Verfahren zur Rückgewinnung von organischen Produkten bei der Väkuumdestillation
Bei der technischen Reinigung von hochsiedenden organischen Stoffen durch Destillation ist es in vielen Fällen zweckmässig, unter vermindertem Druck zu arbeiten, um bei wärmeempfindlichen Stoffen unerwünschte Zersetzungserscheinungen zu vermeiden.
Die Kondensation wird zumeist bei einer Temperatur vorgenommen, die zwischen dem Siedepunkt und dem Schmelzpunkt des zu destillierenden Stoffes liegt, so dass das Kondensat in einfacher Weise flüssig abgeführt werden kann. Bei dieser Arbeitsweise werden aber durch das aus der Apparatur über einen Kondensator abgesaugte Gas bzw. durch Luft entsprechend dem Partialdruck des zu destillierenden Stoffes mehr oder weniger grosse Mengen davon an die Atmosphäre abgegeben. Bei gewissen Produkten kann die Rückgewinnung dieses verlorengehenden Anteiles von Bedeutung sein.
Arbeitet man mit einem bekannten Evakuierungssystem von Dampfstrahlpumpen, aus denen das Abgas über Einspritzkondensatoren, in denen es mit Wasser von 250 C behandelt wird, an die Atmosphäre abgegeben wird, wobei das Wasser (Kondensat und Einspritzkühlwasser) im Kreislauf strömt, so enthält das ablaufende Überschusswasser den organischen Stoff in sehr geringer Konzentration.
Es wurde nun gefunden, dass man wasserlösliche organische Stoffe aus den bei der Vakuumdestillation dieser Stoffe von mehrstufigen Wasserdampfstrahlvakuumapparaturen angesogenen Gasen, in einer zur Aufarbeitung genügenden Konzentration zurückgewinnt, wenn man den aus der ersten Dampfstrahlvakuumpumpe zusammen mit den organischen Stoffen austretenden Treibdampf durch indirekte Kühlung bis nahezu auf Oo C fast vollständig mit einem Teil der organischen Stoffe kondensiert, und dass man mit diesem Kondensat die restlichen Anteile der organischen Stoffe aus den zur nächsten Dampfstrahl . vakuumpumpe ziehenden Gasen bzw. Dämpfen auswäscht.
Der Vorteil der Arbeitsweise nach der Erfindung liegt darin, dass die wässrigen Lösungen des aus dem Abgas rückgewonnenen Stoffes in einer Konzentration vorliegen, die ein Vielfaches derjenigen beträgt, die nach der bekannten Arbeitsweise erhalten werden kann. So können z. B. bei der Vakuumdestillation von Caprolactam in einer Anlage, in der man stündlich 1200 kg destilliert, nach dem bekannten Verfahren je Stunde 200 kg Abwasser mit 1,66 kg Lactam erhalten werden, die sich wegen der niedrigen Konzentration von weniger als 10/o an Lactam nicht wirt scbaftlich aufarbeiten lassen. Bei der Arbeitsweise nach der Erfindung können dagegen stündlich 1,66 kg Lactam in 11,95 kg Kondensat, d. h. in 120/oiger Lösung erhalten werden.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausfüh- rungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gezeigt, das unter Verwendung dieser Vorrichtung wie folgt durchgeführt werden kann:
Das aus dem Kondensator einer Destillationsanlage (nicht dargestellt) kommende, z. B. Caprolactam enthaltende Gas tritt über die Leitung 1 in die Dampfstrahlvakuumpumpe 3, die durch die Leitung 2 mit Wasserdampf versorgt wird, ein. Zwischen die beiden ersten Stufen (3 und 8) der Dampfstrahlvakuumanlage ist ein Kaltwasserkondensator 5, der aus der Leitung 4 mit Kaltwasser gespeist wird, und eine Wäsche 6 eingeschaltet, die auf 2 bis 3O C gekühlt wird.
Der Kondensator 5 wird vorteilhaft so angeschlossen, dass das Abgas der Leitung 7 den Kühlraum von unten nach oben durchstreícht, wodurch das Absetzen kondensierten organischen Stoffes an den Kühlflächen verhütet und eine bessere Waschwirkung erreicht wird. Bei dieser Arbeitsweise wird evtl. abgesetzter organischer Stoff durch das Konden sat nach unten gespült. Das den Kaltwasserkonden sator 5 oben über Leitung 7 verlassende Abgas wird darauf von unten in die Wäsche 6 eingeführt und im
Gegenstrom mit dem Kondensat aus dem Kaltwasser kondensator 5 ausgewaschen. Das über die zweite
Dampfstrahlvakuumpumpe 8 und den Einspritzkon densator 9 mit der Wasserzuführung 11 und Ab wasserleitung 12 die Destillationsanlage über Leitung
10 verlassende Abgas ist weitestgehend von organi schen Stoffen frei.
Bei der Rückgewinnung von was serlöslichen Produkten ist es notwendig, die Dampf bzw. Kondensatmenge so klein wie möglich zu halten, damit die gewonnene Lösung in einfacher Weise auf gearbeitet werden kann. Die Kondensation des Treib dampfes zusammen mit organischen Stoffen erfolgt in der ersten Stufe wie gesagt nahezu bei 0" C. Dadurch wird bei der Wäsche die grösstmögliche Konzentration erreicht.
Beispiel I
Verwendet man für die erste Dampfstrahlvakuum pumpe 3 einer Vakuumdestillationsanlage für Capro laotam nach Abbildung einen Wasserdampf von
4,6 atü, so fliessen bei einer Kühlung im Kaltwasser kondensator 5 auf 2 bis 3"C aus der Wäsche 6
11,95 kg/Std. Kondensat mit 1,66 kg/Std. Lactam als eine bei Normaltemperatur beständige Lösung ab.
Dieses wird vor der Destillation zusammen mit der
Hauptmenge des wässrigen Lactams entwässert.
Durch die Kaltwasserzwischenkondensation geht der Dampfverbrauch in der zweiten Dampfstrahlstufe etwa von 50 kg/Std. bei 3,5 atü auf etwa 33 kg/Std. bei 4,5 atü, die Kühlwassermenge des folgenden Ein spritzkondensators 9 von etwa 6,8 m3/Std. auf etwa
3,5 m3/Std. bei einer Wassertemperatur von 25 C zurück.
Durch den Kaltwasserkondensator 5 müssen mit
12 m3/Std. Wasser von 20 C Eingangstemperatur entsprechend der Temperaturhöhe von 1" C 12000 kcal abgeführt werden.
Beispiel 2
Bei der Destillation von Hexamethylendiamin wird in einer Kolonne das Reinprodukt von höhersiedendem Rückstand abdestilliert. Zur Erzielung einer möglichst niedrigen Sumpftemperatur wird die Destillation bei 20 mm Hg Druck durchgeführt. Die Entlüftung des Kondensators dieser Destillation ist an eine Wasserdampfstrahlvakuumapparatur nach der Abbildung angeschlossen. Bei einem Druck des Treibdampfes von 3,5 atü in der ersten Pumpe 3 laufen bei einer Kühlung im Kaltwasserkondensator 5 auf 230 C aus der Wäsche 6 3 kg Hexamethylendiamin mit 5 kg Dampfkondensat als 37,5 0/obige Lösung ab, die in einfacher Weise aufgearbeitet werden können.
Beispiel 3
Verwendet man für die erste Pumpe 3 einer Vakuumdestillationsanlage für Caprolactam nach der Abbildung einen Dampf von 5,2 atü, so laufen bei einer Kühlung im Kaltwasserkondensator 5 auf 2 bis 30 C aus der Wäsche 6 7,2 kg Caprolactam mit 24 kg Kondensat als 230/Die wässrige Lösung ab, die bei Normaltemperatur beständig ist.
Process for the recovery of organic products in vacuum distillation
In the technical purification of high-boiling organic substances by distillation, it is advisable in many cases to work under reduced pressure in order to avoid undesirable decomposition phenomena in the case of heat-sensitive substances.
The condensation is usually carried out at a temperature which is between the boiling point and the melting point of the substance to be distilled, so that the condensate can easily be discharged in liquid form. In this mode of operation, however, more or less large amounts of it are released into the atmosphere by the gas sucked out of the apparatus via a condenser or by air in accordance with the partial pressure of the substance to be distilled. For certain products, the recovery of this lost portion can be important.
If you work with a known evacuation system of steam jet pumps, from which the exhaust gas is released into the atmosphere via injection condensers in which it is treated with water at 250 C, whereby the water (condensate and injection cooling water) flows in a circuit, the draining off contains excess water the organic matter in very low concentration.
It has now been found that water-soluble organic substances can be recovered from the gases sucked in during the vacuum distillation of these substances by multi-stage steam jet vacuum apparatuses in a concentration sufficient for work-up if the motive steam emerging from the first steam jet vacuum pump together with the organic substances is almost completely recovered by indirect cooling on Oo C almost completely condensed with a part of the organic substances, and that one with this condensate the remaining parts of the organic substances from the to the next steam jet. washes out gases or vapors drawn by the vacuum pump.
The advantage of the procedure according to the invention is that the aqueous solutions of the substance recovered from the exhaust gas are present in a concentration which is a multiple of that which can be obtained by the known procedure. So z. B. in the vacuum distillation of caprolactam in a plant in which 1200 kg per hour are distilled, according to the known process per hour 200 kg of waste water with 1.66 kg of lactam are obtained, which are due to the low concentration of less than 10 / o Do not allow lactam to be processed economically. When working according to the invention, however, 1.66 kg of lactam per hour in 11.95 kg of condensate, i.e. H. be obtained in 120% solution.
The drawing shows an example of an embodiment of a device for performing the method, which can be performed using this device as follows:
The coming from the condenser of a distillation plant (not shown), for. B. caprolactam-containing gas enters the steam jet vacuum pump 3 via line 1, which is supplied with water vapor through line 2. Between the first two stages (3 and 8) of the steam jet vacuum system, a cold water condenser 5, which is fed with cold water from line 4, and laundry 6, which is cooled to 2 to 3O C, are switched on.
The condenser 5 is advantageously connected in such a way that the exhaust gas from the line 7 passes through the cooling space from bottom to top, which prevents condensed organic matter from settling on the cooling surfaces and achieves a better washing effect. With this mode of operation, any organic matter that may have settled is flushed down through the condensate. The cold water condenser 5 above via line 7 leaving exhaust gas is then introduced from below into the laundry 6 and in the
Countercurrent with the condensate from the cold water condenser 5 washed out. That about the second
Steam jet vacuum pump 8 and the Ein Injektkon capacitor 9 with the water supply 11 and from the water line 12, the distillation system via line
10 leaving exhaust gas is largely free of organic substances.
When recovering what is soluble products, it is necessary to keep the amount of steam or condensate as small as possible so that the solution obtained can be worked on in a simple manner. The condensation of the propellant steam together with organic substances takes place in the first stage, as I said, almost at 0 "C. As a result, the greatest possible concentration is achieved during washing.
Example I.
If you use for the first steam jet vacuum pump 3 of a vacuum distillation system for Capro laotam according to the figure, a water vapor of
4.6 atmospheres flow out of the laundry 6 when cooled in the cold water condenser 5 to 2 to 3 ° C
11.95 kg / hour Condensate at 1.66 kg / hour Lactam as a stable solution at normal temperature.
This is before the distillation together with the
Most of the aqueous lactam is drained.
Due to the intermediate cold water condensation, the steam consumption in the second steam jet stage is around 50 kg / hour. at 3.5 atmospheres to about 33 kg / hour. at 4.5 atü, the amount of cooling water from the following injection condenser 9 of about 6.8 m3 / hour. on about
3.5 m3 / hour at a water temperature of 25 C.
Through the cold water condenser 5 must with
12 m3 / h Water with an inlet temperature of 20 C corresponding to the temperature level of 1 "C 12000 kcal can be discharged.
Example 2
When hexamethylenediamine is distilled, the pure product is distilled off from the higher-boiling residue in a column. To achieve the lowest possible bottom temperature, the distillation is carried out at a pressure of 20 mm Hg. The venting of the condenser of this distillation is connected to a steam jet vacuum apparatus as shown in the figure. At a pressure of the motive steam of 3.5 atmospheres in the first pump 3 run with cooling in the cold water condenser 5 to 230 C from the laundry 6 3 kg of hexamethylenediamine with 5 kg of steam condensate as 37.5 0 / above solution, which in a simple manner can be worked up.
Example 3
If a steam of 5.2 atmospheres is used for the first pump 3 of a vacuum distillation system for caprolactam according to the figure, then 7.2 kg of caprolactam with 24 kg of condensate as 230 run out of the laundry 6 with cooling in the cold water condenser 5 to 2 to 30 ° C / The aqueous solution that is stable at normal temperature.