DE1099518B

DE1099518B - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von AEthanol

Info

Publication number: DE1099518B
Application number: DEB47876A
Authority: DE
Inventors: Dr Wilhelm Ester
Original assignee: Bergwerksgesellschaft Hibernia AG
Current assignee: Bergwerksgesellschaft Hibernia AG
Priority date: 1958-02-17
Filing date: 1958-02-17
Publication date: 1961-02-16
Also published as: GB900627A

Description

DEUTSCHES

Die in verschiedenen Verfahren gewonnenen Rohalkohole sind bekanntlich mit einer Reihe von Stoffen verunreinigt, deren Beseitigung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist. Die üblichen Reinigungsverfahren arbeiten im allgemeinen so, daß die zu reinigende alkoholhaltige Flüssigkeit in eine Kolonne eingeführt wird, an deren unterem Ende man die zur Beseitigung der Verunreinigungen erforderliche Dampfmenge einführt. Die Verunreinigungen werden dann oben in der Kolonne abgezogen, während der gereinigte Alkohol einer Nachreinigung in einer Rektifiziervorrichtung unterworfen wird. Die Verunreinigungen enthalten noch erhebliche Mengen Alkohol, dessen Abtrennung sehr schwierig ist.

Speziell bei der Reinigung von aus der katalytischen Hydratation von Äthylen stammendem Alkohol kann man auch so verfahren, daß man zunächst den p_H-Wert des Reaktionsproduktes durch Zugabe alkalischer Stoffe zwischen 6 und 9 einstellt, wonach fraktioniert destilliert und die so erhaltene Äthanollösung in Gegenwart eines Nickelkontaktes hydriert und nochmals fraktioniert destilliert wird.

Während das letztgenannte Verfahren umständlich und kostspielig ist, haben die erstgenannten Verfahren vor allem den Nachteil, daß erhebliche Mengen an geringwertigen Alkoholen anfallen. Man hat deshalb vorgeschlagen, bei der Reinigung folgendermaßen zu verfahren. In einer Kolonne wird in der Mitte der Rohalkohol, am unteren Teil die zur Extraktion der Verunreinigungen erforderliche Dampfmenge aufgegeben, während im oberen Teil der Kolonne eine Berieselung mit reinem oder schwachem alkoholhaltigem Wasser erfolgt, und zwar derart, daß dort die Älkoholkonzentration 20% nicht überschreitet. An der Spitze der Kolonne werden die die Verunreinigungen in konzentrierter Form enthaltenden Dämpfe abgezogen, kondensiert und wieder auf den obersten Kolonnenboden zurückgeleitet, wobei jedoch eine Teilmenge des Kondensats so abgezogen wird, daß die abgezogene Menge der in der Ausgangsflüssigkeit enthaltenen Menge an Verunreinigungen entspricht. Im oberen Teil der Kolonne bildet sich dann eine Zone sehr konzentrierter Verunreinigungen. Man kann dieses Verfahren noch dadurch verbessern, daß man am Kopf der Kolonne einen Dekantierboden anordnet, um eine Trennung der dort angesammelten Flüssigkeit in eine obere, an Verunreinigungen reiche Schicht, die abgezogen wird, und eine untere Schicht zu erreichen. Auf diese Weise soll es möglich sein, Ausbeuten von mehr als 99,5% Reinalkohol zu erzielen. Tatsächlich aber hat sich gezeigt, daß das Verfahren für die Reinigung stark verunreinigter Synthesealkohole, die insbesondere größere Mengen an Äther und Aldehyden enthalten, nicht geeignet ist, da Verfahren und Vorrichtung
zur Reinigung von Äthanol

Anmelder:

Bergwerksgesellschaft Hibernia

Aktiengesellschaft,

Herne

Dr. Wilhelm Ester, Herne,
ist als Erfinder genannt worden

eine Trennung der Flüssigkeiten durch Dekantieren

ao wegen der ungenügenden Entmischung nicht möglich ist. Zur Vermeidung von Korrosionserscheinungen und zur Erhöhung des Reinigungseffektes ist es außerdem erwünscht, das aus dem unteren Teil der nachgeschalteten Kolonne auf den Kopf der ersten Kolonne gegebene Berieselungswasser (Lutterwasser) mit Alkali zu versetzen.

Hierbei entstehen jedoch durch den Gehalt des Rohalkohols an Aldehyden harzartige Produkte, die sich teilweise in Form von Verkrustungen auf den Kolonnenböden absetzen und zu einer Beeinträchtigung der Wirksamkeit der Kolonne führen. Diese Erscheinungen sind besonders dann sehr stark, wenn das Ausgangsäthylen vor der Synthese keiner gesonderten Hydrierung unterworfen wird.

Da infolgedessen das im Äthylen enthaltene Acetylen zum größten Teil in Acetaldehyd übergeführt wird, entstehen sehr starke Verkrustungs- und Verharzungserscheinungen, die eine betriebssichere Fahrweise unmöglich machen. Es ist außerdem notwendig, von Zeit zu Zeit das Verfahren zu unterbrechen und umständliche und kostspielige Reinigungsmaßnahmen vorzusehen. Nach dem bekannten Verfahren ist es im übrigen nicht ohne weiteres möglich, unmittelbar einen in geringer Konzentration vorliegenden Rohalkohol zu reinigen. Im allgemeinen geht man von 60- und mehrprozentigem Alkohol aus. Ist die Konzentration geringer, so müssen noch besondere Einrichtungen vorgesehen werden, mittels derer man eine vorherige Aufkonzentration erreicht.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung eines hochgereinigten Alkohols in sehr hoher Ausbeute aus einem Syntheseprodukt, wie es insbesondere bei der katalytischen Hydratation von Äthylen mittels auf porösen Trägerstoffen auf-

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gebrachten Phosphorsäurekontakten erhalten wird. Der bei der Synthese in etwa 10- bis 15°/oiger Konzentration angefallene Alkohol ist in erster Linie mit erheblichen Mengen an Aldehyden wie Acetaldehyd, Crotonaldehyd, Sorbinaldehyd, ferner mit Sauren sowie höheren Alkoholen und Äther, Estern wie Äthylacetat usw. verunreinigt.

Erfindungsgemäß erfolgt die Abtrennung dieser Verunreinigungen in der Weise, daß man den Rohalkohol, wie er bei der Synthese anfällt, ohne vorherige Aufkonzentrierung nicht auf die Mitte, sondern auf den oberen Teil einer ersten Waschkolonne aufgibt, während das am Boden einer nachgeschalteten !Rektifizierkolonne entnommene, vom Alkohol weitgehend befreite Lutterwasser, das einen p_H-Wert von 8 bis 12 hat, derart am oberen Teil der ersten Kolonne eingeführt wird, daß es einen oder wenige Böden unterhalb der Eintrittsstelle des Rohproduktes in die Kolonne eintritt, wobei das aus den abgezogenen Dämpfen der ersten Waschkolonne gewonnene Kondensat ganz oder teilweise auf eine zweite, kleinere Waschkolonne gegeben wird, während das gegebenenfalls verbleibende Restkondensat im Rücklauf auf die erste Waschkolonne zurückgegeben wird.

Das erfindüngsgemäße Verfahren löst demnach die Aufgabe, einen Alkohol von hoher Reinheit bei außergewöhnlich hoher Ausbeute ohne Verharzungs-■erscheinungen zu erzeugen dadurch, daß die Berieselung mit dem alkalischen Lutterwasser erst in einer Zone der Kolonne vorgenommen wird, die zum größten Teil frei von harzbildenden Verunreinigungen ist. Diese sind vielmehr konzentriert in der oberen Zone der Kolonne angesammelt, da sie infolge der großen Verdünnung des am Kopf aufgegebenen Rohalkohols größtenteils in den Vorlauf und nicht in den Nachlauf gelangen. Um die Alkoholmengen abzutrennen, die in den am Kopf der Kolonne abgezogenen Dämpfen etwa noch vorhanden sind, wird eine zweite wesentlich kleinere Waschkolonne nachgeschaltet, die nur als Füllkörperkolonne ausgeführt zu sein braucht und auf die das aus den Dämpfen gewonnene Kondensat oder die Dämpfe selbst aufgegeben werden. Ein Teil des Kondensats kann wieder im Rücklauf auf die ■erste Kolonne gegeben werden. Dadurch wird die Alkoholausbeute gegenüber den bisher üblichen Verfahren sehr wesentlich erhöht.

Der Zusatz von Alkali erfolgt zweckmäßig, nachdem das Lutterwasser aus der Rektifikationskolonne abgezogen ist bzw. vor seinem Eintritt in die Wasch-"kolonne. Es ist auch möglich, das Alkali bereits an ■der Rektifikationskolonne oberhalb des Eintritts des verdünnten Alkohols aufzugeben. Der Zusatz erfolgt dabei so, daß ein p_H-Wert des Lutterwassers zwischen 8 und 12 gewährleistet ist. Als alkalische Zusatzstoffe lcommen wäßrige oder alkoholische Lösungen beispielsweise der verschiedenen Alkali- oder Erdalkalihydroxyde und -carbonate in Betracht. Vorzugsweise wird Natrium- od,er Kaliumhydroxyd angewandt.

An Hand der Zeichnung kann eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens und einer hierzu verwendeten Einrichtung im einzelnen erläutert werden. Der 10- bis 15°/o.ige Alkohol tritt bei 1 in die Waschkolonne 2 ein. Die im oberen Teil der Kolonne 2 gesammelten Verunreinigungen gehen zum Rücklauf-Tsondensator 3, dessen Kondensat ganz oder teilweise durch Leitung 5 auf die zweite Waschkolonne 6 gegeben wird, während der gegebenenfalls verbleibende Rest als Rücklauf über Leitung 4 auf die Waschkolonne 2 zurückgeht. Am Böden der Kolonne 2 wird durch Leitung 9 die etwa 8 bis 12Vo Alkohol enthaltende Flüssigkeit abgezogen und der Rektifikation in Kolonne 12 zugeführt. Das am Boden dieser Kolonne abgezogene Lutterwasser geht nach Zusatz von so viel Alkali, daß ein p_H-Wert von 8 bis 12 gewährleistet ist, durch eine mit Pumpe 16 versehene Leitung zur Kolonne 2, wo es mit einer Temperatur von etwa 95 bis 100° C einem Boden unterhalb des Eintritts des Rohalkohols aufgegeben wird. Ebenso wird die am Boden der Kolonne 6 entnommene Flüssigkeit durch

ίο eine mit Pumpe 10 versehene Leitung auf die Kolonne 2 wieder aufgegeben.

Die aus Kolonne 6 abgezogenen Dämpfe gehen zum Kühler 7, wobei die als Kondensat angefallenen Verunreinigungen im Abscheider 8 abgetrennt werden.

Aus der Rektifikationskolonne 12 wird durch eine Leitung (in der Zeichnung nicht angegeben) der Reinaikohol in einer Ausbeute-von 99,8% abgezogen, während die am Kopf abgezogenen Dämpfe nach Kondensation im Kühler 13 teils wieder durch Leitung 14 im Rücklauf auf den Kopf der Kolonne zurückgeführt werden bzw. durch Leitung 15 zur Kolonne 2 gehen. Auf den Kopf der Kolonne 6 kann durch eine mit Pumpe 11 versehene Leitung noch weiteres Kondensat aufgegeben werden. Ebenso kann die zweite Waschkolonne 6 durch Leitung 17 mit Lutterwasser berieselt werden.

An Stelle der bei der katalytischen Hydratation von Äthylen mittels Phosphorsäurekontakten gewonnenen Alkohole können auch andere Alkohole, die in verdünnter Lösung vorliegen und ähnliche Verunreinigungen in größerer Menge enthalten, beispielsweise solche, die man bei der Äthylenhydratation mittels anderer Kontakte, wie Wolframoxyd, Titandioxyd usw. oder die man durch Gärung künstlicher oder natürlicher Stoffe erhält, auf die beschriebene Weise in guter Ausbeute mit hoher Reinheit gewonnen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die erfindungsgemäße Arbeitsweise für den im erstgenannten Verfahren angefallenen Alkohol besonders geeignet ist, da es mög-Hch ist, auf eine vor der Synthese erfolgende Hydrierung des im Ausgangsäthylen enthaltenen Acetylene zu verzichten.

Claims

Patentansprüche.·

1. Verfahren zur Reinigung von Äthanol, welcher durch katalytische Hydratation von Äthylen mittels Phosphorsäurekontakten als verdünnter Rohalkohol erhalten wurde und als Extraktionsmittel durch extraktive Destillation mit Wasser und durch Rektifikation, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohalkohol in etwa 10- bis 15°/oiger Konzentration auf den oberen Teil einer ersten W^Taschkolonne aufgegeben wird, während das am Boden einer nachgeschalteten Rektifizierkolonne entnommene, von Alkohol weitgehend befreite Berieselungswasser, das einen Pf₁-Wert von 8 bis 12 hat, derart am oberen Teil der ersten Kolonne eingeführt wird, daß es einen oder wenige Böden unterhalb der Eintrittsstelle des Rohproduktes in die Kolonne eintritt, wobei das aus den abgezogenen Dämpfen der ersten Waschkolonne gewonnene Kondensat ganz oder teilweise auf eine zweite Waschkolonne gegeben wird, während das gegebenenfalls verbleibende Restkondensat im Rücklauf auf die erste Waschkolonne zurückgegeben wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Waschkolonne (2), die am oberen Teil mit einer Leitung (1) zur Zuführung des Rohprodukts und

einer einen oder wenige Böden tiefer einmündenden, mit Pumpe (16) versehenen Leitung zur Zuführung des aus der Rektifikationskolonne (12) abgezogenen Berieselungswassers versehen ist, und eine weitere, der ersten Waschkolonne (2) nachgeschaltete und mit dieser und dem ihr zugeordneten Kondensator durch Leitungen (5, 10) verbundene Waschkolonne (6), wobei eine weitere Leitung (9) zur Weiterleitung der am Boden der Kolonne (2) abgezogenen Flüssigkeit auf die Rektifikationskolonne (12) vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1 118 406, 116 645;

USA.-Patentschrift Nr. 2 715 604.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen