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Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion und Reinigung von Flüssigkeitphasen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Extraktion und
Reinigung von Flüssigkeitphasen, die neben den zu extrahierenden Substanzuen unerwünschte
und /oder störende BegleitstOffe, wie Basen, Säuren oder Salze enthalten.
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Bei der Flüssigkeit-Flüssigkeit-EXtraktion kommt es häufig vor, daß
die zu trennenden Phasen noch Anteil von anderen Phasen in Form feinster rdpfchen
enthalten, die die anschließende Weiteraufarbeitung nachteilig beeinflussen kdnnen,
oder Stoffverluste mit sich bringen. Dies ist insboaondere dann der Fall, wenn bei
der Extraktion Schwankungen in der Zusammensetzung der Ausgangslösung, Temperaturänderungen
und dgl. auftreten. Als spezielles Beispiel hierflir sei die Alkaliraffination bzw.
Extraktion von retten und Ölen erwähnt, bei der Spuren Uberschttssiger Alkalilauge
durch eine nachgeschaltete Kochsalzlösung-und/oder Wasserwäsche bes eitigt werden
müssen. Schwierigkeiten können auch ferner dann auftreten, wenn z.S, eine organische
Substanz, vor allem,
wenn sie temperaturempfindlich ist, aus einer
wässrigen hU-sung, die außerdem organische Salze, Säuren oder'Basen enthält, mit
einem organischen Lösungsmittel extrahiert wird und hierbei feinste Träpfchen der
wässrigen Phase mit in die organische Phase bergehen, die bei der destillativen
Rtokgewinnung des Extraktionsmittels das Produkt verunreinigen und die Destillationsanlage
verstopfen könnens Dieser Fall kann auch dann eintreten, wenn durch die zu extrahierenden
Substanzen die Ldsliohiceit des Wassers im Extraktionsmittel erhöht wird, was sich
auch nachteilig auf die Lösungsfähigkeit von vorhandenen anorganischen Salzen auswirkt.
Als typisches Beispiel sei hierzu die Extraktion von mehrwertigen Phenolen, wie
Resorcin oder Brenzcatechin, mit Butylaceta aus der praktisch gesättigten wässrigen
atriumsulfit/-sulfatlösung angeführt, bei der die Löslichkeit von Wasser in Butylacetat
- infolge der hydrophylisierenden Wirkung der OH-Gruppen -auf das 2 bis 3faQhe des
sonst üblichen Wertes ansteigen kann.
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Hierdurch werden auch geringe Mengen Salze gelöst, die in vielen Fällen
schon nach wenigen Wochen Laufzeit der Anlage die Röhren des Umlaufverdampfers der
Lösungsmittelruckgewinnungskolonne verstopfen und zu unerwünschten Betriebsunterbrechungen
führen. Auch kennen die auf diese Weise gegebenenfalls mitextrahierten Spuren von
Säuren oder Basen infolge der bei der Lösungsmittelrückgewinnung zwangsläufig erfolgenden
Konzentrierung eine Qualitätsverminderung des Fertigproduktes und eine Verringerung
der Ausbeute (infolge Verharzung)
mit sich bringen.
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Es wurde nun gefunden, daß man diese Schwierigkeiten dadurch beseitigen
kann, wenn man die Reinigung von Flllssigkeitsphasen in einer an sich bekannten
Extraktionskolonne mit bewegten Einbauten vornimmt, der neben den Extraktionsmedien
Wasch- und/oder Lösungsmittel, vorzugsweise Natriumchloridlösung und/oder demineralisiertes
Wasser, zugeführt werden.
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Durch die Verwendung von Auch und/oder Lösungsmittel bei der Extraktion
gemäß der Erfindung, werden mit Sicherheit alle unerwünschten Substanzen und/oder
störenden Begleitstoffe, wie Basen, Säuren oder Salze, in Tropfenform oder auch
in geldster Form beseitigt. Bentcht hierbei die Möglichkeit als Waschlösung das
reine Lösungsmittel der schweren Phase, z.B.
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Wasser zu verwenden, so läßt sich dieses Reiningungsverfahren vorteilhaft
in ein- und derselben Extraktionskolonne durchführen, wenn man hierfür die an sich
bekannte Extrationskolonne mit bewegten Blnbauten, wie sie beispielsweise in der
deutschen Patentschrift 1 245 144 beschrieben und dargestellt ist, benutzt. Bei
der Verwendung dieser bekannten Extraktionskolonne zur kontinuierlichen Extraktion
und Reinigung von Pliissigkeitsphasen ist es zweckmäßig, daß die Waschlösung der
Extraktionskolonne oberhalb der zu extrahierenden Phase eingespeist wird. Hierdurch
kommt es zwar anfänglich zu einer teilweisen Reextraktion der gewünschten Substanz,
jedoch stellt sich nach kurzer Zeit wieder ein Gleichgewicht ein,
so
daß bei der gewtinschten Substanz keine Verluste eintreten, während die unerwünschten
Verunreinigungen entfernt werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch vorteilhaft für andere
Lösungsmittel eingesetzt werden. Voraussetzung dafür ist Jedoch, daß die Löslichkeit
der zu entfernenden Verunreinigungen in. der Waschlösung wesentlich größer ist als
in der Extraktionsphase. Auch können zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
außer der oben erwähnten Extraktionsk *e beliebig andere Extraktionssysteme eingesetzt
werden.
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Bei der Verwendung von Extraktionssystemen, die eine sehr hohe Stufenzahl
erfordern, und die man daher zweckmäßigerweiin in mehreren hintetinanderge6chalteten
Kolonnen durchführt, ist es vorteilhaft so vorzugehen, daß man die beladene leichte
Phase vor der Extraktion in einer eigenen Kolonne entsprechender Dimensionierung
mit der Waschlösung wäscht. Anschließend wird die auf diese Weise gereinigte leichte
Phase in üblicher Weise, z.B. destillativ, aufgearbeitet, während die schwere Phase
dieser Reinigungszone mit der zu extrahierenden Lösung vereinigt und der Extraktion
zugeführt wird. In den Fällen, in denen die Menge der zu verwendenden Waschlösung
so groß ist, daß sie die zu extrahierende Phase zu stark verdünnen würde, kann sie
zum Auflösen neuer Reaktionsgemische herangezogen oder separat aufgearbeitet werden.
Welche Maßnahmen im speziellen Fall zu ergreifen sind, können jeweils leicht ermittelt
werden.
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Ausführungsbeispiele: Beispiel 1 Pflanzenöl mit etwa 2 % ffa (freier
Fettsäure Anteile) wurde einer Extraktionskolonne von 6m Länge über 4 Zulaufventile
- bei 0 m, 2 m, 4 m und 6 m - zugeführt und darin einer Alkaliraffination mit gleichzeitiger
Wäsche mit Kochsalzlösung und demineralisiertem Wasser unterzogen. Pas zu raffinierende
Öl wurde an der Null-Meter-Marke, die zur Neutralisation erforderliche Menge NaOH
- als etwa 4 %ige Natronlauge -an der 2 m-Marke, das gleiche Volumen etwa 5 zeiger
Kochsalzlösung an der 4 m-Marke und das gleiche Volumen deminorallaierten Wassers
an der 6 m-Marke zugespeist. Die Komponenten wurden durch Wärmeaustauscher und Beheizung
der Kolonne auf etwa 90 bis 9500 erwärmt. Das gereinigte Öl war säure-, seifen-
und alkalifrei. Da die Verweilzeit des Öles in der Kolonne nur wenige Minuten betrug,
waren die Verluste durch Verseifung minimal.
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Beispiel 2 Eine praktisch an Natriumsulfit gesättigte wäßrige Resorzinlösung
mit etwa 250g/l Resorzin wurde in einer Extraktionsanlage, die aus vier hintereinandergeschalteten
Kolonnen von je 6 m Länge bestand, mit Butylacetat im Verhältnis 5 : 1 kontinuierlich
extrahiert. Bei der destillativen Aufarbeitung
der beladenen Butylacetatphase
zeigte sich, daß dieses ca.
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15 % Wasser gelöst enthielt, das mit Butylacetat als Azeotrop zuerst
überging. Mitgelöstes Natriumsulfit fand sich im Sumpf in Form feiner Kristalle
wieder, die nach einer Laufzeit der Anlage von etwa drei Wochen die Röhren des Umlaufverdampfers
verstopften und damit Anlaß zu einer mehrstündigen Betriebsunterbrechnung wurden.
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Beispiel 3 Hierbei erfolgte die Reinigung der im Beispiel 2 angeführten
Phase mit dem Unterschied, daß die daß Anlage verlassende Butylacetatphase in einer
weiteren kleineren Kolonne von 2m Länge mit demineralisiertem Wasser im Verhältnis
10: 1 gewaschen wurde. Da hierbei etwa 99% des ursprünglich gelösten Natriumsulfits
ausgewaschen wurden, war eine Verstopfung der Umlaufverdampferröhren praktisch ausgeschlossen.
Das von der Waschlösung mitextrahierte Resorzin wurde in der eingentlichen Extraktonsanlage
wider mit der Ausgangslösung vereinigt.
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Beispiel 4 Ein mit Schwefelsäure angesäuretes, phenolhaltiges Abwasser
wurde mit Isopropylaether extrahiert. Bei der destillativen Lösungsmittelrückgewinnung
zeigten sich nach einiger Zeit in der Destillationekolonne Korrosionsschäden, die
durch Spuren mitgerissener Schwefelsäure verursacht worden waren. Nach Verlängerung
der
Extraktionskolonne um 2 m, wobei daß zu extrahierende abwasser weiterhin bei der
6 m-Marke eingespeist wurde, während an der 8 i-Marke als Waschlösung demineralisiertes
Wasser im Verhältnis 10 Teile organischer Phase zu 1 Teil Wasser zugegeben wurde,
traten keine weiteren Korrosionsschäden mehr auf.
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P a t e n t a n s p r ü c h e