DE10309832B4 - Method and device for obtaining a medium from a raw medium - Google Patents

Method and device for obtaining a medium from a raw medium Download PDF

Info

Publication number
DE10309832B4
DE10309832B4 DE10309832A DE10309832A DE10309832B4 DE 10309832 B4 DE10309832 B4 DE 10309832B4 DE 10309832 A DE10309832 A DE 10309832A DE 10309832 A DE10309832 A DE 10309832A DE 10309832 B4 DE10309832 B4 DE 10309832B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
medium
retentate
permeate
distillation
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE10309832A
Other languages
German (de)
Other versions
DE10309832A1 (en
Inventor
Axel Wenzlaff
Michael Dr. Zierke
Marga F.J. Dijkstra
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Helmholtz Zentrum Geesthacht Zentrum fuer Material und Kustenforschung GmbH
Original Assignee
GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH filed Critical GKSS Forshungszentrum Geesthacht GmbH
Priority to DE10309832A priority Critical patent/DE10309832B4/en
Publication of DE10309832A1 publication Critical patent/DE10309832A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE10309832B4 publication Critical patent/DE10309832B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/362Pervaporation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/229Integrated processes (Diffusion and at least one other process, e.g. adsorption, absorption)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

Verfahren zur Gewinnung eines Mediums aus einem Rohmedium, wobei das Rohmedium mittels einer Membrantrenneinrichtung (30) in ein Permeat und ein Retentat getrennt wird und das Medium aus dem Retentat mittels einer Destillationseinrichtung (13) gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie für den Membrantrennprozess und für den Destillationsprozess mittels einer gemeinsamen Heizung (14) bereitgestellt wird.method for obtaining a medium from a raw medium, wherein the raw medium by means of a membrane separation device (30) into a permeate and a retentate is separated and the medium from the retentate by means of a distillation device (13), characterized in that the energy for the membrane separation process and for the distillation process by means of a common heating (14) provided.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines Mediums aus einem Rohmedium, wobei das Rohmedium mittels einer Membrantrenneinrichtung in ein Permeat und ein Retentat getrennt wird und das Medium aus dem Retentat mittels einer Destillationseinrichtung gewonnen wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Gewinnung eines Mediums aus einem Rohmedium, wobei eine Membrantrenneinrichtung für die Trennung des Rohmediums in ein Permeat und ein Retentat und eine Destillationseinrichtung zur Gewinnung des Mediums aus dem Retentat vorgesehen sind.The The invention relates to a method for obtaining a medium a raw medium, wherein the raw medium by means of a membrane separation device is separated into a permeate and a retentate and the medium from the retentate is obtained by means of a distillation device. Furthermore, the invention relates to a device for obtaining a Medium from a crude medium, wherein a membrane separation device for the Separation of the crude medium into a permeate and a retentate and a distillation device are provided for recovering the medium from the retentate.

Die Rückgewinnung von Lösemitteln nimmt aus umwelttechnischen und wirtschaftlichen Gründen an Bedeutung zu. Mit Hilfe der konventionellen Destillation lässt sich jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Lösemittelgemischen aufbereiten.The reclamation of solvents Adopted for environmental and economic reasons Meaning too. With the help of conventional distillation can be however, process only a limited number of solvent mixtures.

Zur Rückgewinnung von Lösemitteln aus Lösemittelgemischen, die bspw. in Großlaboratorien im Zuge analytischer, präparativer und trenntechnischer Arbeiten anfallen, müssen die Gemische von Verunreinigungen befreit werden. Zu diesen Verunreinigungen gehört häufig Wasser, das oft durch einfache Redestillation nicht beseitigt werden kann, weil die Gemische Azeotrope bilden oder stoffbedingt destillativ keine hohe Trennschärfe möglich ist. Bei großtechnischen Anlagen wird mit einer Abfolge von Destillationsschritten unter Einbeziehung der Schleppmitteldestillationen gearbeitet. Diese Verfahrenskombination erfordert für eine kostengünstige Bearbeitung größere Durchsätze und eine möglichst kontinuierliche Betriebsweise. Für Kleinmengen ist das Verfahren allerdings ungeeignet.to reclamation of solvents from solvent mixtures, for example in large laboratories in the course of analytical, preparative and separation work, the mixtures of impurities be freed. Often these impurities include water, which often passes through Simple redistillation can not be eliminated because the mixtures Azeotrope form or due to the substance by distillation, no high selectivity is possible. For large-scale Plants is under a sequence of distillation steps under Inclusion of the entrainer distillates worked. This process combination requires for a cost-effective Processing larger throughputs and one possible continuous operation. For Small amounts, the process is unsuitable.

Ferner wurden für die Rückgewinnung von Lösemitteln aus Gemischen Ausfriertechniken und Aussalzung in Kombination mit Destillation vorgeschlagen. Diese Verfahren haben sich jedoch kaum durchgesetzt, weil sie in der Handhabung mit toxischen Lösemitteln schwierig sind und Folgeprobleme mit den Reststoffen bestehen. Daher sind diese Verfahren nur bei Kleinstmengen bis 3 kg vernünftig durchführbar.Further were for the recovery of solvents from mixtures freezing techniques and salting out in combination with Proposed distillation. However, these procedures have barely prevailed because they are difficult to handle with toxic solvents and Follow-up problems with the residues exist. Therefore, these are methods reasonably practicable only for small quantities up to 3 kg.

Bei Mengen ab etwa 100 kg Lösemittelgemischen ist als Trennverfahren die Pervaporation wirtschaftlich einsetzbar. Allerdings kann diese keine analytisch reinen Lösemittel hervorbringen. Aus den Veröffentlichungen von Therre, Brüschke, Chemie Technik, 20. Jg., 1991, Nr. 3, S. 63 f. oder aus Raiser, Steinhauser, Chemie Technik, 23. Jg., 1994, Nr. 7, S. 44 ff., ist bekannt, dass die Entwässerung organischer Flüssigkeiten mit Azeotropbildung durch Kopplung von Destillation mit anschließender Pervaporation des Destillats durchgeführt wird. Bei diesen Verfahren wird destillativ bis zum Azeotrop angereichert und dieses anschließend durch eine Pervaporation so weit im Wassergehalt gesenkt, dass als Retentat die gewünschte Konzentration an organischer Komponente entsteht. Das Retentat bildet das Erzeugnis der Anordnung.at Quantities from about 100 kg solvent mixtures As a separation process, pervaporation can be used economically. However, this can not produce analytically pure solvents. Out the publications from Therre, Brüschke, Chemie Technik, 20th ed., 1991, No. 3, p. 63 f. or from Raiser, Steinhauser, Chemie Technik, 23 rd., 1994, No. 7, p. 44 ff., It is known that the drainage organic liquids with azeotrope formation by coupling of distillation with subsequent pervaporation of the distillate becomes. In these methods is enriched by distillation to azeotrope and this afterwards by pervaporation so far lowered in water content that as Retentate the desired Concentration of organic component arises. The retentate forms the product of the arrangement.

Die Reinheit des Endproduktes (Retentat) dieser Anlagen ist für technische Zwecke ausreichend gut. Zum Einsatz im Reinstbereich der Analytik sind jedoch weitere Behandlungen indes nötig, weil das Produkt im Membranprozess über zahllose Dichtungen und Oberflächen der Membranen geführt werden muss und dabei nicht kontaminationsfrei bleibt.The Purity of the final product (retentate) of these plants is for technical Purposes sufficiently well. For use in the purest range of analysis are However, further treatments are necessary, because the product in the membrane process over countless Seals and surfaces the membranes are guided must and does not remain contamination free.

In US 5,868,906 wird ein Hybridprozess aus drei Anlagenteilen zur Rückgewinnung von Isopropanol mit hoher Reinheit beschrieben, wobei die Rückgewinnung in Großanlagen durchgeführt wird. Das Verfahren ist auf die Rückgewinnung von Isopropanol im großtechnischen Maßstab ausgerichtet.In US 5,868,906 describes a hybrid process of three plant sections for the recovery of isopropanol with high purity, whereby the recovery is carried out in large plants. The process is directed to the recovery of isopropanol on an industrial scale.

In DE 43 03 528 A1 ist ferner ein Verfahren zum Trennen von Flüssigkeitsgemischen mit azeotropem Siedeverhalten durch Verschaltung von Pervaporation und Destillation beschrieben, wobei in einem ersten Verfahrensschritt durch Pervaporation ein Gemisch soweit aufkonzentriert wird, dass die azeotrope Zusammensetzung überschritten wird und in einem zweiten Verfahrensschritt die angereicherte Komponente bis zur geförderten Reinheit mittels einer Destillationseinheit aufdestilliert wird, und das dabei anfallende leichter oder schwerer siedende Gemisch der Pervaporation wieder zugeführt wird. Der Rückstrom von der Destillation zur Pervaporation erfordert ein im kontinuierlichen Gleichgewicht befindliches Kolonnensystem, um eine kontinuierliche Trennung des Gemisches durchzuführen. Die Teilströme von der Destillation zur Pervaporation werden als Seitenabzug im Verstärkungsteil entnommen, wobei der Rückstrom stetig und mit konstanter Zusammensetzung erfolgt. Durch die Optimierung des Drucks in der Destillationskolonne ist es möglich, die Kondensationswärme aus der Destillation für die Pervaporation im Wärmeverbund zu nutzen. Dies setzt voraus, dass die Membrantrenneinrichtung und die Destillationseinrichtung synchron und stets kontinuierlich im Verbund betrieben werden.In DE 43 03 528 A1 Furthermore, a method for separating liquid mixtures having azeotropic boiling behavior by interconnecting pervaporation and distillation is described, wherein in a first process step by pervaporation, a mixture is concentrated to such an extent that the azeotropic composition is exceeded and in a second process step, the enriched component to the promoted purity is distilled by means of a distillation unit, and the resulting lighter or heavier boiling mixture of pervaporation is fed back. The reflux from the distillation to the pervaporation requires a continuous equilibrium column system to carry out a continuous separation of the mixture. The partial streams from the distillation to the pervaporation are taken off as side draw in the enrichment section, wherein the return flow takes place continuously and with constant composition. By optimizing the pressure in the distillation column, it is possible to use the heat of condensation from the distillation for pervaporation in the heat network. This presupposes that the membrane separation device and the distillation device are operated synchronously and always continuously in a network.

Überdies ist aus EP 0 596 381 A1 ein weiteres kontinuierliches Verfahren zum Abtrennen von Trioxan aus einem wässrigen Gemisch bekannt, wobei Wasser dem Gemisch durch Pervaporation entzogen wird und das an Wasser verarmte Gemisch (Retentat) durch Retifikation in Trioxan und ein azeotropes Gemisch aus Trioxan, Wasser und Formaldehyd zerlegt wird.Moreover, it is off EP 0 596 381 A1 discloses a further continuous process for separating trioxane from an aqueous mixture wherein water is removed from the mixture by pervaporation and the water-depleted mixture (retentate) is decomposed by trioxane and an azeotropic mixture of trioxane, water and formaldehyde.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rückgewinnung von Lösemitteln aus Gemischen bereitzustellen, so dass ein Lösemittel mit einer hohen Reinheit auf einfache Weise gewonnen wird und wobei es möglich sein soll, dass kleinere tägliche Mengen von ca. 10 kg bis 100 kg an Lösemittelgemisch wirtschaftlich am Ort der Entstehung verarbeitet und gereinigt werden können.outgoing from this prior art, it is an object of the present invention a method and apparatus for recovering solvents from mixtures to provide a solvent with a high purity is obtained in a simple way and where it should be possible that smaller daily Quantities of about 10 kg to 100 kg of solvent mixture economically can be processed and cleaned at the place of origin.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, dass die Energie für den Membrantrennprozess und für den Destillationsprozess mittels einer gemeinsamen Heizung bereitgestellt wird.Is solved this task according to the inventive method in that the energy for the membrane separation process and for provided the distillation process by means of a common heating becomes.

Beide Funktionsteile, Membrantrenneinrichtung und Destillationseinrichtung, sind hierfür zu einer Einheit gekoppelt und beziehen gemeinsam ihre benötigte Prozessenergie aus der Sumpfumlaufbeheizung der Destillation. Die neben den Zielprodukten naturgemäß als Nebenprodukte entstehenden, nicht ausreichend getrennten Gemische jeder Stufe verbleiben im Prozess und werden jeweils von der anderen Stufe zur Aufarbeitung übernommen. Die trennaktiven Schritte, destillative Rektifikation und Membranseparation, werden vorzugsweise diskontinuierlich in koordinierten parallelen und seriellen Programmschritten derart betrieben, dass die interne Übertragung von Stoffströmen auf die jeweils andere Stufe jeweils immer dann erfolgt, wenn diese in der erreichten Konzentration für die weitere Ruftrennung einen höheren Wirkungsgrad erlangt. Somit wird ein Verfahren bereitgestellt, bei denen durch eine Destillation mit integriertem Membrantrennkreis das Trenngemisch und die Nebenstromgemische des Verfahrens in ein Permeat und ein Retentat getrennt werden und das reine Medium als Destillat des Retentats gewonnen wird.Both Functional parts, membrane separation device and distillation device, are for this coupled to a unit and collect together their required process energy from the bottom circulation heating of the distillation. The next to the target products naturally as by-products resulting, not sufficiently separated mixtures of each stage remain in the process and are each taken over by the other stage for processing. The separation-active steps, distillative rectification and membrane separation, are preferably discontinuous in coordinated parallel and serial program steps operated such that the internal transmission of material flows on the other level always takes place, if this in the achieved concentration for the further call separation one higher Achieved efficiency. Thus, a method is provided in those by distillation with integrated membrane separation circuit the separation mixture and the side stream mixtures of the process in a Permeate and a retentate are separated and the pure medium as Distillate of the retentate is recovered.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass einem wasserhaltigen Rohmedium, das Wasser mittels der Membrantrenneinrichtung entzogen wird und dem verbleibenden Gemisch mit dem Lösemittel in einem kombinierten Schritt das Lösemittel in einer hohen Reinheit entzogen wird. Durch die Art der integrativen Kombination einer Destillationseinrichtung mit einer Membrantrenneinrichtung wird eine wirtschaftliche Rückgewinnung von Lösemitteln auch in kleintechnischem Maßstab erreicht. Hierbei werden aus sporadisch anfallenden Gemischen reine Lösemittel gewonnen, wobei die Gemische Azeotrope bilden können und in der Zusammensetzung stark schwanken. Die im Aufbau einfache Anlage kann durch vorhandenes Laborpersonal leicht betrieben und bedient werden.The Invention is based on the idea that a hydrous crude medium, the water is removed by means of the membrane separation device and the remaining mixture with the solvent in a combined Step the solvent is extracted in a high purity. By the nature of the integrative Combination of a distillation device with a membrane separator will be an economic recovery of solvents also on a small scale reached. Here, sporadic mixtures are pure solvent obtained, wherein the mixtures can form azeotropes and in the composition vary greatly. The plant simple in construction can by existing Laboratory staff easily operated and operated.

Außerdem werden toxische Abfälle vermieden. Erfindungsgemäß wird an der Destillationseinrichtung das Lösemittel gewonnen. Ein Austrag des Lösemittels durch die Membrantrenneinrichtung erfolgt nicht.In addition, will toxic waste avoided. According to the invention is at the distillation device recovered the solvent. A discharge of the solvent does not occur through the membrane separator.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das Permeat kondensiert, wobei im Permeat enthaltene, nicht kondensierte Fraktionen in das Retentat zurückgeführt werden. Dadurch werden Lösemittelbestandteile des wasserreichen Membranpermeats zurückgeführt, so dass im Effekt nur Wasser mit der Membrantrenneinrichtung ausgetragen bzw. entzogen wird. Es wird somit gewährleistet, dass das Lösungsmittel nicht über die Membrantrenneinrichtung entfernt wird.According to one advantageous development of the invention, the permeate is condensed, wherein the non-condensed fractions contained in the permeate in the Retentate be recycled. As a result, solvent components the water-rich membrane permeates, so that in effect only Water discharged with the membrane separation device or withdrawn becomes. It is thus ensured that the solvent no over the membrane separator is removed.

Da das Retentat der Membrantrennstufe als Lösemittelkonzentrat ein Zwischenerzeugnis bildet, das von der Destillationsstufe aufgearbeitet wird und auch die geringen Lösemittelanteile des Permeats als Zwischenprodukt in den Prozess rücküberführt werden, gibt die Membranstufe kein Lösemittel (Medium) nach außen ab. Vorteilhafterweise werden die Permeate einer fraktionierenden Stufenkondensation unterzogen.There the retentate of the membrane separation step as a solvent concentrate an intermediate product forms, which is worked up by the distillation stage and also the low solvent content of the permeate are recycled as an intermediate in the process, the membrane stage does not give any solvent (Medium) to the outside from. Advantageously, the permeates of a fractionating Subjected to step condensation.

Liegt der Wassergehalt im Rohmedium sehr hoch, z.B. über 20 %, ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil, zur Senkung der Betriebsenergie eine Kosten mindernde Vorbehandlung durchzuführen. Dabei wird zunächst im Destillationsteil das Rohgemisch im Wassergehalt auf einen solchen Wert gemindert, bei dem die Abscheidung reinen Wassers im Sumpf der Destillation noch gewährleistet ist. Diese Vorbehandlung führt zu einem Trennmedium für die nachfolgenden Schritte, dessen Wassergehalt bereits nahe der Höhe des Azeotrops liegt.Lies the water content in the crude medium is very high, e.g. over 20%, allows the inventive arrangement the advantage of reducing the operating energy costs Pretreatment. It will be first in the distillation part, the crude mixture in the water content to such Value diminished, in which the separation of pure water in the swamp the distillation still guaranteed is. This pretreatment leads to a separation medium for the subsequent steps, whose water content is already close to the Height of Azeotrope lies.

Vorteilhafterweise werden die im Permeat enthaltenen, nicht kondensierten Fraktionen kondensiert.advantageously, are the non-condensed fractions contained in the permeate condensed.

Liegt der Wassergehalt im Rohmedium über einem festen Wert, z.B. 20 %, ist es von Vorteil, wenn das Rohmedium mittels der Destillationseinrichtung vorbehandelt wird. Dadurch wird erreicht, dass der Wassergehalt des Rohmediums auf einen niedrigeren Wert abgesenkt wird.Lies the water content in the raw medium over one fixed value, e.g. 20%, it is beneficial if the raw medium is pretreated by means of the distillation device. Thereby is achieved that the water content of the raw medium to a lower Value is lowered.

Insbesondere wird das Rohmedium als wässriges Rohmedium bereitgestellt.Especially the raw medium becomes aqueous Raw medium provided.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Membrantrenneinrichtung nach dem Prinzip der Pervaporation und Dämpfepermeation betrieben.According to one advantageous embodiment of the method, the membrane separation device after operated on the principle of pervaporation and vapor permeation.

In einer bevorzugten Weiterbildung wird das Permeat in seinem Wassergehalt erhöht und das Retentat in seinem Wassergehalt erniedrigt.In a preferred embodiment, the permeate is increased in its water content and the Re tentat in its water content lowered.

Zur Gewinnung des Lösungsmittels aus dem Retentat wird insbesondere der Wassergehalt des Retentats auf einen vorbestimmten Wert reduziert.to Recovery of the solvent from the retentate, in particular, the water content of the retentate reduced to a predetermined value.

Bevorzugterweise wird das Medium nach Erreichen eines vorbestimmten Wertes des Wassergehaltes im Retentat gewonnen.preferably, the medium becomes after reaching a predetermined value of the water content recovered in the retentate.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird aus einem lösemittelhaltigen Rohmedium wenigstens ein Lösemittel als Endprodukt gewonnen.at an advantageous embodiment of the method is from a solvent-based Raw medium at least one solvent recovered as end product.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird das im Wassergehalt eingestellte Retentat einer destillativen Behandlung zugeführt und wenigstens ein reines Lösemittel als Endprodukt gewonnen.at An advantageous development of the method is the water content adjusted retentate fed to a distillative treatment and at least one pure solvent recovered as end product.

Der einzustellende Restwassergehalt des Retentats wird bei Azeotrope bildenden Gemischen vorzugsweise so gewählt, dass der verbleibende Restwassergehalt bei der destillativen Behandlung als Vorlauf noch wirtschaftlich herausgeschnitten werden kann.Of the The residual water content of the retentate to be adjusted becomes azeotropic forming mixtures are preferably chosen so that the remaining residual water content in the distillative treatment as a lead still economical can be cut out.

Der einzustellende Restwassergehalt des Retentats wird bei nicht Azeotrope bildenden Gemischen vorzugsweise so gewählt, dass das Restwasser bei der destillativen Behandlung von Leichtsiedermedien im Destillationsrückstand oder bei Hochsiedermedien als Vorlauf noch herausgeschnitten werden kann.Of the to be adjusted residual water content of the retentate is not azeotropic forming mixtures preferably chosen so that the residual water at the distillative treatment of low-boiling media in the distillation residue or in high-boiling media as a lead still be cut out can.

Ferner wird die Aufgabe gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung dadurch gelöst, dass für die Membrantrenneinrichtung und die Destillationseinrichtung eine gemeinsame Heizung vorgesehen ist. Hierfür sind eine Membrantrenneinrichtung für die Trennung des Rohmediums in ein Permeat und ein Retentat, und dass eine Destillationseinrichtung zur Gewinnung des Mediums aus dem Retentat vorgesehen. Diese trennaktiven Stufen sind dadurch gekoppelt; dass sie Funktionsteile gemeinsam nutzen, insbesondere das Heizsystem, Sammelbehälter für Zwischenprodukte, Prozesssteuerung und Verrührung und unabhängig von der Art des Rohmediums auch eine gemeinsame Kühlmittelversorgung.Further The object is achieved according to the device according to the invention solved by that for the Membrane separation device and the distillation device a common Heating is provided. Therefor are a membrane separation device for the separation of the raw medium in a permeate and a retentate, and that a distillation device intended to recover the medium from the retentate. These separating active Stages are linked by it; that they share functional parts in common use, in particular the heating system, collecting tanks for intermediates, process control and agitation and independent the type of raw medium also a common coolant supply.

Die Vorteile, die durch die erfindungsgemäße Vorrichtungslösung erreicht werden, entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen, die oben im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verfahrenslösung genannt worden sind. Für die im Permeat enthaltenen, nicht kondensierten Fraktionen, ist wenigstens eine Kondensationseinrichtung für das Permeat vorgesehen.The Advantages achieved by the inventive device solution These are essentially the benefits that are related above called with the process solution according to the invention have been. For the non-condensed fractions contained in the permeate is at least one condensation device for the permeate is provided.

Vorteilhafterweise sind Rückführungsmittel für im Permeat enthaltene, nicht kondensierte Fraktionen zum Retentat ausgebildet.advantageously, are recycling agents for in the permeate included, uncondensed fractions formed to retentate.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, auf die im übrigen bezüglich aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen.The Invention will be described below without limiting the general inventive concept of exemplary embodiments with reference to the drawings, to the rest with respect to all not closer in the text explained details of the invention expressly is referenced. Show it.

1 den Grundaufbau der Vorrichtung, mittels der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann; 1 the basic structure of the device by means of which the method according to the invention can be carried out;

2 einen Querschnitt durch eine Membrantrenneinrichtung; 2 a cross section through a membrane separation device;

3 den prinzipiellen Aufbau einer alternativen Anordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und 3 the basic structure of an alternative arrangement for carrying out the method according to the invention and

4 den prinzipiellen Aufbau einer weiteren Anordnung. 4 the basic structure of another arrangement.

In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Elemente bzw. Teile mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass von einer erneuten Vorstellung jeweils abgesehen wird.In the figures are the same or similar elements or parts with provided with the same reference numerals, so that of a new idea each is apart.

In 1 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens schematisch dargestellt. Die Vorrichtung 10 verfügt über eine Destillationseinrichtung 13 mit einer Heizung 14, auf die eine zu trennende Flüssigkeit 11 als Ausgangsmedium eingangsseitig gegeben wird, und über eine Membrantrenneinrichtung 30. Ist der Wassergehalt der zu trennenden Flüssigkeit 11 bspw. über 20 %, wird eine Vortrennung z.B. mit einer Blasendestillation ausgeführt, so dass als Sumpf in der Destillationseinrichtung 13 eine Wasserfraktion mit hochsiedenden und nicht verdampfbaren Stoffen erhalten wird. Als Destillat wird die zu trennende Flüssigkeit 11 mit einem Wassergehalt von bspw. 20 % über eine Leitung 15 und ei nen Kondensator 16 kondensiert und in einen Behälter 20 zur Zwischenlagerung geleitet. Liegt der Anfangswassergehalt der zu trennenden Flüssigkeit von vornherein nicht höher als 20 %, entfällt die Vorbehandlung der zu trennenden Flüssigkeit 11 bzw. die Vordestillation.In 1 is a block diagram of an apparatus for carrying out the method shown schematically. The device 10 has a distillation facility 13 with a heater 14 to which a liquid to be separated 11 as input medium is given on the input side, and via a membrane separation device 30 , Is the water content of the liquid to be separated 11 For example, over 20%, a pre-separation is carried out, for example, with a bubble distillation, so that as the bottom in the distillation device 13 a water fraction is obtained with high-boiling and non-volatile substances. The distillate is the liquid to be separated 11 with a water content of, for example, 20% via a line 15 and a capacitor 16 condensed and into a container 20 directed to the intermediate storage. If the initial water content of the liquid to be separated from the outset is not higher than 20%, eliminating the pretreatment of the liquid to be separated 11 or the pre-distillation.

Die in die Destillationseinrichtung 13 eingebrachte und zu trennende Flüssigkeit 11 ist über Leitungen 17, 18 in einem Kreislauf mit einer Membrantrenneinrichtung 30 gekoppelt. Unter Einsatz der Heizung 14 wird die zu trennende Flüssigkeit erhitzt und über die Leitung 17 auf die Membrantrenneinrichtung 30 geleitet. Die Membrantrenneinrichtung 30 wird nach dem Prinzip der Dämpfepervaporation betrieben.The into the distillation device 13 introduced and to be separated liquid 11 is via lines 17 . 18 in a circuit with a membrane separator 30 coupled. Using the heater 14 the liquid to be separated is heated and passed over the line 17 on the membrane separation device 30 directed. The membrane separator 30 is operated according to the principle of vaporizing steam.

Das aus der Membrantrenneinrichtung 30 über die Leitung 18 geführte Retentat wird der Destillationseinrichtung 13 wieder zugeführt. Zusätzlich kann die im Behälter 20 gesammelte Flüssigkeit ebenfalls dem Retentat beigemischt werden.That from the membrane separation device 30 over the line 18 guided retentate is the distillation device 13 fed again. In addition, the in the container 20 collected liquid are also added to the retentate.

Mittels der Membrantrenneinrichtung 30 wird der erhitzten und zu trennenden Flüssigkeit Wasser entzogen, so dass das aus der Membrantrenneinrichtung 30 austretende Permeat in seinem Wassergehalt angereichert ist.By means of the membrane separation device 30 Water is withdrawn from the heated and liquid to be separated, so that from the membrane separation device 30 leaking permeate is enriched in its water content.

Da das austretende Permeat neben Wasser auch geringe Mengen Restbestandteile bspw. von Lösungsmitteln aufweist, wird das Permeat über eine Leitung 40 auf einen Kondensator 41 geleitet, so dass der Wasserbestandteil im Wesentlichen dort abgeschieden wird und über die Leitung 42 weggeführt wird. Der dabei nicht kondensierte Lösemittel-Wassergemisch-Anteil wird als Restdampf über eine Leitung 43 von einer Pumpe 45 angesaugt und über einen weiteren Kondensator 44 geleitet, so dass das restliche Lösemittel- Wasser-Gemisch im Behälter 20 abgeschieden und gesammelt wird. Infolge der Rückführung des Lösemittel-Wasser-Gemischs werden lösemittelhaltige Bestandteile vom austretenden Permeat abgetrennt und dem lösemittelhaltigen Retentat beigefügt, so dass der Wassergehalt der zu trennenden Flüssigkeit herabgesetzt wird, ohne dass Lösemittel verloren geht. Da der zu trennenden Flüssigkeit zunehmend Wasser mittels der Membrantrenneinrichtung entzogen wird, sinkt die Entwässerungsgeschwindigkeit im Membrankreislauf mit zunehmendem Trocknungsgrad des umlaufenden Retentats stetig. Daher ist es empfehlenswert, dass der Pervaporations-Kreislauf nicht bis zur totalen Trockenheit betrieben wird, sondern dass das Retentat einen geringen Restwassergehalt von < 1 %, vorzugsweise < 0,5 %, aufweist, sofern das Rohgemisch Wasser-Azeotrope bilden kann. Der geringe Restwassergehalt wird in der nachfolgenden rektifizierenden Destillation des Gesamtretentats dann als Vorlauf in der Form des Wasser-Lösemittel-Azeotrops, das die leichtestsiedende Fraktion bildet, komplett vorweg herausgeschnitten. Es wird in den Behälter 20 für Produkte und Zwischenprodukte der Membrantrenneinrichtung abgeleitet und verbleibt im Prozess. Der nachfolgende Hauptlauf der rektifizierenden Destillation besteht aus reinem wasserfreien Lösemittel, das die Ausbeute und das Zielprodukt bildet.Since the exiting permeate, in addition to water, also has small amounts of residual constituents, for example of solvents, the permeate is passed through a conduit 40 on a capacitor 41 directed so that the water component is essentially deposited there and over the line 42 is led away. The non-condensed solvent-water mixture portion is as residual vapor via a line 43 from a pump 45 sucked in and over another capacitor 44 directed so that the remaining solvent-water mixture in the container 20 is separated and collected. As a result of the recycling of the solvent-water mixture, solvent-containing components are separated from the exiting permeate and added to the solvent-containing retentate, so that the water content of the liquid to be separated is reduced without solvent being lost. As the liquid to be separated is increasingly withdrawn water by means of the membrane separation device, the dewatering rate in the membrane cycle decreases steadily with increasing degree of drying of the circulating retentate. Therefore, it is recommended that the pervaporation cycle is not operated to total dryness, but that the retentate has a low residual water content of <1%, preferably <0.5%, provided that the crude mixture can form water azeotropes. The low residual water content is then completely cut out in advance in the subsequent rectifying distillation of the total tetracycline as a precursor in the form of the water-solvent azeotrope which forms the light-boiling fraction. It gets into the container 20 derived for products and intermediates of the membrane separator and remains in the process. The subsequent main run of the rectifying distillation consists of pure anhydrous solvent which forms the yield and the target product.

In dem Behälter 50 wird die Ausbeute des Prozesses in Form eines Lösemittels mit einer hohen Reinheit gesammelt, die über eine Leitung 55 weggeführt wird.In the container 50 the yield of the process is collected in the form of a solvent of high purity, which is passed through a conduit 55 is led away.

Eine Besonderheit der Membrantrenneinrichtung 30 liegt bei der erfindungsgemäßen Betriebsweise darin, dass über den zeitlichen Verlauf des Membrantrennvorgangs die Membranen mit anfänglich sehr wasserreichen bis gegen Ende sehr wasserarmen Zulaufgemischen beaufschlagt werden, wobei auch die Temperatur der Memb ranoberflächen im Betrieb variieren können. Es ergibt sich entgegen der üblichen Betriebsweise kein dauerhafter stationärer Zustand im Membranbereich. Da die Membranen auf Veränderungen der Höhe des Wasseranteils des Trennmediums und unterschiedliche Temperaturen durch flächige Dehnung bzw. Kontraktion reagieren, muss dafür gesorgt sein, dass der Membransatz das durch erfindungsgemäße Verfahrensweise bedingte ständige Dehnungsspiel schadlos überstehen kann. Bei einer üblichen starren Fixierung der Membranen, z.B. durch Außenranddichtungen am Gehäuse, würden Membranen Scherkräften ausgesetzt sein und Falten bilden, so dass die Lebensdauern der Membranen deutlich herabgesetzt würden.A special feature of the membrane separation device 30 lies in the mode of operation according to the invention is that over the time course of the membrane separation process, the membranes with initially very water-rich until towards the end very low-water feed mixtures are applied, whereby the temperature of Memb ranoberflächen can vary during operation. It results in contrast to the usual mode of operation no permanent stationary state in the membrane area. Since the membranes react to changes in the level of the water content of the separation medium and different temperatures due to surface elongation or contraction, it must be ensured that the membrane set can withstand the damage caused by the procedure according to the invention continuous expansion game. In a conventional rigid fixation of the membranes, for example by outer edge seals on the housing, membranes would be exposed to shear forces and form wrinkles, so that the life of the membranes would be significantly reduced.

In 2 ist schematisch eine Membrantrenneinrichtung 30 im Querschnitt gezeigt, die das Dehnungsspiel nicht einschränkt und die erfindungsgemäße Verfahrensweise begünstigt. Die Membrantrenneinrichtung 30 weist ein zentrisch angeordnetes Permeatableitrohr 31 auf, das von tellerförmig angeordneten Membranen 34 umgeben ist. Die Membranflächen sind am Außenrand Rücken an Rücken miteinander verbunden und hermetisch gedichtet, so dass der Dehnschub bei unterschiedlich zugeführtem Wassergehalt des Trennmediums kompensiert wird. Dadurch werden Scherkräfte und Reibungskontakte am Gehäuse oder Außendichtungen vermieden. Die Membranen 34 und das Permeatableitrohr 31 sind in einem Gehäuse 38 mit einem Zulauf 32 und einem Ablauf 33 angeordnet.In 2 is schematically a membrane separation device 30 shown in cross section, which does not limit the expansion game and favors the procedure of the invention. The membrane separator 30 has a centrally arranged Permeatableitrohr 31 on, that of plate-shaped membranes 34 is surrounded. The membrane surfaces are connected at the outer edge back to back and hermetically sealed, so that the expansion thrust is compensated for differently supplied water content of the separation medium. As a result, shear forces and frictional contacts on the housing or outer seals are avoided. The membranes 34 and the permeate discharge tube 31 are in a housing 38 with a feed 32 and a process 33 arranged.

Als Membranen werden insbesondere lösemittelstabile Membranen mit einem selektiven Wassertransport eingesetzt. Diese Membranen können mit Membrantrennschichten auf der Basis organischer Polymere oder Copolymere sowie aus anorganischen Materialien in Form von selektiven Keramikschichten oder Keramik-Metall-Kombinationen bestehen.When Membranes are particularly solvent-stable Membranes used with a selective water transport. These Membranes can with Membrane separation layers based on organic polymers or copolymers and inorganic materials in the form of selective ceramic layers or ceramic-metal combinations consist.

In 3 ist eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Anordnung dargestellt. Hierbei wird der Inhalt des Behälters 20 während der Destillation mittels eines Wärmetauschers 23 und einer Pumpe 22 über eine Verbindungsleitung der Membrantrenneinrichtung 30 zugeführt. Die Membrantrenneinrichtung 30 trennt von dem im Behälter 20 angesammelten Gemisch überwiegend Wasser ab, während nachfolgend im Permeat enthaltene, nicht kondensierte Lösemittelreste in einen Behälter 12 zurückgeführt werden. In diesen Behälter 12, der der Destillationseinrichtung 13 vorgeschaltet ist, wird die zu trennende Flüssigkeit 11 eingelassen und mit den lösungsmittelhaltigen Stoffen des Permeats vermischt. Das am Kondensator 41 abgeschiedene Wasser des Permeats wird in einem Behälter 46 gesammelt und anschließend abgelassen.In 3 a further embodiment of the device according to the invention is shown in a schematic arrangement. This is the contents of the container 20 during the distillation by means of a heat exchanger 23 and a pump 22 via a connecting line of the membrane separation device 30 fed. The membrane separator 30 separates from that in the container 20 accumulated mixture predominantly water, while subsequently contained in the permeate, non-condensed solvent residues in a container 12 attributed to who the. In this container 12 , the distillation unit 13 is upstream, the liquid to be separated 11 taken in and mixed with the solvent-containing substances of the permeate. That at the condenser 41 separated water of the permeate is placed in a container 46 collected and then drained.

Während der Abtrennung des Wassers aus dem im Behälter 20 angesammelten Medium ist die Verbindung 17 geschlossen.During the separation of the water from the container 20 accumulated medium is the connection 17 closed.

In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung in einer Prinzipdarstellung gezeigt, wobei eine Rückführung der im Permeat enthaltenen, nicht kondensierten Lösemittel in den Behälter 20 erfolgt. Eine Pumpe 21 fördert bei dieser Ausführungsform das heiße Medium aus dem beheizten Bodenraum der Destillationseinrichtung 13 gemeinsam mit den Zwischenprodukten des Behälters 20 durch die Membrantrenneinrichtung und bildet so den Entwässerungskreislauf des Systems.In 4 a further embodiment of the device is shown in a schematic diagram, wherein a return of the non-condensed solvent contained in the permeate in the container 20 he follows. A pump 21 promotes the hot medium from the heated floor space of the distillation device in this embodiment 13 together with the intermediates of the container 20 through the membrane separation device, thus forming the drainage loop of the system.

Der Kondensator 41 wird in allen drei gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsformen (1, 3, 4) mit einer Oberflächentemperatur von z.B. 275 °K betrieben, so dass Wasser unter dem vorherrschenden Vakuum abgeschieden wird, das über die Leitung 42 abgeführt wird.The capacitor 41 is shown in all three shown embodiments of the invention ( 1 . 3 . 4 ) is operated at a surface temperature of, for example, 275 ° K, so that water is deposited under the prevailing vacuum, via the line 42 is dissipated.

Die Destillationseinrichtung 13 wird nach dem Prinzip der Rektifikationsdestillation betrieben, wobei das Erstdestillat der Rektifikation bei Abtrennung des Lösungsmittels aus dem Retentat einen Vorlauf bildet, so dass infolge der Sumpfkonzentration oberhalb eines Azeotrops verstärkt Wasser nahe der Azeotropzusammensetzung destilliert wird. Der Vorlauf wird in den Zwischenbehälter 20 abgeleitet. Nach Erreichen einer gewünschten Trockenheit des Destillatstroms wird das nachfolgende Destillat in den Behälter 50 geleitet und der Inhalt der Destillationseinrichtung 13 ausdestilliert.The distillation device 13 is operated on the principle of rectification distillation, wherein the first distillate of the rectification forms on separation of the solvent from the retentate a flow, so that due to the bottoms concentration above an azeotrope reinforced water is distilled near the azeotrope composition. The flow is in the intermediate container 20 derived. After achieving a desired dryness of the distillate stream, the subsequent distillate is added to the container 50 passed and the contents of the distillation device 13 distilled.

Beispiel 1example 1

Ein Gemisch von Acetonitril mit 50 % Wassergehalt soll mit einer Vorrichtung gemäß 3 behandelt werden. Die zu trennende Menge Acetonitril wird in den Behälter 12 gegeben, in dem sich zusätzlich 4,5 kg einer Mischung aus 14 % Acetonitril und 86 % Wasser als Nebenprodukte vorangegangener Aufbereitungsgänge befinden. Zum Start wird die Gesamtmenge von 34,5 kg des Gemisches mit 45,2 %, Acetonitril und 54,8 % Wasser sowie darin gelösten Salzen in die Destillationseinrichtung 13 geleitet. Mit einer Heizleistung von 6 kW wird bei einem Rücklaufverhältnis von 2:1 die eingelassene Menge in der Destillationseinrichtung 13 fraktioniert. Das Destillat wird kondensiert und gelangt in den Behälter 20. Nach 3,5 Stunden wird die Rektifikation beendet. Der in der Destillationseinrichtung 13 verbleibende Sumpf besteht neben Salzen aus Wasser und ggf. Schwersiedern sowie Acetonitril mit ca. 0,02 %. Dieser verbleibende Sumpf wird nach Rektifikationsende weiterhin als Heizfluid für die Membraneinrichtung 30 verwendet. Durch Zugabe von Chlorbleichlauge wird die restliche organische Substanz im Wassersumpf zerstört sowie das Acetonitril in das ungefährliche Ammoniumazetat umgewandelt. Mittels der Pumpe 21 und dem Wärmetauscher 23 sowie weiteren Leitungen wird der Heizkreis zur Versorgung der Membrantrenneinrichtung aus dem Destillationssumpf gebildet. In dem Behälter 20 befinden sich 19,54 kg 80%-iges Acetonitril mit einem Wasseranteil von 20 %.A mixture of acetonitrile with 50% water content is intended with a device according to 3 be treated. The amount of acetonitrile to be separated is added to the container 12 4.5 kg of a mixture of 14% acetonitrile and 86% water as by-products of previous treatment courses. At the start, the total amount of 34.5 kg of the mixture with 45.2%, acetonitrile and 54.8% water and dissolved salts in the distillation device 13 directed. With a heating power of 6 kW at a reflux ratio of 2: 1, the amount introduced in the distillation device 13 fractionated. The distillate is condensed and enters the container 20 , After 3.5 hours, the rectification is stopped. The in the distillation device 13 remaining sump consists besides salts of water and possibly high-boiling and acetonitrile with approx. 0.02%. This remaining sump, after the rectification end, continues to act as heating fluid for the membrane device 30 used. Addition of sodium hypochlorite destroys the residual organic substance in the sump and converts the acetonitrile into the harmless ammonium acetate. By means of the pump 21 and the heat exchanger 23 and further lines, the heating circuit for supplying the membrane separator is formed from the distillation bottoms. In the container 20 are 19.54 kg 80% acetonitrile with a water content of 20%.

Dem Inhalt des Behälters 20 wird bereits während des Laufs der Destillation durch den Membranstufenkreis 20, 23, 22, 30 Wasser entzogen. Der Kreislaufbetrieb wird fortgeführt, bis ein gewünschter Trockenheitsgrad des Acetonitrils erreicht ist. Die Dauer richtet sich dabei nach der Größe des Membrantrennmoduls und dem gewünschten Trockenheitsgrad. Im Rahmen dieses Beispiels wird die im Behälter 20 angesammelte Menge mit auf einen Anteil von 99,9 % Acetonitril getrocknet, so dass 15,015 kg als Retentat verbleiben.The contents of the container 20 is already during the course of the distillation through the membrane stage circuit 20 . 23 . 22 . 30 Deprived of water. The circulation operation is continued until a desired degree of dryness of the acetonitrile is reached. The duration depends on the size of the membrane separation module and the desired degree of dryness. In the context of this example, the in the container 20 accumulated amount with dried to a proportion of 99.9% acetonitrile, so that 15.015 kg remain as a retentate.

Das über die Membrantrenneinrichtung 30 abgetrennte Permeat summiert sich über die Prozessdauer auf 4,5 kg und besteht im Durchschnitt aus 86 % Wasser und 14 % Acetonitril. Der Kondensator 41, der mit einer Oberflächentemperatur von 275 °K betrieben wird, scheidet Wasser ab, das in dem gekühlten Behälter 46 unter dem vorherrschenden Vakuum gesammelt wird und eine Masse von 2,725 kg hat. Der am Kondensator 41 infolge des dort applizierten Unterdrucks nicht abgeschiedene Permeatdampf wird durch die Vakuumpumpe 45 in den Nachkondensator 44 geleitet und dort bei atmosphärischem Druck abgeschieden. Dort fallen 1,145 kg eines Kondensats mit 45 % Wasser und 55 % Acetonitril an und tropfen über eine Leitung in den Sammelbehälter 12.This via the membrane separation device 30 Separated permeate adds up over the process time to 4.5 kg and consists on average of 86% water and 14% acetonitrile. The capacitor 41 , which operates at a surface temperature of 275 ° K, separates water from that in the refrigerated container 46 is collected under the prevailing vacuum and has a mass of 2.725 kg. The at the condenser 41 as a result of the vacuum applied there, non-separated permeate vapor is passed through the vacuum pump 45 in the post-condenser 44 passed and deposited there at atmospheric pressure. There fall to 1.145 kg of a condensate with 45% water and 55% acetonitrile and drop through a pipe into the sump 12 ,

In die freie, trockene Destillationseinrichtung 13 wird anschließend das Acetonitril des Membrankreislaufes aus dem Behältnis 20 geleitet und nachfolgend mit einem Rücklaufverhältnis von 0,667 rektifiziert. Dabei wird ein Vorlauf von etwa 250-350 ml mit ca. 3-5 % Wasser in den Behälter 20 abgeleitet und anschließend das reine Acetonitril als Ausbeute mit einer Masse von 15 kg zum Behälter 50 ausdestilliert. Zum besseren Verständnis werden die sich ergänzenden Trennvorgänge bei 13 und 30 als Schrittfolge erklärt. Durch koordinative Prozesssteuerung werden die Trennschritte in der Ausführung gleichzeitig oder zeitlich überlappend abgewickelt.Into the free, dry distillation device 13 then the acetonitrile of the membrane circulation from the container 20 and subsequently rectified at a reflux ratio of .667. In this case, a flow of about 250-350 ml with about 3-5% water in the container 20 and then the pure acetonitrile as a yield with a mass of 15 kg to the container 50 distilled. For a better understanding, the complementary separation processes are added 13 and 30 explained as a step sequence. By coordinative process control, the separation steps in the execution are handled simultaneously or temporally overlapping.

Beispiel 2Example 2

Gemäß dem in 4 dargestellten Prinzip wird in der Destillationseinrichtung 13 eine Mischung aus gesammelten Lösemittelanteilen und den Zwischenprodukten des Behälters 20 mit einer Gesamtmasse von 28 kg eingefüllt, die aus 18 % Wasser und 82 % Azetonitril mit geringen Verunreinigungen durch organische Großmoleküle besteht. Das zu trennende Gemisch wird im Membrankreislauf bis auf 99,5 % und einer Menge von 22,3 kg entwässert. Das gebildete Permeat hat eine Masse von 5,7 kg und besteht aus 86,47 % Wasser und 13,53 % Acetonitril. Nach Verlassen des Membranmoduls gelangt das Permeat-Dampfgemisch auf den Kondensator 411, der mit Kühlsole von 272 bis 275 K betrieben wird. Dort kondensiert über die Prozessdauer eine Wasserfraktion aus, die sich in dem Behälter 46 mit 4,0 kg und 99,82 % Wasser sammelt.According to the in 4 illustrated principle is in the distillation device 13 a mixture of collected solvent fractions and the intermediates of the vessel 20 filled with a total mass of 28 kg, which consists of 18% water and 82% acetonitrile with little contamination by large organic molecules. The mixture to be separated is dewatered in the membrane circulation up to 99.5% and a quantity of 22.3 kg. The permeate formed has a mass of 5.7 kg and consists of 86.47% water and 13.53% acetonitrile. After leaving the membrane module, the permeate vapor mixture reaches the condenser 411 operated with cooling brine from 272 to 275 K. There condenses over the process time from a water fraction, which is in the container 46 with 4.0 kg and 99.82% water.

Die Restfraktion des Permeats von 1,7 kg mit 55 % Wasser und 45 % Acetonitril tropft in den Behälter 20. Bei einem Restwassergehalt im Sumpf der Destillationseinrichtung 13 von 0,5 % wird die Umwälzpumpe 21 abgestellt.The residual fraction of the permeate of 1.7 kg with 55% water and 45% acetonitrile drips into the container 20 , At a residual water content in the bottom of the distillation device 13 of 0.5% is the circulation pump 21 switched off.

Bei einem Rücklaufverhältnis von 0,5 und geringer Destillationsleistung wird ein Vorlaufdestillat mit ca. 14 % Wassergehalt über die Leitung 15 in den Behälter 20 geleitet. Dort wird es mit den Restpermeatfraktionen vereinigt. Nach etwa 1 Liter Vorlaufentnahme wird die Leitung 15 geschlossen und der Inhalt der Destillationseinrichtung 13 in den Behälter 50 überdestilliert. Als Ausbeute zur Wiederverwendung werden 21,5 kg Acetonitril mit hoher Reinheit und einem Wassergehalt < 0,1 % gewonnen. Die im Behälter 46 angesammelte Menge von 4 kg Wasser wird abgelassen, wobei durch den Zusatz von einer kleinen Menge Natriumperoxid oder Wasserstoffperoxid Acetonitrilspuren nach einer entsprechenden Verweildauer zerstört werden, so dass das angesammelte Wasser in ein Ausgusssystem abgelassen werden kann.At a reflux ratio of 0.5 and low distillation capacity, a feed distillate with about 14% water content is passed over the line 15 in the container 20 directed. There it is united with the residual permeate fractions. After about 1 liter of flow collection, the line 15 closed and the contents of the distillation device 13 in the container 50 distilled over. As a yield for reuse 21.5 kg of acetonitrile with high purity and a water content <0.1% are obtained. The in the container 46 accumulated amount of 4 kg of water is drained, with the addition of a small amount of sodium peroxide or hydrogen peroxide acetonitrile tracks are destroyed after an appropriate residence time, so that the accumulated water can be discharged into a spout system.

Im Behälter 20 der Vorrichtung für die Zwischenprodukte sind der nicht direkt verwertbare Rest mit 2,3 kg der Zusammensetzung von 54,53 % Acetonitril und 45,47 Wasser zusammengeführt, der dem Zulauf für einen nachfolgenden Durchgang zur Gewinnung des Lösemittels zugeschlagen wird.In the container 20 In the apparatus for the intermediates, the non-directly recyclable residue is combined with 2.3 kg of the composition of 54.53% acetonitrile and 45.47% of water added to the feed for a subsequent pass to recover the solvent.

Sofern sich Rückstände von Solids oder Hochliedern in der Destillationseinrichtung angesammelt haben, werden diese über eine Leitung in einen üblichen Entsorgungsbehälter für organische Abfälle zur Verbrennung abgelassen.Provided residues from Solids or high songs in the distillation device accumulated have, these are over a line in a usual disposal containers for organic Waste to Combustion drained.

Beispiel 3Example 3

Gemäß dem in 4 dargestellten Prinzip wird Propanol-2 gewonnen. Es wird eine Menge von 40 kg an zu trennender Flüssigkeit im Behälter 12 bereitgestellt, der in die Destillationseinrichtung 13 geleitet wird. Die Destillationseinrichtung 13 trennt das Gemisch aus 60 % Propanol-2, 39,9 % Wasser und 0,1 % gelöster Stoffe, bestehend aus Kaliumchlorid, Monosacchariden, löslichen Oligosacchariden und wenig Tensiden, bei einem Rücklaufverhältnis von 2:1 vor, wobei die Heizleistung ca. 6 kW beträgt. Das Destillat wird mittels des Kondensators 16 kondensiert, wobei die Ausbeute in den Behälter 20 geleitet wird. Nach 3,5 Stunden werden 30,77 kg 78 %-iges Propanol-2 mit 22 % Wasser erhalten. Aus dem vorhergehenden Trennprozess befinden sich im Behälter 20 weiterhin 0,41 kg gleicher Zusammensetzung, so dass insgesamt eine Menge von 31,18 kg bereitsteht. Im Destillationssumpf befinden sich 9,19 kg Wasser mit 0,04 kg gelösten Salzen und einer Restlast an Propanol-2 von < 300 ppm, die in eine Kläreinrichtung abgelassen werden.According to the in 4 represented principle, propanol-2 is obtained. There is a lot of 40 kg of liquid to be separated in the container 12 provided in the distillation device 13 is directed. The distillation device 13 separates the mixture of 60% propanol-2, 39.9% water and 0.1% dissolved substances, consisting of potassium chloride, monosaccharides, soluble oligosaccharides and low surfactants, at a reflux ratio of 2: 1, wherein the heating power about 6 kW is. The distillate is made by means of the condenser 16 condenses, with the yield in the container 20 is directed. After 3.5 hours, 30.77 kg of 78% propanol-2 are obtained with 22% water. From the previous separation process are in the container 20 still 0.41 kg of the same composition, so that a total of 31.18 kg is available. In the distillation bottoms are 9.19 kg of water with 0.04 kg of dissolved salts and a residual load of propanol-2 of <300 ppm, which are discharged into a clarifier.

Der Inhalt des Behälters 20 wird über die Leitung 18 in die Destillationseinrichtung 13 geführt, die als Rücklaufdestillation betrieben wird, während gleichzeitig der Destillationssumpf mittels der Membrantrenneinrichtung getrocknet wird. Nach 16 Stunden befinden sich 24,2 kg Retentat im Kreislauf mit 1 % Restwasseranteil. Als Gesamtpermeat fallen 6,97 kg mit einem Wasseranteil von 95 % an. Am Permeatkondensator 41 werden davon 6,25 kg Wasser abgeschieden. Beim zweiten Permeatkondensator 44 werden 0,7 kg einer Mischung mit etwa 50 % Propanol-2 und 50 % Wasser abgeschieden und in den Behälter 20 geleitet.The contents of the container 20 is over the line 18 into the distillation device 13 which is operated as reflux distillation, while the distillation bottoms are dried by means of the membrane separation device. To 16 Hours are 24.2 kg retentate in circulation with 1% residual water content. The total permeate is 6.97 kg with a water content of 95%. At the permeate condenser 41 6.25 kg of water are separated from it. For the second permeate condenser 44 0.7 kg of a mixture containing about 50% propanol-2 and 50% water are separated and placed in the container 20 directed.

Die Destillationseinrichtung 13 wird auf Teilentnahme geschaltet, und über die Leitung 15 wird ein Vorlauf des 99 %-igen Propanols-2 von ca. 0,2 kg in den Behälter 20 zum Permeat der Membranstufe geleitet und das reine 99 %-ige Propanol-2 in den Behälter 50 ausdestilliert. Danach werden 24 kg Propanol-2 der gewünschten Reinheit über die Leitung 55 abgefüllt.The distillation device 13 is switched to partial withdrawal, and over the line 15 is a flow of 99% propanol-2 of about 0.2 kg in the container 20 passed to the permeate of the membrane stage and the pure 99% propanol-2 in the container 50 distilled. Thereafter, 24 kg of propanol-2 of the desired purity over the line 55 bottled.

1010
Vorrichtungcontraption
1111
zu trennende Flüssigkeitto separating liquid
1212
Zwischenbehälterintermediate container
1313
Destillationseinrichtungdistillation device
1414
Heizungheater
1515
Leitungmanagement
1616
Kondensatorcapacitor
1717
Leitungmanagement
1818
Leitungmanagement
2020
Behältercontainer
2121
Pumpepump
2222
Pumpepump
2323
Wärmetauscherheat exchangers
3030
MembrantrenneinrichtungMembrane separation unit
3131
PermeatableitrohrPermeatableitrohr
3232
ZulaufIntake
3333
Ablaufprocedure
3434
Membranmembrane
3838
Gehäusecasing
4040
Permeatleitungpermeate
4141
Kondensatorcapacitor
4242
Leitungmanagement
4343
Leitungmanagement
4444
Kondensatorcapacitor
4545
Verdichtercompressor
5050
Behältercontainer
5151
Leitungmanagement
5555
Leitungmanagement

Claims (13)

Verfahren zur Gewinnung eines Mediums aus einem Rohmedium, wobei das Rohmedium mittels einer Membrantrenneinrichtung (30) in ein Permeat und ein Retentat getrennt wird und das Medium aus dem Retentat mittels einer Destillationseinrichtung (13) gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie für den Membrantrennprozess und für den Destillationsprozess mittels einer gemeinsamen Heizung (14) bereitgestellt wird.Process for obtaining a medium from a raw medium, the raw medium being separated by means of a membrane separation device ( 30 ) is separated into a permeate and a retentate and the medium from the retentate by means of a distillation device ( 13 ), characterized in that the energy for the membrane separation process and for the distillation process by means of a common heating ( 14 ) provided. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Permeat kondensiert wird, wobei im Permeat enthaltene, nicht kondensierte Fraktionen in das Retentat zurückgeführt werden.Method according to claim 1, characterized in that that the permeate is condensed, whereby in the permeate contained, uncondensed fractions are recycled to the retentate. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Permeat enthaltenen, nicht kondensierten Fraktionen kondensiert werden.Method according to claim 2, characterized in that that the non-condensed fractions contained in the permeate be condensed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmedium mittels einer Destillationseinrichtung vorbehandelt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the raw medium pretreated by means of a distillation device becomes. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohmedium als wässriges Rohmedium bereitgestellt wird.Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the raw medium as an aqueous Raw medium is provided. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membrantrenneinrichtung nach dem Prinzip der Pervaporation oder Dämpfepermeation betrieben wird.Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the membrane separation device according to the principle of pervaporation or vapor permeation is operated. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Permeat in seinem Wassergehalt erhöht wird und das Retentat in seinem Wassergehalt erniedrigt wird.Method according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the permeate in its water content elevated is and the retentate is lowered in its water content. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassergehalt des Retentats auf einen vorbestimmten Wert reduziert wird.Method according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the water content of the retentate a predetermined value is reduced. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium nach Erreichen eines vorbestimmten Wertes des Wassergehalts im Retentat gewonnen wird.Method according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the medium after reaching a predetermined value of the water content in the retentate is obtained. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem lösemittelhaltigen Rohmedium wenigstens ein Lösungsmittel als Endprodukt gewonnen wird.Method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that from a solvent-containing raw medium at least one solvent is obtained as a final product. Vorrichtung zur Gewinnung eines Mediums aus einem Rohmedium, wobei eine Membrantrenneinrichtung (30) für die Trennung des Rohmediums in ein Permeat und ein Retentat und eine Destillationseinrichtung (13) zur Gewinnung des Mediums aus dem Retentat vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass für die Membrantrenneinrichtung (30) und die Destillationseinrichtung (13) eine gemeinsame Heizung (14) vorgesehen ist.Device for obtaining a medium from a raw medium, wherein a membrane separation device ( 30 ) for the separation of the crude medium into a permeate and a retentate and a distillation device ( 13 ) are provided for recovering the medium from the retentate, characterized in that for the membrane separation device ( 30 ) and the distillation device ( 13 ) a common heating ( 14 ) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kondensationseinrichtung für das Permeat vorgesehen ist.Device according to claim 11, characterized in that in that at least one condensation device for the permeate is provided. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Rückführungsmittel für im Permeat enthaltene, nicht kondensierte Fraktionen zum Retentat ausgebildet sind.Device according to claim 11 or 12, characterized in that that repatriation agent for im Permeate contained, uncondensed fractions formed to retentate are.
DE10309832A 2002-03-07 2003-03-05 Method and device for obtaining a medium from a raw medium Expired - Lifetime DE10309832B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10309832A DE10309832B4 (en) 2002-03-07 2003-03-05 Method and device for obtaining a medium from a raw medium

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10209932 2002-03-07
DE10209932.4 2002-03-07
DE10309832A DE10309832B4 (en) 2002-03-07 2003-03-05 Method and device for obtaining a medium from a raw medium

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10309832A1 DE10309832A1 (en) 2004-02-05
DE10309832B4 true DE10309832B4 (en) 2007-02-15

Family

ID=30009724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10309832A Expired - Lifetime DE10309832B4 (en) 2002-03-07 2003-03-05 Method and device for obtaining a medium from a raw medium

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10309832B4 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114315641A (en) * 2022-01-04 2022-04-12 丽珠集团福州福兴医药有限公司 Purification and recovery method of acetonitrile waste liquid

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0596381A1 (en) * 1992-10-31 1994-05-11 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the separation of trioxane from aqueous mixture
DE4303528A1 (en) * 1993-02-06 1994-08-11 Basf Ag Process for separating liquid mixtures with azeotropic boiling behavior by connecting pervaporation and distillation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0596381A1 (en) * 1992-10-31 1994-05-11 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the separation of trioxane from aqueous mixture
DE4303528A1 (en) * 1993-02-06 1994-08-11 Basf Ag Process for separating liquid mixtures with azeotropic boiling behavior by connecting pervaporation and distillation

Also Published As

Publication number Publication date
DE10309832A1 (en) 2004-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0385119B1 (en) Mixture components separation and recovery process through evaporation
DE4402883A1 (en) Optimized process for the treatment of vapor-based vapor streams
DE2408638A1 (en) METHOD OF TREATMENT OF LIQUID FROM WOOL LAUNDRY
EP0216181B1 (en) Pervaporation process
DE2026421A1 (en) Method and device for the recovery of organic solvents
DE3602586A1 (en) METHOD FOR REFURBISHING ALTOEL
EP1018500B1 (en) Process for the isolation of glycols
DE10309832B4 (en) Method and device for obtaining a medium from a raw medium
EP0439770B1 (en) Process for removing harmful substances and recovering valuable substances from a coking plant waste water stream
DE4123827A1 (en) Membrane filter system - feeds part of recovered watery phase back to cleaning system for workpieces
DE2034372C3 (en) Method and apparatus for treating separation vapor from the fractionation of tall oil
DE3002984C2 (en) Process for the recovery of solvents from solvent-containing hydrocarbon phases in hydrocarbon refining systems
EP1078906B1 (en) Process for the removal of short chain fatty acids from aqueous glycerol solutions
DE19830046C1 (en) Removal of water from metalworking coolant-lubricating emulsions
EP0124507B1 (en) Process for obtaining furfural from spent acid liquors in the production of cellulose, and apparatus for carrying out said process
DE3236985C2 (en)
BE1029922B1 (en) Process and device for separating a hydrocarbon-containing feed stream by extractive distillation
EP3697520B1 (en) Glycol drying system and method for drying glycol
EP0094553B1 (en) Process for the environmentally non harmful recuperation of solvents
DE10021951C1 (en) Process and plant for the separation of heating substances from gases generated during wood processing
EP0939116B1 (en) Process and apparatus for the continuous treatment of vegetable and ester waste oils
DE663237C (en) Process and device for the recovery and purification of acetone, ethyl alcohol and butyl alcohol from gas solutions or from appropriately composed mixtures of other origins by uninterrupted distillation
DE3735868A1 (en) Process for recovering pure ammonia from ammonia waste water containing hydrogen sulphide and/or carbon dioxide
EP1174169A1 (en) Method of treatment of waste vegetable oils
DE748759C (en) Process for the separate production of phenols and neutral oils

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: HELMHOLTZ-ZENTRUM GEESTHACHT ZENTRUM FUER MATE, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: HELMHOLTZ-ZENTRUM GEESTHACHT ZENTRUM FUER MATE, DE

Free format text: FORMER OWNER: GKSS-FORSCHUNGSZENTRUM GEESTHACHT GMBH, 21502 GEESTHACHT, DE

Effective date: 20110208

R071 Expiry of right