F E T T E & Ö L E Sammelbez. TRIGLYCERIDE [Ester: Fettsäuren (FS) + Glycerin] gesättigte + ungesättigte FS (FS >C 6 ) [ C 22 : Wachssäuren] Zusammensetzung d. Rohstoffe: ca. 97% Triglyceride (mind. 2 verschiedene FS) bis zu 3% Diglyceride bis zu 1% Monoglyceride CH 2 CH CH 2 O O O O C O C O C (CH 2 ) CH 3 x (CH 2 ) CH 3 y (CH 2 ) CH 3 z + freie FS (ffa = free fatty acids) + Begleitstoffe Einteilung nach Herkunft: pflanzliche Fette & Öle tierische Fette ( Seetieröle*) [* tier. Fette v.a. ges. FS, Seetieröle mehrfach unges. FS] Iodzahl (IZ): Maß für Sättigungsgrad = mg elementares Iod, das an Doppelbindungen in 1 g Fett addiert wird Einteilung nach IZ + Verhalten eines dünnen Aufstrichs auf Papier: nichttrocknende Öle (IZ < 100) halbtrocknende Öle (IZ 100-170) trocknende Öle (IZ > 170) Autoxidation: radikal. Mechan. / Luftsauerstoff Hydroperoxide O-hältige Verbindungen, Isomerisierungs- + Polymerisationsprodukte techn. Nutzung Firnisse aus trocknenden Ölen 231
Ranzigwerden (1.Schritt Autoxid. od. enzymat. katalys. O 2 + =) flüchtige Anteile Beeinträcht. Geschmack & Geruch (10-3 ppm) Biosynthese: Baustein AcetylCo A (aus Kohlenhydraten und aus Fettabbau) C2-Einheiten FS i.a. geradzahlig + unverzweigt! bakterieller Abbau ungeradzahl. FS (Baustein Propionsäure) Bakterienfette, Bürzeldrüsenfette d. Vögel verzweigte FS ungesättigte FS: meist cis-konfiguration trans-konfiguration: Fette von Wiederkäuern (bis zu 5%) mehrfach ungesätt. (Pflanzen + v.a. Seetieröle): i.a. nicht konjugiert steigende Anzahl an Doppelbindungen / cis / nicht-konjugiert Erniedrigung des Schmelzpunktes! wichtige Fettsäuren: gesättigte FS: Laurinsäure C 11 H 23 - COOH [C 12 ] Myristinsäure C 13 H 27 -COOH [C 14 ] Palmitinsäure C 15 H 31 -COOH [C 16 ] Stearinsäure C 17 H 35 -COOH [C 18 ] ungesättigte FS: Ölsäure [C18:1] COOH Ricinolsäure [C18:1] OH COOH 232
Linolsäure [C18:2] COOH Linolensäure [C18:3] COOH Linol- + Linolensäure = essentielle FS ( Vitamin F ) [menschl. + tier. Organismus: Ölsäure aus Stearinsäure, aber keine weitere Dehydrierung / wichtige Bausteine f. Organismus; fettfreie Ernährung Mangelerscheinungen] Begleitstoffe in natürlichen Fetten und Ölen: WACHSE: O H 3 C (CH 2 ) C O (CH 2 ) CH 3 x y (Ester FS + Fettalkohol) z.b. Sonnenblumenöl Trübung beim Abkühlen PHOSPHOLIPIDE: Phosphorsäureester / Bestandteile d. Zellmembrane z.b. Lecithine: R 2 O C O C H 2 C H 2 C O O C R 1 R = Fettalkylrest H O + O P O CH 2 CH 2 N(CH 3 ) 3 O- z.b. Sojalecithin Emulgator in Lebensmittelindustrie + Kosmetik! 233
STERINE: z.b. Cholesterin CH 3 CH 3 9 HO 5 7 TERPENOIDE: Squalen, Carotine (Vitamin A), Tocopherole (Vitamin E) H 3 C CH 3 CH 3 O CH 3 HO CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 α-tocopherol wichtigstes fettlösliches Antioxidans! SPURENANTEILE: Chlorophyll, Proteine, Kohlenhydrate, Schwefelverbindungen (Glucosinolate in Raps od. Senföl), Aflatoxine, Kohlenwasserstoffe, Pestizidrückstände, flüchtige + nichtflüchtige Oxidationsprodukte... FETTPRODUKTION & FETTAUFBEREITUNG: Weltproduktion: ca. 90 Mio t ca. 55% pflanzliche Öle, ca. 40% tier. Fette, ca. 5% Seetieröle tierische Fette: Schweineschmalz, Rindertalg Seetieröle (Walöl, Fischöle) Butterfett 234
pflanzl. Fette & Öle: Fruchtfleischfette (Palmöl, Olivenöl, Avocadoöl) Samenöle (Kürbiskern-, Maiskeim-, Weizenkeim-, Sonnenblumenöl...) HERSTELLUNG PFLANZLICHER FETTE & ÖLE: Transport und Lagerung: hoher Feuchtigkeitsgehalt Beschleunigung O 2 -Aufnahme + CO 2 - Abgabe durch Stärkeabbau / exotherm Farbe, Geruch, Lipolyse, Mikroorganismenwachstum... Fruchtfleischfette sehr empfindlich gg. enzymat. Abbau kühl lagern, rasche Verarbeitung Samenöle Trocknung vor Lagerung / kritischer Feuchtigkeitsgehalt (75% Luftfeuchtigkeit): 6-13% Betonsilos (bis zu 70 m hoch, 12 m Durchmesser) Ventilation + Vibrationseinrichtung Reinigung & Schälen: Pflanzenreste, Staub, Sand, Holz, Metallteile... Sieben, Windsichten, magnetische Abtrennung Schälen: intensives Trocknen Lockerung Schale Schlagen oder Walzen Windsichten und Sieben [~selten, v.a. kalt gepresste Öle (z.b. Mandeln) / Ölretention durch Schalenanteile] Vorbehandlung (Konditionierung): Zerkleinerung thermische Behandlung mit Wasserdampf 235
Aufreißen noch intakter Zellen, tw. Proteindenaturierung Verschmelzen einzelner Öltröpfchen zu hohe Temp. zu hohe Feuchtigkeit Farb-/Aromaveränderungen Sinken der Ölausbeute Konditionierer (horizontale, ummantelte Rohre) Stufenkocher (vertikal, bis zu 5 Kessel + dir. od. indir. Dampfheiz.) Pressen: bis ca. 20% Restfett, dann Extraktion bis Restfett 1-2% Fettgehalt < 15-20% nur Extraktion diskontin.: Spindel-, Hebel-, Keilpressen kontin.: Schneckenpressen 30-45 U / min Kompress.-Verh. 1:15 Durchsatz bis zu 200 t/tag a...ableitgehäuse b...schnecke Hochdruckpressen [1:25, 9-12 U/min] Restfett 3-6% (NT: teuer) Extraktion: Einsatz flockig (ca. 0.3 mm) + große innere Oberfl. ( Quetschwalzwerke) Bildung lockerer Lagen + kurze Diffusionswege Flocken optimaler Feuchtigkeitsgehalt + Elastizität LM: aliphatische KW-Stoffe, v.a. n-hexan (selektiv, nicht toxisch, gut + rasch rückgewinnbar) 236
Grundprinzip: LM-Rückführung (kontin. oder diskontin.) Batch-Extraktoren: zylindr. Kessel, hohes Verh. :Höhe Bodenteil Sieb, Ausrüstung für Zu- + Abpumpen, dir. und indir. Dampfbeheizung, Rührer; Batterie 10 Extr. à 7m 3 : bis zu 1200 t pro Tag / ca. 100 t Hexan Vorteil diskontin.: variabel (z.b. Entgiften von Aflatoxin-haltigen Erdnußölrückständen mit Ammoniak) Korbbandextraktor: [Kapazität: bis zu 200 t Samen / h] Miscella = stark mit Öl angereichertes LM, ca. 35% Ölgehalt Karusselextraktor: Schneckenextraktor: 237
Abtrennung der LM-Reste aus Extraktionsrückstand horizontale Rohre + dampfbeheizter Mantel; Transport mittels Schnecken, dir. od. indir. Dampfbehandlung Trocknen + Abkühlen Extraktionsrückstand als Tierfutter LM-Rückgewinnung aus Miscella Vakuumdestillation Konz. ca. 96% Strippen (Dampfinjektionen) totaler LM-Verlust: 0.2 0.3% HERSTELLUNG TIERISCHER FETTE: direkt aus Fettgewebe durch Erhitzen isolierbar [LM-Extraktion nur für Fleischabfälle (Restfett 1-4%)] Fettgewebe sehr empfindlich gegen Zersetzung TROCKENSCHMELZVERFAHREN: ΔT 120 C, Kessel + Dampfmantelheiz. + Rührer / Restfett 7-12% a...rohmaterial b...kocher c,h...zwischenlager d...trockner e...kondenser f...schneckenpressse g...zerkleinerung 238
NASSSCHMELZVERFAHREN: zerkleinertes Fettgewebe ΔT 50-60 C + dir. Dampf 80-90 C Dekanterzentrifugen Zentrifugen bessere Ausbeuten (bis zu 99%) / höhere Qualität (mildes Verf.) RAFFINATION: Abtrennung von Verunreinigungen (Begleitstoffen) kein Angriff an erwünschten Verbind. + keine Ausbeuteverluste mehrstufig: Degummieren Neutralisation Bleichen Desodorieren DEGUMMIEREN: Entschleimen / i.a. Hydratationsdegummierung: + Wasser od. Dampf Anreicherung Phospholipide an Grenzschicht Schlammbildung Zentrifugieren Additive: z.b. Säuren (Citronensäure, Phosphorsäure) Verbesserung der Hydration + Ausflocken Proteine, Kohlenhydrate Variante: 2-stufige Degummierung (Additive in 2. Stufe) Isolierung qualitativ hochwertiges Lecithin nach 1.Stufe z.b. Entlecithinierung von Sojaöl (1-3% Lecithin): + 2-5% H 2 O, 70-80 C, 1-30 min Zentrifugieren - H 2 O (Vak.) NEUTRALISATION: Rohöle 1-3% ffa, Fisch- und Palmöle bis zu 10% Ziel: ffa < 0.1% [ störend bei Hydrierung] [ Rauchpunktverminderung bei Speisefetten] 239
Alkali-Neutralisation: ca. 1 n Laugen Neutralfette emulgiert ( Ausbeuteverlust) 4-7 n Laugen Verseifungsgefahr optimale Laugenkonz. Rohöl / Qualität diskontin.: Kessel (bis zu 75 t) + konischer Boden, Heizmantel, Heizschlangen, Dampfinjektoren, spez. Rührer schwache Laugen - ca. 90 C, Aufsprühen stärkere Laugen - 40-80 C, Einrühren Waschen (0.5 n NaOH / Wasser) Seife < 500 ppm [Seifen: Konvertierung zu sauren Ölen (30%ige H 2 SO 4, 70 C) Gemisch FS + Neutralöle technische Zwecke, Tierfutter] Variante: verd. Na 2 CO 3 -Lsg. VT: geringer Verlust an Neutralfetten NT: Schaumprobleme, Öl muß degummiert sein kontin.: Kombination mit Degummierung [z.b. Konditionierung mit H 3 PO 4 Zugabe NaOH Abtrennung Seifenstock + Schlamm] Neutralisation mit Ammoniak: Ammonseifen Abzentrifugieren ΔT Spaltung in FS + Ammoniak / VT: kein Laugenabwasser Destillative Neutralisation: Wasserdampfdestillation unter Vakuum ( physikalisches Entsäuern ) Vorreinigung: z.b. Hydratationsdegummierung mit Citronensäure Dest. 240-270 C Gehalt ffa < 0.1% (+ Bleicheffekte) Anlage: analog Desodorierung + FS-Kondenser Wirtschaftlichkeit abh. von Gehalt ffa 240
BLEICHEN: Adsorption an Bleicherde od. A-Kohle Ölretention: Bleicherden bis zu 50%, A-Kohle ca. 100 Gew% Bleicherden: natürlich oder aktiviert, 0.5-1% aktivierte Erden: [ Fuller-Erden ] Auslaugen mit HCl tw. Lösen Al-, Fe-Ox.; Ca-, Mg-Ionen H + v.a. Alu-Silicate: Montmorillonite {Al 2 [(OH) 2 /Si 4 O 10 ]xnh 2 O} Menge an Bleicherde, Reaktionsbedingungen empirisch Bleichen < 100 C, Vakuum + Filtration (wenig Luft-O 2 ) ev. zweistufig: Adsorption ca. 65 C, Fixieren ca. 100 C A-Kohle: 0.1-0.4% manchmal in Kombination mit Bleicherden Enfernung polycycl. aromatischer KW-Stoffe meist Batch-Verfahren Anlage f. Neutralisation + Bleichen: Vakuumtrocknung (30 mbar) + Adsorptionsmittel 80-90 C einige min bis ½ h Rühren Vakuum 241
Filterpressen / z.b. Scheibenfilter Filterkuchen Heißwasser- od. Hexanextraktion / Bleicherden Abfall DESODORIEREN: Wasserdampfdest. (Vakuum) Abtrennung flüchtiger Bestandteile Neubildung (Hydrolyse, thermische Zersetzung) injizierter Dampf: trocken, sauerstofffrei / Anlagen: Edelstahl Reduktion des Ölverlustes: verringerte Geschwindigkeit des injizierten Dampfes + möglichst große Oberfläche + Prallbleche Endpunkt: organoleptisch kontin. Verf.: hohe zylindrische Kolonnen + z.b. Glockenböden Dampf im Gegenstrom semikontin.: vertikale Mehrstufenanlage, Intervalle (z.b. 30 min) 1.Stufe: Vak. ΔT ca. 170 C / 2.Stufe: R.-Temp. (230-250 C) 3., 4. Stufe: Dampfinjektionen / 5. Stufe: Kühlung 242
Batch-Verf.: 5-25 t, 1-8 mbar, 190-270 C, Verweilzeit: ges. Fette 2h, andere Fette ca. 4 h [270 C max. 30 min Dimeris., Isomeris.] a...kondenser b...fettfalle c...heizdampf d...dampf f. Strippen e...dampfverteiler HYDRIERUNG Fetthärtung + Erhöhung Oxidationsstabilität oft kein vollständiges Aushydrieren erwünscht Härtungseffekt durch cis-trans-isomerisierung bei ΔT z.b. Elaidinisierung der Ölsäure: H 3 C (CH 2 ) 7 H 3 C (CH 2 ) 7 Ölsäure m.p. 16 C Elaidinsäure m.p. 51 C HOOC (CH 2 ) 7 (CH 2 ) 7 COOH mehrfach unges. FS: C 18:3 C 18:2 C 18:1 C 18 f. z.b. Hydrierung nur bis zu einfach unges. FS entsprechende Selektivität d. R. nötig Typus + Aktivität des Katalysators ( kontrolliert vergiften, Porengröße erhöhen) Temperaturerhöhung Selektivität + cis/trans-isom. Mischungs- bzw. Rührgrad- bzw. H 2 -Druckerhöhung Selektivität 243
nie 100% selektiv Isomerisierung nie vollständig erzielbar oder unterdrückbar Vorreinigung: Degummierung, Neutralisation, Bleichen Katalysatorgifte: Phosphatide, S-Verbind., Seifen, Oxid.-Produkte freie FS: verlangsamen Hydrierung Katalysatoren: Ni, Pt, Pd (Tieftemp.) großtechn.: Ni 0 auf Silicagel od. Alox Herstellung: Trägermaterial + Ni-Carbonate, -Hydroxide, -Sulfate Rösten Oxide Reduktion (H 2 /300-400 C) Hydrierung exotherm: Jodzahl - 1 Temperatur + 1,5-2 C Batch-Verf.: 5-25 t, Turbinenrührer Kessel H 2 -Spülung + Öl ΔT (knapp <R.-Temp.; 100-180 C) Kat.-Zugabe (0.01-0.1% aktives Ni) H 2 -Druck (15-30 bar) (Zuführung Kesselboden, Kreislauf) Abkühlen (80-90 C) Filtration Nachneutralisation Bleichen & Desodorieren (Härtung typische Geruchsentwicklung) Schleifen-Hydrierung: Verkürzung Reaktionszeit Temperaturkontrolle bessere Reproduzierbarkeit a...autoklav b...misch- + Reaktionszone c...reaktionsgemisch d...zirkulationspumpe e...wärmetauscher 244
FRAKTIONIERUNG Herstellung unterschiedlich angereicherter Fraktionen Isolierung spezieller Anteile industrielle Verf.: Selektivextraktion (z.b. Propan ges. Fette, Furfural unges. Fette) Destillation [nur für Monoglyceride!] Kristallisation trockenes Kristallisieren: z.b. Talg Stearin, Olein langsam -ΔT (Fette polymorph / 3 kristalline Modifikationen, Differenz mp 10-30 C!) Abtrennung über Filterpressen od. Trommelfilter Unterschied m.p. d. Fraktionen: mindestens 10 C (altes Verfahren zur Herstellung von Margarine, Talgblock in Filtertüchern / Ausquetschen von Olein) Kristallisieren mit LM / Umnetzverfahren (siehe Kapitel Fraktionierung von FS) Verwendung von Fetten & Ölen: Lebensmittelindustrie Brat- und Backfett, Margarineherstellung, Salatöl Mayonnaise, Konfektherstellung, Kosmetikindustrie Salbengrundlage, Haut- und Haarpflegemittel, Seifenherstellung techn. Anwendungen Lacke, Farben, Firnisse, Linoleum, Schmierstoffe [Standöle: ΔT vorpolym., eingedickte trocknende Öle] 245
Fette als Rohstoffe für die chemische Industrie: ca. 14% d. Gesamtproduktion Spaltung Glycerin Veresterung Partialglyceride Triacetine Fette & Öle Fettalkohole Umesterung Veresterung Fettsäuren (FS) Veresterung Ethoxylierung Neutralisation Aminierung Hydrierung FSmethylester Fettsäureester Fettsäureethoxylate Seifen (Na-/K-Salze) Fettamine Chlorierung Ethoxylierung Sulfatierung Veresterung Alkylchloride Fettalkoholethoxylate Fettalkoholsulfate Ester Hydrierung Amidierung Fettsäurealkanolamide FETTSPALTUNG Umsatz Gehalt Wasser + Triglyceride in Lipidphase Konz. der Reaktanten Diffusion Wasser-/Lipidphase guter Massentransfer durch große Grenzflächen + Gegenstrom Entfernung von Glycerin aus Lipidphase durch Wasserextraktion Kat.: Säuren ( Korrosion), Zinkseifen, Enzyme ohne Kat. wirtschaftlich erst >210 C möglich durch Entw. von Hochdruckverf. + FS-beständige Autoklaven T + p Erhöhung gegenseitige Löslichkeit Wasser- und Lipidphase z.b. Kokosfett 293 C/80 bar; Rindertalg 321 C/120 bar homogene Phasen 246
diskontinuierliche Fettspaltung: 230 C / Direktdampf / 20 bar / 400-600 kg Wasser / t Fett a...spaltautoklaven c...absetzbehälter b...entspannunggefäß d...kondenser Spaltgrad 95% [Erneuerung Wasser Erhöhung Spaltgrad] wäßrige Phase 10-15% Glycerin kontinuierliche Fettspaltung: Sprühkolonnen / Gegenstrom / 50-60 bar 250-260 C / Direktheizung mit Heißdampf Dosierung d. Reaktanten über Hochdruckpumpen Einspeisung Fett ca. 0.5 m unterhalb Phasengrenzfläche Glycerin-Wasser / Lipidphase Spaltgrade bis 99% Glycerinwasserkonzentration 12-18% 247
AUFTRENNEN DER FETTSÄUREN Reinigung Fraktionierung Destillation fraktionierte Destillation Kristallisation Verlängerung C-Kette um 1 C Sp.-Erhöhung 15-20 C (C6: 205 C, C12: 298 C / C14: 191 C, C22: 263 C bei 13.3 mbar) gleiche Kettenlänge, unterschiedlicher Sättigungsgrad keine destillative Trennung möglich Vereinheitlichung durch Hydrierung od. Fraktionierung durch Kristallisation Vakuumdestillation + Dampfinjektionen ( Desodorieren, Partialdrucksenkung, Reduktion Anhydridbildung) Methoden: Standdestillation (Sumpf bis 300 C, Überhitzungsgefahr) Flashverdampfung (bis 260 C, 2-10 mbar) (Aufheizen FS außerhalb Vak.-Dest.zone) Filmverdampfer (Dünnschichtverdampfer) [dünner FS-Film auf WT, kurze Verweilzeit ( Anyhdridbildung); Diff. Sp/Heizmedium 20-30 C] Verfahren: Batch, semikontin. oder kontin. Rückstand bei Destillationen: Fettpech Zusammensetzung: FS, Neutralfett, Hydroxysäuren, Anhydride, Ketone, KW-Stoffe, Metallseifen...; Verwendung: z.b. Herstellung von Lacken, Dachpappe 248
Kristallisation: ohne Additive: 20 C / Abpressen / 5-10 C / Abpressen mit Additiven Umnetzverfahren: 1. 20 C 2. 5 C Talgfettsäuren C 18:1 flüssig C 16/18 fest Abkühlen Emulsion C 18:1 wäßr C 16/18 fest. Wasser-Stearin- Dispersion C 16/18 fest wäßr. Zentrifugieren Olein ΔT (70 C) Netzmittel Stearin Netzmittel: Kühlung: Alkylsulfate + Elektrolytzusatz (z.b. Mg-Sulfat) in H 2 O indirekt od. Teilverdampfung Wasser (Vakuum) mit Lösungsmitteln (MeOH, Hexan, Aceton) Steuerung über Stufenanzahl, Durchsatzrate, Temperatur NT: LM-Rückgewinnung, Sicherheitsauflagen für brennbare LM HYDRIERUNG Kat.: Ni/Kieselgel; Anlage rostfreier Stahl höherer Kat.-Verbrauch als bei Fetthärtung Ni-Seifen FS-Reinigung nach Hydrierung + Filtration durch Destillation 249
FETTSÄUREMETHYLESTER Umesterung von Triglyceriden: SZ < 1.5 [Säurezahl: mg KOH f. Neutralisation von 1 g Fett] COOR COOR COOR + Überschuß MeOH Kat.: 0.1-0.5% NaOH 60-80 C, Normaldruck Reaktionsdauer: einige min Trenneinheit: Bodenkolonne + Glycerinabscheider MeOH (aufkonz. + rückführen) Fettsäuremethylester Vakuumdest. Glycerin (ca. 90%ig) SZ > 1.5: Vorveresterung mit Glycerin, Abtrennung freier FS oder Hochdruckverfahren Veresterung von FS: Fettsäure (gereinigt, destilliert) + Überschuß MeOH Kat. (alk., sauer) / 200-250 C, leichter Druck kontin.: Gegenstrom-Reaktionskolonnen, Glockenböden Batch: Autoklaven (mehr MeOH, längere Verweilzeit) FETTALKOHOLE direkte Hydrierung von Fetten [ Glycerin Propylenglykol + Propanol, höherer H 2 Bedarf, höhere Katalysatorkosten] Hydrierung von Fettsäure(methylestern) 250
Hochdruckhydrierverfahren: Suspensionsverfahren Festbettverfahren in Gasphase od. Rieselphase AP FS oder Fettsäuremethylester VT/NT Festbettverf.: keine Kat.-Abtrennung stetiger Abfall der Aktivität durch Gifte VT/NT Methylester: flüchtig, nicht korrosiv, keine Kat.-Deaktiv. MeOH-Aufbereitung [Hydrierung bei niedrigeren Drücken: Edelmetall-Kat. (z.b. Rhenium)] Hydrierung unter Erhalt der Doppelbindungen: Nebenreaktionen: Isomerisierung, Konjugation Kat.: Zn-Oxid + Aluminiumoxid, Chromoxid, Fe-oxid... Kupferchromit mit reduz. Aktivität (Cd-Verbindg.) Cd-Oxid auf Alox SUSPENSIONSVERFAHREN: Methylester + H 2 (ca. 50 mol / mol Ester) getrennte Einspeisung Reaktorboden 200-300 bar, 200-300 C Kat.: fein gepulvertes Kupfer [ + Hydrierung d. Doppelbindung] Trennung Gasphase (recycliert) flüss. Phase MeOH-Abtrennung Filtration Destillation Fettsäuren: Reaktor Edelstahl + säurebeständige Kat. (z.b. Kupferchromit) / höherer Katalysatorverbrauch 251
spezielles Verfahren für Fettsäuren (Lurgi-Verf.): kontin. Hydrierung von FS / 300-325 bar / 260-320 C in flüssigem Fettalkohol suspendierter Cu-Chromit-Kat. Anlage: Hochdruckteil f. Hydrierung Niederdruckteil f. Trennung Fettalkohol/Kat. 1...Hochdruckpumpe 2...Vorerhitzer 3...Reaktor 4...Kompressor 5...Wärmetauscher 6...Erhitzer 7...Hochdruckpumpe 8...Warmabscheider 9...Kaltabscheider 10...Entspannungsgefäß 11...Zentrifuge 12...Zwischenbehälter 13...Filter 14...Vorratsbehälter fast sofort Veresterung zu Wachsestern, dann erst Hydrierung Warmabscheider Gasphase (H 2, niedrigsied. Fettalk., H 2 O) Kaltabscheider (30 C) H 2 -Rückführung Fettalkohole/Kat.-Gemisch Entspannung Zentrifuge Rohfettalkohol + Fettalkohol/Kat.-Slurry Katalyatorverbrauch: 0.5-0.7% (kontinuierlich ersetzt) 252
FESTBETTVERFAHREN IN GASPHASE: 200-300 bar / 200-250 C kupferhaltiges Festbett (z.b. Gemische aus Cu- und Zn-Oxiden) [ Hydrierung Ester + Doppelbindungen] Henkel-Festbettverfahren zur FS-Methylesterhydrierung: 1...Hochdruckpumpe 2...Kompressor 3...Wärmetauscher 4...Vorheizer 5...Reaktor 6...Kühler 7...Abscheider 8...Entspannungsgefäß Alkoholausbeuten 99% / Katalysatorverbrauch: ca. 0.3% H 2 ca. 600 mol/mol Ester ( Kreislauf) / hohe Gasdurchsatzgeschw. FESTBETTVERFAHREN IN RIESELPHASE: Wachsester od. Fettsäuren + H 2 (Zugabe Reaktorkopf) (geringerer Überschuß H 2 als bei Gasphasen-R.) 200-300 bar, 250 C Kat.: Silicagel-Träger + 20-40% Kupferchromit / Verbrauch: ca. 0.3% Korrosionseffekte der FS Hydrierung in Gegenwart von Aminen 253
VERWENDUNG der BASISPRODUKTE: Fettsäuren: AP f. Derivate (Fettalkohole, Fettamine, 35-40% Fettsäureester, Metallseifen..) Detergentien*, Seifen, Kosmetik 30-40% Alkydharze, Farben 10-15% Gummi, Reifen 3-5% Textil-, Leder- und Papierhilfsmittel 3-5% Schmierstoffe 2-3% Sonstiges (z.b. Kerzen) 3-5% Fettsäuremethylester: Derivate f. Tensidbereich (Fettalkohole, Fettamine, Estersulfonate) Biodiesel Fettalkohole: C8-C10 C12-C18 C16-C18 Lösungsmittel Intermediate ca. 75% Tenside Cremes u. Salbengrundlagen Glycerin: Polyol f. Kunststoffe (Alkydharze, PU-Schäume) Kosmetik (Feuchthaltemittel) Gefrierschutzmittel, Lösungsmittel, Sprengmittel.. Partialglyceride Emulgatoren 254