DD293270A5 - Verfahren zur kontinuierlichen destillativen loesungsmittelrueckgewinnung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen destillativen Loesungsmittelrueckgewinnung. Sie ist geeignet, die Loesungsmittel aus einem Stoffgemisch, bestehend aus Aceton, n-Butanol und Wasser, wie sie beispielsweise in mikrobiellen Verfahren der Penicillinherstellung anfallen, zu trennen. Dabei werden zunaechst alle prozeszbedingt anfallenden acetonreichen und butanolarmen Dreistoffgemische in einem Vorlagebehaelter gestapelt. Der Acetongehalt hat dabei einen groeszeren Masseanteil als 15%. Ein derartiges Einsatzprodukt mit beliebig schwankendem Wasser- und n-Butanolgehalt, aber mit mehr als 15 Masseanteile in % Aceton, wird kontinuierlich mit zwei Rektifikationsstufen aufgearbeitet. Dabei wird in der ersten Stufe Aceton mit einem Masseanteil Wasser in % kleiner 1 und Spuren n-Butanol als Kopfprodukt sowie Wasser mit allen Verunreinigungen als Sumpfprodukt und in der zweiten Stufe n-Butanol mit einem Masseanteil Wasser in % kleiner 0,2 acetonfrei abgetrennt. Figur{Loesungsmittel; Rueckgewinnung; Stoffgemisch; Aceton; n-Butanol; Wasser, mikrobielles Verfahren; Pencillinherstellung; Rektifikation; Kopfprodukt; Sumpfprodukt}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen destillativen Lösungsmittelrückgewinnung aus Stoffgemischon, bestehend aus Aceton, n-Butanol und Wasser, wie sie beispielsweise in mikrowellen Verfahren der Penicillinherstellung, insbesondere bei der Benzylpenicillinproduktion, anfallen. Dreistoffgemische, bestehend aus Aceton, n-Butanol und Wasser, entstehen dabei in einer Reihe von Prozeßstufen der Roh- und Sterilpenicillinproduktion chargenweise. Die einzelnen Gemische zeichnen sich dadurch aus, daß sie in ihrer Lösungsmittelzusammensetzung sehr unterschiedlich sind und eine ganze Reihe löslicher und unlöslicher sowie destillierbarer und nicht destillierbarer Verunreinigungen in Form von Penicillinspaltprodukten, Phenylessigsäure, Salzen, Tensiden und Kohlenwasserstoffen enthalten

Derartige Produkte sind bekannt als Waschbutanol, butanolhaltiges Wasser, verunreinigtes Aceton und Spülwasser.

pharmazeutischer Qualität in einem Verfahren zurückgewonnen weiden, ohne bei Produktwechsel den stabilen Betrieb des Destillationsprozesses zu stören.

Das erf indungsgemäke Verfahren kann auch auf anderen Gebieten zur Anwendung kommen, zum Beispiel in der Lack- und Textilindustrie und überall dort, wo Aceton und Butanol aus verschiedenen wäßrigen Gemischen zurückgewonnen werden sollen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In der Industrie gibt es eine Reihe von Anlagen und Verfahren, in denen Aceton und n-Butanol allein oder in Mischungen untereinander oder mit Wasser eingesetzt werden. So werden z. B. beim Verfahren zur Benzylpenicillinherstelluno beide Lösungsmittel zu Wasch-, Trocknungs-, Reinigungs- und anderen Prozessen eingesetzt.

Bei den meisten Verfahren gelingt es, das thermische Trennproblem auf die Aufarbeitung von Zweistoffgemischen Aceton/ Wasser, Aceton/n-Butanol, Wasser/n-Butanol zu reduzieren.

Verfahren zur Aufarbeitung dieser Gemischegehörenzum Stand der Destillationstechnik und aus der Industriesind eine Vielzahl apparativer Lösungen bekannt.

Bekannt ist auch, daß man das Sumpfprodukt einer Rektifizierkolonne dampfförmig abziehen kann, um es in hoher Reinheit wieder einsetzen zu können. Nachteilig und problematisch ist dabei, daß sich im flüssigen Kolonnensumpf die Verunreinigungen der Lösungsmittel stark anreichern. Das zwingt zu einer diskontinuierlichen Betriebsweise, um diese Verunreinigungen in wäßrige Phase überführen zu können oder diese Verunreinigungen z. B. zum Zweck der Verbrennung oder Deponie auszukreisen.

Die Trennung des durch eine ausgeprägte Mischungslücke gekennzeichneten Wasser-/n-Butanol-Gemisches wird von Billet „Industrielle Destillation" beschrieben. Das Wasser-/n-Butanol-Gemisch wird einer Rektifizierkolonne, die aus Abtriebs- und Verstärkungssäule besteht, dampfförmig zugeführt. Im Sumpf wird n-Butanol nahezu wasserfrei abgezogen.

Das Destillat, das ein heterogenes Azeotrop darstellt, gelangt nach Totalkondensation und Kühlung in einen Phasentrennbehälter, in dem das übergetriebene n-Butanol-/Wasser-Gemisch gemäß des flüssig-flüssig-Gleichgewichtes in zwei Phasen zerfällt, eine butanolreiche organische Phase und eine wasserreiche Phase.

Während die organische Phase der Rektifizierkolonne als Rücklauf zugeführt wird, bildet die wasserreiche Phase den Zulauf für eine weitere Rektifizierkolonne, die als Abtriebssäule ausgebildet ist. Während am Kopf dieser Kolonne wieder ein heterogenes n-Butanol-/Wasser-Gemisch kondensiert wird und in den Phasentrenner gelangt, wird am Sumpf n-butanolfreies Abwasser abgezogen.

Nachteil der bekannten technischen Lösungen ist, daß bei den Verfahren zur destillativen Trennung der beschriebenen Zweistoffgemische bereits geringe Gehalte der dritten Lösungsmittelkomponente zu empfindlichen Betriebsstörungen, z. B.

durch Zweiphasigkeit der Produkte, führen können, bzw. eine kontinuierliche Rektifikation unmöglich wird. Die hohen Anforderungen an die Qualität der regenerierten Lösungsmittel sind dann bei den Verfahren für Zweistoffgemische nicht mehr realisierbar, da die dritte, ungewünschte Lösungsmittelkomponente je nach Siedelage sich in Destillat oder Sumpfprodukt anreichert. Bekannt ist auch, daß sich ein ideales Dreistoffgemisch in einer zweistufigen Rektifikation in seine Komponenten trennen läßt. Gemäß dem Stand der Technik läßt sich die Aufarbeitung eines Dreistoffgemisches bestehend aus Aceton, n-Butanol und Wasser, das ein ausgeprägtes nichtideales Verhalten zeigt, ableiten.

In einem Dreikolonnensystem würde zunächst aus einer Destillationsblase mit aufgesetzter Verstärkungssäule diskontinuierlich

Aceton gewonnen. Das in der Destillationsblase verbleibende acetonfreie n-Butanol/Wasser-Gemisch ist zweiphasig und kann nach der Phasentrennung z. B. gem. Billet „Industrielle Destillation" in n-Butanol und Wasser getrennt werden. Bei dieser Verfahrensweise fällt eine Übergangsfraktion Aceton/Butanol/Wasser an, die zum Chargenende in die Destillationsblase zurückgeführt werden müßte.

Verfahren zur diskontinuierlichen rektifikativen Trennung sind deshalb nachteilig, weil zur Zwischenlagerung dor Chargen große Stapelvolumina erforderlich sind, die spezifischen Durchsatzleitungen geringer und die Betriebskosten höher sind als bei kontinuierlichen Verfahren.

Nachteil der beschriebenen technischen Lösung zur Trennung von Dreistoffgemischen aus Aceton, n-Butanol, Wasser ist weiterhin, daß ein dreistufiges thermisches Trennsystem erforderlich ist.

Insbesondere aus der Fett- und Petrolchemie ist bekannt, daß Kolonnen mit zusätzlichen Seitenstromentnahmen arbeiten, wobei es ermöglicht wird, aus einem Vielkomponentensystem mit einer großen Siedepunktdifferenz eine Schnittlage mit begrenztem Siedebereich abzuziehen.

Es ist weiterhin bekannt und nachteilig, daß in technologischen Prozessen, die nacheinander verschiedene Lösungsmittel zu Wasch-, Lösungs- und Trocknungsprozessen einsetzen, die verbrauchten Lösungmittel gemeinsam gesammelt werden, da durch Rückvermischung und unvollständige Entleerungen eine exakte Trennung der Lösungsmittel ohnehin nicht möglich ist.

Die so erhaltenen Lösungsmittelgemische sind dann oft überhaupt nicht mehr oder nur mit erhöhten apparativen und ökonomischen Aufwand trennbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur kontinuierlichen destillativen Lösungsmittelrückgewinnung zu entwickeln, das unter Vermeidung eines hohen apparativen und ökonomischen Aufwandes geeignet ist, aus Aceton-/n-Butanol-/Wasser-Gemischen verschiedener und sich ändernder Zusammensetzung wie sie beispielsweise bei der Benzylpenicillinherstellung anfallen, die Lösungsmittel mit pharmazeutischer Qualität kontinuierlich zurückzugewinnen und als Verschmutzung enthaltene Inhaltstoffe zu isolieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen destillativen Lösungsmittelrückgewinnung zu entwickeln, das es ermöglicht, Lösungsmittelgemische verschiedener Zusammensetzung bestehend aus den destillierbaren Komponenten Aceton, n-Butanol und Wasser sowie nichtdestillierbaren Verunreinigungen, kontinuierlich und bei Produktwerhsel ohne Störung des Betriebsregimes aufzuarbeiten, Aceton und n-Butanol in pharmazeutischer Qualität mit einer Reinheit von größer 99 Ma.-% zurückzugewinnen sowie alle Verunreinigungen kontinuierlich in das Abwasser zu überführen und mit dem lösungsmittelfreien Abwasser auszukreisen.

Die Aufgabe wird gelöst, indem zunächst alle prozeßbedingt anfallenden acetonreichen und butanolarmen Dreistoffgemische Aceton'/n-Butanol/Wasser in einem Vorlagebehälter gestapelt werden, wodurch ein Konzentrationsangleich erreicht wird. Dabei muß erfindu ngsgemäß darauf geachtet werden, daß der Acetongehalt stets größer 15 Ma.-% beträgt, um eine Phasentrennung des Produktes zu vermeiden. Ein derartiges Einsatzprodukt mit beliebig schwankendem Wasser- und n-Butanolgehalt, aber einem Acetongehalt größer 15Ma.-%, läßt sich erfindungsgemäß kontinuierlich und mit nur zwei Rektifikationsstufen aufarbeiten, wobei in der ersten Stufe Aceton mit kleiner 1 Ma.-% Wasser und Spuren n-Butanol als Kopf produkt sowie Wasser mit allen Verunreinigungen als Sumpf produkt und in der zweiten Stufe n-Butanol mit kleiner 0,2 Ma.-% Wasser acetonfrei abgetrennt werden.

Genutzt wird dazu das heterogene Azeotrop n-Butanol/Wasser mit einer Zusammensetzung von ca. 60 Ma.-% Butanol und 40Ma.-% Wasser bei einer Siedetemperatur von 92,4°C.

Beträgt das Verhältnis n-ßutanol/Wasser im Einsatzprodukt kleiner 1,4, so erreicht man, ausreichende Bodenzahl und ausreichenden Rücklauf, vorausgesetzt, bei der kontinuierlichen Rektifikation mit Verstürkungs- und Abtriebssäule am Kopf Aceton- und am Sumpf Wasserqualität, wenn aus der Abtriebskolonne ein Aceton/n-Butanol/Wasser-Gemisch als Seitenstrom abgezogen wird.

Ziel ist dabei, den Acetongehalt soweit wie möglich abzusenken, um die folgende thermische Trennung des n-Butanol/Wasser-Seitenstromes nicht zu stören.

Es zeigt sich nun, daß der Acetongehalt im Seitensvrom nicht vermeidbar ist. Ein Minimum wird jedoch erfindungsgemäß erreicht, wenn man in der Abtriebssäule über eine geeignete Regelstruktur eine thermische Trennzone über mehrere theoretische Böden aufbaut, in der n-Butanol und Wasser im azeotropen Verhältnis vorliegen. Zieht man aus dieser Zone den Seitenstrom im unteren Drittel ab, ist der Acetongehalt kleiner 1 M.-a%. Der Abzug des Seitenstromes kann sowohl flüssig als auch dampfförmig erfolgen. Beim flüssigen Abzug ist es dabei vorteilhaft, aber nicht notwendig, durch geeignete konstruktive Maßnahmen als Seitenstrom nur die organische leichte Phase des heterogenen Azeotropes n-Butanol/Wasser abzuziehen. Der dampfförmige Seitenstromabzug ist deshalb vorteilhaft, weil Verschmutzungen des Einsatzproduktes in der ersten Rektifikationsstufe verbleiben.

Element der Erfindung ist weiterhin, daß die zweite Rektifikationsstufe als Abtriebskolonne ausgebildet ist und nur zur Aufarbeitung der organischen leichten Phase des heterogenen Azeotropes n-Butanol/Wasser dient. Dabei fällt bekannterweise am Sumpf n-Butanol und am Kopf wiederum das heterogene Azetrop n-Butanol/Wasser an. Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß das Kopfprodukt nicht total kondensiert, sondern nur dephlegmiert wird, und daß dem gleichen Dephlegmator der dampfförmige Seitenstromabzug der ersten Rektifikationsstufe zugegeben wird. Führt man die Dephlegmation vorzugsweise bei 85-90°C durch, verläßt die Dephlegmationsstufe ein heterogenes acetonabgereichertas Kondensat n-Butanol/Wasser und ein dampfförmiges, acetonangereichertes Produkt größer 15 Ma.-% Aceton, welches nach Totalkondensation dem Einsatzprodukt wieder zugegeben wird. Das dephlegmierte acetonabgereicherte heterogene Azeotrop trennt sich in zwei

Phasen, wobei sich das verbliebene Aceton aufgrund der Löslichkeitsverhältnlsse bei der Dephlegmationstemperatur vorteilhaft in der organischen leichten Phase anreichert.

Die organische leichte Phase mit einem Butanolgehalt von größer 80 Ma.-% gelangt als Zulauf zur zweiten Rektifikationsstufe. Bei dieser Verfahrensweise stellt sich im Kopfkreislauf der zweiten Rektifikationsstufe ein konstanter Acetongehalt von 2-5Ma.-% ein, der die thermische Trennung in dieser Stufe nicht stört und die Qualität des n-Butanols nicht beeinflußt. Die wäßrige schwere Phase mit einem n-Butanolgehaltvon kleiner 12 Ma.-% enthält bei den gewählten Dephlegmationsbedingungen nur noch kleiner 0,2Ma.-% Aceton. Die erfindungsgemäß einfache und wirtschaftliche Lösung ist nun, die wäßrige Phase der erstell Rektifikationsstufe als zweiten Zulauf unterhalb der Trennzone mit azeotroper Zusammensetzung von n-Butanol/Wasser aber mindestens 3 theoretischen Böden oberhalb des Kolonnensumpfes zuzugeben. Weder die Aceton- noch die Wasserqualität der ersten Rektifikationsstufe werden davon beeinflußt. Erfolgt der Seitenstromabzug flüssig, entfällt die Dephlegmation und es ist ein Nachteil, daß dieser Seitenstromabzug verschmutzt sein kann.

Der n-Butanol-Abzug im Sumpf der zweiten Rektifikationsstufe muß dampfförmig erfolgen, um die hohen Qualitätsanforderungen für den Einsatz in pharmazeutischen Prozessen zu erreichen. Das gilt weniger für den geforderten Restwassergehalt, als vielmehr für Geruchsstoffe und Farbbildner. Bei einer derartigen Betriebsweise sammeln sich im flüssigen Kolonnensumpf Verunreinigungen an, die insbesondere bei Produkten mikrobieller Herkunft bereits bei geringen Konzentrationen auf die Qualität der Produkte hier des dampffö; migen n-Butanolabzuges, nachteilige Auswirkungen haben können. In der Folge wären diskontinuierlicher Betrieb mit zyklischer Auskreisung und/oder Verwerfen des flüssigen Sumpfproduktes oft unvermeidbar.

Erfindungsgemäß gelingt es nun, auch die zweite Rektifikationsstufe und damit das gesamte Verfahren kontinuierlich zu gestalten, indem ein konstanter Teilstrom des flüssigen Sumpfproduktes mit max. 5Ma.-% Verunreinigung kontinuierlich zum Einsatzprodukt der ersten Rektifikationsstufe zurückgefahren wird, während der dampfförmige Seitenstromabzug der Kolonnenregelung dient. Durch die Rückführung geht Butanol nicht verloren und die Verunreinigungen können in das Abwasser gelangen.

Die Flexibilität des Verfahrens erlaubt es, neben der verfahrensbedingt anfallenden organischen leichten Phase als zweiten Zulauf zur zweiten Rektifikationsstufe ein weiteres n-Butanol/Wasser-Gemisch mit einem Wassergehalt kleiner 20Ma.-% einzuspeisen. Erfindungsgemäß wird in diesem Produkt ein Acetongehalt kleiner 3 Ma.-% zugelassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren setzt in der Bilanz der ersten Rektifikationsstufe ein Verhältnis n-Butanol/Wasser von kleiner 1,4 voraus. Eine Übertragung dieser Forderung auf das Einsatzprodukt würde den Geltungsbereich des Verfahrens einengen und vor allem die Flexibilität des Verfahrens einschränken.

Bezüglich des Verhältnisses n-Butanol/Wasser im Einsatzprodukt werden im Verfahren keinerlei Beschränkungen erhoben, wenn erfindungsgemäß in den Sumpf der ersten Rektifikationsstufe Wasserdampf eingeblasen wird, wobei der Dampfbedarf über das geregelte Temperaturprofil der Abtriebssäule für den Seitenstromabzug selbsttätig eingestellt wird.

Verfahrensgemäß ist es dabei besonders wirtschaftlich, daß Wasserdampf nicht im Überschuß zugegeben werden muß, da es möglich ist, über eine einfache Sumpfstandregelung genau die Wasserdampfmenge einzuspeisen, die bei Butanolüberschuß im Zulauf zum Ausgleich der n-Butanol/Wasserbilanz um die Kolonne notwendig ist.

Das Verfahren zeichnet sich aus durch hohe Flexibilität bzgl. der Zusammensetzung de; "insatzproduktes, * 'obei sich das Verfahren an Konzentrationsgradienten von Aceton, n-Butanol und Wasser selbsttätig anpaßt, durch wirtsci.aftlichen Betriebsmittelverbrauch sowie geringe Apparatekosten durch das kontinuierliche Zweikolonnenregime.

Die Flexibilität des Verfahrens zeigt sich auch darin, daß im Grenzfall verfahrensgemäß in der ersten Rektifikationsstufe die

Zweistoffgemische Aceton/Wasser und Aceton/n-Butanol und in der zweiten Rektifikationsstufe das Zweistoffgemisch

n-Butanol/Wasser aufgearbeitet werden können.

Ein erfindungsgemäßer Vorteil des Verfahrens ist zusätzlich, daß durch die Art der Einsatzproduktführung im Verfahren, es nicht zu Anreicherungserscheinungen im gesamten Lösungsmittelkreislauf Hauptverfahren-Lösungsmittölrückgewinnungsverfahren kommen kann.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt das Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit dem Verfahren werden folgende zwei Produkte aus mikrobiologischen Anlagen der Benzylpenicillinherstellung kontinuierlich aufgearbeitet.

1. 200kg/h Dreistoffgemisch, einphasig, aus Aceton, n-Butanol und Wasser mit folgender Zusammensetzung: ca. 70Ma.-%Aceton

15Ma.-% Wasser 15Ma.-% n-Butanol und Penicillinspaltprodukte, Tenside, Spuren gelöster Salze.

2. 380kg/h Waschbutanol mit ca. 80Ma.-% n-Butanol, 19Ma.-% Wasser, 1 Ma.-% Aceton, Spuren gelöster Salze, Penicillinspaltprodukte. Das Produkt ist einphasig.

Ziel ist es, Aceton und n-Butanol destillativ zurückzugewinnen sowie sämtliche nichtdestillierbaren Verunreinigungen mit dem Abwasser aus dem Prozeß zu entfernen und einer Abwasseranlage zuzuführen.

Das vorbeschriebene erste Dreistoffgemisch gelangt über Leitung 1 in einen Vorlagebehälter 2. Mit Pumpe 3 wird das Produkt über dampf beheizten Vorwärmer 4, in dem es auf ca. 55°C erhitzt wird, kontinuierlich über Leitung 5 zur ersten Rektifizierkolonne 6, die 57 praktische Böden besitzt, mengengeregelt gefördert. Die Beheizung der ersten Rektifizierkolonne 6 erfolgt über Naturumlaufverdampfer 6a. Die Einspeisung erfolgt auf Boden 20.

Am Kopf der ersten Rektifizierkolonne 6 wird bei 56°C Aceton, nahezu n-butanolfrei und mit zulässigem Wassergehalt von 1 Ma.-%, abgezogen, im Kondensator 7 kondensiert und im Kühler 8 auf ca. 30⁰C gekühlt. Danach gelangt es in den Destillatbehälter 9. Aus diesem wird mit Pumpe 10 Rücklaufprodukt zum Kopf der ersten Rektifizierkolonne 6 gefördert. Das Rücklaufverhältnis liegt bei 7. Mit Pumpe 11 wird redestilliertes Aceton über Leitung 12 abgeführt. Am Sumpf der ersten

Rektifizierkolonne 6 wird lösungsmittelfreies Wasser mit den zugeführten Verunreinigungen flüssig abgezogen, das über

Leitung 13 ausgeschleust wird. Infolge der Ausbildung des acetonabgereicherten n-Butanol/Wasser-Gemisches nahezu azeotroper Zusammensetzung im Bereich der Böden 11-15 wird das die Destillation störende Gemisch, das einen Acetongehalt kleiner 1 Ma.-% aufweist, über die Temperaturen des 5. und 23. Bodens geregelt vom 11. Boden mit einer T jmperatur von 95°C dampfförmig abgezogen.

Ein Abzug vom Boden 15, bzw. von beiden Böden ist im veränderten Betriebszustand der ersten Rektifizierkolonne 6 ebenfalls möglich. Über Leitung 14 und Regelventil 15 gelangt das Seitenstromprodukt zum Dephlegmator 16, wird dort teilkondensiert, und das Kondensat fließt danach über Leitung 17 in den Phasentrennbehälter 18. Hier erfolgt bei etwa 9O⁰C die entsprechend der Misch'Jiigslücke bedingte Trennung des eingeleiteten heterogenen Produktes in eine wäßrige Phase mit ca. 6Ma.-% n-Butanoi und in eine n-butanolreiche organische Phase mit ca. 20Ma.-% Wasser. Die wäßrige Phase gelangt über Leitung 19 in den Beheiter 20. Mit Pumpe 21 wird die wäßrige Phase mengeneingestellt aus diesem über Leitung 22 in die Untersäule der ersten Rektifizierkolonne 6 eingespeist, und zwar am 5. Boden. Eine Einspeisung am 11. Boden ist auch möglich, sofern das Seitenstrornprodukt am 15. Boden abgezogen wird. Die butanolreiche organische Phase aus Phasentrennbehälter 18 wird im freien Gefälle über Leitung 23 einer zweiten Rektifizierkolonne 24, die 1ö praktische Böden besitzt, am Kopf zugeführt. Diese Kolonne wird ebenfalls mit einem Naturumlaufverdampfer 24 a betrieben.

Ebenso wird auch das vorbeschriebene aufzuarbeitende Waschbutanol über Leitung 25 der zweiten Rektifizierkolonne 24 am Kopf zurückgeführt, nachdem es über Leitung 26 in den Vorlagebehälter 27 gelangte und mittels Pumpe 28 über Regelventil 29 in Leitung 30 durch den dampfbeheizten Vorwärmer 31 geschickt wurde. Am Kopf der zweiten Rektifizierkolonne 24 wird ein heterogenes n-Butanol/Wasser-Gemisch mit einem Acetongehalt von 2-5Ma.-% über Leitung 32 abgezogen und ebenfalls zum Dephlegmator 16 geführt.

Aus Reinheitsgründen wird über dem 1. Boden der zweiten Rektifizierkolonne 24 in Abhängigkeit vom Sumpfstand acetonfreies n-Butanol mit einem Wassergehalt von kleiner 0,2Ma.-% dampfförmig über Regelventil 33 abgezogen, im Kondensator 34 kondensiert, im Kühler 35 gekühlt und im Behälter 36 aufgefangen. Mit Pumpe 37 gelangt das redestillierte n-Butanol über Leitung 38 aus der Anlage.

Die mit dem Waschbutanol in die zweite Rektifizierkolonne 24 eingetragenen Verunreinigungen werden mit einem Anteil von 5 Ma.-% im n-Butanol kontinuierlich mit Pumpe 39 über Regelventil 40 und Leitung 41 aus dem Sumpf der zweiten Rektifizierkolonne 24 ausgetragen und zum Vorlagebehälter 2 gefördert. Somit werden diese Verunreinigungen nachfolgend über die erste Rektifizierkolonne 6 ausgeschleust. Dem Dephlegmator 16 und Phasentrennbehälter 18 ist über Leitung 42 ein Kondensator 43 nachgeschaltet worden, dessen Kondensatleitung 44 in den Vorlagebehälter 2 einbindet, um die Restdämpfe aus dem Dephlegmator 16, die einen Acetongehalt von 5-10 Ma.-% aufweisen, im Kondensator 43 kondensieren zu lassen und aus dem System des Phasentrennbehälters 18 zu entfernen. Um für die störungsfreie Aufarbeitung zu gewährleisten, daß der Acetongehalt im Vorlagebehälter 2 stets größer als 15Ma.-% ist, besteht über einen Prozeßgaschromatographen die Möglichkeit, bei Bedarf über die von Leitung 12 abzweigende Leitung 45 und über ein Regelventil 46 Aceton nachzudosieren.

Claims (13)

1. Verfahren zur kontinuierlichen destillativen Lösungsmittelrückgewinnung bei Normaldruck aus verunreinigten Gemischen der Komponenten Aceton, n-Butanol und Wasser, wie sie beispielsweise bei den Verfahrensstufen des Benzylpenicillinverfahrens anfallen, mit einer hohen Reinheit, dadurch gekennzeichnet, daß beliebige Zwei- und Dreistoffgemische aus Aceton, n-Butanol und Wasser in zwei Vorlagebehältern (27), (2) lediglich getrennt in butanolarme und butanolreiche Gemische, in nur zwei Rektifikationsstufen (6), (24), einer ersten Rektifikationsstufe (6) bestehend aus Abtriebs- und Verstärkungssäule und einer zweit an Rektifikationssiufe (24) bestehend aus lediglich einer Abtriebssäule, derart getrennt werden, daß das redestillierte Aceton am Kopf der ersten Rektifikationsstufe (6) und das redestillierte n-Butanol dampfförmig am Sumpf der zweiten Rektifikationsstufe (24) gewonnen und das Abwasser mit allen Verunreinigungen am Sumpf der ersten Rektifikationsstufe (6) abgeführt wird, wobei das Kopfprodukt der zweiten Rektifikationsstufe (24), bestehend aus einem acetonhaltigen azeotropen n-Butanol/Wasser-Gemisch, und ein dampfförmiger Seitenstrom aus der Abtriebssäule der ersten Rektifikationsstufe (6), bestehend aus einem azeotropen n-Butanol-/Wasser-Gemisch mit kleiner 1 Ma.-% Aceton, in einer gemeinsamen Dephlegmations- (16), Phasentrenn- (18) und Kondensationsstufe (43) derart getrennt weiden, daß im Dephlegmator (16) nichtkondensierte, acetonangereicherte Dämpfe im Kondensator (43) völlig kondensieren und nach Vorlagebehälter (2) geleitet werden, und daß das acetonabgereicherte Kondensat aus Dephlegmator (16) im Phasentrenner (18) in eine organische leichte Phase und eine wäßrige schwere Phase getrennt wird, wobei die organische leichte Phase ständig der zweiten Rektifikatiorisstufe (24) am Kopf und die wäßrige schwere Phase kontinuierlich oder bei Bedarf der ersten Rektifikationsstufe (6) unterhalb des Seitenstromabzuges als zweiter Zulauf zugesetzt wird und wobei ein flüssiger Teilstrom aus dem Sumpf der zweiten Rektifikationsstufe (24) als verschmutztes n-Butanol kontinuierlich nach Vorlagebehälter (2) ausgekreist wird, während der dampfförmige Sumpfabzug der zweiten Rektifikationsstufe (24) geregelt entnommen wird und wobei in den Sumpf der ersten Rektifikationsstufe (6) Wasserdampf eingeleitet wird, wenn der Sumpfstand infolge Butanolüberschuß im Zulauf sinkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verunreinigte Lösungsmittelgemische mit einem Acetongehalt kleiner 3 Ma.-% und einem Butanolgehalt größer gleich 80 Ma.-% direkt in Vorlagebehälter (27) geleitet v/erden, und daß alle übrigen verunreinigten Lösungsmittelgemische in Vorlagebehälter (2) gelangen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorlagebehälter (2) der

Acetongehalt größer 15Ma.-% betragen muß und daß dieser Acetongehalt bei Bedarf mit redestilliertem Aceton eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Rektifikationsstufe (6) die Qualität des Kopfproduktes und die Lösungsmittelfreiheit des Sumpfproduktes erreicht wird, wenn die Verstärkungssäule mindestens 20 theoretische Böden und die Abtriebssäule mindestens 10 theoretische Böden besitzt und wenn ein Rücklaufverhältnis von größer gleich 7 gefahren wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abtriehssäule der ersten Rektifikationsstufe (6) durch eine geeignete Regelstruktur über 3 bis 5 theoretische Böden eine Trennzone aufgebaut wird, in der n-Butanol und Wasser im azeotropen Verhältnis vorliegen, in der aber der Acetongehalt zum Kolonnensumpf hin stark abnimmt und daß aus dem untern Drittel dieser Trennzone der dampfförmige Seitenstromabzug erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenstromabzug in flüssiger Form «rfolgt und daß dabei durch geeignete konstruktive Maßnahmen in der ersten Rektifikationsstufe (6) nur die organische leichte Phase mit einem Acetongehalt kleiner3Ma.-% abgezogen und direkt in den Phasentrenner (18) eingeleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sumpf der ersten Rektifikationsstufe (6) Wasserdampf eingeblasen wird, wenn das Verhältnis n-Butanol/Wasser im Kolonnenzulauf kleiner 1,4 beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Rektifikationsstufe (24) die Qualität des dampfförmigen Sumpfproduktes erreicht wird, wenn die Abiiiebssäule mindestens 8 theoretische Böden besitzt.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Acetongehalt im Kopfprodukt der zweiten Rektifikationsstufe (24) kleiner gleich 5Ma.-% beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an

Verunreinigungen im flüssigen Sumpfprodukt der zweiten Rektifikationsstufe (24) 5Ma.-% nicht übersteigt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dephlegmator) im Dephlegmator (16) bei 85 bis 90⁰C erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Acetongehalt in dem im

Dephlegmator (16) nicht kondensierten Dämpfen größer 15Ma.-% beträgt.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Kondensat aus Dephlegmator (16) im Phasentrenner (18) bei einer Verweilzeit von kleiner 3 Stunden durch Einwirkung der Schwerkraft trennt und daß dabei die organische leichte Phase einen Butanolgehalt größer 80 Ma.-% sowie einen Acetongehalt kleiner 3 Ma.-% und die wäßrige schwere Phase einen Butanolgehalt kleiner 12 Ma.-% sowie einen Acetongehalt kleiner 1 Ma.-% erreicht.