäuren voneinander
zu trennen. Das Abpressen. der flüssigen Anteile läßt sich vorteilhaft in, den bei
der @ Olein-Stearin-Trennung üblichen Apparaturen durchführen:. Als Preßrückstand
hinterbleibt ein Preßkuchen, der die höherschmelzenden Fettsäurent enthält. Die
in dem flüssigen Anteil vorhandenen Mengen an flüssigen Zusatzstoffen lassen sich,
je nach deren Flüchtigkeit, durch Erhitzen, Einblasen von Dampf, Auswaschen oder
andere Maßnahmen entfernen und wiedergewinnen. Das Abtrennen der Zusatzstoffe wird
gegenstandslos, wenn man das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anfallende flüssige
Produkt als Zusatzmittel verwendet, worin ein großer Vorteil zu sehen ist.
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Nach :denn beschriebenen Verfahren kann man harte Fettsäuren mit einem
für eire synthetisches Produkt hohen Schmelzpunkt herstellen, die sich an Stelle
von Naturstearin, z. B. in der Kerzenfabrikation usw., sowie zur Herstellung von
Wachsen verwenden lassen. Aus diesen Fettsäuren hergestellte Seifen sind härter
und besitzen. einen besseren Geruch als solche aus. Fettsäuregemischen, die noch
niedrigerschmelzende Anteile enthalten. Die flüssigen Anteile, die vorzugsweise
aus verzweigtketti:gen Fettsäuren bestehen, lassen sich mit besonderem Vorteil .in
der Textilindustrie als Schmelzöle usw. veneenden. Im Gegensatz zum Naturolein sind
die erfindungsgemäß aus synthetischen Fettsäuren gewonnenen flüssigen Anteile in
weitaus stärkerem Maß gesättigt; sie neigen daher nicht zur Autoxydation. Daraus
hergestellte kapillaxaktive Stoffe besitzen ein hohes Netzvermöggen. Weiterhin,
besitzen .diese Fettsäuren, deren R@edulcti,onsprodukte oder sonstige funktionelle
Derivate große Bedeutung bei der Herstellung von Weichmachern.
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Das beschriebene Verfahren ist leicht und nahezu ohne apparatnve Umänderungen
in vorhandenen Anlagen durchführbar. Es lassen sich feste Fettsäuren, erhalten,
die bei geeigneter Durchführung ,des Verfahrens dem Naturstearin hinsichtlich des
Schmelzpunktes noch überlegen sind. Zwar werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
.im allgemeinen größere Mengen: an flüssigen organischen
Verbindungen
zugesetzt, ads es bei dem Verfahren des Hauptpatentes der Fall ist, jedoch handelt
es sich hierbei trotzdem nicht um eine Lösungsmittelextraktion. Bei Lösungsmittelextraktionen
werden die meist flüchtigen Lösungsmittel in Mengen angewandt, die ein Mehrfaches
des zu trennenden Gemisches ausmachen. Im Gegensatz hierzu wird der zugesetzte Stoff
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in dem Gentisch gelöst, um bei der Abkühlung
.die Ausbildung eines lockeren Kristallgefüges zu begünstigen, aus dem sich die
flüssigen Anteile mit Hilfe geeigneter Preßvorrichtung@en leicht gewinnen lassen.
Beispiel i 170 g einer synthetischen Fettsäure der Kettenlänge Ci0
bis C2,1 (SZ = 2o5, VZ = 2ie, JZ = I6, Erstarrungspunkt = 52°) wurden aufgeschmolzen
und mit 3o g eines Gemisches von Butyl-butyl- und Butyl-pentyl-keton versetzt. Nach
langsamem Abkühlen über Nacht hatte sich -die Masse verfestigt. Die flüssigen Anteile
wurden. bei. einer Temperatur von 21 bis 23° und einem Höchstdruck von. 40 kg/cm2
abgepreßt. 59 0/0 -der einsgesetzten Fettsäure blieben. als Preßrückstand zurück.
Nach dem Abtreiben von Spuren Keton durch Wasserdampf verblieb eine Fettsäure mit
folgenden Kennzahlen: SZ =I9:2, VZ =i95, Erstarrungspunkt = 58°. Die abgepre-ßten
Anteile hildeten nach Entfernung des Ketons eine salbenartige Fettsäure, die für
die Seifenherstellung geeignet war. Ohne Zusatz von Keton war die Fettsäure auch
nach langsamem Abkühlen überhaupt nicht abpreßbar.
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Beispiel 2 Ein Gemisch aus 1709 synthetischer Fettsäure nach Beispiel
i und; 3o g Te.trahydrofurfurylalkohol wurde, wie dort beschrieben, verarbeitet.
Die erhaltenen festen Fettsäuren (57% des Einsatzes) hatten nach Entfernung der
Spuren Tetrahydrofurfurylalkohol folgende Kennzahlen: SZ = 186,
VZ =I88, Ersturrungspunkt
= 59°. Beispiel -3 Ein wie in Beispiel 2 mit Furfurol als Zusatzstoff durchgeführter
Abpreßversuch ergab- 73 % des Einsatzes einer festen Fettsäure, die nach Abtreiben
der Furfurolspuren bei 58° erstarrte (SZ= igi, VZ= I9:5). Reispiel4 140 g der in
Beispiel i verarbeiteten synthetischen Fettsäure wurde mit 6o g synthetischer Fettsäuren
der Kettenlänge C9 bis C12 (SZ = 332, VZ = 333) zusammengeschmolzen und nach langsamer
Abkühlung bei 2 1 bis 23° und 4okg/cm2 Höchstdruck abgepreßt. Der Preßrückstand
(57% des Einsatzes) hatte nach einer Wasserdampfbehandlung folgende Kennzahlen:
Erstarrungspunkt = 59°, SZ =I86, VZ= 18,7. Die abgepreßten Anteile waren ohne Nachbehandlung
für die Seifenherstellung verwendbar. Beispiel 5 Ein in; gleicher Weise wie in Beispiel
4 mit Olein (SZ= I99, VZ = 202, JZ = 86) durchgeführter Preßversuch ergab
72% des Einsatzes an festen Fettsäuren: mit einem Erstarrungspunkt von 59°. B.eispiel6
Ein wie in. Beispiel 2 mit einem paraffinischen Kohlenwasserstoff mit durchschnittlicher
Kettenlänge von I2 C-Atomen als Zusatzstoff durchgeführter Abpreßwersuch ergab 68%
dies Einsatzes einer festen Fettsäure, die bei 58° erstarrte. Beispiel? i8o g einer
synthetischen Fettsäure der Kettenlänge C14 bis C22 (SZ = 2'I0, Erstarrungspunkt
= 3'9°) und 2o g aus dieser synthetischen Fettsäure gewonnene flüssige Anteile wurden
nach Zusammenschmelzen und Abkühlenlassen. wie in Beispiel i abgepreßt. Es blieben
3,5 0/0 (bezogen auf die eingesetzte Fettsäure) feste Anteile: mit einem Erstarrungspunkt
von 52° als Preßrückstand zurück. Ohne Zusatz der flüssigen Anteile. war die synthetische
Fettsäure nicht ab:preßbar.