DE2503619B2

DE2503619B2 - Verfahren zum Rückgewinnen von mit Wasser mischbarem, organischem Lösungsmittel

Info

Publication number: DE2503619B2
Application number: DE2503619A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Chem. Dr. 8262 Altoetting Spoerk; Rudolf Dipl.- Chem. Dr. Strasser; Johann Waas
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1975-01-29
Filing date: 1975-01-29
Publication date: 1978-09-21
Also published as: US4072580A; FR2299060B1; DE2503619A1; JPS51105973A; DE2503619C3; FR2299060A1

Description

Bei der Herstellung von Kunstharzen fällt häufig Abwasser an, das mit Wasser mischbares, organisches Lösungsmittel, dessen Siedepunkt unter demjenigen des Wassers liegt, enthält. Weiterhin enthält dieses Abwasser gelöstes und/oder dispergiertes Kunstharz in geringen Mengen, das durch Filtrieren oder Zentrifugieren nicht oder nur mit großem Aufwand aus dem unbehandelten Abwasser entfernt werden kann. Vielfach enthält derartiges Abwasser zusätzlich zu den genannten Stoffen auch Chlorwasserstoff. Es besteht also die Aufgabe, von Chlorwasserstoff freies oder praktisch freies, mit Wasser mischbares, organisches Lösungsmittel, dessen Siedepunkt unter demjenigen des Wassers liegt, aus einem Gemisch dieses Lösungsmittels mit Wasser und geringen Mengen Kunstharz sowie gegebenenfalls Chlorwasserstoff — im folgenden »Abwassergemisch« genannt— durch Destillation zu gewinnen, um eine Belastung der Umwelt und gegebenenfalls den Verlust wertvoller Stoffe zu vermeiden, ohne daß eine Verstopfung der Destillationsvorrichtung durch während der Destillation abgeschiedenes Kunstharz erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zusätzlich in das Abwassergemisch ein bei Raumtemperatur flüssiger, gegenüber den Bestandteilen des Abwassergemisches inerter und mit Wasser nicht mischbarer Stoff mit einem Dampfdruck von höchstens 5 mm Hg (abs.) bei 100⁰C und gegebenenfalls weitere Mengen von Wasser in die Destillationsvorrichtung eingeführt werden. Dieser Stoff wird im folgenden

als »Hilfsflüssigkeit« bezeichnet

Die erfin-iungsgemäß zu gewinnenden, mit Wasser mischbaren, organischen Lösungsmittel werden im folgenden als »Hauptlösungsmittel« bezeichnet. Es sind vorzugsweise Äthanol und/oder n-Propanol. Weitere Beispiele sind Aceton, Isopropanol und tert-Butanol sowie Dioxan, Dimethylsulfoxyd und

N₁N-Dimethylformamid. Es kann sich auch um Gemische von verschiedenen, mit Wasser mischbaren, organischen Lösungsmitteln handeln.

Die Menge des Hauptlösungsmittels kann 1 bis 90 Gewichtsprozent, insbesondere 5 bis 75 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Abwassergemisches, Hauptlösungsmittel, betragen. Unter den zur Zeit geltenden wirtschaftlichen Bedingungen wird durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Mengen von mindestens 5 Gewichtsprozent nicht nur eine Belastung der Umwelt ohne den Aufwand für eine biologische Reinigung von Abwasser vermieden, sondern es werden durch die Gewinnung von wertvollem organischem Stoff auch wirtschaftliche Vorteile erreicht.

Bei den Kunstharzen, die in den Abwassergemischen, in geringen Mengen vorliegen, handelt es sich um solche, die in Wasser löslich und/oder — meist kolloidal — dispergierbar sind, aber aus dem Wasser beim Erhitzen, Entzug von organischem Lösungsmittel und/oder Erhöhung ihrer Konzentration ausfallen. Beispielhaft für derartige Kunstharze sind Hydrolysate von Organosilanen mit hydrolysierbaren Gruppen oder hydrolysierbaren Atomen, insbesondere Alkylsilanen, gegebenenfalls im Gemisch mit Alkenylsilanen und/oder Arylsilanen mit durchschnittlich 0,9 bis 1,9 Si-gebundenen Kohlenwasserstoffresten je Si-Atom, wobei die nicht durch Kohlenwasserstoffreste abgesättigten Siliciumvalenzen meist durch Halogenatome, insbesondere Chloratome, und/oder Alkoxygruppen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen abgesättigt sind. Die Menge der Kunstharze, die in den Abwassergemischen vorliegen, beträgt meist Spuren, wie 0,0001 Gewichtsprozent bis 5 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Abwassergemisches. Es kann sich auch um Gemische von verschiedenen Kunstharzen handeln.

Zusätzlich zu dem Hauptlösungsmittel, Kunstharz und Chlorwasserstoff können in den Abwassergemischen unter anderem weitere organische Lösungsmittel deren Siedepunkt höchstens 12O⁰C bei 760 mm Hg (abs.) beträgt, vorhanden sein. Beispiele für derartige weitere organische Lösungsmittel sind Methylenchlorid Benzol, Toluol und Diisopropyläther. Es kann sich auch um Gemische solcher anderen organischen Lösungsmittel handeln. Es kann insbesondere in Mengen, in dener es im Abwassergemisch löslich ist oder kleinerer Mengen, vorliegen.

Der Ausdruck »inert« im Zusammenhang mit dei Hilfsflüssigkeit bedeutet, daß die Hilfsflüssigkeit ir Gegenwart des Abwassergemisches unter den Bedingungen der Destillation des Hauptlösungsmittels flüssig bleiben muß und zumindest keine Spaltprodukte mil einem Dampfdruck von über 5 mm Hg (abs.) bei 100⁰C liefern darf.

Vorzugsweise ist die Hilfsflüssigkeit auch mii Salzsäure nicht mischbar und löst das während dei Destillation ausgefallene Kunstharz nicht. Beispiele füi derartige Hilfsflüssigkeiten sind bei Raumtemperatui flüssige Kohlenwasserstoffe mit einem Dampfdruck vor höchstens 5 mm Hg (abs.) bei 100⁰C, wie aliphatisch«

oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen, ζ. B. Paraffinöl, also gesättigte, aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von mindestens 360⁰C bei 760 mm Hg (abs.), ferner Tetrahydronaphthalin, Decahydronaphthalin, Terpentin und Dipenten; bei Raumtemperatur flüssige Alkohole mit einem Dampfdruck von höchstens 5 mm Hg (abs.) bei 100⁰C, wie 2-Äthylhexanol, Isooctanol, Decanole, Stearylalkohol und Tetrahydronaphtho-Ie; sowie bei Raumtemperatur flüssige Tetrakohlenwass erstoffsilane mit einem Dampfdruck von höchstens 5 mm Hg (abs.) bei 100⁰C, wie Dimethyldiphenylsüan, Trimethylbenzylsilan, Tetra-n-propylsilan und Tetraiüoamylsilan; schließlich bei Raumtemperatur flüssige Äther mit einem Dampfdruck von höchstens 5 mm Hg (abs.) bei 100⁰C, wie Diphenyläther.

Insbesondere wegen der leichten Zugänglichkeit ist Paraffinöl bevorzugt.

Es können auch Gemische aus verschiedenen Arten von Hilfsflüssigkeiten verwendet werden.

Vorzugsweise wird die Hilfsflüssigkeit in Mengen von 3 bis 50 Volumenprozent, bezogen auf das Gesamtvolumen des Abwassergemisches eingesetzt.

Enthalten die Abwassergemische keinen Chlorwasserstoff oder höchstens 20 Gewichtsprozent Chlorwasserstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht von in dem jeweiligen Gemisch enthaltendem Wasser und Chlorwasserstoff, so ist es nicht erforderlich, zusätzlich zu dem im Abwassergemisch bereits enthaltenen Wasser weitere Mengen von Wasser in die Destillationsvorrichtung einzuführen. Enthalten die Abwassergemische jedoch mehr als 20 Gewichtsprozent an Chlorwasserstoff, so muß in die Destillationsvorrichtung zusätzlich Wasser in solcher Menge eingeführt werden, daß während der Destillation im Destillationsrückstand höchstens 20 Gewichtsprozent Chlorwasserstoff, bezogen auf das Gesamtgewicht von Wasser im Destillationsrückstand und von Chlorwasserstoff, vorliegea

Die Destillation kann in beliebiger, allgemein bekannter Weise bei den dafür üblichen Drücken und Temperaturen erfolgen. Der Druck ist meist derjenige der umgebenden Atmosphäre, d.h. etwa 760mm Hg (abs.). Falls erwünscht, können jedoch auch höhere oder niedrigere Drücke angewandt werden.

Das Destillat, das bei der Destillation im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten wird, besteht im wesentlichen aus dem Hauptlösungsmittel und gegebenenfalls dem anderem Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von höchstens 120° C bei 760 mm Hg (abs.). Dieses Destillat ist frei oder praktisch frei von Chlorwasserstoff.

Der Destillationsrückstand besteht im wesentlichen aus der Hilfsflüssigkeit, in der Kunstharz gelöst oder — und zwar vorzugsweise — suspendiert ist, und Wasser bzw. Salzsäure. Wenn das Kunstharz in der Hilfsflüssigkeit suspendiert ist, so kann es nach dem Abtrennen der Hilfsflüssigkeit von der wäßrigen Phase, aus der Hilfsflüssigkeit leicht, z. B. durch Filtration, entfernt werden. Die so vom Kunstharz befreite Hilfsflüssigkeit kann erneut bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, wobei lediglich der geringe Verlust, der beim Abtrennen des Kunstharzes entstand, zu ersetzen ist Die wäßrige Phase des Destillationsrückstandes ist frei oder praktisch frei von organischen Bestandteilen und benötigt vor Abgabe an die Umwelt allenfalls eine Neutralisation, jedoch keine biologische Aufbereitung.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann absatzweise, halbkontimiierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt, weil für die kontinuierliche Durchführung nur verhältnismäßig kleine Vorrichtungen mit trotzdem großer Leistung erforderlich sind. Weil das Destillat praktisch frei von Chlorwasserstoff ist, können Kondensatoren und an diese Kondensatoren anschließende Leitungen und Vorrichtungen aus leicht zugänglichen, nicht gegenüber Salzsäure beständigen Materialien angefertigt werden.

Das Gewinnen von mit Wasser mischbarem, organischem Lösungsmittel aus Abwasser bei der Herstellung von Organopolysiloxanharzen, also aus Abwassergemischen, die derartiges Lösungsmittel, Wasser und in geringen Mengen die obenerwähnten Hydrolysate von Organosilanen und meist auch Salzsäure enthalten, ist lediglich eine besonders wichtige Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch sonst immer angewendet werden, wenn die oben angegebene Aufgabe zu lösen ist.

Beispiel

Als Destillationsvorrichtung wird eine Fraktionierkolonne, die einen Innendurchmesser von 150 mm aufweist und mittels eines Umlaufverdampfers beheizt wird, verwendet. Die Kolonne besteht aus einem 1 m langen Abtriebsteil mit 5 Glockenboden und aus einem Verstärkerteil mit 4 je 1 m langen Abteilungen, sogenannten »Schüssen«, die mit Füllkörpern gefüllt sind. In diese Fraktionierkolonne werden je Stunde 30,6 kg eines Abwassers, das bei einer Herstellung von Organopolysiloxanharz erhalten wird, 15 kg weiteres Wasser und 8 kg Paraffinöl geleitet. Das in die Fraktionierkolonne geleitete Abwasser enthält

30 Gewichtsprozent Äthanol
50 Gewichtsprozent Wasser
19 Gewichtsprozent Chlorwasserstoff 1 Gewichtsprozent Toluol und Spuren von Hydrolysaten von Methylchlorsilanen.

Bei einem Heizdampf-Verbrauch von 28,3 kg/Stunde und einem Rücklaufverhältnis von 2 werden 10,18 kg/ Stunde Destillat erhalten. Das Destillat enthält aufgrund

so der Analyse weniger als 1 mg/1 HCl, 10 Gewichtsprozent Wasser und Toluol und Äthanol als Rest. Es kann wieder für die Herstellung von Organopolysiloxanharz eingesetzt werden.

Der Destillationsrückstand besteht aus Paraffinöl, in dem Organopolysiloxanharz suspendiert ist, und 16,3gewichtsprozentiger Salzsäure. Von diesem Rückstand wird in einem Abscheider das Paraffinöl als leichtere Phase abgetrennt. Nach Abfiltrieren des Organopolysiloxanharzes wird das Paraffinöl wieder als Beschickung für die Fraktionierkolonne verwendet. Die 16,3gewichtsprozentige Salzsäure ist frei oder praktisch frei von organischen Bestandteilen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Rückgewinnen von mit Wasser mischbarem, organischen Lösungsmittel, dessen Siedepunkt unter demjenigen des Wassers liegt, aus einem Gemisch dieses Lösungsmittels mit Wasser und geringen Mengen Kunstharz sowie gegebenenfalls Chlorwasserstoff durch Destillation, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem vorstehend genannten Gemisch ein bei Raumtemperatur flüssiger, gegenüber den Bestandteilen des Gemisches inerter und mit Wasser nicht mischbarer Stoff mit einem Dampfdruck von höchstens 5 mm Hg (abs.) bei 100⁰C — in den folgenden Ansprüchen als »Hilfsflüssigkeit« bezeichnet — und gegebenenfalls weitere Mengen von Wasser in die Destillationsvorrichtung eingeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsflüssigkeit solche verwendet wird, die mit Salzsäure nicht mischbar ist und das während der Destillation ausgefallene Kunstharz nicht löst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsflüssigkeit Paraffinöl verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsflüssigkeit in Mengen von 3 bis 50 Volumenprozent, bezogen auf das Gesamtvolumen von Wasser, mit Wasser mischbarem, organischem Lösungsmittel, Kunstharz und gegebenenfalls Chlorwasserstoff, der in der Mischung gelöst ist, verwendet wird.