DE10160518A1 - Separation of liquids or condensable gases, e.g. alcohol from water, involves counter-current extractive rectification or liquid extraction with the aid of hyper-branched polymers as entrainers or solvents - Google Patents

Separation of liquids or condensable gases, e.g. alcohol from water, involves counter-current extractive rectification or liquid extraction with the aid of hyper-branched polymers as entrainers or solvents

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DE10160518A1 DE2001160518 DE10160518A DE10160518A1 DE 10160518 A1 DE10160518 A1 DE 10160518A1 DE 2001160518 DE2001160518 DE 2001160518 DE 10160518 A DE10160518 A DE 10160518A DE 10160518 A1 DE10160518 A1 DE 10160518A1
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Abstract

Entraining agents which contain hyper-branched polymers and which produce a change other than 1 in separation factor are used in a process for the separation of liquids or condensed gases by extractive rectification . A process (M1) for the separation of liquids or condensed gases by extractive rectification uses an entraining agent which contains hyper-branched polymer(s) (I) and which produces a change other than 1 in separation factor, the total concentration of (I) in the liquid phase being 3-90 (preferably 10-80) wt%. Independent claims are also included for (1) a process (M2) for the separation of liquids or condensed gases by liquid extraction, using a solvent or solvent mixture which contains (I) (concentration as above) and increases the concentration of the required substance in the extract phase; and (2) products separated by these processes.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung hyperverzweigter Polymere zur Trennung von engsiedenden oder azeotropen Gemischen bei der Rektifikation und Extraktion. The invention relates to the use of hyperbranched polymers for the separation of narrow-boiling or azeotropic mixtures during rectification and extraction.

In der Industrie treten eine Vielzahl von Flüssigmischungen auf, die sich nicht durch konventionelle Rektifikation, sondern vorzugsweise durch Extraktivrektifikation oder Flüssig- Flüssig Extraktion [Stichlmair, S. und Fair, J., Distillation, ISBN 0-471-25241-7, Seite 241 ff; Sattler, K., Thermische Trennverfahren, ISBN 3-527-28636-5, Kapitel 6] trennen lassen. Dieser Sachverhalt ist in dem ähnlichen Siedeverhalten der Gemischkomponenten begründet, das heißt in ihrer Eigenschaft, sich bei einem definiertem Druck und einer definierten Temperatur im nahezu gleichen oder gleichen molaren Konzentrationsverhältnis auf die Dampf und Flüssigphase zu verteilen. A large number of liquid mixtures occur in the industry and cannot be recognized conventional rectification, but preferably by extractive rectification or liquid Liquid extraction [Stichlmair, S. and Fair, J., Distillation, ISBN 0-471-25241-7, page 241 ff; Sattler, K., Thermal Separation Process, ISBN 3-527-28636-5, Chapter 6]. This is due to the similar boiling behavior of the mixture components, that is, in their capacity, at a defined pressure and a defined Temperature in almost the same or the same molar concentration ratio to the Distribute vapor and liquid phase.

Der Trennaufwand für eine binäre - aus den Komponenten i und j bestehende - Flüssigmischung bei Rektifikation und Extraktion spiegelt sich im sogenannten Trennfaktor αij, dem Verhältnis der Verteilungskoeffizienten der Komponenten i und j, wider. Je näher der Trennfaktor dem Wert eins kommt, desto aufwendiger wird die Trennung der Gemischkomponenten mittels konventioneller Rektifikation, da entweder die Trennstufenanzahl der Rektifikationskolonne und/oder das Rücklaufverhältnis im Kolonnenkopf vergrößert werden muß. Nimmt der Trennfaktor den Wert eins an, so liegt ein azeotroper Punkt vor, und die weitere Aufkonzentrierung der Gemischkomponenten ist auch durch eine Erhöhung der Trennstufenzahl oder des Rücklaufverhältnisses nicht mehr möglich. The separation effort for a binary liquid mixture consisting of components i and j during rectification and extraction is reflected in the so-called separation factor α ij , the ratio of the distribution coefficients of components i and j. The closer the separation factor comes to the value one, the more difficult it becomes to separate the mixture components by means of conventional rectification, since either the number of plates in the rectification column and / or the reflux ratio in the column top must be increased. If the separation factor assumes the value one, there is an azeotropic point, and further concentration of the mixture components is no longer possible even by increasing the number of separation stages or the reflux ratio.

Ein in der Industrie häufig praktiziertes Vorgehen zur Trennung engsiedender - hierbei wird ein Trennfaktor etwa kleiner 1,2 verstanden - oder azeotroper Systeme stellt die Zugabe eines selektiven Zusatzstoffes, des sogenannten Entrainers, in einer Extraktiv-Rektifikation dar. Ein geeigneter Zusatzstoff beeinflußt durch selektive Wechselwirkungen mit einer oder mehreren der Gemischkomponenten den Trennfaktor, so daß die Auftrennung der engsiedenden oder azeotrop-siedenden Gemischkomponenten ermöglicht wird. Bei der Extraktiv-Rektifikation sind die durch die Wirkung des Entrainers erhaltenen Kopf- und Sumpfkomponenten die Zielkomponenten der Rektifikationskolonne. A procedure often used in industry to separate narrow-boiling - this is a separation factor about 1.2 understood - or azeotropic systems represents the addition of a selective additive, the so-called entrainer, in an extractive rectification suitable additive influenced by selective interactions with one or more of the mixture components the separation factor, so that the separation of the narrow-boiling or azeotropic-boiling mixture components is made possible. With extractive rectification are the top and bottom components obtained by the action of the entrainer Target components of the rectification column.

Ein zweites Verfahren, das in der Industrie zur Trennung von azeotropen oder engsiedenden Gemischen häufig Anwendung findet, ist die Flüssig-Flüssig Extraktion. Bei diesem Verfahren wird in ausgewählten Extraktionskolonnen der zu trennende flüssige Stoffstrom (Feed) im Gegenstrom zu einer flüssigen, selektiven Aufhehmerphase, dem Solvent, geführt. Der intensive Stoffaustausch zwischen Feed und Aufnehmerphase führt dazu, daß sich die Aufnehmerphase mit einer Wertstoffkomponente des Feeds anreichert und als Extraktstrom die Extraktionskolonne verläßt. Der Feedstrom, welcher an der - in den Extraktstrom übergetretenen - Wertstoffkomponente verarmt ist, wird als Raffinatstrom aus der Extraktionskolonne abgezogen. Sowohl Extraktstrom als auch Raffinatstrom werden anschließend getrennten Rektifikationskolonnen zugeführt, in denen der jeweilige Strom in die einzelnen Komponenten aufgetrennt werden kann. A second process used in the industry to separate azeotropic or narrow-boiling Mixtures commonly used is liquid-liquid extraction. With this The liquid stream to be separated is separated in selected extraction columns (Feed) in countercurrent to a liquid, selective absorption phase, the solvent. The intensive exchange of materials between the feed and the feeder phase means that the Enrichment phase with a valuable component of the feed and as an extract stream leaves the extraction column. The feed stream, which at the - in the extract stream converted material component is depleted as a raffinate stream from the Extraction column deducted. Both extract stream and raffinate stream will then fed to separate rectification columns in which the respective stream in the individual components can be separated.

Aus Kostengründen ist man dabei immer bestrebt, die einzusetzende Entrainermenge bei der Extraktiv-Rektifikation bzw. die einzusetzende Solventmenge bei der Flüssig-Flüssig Extraktion zu minimieren. Der Entrainer befindet sich vorteilhaft im wesentlichen in der flüssigen Phase innerhalb der Kolonne. Erhöhte Entrainermengen würden gegebenenfalls zu einer Vergrößerung des Kolonnendurchmessers führen, bedingen jedoch immer eine Erhöhung des Druckverlustes der Dampfphase in der Kolonne und damit auch einen größeren Exergieverlust. Eine Erhöhung der Entrainermenge führt daher zu erhöhten Invest- und Betriebskosten. For cost reasons, one always strives to use the amount of entrainer at Extractive rectification or the amount of solvent to be used for liquid-liquid Minimize extraction. The entrainer is advantageously located essentially in the liquid phase within the column. If necessary, increased quantities of entrainer would increase increase the column diameter, but always require one Increase in the pressure loss of the vapor phase in the column and thus a larger one Exergy loss. An increase in the amount of entrainers therefore leads to increased investment and Operating cost.

Bei gegebener Länge der Rektifikationskolonne und gleichem Rücklaufverhältnis führt der größere Trennfaktor zu einem reineren Produkt oder bei gegebener Kolonnenlänge und Reinheit des Kopfproduktes führt der größere Trennfaktor zu einem geringeren Rücklaufverhältnis und damit zu einer Energieersparnis. Bei gegebener Reinheit und gegebenem Rücklaufverhältnis führt eine erhöhte Entrainermenge und ein höherer Trennfaktor zu einer Investkostenersparnis durch eine verkürzte Kolonnenlänge. Damit hat es der planende Ingenieur in der Hand, aufgrund Standort-spezifischer Gegebenheiten die Invest- oder Betriebskosten (Energiekosten) zu minimieren. Given the length of the rectification column and the same reflux ratio, the greater separation factor for a purer product or for a given column length and The larger separation factor leads to a lower purity of the top product Return ratio and thus energy savings. Given the purity and given reflux ratio leads to an increased amount of entrainer and a higher Separation factor for saving on investment costs due to a shortened column length. So it has the planning engineer in hand, due to location-specific conditions or to minimize operating costs (energy costs).

Auch bei der Flüssig-Flüssig Extraktion führen größere Solventmengen zu erhöhten Invest- und Betriebskosten. Diese Kosten lassen sich durch eine vergleichsweise höhere Selektivität und Kapazität des Solvents senken. Larger amounts of solvent also lead to increased investment in liquid-liquid extraction. and operating costs. These costs can be achieved through a comparatively higher selectivity and reduce the capacity of the solvent.

Die Erfindung betrifft einen Prozeß, bei dem eine neuartige Substanzklasse, die hyperverzweigten Polymere, zur Trennung engsiedender oder azeotroper Flüssigmischungen eingesetzt wird, da diese hyperverzweigten Polymere überraschenderweise den bekannten Zusatzstoffen überlegen sind. The invention relates to a process in which a novel class of substances, the Hyperbranched polymers, for the separation of narrow-boiling or azeotropic liquid mixtures is used because these hyperbranched polymers surprisingly the known Additives are superior.

In der Ausführungsform A des Prozesses wird die Extraktiv-Rektifikation als Trennoperation benutzt, wie sie in [Stichlmair, S. und Fair, J., Distillation, ISBN 0-471-25241-7, Seite 241 ff] beschrieben ist. Unter "Entrainer" wird in dieser Patentschrift erweitert eine flüssige Mischung verstanden, die ein hyperverzweigtes Polymer oder die Mischung zweier oder mehrerer hyperverzweigter Polymere enthält, sowie gegebenenfalls ein Lösungsmittel wie Wasser oder organische Lösungsmittel und der Rektifikationskolonne als Strom 2 in der Abb. 1 zugeführt wird. Die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann direkt am Trennfaktor abgelesen werden, der - bei Verwendung eines geeigneten hyperverzweigten Polymers - am azeotropen Punkt stärker verschieden von eins ist als bei Verwendung eines konventionellen Zusatzstoffes in gleichen Mengen. In embodiment A of the process, the extractive rectification is used as a separation operation as described in [Stichlmair, S. and Fair, J., Distillation, ISBN 0-471-25241-7, page 241 ff]. In this patent specification, "entrainer" is understood to mean a liquid mixture which contains a hyperbranched polymer or the mixture of two or more hyperbranched polymers, and, if appropriate, a solvent such as water or organic solvents and is fed to the rectification column as stream 2 in FIG. 1 , The superiority of the method according to the invention can be read directly from the separation factor, which - when using a suitable hyperbranched polymer - is more different from one at the azeotropic point than when using a conventional additive in the same amounts.

In der Ausführung B des Prozesses wird die Flüssig-Flüssig-Extraktion als Trennoperation benutzt, wie sie in [Sattler, K., Thermische Trennverfahren, ISBN 3-527-28636-5, Kapitel 6] beschrieben ist. Unter "Solvent" wird in dieser Patentschrift eine flüssige Mischung verstanden, die ein hyperverzweigtes Polymer oder die Mischung zweier oder mehrerer hyperverzweigter Polymere enthält, sowie gegebenenfalls ein Lösungsmittel wie Wasser oder organische Lösungsmittel und als Strom 11 in der Abb. 2 der Extraktionsanlage zugeführt wird. Die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Verfahrens kann direkt an der Neigung der Konnoden abgelesen werden. In embodiment B of the process, the liquid-liquid extraction is used as a separation operation as described in [Sattler, K., Thermal Separation Process, ISBN 3-527-28636-5, Chapter 6]. In this patent specification, “solvent” is understood to mean a liquid mixture which contains a hyperbranched polymer or the mixture of two or more hyperbranched polymers, and, if appropriate, a solvent such as water or organic solvents and is fed as stream 11 in FIG. 2 to the extraction system. The superiority of the method according to the invention can be read directly from the inclination of the connectors.

Unter hyperverzweigten Polymeren werden solche verstanden, wie sie von Kim, Y. H. (in Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry, 1998, 36, 1685) sowie Hult, A., Johannson, M., Malmström, E. (in Advances in Polymer Science, 1999, 143) und c definiert sind. Hyperbranched polymers are understood to be those as described by Kim, Y. H. (in Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry, 1998, 36, 1685) and Hult, A., Johannson, M., Malmström, E. (in Advances in Polymer Science, 1999, 143) and c are.

Hyperverzweigte Polymere sind eine vergleichsweise junge Polymerspezies, die im Vergleich zu konventionellen, linearen Polymeren ein ungewöhnliches Eigenschaftsprofil aufweist. Aufgrund der hochgradig verzweigten, globularen Polymerstruktur sowie der großen Anzahl von funktionellen Gruppen im Molekül, zeichnen sich eine Vielzahl von hyperverzweigten Polymeren durch vergleichsweise niedrige Schmelzviskositäten, gute Löslichkeitseigenschaften, gute thermische Stabilität, schlechte mechanische Eigenschaften und gute Kompatibilität mit anderen Polymeren aus. Eigenschaften wie die Glastemperatur, die Löslichkeit und das Viskositätsverhalten der nahezu ausnahmslos amorphen Makromoleküle lassen sich über die Polarität der funktionellen Gruppen gezielt einstellen. Hyperbranched polymers are a comparatively young polymer species that are compared has an unusual property profile compared to conventional, linear polymers. Due to the highly branched, globular polymer structure and the large number of functional groups in the molecule, stand out a variety of hyperbranched Polymers due to comparatively low melt viscosities, good Solubility properties, good thermal stability, poor mechanical properties and good Compatibility with other polymers. Properties like the glass temperature that Solubility and the viscosity behavior of the almost exclusively amorphous macromolecules can be specifically adjusted via the polarity of the functional groups.

Die Änderung des Trennfaktors durch den Entrainer bei der Extraktiv-Rektifikation (Ausführungsform A) kann mit mehreren Methoden bestimmt werden, bevorzugt mit der Headspace-Gaschromatographie, wie publiziert durch Hachenberg und Schmidt in Verfahrenstechnik, 8 (1974), 12 auf den Seiten 343-347. Bei der Bestimmung der Wirkung des Entrainers auf das zu trennende Gemisch (der Feed) wird allgemein auf Entrainer-freier Basis gearbeitet, das heißt, daß die Konzentration des Entrainers in der flüssigen Mischung zwar notiert aber in der prozentualen Konzentrationsangabe der Zielkomponenten nicht berücksichtigt wird. The change of the separation factor by the entrainer during the extractive rectification (Embodiment A) can be determined using several methods, preferably using the Headspace gas chromatography as published by Hachenberg and Schmidt in Process Engineering, 8 (1974), 12 on pages 343-347. When determining the effect of the entrainer on the mixture to be separated (the feed) is generally on entrainer-free Base worked, that is, the concentration of the entrainer in the liquid mixture although not noted in the percentage concentration of the target components is taken into account.

Geeignet sind solche hyperverzweigten Polymere, die in einer Gesamtkonzentration von 3 bis 90 Ma%, bevorzugt 10 bis 80 Ma%, zu einer Veränderung des Trennfaktors der Zielkomponenten untereinander verschieden von eins führen. Diese Veränderung kann mit der beschriebenen Headspace-Gaschromatographie festgestellt werden. Hyperbranched polymers are suitable which are in a total concentration of 3 to 90 Ma%, preferably 10 to 80 Ma%, to a change in the separation factor of Lead target components among themselves different from one. This change can be done with the described headspace gas chromatography.

Das als Entrainer oder Entrainer-Additiv oder Solvent oder Solvent-Additiv fungierende hyperverzweigte Polymer wird so ausgewählt, daß

  • - es sich in dem zu trennenden Stoffgemisch zu mindestens 3 Ma% homogen löst,
  • - es keine chemische Reaktion unter Aufbruch von kovalenten Bindungen mit einer der Komponenten des zu trennenden Stoffgemischs eingeht,
  • - die Komponenten des Sumpfproduktes bzw. des Extraktstroms durch Verdampfung infolge von Wärmezufuhr und/oder Druckabsenkung oder Rektifikation oder Extraktion oder Überführung in eine feste Phase kostengünstig vom Entrainer abgetrennt werden können.
The hyperbranched polymer functioning as an entrainer or entrainer additive or solvent or solvent additive is selected such that
  • at least 3% by mass dissolves homogeneously in the mixture to be separated,
  • there is no chemical reaction with breaking of covalent bonds with one of the components of the mixture of substances to be separated,
  • - The components of the bottom product or of the extract stream can be separated from the entrainer inexpensively by evaporation as a result of the supply of heat and / or a drop in pressure or rectification or extraction or transfer into a solid phase.

In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens werden unter "Entrainer" auch Mischungen verschiedener hyperverzweigter Polymere bzw. Mischungen eines hyperverzweigten Polymers oder mehrerer mit einer anderen Stoffklasse wie z. B. den ionischen Flüssigkeiten verstanden. Unter ionischen Flüssigkeiten werden dabei solche verstanden, wie sie in [DE 101 36 614] definiert und beschrieben sind. In a variant of the method according to the invention, "entrainers" are also Mixtures of different hyperbranched polymers or mixtures of one hyperbranched polymers or more with a different class of substances such. B. the understood ionic liquids. Ionic liquids include such understood as they are defined and described in [DE 101 36 614].

Für die Ausführung B des Prozesses sind solche Solvents geeignet, die sich mit einer der Komponenten des Feeds, der sogenannten Wertstoffkomponente, homogen mischen und mit der anderen Feedkomponente, der sogenannten Trägerkomponente, eine möglichst breite Flüssig-Flüssig Mischungslücke ausbilden. Diese Mischungslücke zeichnet sich durch die Existenz einer an Solvent und Wertstoff reichen Extraktphase und einer an Trägerkomponente reichen, aber Solvent- und Wertstoff-armen Raffinatphase aus. Die Auftrennung des Feeds mittels eines Solvents ist dann besonders einfach möglich, wenn sich die Konnoden zur Extraktphase hin ansteigen. For execution B of the process, such solvents are suitable, which deal with one of the Mix the components of the feed, the so-called valuable component, homogeneously and with the other feed component, the so-called carrier component, is as wide as possible Form liquid-liquid mixture gap. This miscibility gap is characterized by the Existence of an extract phase rich in solvent and valuable substance and one in carrier component are sufficient, but solvent and resource-poor raffinate phase. The separation of the feed using a solvent is particularly easy when the connectors are Extract phase increase.

Die Zusammensetzungen von Extrakt- und Raffinatphase bei der Flüssig-Flüssig Extraktion (Ausführungsform B) kann mit mehreren Methoden bestimmt werden, bevorzugt mit Flüssig- Flüssig-Entmischungsversuchen. Hierbei werden Proben aus den beiden flüssigen Phasen gezogen, die anschließend zur Bestimmung des Polymergehalts einzudampfen sind. Das verdampfte Lösungsmittelgemisch wird aufgefangen und zur Konzentrationsbestimmung mit einem Gaschromatographen analysiert. The compositions of extract and raffinate phases in liquid-liquid extraction (Embodiment B) can be determined using several methods, preferably using liquid Liquid Entmischungsversuchen. This involves taking samples from the two liquid phases drawn, which are then evaporated to determine the polymer content. The evaporated solvent mixture is collected and used to determine the concentration analyzed by a gas chromatograph.

Beide Ausführungsformen bedürfen einer guten Löslichkeit der erfindungsgemäßen Stoffklasse in dem zu trennenden Gemisch. Um eine gute Löslichkeit des hyperverzweigten Polymers in dem zu trennenden Gemisch zu erhalten, sollten zwischen Polymer- und Feedmolekülen die Polaritätsunterschiede gering, die intermolekularen Wechselwirkungen ausgeprägt und die intramolekularen Polymerwechselwirkungen nur von geringem Ausmaße sein. Das Ausmaß an inter- und intramolekularen Wechselwirkungen kann durch spektroskopische Methoden wie der Infrarot (IR) - Spektroskopie bestimmt werden (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1994), Vol. B5, S. 429-559). Als intermolekulare Kräfte treten dabei Ionenkräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Induktionskräfte, Dispersionskräfte und Wasserstoff-Brückenbindungen auf, (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1993), Vol. A24, S. 438-439). Both embodiments require good solubility of the invention Class of substance in the mixture to be separated. To good solubility of the hyperbranched To obtain polymers in the mixture to be separated should be between polymer and Feed molecules the differences in polarity small, the intermolecular interactions pronounced and the intramolecular polymer interactions only to a small extent his. The extent of inter- and intramolecular interactions can be determined by spectroscopic methods such as infrared (IR) spectroscopy can be determined (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1994), Vol. B5, pp. 429-559). As intermolecular forces occur ionic forces, dipole-dipole forces, induction forces, Dispersion forces and hydrogen bonds, (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1993), Vol. A24, pp. 438-439).

Die Einstellung dieser Kräfte und somit auch von Selektivität und Kapazität wird bei den hyperverzweigten Polymeren durch die Variation der Anzahl und der Art an funktionellen Gruppen gelöst. Sind die im zu trennenden Feed enthaltenen Lösungsmittelmoleküle in der Lage, die funktionellen Gruppen des hyperverzweigten Polymers zu solvatisieren, so ist ein hyperverzweigtes Polymer überraschenderweise um so besser in dem zu trennenden Gemisch löslich und um so besser in der Lage, selektive Wechselwirkungen mit einer der Feedkomponenten einzugehen, je größer der Quotient aus Anzahl der funktionellen Gruppen eines hyperverzweigten Polymermoleküls pro Molmasse des betrachteten hyperverzweigten Polymermoleküls ist. Diese Größe wird hier Effektivitätskoeffizient genannt. Die Anzahl der funktionellen Gruppen eines hyperverzweigten Polymers kann durch Nuclear Magnetic Resonance (NMR) - Spektroskopie und die Molmasse eines hyperverzweigten Polymers durch Gelpermeationschromatographie (GPC bzw. SEC) oder Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) - Massenspektroskopie bestimmt werden (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1994), Vol. B5, S. 155-179 und S. 429-559). The setting of these forces and thus also of selectivity and capacity is in the hyperbranched polymers by varying the number and type of functional Groups solved. Are the solvent molecules contained in the feed to be separated in the Able to solvate the functional groups of the hyperbranched polymer is a Surprisingly, hyperbranched polymer is all the better in the mixture to be separated soluble and the better able to selectively interact with one of the Feed components, the greater the quotient of the number of functional groups of a hyperbranched polymer molecule per molar mass of the hyperbranched considered Is polymer molecule. This size is called the coefficient of effectiveness here. The number of functional groups of a hyperbranched polymer can be determined by Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy and the molecular weight of a hyperbranched polymer by gel permeation chromatography (GPC or SEC) or matrix assisted laser Desorption Ionization Time of Flight (MALDI-TOF) - mass spectroscopy determined (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1994), Vol. B5, pp. 155-179 and S. 429-559).

Somit ist es möglich, sowohl die Löslichkeitseigenschaften als auch Selektivität und Kapazität des hyperverzweigten Polymers bezüglich einer der Feedkomponenten für eine Vielzahl von engsiedenden oder azeotropen Gemischen auszuwählen. It is thus possible to use both solubility properties and selectivity Capacity of the hyperbranched polymer with respect to one of the feed components for one Large number of narrow-boiling or azeotropic mixtures to choose.

Die Ausführungsform A wird durch die Abb. 1 verdeutlicht. 2 ist der Zufluß des Entrainers in eine Gegenstrom-Rektifikationskolonne. Da in herkömmlichen Verfahren der Entrainer eine geringe, aber bemerkenswerte Flüchtigkeit bezüglich des Kopfproduktes (Strom 7) besitzt, müssen zur Trennung zwischen Kopfprodukt und Entrainer die Trennelemente 1 verwendet werden. Die Trennelemente 3 und 5 bewirken die gewünschte Trennung zwischen Kopf und Sumpfprodukt unter Wirkung des Entrainers, Strom 4 ist der Zulauf der zu trennenden Komponenten (Feed), Strom 6 ist Sumpfprodukt und der Entrainer. Trennelemente können beispielsweise Böden, geordnete oder nicht geordnete Füllkörper sein. Der erfindungsgemäße Prozess hat den Vorteil, daß der Dampfdruck des reinen hyperverzweigten Polymers und damit auch dessen Partialdruck in der Mischung mit dem Kopfprodukt annähernd gleich null sind. Damit können in dieser Ausführungsform die Trennelemente 1 entfallen. The embodiment A is illustrated by Fig. 1. 2 is the inflow of the entrainer into a countercurrent rectification column. Since in conventional processes the entrainer has a low but remarkable volatility with regard to the top product (stream 7 ), the separating elements 1 must be used to separate the top product and entrainer. The separating elements 3 and 5 bring about the desired separation between the top and bottom product under the action of the entrainer, stream 4 is the feed of the components to be separated (feed), stream 6 is the bottom product and the entrainer. Separating elements can be, for example, bottoms, ordered or non-ordered packing elements. The process according to the invention has the advantage that the vapor pressure of the pure hyperbranched polymer and thus also its partial pressure in the mixture with the top product are approximately zero. The separating elements 1 can thus be omitted in this embodiment.

Die Ausführungsform B wird durch Abb. 2 verdeutlicht. 10 ist der Feed, der die zu trennenden Stoffe und gegebenenfalls die Trägerkomponente enthält, 11 ist das hier speziell definierte Solvent, 12 die an Wertstoff arme Phase und 13 die an Wertstoff reiche Phase. Die Ströme 14, 15 und 16 deuten eine mögliche Aufarbeitung in konventionellen Ausführungsformen an. The embodiment B is illustrated by Fig. 2. 10 is the feed which contains the substances to be separated and, if appropriate, the carrier component, 11 is the solvent specifically defined here, 12 is the phase poor in valuable substance and 13 is the phase rich in valuable substance. The streams 14 , 15 and 16 indicate a possible workup in conventional embodiments.

Ein weiterer Vorteil beider Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Prozesses ist, daß zur Abtrennung des Entrainers vom Sumpfprodukt verschiedene Trennoperationen angewendet werden können, die eine Reduzierung von Betriebs- und Investitionskosten im Vergleich zu bekannten Verfahren bedeuten. Vorteilhafte Ausführungsformen dieser Trennoperationen sind:

  • - Regenerierung des Entrainers bzw. des Solvents durch einfache Verdampfung. Da der Dampfdruck des Entrainers bzw. des Solvents und damit auch sein Partialdruck in der Mischung mit dem Sumpfprodukt annähernd gleich null sind, kann ein Eindampfungsprozeß ohne weitere Trennelemente kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden. Für das kontinuierliche Eindampfen sind Dünnschichtverdampfer wie Fallfilm- oder Rotorverdampfer besonders geeignet. Bei der diskontinuierlichen Aufkonzentrierung sind zwei Verdampferstufen im Wechsel zu fahren, so daß der Extraktiv-Rektifikationskolonne bzw. der Extraktionskolonne fortwährend regeneriertes hyperverzweigtes Polymere zugeführt werden kann. Damit entfällt für die Ausführungsform B beispielhaft der Verstärker in der mittleren Kolonne der Abb. 2.
  • - Regenerierung des Entrainers bzw. des Solvents durch eine Abtriebskolonne. Da der Dampfdruck des Entrainers bzw. des Solvents und damit auch sein Partialdruck in der Mischung mit dem Sumpfprodukt gleich null sind, kann der Entrainer bzw. das Solvent durch reine Verdampfung nicht vollständig im Gegenstromprozeß vom Sumpfprodukt befreit werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird heißes Gas in einer Strippkolonne im Gegenstrom zu einer Mischung aus Sumpfprodukt und Entrainer bzw. Sumpfprodukt und Solvent geführt.
  • - Viele hyperverzweigte Polymere zeichnen sich durch Glasübergangstemperaturen aus, die deutlich unterhalb der Raumtemperatur liegen. In diesen Fällen ist eine besonders einfache, kostengünstige Abtrennung und Rückführung des hyperverzweigten Polymers durch Ausfällen in eine feste Phase möglich. Dann wird das Sumpfprodukt 6 (bei der Ausführungsform A) bzw. der Wertstoff in 13 (bei der Ausführungsform B) in fester Form erhalten, während der Entrainer bzw. das Solvent als reiner Stoff der Extraktiv-Rektifikation bzw. der Flüssig-Flüssig Extraktion wieder zurückgeführt werden kann. Das Ausfällen kann nach den Lehren der Kühlungskristallisation, Verdampfungskristallisation oder Vakuum-Kristallisation durchgeführt werden. Liegt der Gefrierpunkt des Entrainers bzw. des Solvents oberhalb des Gefrierpunktes des Sumpfproduktes, wird in einer Variante dieser Verfahren als feste Phase der Entrainer bzw. das Solvent und als flüssige Phase das Sumpfprodukt bzw. der Wertstoff erhalten.
Another advantage of both embodiments of the process according to the invention is that various separation operations can be used to separate the entrainer from the bottom product, which means a reduction in operating and investment costs compared to known methods. Advantageous embodiments of these separation operations are:
  • - Regeneration of the entrainer or solvent by simple evaporation. Since the vapor pressure of the entrainer or solvent and thus also its partial pressure in the mixture with the bottom product are approximately zero, an evaporation process can be operated continuously or discontinuously without further separating elements. Thin-film evaporators such as falling film or rotor evaporators are particularly suitable for continuous evaporation. In the case of discontinuous concentration, two evaporator stages must be operated alternately, so that continuously regenerated hyperbranched polymers can be fed to the extractive rectification column or the extraction column. For example, the amplifier in the middle column of FIG. 2 is thus omitted for embodiment B.
  • - Regeneration of the entrainer or solvent by means of an output column. Since the vapor pressure of the entrainer or the solvent and thus also its partial pressure in the mixture with the bottom product are zero, the entrainer or the solvent cannot be completely freed from the bottom product in the counterflow process by pure evaporation. In an advantageous embodiment, hot gas is passed in a stripping column in countercurrent to a mixture of bottom product and entrainer or bottom product and solvent.
  • - Many hyperbranched polymers are characterized by glass transition temperatures that are significantly below room temperature. In these cases, a particularly simple, inexpensive separation and recycling of the hyperbranched polymer by precipitation into a solid phase is possible. Then the bottom product 6 (in embodiment A) or the valuable substance in 13 (in embodiment B) is obtained in solid form, while the entrainer or solvent is again a pure substance of the extractive rectification or the liquid-liquid extraction can be traced back. The precipitation can be carried out according to the teaching of cooling crystallization, evaporative crystallization or vacuum crystallization. If the freezing point of the entrainer or solvent is above the freezing point of the bottom product, the entrainer or solvent is obtained as the solid phase in a variant and the bottom product or the valuable substance is obtained as the liquid phase.

Die erfindungsgemäßen Verfahren stellt aus folgenden Gründen eine wesentliche Verbesserung zu den Literaturverfahren der konventionellen Extraktivrektifikation bzw. der konventionellen Flüssig-Flüssig Extraktion dar:

  • - Viele hyperverzweigte Polymere sind selektiver als herkömmliche Entrainer bzw. Solventkomponenten. Sie ermöglichen durch ihre vergleichsweise große Selektivität und Kapazität, daß im Vergleich zur konventionellen Extraktivrektifikation bzw. Flüssig-Flüssig Extraktion ein geringerer Massenstrom an Entrainer bzw. Solvent der Extraktiv-Rektifikation bzw. der Extraktion zugeführt und/oder die Trennstufenanzahl in der Extraktivrektifikations- bzw. in der Extraktionskolonne verringert werden kann.
  • - Durch den äußerst niedrigen Dampfdruck des hyperverzweigten, makromolekularen Entrainers bzw. Solvents können verschiedene Trennoperationen zur Abtrennung des Entrainers vom Sumpfprodukt bzw. zur Abtrennung des Solvents vom Wertstoff verwendet werden, die im Vergleich zur zweiten Rektifikationskolonne bei der konventionellen Extraktivrektifikation bzw. zur Aufarbeitungskolonne bei der konventionellen Flüssig-Flüssig Extraktion einen Vorteil bezüglich Betriebs- und Investkosten ermöglichen.
  • - Die Trennelemente 1 führen in der konventionellen Extraktiv-Rektifikation zu einer Trennung des Entrainers vom Kopfprodukt, die Trennung ist aber nie vollständig. Ein Austrag von Anteilen an hyperverzweigtem Polymer über die Dampfphase ohne die Trennelemente 1 ist aufgrund der äußerst geringen Flüchtigkeit nicht möglich. Somit kann beispielhaft Ethanol bei der Trennung von Ethanol-Wasser ohne Spuren von Entrainern erhalten und damit beispielhaft in der Phamazie eingesetzt werden.
  • - Hyperverzweigte Polymere können nach der Lehre dieses Patentes maßgeschneidert werden.
  • - Investkosten werden durch Wegfall der Trennelemente 1 und des Abtriebsteils der mittleren Kolonne in Abb. 2 reduziert.
The process according to the invention represents a significant improvement over the literature processes of conventional extractive rectification or conventional liquid-liquid extraction for the following reasons:
  • - Many hyperbranched polymers are more selective than conventional entrainers or solvent components. Due to their comparatively large selectivity and capacity, they enable a lower mass flow of entrainer or solvent to be fed to the extractive rectification or extraction and / or the number of separation stages in the extractive rectification or can be reduced in the extraction column.
  • - Due to the extremely low vapor pressure of the hyperbranched, macromolecular entrainer or solvent, various separation operations can be used to separate the entrainer from the bottom product or to separate the solvent from the valuable substance, which in comparison to the second rectification column in conventional extractive rectification or in the processing column in conventional liquid-liquid extraction an advantage in terms of operating and investment costs.
  • - The separating elements 1 lead in the conventional extractive rectification to a separation of the entrainer from the top product, but the separation is never complete. It is not possible to discharge portions of hyperbranched polymer via the vapor phase without the separating elements 1 because of the extremely low volatility. Thus, for example, ethanol can be obtained without traces of entrainer when ethanol-water is separated and can thus be used, for example, in phamacy.
  • - Hyperbranched polymers can be tailored according to the teaching of this patent.
  • - Investment costs are reduced by eliminating the separating elements 1 and the stripping section of the middle column in Fig. 2.

Im folgenden soll der erfindungsgemäße Prozeß durch Beispiele erläutert werden. In the following the process according to the invention will be explained by examples.

Beispiel 1example 1 Einfluß von hyperverzweigten Polyglycerinen unterschiedlicher Molmasse auf das Dampf- Flüssig Phasengleichgewicht des homoazeotropen binären Systems Ethanol-Wasser, Ausführungsform AInfluence of hyperbranched polyglycerols of different molecular weights on the vapor Liquid phase equilibrium of the homoazeotropic binary system ethanol-water, Embodiment A

In den Tabellen 1 und 2 ist der Einfluß des Entrainers hier reines hyperverzweigtes Polyglycerin-, wie von Sunder, A., Hanselmann, R., Frey, H., Mülhaupt, R. in Macromolecules 1999, 32, 4240 beschrieben, auf das binäre System Ethanol-Wasser bei θ = 90°C in Abhängigkeit von Entrainer-Konzentration und Entrainer-Molmasse dargestellt. Tabelle 1 Trennfaktor α des binären, homoazeotropen Systems Ethanol-Wasser bei 90°C und 60 Ma% an hyperverzweigtem Polyglycerin, MEntrainer = 4000 g/mol, Polydispersität des Entrainers = 2,1, TGlas,Entrainer -21°C

Tabelle 2 Trennfaktor α des binären, homoazeotropen Systems Ethanol-Wasser bei 90°C und 60 Ma% an hyperverzweigtem Polyglycerin, MEntrainer = 1400 g/mol, Polydispersität des Entrainers = 1,5

In tables 1 and 2 the influence of the entrainer here is pure hyperbranched polyglycerol, as described by Sunder, A., Hanselmann, R., Frey, H., Mülhaupt, R. in Macromolecules 1999, 32, 4240 System ethanol-water shown at θ = 90 ° C depending on the entrainer concentration and entrainer molar mass. Table 1 Separation factor α of the binary, homoazeotropic system ethanol-water at 90 ° C and 60% by mass of hyperbranched polyglycerol, M entrainer = 4000 g / mol, polydispersity of the entrainer = 2.1, T glass, entrainer -21 ° C

Table 2 Separation factor α of the binary, homoazeotropic system ethanol-water at 90 ° C and 60% by mass of hyperbranched polyglycerol, M entrainer = 1400 g / mol, polydispersity of the entrainer = 1.5

Der azeotrope Punkt des binären Ethanol-Wasser Systems liegt für 90°C bei etwa XEthanol = 0,89. Insbesondere für Ethanolkonzentrationen von xEthanol > 0,3 (auf polymerfreier Basis) wird aufgrund selektiver Wechselwirkungen zwischen den hyperverzweigten Polyglycerinen unterschiedlicher Molmasse und den Wassermolekülen der Ethanolanteil in der Dampfphase im Vergleich zum rein binären Ethanol-Wasser System deutlich erhöht. The azeotropic point of the binary ethanol-water system for 90 ° C is approximately X ethanol = 0.89. Especially for ethanol concentrations of x ethanol > 0.3 (on a polymer-free basis), due to selective interactions between the hyperbranched polyglycerols of different molecular weights and the water molecules, the ethanol content in the vapor phase is significantly increased compared to the purely binary ethanol-water system.

Darüber hinaus ist für obige Polymerkonzentrationen nicht nur am azeotropen Punkt ein Trennfaktor deutlich verschieden von eins zu beobachten, sondern auch das Eliminieren des azeotropen Systemverhaltens, da der azeotrope Punkt bei Anwesenheit des hyperverzweigten Polyglycerins nicht mehr auftritt. Vergleicht man den Einfluß der beiden hyperverzweigten Polyglycerine unterschiedlicher Molmasse aus Tabelle 1 und 2, so weicht der Trennfaktor um so stärker von eins ab, je größer der Effektivitätskoeffizient des erfindungsgemäßen Entrainers ist. Das hyperverzweigte Polyglycerin mit einem Effektivitätskoeffizient von 0,0143 (charakteristische Polymer- bzw. Entrainerdaten: Flüssigkonzentration von 60 Ma%; MEntrainer = 1400 g/mol; Polydispersität = 1,5; TGlas,Entrainer < 0°C) bewirkt am azeotropen Punkt des Ethanol-Wasser Systems mit einem Wert von 1,9 einen deutlich größeren Trennfaktor als der erfindungsgemäße Entrainer mit einem Effektivitätskoeffizient 0,01325 (Trennfaktor 1,7; charakteristische Entrainerdaten: Flüssigkonzentration von 60 Ma%; MEntrainer = 4000 g/mol; Polydispersität = 2,1; TGlas,Entrainer -21°C). In addition, a separation factor for the above polymer concentrations is not only significantly different from one at the azeotropic point, but also the elimination of the azeotropic system behavior, since the azeotropic point no longer occurs in the presence of the hyperbranched polyglycerol. If one compares the influence of the two hyperbranched polyglycerols of different molecular weights from Tables 1 and 2, the separation factor deviates from one the greater the greater the coefficient of effectiveness of the entrainer according to the invention. The hyperbranched polyglycerol with an effectiveness coefficient of 0.0143 (characteristic polymer or entrainer data: liquid concentration of 60% by mass ; M entrainer = 1400 g / mol; polydispersity = 1.5; T glass, entrainer <0 ° C) has an azeotropic effect Point of the ethanol-water system with a value of 1.9 a significantly larger separation factor than the entrainer according to the invention with an effectiveness coefficient 0.01325 (separation factor 1.7; characteristic entrainer data: liquid concentration of 60 Ma%; M entrainer = 4000 g / mol; Polydispersity = 2.1; T glass, entrainer -21 ° C).

Beispiel 2Example 2 Einfluß von hyperverzweigten aliphatischen Polyestern auf das Dampf-Flüssig Phasengleichgewicht des homoazeotropen binären Systems Ethanol-Wasser, Ausführungsform AInfluence of hyperbranched aliphatic polyesters on the vapor liquid Phase equilibrium of the homoazeotropic binary system ethanol-water, Embodiment A

In Tabelle 3 ist der Einfluß des Entrainers gleich reiner hyperverzweigter aliphatischer Polyester "Boltorn H20" (Perstorp Speciality Chemicals AB, SE-284 80 Perstorp, Sweden) auf das binäre System Ethanol-Wasser bei 90°C und einer Flüssigkonzentration des polymeren Entrainers von 50 Ma% in der Umgebung des azeotropen Punkts dargestellt. Auch in diesem Fall ist der Trennfaktor am azeotropen Punkt des binären Ethanol-Wasser Systems deutlich größer als eins. Bei Anwesenheit des hyperverzweigten aliphatischen Polyesters tritt über den gesamten Konzentrationsbereich kein azeotroper Punkt mehr auf, so daß - im Vergleich zur konventionellen Extraktivrektifikation - auch mit diesem erfindungsgemäßen Entrainer eine effektivere, kostengünstigere Ethanol-Wasser Trennung realisiert werden kann. Tabelle 3 Trennfaktor α des binären, homoazeotropen Systems Ethanol-Wasser bei 90°C und 50 Ma% an hyperverzweigtem aliphatischem Polyester (MEntrainer = 2100 g/mol, Polydispersität des Entrainers = 1,3 TGlas,Entrainer 30°C)

Table 3 shows the influence of the entrainer of the same pure hyperbranched aliphatic polyester "Boltorn H20" (Perstorp Specialty Chemicals AB, SE-284 80 Perstorp, Sweden) on the binary system ethanol-water at 90 ° C. and a liquid concentration of the polymeric entrainer of 50 Ma% shown in the vicinity of the azeotropic point. In this case too, the separation factor at the azeotropic point of the binary ethanol-water system is significantly greater than one. In the presence of the hyperbranched aliphatic polyester, no more azeotropic point occurs over the entire concentration range, so that - compared to conventional extractive rectification - a more effective, less expensive ethanol-water separation can also be achieved with this entrainer according to the invention. Table 3 Separation factor α of the binary, homoazeotropic system ethanol-water at 90 ° C and 50% by mass of hyperbranched aliphatic polyester (M entrainer = 2100 g / mol, polydispersity of the entrainer = 1.3 T glass, entrainer 30 ° C)

Beispiel 3Example 3 Einfluß von Entrainergemischen mit hyperverzweigten Polymeren auf das Dampf-Flüssig Phasengleichgewicht des homoazeotropen binären Systems Ethanol-Wasser, Ausführungsform AInfluence of entrainment mixtures with hyperbranched polymers on the vapor liquid Phase equilibrium of the homoazeotropic binary system ethanol-water, Embodiment A

In Tabelle 4 ist der Einfluß eines Entrainergemisches bestehend aus dem erfindungsgemäßen Entrainer hyperverzweigtes Polyglycerin (synthetisiert und beschrieben durch Sunder, A., Hanselmann, R., Frey, H., Mülhaupt, R. in Macromolecules 1999, 32, 4240; charakteristische Entrainerdaten: MEntrainer = 1400 g/mol; Polydispersität = 1,5) und der ionischen Flüssigkeit 1-Ethyl-3-methyl-imidazolium tetrafluoroborat (beschrieben in DE 101 36 614) auf das Dampf-Flüssig Phasengleichgewicht des azeotropen Systems Ethanol-Wasser bei 70°C dargestellt. Die Flüssigkonzentration des Entrainergemisches beträgt 60 Ma%, und der massenbezogene Anteil hyperverzweigtes Polymer zu ionischer Flüssigkeit beträgt 10 zu 90. Table 4 shows the influence of an entrainer mixture consisting of the entrainer hyperbranched polyglycerol (synthesized and described by Sunder, A., Hanselmann, R., Frey, H., Mülhaupt, R. in Macromolecules 1999, 32, 4240; characteristic entrainer data: M entrainer = 1400 g / mol; polydispersity = 1.5) and the ionic liquid 1-ethyl-3-methyl-imidazolium tetrafluoroborate (described in DE 101 36 614) on the vapor-liquid phase balance of the azeotropic system ethanol-water at 70 ° C shown. The liquid concentration of the entrainer mixture is 60% by mass, and the mass-related proportion of hyperbranched polymer to ionic liquid is 10 to 90.

Es wird ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Entrainergemisch für xEthanol > 0,3 den Trennfaktor gegenüber dem binären Ethanol-Wasser System deutlich verbessert und ebenfalls zu einer Beseitigung des azeotropen Verhaltens führt. Tabelle 4 Trennfaktor α des binären, homoazeotropen Systems Ethanol-Wasser bei 70°C und 60 Ma% an Entrainergemisch; Zusammensetzung des Entrainergemischs: 10 Massenanteile hyperverzweigtes Polyglycerin (MEntrainer = 1400 g/mol, Polydispersität des Entrainers = 1,5) und 90 Massenanteile ionische Flüssigkeit 1-Ethyl-3-methyl-imidazolium tetrafluoroborat

It can be seen that the entrainer mixture according to the invention for x ethanol > 0.3 significantly improves the separation factor compared to the binary ethanol-water system and also leads to elimination of the azeotropic behavior. Table 4 Separation factor α of the binary, homoazeotropic ethanol-water system at 70 ° C and 60% by mass of entrainer mixture; Composition of the entrainer mixture: 10 parts by mass of hyperbranched polyglycerol (M entrainer = 1400 g / mol, polydispersity of the entrainer = 1.5) and 90 parts by mass of ionic liquid 1-ethyl-3-methyl-imidazolium tetrafluoroborate

Beispiel 4Example 4 Einfluß eines mit gesättigten Fettsäuren veresterten, aliphatischen hyperverzweigten Polyesters auf das Phasenverhalten des azeotropen Systems Tetrahydrofuran (THF)-Wasser, Ausführungsform BInfluence of an aliphatic hyperbranched esterified with saturated fatty acids Polyester on the phase behavior of the azeotropic system tetrahydrofuran (THF) water, Embodiment B

In Tabelle 5 ist der Einfluß des Solvents gleich hyperverzweigter Polyester "Boltorn H3200" Perstorp Speciality Chemicals AB, SE-284 80 Perstorp, Sweden) auf das Flüssigphasenverhalten eines Feeds THF-Wasser bei 48°C und 1 bar im Hinblick auf die Flüssig-Flüssig Extraktion dargestellt. Dieses Feed ist destillativ wegen eines azeotropen Punktes von wTHF 0,94 (Massenanteil) nicht einfach zu trennen. Die Tabelle 5 enthält die Konzentrationen einer Solvent-Feed-Mischungen, die in zu zwei flüssigen Phasen zerfällt, sowie das massenbezogene THF/Wasser-Verhältnis der Polymer-reichen (Solvent-reichen) Exraktphase. Um den azeotropen Punkt zu überwinden, muß der Wassergehalt in der Extraktphase auf polymerfreier Basis kleiner als 6 Ma% sein. Das hyperverzweigte Polymer ist teilkristallin und läßt sich durch folgende Daten charakterisieren: Schmelztemperatur 60°C, Molmasse = 10500 g/mol, Polydispersität = 1,6 Tabelle 5 Flüssig-Flüssig Extraktion des Feeds THF-Wasser mit einem Solvent bei 48°C; Zusammensetzung von Feed und Solvent-reicher Extraktphase

Table 5 shows the influence of the solvent of hyperbranched polyester "Boltorn H3200" (Perstorp Specialty Chemicals AB, SE-284 80 Perstorp, Sweden) on the liquid phase behavior of a feed THF water at 48 ° C. and 1 bar with regard to the liquid-liquid Extraction shown. This feed is not easy to separate by distillation because of an azeotropic point of w THF 0.94 (mass fraction). Table 5 contains the concentrations of a solvent feed mixture, which breaks down into two liquid phases, and the mass-related THF / water ratio of the polymer-rich (solvent-rich) extract phase. In order to overcome the azeotropic point, the water content in the extract phase on a polymer-free basis must be less than 6% by mass. The hyperbranched polymer is partially crystalline and can be characterized by the following data: melting temperature 60 ° C, molar mass = 10500 g / mol, polydispersity = 1.6 Table 5 Liquid-liquid extraction of the feed THF water with a solvent at 48 ° C; Composition of feed and solvent-rich extract phase

Wie aus Tabelle 5 hervorgeht, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Solvent der azeotrope Punkt unter Anwendung der Flüssig-Flüssig Extraktion insbesondere für ternäre Mischungspunkte in den Bereichen wTHF = 0,25..0,4 und wWasser = 0,3..0,4 überwinden. As can be seen from Table 5, the azeotropic point can be used with the solvent according to the invention using liquid-liquid extraction, in particular for ternary mixing points in the ranges w THF = 0.25.0.4 and w water = 0.3.0 , 4 overcome.

Claims (25)

1. Prozeß zur Trennung von Flüssigkeiten oder kondensierbaren Gasen im kondensierten Zustand durch Extraktiv-Rektifikation, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Entrainer benutzt wird, der eines oder mehrere hyperverzweigte Polymere enthält und eine Veränderung des Trennfaktors der zu trennenden Komponenten abweichend von eins bewirkt,
eines oder mehrere hyperverzweigte Polymere in einer Gesamtkonzentration von 3 bis 90 Ma%, bevorzugt 10 bis 80 Ma% in der flüssigen Phase vorliegen. 1. Process for the separation of liquids or condensable gases in the condensed state by extractive rectification, characterized in that
an entrainer is used which contains one or more hyperbranched polymers and which causes a change in the separation factor of the components to be separated other than one,
one or more hyperbranched polymers in a total concentration of 3 to 90 mass%, preferably 10 to 80 mass%, are present in the liquid phase. 2. Prozeß zur Trennung von Flüssigkeiten oder kondensierbaren Gasen im kondensierten Zustand durch Flüssig-Extraktion, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Solvent bzw. ein Solventgemisch benutzt wird, das eines oder mehrere hyperverzweigte Polymere enthält und eine Anreicherung des Wertstoffes in der Extraktphase bewirkt
eines oder mehrere hyperverzweigte Polymere in einer Gesamtkonzentration von 3 bis 90 Ma%, bevorzugt 10 bis 80 Ma% im Solvent vorliegen. 2. Process for the separation of liquids or condensable gases in the condensed state by liquid extraction, characterized in that
a solvent or a solvent mixture is used which contains one or more hyperbranched polymers and brings about an enrichment of the valuable substance in the extract phase
one or more hyperbranched polymers in a total concentration of 3 to 90 mass%, preferably 10 to 80 mass%, are present in the solvent. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung in einer Rektifikationskolonne durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
die unter den Bedingungen des Anspruchs 1 leichtsiedende Komponente oder Komponenten am Kopf der Kolonne erhalten werden, während alle anderen Komponenten als Sumpfprodukt zusammen mit dem Entrainer am Sumpf der Kolonne anfallen,
das Flüssiggemisch am Sumpf der Kolonne (Sumpfprodukt und Entrainer) so aufgearbeitet wird, daß der Entrainer wiedergewonnen werden kann und die Komponenten des Sumpfproduktes als weitere Fraktion anfallen,
die Kolonne im Gegenstrom betrieben wird,
oberhalb des Feeds der zu trennenden Komponenten der Entrainer in die Kolonne zugeführt wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the separation is carried out in a rectification column, characterized in that
the low-boiling component or components obtained at the top of the column under the conditions of claim 1, while all other components are obtained as bottom product together with the entrainer at the bottom of the column,
the liquid mixture at the bottom of the column (bottom product and entrainer) is worked up in such a way that the entrainer can be recovered and the components of the bottom product are obtained as a further fraction,
the column is operated in countercurrent,
the entrainer is fed into the column above the feed of the components to be separated. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung in einem Extraktionsapparat durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Extraktstrom erhalten wird, der hauptsächlich eine der Feedkomponenten (Wertstoff) und Solvent enthält,
ein Raffinatstrom erhalten wird, der arm an Solvent sowie an jener Feedkomponente ist, die sich im Extraktstrom angereichert hat, jedoch reich an allen anderen Feedkomponenten ist,
der Extraktstrom so aufgearbeitet wird, daß das Solvent wiedergewonnen werden kann und die Wertstoffkomponente bzw. die Wertstoffkomponenten als weitere Fraktion anfallen,
der Raffinatstrom so aufgearbeitet wird, daß die restlichen Feedkomponenten als Fraktion anfallen,
die Kolonne im Gegenstrom betrieben wird. 4. The method according to claim 2, characterized in that the separation is carried out in an extractor, characterized in that
an extract stream is obtained which mainly contains one of the feed components (valuable substance) and solvent,
a raffinate stream is obtained which is low in solvent and in the feed component which has accumulated in the extract stream but is rich in all other feed components,
the extract stream is worked up in such a way that the solvent can be recovered and the valuable component or components are obtained as a further fraction,
the raffinate stream is worked up so that the remaining feed components are obtained as a fraction,
the column is operated in countercurrent. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung des Sumpfproduktes vom Entrainer bzw. der Wertstoffkomponente vom Solvent durch Eindampfung in Verdampfern oder in Rektifikationskolonnen erfolgt. 5. The method according to claims 3 or 4, characterized in that the Separation of the bottom product from the entrainer or the valuable component from Solvent is carried out by evaporation in evaporators or in rectification columns. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufarbeitung des Gemischs aus Sumpfprodukt und Entrainer bzw. aus Solvent und Wertstoff durch Kristallisation des Bestandteiles erfolgt, der den höheren Gefrierpunkt hat. 6. The method according to claims 3 or 4, characterized in that the Processing of the mixture of bottom product and entrainer or from solvent and Recyclable material takes place by crystallizing the component that has the higher freezing point Has. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung des Sumpfproduktes vom Entrainer bzw. des Solvent vom Wertstoff durch Trocknung erfolgt. 7. The method according to claims 3 or 4, characterized in that the Separation of the bottom product from the entrainer or the solvent from the recyclable material done by drying. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung des Sumpfproduktes vom Entrainer bzw. des Solvents vom Wertstoff durch Extraktion erfolgt. 8. The method according to claims 3 or 4, characterized in that the Separation of the bottom product from the entrainer or the solvent from the recyclable material done by extraction. 9. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß keine Trennelemente oberhalb des Zulaufes des Entrainers in die Extraktiv-Rektifikation benötigt werden. 9. The method according to claim 3, characterized in that no separating elements above the inflow of the entrainer into the extractive rectification. 10. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen dem Solvent und einer der Feedkomponenten eine Flüssig-Flüssig Mischungslücke mit oberer kritischer Entmischungstemperatur oder unterer kritischer Entmischungstemperatur ausbildet. 10. The method according to claim 4, characterized in that between the solvent and one of the feed components a liquid-liquid mixture gap with upper critical separation temperature or lower critical separation temperature formed. 11. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feed ein Wasser-enthaltendes System ist, das neben Wasser
einen Alkohol oder mehrere Alkohole mit einer Kohlenstoffzahl zwischen 1 und 12, bevorzugt zwischen 1 und 8, besonders bevorzugt zwischen 1 und 6, oder
eine organische Säure oder mehrere organische Säuren, vorzugsweise Alkansäuren, oder
ein Keton oder mehrere Ketone, oder
ein Furan oder mehrere Furane
enthält und eine Abtrennung des Wassers von den übrigen Stoffen erreicht wird. 11. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the feed is a water-containing system, in addition to water
an alcohol or more alcohols with a carbon number between 1 and 12, preferably between 1 and 8, particularly preferably between 1 and 6, or
one or more organic acids, preferably alkanoic acids, or
one or more ketones, or
a furan or several furans
contains and a separation of the water from the other substances is achieved. 12. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feed Alkane und Alkene mit einer Kohlenstoffzahl zwischen 3 und 12, bevorzugt zwischen 4 und 10 enthält und eine Trennung zwischen Alkanen und Alkenen erreicht wird. 12. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the feed alkanes and alkenes with a carbon number between 3 and 12, preferably between 4 and 10 contains and a separation between alkanes and alkenes is achieved. 13. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feed aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe enthält und eine Trennung zwischen Aromaten und Aliphaten erreicht wird. 13. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the feed contains aromatic and aliphatic hydrocarbons and a separation between Aromatics and Aliphaten is achieved. 14. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Feed Ketone und alicyclische Verbindungen enthält und die Ketone von den alicyclischen Komponenten getrennt werden. 14. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the feed ketones and contains alicyclic compounds and the ketones from the alicyclic Components are separated. 15. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Entrainer oder Solvent verwendete hyperverzweigte Polymere eine Molmasse zwischen 800 g/mol und 500000 g/mol bevorzugt zwischen 1000 g/mol und 50000 g/mol aufweisen. 15. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the entrainer or solvent used hyperbranched polymers with a molecular weight between 800 g / mol and 500000 g / mol preferably between 1000 g / mol and 50,000 g / mol. 16. Prozeß nach den Ansprüchen 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Entrainer verwendete hyperverzweigte Polymer einen Effektivitätskoeffizienten größer 0,001 bevorzugt größer 0,01 aufweist. 16. Process according to claims 1, characterized in that the entrainer hyperbranched polymer used an coefficient of effectiveness greater than 0.001 preferably greater than 0.01. 17. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Entrainer oder Solvent verwendete hyperverzweigte Polymer OH-Gruppen als funktionelle Gruppen im Molekül aufweist. 17. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the entrainer or solvent used hyperbranched polymer OH groups as functional Has groups in the molecule. 18. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Entrainer oder Solvent verwendete hyperverzweigte Polymer Karbonyl-Gruppen, Karboxyl- Gruppen, Amino-Gruppen oder Nitro-Gruppen als funktionelle Gruppen im Molekül aufweist. 18. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the entrainer or solvent used hyperbranched polymer carbonyl groups, carboxyl Groups, amino groups or nitro groups as functional groups in the molecule having. 19. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Entrainer oder Solvent verwendete hyperverzweigte Polymer eine Polyetherstruktur aufweist. 19. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the entrainer or solvent used hyperbranched polymer has a polyether structure. 20. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Entrainer oder Solvent verwendete hyperverzweigte Polymer eine aliphatische Polyesterstruktur aufweist. 20. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the entrainer or solvent, hyperbranched polymer used an aliphatic polyester structure having. 21. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Entrainer oder Solvent verwendete Polymer hyperverzweigtes Polyglycerin ist. 21. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the entrainer or solvent used polymer is hyperbranched polyglycerol. 22. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Entrainer oder Solvent verwendete Polymere Polyphenylen, Polypropylenimin, Polyamidoamin oder Polyacrylsäure-Derivate sind. 22. Process according to claims 1 or 2, characterized in that the entrainer or solvent used polymers polyphenylene, polypropyleneimine, polyamidoamine or are polyacrylic acid derivatives. 23. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß hyperverzweigte Polymere oder Mischungen von hyperverzweigten Polymeren als Entrainer bzw. Solvent oder als Entrainerzusatz bzw. Solventzusatz benutzt werden. 23. Process according to claims 1 or 2, characterized in that hyperbranched Polymers or mixtures of hyperbranched polymers as entrainers or Solvent or used as an entrainer additive or solvent additive. 24. Prozeß nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Entrainergemische oder Solventgemische eingesetzt werden, die hyperverzweigte Polymere und ionische Flüssigkeiten enthalten. 24. Process according to claims 1 or 2, characterized in that Entrainer mixtures or solvent mixtures are used, the hyperbranched Contain polymers and ionic liquids. 25. Produkte, die nach Anspruch 1 bis 25 getrennt werden. 25. Products that are separated according to claim 1 to 25.
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