DE1769109A1

DE1769109A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Trennung azeotroper Mischungen durch Destillation unter Anwendung des Salzeffektes

Info

Publication number: DE1769109A1
Application number: DE19681769109
Authority: DE
Inventors: Shuzo Ohe
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1967-04-07
Filing date: 1968-04-04
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3681203A; GB1207613A; JPS4927028B1

Description

Herne, 8000 München 23,

Freiligrathstraße 19 r» - I l DLJDU Eisenacher Straße 17

Postfach 140 D 1 P I. - I Π g. R. H. Bahr Pat.-Anw. BeUIer

Dipl.-Phys. Eduard Betzier ^{Fernsprecher:} Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl

ANWÄLTE

_Te,e„_ani;r _v

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat München

Telex 08 229 853 Telex 05 245 62

π 1769109 _B„_klonl«„_:

Bayrische Vereinsbank München 952287 Dresdner Bank AG Herne 202 436 Postscheckkonto Dortmund 558 68

^Ref-^: M 00 818 /pa

in der Antwort bitte angeben

Zuschrift bitte nach:

München

Ishikawajima-Harima Jukogyo Kabushiki Kaisha, Tokyo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Trennung azeotroper Miöchungen durch Destillation unter Anwendung des Salzeffektes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Destillieren, um azeotrope Mischungen durch Zugabe eines Salzes aufzutrennen* Dieses Verfahren besitzt einen breiten Anwendungsbereich und läßt sich auf billige Weise durchführen, da nur eine geringe Salzmenge zugesetzt werden muß. Außerdem wird ein Produkt mit hoher Qualität erzielt, da kein Vermischen der zugesetzten Substanz mit dem Produkt eintritt. Durch einen zufriedenstellenden Dampf/Flüssigkeits-Kontakt, der aus der Tatsache resultiert, daß keine zwei flüssigen Phasen gebildet werden, wird ein extrem hoher Wirkungsgrad erreicht, Außerdem tritt infolge der Tatsache, daß Salz nur in dem Abstrippabschnitt in dem ersten Fraktionierturm vorliegt oder überhaupt kein Salz in allen Fraktioniertürmen zugegen ist, nur

009 8 51/1713 " ² "

eine geringe Wärmebelastung auf. Ferner liegen die Anlagekosten niedrig, da das Verfahren bei Atmosphärendruck durchgeführt wird.

Figur 1 zeigt die Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewichtsbeziehung bei dem üblichen Verfahren, bei welchem eine azeotrope Mischung destilliert und durch Änderung des Druckes aufgetrennt wird.

Figur 2 beschreibt die Beziehung zwischen gleichzeitig vorliegenden Lösungen in zwei flüssigen Phasen bei der üblichen Methode, die sich einer Dekantierung bedient. Figur 3 zeigt die Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewichtsbeziehung des Systems Isopropanol/Wasser/Calciumchlorid, das als Beispiel zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Destillationsverfahrens zur Auftrennung einer azeotropen Mischung (azeotrope Mischung mit einem minimalen Siedepunkt) verwendet wird. Die Figuren 4, 5 und 6 sind Fließbilder erfindungsgemäßer Vorrichtungen, die zur Verarbeitung von azeotropen Mischungen mit einem minimalen Siedepunkt verwendet werden können. Figur 7 zeigt die Dampf/Flüssigkeits-Qeichgewichtsbeziehung einer azeotropen Mischung mit einem maximalen.Siedepunkt (mit zugesetztem Salz).

Die Figuren 8 u-nd 9 sind Fließbilder der erfindungsgemäß zur Verarbeitung von azeotropen Mischungen mit einem maximalen Siedepunkt (vergleiche Figur 7) verwendeten Vorrichtungen.

Bisher wurden folgende drei Methoden zur Auftrennung azeotroper Mischungen durch Destillation verwendet:

a) Änderung des Druckes:

In einer gemischten Lösung mit der durch die ausgezogene Linie in Figur 1 wiedergegebenen Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewicht sbeZiehung kann ein azeotroper Punkt verschwinden und

- 3 -0 0 9 8 51/1713

eine neue Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewichtsbeziehung, wie sie durch die gestrichelte Linie wiedergegeben wird, erhalten werden, wenn der Gesamtdruck des Systems verändert wird. In einem derartigen Falle kann die azeotrope Mischung nach der gewöhnlichen Destillationsmethode durch Änderung des Betriebsdruckes des Fraktioneierturms aufgetrennt werden. Diese Methode erfordert jedoch, daß der Hauptkörper des Fraktionierturms sowie mit diesem in Beziehung stehende Anlageteile, wie beispielsweise der Kühler, der Aufkocher sowie die Rohre, druckbeständig oder vakuumdicht sind. Außerdem ist der Einbau eines Kühlers oder einer Vakuumpumpe erforderlich, wobei noch hinzukommt, daß der Druck während des Betriebs einreguliert werden muß.

b) Methode, welche sich der Dekantierung bedient: In einem bestimmten Bereich, der Flüssigkeitszusammensetzung können zwei flüssige Phasen in einer unvollständig mischbaren Lösung gebildet werden. Wie aus Figur 2 hervorgeht, überschreiten die Zusammensetzungen der entsprechenden flüssigen Phase den azeotropen Punkt. Daher ist es möglich, durch Dekantieren die kondensierte Flüssigkeit des Dampfes am Kopf des Fraktionierturms in den zwei Flüssigkeiten L- und Lp aufzutrennen, so wie dies aus der erwähnten Figur hervorgeht. Die Mischung kann auf diese Weise in jeweils eine reine Komponente durch Verwendung von zwei Fraktioniertürmen aufgetrennt werden. Diese Methode erfordert jedoch eine relativ große Wärmemenge, da die Flüssigkeit etwa auf Normaltemperatur abgekühlt werden muß, um in wirksamster Weise eine Bildung der zwei Flüssigen Phasen zu erzielen. Diese Methode besitzt den weiteren Nachteil, daß der Wirkungsgrad der Fraktionierttirme infolge der unvollständigen Auflösung der Flüssigkeit in den Fraktioniertürmen verschlechtert ist, wobei außerdem eine Kontrolle des Spiegels in der Dekantiervorriehtung notwendig wird.

00 9851/1713 - 4 -

c) Zugabe eines mitschleppend wirkenden Mittels: Die azeotrope Mischung kann durch Destillation getrennt werden, indem zuerst eine flüchtige dritte Verbindung zugesetzt wird, welche unterschiedliche Flüchtigkeiten der Komponenten verursacht und die Zusammensetzung des azeotroßen Punktes verschiebt. Gewöhnlich wird bei dieser Methode ein Dekantieren angewendet. Diese Methode besitzt die gleichen Nachteile wie die vorstehend beschriebene Methode b). Weiterhin ist eine beträchtliche Menge der mitschleppend wirkenden Verbindung sowie eine zusätzliche Energie zur Abtrennung der mitschleppend wirkenden Verbindung von dem Produkt erforderlich.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auftrennung azeotroper Mischungen durch Destillation. Durch dieses Verfahren werden die vorstehend beschriebenen Nachteile der bisher üblichen Methoden beseitigt. Das Verfahren besteht darin, daß zuerst eine zur Bildung einer azeotropen Mischung erforderliche Salzmenge zugesetzt wird, worauf anschließend weiteres Salz zugesetzt wird, um den Verlust an zugefügtem Salz auszugleichen. Dabei wird die Erzeugung eines Dampfes verursacht, der eine Zusammensetzung besitzt, die sich von derjenigen der azeotropen Mischung unterscheidet, wobei die azeotrope Mischung aufgetrennt wird und durch Destillation eine praktisch reine Komponente erhalten wird. Die das Salz enthaltende Lösung wird zu einer erneuten Verwendung rezyklisiert.

Die Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur 3, welch» die Dampf/Flüssigkeits-Gleichgewichtsbeziehung zeigt, sowie die Figuren 4, 5 und 6, welche Fließbilder der bevorzugten Aueführungsformen der Erfindung darstellen, beschreiben.

- 5 -009851 /1713

Die Destillationsmethode zur Auftrennung einer azeotropen Mischung gemäß vorliegender Erfindung "besteht in der Zugabe . eines nichtflüchtigen Salzes, wie "beispielsweise Calciumchlorid, zu einem die azeotrope Mischung "bildenden System, wie beispielsweise dem System Isopropanol/Wasser, um den azeotropen Punkt zu verschieben oder zu beseitigen, wodurch durch Destillation ein derartiges System Isopropanol/Wasser aufgetrennt wird und aus der azeotropen Mischung zwei reine Komponenten aus Wasser und Isopropanol gebildet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Methode besteht, wie aus den Figuren 4 und 5 hervorgeht, aus zwei Fraktionstürmen (1) und (2), dem Verdampfer (3) sowie der Konzentrierungsvorrichtung (4) und dem Rohr (-5)» welches den Kopf des Fraktionierturms (O-mit dem Mittelteil des Verdampfers (3) verbindet. Außerdem ist das Rohr (6), welches den Kopf des Verdampfers (3) mit dem Beschickungsabschnitt des zweiten Fraktionierturms (2) verbindet, das Rohr (7), welches den Kopf des zweiten Fraktionierturms (2) mit dem Rohr (5) verbindet, das Rohr (8), welches den Bodenteil des Verdampfers (3) mit dem entsprechenden Teil des ersten Fraktionierturms (1) verbindet, das Rohr (8), welches den Bodenteil des Verdampfers (3) mit dem Mittelteil der Konzentrierungsvorrichtung (4) verbindet, das Rohr (9), welches den Mittelteil des Verdampfers (3) mit dem Bodenteil der Konzentrierungsvorrichtung (4) verbindet, das Rohr (10), welches den Bodenteil des ersten Fraktionierturms (1) mit dem Mittelteil der Konzentrierungsvorrichtung (4) verbindet, das Rohr (10)·, welches den Mittelteil des ersten Fraktionierturms (1) mit dem Kopfteil der Konzentrierungsvorrichtung (4) verbindet, sowie das Rohr (12) vorgesehen, welches an dem Kopfteil der Konzentrierungsvorrichtung (4) sitzt und zur Abnahme des Produkts verwendet wird. Die Rohre (12)· und (13) werden zum Abziehen des Produktes aus dem Bodenteil der Fraktioniertürme (1) und (2) verwendet. Das Rohr (14) führt zu dem Beschickungsteil des ersten Fraktionierturmes f1).

-■ 6 - '

0 0 9 8 51/1713

Außerdem ist der Beschickungskanal (15), durch welchen das Salz in den Verdampfer (3) eingeführt wird, die Leitung (16), welche den Kopf des ersten Fraktionierturmes (1) mit dem Rohr (5) verbindet und den Kühler (18) zwischen seinen Enden trägt, sowie das Rohr (17), welches den Kopf des zweiten Fraktioniertürmes (2) und das Rohr (7) verbindet und zwischen seinen Enden den Kühler (18) aufweist, vorgesehen.

Wird das Material, welches das erwähnte Isopropanol-Wasser-System (mit der Zusammensetzung X-p-r) enthält, in den ersten Fraktionierungsturm an einer geeigneten Stelle an der Seite des Turms durch das Rohr (14) eingeleitet und destilliert, dann wird am Kopf des Turms (1) eine azeotrope Mischung der Zusammensetzung X_DI und eine Wasserlösung mit der Zusammensetzung X«7T|, welche das gelöste Salz enthält, erhalten, oder es fällt reines Wasser, welches die Komponente X^j enthält, am Boden des Turms (1) an.

Wird die azeotrope Mischung (Zusammensetzung: X-n-r), die am Kopf des ersten Fraktionierturms (1) erhalten wird, in den Verdampfer (3) mittels der Leitung (16), des Kühlers (18) und der Leitung (5) eingeleitet, dann wird die azeotrope Mischung (Zusammensetzung Χητ\ durch Betrieb des Verdampfers (3) in die Flüssigkeit (Zusammensetzung X™jt) mit einem höheren Siedepunkt als dem azeotropen Punkt und den Dampf (Zusammensetzung Χέιττ) mit einem höheren Siedepunkt als dem azeotropen Punkt aufgetrennt. Beispielsweise erhält man eine Flüssigkeit mit der Zusammensetzung X-p-r,, welche durch die Gleichgewichtskurve Isopropanol/Wasser/Calciumchlorid wiedergegeben wird, beispielsweise durch die gestrichelte Linie, sowie einen Dampf mit der Zusammensetzung Χρττ entsprechend der Gleichgewichtskurve des Isopropanol/Wasser-Systems, das durch die ausgezogene Linie wiedergegeben wird, und zwar in der Figur 3, in welcher der Mol-Prozentsatz an Isopropanol in der flüssigen

- 7 -009851/1713

Phase auf der Abszisse X^ und der Mol-Prozentsatz an Isopropanol in der Dampfphase auf der Ordinate Y- aufgetragen ist.

Wird der Dampf (Zusammensetzung Xp₁₁), dessen Siedepunkt höher als der azeotrope Punkt ist, in den zweiten Fraktionierturm (2) durch die Leitung (6) eingeführt und in diesem Turm destilliert, dann wird eine azeotrope Mischung mit der Zusammensetzung Xjyr-r (die gleiche wie X_Dj) am Kopf des Turmes erhalten, während die praktisch reine Komponente mit der Zusammensetzung X«rjj am Boden des Turms anfällt. Man erhält also reines Isopropanol, wenn man beispielsweise der Kurve des durch die ausgezogene Linie wiedergegebene Isopropanol/Wasser-System folgt.

Die azeotrope Mischung (Zusammensetzung X^-r-r (= X^j)) wird erneut dem Verdampfer (3) durch die Leitung (7) und die Leitung (5) zugeführt, so daß auf diese Weise eine Rezyklisierung zwischen dem Verdampfer (3) und dem zweiten Fraktionierturm (2) erfolgt. In der Zwischenzeit kann die praktisch reine Komponente X_Wtt» die am Boden des zweiten Fraktionierturms (2) anfällt, als Endprodukt durch die Leitung (13) entnommen werden.

Die azeotrope Mischung mit der Zusammensetzung Χ-ηχτ (^=χτ)τ)» die in den Verdampfer (3) von dem Kopf des zweiten Fraktionierturms (2) zugeführt wird, sowie die azeotrope Mischung mit der Zusammensetzung Xn-ry» die in den Verdampfer (3) von dem Kopf des ersten Fraktionierturms (t) eingeführt wird, werden in den Dampf mit der Zusammensetzung Χρττ» welcher dem zweiten Fraktionierturm (2) zugeführt wird, sowie in die Flüssigkeit Fq überführt, die ein Salz, wie beispielsweise Calciumchlorid enthält, wobei die Flüssigkeit kontinuierlich von dem Boden des Verdampfers abgenommen werden kann.

■ - 8 009851/1713

In dem durch die Figur 4 wiedergegebenen Fließbild wird die erwähnte Flüssigkeit kontinuierlich in dem Maße abgezogen, in welchem sie dem ersten Fraktionier turm (1) an einer geeigneten Stelle in der Nähe der BeschickungspTatte für das Material, die in dem !Turm vorgesehen ist, zugeführt wird, worauf sie erneut destilliert und dem Verdampfer über den Kopf des Turms zugeführt wird. Auf diese Weise wird folgender Rezyklisierungsweg hergestellt:

. Anreicherungsabschnitt des ersten Fraktionierturms (1) —*■ VeT- - dämpfer (3) —l· Anreicherungsabschnitt des ersten Fraktionierturms (1). Am Boden des ersten Fraktionierturms (1) werden das Material (Zusammensetzung Xp₁),das zugeführt worden ist, und ein Teil der Flüssigkeit X-,,, vom Boden des Verdampfers (3) in Form einer Flüssigkeit mit der Zusammensetzung Xw₁₁» die einen Feststoff, wie beispielsweise Calciumchlorid, enthält, gesammelt und der Konzentrierungsvorrichtung (4) zugeführt.

In der Konzentrierungsvorrichtung (4) wird die Flüssigkeit X_Wj, konzentriert, wobei eine Lösung aus der praktisch reinen Komponente X^-j- in dampfförmigen Zustand als Endprodukt vom Kopf der Konzentrierungsvorrichtung entnommen wird. Vom Boden der Kon- ) Zentrierungsvorrichtung (4) wird die konzentrierte Flüssigkeit mit der Zusammensetzung Χρττΐ» welche in den Verdampfer eingeführt und erneut der vorstehend erwähnten Trennmethode unterzogen wird, gesammelt. Auf diese Weise wird folgender Rezyklisierungsweg erhalten:

Abstrippabschnitt des ersten Fraktionierungsturms (1) —φ Konzentrierungsvorrichtung (4) —¥ Verdampfer (3) -+ Abstrippabschnitt des ersten Fraktionierturms (1).

— 9 —

009851/1713

Wie aus dem durch die Figur 5 wiedergegebenen Fließbild hervorgeht, wird die Flüssigkeit, welche kontinuierlich vom Boden des Verdampfers (3) abgezogen worden ist, der Konzentrierungseinrichtung (4) zugeführt. Die Konzentrierungseinrichtung (4) wird derart betrieben, daß die Konzentration der nicht-flüchtigen Komponente durch Verdampfung erhöht wird und ein Dampf erzeugt wird, der einen Siedempunkt besitzt, welcher höher ist als der azeotrope Punkt. Der erzeugte Dampf mit der Zusammensetzung Y_n wird dem ersten Fraktionierturm (1) durch die Leitung (1O)¹ zugeführt; Gleichzeitig wird die kontinuierliche Lösung mit der Zusammensetzung X_Q, welche die konzentrierte nichtflüchtige Komponente enthält, erneut dem Verdampfer (3) zugeführt. Auf diese Weise werden folgende Rezyklisierungswege gebildet, wobei dem Verdampfer (3) zusätzliches Salz zum Ausgleich für verloren gegangenesSalz zugeführt wird:

1. Erster Fraktionierturm (1) —> Verdampfer (3) —+ Konzentrierungsvorrichtung (4) —f erster Fraktionierturm (1).

2. Verdampfer (3) ~-¥ Konzentrierungsvorrichtung (4) —fr Verdampfer (3).

Gemäß dem durch die Figur 5 wiedergegebenen Fließbild kann eine Destillation durchgeführt werden, ohne daß dabei irgendein Salz in dem Fraktionierturm enthalten ist.

Die durch die Figuren 4 und 5 gezeigten Fließbilder geben eine Ausführungsform wieder, bei deren Durchführung die Konzentration des erzeugten Dampfes in der Konzentrierungsvorrichtung (4) niedriger ist als die azeotrope Zusammensetzung. Falls die Konzentration des erzeugten Dampfes höher als die azeotrope Zusammensetzung ist, verfährt man nach der Methode, wie sie durch das Fließbild gemäß Figur 6 wiedergegeben wird.

- 10 009851/1713

- ίο -

Bei der Durchführung der Methode, die durch dieses Fließbild veranschaulicht wird, ist anstelle der Leitung (10)· von Figur 5 die Leitung (11) vorgesehen, welche die entsprechende Position des zweiten Fraktionierturms (2) mit dem Kopf der Konzentrierungsvorrichtung (4) verbindet. Die Konzentrierungsvorrichtung (4) wird in einer derartigen Weise betrieben, daß die Konzentration der nicht-flüchtigen Komponente durch Verdampfen erhöht wird und ein Verdampfen der Komponenten verursacht wird, die einen Siedepunkt besitzen, welcher höher ist als der azeotrope Punkt. Der erzeugte Dampf mit der Zusammensetzung Y_c wird in den zweiten Fraktionierturm (2) durch die Leitung (11) eingeführt, wobei gleichzeitig die konzentrierte Lösung mit der Zusammensetzung X_c, welche die konzentrierten nicht-flüchtigen Komponenten enthält, erneut dem Verdampfer (3) durch die Leitung (9) zugeführt wird. Auf diese Weise wird folgender Rezyklisierungsweg (wie im FaIi der durch Figur 5 wiedergegebenen Ausführungsform) eingehalten:

Verdampfer (3) —♦ Konzentrierungsvorrichtung (4) —> Ver- |^l dämpfer (3). Die Figur 7 zeigt die Dampf/Flüssigkeits-Gleich- J₁ gewichtsbeziehung einer azeotropen Mischung mit einem maxima- ^: »J len Siedepunkt (zugesetztes Salz), wobei auf der Abszisse '.',] der Mol-Prozentsatz in der flüssigen Phase und auf der Ordinate der Mol-Prozentsatz in der Dampfphase aufgetragen ist. Die Ausführungsformen auf der Grundlage dieser Figur werden durch die Figuren 8 und 9 wiedergegeben. Die Bezugszahlen der FigUÄi 8 und 9 entsprechen den Bezugszahlen der Figuren 4, 5 und 6. Die Bezugszahl (19) in Figur 9 zeigt das Rohr, welches den Boden des ersten Fraktionierturme (1) mit der Leitung (9) verbindet, während in den Figuren 8 und 9 die Bezugszahl (20) die Leitung kennzeichnet, welche den Boden des zweiten Fraktionierturms (2) mit dem Mittelteil des Verdampfer· (3) verbindet. Die Bezugszmhlen (21) und (22) kennzeichnen die Leitungen «um

0 0 9 a 5 1 / 1 7 1 3.

Abziehen des Produktes von dem Kopfteil der Türme (1) und (2), während die Bezugszahl (23) die Leitung kennzeichnet, welche den Kopfteil des Turms (1) mit der Leitung (21) verbindet, wobei der Kühler (18) zwischen den Enden dieser Leitung vorgesehen ist. Die Bezugszahl (24) kennzeichnet die Leitung, welche den Kopfteil des Turms (2) mit dem Rohr (22), in dessen Mitte sich der Kühler (18) befindet, verbindet.

Auf das durch die Figur 8 wiedergegebene Fließbild ist die gleiche Beschreibung gültig, die zur Erläuterung der Figur 4 weiter oben gegeben wurde, mit der Ausnahme, daß im Gegensatz zu dem durch die Figur 4 wiedergegebenen Fließbild, bei welchem das Salz, wie beispielsweise Calciumchlorid, auf dem Weg ¥erdampfer (3) —Y Abstrippabschnitt des ersten Fraktionierturms· (1) —♦ Konzentrierungsvorrichtung (4) —* Verdampfer (3) rezyklisiert wird, zusätzliches Salz zugeführt wird, um den Salzverlust in dem Verdampfer auszugleichen, wenn seine Konzentration beispielsweise ungefähr 4 Gewichts-^ beträgt, und eine feste Komponente, wie beispielsweise Calciumchlorid, nur in einem Teil des Abstrippabschnitts des ersten Fraktionierturms vorliegt, gemäß Figur 8 die feste Komponente gelöst wird und auf folgendem Wege rezyklisiert wird: Verdampfer (3) —Ψ Abstrippabschnitt des ersten Fraktionierturms (1) —+ Verdampfer (3). Die Konzentrierungsvorrichtung (4), die in Figur 4 gezeigt wird, ist in diesem Falle überflüssig.

Die Auftrennung einer azeotropen Mischung mit einem maximalen Siedepunkt ohne Anwendung der Konzentrierungsvorrichtung (4) ist vorteilhafter als die Auftrennung einer azeotropen Mischung mit einem minimalen Siedepunkt.

In den durch die Figur 4 wiedergegebenen Fließbild wird das gelüste Salz auf folgendem Wege rezyklisiert: Verdampfer (3) Konzentrierungsvorrichtung (4) —* Verdampfer (3), d. h.,

- 12 009851 /1713

daß die Rezyklisierung genau wie im Falle der durch die Figuren 5 und 6 wiedergegebenen Ausführungsformen erfolgt.

Bei der durch das Fließbild gemäß Figur 9 wiedergegebenen Ausführungsform wird das Material (Zusammensetzung X-pj) aus einer azeotropen Mischung mit einem maximalen Siedepunkt in den Beschickungsabsehnitt des ersten Fraktionierturms (1) eingeführt und in diesem Turm destilliert, wobei eine praktisch reine Lösung mit der Zusammensetzung X₀₁ als Endprodukt aim Kopf des Turms erhalten wird. Am Boden des Turms wird eine azeotrope Mischung in flüssiger Phase (Zusammensetzung Xu»-r) erhalten, und dem Verdampfer (3) zugeführt« In diesem Verdampfer, welchem vorher das nicht-flüchtige Salz zugesetzt worden ist, welches in ihm aufgelöst wird, erfolgt mit Hilfe des Salzes die Auftrennung der azeotropen Mischung in einen Dampf (Zusammensetzung Χρττ) mit einem Siedepunkt, der niedriger als der azeotrope Punkt ist, sowie eine Flüssigkeit (Zusammensetzung X_pc) mit einem Siedepunkt, der niedriger als der azeotrope Punkt ist. Der Dampf mit der Zusammensetzung Xpjj wird in den zweiten Fraktionierturm (2) durch die Leitung (6) überführt und in diesem zweiten Fraktionierturm destilliert, worauf er abschließend durch die Leitung (20) dem Verdampfer (3) erneut zugeführt wird. Das Produkt wird am Kopf des Turms gesammelt, während am Boden des Turms eine flüssige azeotrope Mischung mit der Zusammensetzung Xw-r-r anfällt.

Die flüssige azeotrope Mischung, die in dem Verdampfer (3) vergleiche Figur 7) erhalten wird und die Zusammensetzung mit einem Siedepunkt, der niedriger ist als der azeotrope Punkt, besitzt, wird durch den Boden des Verdampfers (3) der Konzentrierungsvorrichtung (4) zugeführt und in dieser Vorrichtung konzentriert, wobei ein Dampf alt der Zusammensetzung Ypjtt und eine Flüssigkeit mit der Zusammensetzung

- 13 -009851 /1713

(aufgetragen auf der gestrichelten Linie in Figur 7) erhalten wird. Der Dampf mit der Zusammensetzung Y-BT₁ wird in den ersten Fraktionierturm (1) an dem unteren Teil des Materialbeschickungsabschnitts eingeführt, während die Flüssigkeit Xyyj, erneut dem Verdampfer (3) durch die Leitung (9) zugeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Auftrennung einer aeeotropen Mischung durch Destillation unter Zugabe eines Salzes besitzt einige unerwartete Vorteile. Bei diesem Verfahren wird die kontinuierliche Zugabe von Salz zu der Flüssigkeit, welche bisher als schwierig angesehen wurde, weggelassen, wobei jedoch nichtsdestoweniger die azeotrope Mischung in erfolgreicher Weise destilliert und aufgetrennt werden kann, indem das anfänglich zugesetzte Salz durch die Fraktioniertürme, die Konzentrierungsvorrichtung und den Verdampfer rezyklisiert wird. Daher besitzt das erfindungsgemäße Verfahren folgende erhebliche Vorteile:

1.Es besitzt einen äußerst breiten Anwendungsbereich, da alle azeotropen Mischungen erfindungsgemäß aufgetrennt werden können, wenn das jeweils erforderliche Salz zur Verfugung steht, welches den azeotropen Punkt derartiger Mischungen verschieben oder beseitigen kann.

2. Das Verfahren arbeitet wirtschaftlich, da nur eine kleine Salzmenge zugegeben werden muß.

3. Das zugesetzte Salz ist nicht flüchtig, so daß es nicht in dem Produkt enthalten ist. Folglich wird immer ein Produkt mit hoher Reinheit erhalten.

4. Die Salzlösung gelangt nicht durch das Innere der Fraktioniertürme, so daß die Möglichkeit ausgeschlossen wird, daß

- 14 009851/1713

die Platten verstopfen oder verschmutzen, Salz auf der Oberfläche der inneren Wand abgeschieden wird sowie eine Korrosion durch die Salzlösung oder dergleichen verursacht wird. Auf diese Weise läßt sich das Verfahren in einfacher Weise durchführen, wobei die Notwendigkeit entfällt, den verwendeten Materialien besondere Aufmerksamkeit schenken zu müssen.

5. Durch das Fehlen von Salz innerhalb der Fraktioniertürme wird die Wärmebelastung der Türme sehr niedrig, was zur Folge hat, daß die Betriebskosten niedrig sind.

6. Die Auflösung des zugesetzten Salzes in der Flüssigkeit erhöht den Siedepunkt. Wird daher das Salz an dem Hittelteil des Fraktionierturms zugesetzt, dann gelangt das Salz nicht an eine Stelle, die höher als diejenige Stelle ist, an welcher es zugesetzt worden ist. Vielmehr liegt das Salz nur an Stellen vor, die niedriger sind als diejenigen Stellen, an denen das Salz zugegeben worden ist. Auf diese Weise wird eine Diskontinuitätslinie an der Stelle, an welcher die Salzlösunng eingeführt worden ist, gebildet, so daß sich ein konstanter Betrieb schwierig gestaltet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr ein einfacher Betrieb ermöglicht, da die vollständige Abwesenheit von Salz in den Fraktioniertürmen gewährleistet, daß ein kontinuierlicher Anstieg des Siedepunktes innerhalb der Fraktioniertürme allmählich vom Kopf bis zum Boden (vergleiche die Figuren 5, 6 und 9) erfolgt.

7. Der Rezyklisierungsweg der Salzlösung kann kürzer gemacht werden, da die Lösung nur durch den Verdampfer, die Konzentrierungsvorrichtung sowie durch den Verdampfer geleitet wird, wodurch die Menge an Salz, welche zu Beginn zugesetzt werden muß, auf ein Minimum herabgedrückt wird. Außerdem sind die Salzverluste während des Rezyklisierungsverfahrene (vergleiche

- 15 009851 /1713

- 15 die Figuren 5, 6 und 9) minimal.

8. Wird die Salzlösung konzentriert, dann ist das Ausmaß der Verdünnung der Verdampferflüssigkeit durch die Flüssigkeit der Konzentrierungsvorrichtung gering, da die Zusammensetzung der flüchtigen Komponente der Konzentrierungsvorrichtungsflüssigkeit derjenigen der Verdampferflüssigkeit ähnelt. Folglich wird eine hohe Konzentration des erzeugten Dampfes in dem Verdampfer gewährleistet (verlgleiche die Figuren 5, 6 und 9).

9. Die latente Verdampfungswärme ist im allgemeinen geringer, so daß eine thermische Wirtschaftlichkeit erzielt werden kann, da die Flüssigkeit der Konzentrierungsvorrichtung eine Zusammensetzung besitzt, welche derjenigen der azeotropen Mischung ähnelt, wobei diese Flüssigkeit eine größere Menge an der flüchtigen Verbindung mit einem niedrigen Siedepunkt enthält (vergleiche die Figuren 5, 6 und 9).

10. Hinsichtlich des Kontakts zwischen dem Dampf und der Flüssigkeit in den Fraktioniertürmen besteht keine Möglichkeit, daß zwei flüssige Phasen gebildet werden, da in den Türmen kein Salz auftritt. Da nur die flüchtigen Komponenten in den Türmen vorliegen, können die Türme in der gleichen Weise wie gewöhnliche Fraktioniertürme betrieben werden, so daß kein Wirkungsgradverlust (vergleiche die Figuren 5, 6 und 9) auftritt.

11. Die Anlagekosten können herabgesetzt werden, da unter Atmosphärendruck gearbeitet wird.

Patentansprüche;

009851/1713

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Auftrennen einer azeotropen Mischung durch Destillation unter Zugabe eines Salzes, dadurch ' gekennzeichnet , daß Salz der Lösung unter Bildung einer azeotropen Mischung zugesetzt wird, eine derartige Lösung in dem Verdampfer verdampft wird und ein Dampf erzeugt wird, der eine Zusammensetzung besitzt, die sich von derjenigen der azeotropen Mischung unterscheidet,

" durch Destillation die azeotrope Mischung in den Dampf und die Flüssigkeit unter Gewinnung einer praktisch reinen Komponente aufgetrennt wird und die das zugesetzte Salz enthaltende Lösung rezyklisiert wird, wobei die Notwendigkeit entfällt, kontinuierlich Salz zuzugeben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichn e t , daß Salz der Lösung zugesetzt wird und durch die Auflösung des Salzes in der Lösung eine azeotrope Mischung gebildet wird, worauf die azeotrope Mischung in einen Dampf mit einer Konzentration, die höher als der azeotrope Punkt ist, sowie eine Flüssigkeit mit einer Konzentration, die niedra-

) ger als der azeotrope Punkt ist, aufgetrennt wird, die Flüssigkeit mit der Konzentration, welche niedriger als der azeotrope Punkt ist, anschließend zu einem Dampf konzentriert wird, der höher als der azeotrope Punkt ist, und das zugesetzte Salz durch das Verdampfungsverfahren, das Konzentrierungsverfahren und erneut durch das Verdampfungsverfahren rezyklisiert wird.

3. Verrichtung b«t Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch

1 und 2, da&uaeeh gekenn ζ eichn et durch zwei oder mehrere Fraktioniertürme, welche an ihren benachbarten

- 17 0 0 9 8 5 1/1713

Köpfen oder Böden durch eine Rohrleitung verbunden sind, durch welche die azeotropen Mischungen oder andere Materialien von einem zu dem anderen Turm geschickt werden, wobei in der Mitte der Rohrleitung 'der Verdampfer angebracht ist,'ein Teil der Rohrleitung zum Transport der azeotropen Mischungen und anderer Materialien, welche den Endfraktionierturm und den ihm benachbarten Turm verbindet, derart angeordnet ist, daß die azeotropen Mischungen sowie ■ andere Materialien durch das Innere des Endfraktionierturms und den Verdampfer rezyklisiert werden können, und ein Teil der Rohrleitung, in welcher die azeotropen Mischungen sowie andere Materialien geleitet werden, welches den ersten Turm und den mit ihm benachbarten Turm verbindet, derart angeordnet ist, daß die azeotreopen Mischungen sowie andere Materialien durch das Innere des ersten Turms und den Verdampfer geleitet werden, ein Rohr zum Beschicken der Salzlösung in den Verdampfer und gegebenenfalls ein Rohr zum Verbinden des ersten Turms mit dem Verdampfer, wobei die Konzentrierungsvorrichtung an einem derartigen Rohr vorgesehen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekenn zeichne t , daß sie aus zwei Fraktionierturmeinheiten besteht, wobei eine Einheit zu dem Verdampfer und eine Einheit zu der Konzentrierungsvorrichtung gehört, die Fraktioniertürme derartig ausgelegt sind, daß ihnen Salz zugeführt und in ihnen aufgelöst werden kann, ein Rohr zum Zuführen der azeotropen Mischung von dem Kopf des ersten Fraktionierturms zu dem Verdampfer vorgesehen ist, ein Rezyklisierungsweg, über welchen der Dampf mit einem höheren Siedepunkt als der azeotrope Funkt, welcher in dem Verdampfer erzeugt wird, dem zweiten Fraktionierturm zugeführt und erneut dem Verdampfer über den Kopf des zweiten Fraktionierturm3 zugeleitet

- 18 0098 51 /1713

werden kann, ein Rezyklisierungsweg zwischen dem Verdampfer und der Konzentrierungsvorriehtung, eine Rohrleitung, durch welche die Dämpfe aas der Konzentrierungsvorrichtung dem ersten oder zweiten Fraktionierturm zugeführt werden sowie eine Rohrleitung, durch welche das Produkt von dem Bodenteil eines jeden Fraktionierturms abgelassen wird, vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3-4, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus zwei Fraktionierturmein-

" heiten besteht, wobei eine Einheit dem Verdampfer und eine Einheit der Konzentrierungsvorrichtung angehört, die beiden Einheiten derart ausgelegt sind, daß das Salz den Fraktioniertürmen zugeführt und in ihnen geölst werden kann, eine Rohrleitung zum Zuführen der azeotropen Mischung vom Boden des ersten Fraktionierturms zu dem Verdampfer vorgesehen ist und ein Rezyklisierungsweg, durch welchen der Dampf mit einem Siedepunkt, der höher als der azeotrope Punkt liegt, dem zweiten Fraktionierturm zugeführt und anschließend dem Verdampfer durch den Bodenteil des zweiten Fraktionierturms erneut zugeleitet wird, ein Rezyklisierungsweg zwischen dem Verdampfer und der Konzentrierungs-

) vorrichtung, eine Rohrleitung zum Leiten des Dampfes von der Konzentrierungsvorrichtung in den ersten Fraktionierturm sowie eine Rohrleitung, durch welche das Produkt von dem Bodenteil eines jeden Fraktionierturms abgezogen wird, vorgesehen sind.

009851/1713