DE2355059C3 - Process for the recovery of alkali or ammonium effluents - Google Patents
Process for the recovery of alkali or ammonium effluentsInfo
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Description
wird, auch saure Alkalicitrallösungen herstellen 25 lassen. Dies ist besonders wichtig, wenn aus denwill also have acidic alkali citral solutions prepared 25. This is especially important when out of the
Alkalicitratlöi.ungen mittels Elektrodialyse Citronen-Alkali citrate solutions by means of electrodialysis Lemon
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur säure gewonnen werden soll. Hierzu sind Tn-Gcwinnung von Alkali- oder Ammoniumcitraten aus natriunicitratlösungen wegen ihres relativ hohen chemisch oder fermentativ gewonnenen Citronen- pH-Wertes weniger geeignet.The invention relates to a method for the acid to be obtained. For this purpose, Tn is obtained of alkali or ammonium citrates from sodium citrate solutions because of their relatively high Lemon pH value obtained chemically or fermentatively is less suitable.
säurelosungen mittels Extraktion. 30 Geeignete Amine gemäß der Erfindung sind bei-acid solutions by means of extraction. 30 Suitable amines according to the invention are both
Zur Gewinnung von Alkalicitraten aus Fermen- spielsweise N-Lauryl-N-trialkylmethylamin, N-Mei'itionslösungen sind schon mehrere Verfahren be- tl.yl-di-n-octylamin, Tri-isononylamin oder Tri-nschrieben worden. So ist es bekannt, die Citronen- decylaniin.For obtaining alkali citrates from fermen- for example N-lauryl-N-trialkylmethylamine, N-Mei'ition solutions Several processes have already been described, e.g. yl-di-n-octylamine, tri-isononylamine or tri-n been. So it is known, the citron decylaniin.
säure zuerst aus der Fermentationslösung mittels An organischen Lösungsmitteln werden erfindungs-acid first from the fermentation solution by means of organic solvents are
Kalkmilch zu fällen und dann anschließend das ent- 35 gemäß solche verwendet, die mit Wasser nicht mischstandcne Calciumcitrat mit Alkalicarbonat umzusct- bar sind und ein gutes Aufnahmevermögen für das zcn. Nach Entfernung des gebildeten Calciumcarbo- System Aniin—Citronensäure haben. Als Lösungsnats wird eine Trinatriumcitratlösung erhalten. Man mittel können Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ester, hat auch schon Alkalicitrate durch direkte Neutra- Ketone oder Gemische davon eingesetzt werden, !isation von Citronensäurelösungen hergestellt. Hier- 40 beispielsweise Cyclohexen, Tetrachlorkohlenstoff, L. To precipitate milk of lime and then use it accordingly, which can be reacted with calcium citrate and alkali carbonate which cannot be mixed with water and which have a good absorption capacity for the zcn. After removing the calcium carbonate system that has formed, have aniine-citric acid. A trisodium citrate solution is obtained as the solution. Hydrocarbons, alcohols, esters, alkali citrates can also be used by direct neutroketones or mixtures thereof, and citric acid solutions can be prepared. For example, cyclohexene, carbon tetrachloride, L.
bei ist es jedoch erforderlich, daß die Citronen- Methylisobutylkcton, 2-Pentanon, 2-Octanon, 5-Mesäurclösung schon in reiner Form vorliegt. Beide lhyl-3-heptanop, 2,6-Dimethyl-heptanon, Methyliso- \however, it is necessary that the lemon methyl isobutyl octone, 2-pentanone, 2-octanone, 5-mesic acid solution already exists in pure form. Both ethyl-3-heptanop, 2,6-dimethyl-heptanone, methyliso- \
Methoden sind umständlich und setzen viele auf- bulylcaibinol, 2-Methyl-5-hexanol, 1-Octanol, wendige Verfahrensstufen voraus. 2-Äthyl-l-hexanol, Karbolxylol, Cyclohexylacetat ^Methods are cumbersome and many rely on- bulylcaibinol, 2-methyl-5-hexanol, 1-octanol, agile process steps ahead. 2-ethyl-1-hexanol, carbolxylene, cyclohexyl acetate ^
Es ist auch bekannt. Citronensäure mittels Ex- 45 oder Tri-n-butylphosphat.It is also known. Citric acid using Ex-45 or tri-n-butyl phosphate.
traktionsmittel aus ihren wäßrigen Lösungen zu ge- Wichtig für den Phasentrennungsvorgang und das c.traction agent from their aqueous solutions too important for the phase separation process and the c .
winncn. Als Extraktionsmittel wurde nach der fran- Extraktionsglcichgewicht ist das Volumenverhältnis ν 'win. According to the French extraction equilibrium, the extraction agent used is the volume ratio ν '
zösischen Patentschrift 1211 066 sekundäres Butanol von Amin zu Lösungsmittel sowie das Mol-Verhält- und nach der deutschen Auslegcschrift 1 268 088 nis m von Amin zu Citronensäure. Mit Erhöhung des ,French patent specification 1211 066 secondary butanol of amine to solvent as well as the molar ratio and according to German Auslegcschrift 1,268,088 nis m of amine to citric acid. With the increase of
Tri-n-butylphosphat, letzteres im Gemisch mit Koh- 50 v-Wertes vergrößert sich die Extraktionsausbeute, verlenwasserstoffen, Äthern, Estern oder Ketonen, längen sich jedoch die Zeit für die Phasentrennung. !Tri-n-butyl phosphate, the latter in a mixture with a Koh- 50 v value increases the extraction yield, verenwasserstoffen, Ethers, esters or ketones, however, take longer to separate the phases. !
versucht. Mit diesen bekannten Arbeitsweisen konn- Das optimale Volumenverhältnis von Amin zu ,tries. With these known working methods, the optimal volume ratio of amine to
ten jedoch keine befriedigenden Ergebnisse erzielt organischem Lösungsmittel liegt im Bereich von werden, da die Verteilungskoeffizienten bei den 0,05 bis 2,0, vorzugsweise 0,3 bis 0,7, und das MoI-beiden Extraktionsverfahren so niedrig (um 1,0) 5S Verhältnis von Amin zu Citronensäure soll 0,5 bis 10, sind, daß große Mengen von Extraktionsmittel und vorzugsweise 1,5 bis 3,5, sein. c However, no satisfactory results obtained organic solvent is in the range of, since the partition coefficients in the 0.05 to 2.0, preferably 0.3 to 0.7, and the MoI-both extraction process is so low (around 1.0) The 5S ratio of amine to citric acid should be 0.5 to 10, that is, large amounts of extractant and preferably 1.5 to 3.5. c
viele Extraktionsstufen erforderlich sind. Bei der Extraktion von Citronensäure aus einermany extraction stages are required. When extracting citric acid from a
Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile nicht etwa 8 "/oigen Fermentationslösung mit Tri-isononyl- 'It has now been found that these disadvantages are not about 8 "/ o fermentation solution with tri-isononyl- '
auftreten, wenn man als Extraktionsmittcl ein mit amin ind Methyl-isobutylketon als Lösungsmitteloccur when using amine as extraction agent with methyl isobutyl ketone as solvent
Wasser nicht mischbares Gemisch aus einem Amin 60 arbeitet man beispielsweise vorteilhaft bei einem ,A water-immiscible mixture of an amine 60 is advantageously used, for example, with a
der allgemeinen Formel Volumenverhältnis von Tri-isononylamin zu Methyl- ^the general formula volume ratio of tri-isononylamine to methyl- ^
isohutylketon von 1 :1,5, was einem v-Wert von 0,66isohutyl ketone of 1: 1.5, which has a v value of 0.66
entspricht und einem Molverhältnis von Amin zucorresponds to and a molar ratio of amine to
R1 Citronensäure von 2 : 1, das entspricht einemR 1 citric acid of 2: 1, that corresponds to one
65 m-Wert von 2. N — R, Die nachfolgende Tabelle zeigt die Abhängigkeit f'65 m value of 2nd N - R, the following table shows the relationship f '
des Verteilungskoeffizienten von dem v- und m-Wert. R- Die Extraktion der Citronensäure aus der Fermen-the partition coefficient of the v and m values. R- The extraction of citric acid from the ferment
Abhängigkeit der Verteilunuiskoeffizienten von dem v- und /n-WertDependence of the distribution coefficient on the v and / n value
Vol/VülVol / Vül
Mol.MuIMol.MuI
Citronensäurekonzentration in der
wäßrigen Phase
(Raffinat) in °/oCitric acid concentration in the
aqueous phase
(Raffinate) in ° / o
Verteilungskoeffiziem Distribution coefficient
1:1,5 = 0,661: 1.5 = 0.66
1: 4,0 = 0,251: 4.0 = 0.25
J : 0,75 = 1,33 J 0,5^ = 1,82 1 0,38 = 2,65 1 . 0,19 = 5,26J: 0.75 = 1.33 J 0.5 ^ = 1.82 1 0.38 = 2.65 1. 0.19 = 5.26
1 ■ 1,10 = 0,91 1 0,73 = 1,37 1 0,37 = 2,701 ■ 1.10 = 0.91 1 0.73 = 1.37 1 0.37 = 2.70
tationslösung wurde bei 20° C durchgefi hrt, als Amin Tri-isononylamin und als Lösungsmittel Metbyl-isobuiylketon eingesetzt.tation solution was carried out at 20 ° C, as an amine Tri-isononylamine and, as a solvent, methyl isobuiyl ketone used.
Aus der Tabelle ergibt sich, daß je . rößer der v- und oder m-VVert ist, um so höher ist de Verteilungskoeffizient bzw. um so niedriger ist ι ie Zahl der Extraktionsstufen.The table shows that each. The larger the v- and or m-VVert is, the higher is the distribution coefficient or the lower is the number of extraction stages.
Die Extraktion sowie die Rückexiral-tion können diskontinuierlich oder kontinuierlich \< ic z. B. mit Hilfe einer Mischer-Abschcider-Batter e oder mit einer Extraktionskolonne durchgeführt werden.The extraction as well as the Rückexiral-tion can discontinuously or continuously \ <ic z. B. with With the help of a mixer-separator battery or an extraction column.
Zur Gewinnung der Alkali- und Ammoniumcitrate wird der organische Extrakt anschließend mit Alkalien, Ammoniak oder dessen Salzen wie Carbonate, Chloride oder Sulfate behandelt. Zur optimalen Durchführung dieses Rückcxtrakiionsprozesscs ist das Äquivalent-Verhältnis« von Alkali jder Ammonium zu Citronensäure wichtig. ErIh dungsgemäß soll das Äquivalent-Verhältnis von RücKexlraktionsmittel zu Citronensäure im organischen Extrakt 0,1 bis 1.2, vorzugsweise 0,4 bis 0,l)5, betragen.To obtain the alkali and ammonium citrates, the organic extract is then treated with alkalis, ammonia or its salts such as carbonates, chlorides or sulfates. The equivalent ratio of alkali or ammonium to citric acid is important for optimal implementation of this back-extraction process. Erih-making according to the equivalent ratio of RücKexlraktionsmittel to citric acid in the organic extract 0.1 to 1.2, preferably 0.4 to 0, L) 5 amount.
Bei Verwendung von beispielsweise einer Natriumcarbonatlösung als Rückcxtraktionsmittcl ist in Abb. 1 die Abhängigkeit des Verteilungs «effizienten, der freien Citronensäure und des pl· -Wertes der wäßrigen Rückextraktionslösung von dem a-Wert graphisch dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß bei Verwendung von Natriumcarbonat duich Variation des «-Wertes Lösungen von Di-natrium- und Trinatriumcitrat hergestellt werden können. Saure Citratlösungcn kann man durch Extrakt on der Citronensäure aus dem organischen Extrakt außer mittels Natriumcarbonat und anderer Alkali- und Ammoniumcarbonaten oder -bicarbonaten aii.-h mit Alkalilaugen oder Ammoniak mit hohei Verteilungskoeffizienten gewinnen.When using, for example, a sodium carbonate solution as a back-extraction means, in Fig. 1 the dependence of the distribution "efficient, the free citric acid and the pl · value of the aqueous back extraction solution plotted from the a value. It can be seen from this that with Use of sodium carbonate by varying the «value. Solutions of disodium and trisodium citrate can be produced. Acid citrate solutions can be obtained by extracting citric acid from the organic extract except by means of sodium carbonate and other alkali and ammonium carbonates or bicarbonates aii.-h with alkaline solutions or ammonia with high partition coefficients to win.
Zweckmäßig arbeitet man mit inö; liehst konzentrierten Lösungen von Alkalien, Ammoniak oder deren Salzen.It is advisable to work with inö; lets you concentrate Solutions of alkalis, ammonia or their salts.
Bei der Rückextraktion mit Alkalic rbonaten oder -bicarbonaten führen Temperaturen über 20' C zu einer Verkürzung der Extraktionszeit ι nd zu höheren Verteilungskoeffizienten. Die Rückotraktion wird deshalb mit diesen Salzen vorzugswc se bei 30 bis 40° C durchgeführt.When back-extraction with alkali carbonates or bicarbonates lead to temperatures above 20 ° C a shortening of the extraction time and higher distribution coefficients. The return traction will therefore preferably carried out at 30 to 40 ° C with these salts.
Die erfindungsgemäß gewonnene! Alkalicitrat- oder Ammoniumcitratlösungen könnt η zur Gewinnung der festen Salze in üblicher 'Vcise konzentriert werden. Die festen Salze finden h :ute als Ersatz für Phosphate in Waschmitteln vielfach Verwendung.The obtained according to the invention! Alkali citrate or ammonium citrate solutions can be concentrated in the usual way to obtain the solid salts will. The solid salts are now widely used as a substitute for phosphates in detergents.
In den folgenden Beispielen wird das erfindungseemäße Extraktionsverfahren erläutertIn the following examples, the inventive Extraction process explained
1,68
0,97
0,423.02
1.68
0.97
0.42
4,70
6,02
7,413.33
4.70
6.02
7.41
1,75
0,613.88
1.75
0.61
2,75
4,541.47
2.75
4.54
Eine Fermenlationslösung mit 7') g Citronensäure pro 1 Lösung wurde einer kontinuierlichen Gegenstromextraktion nach dem Mischer-Abscheider-Prinzip unterworfen. Die Verfahrensweise ist in der A b b. 2 schcmatisch dargestellt (3-Stufen-Extraktion; 2-Stufen-Rückextraktion). In der Misch/onc 1 werden stündlich 12 1 der organischen Phase E0, die 4,8 1 Tri-isononylamin und 7,2 1 Methyl-isobutylketon enthält, und 121 der wäßrigen Phase A1 gemischt und zum Abscheider 2 gefördert, woraus 12 1 einer etwa 0,3° oigen wäßrigen Lösung (Raffinat) ablaufen. A fermentation solution with 7 ') g citric acid per 1 solution was subjected to a continuous countercurrent extraction according to the mixer-separator principle. The procedure is in the A b b. 2 shown schcmatically (3-stage extraction; 2-stage back extraction). In the mixer 1, 12 liters of the organic phase E 0 , which contains 4.8 liters of tri-isononylamine and 7.2 liters of methyl isobutyl ketone, and 121 of the aqueous phase A 1 are mixed every hour and conveyed to the separator 2, from which 12 1 of an approximately 0.3% aqueous solution (raffinate) run off.
Die aus dem Abscheider 2 abgezogene organische Phase E1 wird zusarr.mcn mit 12 1;h der wäßrigen Phase A1 in dem Mischer 3 gemischt und in den Abscheider 4 eingespeist, woraus pro Stunde 12 1 der wäßrigen Phase/I2 und 121 der organischen Phase £., entfernt werden. Die organische Phase E., wird zusammen mit der Fermentationslösung A11, die 79 g Citronensäure pro 1 Lösung enthält, mit einer Geschwindigkeit von 12 l/h in dem Mischer 5 gemischt und anschließend dem Abscheider 6 zugeführt. Aus dem Abscheider 6 werden stündlich 12 1 des organischen Extraktes E3, der 76,2 g Citronensäure pro 1 Extrakt enthält, abgezogen und zur Rückextraktion zusammen mit 6 1 der wäßrigen Phase W1 in dem Mischer 7 gemischt und anschließend in den Abscheider 8 eingespeist. Daraus fließen 6 1 der Citratlösung W.„ welche 152,4 g Citronensäure pro 1 Lösung oder gerechnet als Trinatriumcitrat-Dihydrat 233,4 g pro 1 Lösung enthält und 12 1 der organischen Phase EA pro Stunde ab. In den Mischer g gelangen stündlich 6 1 der wäßrigen Phase ^0, die 114 g Natriumcarbonat pro 1 Lösung enthält und 121 der organischen Phase E4. Die entstehende Mischung wird in The organic phase E 1 withdrawn from the separator 2 is added together with 12 1 ; h of the aqueous phase A 1 is mixed in the mixer 3 and fed into the separator 4, from which 12 l of the aqueous phase / I 2 and 121 of the organic phase are removed per hour. The organic phase E. is mixed together with the fermentation solution A 11 , which contains 79 g citric acid per 1 solution, at a rate of 12 l / h in the mixer 5 and then fed to the separator 6. Every hour, 12 liters of the organic extract E 3 , which contains 76.2 g of citric acid per liter of extract, are withdrawn from the separator 6 and mixed with 6 liters of the aqueous phase W 1 in the mixer 7 for re-extraction and then fed into the separator 8 . From this, 6 liters of the citrate solution W. “ which contains 152.4 g of citric acid per 1 solution or, calculated as trisodium citrate dihydrate, 233.4 g per 1 solution and 12 liters of the organic phase E A flow off per hour. 6 liters of the aqueous phase ^ 0 , which contains 114 g of sodium carbonate per liter of solution, and 121 of the organic phase E 4 enter the mixer g every hour. The resulting mixture is in
den Abscheider 10 eingespeist, woraus stündlich 121 der organischen Phase E0 und 6 1 der wäßrigen Phase W, abgezogen werden.fed into the separator 10, from which 121 of the organic phase E 0 and 6 1 of the aqueous phase W are withdrawn every hour.
Die erfindungsgemäße auf 2°/o verdünnte Citratlösung besitzt eine Extinktion von 0,6 (gemessen bei einer Wellenlänge von 436 nm; Meßküvcttc: 1 cm; pH - 5,5).The citrate solution according to the invention diluted to 2% has an extinction of 0.6 (measured at a wavelength of 436 nm; Meßküvcttc: 1 cm; pH - 5.5).
Zum Unterschied dazu hatte eine mit Natronlauge auf pH 5,5 eingestellte O,2°/oige Ausgangs-Fermentationslösung eine Extinktion von 0,5 (gt- In contrast to this, an O.2% initial fermentation solution adjusted to pH 5.5 with sodium hydroxide solution had an extinction of 0.5 (gt-
messen bei einer Wellenlänge von 436 nm; Meßküvctle: 1 cm; pH = 5,5).measure at a wavelength of 436 nm; Measuring cells: 1 cm; pH = 5.5).
Erfindungsgemäß wurde somit eine Reinheit der Citratlösung von 88% erzielt.According to the invention, a purity of the citrate solution of 88% was thus achieved.
Eine Fermentationslösung mit 71,5 g Citronensäure pro 1 Lösung wurde einer kontinuierlichen Gegenstromextraktion in der im Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung unterworfen. Als Extraktionsmittel wurde eine Mischung von Tri-n-dccylamin und Mcthylisobulylcarbinol mit einem Volumen-Verhältnis V — 0,644 verwendet.A fermentation solution with 71.5 g of citric acid per liter of solution was subjected to a continuous countercurrent extraction in the device described in Example 1. A mixture of tri-n-dccylamine and methylisobulylcarbinol with a volume ratio of V- 0.644 was used as the extractant.
Bei der Extraktion wurden die organischen und die wäßrigen Phasen mit der gleichen Geschwindigkeit von 12 1 pro Stunde den Mischern und den Abscheidern zugeführt.In the extraction, the organic and the aqueous phases were extracted at the same rate of 12 liters per hour fed to the mixers and separators.
Aus dem Abscheider 2 lief eine etwa O,3n/oige wäßrige Phase (Raffinat) ab, während der organische Extrakt mit einem Gehalt von 68,3 g Citronensäure pro 1 Lösung aus dem Abscheider 6 abgezogen und in den Mischer 7 eingespeist wurde. An approximately 0.3 n / o aqueous phase (raffinate) drained from the separator 2, while the organic extract with a content of 68.3 g citric acid per liter of solution was drawn off from the separator 6 and fed into the mixer 7.
Bei der Rückextraktion wurden die organischen Phasen mit 12 1, die wäßrigen Phasen mit 4 1 pro Stunde in die Mischer und Abscheider eingespeist bzw. aus den Mischern und den Abscheidern abgezogen. Die Mischer 7 und 9 wurden dabei bei einer Temperatur von 38" C gehalten.During the back extraction, the organic phases were 12 1, the aqueous phases were 4 1 per Hour fed into the mixers and separators or withdrawn from the mixers and the separators. The mixers 7 and 9 were kept at a temperature of 38.degree.
Als Rückcxlraktionsmittel wurde eine Kaliumhydroxid-Lösung, die 162 g Kaliumhydroxid pro 1 Lösung enthielt, verwendet. Der gewonnene wäßrige Extrakt, welcher aus dem Abscheider 8 ablief, enthielt 204,9 g Citronensäure pro 1 Lösung oderA potassium hydroxide solution, containing 162 g of potassium hydroxide per 1 solution was used. The obtained aqueous Extract which ran out of the separator 8 contained 204.9 g citric acid per 1 solution or
ίο gerechnet als Trinatriumcitrat-Dihydrat 313,8 g pro 1 Lösung.ίο calculated as trisodium citrate dihydrate 313.8 g per 1 Solution.
Die auf 2°/o verdünnte Citratlösung besitzt eine Extinktion von 0,72 (gemessen bei einer Wellenlänge von 436 nm; Meßküvcttc: 1 cm; pH =- 6,3).The citrate solution diluted to 2% has a Extinction of 0.72 (measured at a wavelength of 436 nm; Meßküvcttc: 1 cm; pH = - 6.3).
Die Extinktion der mit Kaliumhydroxid auf pH 6,3 eingestellten und auf 0,2 °/o verdünnten Ausgangs-Fermcntationslösung betrug dagegen bei den gleichen Meßbedingungen 0,55.The extinction of the initial fermentation solution adjusted to pH 6.3 with potassium hydroxide and diluted to 0.2% on the other hand, was 0.55 under the same measurement conditions.
Es wurde somit eine Reinheit der Citratlösung von 87 °/o erzielt.A citrate solution purity of 87% was thus achieved.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (1)
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IT26663/74A IT1020235B (en) | 1973-11-03 | 1974-08-27 | PROCESS FOR THE PREPARATION OF ALKALINE CITRATES OR AMMONIUM |
IE2139/74A IE39950B1 (en) | 1973-11-03 | 1974-10-17 | Process for the recovery of alkali or ammonium citrates |
GB4653274A GB1447575A (en) | 1973-11-03 | 1974-10-28 | Process for the recovery of alkali or ammonium citrates |
US05/518,714 US3944606A (en) | 1973-11-03 | 1974-10-29 | Process of producing alkali metal or ammonium citrates |
FR7436087A FR2249867B3 (en) | 1973-11-03 | 1974-10-29 | |
NL7414124A NL7414124A (en) | 1973-11-03 | 1974-10-29 | PROCEDURE FOR THE WINNING OF ALKALINE METAL OR AMMONIUM CITRATES. |
BE150145A BE821777A (en) | 1973-11-03 | 1974-10-31 | PROCESS FOR PREPARING CITRATES OF ALKALINE OR AMMONIUM METAL |
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DE19732355059 DE2355059C3 (en) | 1973-11-03 | Process for the recovery of alkali or ammonium effluents |
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DE2355059A1 DE2355059A1 (en) | 1975-05-07 |
DE2355059B2 DE2355059B2 (en) | 1975-11-20 |
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