DE837915C

DE837915C - Verfahren und Vorrichtung zum Hydrieren von ungesaettigten Verbindungen, insbesondere von ungesaettigten Fetten

Info

Publication number: DE837915C
Application number: DEP27195A
Authority: DE
Inventors: Andre Polgar
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1947-04-23
Filing date: 1948-12-28
Publication date: 1952-05-02
Also published as: NL67572C; CH281121A; FR946613A; BE482022A; CH274447A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 2. MAI 1952

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ist in Anspruch genommen

Die Frfmdung bezieht sich auf das Hydrieren von ungesättigten Verbindungen, insbesondere auf das Hydrieren von Fetten, z. B. auf die Herstellung gehärteter Öle und Fette für den menschlichen Genuß.

Gegenstand der Frfindung ist ein neues Hydrier verfahren, das eine beträchtliche Beschleunigung der Reaktion ergibt, während es gleichzeitig eine große Auswahl des Härtegrades des Produkts ermöglicht. Die hohe Reaktionsgeschwindigkeit ist iR'Sonders vorteilhaft, wenn es darauf ankommt, das hydrierte Material, besonders Fette, zu schonen, sein Aroma zu erhalten und seine Auflösung oder sein Verderben zu verhindern.

Die bekannten Verfahren zur Hydrierung können in drei verschiedene Typen bzw. Anwendungsarten unterteilt werden: a) Überschuß an Wasserstoff,

b) Ül>erschuß an ungesättigtem Material und

c) Überschuß an Katalysatoren.

Ferner sind verschiedene Rührverfahren im Gebrauch. Allgemein gebräuchlich ist die mechanische Durchrührung einer Materialmischung und pulveri-

siertem Katalysator. Ebenso ist es bekannt, den Wasserstoff oder das Material oder auch eine Emulsion aus Material und Wasserstoff umlaufen zu lassen, in den beiden zuletzt genannten Fällen durch und um feste Katalysatorkörper herum. Auch ist der Umlauf einer Mischung des Materials und pulverisierten Katalysators bekannt.

Die Erfindung sieht ein neues Verfahren zum Hydrieren ungesättigter Verbindungen, insbeson-

ίο dere ungesättigter Fette vor, bei dem erfindungsgemäß der zu hydrierende Grundstoff zusammen mit einem pulverförmig beigemischten oder im Rohstoff suspendierten Katalysator in Wasserstoff mit hoher Geschwindigkeit im Kreislauf geführt und dabei durch ein zugleich den Umlauf und die Durchmischung besorgendes Mittel sehr lebhaft durchgewirbelt wird.

Vorzugsweise wird der zu hydrierende Grundstoff mit dem eingemischten oder darin suspendier-

ao ten pulverisierten Katalysator durch eine Zentrifugalpumpe mit hoher Geschwindigkeit in einer geschlossenen Leitung in Umlauf gebracht, wobei der Rohstoff mit dem Katalysator durch die Pumpe aus dem unteren Teil eines Kessels in die Leitung

as und Wasserstoff durch die Pumpe von oberhalb des Materials aus dem Kessel gefördert wird. Rohstoff, Katalysator und Wasserstoff werden hierbei nachdrücklichst durcheinandergewirbelt und in den oberen Teil des Kessels zurückgeführt.

Das Hydrierverfahren kann ununterbrochen durchgeführt werden. Die Mischung aus Grundstoff und Katalysator kann wiederholt in einer Anzahl kaskadenartiger Stufen mit Wasserstoff durcheinandergewirbelt werden, wobei frischer Rohstoff mit eingemischtem oder darin suspendiertem Katalysator ununterbrochen der ersten Stufe zugeführt und eine entsprechende Menge hydrierten Stoffes ununterbrochen aus der letzten Stufe abgeführt wird.

Letzten Endes geht die Reaktion zu 70⁰Ai in der Pumpe und durch deren Bewegung vor sich, insbesondere weil die Pumpe mit Wasserstoff gefüllt ist. Tatsächlich ist durch Versuche festgestellt, daß i. falls das Gas in den oberen Teil des Kessels eingeführt ist und nachdem der Abzug von Wasserstoff aus diesem unterdrückt ist, die Reaktion aufhört; 2. falls der Abzug des Wasserstoffs wieder eingeleitet und der Eintritt von frischem Gas unterbrochen ist, die Reaktion sehr gut verläuft und der Wasserstoff aus dem oberen Teil des Kessels schnell und vollständig absorbiert wird; 3. falls, wenn der Abzug von Wasserstoff wieder eingeleitet ist, frisches Gas von konstantem Druck in die Pumpe eingesaugt wird, die Reaktion sehr gut und teilweise stürmisch verläuft und alles eingeführte Gas absorbiert wird.

In den beiden letztgenannten Fällen ist die Pumpe mit Wasserstoff gespeist, im ersteren Falle nicht.

Im übrigen verändert sich der Ausstoß sehr wenig im Vergleich zur Kesselfüllung. Das Rohr der Austrittsmündung der Pumpe kann ebenfalls in den Kessel eintauchen, ohne daß dadurch die Menge des in der Zeiteinheit hydrierten Rohstoffs merklich vermindert wird. Soweit die Reaktion im Kessel vor sich geht, wird sie beeinflußt durch das Mengenverhältnis zwischen anwesendem Wasserstoff und öl. Dieses Verhältnis kann von 3 Raumteilen Wasserstoff und 1 Raumteil öl einerseits bis zu ι Raumteil Wasserstoff und 3 Raumteilen öl andererseits wechseln, je nachdem, ob der Kessel ein Viertel voll ist oder drei Viertel. Da die Menge des in der Zeiteinheit gebundenen Wasserstoffs praktisch sich in keinem Falle ändert, so kann hieraus geschlossen werden, daß die Reaktion außerhalb des Kessels stattfindet, d. h. im Umlauf, hervorgerufen durch das Zusammenwirken von Pumpe und Rohrleitung.

Es sei hervorgehoben, daß das Verfahren und die gewählte Form der Apparatur besonders günstig sind für die Anwendung schwerer metallischer Körper als Katalysatoren, deren Schwerkraft sie während des Durcheinanderwirbeins notwendigerweise dorthin bringt, wo ihre Anwesenheit am wirkungsvollsten ist.

Apparate zur Ausübung des Verfahrens können aus folgender Zusammenstellung bestehen: einem heizbaren Kessel, einer Zentrifugalpumpe für hohe Geschwindigkeit und großen Durchsatz, die durch mechanische Mittel, z. B. Motor, Turbine od. dgl., angetrieben wird, einer Rohrleitung, die den unteren Teil des Kessels mit der Saugseite der Pumpe verbindet, einer Rohrleitung von der Austrittsseite zum oberen Teil des geschlossenen Kessels und vorzugsweise einer Leitung zum Einspeisen von Wasserstoff in die Zentrifugalpumpe.

Die Zeichnungen zeigen schematisch zwei Ausführungen zur Durchführung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung.

Fig. ι zeigt eine Apparatur zur Ausführung eines unterbrochenen Hydrierverfahrens;

Fig. 2 zeigt eine Apparatur zur Ausführung eines ununterbrochenen Hydrierverfahrens.

Gemäß Fig. 1 enthält ein einem Innendruck von mehr als 10 kg/cm² widerstehender Kessel 1 eine Mischung 2 aus öl und pulverisiertem Katalysator unter einer Wasserstoffatmosphäre 3. Eine Rohrleitung 4 verbindet den unteren Teil des Kessels 1 mit der Saugseite einer Zentrifugalpumpe 5, die durch Elektromotor 6 angetrieben wird. Eine andere Leitung 7 führt die geschleuderte Öl-Katalysator-Mischung von der Auslaßseite der Pumpe 5 in den oberen Teil des Kessels 1 zurück.

Ein Verteilerblech 8 dient dem ölstrahl als Prallfläche bei seinem Eintritt in den Kessel aus der Rohrleitung 7. Eine Leitung 9, die hinter dem Verteilerblech 8 endet und die durch Rohrleitung, 4 umschlossen ist, tritt im Zentrum der Pumpe 5 ein und dient zur Einspeisung des von der Pumpe angesaugten Wasserstoffs in deren zentralen Teil. Eine in diese Leitung 9 mündende Leitung 10 dient zur Einspeisung frischen Wasserstoffs unter Druck.

Ferner können vorgesehen sein: eine Abfüllleitung 11, eine Heizvorrichtung 12, ein Thermostat 1*5 13 und ein Hahn 14 zur Probeentnahme zwecks Ab-

drosselung der Hydrierung oder ihrer Beendigung zu dem erforderlichen Zeitpunkt.

Der untere Teil des Kessels ι ist so flach abgerundet, daß die Gefahr eines Absetzens des in dem zu behandelnden öl suspendierten gepulverten Katalysators an dieser Stelle auf ein Mindestmaß verringert ist.

Bei ununterbrochenem Betrieb in Apparaturen, wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt sind, wird

ίο die aus dem zu behandelnden Grundstoff und pulverisiertem Katalysator bestehende Mischung ununterbrochen durch eine Leitung i8 in Richtung des Pfeiles F dem ersten Kesselelement ι zugeführt, das die Öl-Katalysator-Mischung 2 unter dem Druck von Wasserstoff 3 enthält. Die Mischung läuft durch Leitung 4, Pumpe 5 und Leitung 7 mit solcher Geschwindigkeit, daß die Pumpe in jeder Minute die in 1 Stunde zu behandelnde Stoffmenge umtreibt. In einem Abschnitt kann die Rohr-

ao leitung 4, ähnlich wie in Fig. 1, eine Leitung 9 enthalten, durch die Wasserstoff unter der Saugwirkung der Pumpe 5 aus dem oberen Teil des Kessels 1 abgesaugt wird. Ebenso dient eine Leitung 10 auch hier zum Einspeisen frischen Wasser-

»5 stoffs.

Im Verhältnis zur Einführung des Anfangsmaterials in den Kessel 1 wird ein Teil des mit pulverisiertem Katalysator gemischten- und unvollständig gehärtete Teile enthaltenden Erzeugnisses über Leitung 16 in den unteren Teil des folgenden Kesselelements 17 übergeleitet usf.

Schließlich nimmt der Behälter 20 das vollständig fertig behandelte Erzeugnis auf.

Ventile 21 ermöglichen ein Leeren der Kessel.

Natürlich dient die in Fig. 2 schematisch dargestellte Apparatur nur als Beispiel und dem einzigen Zweck, um zu zeigen, daß die hohe Geschwindigkeit der Hydrierung und die Anwendung eines pulverisierten Katalysators zu guten Ergebnissen in einem ununterbrochenen Hydrierverfahren führen, ohne Beschränkung durch die benutzte Bauart der Apparatur.

Eine andere Ausführungsform kann in der unmittelbaren Hintereinanderschaltung einer Anzahl von Pumpen bestehen, mit einem Speisebehälter am Anfang und einem Aufnahmebehälter am Ende, wobei die Zwischenkessel fehlen. Der Umlauf des Wasserstoffs kann herbeigeführt werden in Verbindung einer unmittelbaren Einspeisung in eine oder mehrere Pumpen durch Absaugen des Wasserstoffs aus dem Speisebehälter und/oder aus dem Aufnahmeliehälter durch eine oder mehrere Pumpen.

Claims

Patentansprüche:

i. Verfahren zum Hydrieren ungesättigter öle und Fette, dadurch gekennzeichnet, daß der zu hydrierende Grundstoff zusammen mit einem pulverförmig l>eigemischten oder im Rohstoff suspendierten Katalysator in Wasserstoff mit hoher Geschwindigkeit im geschlossenen Kreislauf geführt und dabei durch ein zugleich den Umlauf und die Durchmischung besorgendes Mittel sehr lebhaft durchwirbelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundstoff, der Katalysator und der Wasserstoff durch eine Zentrifugalpumpe mit hoher Geschwindigkeit im ge- 7«» schlossenen Kreis zum Umlauf gebracht werden, indem der Grundstoff mit dem Katalysator durch die Pumpe aus dem unteren. Teil eines im Umlaufkreis liegenden Behälters, und der Wasserstoff durch dieselbe Pumpe aus dem oberen Teil desselben Behälters abgesaugt, alle drei lebhaft miteinander durchwirbelt und dann wieder in den oberen Teil desselben Behälters zurückgedrückt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in den Behälter zurückgeführte Grundstoff durch Aufprall auf eine feste Fläche versprüht wird, um freien Wasserstoff aus dem Grundstoff auszuscheiden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundstoff, der Katalysator und der Wasserstoff mindestens sechzigmal während der Dauer eines Hydriervorgangs zum Umlauf gebracht werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 9«> bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundstoff, der Katalysator und der Wasserstoff mehrere Male in 1 Minute zum Umlauf gebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es bei niedrigem Druck ausgeübt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es unter hohem Druck von etwa 10 Atmosphären ausgeübt wird.
8: Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Grundstoff und Katalysator wiederholt mit Wasserstoff in einer Anzahl kaskadenartiger Stufen durcheinander gewirbelt wird, wobei frischer Grundstoff mit beigemischtem oder suspendiertem Katalysator ununterbrochen in die erste Stufe eingespeist und im Verhältnis hierzu hydrierter Grundstoff ununterbrochen aus der letzten Stufe ausgetragen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß frischer Wasserstoff in die ersten Umlauf- und Durchwirbelungsmittel und in einige oder alle der folgenden Umlauf- oder Durchwirbelungsmittel eingespeist wird.
10. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein geschlossenes, mit Um- iao laufmitteln versehenes Ringleitungssystem, bestehend aus einer Zentrifugalpumpe von hoher Geschwindigkeit und Mengenleistung, einer Leitung, um Grundstoff mit beigemischtem oder suspendiertem pulverförmigem Katalysator dem 1*5 Pumpeneinlaß zuzuführen, einer Leitung, um

gleichzeitig Wasserstoff dem Pumpeneinlaß zuzuführen und einer Rückleitung für das Gemisch aus Grundstoff, Katalysator und Wasserstoff, das durch die Pumpe lebhaft durchwirbelt und zurückgeführt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringleitungssystem ein Behälter liegt und daß die Zuführungsleitung für Grundstoff und Katalysator von dem Boden des Behälters ausgeht, während die Zuführungsleitung für Wasserstoff von einem Gasraum im oberen Teil des Behälters ausgeht und die Rückleitung wieder zu dem Behälter zurückführt.
12. Vorrichtung nach Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführungsleitung für den Wasserstoff innerhalb der Leitung geführt ist, durch die der Grundstoff mit dem Katalysator der Pumpe zugeführt wird.
13. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Stufen aus einem Kreislauf besteht, der einen Behälter, Umlauf-■und Durchwirbelungsmittel, wie z. B. eine Zentrifugalpumpe, eine Zuführungsleitung für Grundstoff und Katalysator vom Boden des zugehörigen Behälters zu dem Umlaufmittel, eine Zuführungsleitung für den Wasserstoff von. dem oberen Teil des Behälters und eine Rückführungsleitung für Grundstoff, Katalysator und Wasserstoff, durch welche das durch- 3" gewirbelte Gemisch wieder in den oberen Teil des Behälters zurückgeführt wird, umfaßt.
14. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die letzte der Reihe von Stufen aus einem Kreislauf mit Behälter., Umlauf- und Durchwirbelungsmitteln und Leitungen so wie in Anspruch 13 angegeben, dagegen jede der dazwischenliegenden Stufen nur aus einem Kreislauf mit Umlauf- und Durchwirbelungsmitteln besteht und diese dazwischenliegenden Stufen Leitungen zur Aufnahme des Grundstoff-Katalysator-Gemischs aus dem vorhergehenden Kreislauf sowie andere Leitungen zur Weitergabe des Gemischs an den folgenden Kreislauf haben und für einige oder alle der Zwischenstufen Leitungen zur Aufnahme von Wasserstoff aus dem Behälter der ersten und der letzten Stufe oder einer von beiden angebracht sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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