-
Verfahren zum Bleichen von Wachsen, fetten Ölen und Fetten Bisher
wird Wachs zum Bleichen mit einem sauerstoffabgebenden Mittel, z. B. Chromschwefelsäure,
in einem Rührgefäß zusammengebracht. In diesem Behälter spielt sich sowohl das Mischen
von Bleichgut und Bleichmittel als auch der chemische Teil des Bleichvorganges als
auch das Trennen von Bleichgut und Bleichmittel ab. Zum Stand der Technik gehört
das Bleichen in Stufen (deutsches Patent 595 I26) wobei der chemische Teil des Bleichvorganges
in zwei und prinzipiell auch in mehrere Abschnitte zerlegt wird. Eine größere Stufenzahl
läßt das genannte Behälterverfahren nicht wirtschaftlich erscheinen. Außerdem ist
für das sauerstoffabgebende Mittel eine Fahrweise bekannt, nach der es im kontinuierlichen
Verfahren das Rührgefäß durchströmt und im Kreislauf zur Regeneration und wieder
zurückgeführt wird (deutsches Patent 894 59:2)., Ferner ist es bekannt, Bleichgut
und Bleichmittel gemeinsam nach vollzogener Voroxydation des Bleichgutes im Behälterverfahren
zwar kontinuierlich, jedoch in konträren Richtungen durch die betreffende Apparatur
strömen zu lassen (deutsches Patent 708 94o). Bei dem letztgenannten Verfahren ist
die praktische Durchführung mit großen Schwierigkeiten verbunden, weil starke Schaumbildung
entweder --und zwar bei vertikaler Führung - den Gegenstrom stark behindern oder
- bei horizontaler mäanderartiger Führung - zu einer in der Grundfläche übergroßen
Apparatur führen würde. Wird
von diesem Verfahren abgesehen, so
ist die bisherige Arbeitsweise beim Bleichen von Wachs jedenfalls bezüglich des
Bleichgutes diskontinuierlich. Außerdem hat die bisherige Fahrweise folgende Nachteile:
i. Es ist nicht oder nur in sehr beschränktem Umfang möglich, für verschiedene Phasen
des Bleichvorganges jeweils möglichst günstige Bedingungen, wie beispielweise bestimmte
Größen der Reaktionstemperatur und der Bleichmittelkonzentration, anzuwenden. Insbesondere
in der ersten Phase des Bleichvorganges, in der sich Bleichgut und Bleichmittel
noch nicht auf Grund ihres Dichteunterschiedes selbsttätig trennen, in der sich
aber der Hauptteil der chemischen Umsetzungen.vollzieht, ist es sogar prinzipiell
unmöglich, kleinere Phasenintervalle relativ verschieden mit günstigen Bedingungen
zu beeinflussen. Hieraus resultiert in vielen Fällen eine lange Dauer des Bleichvorganges,
wobei sich die abbauende Wirkung de"s Oxydationsmittels auf das Bleichgut verstärkt
ungünstig auswirkt.
-
2. Die bei der Bleichung entstehenden Gase, vorzugsweise Kohlendioxyd
und Wasserdampf, geben zu starker Schaumbildung Anlaß. Deshalb muß der Rührbehälter
im Verhältnis zu der zu bleichenden Wachsmenge ungleich groß gehalten werden.
-
3. Die Zeiten- für die Füllung, Entleerung und Reinigung des Behälters
sowie für die Trennung von Bleichgut und Bleichmittel sind relativ groß gegenüber
der Zeit des eigentlichen Bleichens.
-
q.. Ohne größeren Aufwand sinkt der Grad der Durchmischung von Bleichgut
und Bleichmittel gegen Ende des Bleichvorganges stark ab. Die letzte Phase des Bleichens
dauert daher sehr lange.
-
Es wurde nun gefunden, daß zur Entwicklung der Grundlagen eines Verfahrens,
das diese Nachteile nahezu oder ganz vermeidet, nachfolgende Überlegungen anzustellen
sind: Bei der Bleichung von Wachsen durch wäßrige sauerstoffabgebende Mittel spielen
sich vorzugsweise folgende chemische Vorgänge ab: i. Verunreinigungen, wie Harze
und Oxysäuren, werden vorzugsweise oxydiert und größtenteils zu Kohlendioxyd und
Wasser abgebaut.
-
2. Der wesentliche Bestandteil des Bleichgutes, die Ester, werden
unter Wasseraufnahme zu den entsprechenden Fettsäuren und Alkoholen verseift.
-
3. Die unter 2. entstandenen Alkohole werden unter Wasserabgabe zu
den entsprechenden Fettsäuren oxydiert.
-
q.. Die unter 2. und 3. entstandenen Fettsäuren werden durch das Bleichmittel
zum Teil abgebaut; ein Vorgang, der unerwünscht ist und nach Möglichkeit vermieden
werden sollte: Bei Betrachtung des Gesamtbleichvorganges überschneiden sich die
Einzelvorgänge zum Teil. Ihrem zeitlichen Einsatz entspricht im Prinzip die oben
angeführte Reihenfolge. Wird bei einem der vier Einzelvorgänge die Masse der in
der Zeiteinheit gebildeten Substanz
Masse der gebildeten Substanz, t =Zeit) als Ordinate über der Zeit als Abszisse
aufgetragen, so steigt die entstehende Kurve in jedem Fall von 0 beginnend zunächst
an, erreicht - wenn der Vorgang nicht vorzeitig abgebrochen wird - einen Maximalwert
und fällt wieder auf 0 ab. Die Kurvenformen der Einzelvorgänge sind sowohl voneinander
als auch von der jeweiligen Zusammensetzung des Bleichgut-Bleichmittel-Gemisches
als auch von äußeren Einflüssen, wie Temperatur und Druck, abhängig. jede dieser
Kurvenformen ist dann beeinflußbar, wenn Bleichmittel und Bleichgut kontinuierlich
im Gleichstrom geführt werden, wenn also, an jeder Stelle der Apparatur die in einem
Augenblick vorhandene Phase des Gesamtbleichvorganges zeitlich konstant gehalten
werden kann.
-
Die äußeren Einflüsse sind im Prinzip an jeder Stelle der Apparatur
regulierbar einzurichten. In diesem Sinne ist es sogar möglich, durch Anwendung
von Überdruck in entsprechenden Teilen der Apparatur die Reaktionstemperatur über
den Siedepunkt bei normalem Luftdruck des Bleichgut-Bleichmittel-Gemisches zu erhöhen:
Um auch zu einer Variationsmöglichkeit der Zusammensetzung des Bleichgut-Bleichmittel-Gemisches
zu gelangen, muß der gesamte Bleichvorgang in an sich bekannter Weise aufgespalten
werden in einzelne Teilprozesse, wobei zu jedem Teilprozeß ein Vorgang des Mischens,
ein Vorgang der Reaktion und ein Vorgang der Trennung von Bleichgut und Bleichmittel
gehört. Es reicht dabei aus, die Abtrennung im technisch üblichen Grad vorzunehmen.
Die hier gemeinten Teilprozesse verlaufen' in je einem besonderen Abschnitt der
Apparatur, in der Bleichgut und Bleichmittel im Gleichstrom geführt werden. jeder
der Teilprozesse enthält gemäß seiner Stellung im Ablauf des Gesamtbleichvorganges
einen entsprechenden Teil aus dem zeitlichen Verlauf sämtlicher oder nur einiger
der oben angeführten Einzelvorgänge. jeder Trennvorgang wird laufend an ein und
derselben Stelle der Apparatur vollzogen und gestattet den Austausch des verbrauchten
Bleichmittels gegen neues für .den nächsten Abschnitt der Apparatur. Dadurch können
die Zusammensetzung des Bleichmittels, das Mengenverhältnis von Bleichgut und Bleichmittel
und mittelbar auch die Zusammensetzung des Bleichgutes variiert werden. Ein Abschnitt
der Apparatur; in dem sich also ein Teilprozeß abspielt - im folgenden Stufe genannt
-, enthält nach den vorhergehenden Ausführungen einen Mischer M, einen Reaktor R
und einen Entmischer S (s. Abb. i): Bei vorgegebener Stufenzahl ist es möglich,
günstigste Bedingungen anzuwenden, beispielsweise um kürzeste Reaktionszeiten oder
Endprodukte besonderer Qualität zu erzielen. Hierbei ist es zweckmäßig, die Variationsmöglichkeit
folgender Einflüßgrößen vorzusehen: a) Temperatur des. dem jeweiligen Mischer zuströmenden
Bleichgutes, b) Temperatur des dem jeweiligen Mischer zuströmenden Bleichmittels,
c) Temperatur im jeweiligen Reaktor,
d) Zusammensetzung des demjeweiligenMischer
zuströmenden Bleichmittels, e) Verhältnis der in der Zeiteinheit dem jeweiligen
Mischer zuströmenden Mengen von Bleichgut und Bleichmittel, f) Drücke im jeweiligen
Mischer, Reaktor und Entmischer.
-
Der Verwendungszweck der Wachse, fetten Öle und Fette bestimmt die
spezifischen Eigenschaften der betreffenden Sorten. Je nach diesen Eigenschaften
müssen sich vorgenannte günstigste Bedingungen voneinander unterscheiden. Die vorliegende
Erfindung soll es ermöglichen, dem jeweiligen Bedarf entsprechend diese günstigsten
oder wenigstens günstigen Bedingungen sowohl zu ermitteln als auch einzustellen.
-
Sofern kein besonderer Wert darauf gelegt wird, die Zusammensetzung
des Bleichgut-Bleichmittel-Gemisches auch dann schon zu beeinflussen, wenn noch
keine selbsttätige Trennung von Bleichgut und Bleichmittel auf Grund des vorhandenen
Dichteunterschiedes erfolgt, genügtes, Beruhigungsbehälter B einzuschalten, die
im Kaskadenverfahren sowohl vom Bleichmittel als auch vom Bleichgut laminar durchströmt
werden (s. Abb. 2 und 3). Reicht in diesem Fall die natürliche Verweilzeit im Reaktor
einer Stufe noch nicht aus, um nach einmaligem Durchlaufen eine selbsttätige Trennung
von Bleichgut und Bleichmittel herbeizuführen, ist es notwendig, die betreffende
Stufe der Apparatur mit. einer Rücklaufeinrichtung K zu versehen. Diese Rücklaufeinrichtung
stellt eine zusätzliche Verbindung zwischen dem Reaktorauslauf A und dem Mischereinlauf
E der betreffenden Stufe der Apparatur her, so daß das Bleichgut-Bleichmittel-Gemisch
den. entsprechenden Teil der, Stufe im Kreislauf mehrere Male durchlaufen kann (s.
Abb. 2). Aber auch dann, wenn sich das Bleichgut-Bleichmittel-Gemisch nicht selbsttätig
trennt, ist eine Variation seiner Zusammensetzung möglich durch eine gewaltsame
Trennung von Bleichgut und Bleichmittel mit Hilfe einer Sondereinrichtung z. B.
eines Separators oder einer Zentrifuge. Bei Verwendung einer derartigen Sondereinrichtung
ist für die betreffende Stufe eine Rücklaufeinrichtung zwar nicht nötig, aber unter
Umständen doch zweckmäßig. Es können dann Bleichgut oder Bleichmittel oder beide
gemeinsam ganz oder zum Teil auch nach ihrer Separation dem Mischer der betreffenden
Stufe nochmals zugeführt werden.
-
Innerhalb einer Stufe strömen Bleichgut und Bleichmittel in gleicher
Richtung. Die einzelnen Stufen jedoch können vom Bleichgut und Bleichmittel in verschiedener,
beliebig vorgebbarer Reihenfolge durchlaufen werden (s. Abb. 3).
-
Das Prinzip der Führung von Bleichgut und Bleichmittel im Gleichstrom
hat außer den vorgenannten Vorzügen insbesondere den Vorteil, daß die Vorgänge in
einer Strömungsapparatur stattfinden, in der mit geringem Aufwand ein hoher Grad
der Turbulenz erreichbar ist. Hiernach kann eine besonders intensive Durchmischung
Von Bleichgut undBleichmittel erfolgen. DieReaktionszeit ist dabei relativ klein.
Eine weitere Verkürzung der Reaktionszeit ist erreichbar durch besondere Ausnutzung
einer relativ hohen Bleichmittelkonzentration. Wird nämlich der Gesamtvorgang des
Bleichens nicht abgebrochen, so nimmt die Konzentration des Bleichmittels zeitlich
nach der Art einer e-Funktion ab. Diese Kurve kann zerlegt werden in einen Abschnitt,
der eine stürmische keaktion kennzeichnet; und in einen anderen Abschnitt, der nur
sehr schleppende Reaktion-wiedergibt. Zu einer Stufe dürfte günstigerweise daher
nur der erstgenannte Kurvenast gehören, der letztgenannte müßte durch Trennung von
Bleichgut und 'Bleichmittel tunlichst vermieden werden. Bei der Verwendung von Chromschwefelsäure,
die in einer mit Diaphragma arbeitenden elektrolytischen Zelle regeneriert wird,
braucht eine bei verschiedenen Stufen verbleibende Restkonzentration der Chromschwefelsäure
nicht als Nachteil inKauf genommen zu werden, denn - wie experimentell gefunden
-reagiert auch niedrigkonzentrierte Chromschwefelsäure mit Rohwachs oder wenig angebleichtem
Wachs so stark, daß bei geeignetem Mischungsverhältnis die Konzentration der Chromschwefelsäure
in einer Stufe der Apparatur auf 0 zurückgehen kann.