DE1118753B - Verfahren zur kontinuierlich fraktionierten Destillation und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlich fraktionierten Destillation von Flüssigkeitsgemischen, z. B. Mischungen von Alkoholen und/oder Aldehyden und/oder Ketonen und/oder Fettsäuren, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die kontinuierlich fraktionierte Destillation solcher Mischungen erfolgt gewöhnlich dadurch, daß man das Gemisch in eine aufrecht stehende Fraktionierkolonne in einer gewissen Höhe über deren Boden einführt, eine Kopffraktion oben aus der Kolonne abführt, diese Fraktion kondensiert, einen Teil des so erhaltenen Kondensats gesondert sammelt und einen anderen Teil von ihm oben in die Kolonne zurückführt und weiter einen Teil der unten in der Kolonne gewonnenen Bodenfraktion gesondert sammelt und einen anderen Teil von ihr verdampft und in dieser Form wieder unten in die Kolonne einführt.

Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß die nichtflüssigen Verunreinigungen, die in der Ausgangsmischung enthalten sind oder während der Destillation gebildet werden, sich in der Bodenfraktion ansammeln und die erhaltene Bodenfraktion beträchtlich verunreinigen. Die erhaltene Bodenfraktion muß dann zur Reinigung in einem gesonderten Prozeß destilliert werden. Ein Zweck der Erfindung besteht darin, diesen Nachteil zu beheben.

Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren, bei welchem Mischungen von Verbindungen, insbesondere Fettsäuren, mittels einer aufrecht stehenden Destillationskolonne, in die die zu destillierende Mischung eingeführt wird, und mittels eines Verdampfers, der unten aus der Kolonne abgeführte Bodenfraktionsflüssigkeit verdampft, kontinuierlich fraktioniert werden und der erhaltene Dampf der Bodenfraktion in die Kolonne zurückgeführt wird, um die für die bezweckte Fraktionierung in der Kolonne erforderliche Wärme zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Dampfes der Bodenfraktion abgezogen und gesondert zu einer reinen Bodenfraktion, die nahezu frei von nichtflüchtigen Verbindungen ist, kondensiert wird.

Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung umfaßt eine Fraktionierkolonne, Hilfsmittel zur kontinuierlichen Fraktionierung eines dieser Kolonne zugeführten Flüssigkeitsgemisches, um eine flüchtigere Kopffraktion und eine weniger flüchtige Bodenfraktion zu erhalten, wobei diese Kolonne einen Auslaß für die flüssige Bodenfraktion und in ihrem Unterteil einen Einlaß für Bodenfraktionsdampf hat, ferner einen außerhalb der Kolonne angeordneten Verdampfer zum Verdampfen der flüssigen Boden-

fraktionierten Destillation

und Vorrichtung zur Durchführung

des Verfahrens

Anmelder:
Unilever N. V., Rotterdam (Niederlande)

Vertreter: Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann,
Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 2. Februar 1959 (Nr. 3638/59)

Joseph Gerrit Blitz, Viaardingen (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

fraktion, der mit dem genannten Flüssigkeitsauslaß der Kolonne verbunden ist und dessen Dampfraum mit dem genannten Bodenfraktionsdampfeinlaß der Kolonne in Verbindung steht, einen Kondensator für Bodenfraktionsdampf, eine Dampfverbindung zwischen dem Kondensator und dem Dampfraum des Verdampfers und Mittel zum Regeln der Dampfmengen, die durch die bezüglichen Dampfverbindungen strömen. Selbstverständlich kann der Kondensator statt mit dem Dampfraum des Verdampfers auch mit der Dampfleitung zwischen dem Verdampfer und der Kolonne oder, wenn dies auch weniger erwünscht ist, mit dem Dampfraum im Kolonnenunterteil verbunden sein. Der Kondensatauslaß des Kondensators kann mit einem mit einer Entlüftung versehenen Vorratsbehälter für das Kondensat verbunden sein.

Die Bodenfraktionsdampfmenge, die unten in die Kolonne zurückgeführt wird, wird vorzugsweise durch Regelung des Ausmaßes, in dem die Kondensation des übrigen Teiles des Bodenfraktionsdampfes in dem Kondensator stattfindet, geregelt. Diese Regelung kann erfolgen, indem Vorsorge dafür getroffen wird, daß die Kondensation mittels Kühlflächen stattfindet, die zum Teil in eine Menge des im Kondensator be-

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findlichen Kondensats eintauchen, und indem das tion statt. Die Kopffraktion wird oben aus der Ko-Ausmaß der Abfuhr des Kondensats aus dem Kon- lonne 13 durch eine Abfuhrleitung 14 in einen mit densator geregelt wird, wobei, wenn das Ausmaß der einer Entlüftungsleitung 15 α versehenen Kondensator Kondensation das vorausbestimmte Ausmaß der 15 geführt, um darin kondensiert zu werden. Das Kondensatabfuhr zu übersteigen sucht, die dadurch 5 Kopffraktionskondensat aus dem Kondensator 15 hervorgerufene Verkleinerung der den Dämpfen aus-' wird in einem Rückflußtrenner 16 getrennt, wobei ein gesetzten Kühlfläche durch das Steigen des Konden- Teil des Kondensats durch eine Leitung 17 oben in satspiegels im Kondensator das Ausmaß der Konden- die Kolonne 13 zurückgeführt wird, während der sation verringert, bis der anfängliche Zustand wieder- übrige Teil durch eine Leitung 17 α einem Behälter hergestellt ist. Diese Regelmethode ist von besonderem io 18 zugeführt wird, der mit einer Entlüftungsleitung Vorteil, wenn unter einem anderen Druck als dem 19 und einem Absperrventil 20 versehen ist.
Atmosphärendruck fraktioniert destilliert wird, z. B. Die abgetrennte Bodenfraktion in der Kolonne 13 bei einem schwankenden Druck, der beim Fraktionie- wird in Form eine Flüssigkeit durch eine Abfuhrren unter Vakuum auftreten kann. leitung 21 zu einem Verdampfer 22 geführt, der mit

Bei einer Vorrichtung, die zur Durchführung des 15 einer Heizschlange 23 und einem Ablaßabsperrventil bevorzugten Verfahrens unter einem vomAtmosphär- 23 a versehen ist. Der Verdampfer 22 kann von jeder druck abweichenden Druck, insbesondere unter Va- geeigneten Art sein. In dem Verdampfer 22 wird die kuum, geeignet ist, wird die Abfuhr des Kondensats flüssige Bodenfraktion in Dampf umgewandelt, von aus dem Kondensator durch ein Ventil geregelt, und dem ein Teil durch eine Leitung 24 in die Kolonne der Kondensator ist derart ausgebildet, daß er, wäh- 20 13 zurückgeführt wird; dieser Teil des Dampfes rend ein Teil seiner Kühlfläche in darin befindliches liefert die für die Fraktionierung benötigte Wärme. Kondensat eintaucht, bis zu einem Flüssigkeitsspiegel Der andere Teil des Bodenfraktionsdampfes wird aus -arbeitet, der durch Einstellung des genannten Ventils dem Verdampfer durch eine Leitung 25, die ein geregelt werden kann, da bei einem geringen Steigen Drosselventil 26 enthält, zur Kondensation in einem des Kondensatspiegels die Kühlung dadurch ab- 25 mit einer Entlüftungsleitung 28 versehenen Kondennimmt, daß eine geringere Kühlfläche für den Dampf sator 27 geführt. Aus dem Kondensator 27 wird die vorhanden ist, wodurch weniger Bodenfraktionsdampf verflüssigte Bodenfraktion durch eine Leitung 29 abkondensiert wird und der Kondensatspiegel im Kon- geführt und in einem mit Ablaßsperrventil 31 und densator sinkt, indem Kondensat in einem vorbe- Entlüftungsleitung 32 versehenen Behälter 30 gesamstimmten Ausmaß durch das Ventil fließt. Es ist 30 melt. Das Drosselventil 26 wird derart eingestellt, daß ersichtlich, daß durch diese Methode der Regelung die gewünschte Trennung der Ausgangsmischung in des Ausmaßes der Kondensation im Kondensator und eine Kopffraktion und eine Bodenfraktion erzielt des Ausmaßes, in dem Kondensat aus dem Konden- wird.

sator ausfließt, das damit zusammenhängende Aus- Unter einem nicht schwankenden Druck, z. B. dem

maß der Dampfzufuhr zu dem Kondensator und zu 35 Atmosphärendruck, kann die Destillation in dieser

der Kolonne trotz eintretender Druckschwankungen Vorrichtung ununterbrochen durchgeführt werden,

geregelt werden kann. ohne daß Änderungen in der Zusammensetzung der

Bei der Durchführung des Verfahrens unter einem gewonnenen Kopf- und Bodenfraktion auftreten,

anderen Druck als dem Atmosphärendruck würde die wenn das Drosselventil 26 einmal für einen geeigne-

mit einem Absperrventil versehene Kondensatabfuhr- 40 ten Dampfdurchlaß eingestellt ist. Wenn jedoch

leitung des Bodenfraktionskondensators in einen Be- , Druckschwankungen eintreten, was möglich ist, wenn

hälter ausmünden, der mit einer ein Absperrventil die Destillation z. B. unter Vakuum stattfindet, dann

aufweisenden Luftleitung versehen ist, und es würden führen diese Schwankungen wiederholt zu Änderun-

die Luftleitungen des Kopffraktionskondensators und gen in der Dampfgeschwindigkeit in der Kolonne 13

des Kopffraktionsbehälters ebenfalls mit Absperr- 45 und folglich auch in dem Widerstand in dieser Ko-

ventilen zu versehen sein, so daß der Druck in der lonne, wodurch die Druckdifferenz auf beiden Seiten

Vorrichtung geregelt werden kann. Bei der Destil- des Drosselventils 26 beeinflußt wird. Die bevorzugte

lation unter herabgesetztem Druck würden diese ein Ausführungsform der Vorrichtung, die nachstehend

Absperrventil enthaltenden Luftleitungen mit einer an Hand von Fig. 2 beschrieben wird, ist derart aus-

Vakuumleitung zu verbinden sein. 50 gebildet, daß sie solchen Druckschwankungen Rech-

Die Erfindung wird an Hand der schematischen nung trägt und sich besonders zur Anwendung bei

Zeichnung näher erläutert. Fraktionierungen unter verringertem Druck eignet.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung gemäß Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird ein Teil des der Erfindung, die dazu dient, durch unter Atmo- Bodenfraktionsdampfes aus dem Verdampfer 22 sphärendruck erfolgende Destillation eine hauptsäch- 55 durch die Leitung 25 in einen Kondensator 33 einlich aus zwei Komponenten bestehende Mischung in geführt, der mit Kühlflächen 34, 34 a und einem Abeine Kopffraktion und eine Bodenfraktion zu trennen. sperrventil 35 zur Regelung der Kondensatabfuhr

Fig. 2 stellt eine verbesserte Ausbildung eines Tei- durch die Leitung 29 versehen ist. Das Absperrventil

les der Vorrichtung gemäß Fig. 1 dar, die insbeson- 35 ist derart eingestellt, daß eine vorausbestimmte

dere zum Destillieren bei schwankenden Druckver- 60 Menge Kondensat nach dem Behälter 30 weiterbeför-

hältnissen, z. B. unter verringertem Druck, nament- dert werden kann, dessen Entlüftungsleitung 32 bei

lieh unter Hochvakuum, geeignet ist. der Ausführungsform gemäß Fig. 2 über ein Ab-

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 wird das zu sperrventil 36 mit einer Hauptvakuumleitung 37 vertrennende Flüssigkeitsgemisch mittels einer Pumpe bunden ist. Die Entlüftungsleitung 28 des Konden-10 durch eine Leitung 11 und einen Flüssigkeits- 65 sators 33 ist bei der Ausführangsform gemäß Fig. 2 messer 12 in die Destillationskolonne 13 eingeführt: über ein Absperrventil 38 ebenfalls mit der Hauptin dieser Kolonne findet in bekannter Weise die Vakuumleitung 37 verbunden, wobei dieses Absperr-Trennung in eine Bodenfraktion und eine Kopffrak- ventil 38 derart eingestellt ist, daß lediglich die nicht

kondensierbaren Gase, die infolge eines Hindurchsickerns in die Vorrichtung gelangt sein können oder anfänglich in der Ausgangsmischung gelöst waren, abgeführt werden. Die Entlüftungsleitung 15 α des Kopffraktionskondensators 15 und die Entlüftungsleitung 19 des Kopffraktionsbehälters 18 (die in Fig. 1, jedoch nicht in Fig. 2 dargestellt sind) sind bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 über Absperrventile ebenfalls mit der Vakuumleitung 37 verbunden.

Zu Beginn der Destillation wird das Absperrventil 35 geschlossen, bis der Kondensator 33 teilweise mit flüssiger Bodenfraktion gefüllt ist. Danach wird das Ventil 35 so weit geöffnet, daß die gewünschte Flüssigkeitsmenge abgeführt wird, so daß unter stabilen Betriebsverhältnissen der Flüssigkeitsspiegel in dem Kondensator 33 konstant ist. Wenn infolge einer Schwankung des Betriebsdrucks das Flüssigkeitsniveau in dem Kondensator 33 sinkt, wird die Kühlfläche für den Dampf vergrößert, so daß mehr Dampf durch die Leitung 25 strömt und demzufolge dem Sinken des Flüssigkeitsspiegels entgegengewirkt wird. Wenn infolge einer Schwankung des Betriebsdrucks der Flüssigkeitsspiegel in dem Kondensator 33 steigt, ist eine geringere Kühlfläche für den Dampf vorhanden, so daß weniger Dampf durch die Leitung 25 strömt und demzufolge dem Steigen des Flüssigkeitsspiegels entgegengewirkt wird. Außerdem bewirkt die Flüssigkeitssäule über dem Absperrventil 35, daß die Druckschwankung nur einen kleinen Prozentsatz der ganzen Druckabnahme durch das Ventil 35 bildet.

Beispiel 1

Eine Flüssigkeit, die aus 25% Pentylaldehyd, 70% Pentylalkohol und 5% chemischen Kondensationsprodukten, Wasser und Verunreinigungen besteht, wird mit einer Geschwindigkeit von 12 kg je Stunde kontinuierlich durch die Leitung 11 in die Destillationskolonne 13 der Vorrichtung gemäß Fig. 1 eingeführt, wobei immer unter Atmosphärendruck gearbeitet wird.

Der in der Kolonne 13 aufwärts steigende Dampf wird durch die Leitung 14 abgezogen, in dem Kondensator 15 kondensiert und derart geteilt, daß 3 kg je Stunde einer Kopffraktion in den Behälter 18 geführt und 30 kg je Stunde als Rückflüssigkeit, die aus 96% Pentylaldehyd, 2% Pentylalkohol und 2% Wasser und flüchtigen Verunreinigungen besteht, in die Kolonne 13 zurückgeführt werden.

Die in der Kolonne 13 herabfließende Flüssigkeit wird in den Verdampfer 22 eingeführt, in dem der größere Teil dieser Flüssigkeit verdampft wird. Von dem so erhaltenen Dampf werden ungefähr 7,2 kg je Stunde durch das Drosselventil 26 in den Kondensator 27 eingeführt, während der übrige Teil des Dampfes in die Kolonne 13 eingeführt wird. Ungefähr 99% der im Kondensator 27 kondensierten und dem Behälter 30 zugeführten Flüssigkeit bestehen aus Pentylalkohol, während der Rest aus Wasser, Pentylaldehyd und einer zu vernachlässigenden Menge chemischer Kondensationsprodukte besteht.

In dem Verdampfer 22 sammeln sich die weniger flüchtigen chemischen Kondensationsprodukte zusammen mit Pentylalkohol an (ungefähr 1,8 kg je Stunde). Diese angesammelten Produkte, die zu 33 % aus chemischen Kondensationsprodukten und zu 66% aus Pentylalkohol bestehen, werden intermittierend abgezogen.

In den meisten Teilen der Vorrichtung ist der Druck dem Atmosphärendruck nahezu gleich; in dem Verdampfer 22 liegt der Druck wegen der Druckabnahme in der Kolonne 13 etwas über dem Atmosphärendruck.

Beispiel 2

Bei einer verbesserten Vorrichtung, wie sie teilweise in Fig. 2 dargestellt ist, hat der absolute Druck in den Vakuumleitungen einen Wert von 7 mm Hg. Außer dem Absperrventil 38 sind alle Vakuumabsperrventile völlig geöffnet. Der absolute Druck in den Teilen 15, 18 und 30 beträgt also ebenfalls ungefähr 7 mm Hg. Das Ventil 38 ist in beträchtlichem Maß gedrosselt, so daß in dem Kondensator 33 der absolute Druck 8,5 mm Hg beträgt. Die Druckdifferenz auf beiden Seiten des Ventils 35 beträgt 8,5 — 7 = 1,5 mm Hg, zu dem der Druck einer Flüssigkeitssäule von etwa 1 m über dem Ventil (etwa 60 mm Hg) hinzugefügt werden muß, so daß die gesamte Druckdifferenz ungefähr 61,5 mm Hg beträgt.

Der Destillationskolonne 13 wird mit einer Geschwindigkeit von 88 kg je Stunde ein dunkles rotbraungefärbtes Fettsäuregemisch kontinuierlich zugeführt, das wie folgt zusammengesetzt ist:

C₁₀ Spuren

C₁₂ ungefähr44%

C₁₄ ungefähr 21%

C₁₆ ungefähr 15%

C₁₈ ungefähr 19%

Glyceride ungefähr 1 %

Die in der Kolonne 13 aufwärts steigenden Dämpfe werden abgezogen, kondensiert und wie im Beispiel 1 geteilt, und zwar in eine Kopffraktion von 31 kg je Stunde und eine Rückflußflüssigkeit von 200 kg je Stunde. Dieses kondensierte Produkt besteht zu 99 % aus C₁₂-Fettsäuren (Laurinsäure) mit Spuren anderer Fettsäuren.

Die unten aus der Kolonne 13 abgezogene Flüssigkeit wird in den Verdampfer 22 eingeführt, in dem der größere Teil der Flüssigkeit verdampft wird. Ein Teil der so erhaltenen Dämpfe wird in die Kolonne 13 und der übrige Teil in den Kondensator 33 eingeführt. Aus dem Kondensator 33 wird eine Flüssigkeitsmenge von 56 kg je Stunde durch das Ventil 35 in den Behälter 30 eingeführt. Diese Flüssigkeit ist wie folgt zusammengesetzt:

C₁₂ 14%

C₁₄ 33%

C₁₆ 23,5o/o

C₁₈ 29,5%

Die in einer SV/'-Lovibond-Zelle festgestellte Färbung dieser Flüssigkeit hat die Werte: 15 Gelb und 1,7 Rot.

In dem Kondensator 33 wird der Flüssigkeitsspiegel automatisch eingestellt, und zwar derart, daß eine genügende Kondensationsfläche vorhanden ist, um 56 kg je Stunde des aus dem Verdampfer 22 kommenden Dampfes zu kondensieren.

Aus dem Verdampfer 22 wird unten eine Menge von 0,9 kg je Stunde eines braunschwarzen Produktes abgezogen, das über 50% Glyceride enthält und im

übrigen aus hochsiedenden Produkten gespaltener Fettsäuren und gewissen Mengen nicht verdampfter Fettsäuren besteht.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur kontinuierlich fraktionierten Destillation von Mischungen von Verbindungen, insbesondere Fettsäuren, mittels einer aufrecht stehenden Destillationskolonne, in die das Ausgangsgemisch eingeführt wird, und eines Verdampfers, in dem unten aus der Kolonne abgeführte Bodenfraktion verdampft wird, wobei die so verdampfte Bodenfraktion in die Destillationskolonne zurückgeführt wird, um die für die bezweckte Fraktionierung in der Kolonne erforderliche Wärme zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Dampfes der Bodenfraktion abgezogen und gesondert zu einer reinen, von nichtflüchtigen Verbindungen freien Bodenfraktion kondensiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillation mittels eines in der zu dem Kondensator führenden Bodenfraktionsdampfleitung angeordneten Drosselventils geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem unter einem anderen Druck als Atmosphärendruck, insbesondere unter Vakuum gearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfuhr des gesondert zu kondensierenden Bodenfraktionsdampfes aus dem Kondensator mittels eines Drosselventils derart geregelt wird, daß während der Destillation der Kondensator teilweise mit kondensierter Bodenfraktion gefüllt bleibt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (27 bzw. 33) an der Dampfleitung zwischen dem Verdampfer (22) und der Kolonne (13) oder am Kolonnenunterteil angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (25) zwischen dem Kondensator (27) und dem Verdampfer (22) ein Drosselventil (26) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drosselventil (35) in der Ausgangsleitung (29) des Kondensators (33) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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