DD142183A1

DD142183A1 - Verfahren zur trennung von wasser,methanol und chlormethanen

Info

Publication number: DD142183A1
Application number: DD21124079A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Berger
Original assignee: Berger Karl Heinz
Priority date: 1979-02-27
Filing date: 1979-02-27
Publication date: 1980-06-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Methanol und Chlormethanen aus Gemischen mit Wasser. Ihr Ziel ist die Trennung dieser Gemische durch Extraktivdestillation unter Anwendung geeigneter Zusatzstoffe. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Extraktivdestillation von Wasser, Methanol und Chlormethanen durch Auffinden selektiver Zusatzstoffe zu ermöglichen und sie gleichzeitig so zu modifizieren, daß Wasser und Chlormethane gemeinsam über Kopf abgetrennt werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, indem man als Zusatzstoffe wäßrige, mindestens vier C-Atome enthaltende Polyole einsetzt und von den extrahierten Komponenten lediglich das Methanol abtrennt, während das wäßrige Polyol wieder in die Extraktivdestillation zurückgeführt wird. Dabei verdampft ein Teil des Wassers und verläßt zusammen rait dem ebenfalls verdampfenden Chlormethan die Extraktivdestillationskolonne. Ihre Isolierung erfolgt durch Kondensation und Phasentrennung. Als mögliche Anwendungsgebiete der Erfin- ■ düng kommen Verfahren in Betracht, bei denen Wasser/Methanol/Chlormethan-Gemische als Haupt- oder Nebenprodukte anfallen. Dies ist der Fall in der oharmazeutischen und der folienherstellenden Industrie.

Description

21 1240 -+"

Verfahren zur Trennung von Wasser, Methanol und 0hlοrmethanen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung von Methanol und Chlormethanen aus Gemischen mit V/asser«. Gemische dieser Art fallen als Nebenprodukte sowohl in der pharmazeutischen wie auch der folienherstellenden Industrie an„

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Auftrennung terärer Gemische aus Wasser, Methanol und Chlormethanen mit Hilfe der üblichen Destillation gelingt entweder gar nicht oder sie bereitet erhebliche Schwierigkeiten» Ursache ist die Bildung azeotroper Gemische«,

Bekanntlich bilden Methylenchlorid, Chloroform und Tetrachlormethan sowohl mit Methanol als auch mit Wasser azeotrope Gemischeo Methylenchlorid beispielsweise ergibt mit 7,3 ^ Methanol ein bei 37»8 ⁰C siedendes und mit 1,5 $ Wasser ein bei 38,1 ⁰C siedendes Azeotrop,, Gemische dieser drei -Komponenten lassen sich daher nicht mehr mit Hilfe der üblichen Destillationsmethoden trennen«

Es ist weiterhin bekannt, Probleme der genannten'Art durch Extraktivdestillation in Gegenwart geeigneter Zusatzstoffe zu lösen_e Gewöhnlich sind dies hochsiedende lösungsmittel, für deren exakte Auswahl es aber keine verläßliche Regel gibt. Hierzu wären Kenntnisse über die physikalischen Wechselbeziehungen der einzelnen Komponenten, über die die Wissenschaft

-2-21 1

aber noch nicht in ausreichendem Maße verfügt, erforderlich. Die Eignung der "bisher beschriebenen Zusatzstoffe und vor allem ihre konstitutionelle Breite ist daher seibat für den Fachmann immer wieder überraschend. So werden in der DE-AS 2 404 151 für die Trennung aliphatischer Chlorkohlenwasserstoffe Polyole, Ithylencarbonat, Dimethylformamid, Furfurol, N-Me.thylpyrrolidon, Dirne thylsulf oxy d, Tetramethylensulf on und Alkyltetramethylensulfon eingesetzte In der DE-AS 2 046 071 trennt man 1_Ö1„1-Trichloräthan und 1.2-Dichloräthan unter Einsatz von Isobutylacetat, Epichlorhydrin und Uitroäthan_e In der DD-PS 106 344 schließlich werden Gemische aus m- und p-Diehlorbenzol mittels Hexamethylphosphortriamid, Dirnethylsulfoxyd und/oder N-Methylpyrrolidon getrennt<>

Die genannten Verfahren haben den Nachteil, daß die verwendeten Zusatzstoffe relativ teuer sind und darüber hinaus für die vorliegende Trennungsaufgäbe eine viel zu geringe Selektivität besitzen» Das bedeutet, daß selbst im günstigsten Fall unwirtsehaftlich große Mengen an Zusatzstoff benötigt würden« Hinzu kommt, daß bei der Extraktivdestillation von Wasser, Methanol und Chlormethanen ein homogenes Sumpfprodukt, bestehend aus Wasser, Methanol und Zusatzstoff, anfällt, für dessen Trennung allein zwei Rektifikationskolonnen benötigt werden. Das aber bringt einen erheblichen Energie- und Apparateaufwand mit sich.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Gemische aus Wasser, Methanol und Chlormethanen vollständig und mit minimalem Aufwand in ihre Bestandteile zu zerlegen. Dieses Ziel soll durch Extraktivdestillation unter Anwendung geeigneter, selektiv wirkender Zusatzstoffe erreicht werden_e

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Extraktivdestillation von Wasser, Methanol und Chlormethaneii durch Auffinden geeigneter,

-3-211240

selektiv wirkender Zusatzstoffe zu ermöglichen und gleichzeitig so zu modifizieren, daß Wasser und Ghlormethane gemeinsam über Kopf abgetrennt werden können„

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, indem man das Gemisch einer Extraktivdestillation mit wäßrigen, mindestens vier G-Atome enthaltenden Polyolen unterzieht und von den ausgewaschenen Komponenten lediglich das Methanol ab-^ trennt, während man das wäßrige Polyol in die Extraktivdestillation zurückführte Dabei verdampft ein Teil des Wassers und verläßt zusammen mit dem ebenfalls verdampfenden Chlormethan die Kolonne. Die Isolierung dieser Komponenten erfolgt durch Kondensation und anschließende Phasentrennung» Mit dieser Verfahrensweise ist es möglich, Gemische der genannten Art unter Einsatz von nur zwei Kolonnen, einer Extraktivdestillationskolonne und einer Rektifikationskolonne, zu trennen· Diese verblüffend einfache Lösung ist in mehrerlei Hinsicht überraschend. So ist es erstmals gelungen, Komponenten mit weit auseinanderliegenden Polaritäten durch extraktive Destillation zu trennen. Bislang kannte man keine Zusatzstoffe, die mit Gemischen dieser Art eine homogene Lösung bilden und zugleich auch eine genügend hohe Selektivität für deren Trennung besitzen« Wie sich zeigte, erfüllen wäßrige, mindestens vier C-Atome enthaltende Polyole, diese Forderung. Bemerkenswert ist dabei, daß die nur mäßige Selektivität des Polyols durch die Gegenv/art von Y/asser erheblich gesteige-rt wird» Nicht minder interessant ist auch die gleichzeitige Überkopf abtrennung von Y/asser und ChI ο rm ethan en«, Da die genannten Polyole sowohl Methanol als auch Wasser aus dem Eingangsgemisch herauswaschen, sollte man eigentlich nur das Chlormethan am Kopf der Extraktivdestillationskolonne erwarten» Wenn zugleich auch Wasser an dieser Stelle erscheint, so ist das eine Folge des Wassergehalts im rückgeführten Polyolo Dadurch kommt es zu einer Erhöhung der Wasserkonzentration im Oberteil der Kolonne und das wiederum führt dazu, daß auch im Kopfprodukt Wasser erscheint. Seine Menge entspricht dem Wasseranteil im Eingangsgemisch.

211240

Das Gemisch aus Wasser, Methanol und Chlormethan wird der traktivdestillationskolonne in mittlerer Höhe zugeführte Sofern es sich um ein heterogenes Gemisch handelt, erfolgt die Zuführung an zwei verschiedenen Stellen. An der oberen wird die schwere, an der unteren die leichte Phase eingeführt» Innerhalb "der Kolonne stellt sich daraufhin das Dampf /flussig.-Gleichgewicht ein₀ Es wird beeinflußt durch das wäßrige Polyol, welches vorgewärmt dem obersten Boden zuläuft· Aufgrund seines höheren Siedepunktes rieselt es in der Kolonne herab und wäscht aus den aufsteigenden Dämpfen Wasser und Methanol heraus. Seine Menge ist so bemessen, daß auf allen Böden eine Mindestkonzentration von 50 Mol fo gewährleistet ist. Im Sumpf der Kolonne sammelt sich ein Produkt, bestehend aus dem Polyol, aus Methanol und Wassere Zum Zwecke seiner partiellen Trennung führt man es der Rektifikationskolonne zu« Dort wird das Methanol über Kopf abgetriebene Es besitzt eine für die meisten Verwendungszwecke ausreichende Reinheit« Das Sumpfprodukt, bestehend aus Wasser und Polyol,gelangt über einen Wärmetauscher wieder auf den obersten Boden der Extraktivdestillationskolonne zurück» Damit ist der Kreislauf des Zusatzstoffes geschlossen,. Gleichzeitig erhöht sich die Wasserkonzentration in der Obersäule, so daß ein Teil davon verdampfen kann» Er bildet zusammen mit dem Chlormethan das Kopfprodukt der Extraktivdestillationskolonne. Dieses wird abgezogen, kondensiert und einem Separator zugeführt_o Hier zerfällt es durch Phasentrennung in seine Bestandteile. Das auf diese v/eise isolierte Chlormethan ist von hoher Qualität und bedarf keiner v/eiteren Reinigungο

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß über Kopf der Extraktivdestillationskolonne zwei Komponenten abgetrieben werden, die im flüssigen Aggregatzustand nicht mischbar sindo Ihre Trennung erfordert daher keinen zusätzlichen Aufwand. Pur die Aufarbeitung von Methanol, Wasser und Chlormethanen werden daher nur zwei Kolonnen benötigt. Das ist gleichbedeutend mit einer Einsparung an Invest- und Betriebsmitteln, Als weiterer Vorteil kommt hinzu, daß die als Zusatz-

2t1240

stoffe verwendeten Polyole mit Gemischen der vorliegenden Art nicht nur homogene lösungen bilden, sondern zusammen mit Wasser auch noch eine hohe Selektivität für deren Trennung aufweisen« Dadurch wurde es überhaupt erst möglich, Gemische mit weit auseinanderliegenden Polaritäten'durch Extraktivdestillation zu trennen.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Grundlage ist die beigefügte Zeichnung.

Ein Gemisch aus 50 Gewichts$ Chloroform, 40 fo Methanol und 10 $ 7/asser wurde auf Siedetemperatur erhitzt und über Leitung 1 in den Mittelteil der Extraktivdestillationskolonne 2 eingeführt. Gleichzeitig lief dem Kopfteil über Leitung 3 vorgewärmtes, wasserhaltiges Diäthylenglykol zu. Das Yolumenverhältnis Diäthylenglykol zu Einsatzgemisch betrug 6:1. Die Extraktivdestillationskolonne 2 bestand aus einer JFüllkörpersäule von 1,8 m Höhe_e Sie wurde bei Normaldruck und mit einer Köpftemperatur von 60 ⁰C betrieben. Das Rücklaufverhältnis betrug.3 : 1. Unter diesen Bedingungen konnte ein methanolfreies Kopfprodukt gewonnen werden. Es verließ die Extraktivdestillationskolonne 2 über Leitung 4 und wurde im Kondensator 5 niedergeschlagen. Das Kondensat gelangte anschließend in den Separator 6, wo es sich in Wasser und Chloroform trennte ο Das Y/asser verließ die Anlage über Leitung 7» vom Chloroform hingegen ging ein Teil als Rücklauf über Leitung 8 auf die Extraktivdestillationskolonne 2 zurück, der andere Teil verließ die Anlage über Leitung 9ο Im Kolonnensumpf sammelte sich das mit Wasser und Methanol beladene Diäthylenglykolo Es wurde über Leitung 10 abgezogen und an geeigneter Stelle in die Rektifikationskolonne 11 eingespeist. Hier erfolgte die Abtrennung des Methanols. Es verließ die Kolonne über Kopf und gelangte durch Leitung 12 in den Kondensator 13» wo es niedergeschlagen wurde. Ein Teil des Kondensats ging als Rücklauf über Leitung 14 in die Rektifikationskolonne 11 zu-

211240

rück, der andere Teil wurde als Reinmethanol über Leitung 15 abgezogene Im Sumpf der Rektifikationskolonne 11 sammelte sich ein Gemisch aus Diäthylenglykol und Y/asser, welches über Leitung 3 und Wärmetauscher 16 auf die Extraktivd'estillationskolonne 2 zurückgeführt wurde· . ' .

Claims

•ί- 211240 Erfindungsanspruch

1· Verfahren zur Trennung von Wasser, Methanol und Chlormethanen durch Extraktivdestillation und anschließende Rektifikation, gekennzeichnet dadurch, daß man das Gemisch, je nachdem ob es homogen oder heterogen ist, an ein oder zwei Stellen der Extraktivdestillationskolonne zuführt, mit herabrieselnden, wäßrigen, mindestens vier C-Atome enthaltenden Polyolen das Methanol und Wasser herausextrahiert, den Extrakt anschließend" in eine Rektifikationskolonne einspeist, dort lediglich das Methanol abtreibt und das im Sumpf anfallende wäßrige Polyol auf den Kopf der Extraktivdestillationskolonne zurückführt, wo ein der zugeführten Wassermenge äquivalenter Anteil verdampft und zusammen mit dem ebenfalls verdampfenden Chlormethan das Kopfprodukt bildet, welches kondensiert und durch Phasentrennung in seine Bestandteile zerlegt wird.

2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als höhere, mindestens vier C-Atome enthaltende Polyole vorzugsweise Diäthylenglykol und Butandiol eingesetzt werden»

Hierzu 1 Seite Zeichnung