DE2256111B2 - Verfahren und vorrichtung zur solventextraktion - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung von Solventextraktio- «en.

Die Solventextraktion als Verfahren ist „chon längst bekannt und wird auf allen Gebieten der Technik weitverbreitet angewandt. Zweck der in der Flüssigkeitsphase zwischen zwei miteinander nicht mischbaren Flüssigkeiten stattfindenden Materialüberführungsvorgänge kann die Reinigung oder — anders ausgedrückt — das Waschen der sogenannten Mutterlauge oder aber auch eine Anreicherung beziehungsweise Gewinnung einer wertvollen Substanz sein. Durch Solventextraktion kann unter anderem sogar die Abtrennung von chemisch identischen, jedoch abweichende Löslichkeitseigenschaften aufweisenden Isomeren durchgeführt werden.

Die Solventextraktion wird in der chemischen Industrie, in der pharmazeutischen Industrie, in der kosmetischen und Haushaltsartikel erzeugenden Industrie, in der Lebensmittelindustrie und in vielen anderen Industriezweigen angewandt.

Die Solventextraktion sowie die theoretischen Probleme der Materialüberführung und der Diffusion wurden in vielen Mitteilungen des Fachschrifttumes besprochen.

Es ist bekant, daß die maximale Materialüberführung bei der Bildung neuer Kontaktoberflächen zustandekommt Die Erzeugung dieser neuen Kontaktoberflächen, das hcißi das Auffrischen der Grenzfläche, wird durch die verschiedenen Verfahren und Vorrichtungen mittels Diffamieren beziehungsweise Dispergieren der einen Flüssigkeit in der anderen erreicht. Das Difformieren beziehungsweise Dispergieren wird in den verschiedenen Vorrichtungen im allgemeinen mit der Maßgabe durchgeführt daß das gebildete difforme beziehungsweise disperse System beziehungsweise die gebildete Emulsion aufhebbar ist oder — anders ausgedrückt — »gebrochen« werdeii kann.

In Jen allgemein bekannten Extraktionsvorrichtungen beziehungsweise -anordnungen, wie Sprühkolonnen, Scheibelkolonnen, Siebplattenkolonnen, pulsierend arbeitenden Kolonnen beziehungsweise Anordnungen der Misch/Absetz-Verfahren aber auch in den Zentrifugalextraktionsvorrichtungen, wird immer die eine Flüssigkeit in der anderen difformiert beziehungsweise dispergiert Bei dieser Difformier- beziehungsweise Dispergierbehandlung wird durch das Auffrischen der Kontaktoberflächen eine raschere Materialüberführung erreicht.

Bei den allgemein bekannten Verfahren wird die Extraktion in einer Stufe oder in mehreren Stufen durchgeführt und es werden meistens sehr große Flüssigkeitsmengen verwendet, und es sind im Falle von Kolonnen horizontal beziehungsweise im Falle von Misch/Absetz-Anordnungen vertikal sehr ausgedehnte Apparaturen, in denen die Mutterlauge und das Lösungsmittel längere Zeit verweilen müssen, erforderlich. Die verhältnismäßig kürzere Verweilzeit benötigenden Zentrifugalextraktionsvorrichtungen erfordern hinwiederum infolge ihrer hohen Umdrehungszahl aus speziellem Material und mit großer Sorgfalt hergestellte Rotoren, eine vorzügliche Lagerung und einen vorsichtigen Betrieb. Außerdem können infolge Unaufmerksamkeit bei der Behandlung schwere Schäden auftreten.

Ferner ist aus der deutschen Patentschrift 5 77 626 eine Vorrichtung zur Behandlung von Flüssigkeiten mit flüchtigen Extraktionsmitteln, bei welcher das flüchtige Lösungsmittel (Extraktionsmittel) in Dampfform durch einen porösen Körper in der Mutterlauge eingetrieben wird und durch intensives Kühlen in dieser in Form von feinen Tropfen sich schnell kondensiert, wobei sich eine Emulsion zwischen dem flüchtigen Lösungsmittel (eine Flüssigkeit) und der Mutterlauge (eine andere Flüssigkeit) bildet, bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird also ein rein flüssiges disperses System zwischen Lösungsmittel und Mutterlauge erzeugt und keine Dispersion in einem Gas oder Dampf zu einer Nebelphase, geschweige denn eine solche der Mutterlauge und des Lösungsmittels beziehungsweise der

Lösungsmittel gemeinsam. Es ist auch zu bemerken, daß die in dieser Druckschrift beschriebene Extraktion nur mit flüchtigen Lösungsmitteln durchgeführt werden kann, Wärmeenergie zum Verdampfendes Lösungsmittels erfordert und eine Kühlvorrichtung großer Kapazität benötigt, um das Kondensieren der Lösungsmitteldämpfe zu erreichen.

Weiterhin ist in der US-Patentschrift 20 76 126 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Extraktion von Produkten in Lösung mittels Lösungsmittel, bei welcher durch Einspritzen eines inerten Gases unter Druck in eine flüssige Mischung von Lösungsmitteln und Lösung eine Emulsion dieser beiden gebildet wird und sie gleichzeitig zur Sicherstellung ihrer anschließenden Zirkulation mittels Schwerkraft in Kreislauf versetzt werden die Emulsion in zwei Schichten getrennt und die pine von der anderen dekantiert wird, beschrieben. Dabei kann der Reinheitsgrad des Trennarbeitsganges durch die Anzahl der Dekantiereinheiten erhöht werden. Auch nach dieser Druckschrift bildet aber die _ω Mutterlauge und das Lösungsmittel ein rein flüssiges disperses System, indem die Mutterlauge und das Lösungsmittel nicht im Gas dispergiert werden, sondern die Mutterlauge und das Lösungsmittel ineinander (Emulsionsbildung), wobei das Gas nur als Mischer zum Emulgieren der beiden Flüssigkeiten ineinander und Befördern der Emulsion der Flüssigkeiten nach oben dient. Es wird also keine Nebelphase der Mutterlauge und des Lösungsmittels erzeugt.

Nach allen bekannten Solventextraktionsverfahren wird also entweder das Lösungsmittel in der Mutterlauge dispergiert oder umgekehrt, d. h, daß in jedem Fall die eine Flüssigkeit in der anderen dispergiert wird.

Mit den bekannten Vorrichtungstypen ist die Extraktion zur Zersetzung neigender empfindlicher Materialien teilweise infolge der verhältnismäßig langen Verweilzeit nur schwer durchführbar. Bei den Extraktionen kommen solche Fälle vor, in welchen die Mutterlauge, d. h. das Hauptprodukt des Verfahrens solche zu beseitigende Verunreinigungen, zum Beispiel das Ausgangsmaterial des Verfahrens oder ein Nebenprodukt, welche in Wasser gut löslich sind, enthält, die Mutterlauge aber während der Extraktion mit Wasser reagiert, das heißt hydrolysiert wird. In solchen Fällen hat die Verweilzeit eine entscheidende Bedeutung; sie hat eine der Wirksamkeit der Extraktion entgegengesetzte Wirkung, indem die entsprechende Reinigung und die gute Materialüberführung eine längere Behandlungszeit erfordern würden, während im Interesse der Verminderung der Hydrolysendauer eine kürzere Verweilzeit wünschenswert wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik ein wirtschaftliches und allgemeiner anwendbares Verfahren zur Solventextraktion, bei welchem ohne Verminderung des Wirkungsgrades der Materialüberführung beziehungsweise der Extraktion die Behandlungszeit und die Kontaktzeit des Lösungsmittels beziehungsweise der Lösungsmittel mit der Mutterlauge gegenüber dem Stand der Technik bedeutend verkürzt sind, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung derselben zu schaffen.

Es wurde iiun festgestellt, daß die Behandlungsdauer und die Kontaktzeit des Flüssigkeitspaares bedeutend verkürzt werden können, ohne dadurch den Wirkungsgrad der Materialüberführung beziehungsweise der Extraktion zu vermindern, wobei sogar im Gegenteil die Materialüberführung sich im Vergleich zu den bekannten Verfahren bedeutend verbessert, wenn die miteinander nicht mischbaren, verschiedene spezifische Gewichte aufweisenden Mutterlauge und Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemische gemeinsam in einem Gas oder Dampf dispergiert werden. Die Tatsache, daß durch die Durchführung der Extraktion in der Nebelphase mittels der Dispergierung sowohl der Mutterlauge als auch des Lösungsmitteis in einem Gas oder Dampf die Materialüberführung bedeutend beschleunigt und der Wirkungsgrad der Extraktion erhöht wird, war beim gegenwärtigen Stand der Technik nicht voraussehbar und ist daher nicht nur neu, sondern auch überraschend.

Bei den zahlreichen, auf eine Reihe von Flüssigkeitspaaren sich erstreckenden Versuchen der Anmelderin wurde festgestellt, daß die gemeinsame Überführung der Mutterlauge und des Lösungsmittels in die Nebelphase und das nachfolgende Brechen der Nebelphase und Trennen des Flüssigkeitspaares neben einer günstigen Materialüberführung und einem günstigen Wirkungsgrad der Extraktion auch eine äußerst kurze Behandlungsdauer sicherstellen. Eine solche kurze Behandlungsdauer ist besonders bei unbeständigen Materialien (Mutterlauge oder Extrakt) von Bedeutung.

Die kurze Behandlungsdauer bringt außerdem den Vorteil mit sich, daß das Verfahren auch bei von der Zimmertemperatur abweichenden höheren oder niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden kann, weil der Wärmezustand der geringen Flüssigkeitsmengen, die sich zu gleicher Zeit am Vorgang beteiligen, leicht und sicher regelbar ist. Dies bietet gleichzeitig eine Möglichkeit zur Erweiterung des Extraktionsverfahrens auf solche Materialien, welche mit den bekannten Verfahren nicht behandelt werden konnten.

Ferner wurde im völligen Gegensatz zu den Feststellungen im Schrifttum festgestellt, daß die Mutterlauge/Lösungsmittel-Nebelphase von hohem Dispersionsgrad und in der Mikron-Größenordnung in bestimmten Fällen durch Verwendung von Füllungen mit großer Oberfläche und in manchen Fällen auch ohne solche Füllungen leicht gebrochen werden kann und das kondensierte Flüssigkeitspaar gut trennbar ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Solventextraktion von miteinander nicht mischbaren, verschiedene spezifische Gewichte aufweisenden Flüssigkeiten durch Überführen derselben in ein disperses System unter Verwendung eines Gases oder Dampfes, Kondensieren und Trennen der miteinander nicht mischbaren Phasen voneinander, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß sowohl die Mutterlauge ab auch das Lösungsmittel oder die mehreren Lösungsmittel gemeinsam in dem Gas oder Dampf zu einet Nebelphase dispergiert werden und dann die se erhaltene Dispersion der Mutterlauge und des Lösungs mittels beziehungsweise der Lösungsmittel im Ga; beziehungsweise Dampf durch Kondensieren gebro chen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet siel also grundlegend vom Stand der Technik, indem in Stand der Technik kein Verfahren, nach welchem beid< Flüssigkeiten in einem Gas oder Dampf dispergier werden, d. h. der Materialtransport in der Nebelphasi durchgeführt wird, beschrieben ist.

Zum Beweis dafür, daß die Berührung des Lösungs mittels und der Mutterlauge durch die Erzeugung Ίε Nebelphase erfindungsgemäß viel inniger und wirksa mer ist als bei den bekannten Verfahren, ist darau hinzuweisen, daß die 'm sogesannten »gemischte Nebel« als Dispersion im Zerstäubungsgas beziehungs

weise -dampf befindlichen Tropfen 1 bis 10 μ groß sind und die Größe der Tropfen durch Änderung der Strömungsgeschwindigkeit des inerten Gases beziehungsweise Dampfes steuerbar ist. Ein solcher Dispersionsgrad (Teilchengröße) kann durch die bekannten Verfahren nicht einmal angenähert werden, da die Größe der Tropfen beim Flüssigkeitszerstäuben mindestens 50 μ beträgt.

Die durch die Erfindung erzielte Erhöhung der Geschwindigkeit der Materialübertragung ergibt sich bei Betrachung des erfindungsgemäßen Dispergiervorganges noch anschaulicher. Erfindungsgemäß erfolgt das Dispergieren so, daß das aus der Düse mit hoher Geschwindigkeit (beispielsweise unter einem Druck von 4 atm mit Schallgeschwindigkeit) austretende Gas an der öffnung der Düse Flüssigkeitsblasen bildet, wobei diese abreißen, wenn sich der Flüssigkeitsfilm verdünnt, und die gashaltigen Blasen nach dem Abreißen zerfallen. Das so entstandene disperse System ist ein sogenannter »gemischter Nebel«. Die in diesem Nebel befindlichen Tropfen sind strukturell inhomogen, da die Lösungsmittelteilchen auch Mutterlauge und die Mutterlaugeteilchen auch Lösungsmittel enthalten. Dadurch wird eine sehr intensive Berührung und auch ein hochwirksamer Materialtransport zwischen den beiden Flüssigkeiten sichergestellt.

Wie bereits erwähnt, hat das erfindungsgemäße Verfahren die bedeutenden Vorteile der Beschleunigung der Materialüberführung und der Erhöhung des Wirkungsgrades sowie die Verminderung der Verweilzeit und der damit verbundenen Möglichkeit der Extraktion von hydrolysierbaren Mutterlaugen. Zwar ist in der deutschen Patentschrift 5 77 626 erwähnt, daß die Dauer des dort beschriebenen Extraktionsverfahrens »kurz« sei. Dieser Ausdruck ist jedoch sehr relativ. In diesem Zusammenhang sei als Tatsache darauf hingewiesen, daß die Kontaktzeit (Verweilzeit in der Extraktionskolonne) erfindungsgemäß im allgemeinen nur 1,5 Minuten beträgt. Dagegen ist infolge der in der genannten Druckschrift beschriebenen Vorgänge (Kondensieren des Dampfes und Absinken oder Aufsteigen der Lösungsmitteltropfen in der aus der Mutterlauge gebildeten Flüssigkeitssäule) und der zugehörigen Vorrichtung die Kontaktzeit in diesem letzteren Fall offensichtlich viel langer. Analoges gilt für die US-Patentschrift 20 76 126 mit dem Steigen- und Umlaufenlassen der Emulsion aus der Mutterlauge und dem Lösungsmittel.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Mengenverhältnis der Mutterlauge zum Lösungsmittel ausschließlich durch die Menge und den Verteilungsquotienten des zu extrahierenden Materials bestimmt wird, so daß eine wertvolle Substanz mit geringen Mengen eines entsprechend gewählten Lösungsmittels aus einem großen Volumen der Mutterlauge gewonnen werden kann.

Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere im Gegensatz zur Vorrichtung der deutschen Patentschrift 5 77 626, nicht auf die Extraktion mit flüchtigen Lösungsmitteln beschränkt, und es sind dafür auch keine Wärmeenergie zum Verdampfen des Lösungsmittels und keine Kühlvorrichtung großer Kapazität erforderlich.

Außerdem bringt das erfindungsgemäße Verfahren auch den Vorteil mit sich, daß dadurch die Extraktion auch von gegen Oxydation empfindlichen Materialien leicht durchgeführt werden kann, wenn ein inertes Gas, heisnielsweise Stickstoff oder Kohlendioxyd, zum Dispergieren verwendet wird.

Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung wird das Dispergieren und dann das Kondensieren und Trennen mehrmals, vorzugsweise 2-bis 5mal, wiederholt. Dabei können die Mutterlauge und das Lösungsmittel beziehungsweise die mehreren Lösungsmittel im Gleichstrom oder im Gegenstrom geführt werden.

Das Dispergieren kann in einem gekühlten oder

ίο geheizten Raum, insbesondere bei einer über dem Stockpunkt der den höchsten Stockpunkt aufweisenden Flüssigkeit liegenden Temperatur beziehungsweise bei einer unter dem Siedepunkt der den niedrigsten Siedepunkt aufweisenden Flüssigkeit liegenden Tempe-

ij ratur, durchgeführt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist das disperse System, die Nebelphase, aus dem Flüssigkeitspaar durch Zerstäubung herstellbar. Die Zerstäubung kann mittels eines inerten Gases oder bei Verwendung eines

xo Lösungsmittels mit hohem Dampfdruck auch mittels seines Dampfes durchgeführt werden.

Die Nebelphase kann auch durch Ausnutzung des eigenen Dampfdruckes der Mutterlauge und des Lösungsmittels beziehungsweise der Lösungsmittel erzeugt werden, beispielsweise in solcher Weise, daß die Flüssigkeiten unter höherem Druck (C,9 bis 1,0 atü) durch ein Reduzierventil dispergiert werden.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche durch eine Extraktionskolonne, durch ein im oberen Teil der Extraktionskolonne angeordnetes Dispergierorgan, durch einen an die Extraktionskolonne durch die Rohrleitung angeschlossenen Tropfenfänger, der mit einem Gasableitungsrohr und einem zur Rückführung der Flüssigkeit dienenden Rohr versehen ist, sowie durch eine Trenukolonne mit einem zur Ableitung der schwereren Flüssigkeit dienenden Rohr und einem zur Ableitung der leichteren Flüssigkeit dienenden Rohr gekennzeichnet ist.

Vorzugsweise enthält die Extraktionskolonne eine Füllung von großer Oberfläche. Wegen der genannten sehr kleinen Tropfengröße des erfindungsgemäß hergestellten Nebels ist nämlich dieser Nebel verhältnismäßig stabil und daher ist zu seinem Kondensieren eine Füllung mit großer Oberfläche, an der die durch Anstoßen koagulierten Tropfen einen Film bilden, besonders zweckmäßig.

Vorteilhafterweise ist das Dispergierorgan mit einem zur Zuführung der Mutterlauge dienenden Rohr, mit einem zur Zuführung des Lösungsmittels dienenden Rohr und mit einem zur Zuführung des Gases oder Dampfes zur Zerstäubung dienenden Rohr versehen. Nach einer zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Dispergierorgan

SS eine Zerstäuberdüse. Nach einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Dispergierorgan ein Reduzierventil.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Wirkungsweise wird an Hand der folgenden beispielhaften Darlegungen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Das Dispergierorgan 4, das eine Zerstäuberdüse (wie Kreisschlitzzerstäuber beziehungsweise Schlitzzerstäuber) oder ein Reduzierventil sein kann, befindet sich am 6s oberen Ende der Extraktionskolonne 5. In die Dispergierdüse 4 werden die Mutterlauge durch die Leitung 1 und das Lösungsmittel durch die Leitung 2 eingeführt Die Leitung 3 dient zur Einführung des

Gases oder Dampfes zur Zerstäubung. Gegebenenfalls befindet sich in der Extraktionskolonne 5 eine Füllung von großer spezifischer Oberfläche (wie Glasgewebe beziehungsweise Raschigringe), während am oberen Teil der Extraktionskolonne 5 das zur Zerstäubung verwendete Gas durch die Leitung 11 in den Tropfenfänger 9 eingeführt wird, aus welchem es durch die Leitung 10 austritt und die Flüssigkeit durch die Leitung 12 in die Extraktionskolonne 5 zurückgeführt wird.

Wenn die Nebelphase auf der Füllung oder in der Kolonne gebrochen wird, trennt sich das Flüssigkeitspaar in der Trennkolonne 6 nach den spezifischen Gewichten, wobei die schwerere Flüssigkeit durch das Rohr 8 und die leichtere Flüssigkeit durch das Rohr 7 abgeleitet wird.

Die Extraktionskolonne 5 ist doppelwandig, das heißt sie ist mit einem Mantel, in welchem ein zur Kühlung beziehungsweise Heizung dienendes Medium umläuft, um auf diese Weise die in bezug auf die einzelnen Extraktionsaufgaben günstigste Temperatur sicherstellen zu können, versehen.

Aus den erfindungsgemäßen Vorrichtungen kann durch deren Verbindung miteinander mittels Rohrleitungen eine mehrstufige Extraktionsanordnung zusammengestellt werden. Eine solche mehrstufige Anordnung kann durch Führen des Flüssigkeitspaares im Gleichstrom, aber auch durch Führen desselben im Gegenstrom betrieben werden.

Bei Gleichstromextraktionen wird die Rohrleitung 7 mit der Rohrleitung 1 oder 2 der zweiten Stufe und die Rohrleitung 8 mit der Rohrleitung 2 oder 1 der zweiten Stufe verbunden. Die aus der zweiten Stufe austretenden Flüssigkeiten werden in ähnlicher Weise in die dritte Stufe und so weiter geleitet.

Bei Gegenstromextraktionen wird die durch die Rohrleitung 1 eingeführte frische Mutterlauge mittels des durch die Rohrleitung 7 oder 8 der zweiten Stufe erhaltenen, an der Extraktion schon teilgenommenen und durch die Rohrleitung 2 geleiteten Lösungsmittels im Dispergierorgan 4 dispergiert und das aus der Trennkolonne 6 der ersten Anordnung (erste Stufe) austretende Lösungsmittel abgeleitet, während die Mutterlauge in die Rohrleitung 1 der zweiten Anordnung eingeführt und dann mit dem von der dritten Anordnung kommenden Lösungsmittel, das durch die Rohrleitung 2 zum Dispergierorgan 4 der zweiten Anordnung geführt wird, dispergiert. Das aus der Trennkolonne 6 der zweiten Stufe austretende Lösungsmittel wird in die Rohrleitung 2 der ersten Anordnung geleitet, während die Mutterlauge in die Rohrleitung 1 der dritten Anordnung gepumpt wird Wenn der Anordnungszusammenbau aus drei Stufen besteht, wird die Mutterlauge durch die Rohrleitung 1 und das frische Lösungsmittel durch die Rohrleitung 2 der dritten Anordnung in das Dispergierorgan 4 eingeführt, während das Lösungsmittel von der Trennkolonne 6 der dritten Stufe in die zweite Stufe geführt und die extrahierte Mutterlauge abgeleitet wird.

Infolge der äußerst kurzen Behandlungszeit (30 bis 35 Minuten) hat die erfindungsgcmäße Vorrichtung auch bei hoher Kapazität verhältnismäßig geringe Abmessungen, weswegen sie aus vorteilhaften Werkstoffen, wie Glas beziehungsweise rostfreiem Stahl, für spezielle Extraktionsaufgaben mit geringem Aufwand 6s herstellbar ist Dies ist bei den zahlreichen spezielle Ansprüche stellenden Extraktionsaufgaben der pharmazeutischen Industrie, der Lebensmittelindustrie und der chemischen Industrie besonders bedeutsam.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist keine sich bewegenden mechanischen Teile auf, weswegen dir Wahrscheinlichkeit einer Betriebsstörung gering und die Betriebssicherheit hoch ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können beispielsweise zur Abtrennung von Bestandteilen isomerer Gemische und azeotrope Gemische bildender Flüssigkeiten und Lösungen sowie ferner zur Extraktion von sich zersetzenden Materialien oder Mutterlaugen beziehungsweise zu ihrer Reinigung oder Gewinnung verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der folgenden, nicht als Beschränkung aufzufassenden Beispiele näher erläutert.

Vorbemerkungen

Die wichtigsten Abmessungen der in den Beispielen verwendeten Vorrichtung waren wie folgt: Die Extraktionskolonne war ein doppelwandiges 1000 mm langes Glasrohr mit einem Außendurchmesser von 120 mm und einem Innendurchmesser von 95 mm. Die 600 mm hohe Füllung bestand aus Raschigringen mit einem Durchmesser von 20 mm. Zum Dispergieren wurde ein Kreisschlitzzerstäuber verwendet. Die Abmessungen der Trennkolonne waren denen der Extraktionskolonne gleich.

Bei der nach herkömmlichen chemisch-technologischen Verfahren durchgeführten Herstellung von Chlorameisensäureestern und Kohlensäuredialkylestern beziehungsweise Dialkylcarbonaten wird mit einem Alkoholüberschuß gearbeitet und der entstandene rohe Chlorameisensäureester enthält 10 bis 40% Alkohol in Abhängigkeit von der Zahl der Kohlenstoffatome.

Beispiel 1

Es wurden in die Extraktionskolonne mit den oben beschriebenen Abmessungen stündlich 4000 g 39,6 Gew.-% Methanol enthaltender roher Chlorameisensäuremethylester und 4000 g Wasser mit Luft unter einem Druck von 0,2 atü zerstäubt. Die in die Nebelphase überführten Materialien verweilten bei einer Temperatur von 14°C 1,5 Minuten lang in der Extraktionskolonne und 30 Minuten lang in der Trennkolonne.

Nach dem ersten Waschen enthielt der aus der Trennkolonne mit einer Geschwindigkeit von 2328 g/ Stunde ausgetretene Chlorameisensäuremethylester 0,5 Gew.-% Methanol, während das Wasser mit einem Gewicht von 5672 g 29,6 Gew.-% Methanol enthielt

Der aus der ersten Stufe ausgetretene Ester wurde wiederholt in einer völlig gleichen Anordnung bei einer Temperatur von 14° C mit Wasser gewaschen.

In der zweiten Stufe wurden stündlich 3880 g Chlorameisensäuremethylester mit einem Wirkstoffgehalt von 9938 Gew.-% erhalten und das ausgetretene Wasser enthielt 0,49 Gew.-% Methanol.

Der Verlust beim Waschen betrug 3,7Gew.-% Chlorameisensäuremethylester.

Beispiel 2

Es wurde wie im Beispiel 1 beschrieben vorgegangen, jedoch mit dem Unterschied, daß der 39,6Gew.-% Methanol enthaltende Chlorameisensäuremethylester bei einer Zuführungsgeschwindigkeit von 4000 g/Stunde mit 4000 g/Stunde Wasser unter einem Druck von 035 atü dispergiert wurde. Die Temperatur det

709 S16/31;

Extraktionskolonne betrug 16° C und die Verweilzeit war 1,5 Minuten. In der ersten Stufe wurden mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 2390 g/Stunde Chlorameisensäuremethylester mit einem Methanolgehalt von 0,7 Gew.-% und mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 5600 g/Stunde Wasser mit einem Methanolgehalt von 27,6 Gew.-% erhalten. In der zweiten Stufe wurden mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 3919 g/Stunde methanolfreier Chlorameisensäuremethylester (Methanolgehalt 0,0 Gew.-%) und mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 4090 g/Stunde Wasser mit einem Methanolgehalt von 0,58 Gew.-% erhalten.

Der Verlust beim Waschen betrug 2Gew.-% Chlorameisensäuremethylester.

Beispiel 3

Es wurden in die erste Stufe stündlich 4000 g 21,1 Gew.-% Äthanol enthaltender roher Chlorameisensäureäthylester eingeführt, die mit 4000 g/Stunde Wasser und mit Luft unter einem Druck von 0,2 atü zerstäubt wurden. In der Kolonne mit Raschigringen betrug die Verweilzeit i,5 Minuten bei 15° C und in der Trennkolonne war die Verweilzeit 30 Minuten.

Nach dem ersten Waschen wurde mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 3220 g/Stunde Chlorameisensäureäthylester mit einem Äthanolgehalt von 0,4 Gew.-% und mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 4880 g/Stunde Wasser mit einem Äthanolgehalt von 19,6 Gew.-% erhalten.

In der zweiten Stufe wurden mit einer Austritisgeschwindigkeit von 3900 g/Stunde reiner äthanolfreier Chlorameisensäureäthylester und mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 4090 g/Stunde Wasser mit einem Äthanolgehalt von 0.39 Gew.-% erhalten.

Der Verlust beim Waschen betrug 2,3Gew.-% Chlorameisensäureäthylester.

Beispiel 4

Es wurden in der oben angegebenen Extraktionskolonne mit einer Zuführungsgeschwindigkeit von 4000 g/ Stunde 21,2 Gew.-°/o Äthanol enthaltender roher Chlorameisensäureäthylester mit Wasser mit einer Zufüh rungsgeschwindigkeit von 4000 g/Stunde und unter einem Druck von 0,95 atü dispergiert. In der auf 17° C gehaltenen Kolonne betrug die Verweilzeit in der Nebelphase 1,5 Minuten und in der Trennkolonne war die Verweilzeit 30 Minuten. In der ersten Stufe wurde eine Menge von 3160 g/Stunde Chlorameisensäureäthylester mit einem Äthanolgehalt von 0,5 Gew.- % erhalten, wobei die abfließenden 4840 g Wasser 17,4 Gew.-% Äthanol enthielten.

Nach dem zweiten Waschen warder Ester äthanolfrei und das abfließende Wasser enthielt 0,49 Gew.-% Äthanol

Der Verlust beim Waschen betrug l,2Gew.-% Chlorameisensäureäthylester.

Beispiel 5

Es wurden in die oben angegebene Extraktionskolonne mit einer Zuführungsgeschwindigkeit von 4000 g/ te Stunde 15 Gew.-% Isopropanol enthaltender Chlorameisensäureisopropylester und 4000 g/Stunde Wasser mittels Luft unter einem Druck von 0,2 atü Druck zerstäubt

Die Temperatur der Kolonne betrug 14° C und die 6s Verweilzeit war 1,5 Minuten. Der aus der Trennkolonne nach einer Verweilzeit von 30 Minuten ausgetretene Chlorameisensäureisopropylester enthielt 0,2 Gew.-% Isopropanol, während das Wasser 14,3 Gew.-% Isopropanol enthielt. Nach dem zweiten Waschen wurden mit einer Ausflußgeschwindigkeit von 3913 g/Stunde alkoholfreier 100%iger Chlorameisensäureisopropylester und mit einer Ausflußgeschwindigkeit von 4087 g/Stunde Wasser mit einem Alkoholgehalt von 0,1 Gew.-% erhalten.

Der Verlust beim Waschen betrug 2,1 Gew.-%.

Beispiel 6

Es wurde wie im Beispiel 5 beschrieben mit gleicher Zuführungsgeschwindigkeit vorgegangen, jedoch mit dem Unterschied, daß die Dispergierung mit unter einem Druck von 0,95 atü eingeführtem Wasser sichergestellt wurde.

Der aus der ersten Stufe ausgetretene Chlorameisensäureisopropylester enthielt 0,4 Gew.-% Isopropanol, während das Wasser mit einem Isopropanolgehak von 13,6 Gew.-% ausfloß.

In der zweiten Stufe wurde mit einer Austrittsgeschwindigkeit von 3927 g/Stunde Chlorameisensäureisopropylester mit einem Wirkstoffgehalt von 100% erhalten.

Der Verlust beim Waschen betrug 1,1 Gew.-%.

Beispiel 7

Es wurden in die oben angegebene Extraktionskolonne mittels Luft unter einem Druck von 0,2 atü stündlich 4000 g roher Kohlensäurediäthylester beziehungsweise rohes Diäthylcarbonat (mit einem Wirkstoffgehalt von 80,5Gew.-%) und 4000 g 10Gew.-% Natriumchlorid enthaltendes Wasser zerstäubt. Die Zugabe von Natriumchlorid zum Waschwasser erfolgte, um einen Unterschied in den spezifischen Gewichten herbeizuführen. Von der ersten Stufe traten stündlich 3258 g Kohlensäurediäthylester mit einem Äthano'gehalt von l,5Gew.-% aus. Die Extraktionstemperatur betrug 18° C und die Verweilzeit war 1,5 Minuten.

Nach dem in der zweiten Stufe durchgeführten Waschen enthielt der ausgetretene Kohlensäurediäthylester 99,5Gew.-% Wirkstoff, während der aus der dritten Stufe in einer Menge von 3908 g/Stunde ausgetretene Kohlensäurediäthylester einen Wirkstoffgehalt von praktisch 100% aufwies.

Der Verlust beim Waschen betrug 2,5 Gew.-% Kohlensäurediäthylester.

Beispiel 8

Bei einer der Zuführungsgeschwindigkeit im Beispiel 7 vollkommen gleichen Zuführungsgeschwindigkeit wurde in der Weise vorgegangen, daß die Dispergierung in allen drei Kolonnen mit einer 10%iger Natriumchloridlösung unter einem Druck von 0,95 ati durchgeführt wurde.

Die Extraktionstemperatur betrug in allen dre Kolonnen 18° C und die Verweilzeit war 1,5 Minuten während in der Trennkolonne die Absetzdauer 30 Minu ten betrug.

Der aus der dritten Stufe ausgetretene Kohlensäure diäthylester wies einen Wirkstoffgehalt von 100% auf.

Das aus der ersten Stufe ausgetretene Waschwasse enthielt 15,6 Gew.-% Äthanol, das aus der zweiten Stuf ausgetretene Waschwasser enthielt 0,4 Gew.-% Atha nol und das aus der dritten Stufe ausgetreten Waschwasser enthielt 0£3 Gew-% Äthanol.

Der Verlust beim Waschen betrug 1,53 Gew.-%.

Zum Vergleich mit den obigen Beispielen wurde de Alkohol vom Chlorameisensäureester oder Kohlensä·

redialkylester durch Waschen mit Wasser in herkömmlicher Weise abgetrennt. Da aber der Chlorameisensäureester und der Kohlensäuredialkylester hydrolysiert wurden, betrug der Verlust eben beim Waschen mit eisgekühltem Wasser immer 8 bis 15%.

Beispiel 9

Es wurde in die oben angegebene Extraktionskolonne mittels L.uft unter einem Druck von 0,2 atü mit einer Geschwindigkeit von 6000 g/Stunde eine 30%ige wäßrige Essigsäurelösung und mit einer Geschwindigkeit von 2400 g/Stunde Isopropyläther zerstäubt. Nach einmaligem Waschen betrug der Essigsäuregehalt der wäßrig-essigsauren Phase 27,5%. Die Menge des

Auszuges war 5640 g/Stunde.

Das Raffinat wurde in einer ähnlichen Anordnung erneut mit 2400 g !sopropyläther extrahiert. Nach der zweiten Extraktion war die Menge des Raffinates 5190 g/Stunde mit einem Essigsäuregehalt von 22,2%. Das Raffinat der zweiten Extraktion wurde erneut mit 2400 g Isopropyläther extrahiert. Die Menge des erhaltenen Raffinates betrug 4663 g/Stunde mit einem Essigsäuregehalt von 14,3%.

Alle prozentualen Zusammensetzungen der dreifach wiederholten Extraktionen stimmten mit den durch theoretische Berechnungen erhaltenen Ergebnissen innerhalb der Fehlergrenzen der titrimetrischen Bestimmung überein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

; Patentansprüche:

1. Verfahren zur Solventextraktion von miteinander nicht mischbaren, verschiedene spezifische S Gewichte aufweisenden Flüssigkeiten durch Oberführen derselben in ein disperses System unter Verwendung eines Gases oder Dampfes, Kondensieren und Trennen der miteinander nicht mischbaren Phasen voneinander, dadurch gekennzeichnet, daß man sowohl die Mutterlauge als auch das Lösungsmittel oder die mehreren Lösungsmittel gemeinsam in einem Gas oder Dampf zu einer Nebelphase dispergiert und dann die so erhaltene Dispersion der Mutterlauge und des Lösungsmittels beziehungsweise der Lösungsmittel im Gas beziehungsweise Dampf durch Kondensieren bricht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Dispergieren und dann das Kondensieren und Trennen mehrmals, vorzugsweise 2- bis 5mal, wiederholt

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Dispergieren in einem gekühlten oder geheizten Raum, insbesondere bei einer über dem Stockpunkt der den höchsten Stockpunkt aufweisenden Flüssigkeit liegenden Temperatur beziehungsweise bei einer unter dem Siedepunkt der den niedrigsten Siedepunkt aufweisenden Flüssigkeit liegenden Temperatur, durchführt

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Extraktionskolonne (5), durch ein im oberen Teil der Extraktionskolonne (5) angeordnetes Dispergierorgan (4), durch einen an die Extraktionskolonne (5) durch die Rohrleitung (11) angeschlossenen Tropfenfänger (9), der mit einem Gasableitungsrohr (10) und einem zur Rückführung der Flüssigkeit dienenden Rohr (12) versehen ist, sowie durch eine Trennkolonne (6) mit einem zur Ableitung der schwereren Flüssigkeit dienenden Rohr (8) und einem zur Ableitung der leichteren Flüssigkeit dienenden Rohr (7).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Extraktionskolonne (5) eine Füllung von großer Oberfläche enthält

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dispergierorgan (4) mit einem zur Zuführung der Mutterlauge dienenden Rohr (1), mit einem zur Zuführung des Lösungsmitteis dienenden Rohr (2) und mit einem zur Zuführung des Gases oder Dampfes zur Zerstäubung dienenden Rohr (3) versehen ist.