Verfahren zum-Extrahieren von organischen Säuren, insbesondere Essigsäure. Es ist bekannt, organische Säuren, wie z: B. Essigsäure, welche in wässriger Lösung vorliegen, derart zu extrahieren, @dass! man diese im Gegenstrom durch Behandeln mit geeignetenLösungsmitteln methodisch extra hiert.
Als Lösungsmittel kommen alle solche organischen. Flüssigkeiten in Betracht, wel che mit Wasser nur beschränkt mischbar sind und für diese extrahierten Säuren: ein genügend grosses.
Lösungsvermögen besitzen, wofür sich besonders Essigsäureäthylester @ei:gnet. Dieses- Extraktionsmittel hat be kanntlich "den weiteren Vorteil, -dass, bei dem nachträglichen Destillieren, -des Extraktes das mit im E:xti-,bkt enthaltene Wasser azetorop von der zu konzentrierenden Säure abgetrennt wird.
Nach bekannten Vorschlägen soll nun die Extraktion von verdünnter Säure und Essig- ester derart durchgeführt werden:
, dass man beide Müssigkeiten,dem Ober- bezw. Unter teil einer Extraktionskolonne zuführt. Der er- haltere Extrakt soll sodann am Oberteih,der Exlraktionskol.anne und das amchöpfte Wasser am Unterteil der:
Kolonne abgezo gen wenden. Sofern das- -EExtraktionsmittel schwerer ist als die zu extrahierende, Säure, wird die Zu- und Ableitung der Extraktions komponenten umgekehrt gewählt.
Sofern man für ;diesen, Zweck gewöhn- liche Füllkörperkolonnen verwendet,- zeigte sich nun eine mässige Extraktionswirkung auch dann noch, wenn die Extraktions- kolonnen siehr hoch gewählt wurden.
Aus diesem. Grunde ist .dann auch vor geschlagen worden, die Extraktionswirkung vermittels zusätzlicher mechanischer Ener gien zu verbessern. Derartige Vorschläge be ruhen darauf, @dass, man im Innern der Eg- traktionskolonne an Stelle oder neben Füll körpern, Prallblechen und dergl. -Rührvor- richtungen,
@einsohaltete. Ein anderer Vor schlag geht dahin, mehrere Extrakteure, welche jeweils mit mechanischen Rührvor- richtungen und Absetzräumen verbunden waren, zu einer Gegenstromextraktions- batterie zu vereinigen.
Anderseits hat man auch die zu extrahierende Säure vermittels Düsen in den Essigester hineingesprüht. Bei diesen neueren Vorschlägen hat man die sich schlecht bewährten Füllkörper ganz weggelassen.
Die vorliegende Erfindung besteht nun .darin, dass, man bei der Extraktion von organischen Säuren aus ihren Lösungen vermittels organischer Extraktionsmittel, wie z. B. Essigsäureäthylester, im Gegen strom mittels Füllkörperkolannendie Durch satzgeschwindigkeiten der Extraktionskom ponenten mindestens so hoch einstellt, dass Trübungen in mindestens einer ,der ablaufen den Flüssigkeiten auftreten.
Dadurch erhält man ohne Anwendung irgendwelcher mecha- nischer Energieen hervorragende Extraktions ergebnisse.
Um die erfindungsgemäss erzielbaren Wirkungen zu belegen, seien folgende Ver gleichsbeispiele mitgeteilt: 1. In einem 10 m hohen und 200 mm breiten Turm, der mit Raschigringen 15 X 15 gefüllt war, wurden stündlich 200 kg eines Holzessigs mit einem Gehalt von 10,3% flüchtiger Säure und 400 kg Athylaoetat im Gegenstrom durchgesetzt. Die relative U- neargeschwindigkeit der Extraktionskompo- nenten betrug somit ohne Berücksichtigung der Füllkörper 0,
57 cm/Sek. Das hierbei an fallende Abwasser war getrübt und enthielt nur noch 0,09 % an flüchtiger Säure. Die Extraktionsausbeute betrug also über 9,9 %.
LTm zu zeigen, dass auch bei extrem gross gewählten Durchsatzgeschwindigkeiten ein Abfall oder Extraktionswirkung eintreten kann, wurde die gleiche Apparatur wie oben stündlich mit 400 kg Holzessig und 800 kg Ester beschickt, was einer relativen Linear geschwindigkeit (ohne Berücksichtigung der Füllkörper) von 1,2 cm/Sek. entspricht. Das hierbei anfallende Abwasser enthielt 0,24% flüchtiger .Säure,
was einer Extraktionsaus- beute von<B>97,7%</B> entspricht. Trotz dieser wieder abfallenden Extraktionsausbeute darf jedoch nicht übersehen, werden, dass in diesem Fall die Leistung der Apparatur acht mal so gross war als bei einer Durchsatz- geschwindigkeit, wobei auf klare Abwässer geachtet wird.
2-. In der gleichen Apparatur, wie in Beispiel 1, wurde 25 % ige Essigsäure mit Essigester im Verhältnis 1 : 4 und bei einer Einhaltung der relativen Lineargeschwindig- keit von 0;5-5 cm/8ek. extrahiert. Es wurde ein Abwasser mit nur 0,08 % Säure erhalten, das heisst der Extraktionseffekt betrug hier <B>99,7%.</B>
B. Des weiteren verweisen wir auf einen Versuch mit einem Turm von 10m Höhe und 550 mm fÖ. Zur Beschickung .gelangten in diesem Fall Raschigringe bezw. andere Füllkärper mit 25 mm Kantenlänge. In diesem Apparat wurden stündlich 4150 kg Essigester
und 1800 kg Rohessig von 10a3 @durchgesetzt. Dem mitsprach eine relative Lineargeschwindigkeit von 0,73 cm/Sek. Das trüb anfallende Abwasser enthielt nur noch <B>0,066%</B> flüchtige Säure, entsprechend einem Extraktionseffekt von 99,36%.
Wie ersichtlich, zeigte es sich, dass bei erhöhten Durchsatzgeechwindigkeiten, bei welchen Abwasser und Extrakt nicht mehr klar ablaufen, überraschend hohe Extrak- tionswerte erzielt wurden. Arbeitet man da gegen bei .geringeren Durchsatzgeschwindig- keiten, wie dies bisher zur Erzielung eines trübungsfreien, Abwassers notwendig er schien, so sinkt die Extraktionsausbeute be trächtlich.
So wurde beispielsweise unter diesen Bedingungen bei Verwendung von Raschigkörpern von M mm und einem Ester verhältnis 2 : 1 ein Abwasser von 1,7 % und folglich ein Extraktionseffekt von nur 8,4% erhalten.
Das Extrahieren bei wesentlich erhöhten Durchsatzgeschwindigkeiten war keineswegs naheliegend. Es ist nämlich f & das Extra hieren in Gegenstromkolonnen wesentlich"dass im Innern der Kolonne Zonen abnehmender Säurekonzentrationen in der wässri@gen Phase eingestellt und aufrecht erhalten werden.. Da diese Zonen naturgemäss nicht zwangsweise
gehaltene werden können, wie dies zum Bei spiel bei Destillationskolonnen der Fall ist, so sah man sich ,gezwungen., die Durchsatz- gesehwin:digkeiten genügend niedrig zu halten. Bei dieser Arbeitsweise erhält man dann auch: klare Extrakte und Abwässer.
Von einer wesentlichen Erhöhung der Durch- satzgeschwindigkeiten russte man erwarten, dass hierdurch die für die Cregenstromwir- kung wichtige Einhaltung der Konzentra- tionszonen verwischt würde,
so dass also die Kolonnen nur noch die Wirkung eines ein zelnen Mischgefässes hätten. Mit andern Worten war zu erwarten, dass hierbei nur .ein Konzentrationsausgleich zwischen Säure- lösung und Extrakt einträte. Dass.
tatsächlich erfindungsgemäss besonders günstige Re sultate erreichbar sind, war also keinesfalls vorauszusehen:.
Die Durchführung des vorliegenden "\Tor- fahrens in der Praxis gestaltet sich beson ders einfach. Als. Extraktionskolonne kan ii man eine gewöhnliche Füllkörpersäule ver- wenJen, welche mit den bekannten: Füll- körpern, wie z.
B. Raschigringe, Prym- oder Sattelringe oder demgl. beschickt ist. Am Oberteil oder Kolonne wird die zu extra hierende Säure .durch eine einfache Verteil- vorricUtung, wie z.
B. gelochte Röhre, Pra11- teller oder dergl. zu- und der erhaltene Extrakt abgeführt, während am Unterbeil der Kolonne Zu- und Abführungsvorrichtun- gen; für den Essigsäureäthylester bezw. das Abwasser vorgesehen sind.
Als Extraktions- mittel im Sinne der vorliegenden Anm-el= dung eignet sich vornehmlich Essigsäure- äthylester. Man kann aber auch in gleicher Weise andere organische Ester, Äther, Alko hole (wie z. B. Amylalkohol), Phenole, Phenol äther usw. bezw. Gemische derselben verwen den.
An dem obern bezw. untern Auslauf der selben -(der Kolonnen) sind Schaugläser einge schaltet, um. die abfliessenden Flüssigkeiten prüfen zu können. Das Verhältnis von ver dünnter Säure zu Extraktionsmitteln, welche in der Zeiteinheit durchgesetzt werden, kann in weiten Grenzen verändert werden.
Der Durchsatz des Essigesters soll jedenfalls nicht kleiner sein als die zur gleichen Zeit durchgesetzten, Mengen an verdünnter Säuxe. Vorteilhaft verwendet man auf 1 Teil Eva 10%iger verdünnter Säure etwa die 1,5 bis 2.,
5-fache Menge Essigester. Liegt die zu extrahierende Säure in höherer Konzentra tion, etwa 2,5 % iger Form vor, so ist es vor- teilhaft, die Menge an Essigester entspre chend höher, etwa auf den vierfachen Betrag, zu wählen.
Man steigert nunmehr unter Einhaltung des gegebenen; Volumenverhältnisses die Durchsatzgeschwindigkeit so lange. bis die aus der Kolonne kommende Flüssigkeit merklich trüb abfliesst. Bei unseren - Ver suchen hat sich ergeben:, :
dass dies-der- Fall ist, wenn die Lineargeschwindigkeiten des Ex traktionsmittels bezw. der verdünnten Säure relativ zueinander 0,2: cm/ Sek. und, mehr be- tragen, vorteilhaft mindestens 0',4 cm/Sek.
Die erfindungsgemäss' erzielbare Wirkung bleibt auch erhalten, wenn man die Durch- satzgeschwindägkeiten noch wesenrtlich er höht.
Dies ist vorteil@h:aft, weil beim Ar beiten im. :Sinne der vorliegenden Erfindung allfällig auftretende Geschwindigkeitsän- derungen keine schädlichen. Wirkungen aus lös.en.
Immerhin ist es -empfehlenswert, die Durchsatzgeschwindigkeiten nicht über mässig zu steügern, d a hierbei die Extrak- tionswirkung etwas- schlechter werden kann.
Die relative Lineargeschwindigkeit, wel che .in obigen Fällen immer ohne Berück- sichtibgung der Füllkörper ermittelt worden ist, und welche erfindungsgemäss notwendig .ist, um Trübungen,des Abwassers und damit besonders günstige zu erzielen, hängt von :
den Dimensionen ,Teer ver- wendeten Füllkörper ab. .So kommen im Sinne Ader vorliegenden Erfindung bei Ver wendung von Füllkörpern, mit etwa 8 bis 10 mm Durchmesser oder Kantenlange, re- lative Lineangeschwindigkeiten von win- d estene 0,2 bis 0;
3 emiSek. in Betracht. Bei Füllkörpern von zirka 15 bis 2:5 mm. ganten- länge sind vorteilhaft Relativgeschwindig- keiten von 0,4 bis 1,2 cm/,Sek. zu wählen.
Bei der Verwendung von Füllkörpern von 27 bis 70 mm Durchmesser kann man die Relativgeschwindigkeiten noch wesentlich über 1 cm/Sek. erhöhen., ohne dass eine Ver schlechterung des Abwassereffektes eintritt.
Für die Bewegung der Extraktions komponenten genügt im allgemeinen der hydrostatische Druck .der verdünnten Säure und des Essigesters, wie er durch die ent sprechend ,gestellten Vorratsbehälter bedingt ist. Die Fxtraktionsw irkung kann gegebenen falls dadurch verbessert werden., dass<I>zwei</I> oder mehrere Füllkörperkolonnen gemäss dem Gegenstromprinzip hintereinander ge schaltet werden.
Es hat sich nun weiterhin gezeigt, dass gerade unter diesen für den Extraktions- effekt selbst günstigen. Bedingungen die re@st- lo,se Abklärung des Abwassers schwierig und unvollkommen ist.
Wenn auch der grösste Anteil an Extraktionsmittelteilehen, welche in dem Abwasser als Trübung vor handen sind, bei Verminderung der Linear geschwindigkeit sich leicht absetzt, so bereitet gerade ,die Abtrennung eines Teils des @x- traktionsmittels besondere Schwierigkeiten.
Es wurde nun weiter gefunden, dass man das angestrebte Ziel, das heisst die praktisch quantitative Abscheidung des mitgerissenen Extraktionsmittels in höchst einfacher reise dadurch erreichen kann, dass, man das ge- trübte Abwasser der durch das Einströmen von frischem Extraktionsmittel bedingten Injektorwirkung aussetzt.
Unter diesen Be dingungen werden nämlich gerade die in dem Abwasser noch verbleibenden feineren Extraktionsmittelteilchen leicht und voll ständig abgeschieden und zusammen mit ,dem einströmenden frischen Extraktionsmittel in die Extraktionsapparatur zurückgeleitet.
Die Durchführung dieses Abscheidungs- verfaUrens kann zum Beispiel derart er folgen, da,ss das .am Unterteil einer Extrak- tionskolonn$ sich abscheidende, aber immer noch trübe Abwasser, ehe es zum Ablauf kommt, kurz unterhalb jener Stelle vorbei- fliessen muss, an welcher der Frischaster in die Extraktionskolonne eingeführt wird.
Dies wird durch die beiliegende Appaxaturskizze veranschaulicht. Dabei bedeutet A das Unter teil einer Extraktionskolonne. Der Frisch- ester wird bei B von unten her in das System eingeführt und sodann durch die Öffnungen C in die Extraktionsapparatur eingeführt. Um diese <RTI
ID="0004.0080"> Einführungsstelle für Extraktions- mittel ist vermittels Trennwand D ein Raum ausgespart, der entsprechend der Form der Trennwand D zweiringförmig, rechteckig oder in beliebiger anderer Form ausgebildet sein kann.
Im Innern dieses Raumes steigt der Frischester nach oben, während im Aussenraum das abgeschiedene, aber immer noch trübe Abwasser nach unten fliesst.
BeiE stehen der Innen- und derAussenraum miteinander in Verbindung. Wenn nun das abfliessende noch trübe Abwasser diese Stel len passiert, so bewirkt die Injektorwirkung des im Innenraum ausströmenden Extrak- tionsmittels,
dass die noch verbleibenden Ex- traktionsmittelteilchen in den Innenraum ge- wissermassen hineingesaugt werden und dabei mit dem Frischester wieder in der Extrak tionskolonne hochsteigen. Das auf diese Weise geklärte Abwasser wird sodann bei F abgezogen und kann gegebenenfalls
nach Passieren einer Entgeistungsvorrichtung ab- gelassen werden.
Dieses Abscheidungsverfahren kann selbst- verständlich auch durch beliebige andere Vorrichtungen ausgeführt werden.
Vorteil haft wird man die Austrittsöffnungen, für .das frische Extraktionsmittel sowie die Strömungsgeschwindigkeit desselben so wäh len, ,dass, eine .genügende Saugwirkung auf dass zu klärende Abwasser ausgeübt wird.
Gegebenenfalls kann man durch besondere Führungen nach Art der -\Vasserstrahlpumpe oder des Dampfstrahlgeblä-QQes die Injektor- wirkung noch weiter verbessern. Weiterhin ist es für die Durchführung des neuen Ver fahrens vorteilhaft, durch Scheidewände oder andere Abweisvorrichtungen dafür zu sorgen,
dass das nach unten sinkende Abwasser wenigstens der Hauptmenge nach nicht direkt auf das nach oben fli@essende Extrak- tionsmittel zurücksinkt. und dadurch die Injekterwi.rkung des strömenden Extraktions- mittels s.chwäaht.