DE10160518B4

DE10160518B4 - Hyperbranched polymers as selective solvents for the separation of narrow or azeotropic mixtures

Info

Publication number: DE10160518B4
Application number: DE2001160518
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Arlt; Matthias Seiler; Gabriele Sadowski; Holger Dr. Frey; Holger Kautz; Rolf Prof. Dr. Mülhaupt
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: DE10160518A1

Abstract

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.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 causes a change in the separation factor of the components to be separated differently from one,
- One or more hyperbranched polymers in a total concentration of 3 to 90% by mass, preferably 10 to 80% by mass in the liquid phase.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwedung hyperverzweigter Polymere zur Trennung von engsiedenden oder azeotropen Gemischen bei der Rektifikation und Extraktion.The The invention relates to the use of hyperbranched polymers for separation of dense or azeotropic mixtures in 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.In In the industry, a variety of liquid mixtures occur not by 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 fact is in the similar Boiling behavior of the mixture components justified, that is in their Property, at a defined pressure and a defined Temperature in almost the same or equal molar concentration ratio the vapor and liquid phases to distribute.

Der Trennaufwand für eine binäre – aus den Komponenten i und j bestehende-Flüssigmischung bei Rektifikation und Extraktion spiegelt sich im sogenannten Trennfaktor α_ij, 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 is to the value one, the more complicated is the separation of the mixture components by means of conventional rectification, since either the separation stage number of the rectification column and / or the reflux ratio in the column head must be increased. If the separation factor assumes the value one, then there is an azeotropic point, and the 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.One in the industry often Practiced procedure for the separation of more restrictive - here is a separation factor about less than 1.2 understood - or azeotropic Systems introduces the addition of a selective additive, the so-called Entrainers, in an extractive rectification. A suitable Additive affects by selective interactions with one or more of the mixture components the separation factor, so that the separation the dense or azeotropic-boiling mixture components is made possible. In the extractive rectification are those due to the action of the entrainer obtained head and bottom components, the 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 Aufnehmerphase, 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.One second method used in the industry for the separation of azeotropic or boiling mixtures frequently Application is the liquid-liquid extraction. In this process, in selected extraction columns of the liquid to be separated Material flow (feed) in countercurrent to a liquid, selective Aufnehmerphase, the solvent. The intensive mass transfer between feed and receiver phase leads to that yourself enriches the receiving phase with a valuable component of the feed and leaves the extraction column as extract stream. The feed stream, which at the - in the extract stream has passed - valuable component is depleted, is withdrawn as raffinate from the extraction column. Both extract stream and raffinate stream are subsequently separated Fed to rectification columns, in which the respective current is separated into the individual components can be.

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.Out cost reasons One always endeavors to add the amount of entrainers to be used the extractive rectification or the amount of solvent to be used in the liquid-liquid extraction to minimize. The Entrainer is advantageously substantially in the liquid Phase within the column. Increased Entrainermengen would if necessary to increase the Lead column diameter, however, always cause an increase the pressure loss of the vapor phase in the column and thus also a greater exergy loss. An increase the Entrainermenge leads therefore increased Investing and operating costs.

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.at given length the rectification column and the same reflux ratio, the larger separation factor leads to a purer Product or given column length and purity of the top product leads the greater separation factor at a lower return ratio and thus saving energy. For given purity and given Return ratio leads one increased Entrainermenge and a higher separation factor to an investment cost savings by a shortened column length. In order to it has the planning engineer in hand, due to location-specific Conditions the investment or 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.Also in the liquid-liquid extraction to lead larger amounts of solvent to increased Investing and operating costs. These costs can be achieved by a comparatively higher selectivity and capacity of the solvent reduce.

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 Po is used for the separation of dense or azeotropic liquid mixtures, since these hyperbranched polymers are surprisingly superior to the known additives.

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 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 the 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 et seq.]. By "entrainers" is meant in this patent extended a liquid mixture containing a hyperbranched polymer or the mixture of two or more hyperbranched polymers, and optionally a solvent such as water or organic solvents and the rectification column as a stream 2 in the 1 is supplied. 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 equal 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 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 Methods, ISBN 3-527-28636-5, Chapter 6]. By "solvent" is meant in this patent a liquid mixture containing a hyperbranched polymer or the mixture of two or more hyperbranched polymers, and optionally a solvent such as water or organic solvents and as a stream 11 in the 2 the extraction plant is supplied. The superiority of the method according to the invention can be read directly on the inclination of the Konnoden.

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, 1431 und definiert sind.Under hyperbranched polymers are understood as those of 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, 1431 and are defined.

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 found in the Compared to conventional, linear polymers an unusual Has property profile. Due to the highly branched, globular polymer structure as well as the large number of functional Groups in the molecule, draw a variety of hyperbranched polymers by comparatively low melt viscosities, good solubility properties, good thermal stability, poor mechanical properties and good compatibility with others Made of polymers. Properties such as the glass transition temperature, the solubility and the viscosity behavior The almost invariably amorphous macromolecules can be over 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 in the extractive rectification (Embodiment A) can be determined by several methods, preferably with headspace gas chromatography, as published by Hachenberg and Schmidt in Verfahrenstechnik, 8 (1974), 12 at pages 343-347. In determining the effect of the entrainer on the mixture to be separated (the feed) becomes common worked on an entriner-free basis, that is, the concentration of the entrainers in the liquid Mixture noted but in the percentage concentration the target components are not taken into account becomes.

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.Suitable are such hyperbranched polymers that are in a total concentration from 3 to 90% by mass, preferably 10 to 80% by mass, to a change the separation factor of the target components different from each other lead one. This change can be determined with the described headspace gas chromatography become.

Das als Entrainer oder Entrainer-Additiv oder Solvent oder Solvent-Additiv fungierende hyperverzweigte Polmer 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 Polmer acting as Entrainer or entrainer additive or solvent or solvent additive is selected so that

It dissolves homogeneously in the substance mixture to be separated to at least 3% by mass,
• there is no chemical reaction with covalent bond formation with one of the components of the substance mixture to be separated,
• The components of the bottom product or the extract stream by evaporation due to heat and / or pressure reduction or rectification or extraction or conversion into a solid phase can be cost-effectively separated from the entrainer.

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 process according to the invention, "entrainers" are also understood to mean mixtures of different hyperbranched polymers or mixtures of a hyperbranched polymer or more with a different class of substances, such as the ionic liquids. DE 101 36 614 ] are defined and described.

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 the execution B of the process, such solvents are suitable, which deal with one of the components th of the feed, the so-called recyclable component, mix homogeneously and form the widest possible liquid-liquid miscibility gap with the other feed component, the so-called carrier component. This miscibility gap is characterized by the existence of an extract phase rich in solvent and valuable material and a raffinate phase rich in carrier component, but rich in solvent and low in valuable materials. The separation of the feed by means of a solvent is particularly easy when the Konnoden rise to the extract phase.

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 Extract and Raffinate phase compositions in liquid-liquid extraction (embodiment B) can be determined by several methods, preferably with liquid-liquid segregation experiments. In this case, samples are drawn from the two liquid phases, the subsequently are to evaporate to determine the polymer content. The evaporated Solvent mixture is collected and for concentration determination with a gas chromatograph analyzed.

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 Innenkräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Induktionskräfte, Dispersionskräfte und Wasserstoff-Brückenbindungen auf, (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1993), Vol. A24, S. 438-439).Both embodiments need a good solubility the substance class according to the invention in the mixture to be separated. To get a good solubility of hyperbranched Polymers in the mixture to be separated should be between Polymer and feed molecules the polarity differences low, the intermolecular interactions pronounced and the intramolecular polymer interactions of only small proportions. The extent of Inter- and intramolecular interactions can be determined by spectroscopic Methods such as infrared (IR) = spectroscopy are determined (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1994), Vol. B5, pp. 429-559). As intermolecular personnel there are internal forces, Dipole-dipole forces, Induction forces dispersion forces and hydrogen bonds up, (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 Adjustment of these forces and therefore also of selectivity and capacity is the hyperbranched polymers by the variation of Number and type of functional groups solved. Are the ones to be separated Feed contained solvent molecules in the Able to access the functional groups of the hyperbranched polymer solvate, a hyperbranched polymer is surprisingly the better soluble in the mixture to be separated and the better in the mixture Able to interact selectively with one of the feed components the bigger the Ratio of number of functional groups of a hyperbranched polymer molecule per molecular weight of the considered hyperbranched polymer molecule. This size will here efficiency coefficient called. The number of functional groups of a hyperbranched polymer can be determined by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and 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 be determined (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (1994), Vol. B5, p.155-179 and pp. 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.Consequently Is it possible, both the solubility properties as well as selectivity and capacity of the hyperbranched polymer with respect to one of the feed components for one Variety of close boiling or azeotropic mixtures.

Die Ausführungsform A wird durch die 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 by the 1 clarified. " 2 The entrainer feeds into a countercurrent rectification column Because in conventional processes the entrainer has a low but remarkable volatility with respect to the top product (stream 7 ), the separation elements between top product and entrainers must 1 "to be used. 3 " and " 5 "cause the desired separation between head and bottom product under the action of the entrainer, electricity" 4 "is the feed of the components to be separated (feed), electricity" 6 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 equal to zero can in this embodiment the separating elements " 1 "omitted.

Die Ausführungsform „B" wird durch 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 through 2 clarified. " 10 'is the feed containing the substances to be separated and, where appropriate, the carrier component,' 11 "is the solvent specifically defined here," 12 "the resource-poor phase and" 13 "the valuable phase, the streams" 14 "," 15 " and " 16 indicate a possible work-up 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 entfallt für die Ausführungsform „B" beispielhaft der Verstärker in der mittleren Kolonne der 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 Ausfallen 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 different separation operations can be used to separate the entrainer from the bottom product, which means a reduction of operating and investment costs compared to known methods. Advantageous embodiments of these separation operations are:

• Regeneration of the entrainer or the solvent by simple evaporation. Since the vapor pressure of the entrainer or of the solvent and thus also its partial pressure in the mixture with the bottom product are approximately equal to zero, an evaporation process without further separating elements can be operated continuously or discontinuously. Thin film evaporators such as falling film or rotor evaporators are particularly suitable for continuous evaporation. In the discontinuous concentration two evaporator stages are to go in alternation, so that the extractive rectification column or the extraction column continuously regenerated hyperbranched polymers can be supplied. Thus, for the embodiment "B", the amplifier in the middle column of the 2 ,
Regeneration of the entrainer or of the solvent by means of a stripping column. Since the vapor pressure of the entrainer or of the solvent and thus also its partial pressure in the mixture with the bottom product are equal to zero, the entrainer or the solvent can not be completely freed from the bottom product by pure evaporation in a countercurrent process. 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 well 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 bottoms product " 6 "(in the embodiment A) or the recyclable material in" 13 While the entrainer or solvent may be recycled as a pure extractive rectification or liquid-liquid extraction material, precipitation may be carried out according to the teachings of cooling crystallization, evaporative crystallization or vacuum If the freezing point of the entrainer or of the solvent is above the freezing point of the bottom product, in one variant of this process the entrainer or the solvent is obtained as the solid phase 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 Pharmazie 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 2 reduziert.

The process according to the invention represents a substantial improvement to the literature processes of conventional extractive rectification or conventional liquid-liquid extraction for the following reasons:

• Many hyperbranched polymers are more selective than conventional entrainer or solvent components. They allow by their comparatively high selectivity and capacity that compared to conventional extractive rectification or liquid-liquid extraction, a lower mass flow of entrainer or solvent of the extractive rectification or extraction supplied and / or the number of plates 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, different separation operations for separating the entrainer from the bottoms product or for separating the solvent from the valuable material can be used compared to the second rectification column in the conventional extractive rectification or the workup column in the Conventional liquid-liquid extraction can provide an advantage in terms of operating and investment costs.
• The separating elements " 1 "in the conventional extractive rectification lead to a separation of the entrainer from the overhead product, but the separation is never complete." Discharge of proportions of hyperbranched polymer via the vapor phase without the separating elements " 1 "is due to the extremely low volatility not possible.Thus, for example, ethanol can be obtained in the separation of ethanol-water without traces of Entrainern and thus used as an example in pharmacy.
Hyperbranched polymers can be tailored according to the teachings of this patent.
• Investment costs are eliminated by eliminating the separating elements " 1 "and the stripping section of the middle column in 2 reduced.

Im folgenden soll der erfindungsgemäße Prozeß durch Beispiele erläutert werden.in the The following is the process of the invention by Examples explained become.

Beispiel 1:Example 1:

Einfluß von hyperverzweigten Polyglycerinen unterschiedlicher Molmasse auf das Dampf-Flüssig Phasengleichgewicht des homoazeotropen binären Systems Ethanol-Wasser, Ausführungsform AInfluence of hyperbranched polyglycerols different molecular weight 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

= 90°C in Abhängigkeit von Entrainer-Konzentration und Entrainer-Molmasse dargestellt.

X_Ethanol [mol/mol] X_Wasser [mol/mol] α_{Ethanol,Wasser} binäres System ohne erfindungsgemäßen Entrainer α_{Ethanol,Wasser} ternäres System mit 60 Ma% an erfindungsgemäßem Entrainer, M_Entrainer 4000g/mol Effektivitätskoeffizient des erfindungsgemäßem Entrainers 0,50 0,50 1,84 3,0 0,01325 0,75 0,25 1,20 2.1 0,01325 0,85 0,15 1,08 1,8 0,01325 0,90 0,10 0,98 1,7 0,01325 0,95 0,05 1,02 1,6 0,01325

Tabelle 1: Trennfaktor α des binären, homoazeotropen Systems Ethanol-Wasser bei 90°C und 60Ma% an hyperverzweigtem Polyglycerin, M_Entrainer = 4000 g/mol, Polydispersität des Entrainers = 2,1, T_{Glas, Entrainer} –21°C

X_Ethanol [mol/mol] X_Wasser [mol/mol] α_{Ethanol,
Wasser} binäres System ohne erfindungsgemäßen Entrainer α_{Ethanol,
Wasser} ternäres System mit 60 Ma% an erfindungsgemäßem Entrainer, M_Entrainer = 1400g/mol Effektivitätskoeffizient des erfindungsgemäßem Entrainers 0,30 0,70 2,97 4,0 0,0143 0,50 0,50 1,84 2,9 0,0143 0,75 0,25 1,20 2,6 0,0143 0,85 0,15 1,08 2,0 0,0143 0,90 0,10 0,98 1,9 0,0143 0,95 0,05 1,02 1,8 0,0143

Tabelle 2: Trennfaktor α des binären, homoazeotropen Systems Ethanol-Wasser bei 90°C und 60Ma% an hyperverzweigtem Polyglycerin, M_Entrainer = 1400 g/mol, Polydispersität des Entrainers = 1,5 In Tables 1 and 2, the influence of the entrainer - here hyperbranched pure polyglycerol - as described by Sunder, A., Hanselmann, R., Frey, H., Mülhaupt, R. in Macromolecules 1999, 32, 4240, the binary system ethanol water at

= 90 ° C as a function of entrainer concentration and entrainer molecular weight.

X _ethanol [mol / mol] X _water [mol / mol] α _{ethanol, water} binary system without entrainers according to the invention α _{ethanol, water} ternary system with 60% by mass of _entrainer according to the invention, M _entrainer 4000 g / mol Efficiency coefficient of the inventive entrainers 0.50 0.50 1.84 3.0 0.01325 0.75 0.25 1.20 2.1 0.01325 0.85 0.15 1.08 1.8 0.01325 0.90 0.10 0.98 1.7 0.01325 0.95 0.05 1.02 1.6 0.01325

Table 1: Separation factor α of the binary, homoazeotropic system ethanol-water at 90 ° C and 60Ma% of hyperbranched polyglycerol, M _Entrainer = 4000 g / mol, polydispersity of the entrainer = 2.1, T _{glass, Entrainer} -21 ° C.

X _ethanol [mol / mol] X _water [mol / mol] α _{ethanol, water} binary system without entrainers according to the invention α _{ethanol, water} ternary system with 60% by mass of entrainer according to the invention, M _entrainer = 1400 g / mol Efficiency coefficient of the inventive entrainers 0.30 0.70 2.97 4.0 0.0143 0.50 0.50 1.84 2.9 0.0143 0.75 0.25 1.20 2.6 0.0143 0.85 0.15 1.08 2.0 0.0143 0.90 0.10 0.98 1.9 0.0143 0.95 0.05 1.02 1.8 0.0143

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

Der azeotrope Punkt des binären Ethanol-Wasser Systems liegt für 90°C bei etwa X_Ethanol = 0,89. Insbesondere für Ethanolkonzentrationen von x_Ethanol > 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 at about X _ethanol = 0.89. In particular, for ethanol concentrations of x _ethanol > 0.3 (on a polymer-free basis) is due to selective interactions between the hyperbranched polyglycerols of different molecular weight and the water molecules, the ethanol content in the vapor phase compared to the purely binary ethanol-water system significantly increased.

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%; M_Entrainer = 1400g/mol; Polydispersität = 1,5; T_{Glas,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%; M_Entrainer = 4000g/mol; Polydispersität = 2,1; T_{Glas,Entrainer} –21°C).Moreover, for the above polymer concentrations, not only at the azeotropic point, a separation factor distinctly different from unity is observed, but also the elimination of the azeotropic system behavior since the azeotropic point no longer occurs in the presence of 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 more strongly from one, the greater the effectiveness coefficient of the entrainer according to the invention. The hyperbranched polyglycerol with an efficiency coefficient of 0.0143 (characteristic polymer or Entrainerdaten: liquid concentration of 60 Ma%, M _Entrainer = 1400g / mol, polydispersity = 1.5, T _{glass, Entrainer} <0 ° C) effected at the azeotropic point of the ethanol-water system with a value of 1.9 a significantly greater separation factor than the entrainer according to the invention with an effectiveness coefficient of 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 2:Example 2:

Einfluß von hyperverzweigten aliphatischen Polyester auf das Dampf-Flüssig Phasengleichgewicht des homoazeotropen binären Systems Ethanol-Wasser, Ausführungsform AInfluence of hyperbranched aliphatic Polyester 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. X_Ethanol [mol/mol] X_Wasser [mol/mol] α_{Ethanol,Wasser} binäres System ohne erfindungsgemäßen Entrainer α_{Ethanol,Wasser} ternäres System mit 50 Ma% an erfindungsgemäßem Entrainer Effektivitätskoeffizient des erfindungsgemäßem Entrainers 0,85 0,15 1,08 1,7 0,0076 0,90 0,10 0,98 1,6 0,0076 0,95 0,05 1,02 1,5 0,0076 Tabelle 3: Trennfaktor α des binären, homoazeotropen Systems Ethanol-Wasser bei 90°C und 50Ma% an hyperverzweigtem aliphatischem Polyester Entrainer = 2100 g/mol, Polydispersität des Entrainers = 1,3 T_{Glas,Entrainer} 30°C) In Table 3, the influence of the entrainer is equal to 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 Entrainers of 50 Again in this case, the azeotropic separation factor of the binary ethanol-water system is significantly greater than unity, and in the presence of the hyperbranched aliphatic polyester, no azeotropic point occurs over the entire concentration range - Compared to the conventional extractive rectification - with this inventive Entrainer a more effective, cheaper ethanol-water separation can be realized. X _ethanol [mol / mol] X _water [mol / mol] α _{ethanol, water} binary system without entrainers according to the invention α _{ethanol, water} ternary system with 50% by mass of inventive Entrainer Efficiency coefficient of the inventive entrainers 0.85 0.15 1.08 1.7 0.0076 0.90 0.10 0.98 1.6 0.0076 0.95 0.05 1.02 1.5 0.0076 Table 3: Separation factor α of the binary, homoazeotropic system ethanol-water at 90 ° C. and 50% by mass of hyperbranched aliphatic polyester Entrainer = 2100 g / mol, polydispersity of the entrainer = 1.3 T _{glass, Entrainer} 30 ° C)

Beispiel 3:Example 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 homoazeotropic binary Systems 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: M_Entrainer = 1400g/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 60Ma%, 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 hyperbranched polyglycerol according to the invention (synthesized and described by Sunder, A., Hanselmann, R., Frey, H., Mülhaupt, R. in Macromolecules 1999, 32, 4240; 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 equilibrium of the azeotropic system ethanol-water at 70 ° C. The liquid concentration of the entrainer mixture is 60% by mass, and the mass fraction of hyperbranched polymer to ionic liquid is 10 to 90.

Es wird ersichtlich, daß das erfindungsgemäße Entrainergemisch für x_Ethanol > 0,3 den Trennfaktor gegenüber dem binären Ethanol-Wasser System deutlich verbessert und ebenfalls zu einer Beseitigung des azeotropen Verhaltens führt. X_Ethanol [mol/mol] X_Wasser [mol/mol] α_{Ethanol,Wasser} binäres System ohne erfindungsgemäßes Entrainergemisch α_{Ethanol,Wasser} ternäres System mit 60 Ma% an erfindungsgemäßem Entrainergemisch 0,30 0,70 3,0 5,0 0,50 0,50 1,9 4,4 0,70 0,30 1,3 4,1 0,80 0,20 1,2 3,9 0,90 0,10 1,1 3,7 0,95 0,05 1,0 3,4 Tabelle 4: Trennfaktor α des binären, homoazeotropen Systems Ethanol-Wasser bei 70°C und 60Ma% an Entrainergemisch; Zusammensetzung des Entrainergemischs: 10 Massenanteile hyperverzweigtes Polyglycerin (M_Entrainer = 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 deuteran 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 a removal of the azeotropic behavior. X _ethanol [mol / mol] X _water [mol / mol] α _{ethanol, water} binary system without Entrainergemisch according to the invention α _{ethanol, water} ternary system with 60% by mass of inventive Entrainergemisch 0.30 0.70 3.0 5.0 0.50 0.50 1.9 4.4 0.70 0.30 1.3 4.1 0.80 0.20 1.2 3.9 0.90 0.10 1.1 3.7 0.95 0.05 1.0 3.4 Table 4: Separation factor α of the binary, homoazeotropic system ethanol-water at 70 ° C and 60Ma% of Entrainergemisch; 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 4:Example 4:

Einfluß eines mit gesättigten Fettsäuren veresterten, aliphatischen hyperverzweigten Polyesters auf das Phasenverhalten des azeotropen Systems Tetrahydrofuran (THF)-Wasser, Ausführungsform BInfluence of one with saturated fatty acids esterified, aliphatic hyperbranched 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 „Boltom 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 w_THF 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 6Ma% sein. Das hyperverzweigte Polymer ist teilkristallin und läßt sich durch folgende Daten charakterisieren: Schmelztemperatur 60°C, Molmasse = 10500 g/mol, Polydispersität = 1,6 Gemisch aus binärem THF-Wasser-Feed und Solvent Extraktphase (auf polymerfreier Basis) w_THF [kg/kg] W_Wasser [kg/kg] W_Polymer [kg/kg] W_THF [kg/kg] W_Wasser [kg/kg] 0,20 0,40 0,40 0,95 0,05 0,26 0,40 0,35 0,96 0,04 0,40 0,30 0,30 0,96 0,04 0,50 0,20 0,31 0,95 0,05 0,60 0,15 0,25 0,95 0,05 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 hyperbranched polyester "Boltom H3200" Perstorp Specialty Chemicals AB, SE-284 80 Perstorp, Sweden) on the liquid phase behavior of a feed of THF-water at 48 ° C and 1 bar with respect to the liquid-liquid This feed is not easily separable by distillation because of an azeotropic point of w _THF 0.94 (mass fraction) .Table 5 shows the concentrations of a solvent-feed mixture that decomposes into two liquid phases and the mass-related THF To overcome the azeotropic point, the water content in the extract phase must be less than 6% by mass on a polymer-free basis The hyperbranched polymer is semicrystalline and can be characterized by the following data: Melting temperature 60 ° C, molecular weight = 10500 g / mol, polydispersity = 1.6 Mixture of binary THF water feed and solvent Extract phase (on a polymer-free basis) w _THF [kg / kg] W _water [kg / kg] W _polymer [kg / kg] W _THF [kg / kg] W _water [kg / kg] 0.20 0.40 0.40 0.95 0.05 0.26 0.40 0.35 0.96 0.04 0.40 0.30 0.30 0.96 0.04 0.50 0.20 0.31 0.95 0.05 0.60 0.15 0.25 0.95 0.05 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 W_THF = 0,25..0,4 und W_Wasser = 0,3..0,4 überwinden.As can be seen from Table 5, the azeotropic point using 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

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 causes a change in the separation factor of the components to be separated differently from one, - One or more hyperbranched polymers in a total concentration of 3 to 90% by mass, preferably 10 to 80% by mass in the liquid phase.

Process to 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 one or more hyperbranched Contains polymers and causes an enrichment of the valuable material in the extract phase - one or more hyperbranched polymers in a total concentration from 3 to 90% by mass, preferably 10 to 80% by mass, in the solvent.

Method according to claim 1, characterized in that that the Separation in a rectification column is carried out, characterized that - the under the conditions of claim 1 low-boiling component or components obtained at the top of the column while all other components as the bottom product together with the entrainer at the bottom of the column attack, - the liquid mixture at the bottom of the column (bottom product and Entrainer) worked up so will that the Entrainer can be recovered and the components of the bottom product as a further fraction, - the column in countercurrent is operated, - above Feeding the components to be separated Entrainer in the column supplied becomes.

Method according to claim 2, characterized in that that the Separation in an extraction apparatus is performed, characterized that - an extract stream is obtained, the main contains one of the feed components (valuable material) and solvent, - a raffinate stream is obtained, the poor solvent and that feed component which has accumulated in the extract stream, but rich in all other feed components, - The extract stream worked up so that will Solvent can be recovered and the recyclable component or the recyclable components accumulate as a further fraction, - the raffinate stream is worked up so that the remaining feed components as fraction, - the column operated in countercurrent.

Process according to claims 3 or 4, characterized that the Separation of the bottom product from the entrainer or the valuable component from the solvent by evaporation in evaporators or in rectification columns he follows.

Process according to claims 3 or 4, characterized that the Working up of the mixture of bottom product and Entrainer or from Solvent and recyclable material is made by crystallization of the constituent, the the higher one Freezing point has.

Process according to claims 3 or 4, characterized that the Separation of the bottom product from the entrainer or the solvent from Recyclable material is made by drying.

Process according to claims 3 or 4, characterized that the Separation of the bottom product from the entrainer or the solvent from Recyclable material is made by extraction.

Method according to claim 3, characterized that no Separators above the inlet of the entrainer into the extractive rectification needed become.

Method according to claim 4, characterized in that that yourself with a liquid-liquid miscibility gap between the solvent and one of the feed components upper critical demixing temperature or lower critical Demixing temperature forms.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the feed is a water-containing System is next to water - one or more alcohol Alcohols with a carbon number between 1 and 12, preferred between 1 and 8, more preferably between 1 and 6, or - an organic Acid or several organic acids, preferably alkanoic acids, or - one Ketone or several ketones, or - one furan or several furans contains and one Separation of the water from the rest Substances is achieved.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the feed alkanes and alkenes having a carbon number between 3 and 12, preferably between 4 and 10 contains and a separation between alkanes and alkenes is achieved.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the feed is aromatic and contains aliphatic hydrocarbons and a separation between Aromatics and aliphatics is achieved.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the feed ketones and alicyclic Contains compounds and the ketones are separated from the alicyclic components.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the used as entrainer or solvent hyperbranched polymers have a molecular weight between 800 g / mol and 500,000 g / mol preferably between 1000 g / mol and 50,000 g / mol.

Process after the claims 1, characterized in that the hyperbranched polymer used as an entrainer has an effectiveness coefficient greater than 0.001 preferably greater than 0.01 having.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the used as entrainer or solvent hyperbranched polymer has OH groups as functional groups in the molecule.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the used as entrainer or solvent hyperbranched polymer carbonyl groups, carboxyl groups, amino groups or nitro groups as functional groups in the molecule.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the used as entrainer or solvent hyperbranched polymer has a polyether structure.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the used as entrainer or solvent hyperbranched polymer has an aliphatic polyester structure.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the used as entrainer or solvent Polymer hyperbranched polyglycerol is.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that the used as entrainer or solvent Polyphenylene polymers, polypropyleneimine, polyamidoamine or polyacrylic acid derivatives are.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that hyperbranched polymers or mixtures of hyperbranched polymers as Entrainer or Solvent or used as Entrainerzusatz or Solventzusatz.

Process after the claims 1 or 2, characterized in that Entrainergemische or solvent mixtures used, the hyperbranched polymers and ionic liquids contain.