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B i o C h e m T e c E n g i n e e r i n g

Glycerin

Chemische Grundlagen

Propantriol (Glycerin)C3H5(OH)3

  farblose, viskose Flüssigkeit

   images

 

Xn reizend


Vorkommen:
i
n tierischen und pflanzlichen Fetten und Ölen, im menschlichen Stoffwechsel

  images 1

 

RS-Sätze:                R 36, S 26
Entsorgung:            G 1
Molgewicht:            92,09 g/mol
Dichte:                    
1,261 g/cm3
Schmelztemperatur:
18,2 °C
Siedetemperatur:      
290°C
Wasserlöslichkeit:  
in jedem Verhältnis
               mischbar
Löslichkeiten:       
Ethanol, Methanol,
                               polare Stoffe

Eigenschaften

Glycerin ist eine geruchlose, süsslich schmeckende, hoch viskose und hygroskopische (wasseranziehende) Flüssigkeit. Glycerin gehört aufgrund seiner drei Hydroxylgruppen (OH-Gruppen) im Molekülbau zu den dreiwertigen Alkoholen. Das Glycerinmolekül ist stark polar und daher gut wasserlöslich. Unterhalb des Schmelzpunktes erstarrt wasserfreies Glycerin zu Kristallen.

Glycerin ist oxidierbar, wobei Glycerinaldehyd und Dihydroxyaceton entsteht. Mit Salpetersäure erhält man Glycerinsäure. Verwendet man jedoch eine Gemisch aus rauchender Salpetersäure und konzentrierter Schwefelsäure (Nitriersäure) verestern die Hydroxylgruppen zu Trisalpetersäureglycerinester (Nitroglycerin), einem hochbrisanten und berührungsempfindlichen Sprengstoff.

Mit Säuren bildet Glycerin zahlreiche Ester. Fette bestehen beispielsweise aus Triglyceriden, die durch die Veresterung aller drei Hydroxylgruppen des Glycerins mit Carbonsäuren zugänglich sind.

Herstellung

Früher gewann man Glycerin bei der Seifenherstellung als Nebenprodukt. Heute erfolgt die Herstellung hauptsächlich aus Propen, einem Produkt beim Cracken von langkettigen Alkanen. Das Propen wird zuerst zu Allylchlorid (CH2=CH-CH2Cl) chloriert, das dann über mehrere Zwischenschritte zu Glycerin umgewandelt wird. Ein weiteres wichtiges Verfahren ist die Hydroxylierung von Allylalkohol mit Wasserstoffperoxid und einem Wolframoxid-Katalysator.

Seit 1996 fällt Glycerin verstärkt als Nebenprodukt der Biodieselherstellung an. Damit verbunden ist ein dramatischer Preisverfall auf dem Markt und die Möglichkeit neue Anwendungsgebiete zu erschliessen.

Verwendung

Zur Herstellung von Kunststoffen (z.B. Polyurethanschäume) und Farbstoffen z.B. Alizarinblau; in Cremes und Salben, als Feuchthaltemittel (z.B. Tabak); als Bremsflüssigkeit und Frostschutzmittel; Weichmacher für Filme; als wasseranziehender Zusatz für Farbbäder, Kopiertinten und Druckfarben; zur Synthese von Nitroglycerin (s.o.), einem wichtigen Sprengstoff z.B. zur Herstellung von Dynamit, zum Befüllen von Manometern

Glycerin als Nebenprodukt der Biodieselherstellung

Seit Mitte der 90 ziger Jahre wird aus Pflanzenölen der sogenannte Biodiesel (Fettsäuremethylester) hergestellt. Dabei entsteht als Nebenprodukt Glycerin, das nach einer Aufbereitung konzentriert (mindestens 80 % Glyceringehalt) oder destilliert (Glyceringehalt = 99,9 %) verkauft werden kann. Bei Herstellung von einer Tonne Biodiesel entstehen etwas mehr als 100 kg Glycerin.

Pflanzenöltriglycerid + 3 x Methanol = 3 x Pflanzenölmethylester + Glycerin

Bezogen auf das eingesetzte Pflanzenöl entsteht etwa 10 % Glycerin. Da im Gegensatz zum Biodiesel das Glycerin polar ist, sammeln sich im Glycerin alle polaren Stoffe, die während der Reaktion entstehen, die nativ im Öl vorhanden sind oder bei der Ölaufbereitung in das Öl gelangen. Das sind insbesondere Methanol, Wasser, Seife, anorganische Salze und polare organische Verbindungen und sonstige Verschmutzungen. Allein die Seife im Biodiesel (etwa 8-15 %) würde eine Destillation des Rohglycerins unmöglich machen. Aus diesem Grunde muss das Glycerin für die Destillation in mehreren Schritten aufbereitet werden.

Zur Erreichung von Pharmaqualitäten sollte der MONG(Material Organic Non Glycerol)-Wert < 2 %, der Salzgehalt möglichst niedrig (ca. 2 bis 4%) und die Konzentration des aufgearbeiteten, konzentrierten Glycerins mindestens 98 % sein, bevor das Glycerin destilliert wird.

Biodieselwerke, die das Rohglycerin bis zur höchsten Qualität zum Pharmaglycerin aufbereiten, haben einen Wettbewerbsvorteil.

Pharmaglycerin wird durch die grossen Vermarkter nur mit Koscherzertifikat gehandelt.

Aufbereitungsschritte des Rohglycerins

  • 1. Spaltung der Seifen mit Salzsäure oder Schwefelsäure und des Katalysators, Verdünnen mit Wasser
  • 2. Abtrennung der Fettsäuren, ggf. der Salze und Neutralisation
  • 3. Abtrennung des Methanols
  • 4. Eindampfung des Glycerins (Wasserabdampfung)
  • 5. Destillation, Desodorierung und Bleiche mit Aktivkohle zur Herstellung von Pharmaglycerin

Qualität Pharmaglycerin PH.EUR. = Europäisches Arzneimittelbuch (Pharmacopee Europeenne, 5.Ausgabe 2005

Parameter

Einheit

PH.EUR: 99,9 %

PH.EUR: 85 %

Aussehen

 

klar, farblos

klar, farblos

Dichte bei 20°C

g/cm³

min 1,2603

min 1,221

Brechungsindex n 20

 

1,470 -1,475

1,449-1,455

Glyceringehalt, physikalisch

% (m/m)

98 -101

83,5-88,5

Farbe APHA

 

max 10

max 10

sauer oder alkalisch reagierende Stoffe

ml NaOH

max 0,2

 max 0,2

Ester

ml HCL

min 8

min 8

Sulfatasche-Gehalt

% (m/m)

max 0,01

max 0,01

Chlorid-Gehalt

ppm

max 10

max 10

Halogen-Gehalt.

ppm

max 35

 max 30

Wasser-Gehalt

% (m/m)

max 2,0

12-16

Schwermetalle

ppm

max 5

max 5

Aldehyde

ppm

max 10

max 10

Zucker

 

negativ

negativ

Verunreingung A; verwandte Substanzen

% (m/m)

0,1

 

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