DE2545508B2 - Verfahren zum destillieren und reinigen eines rohalkohol enthaltenden gemisches - Google Patents
Verfahren zum destillieren und reinigen eines rohalkohol enthaltenden gemischesInfo
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Description
Copf der Edk. und die verschiedenen Abläufe aus der
*ektifizierkolonne werden der dritten Kolonne zum \ufkonzentrieren der Verunreinigungen eingespeist,
lie betrieben wird, um aus einem oberen Teil der Kolonne einen Alkoholablauf abzuziehen, der zusammen
mit der Rohalkoholeinspeisung wieder in die Edk. zurückgefühn wird. Niedriger siedende Verunreinigungen
werden als ein eine obere Schicht bildendes Produkt und höhersiedende Verunreinigungen vom unteren Teil
der die Verunreinigungen aufkonzentrierenden Kolonne gewonnen. Auch Abstreifwasser wird vom Boden der
dritten Kolonne abgezogen und wird entweder ausgeschieden oder läuft in die Edk. zurück.
Bei dem oben beschriebenen mehrstufigen Destillationssystem wurde festgestellt, daß der Alkohol
gelegentlich Spurenverunreinigungen in einer Konzentration von wenigen Teilen pro 1 Million oder pro 1
Billion enthält, die durch Destillation nicht leicht abzutrennen, die nicht zu identifizieren oder durch
chemische oder chromatographische Analyse festzustellen sind, aber nichtsdestotrotz dem sonst erstklassigen
Produkt einen untypischen Geruch verleihen. In solchen Fällen wird bekanntlich eine wäßrige Lösung
aus Natrium- oder Kaliumhydroxid entweder dem Zulauf zum Destillationssystem oder noch besser an
einer geeigneten Stelle der Rektifizierkolonne zugegeben. Im allgemeinen muß mehr Alkali verwendet
werden als chemisch verzehrt wird, was damit zusammenhängen soll, daß eine gewisse Alkalikonzentration
zum Auslösen der Neutralisations-, Kondensations- und/oder Polymerisations-Reaktionen der Spurenverunreinigungen
nötig ist. Zum Beispiel wird in der Offenlegungsschrift 21 06 073 vorgeschlagen, eine wäßrige
Alkalihydroxidlösung in die Rektifizierkolonne einzuführen, und zwar in Mengen von ungefähr 1 bis
10 kg/t des Rohalkoholzulaufs. Der wäßrige Ablauf vom
Boden der Rektifizierkolonne hat einen relativ hohen Alkaligehalt und muß entweder ausgeschieden, oder vor
Rücklauf in die Edk. mit Säure neutralisiert werden. Es ist offensichtlich, daß beide Verfahren einen übermäßigen
Verbrauch an Alkali und neutralisierender Säure haben. Auch wenn der Bodenablauf ausgeschieden wird,
ist eine Neutralisierung oder sonstige Behandlung notwendig, um eine Verschmutzung des Abflußrohres
zu vermeiden. Weiterhin verursachen in beiden Fällen die durch Neutralisation gebildeten großen Salzmengen
Beseitigungs- und Verschmutzungsprobleme.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, sin Verfahren zur Herstellung eines Alkohols hoher Reinheit durch
mehrstufiges Destillieren eines Rohalkohol enthaltenden Gemisches zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine
wäßrige Alkalilösung in die Rektifizierkolonne in einer Menge eingeführt wird, daß die Alkalikonzentration in
dem vom Boden der Rektifizierkolonne entnommenen und in die Edk. zurückgeführten, abgestreiften wäßrigen
Ablaufes von etwa 0,10 bis etwa 0,24 g/l beträgt.
Erfindungsgemäß wird ein Alkohol hoher Reinheit erhalten, wobei nur geringste Mengen an Ätznatron
verbraucht werden und eine geringstmögliche Verschmutzung eintritt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben
werden, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen ist.
F i g. 1 ist das Fließschema einer Ausführungsform der Erfindung zur Rückgewinnung von Äthanol und
F i g. 2 ist eine graphische Darstellung der Betnebszahlen, um die Vorteile bei der Verwendung optimaler
Mengen an Alkalimetallhydroxid gemäß der vorliegenden Erfindung aufzuzeigen.
Die Erfindung wird nachstehend insbesondere in
■-> bezug auf ein Äthanolrückgewinnungssystem beschrieben,
jedoch sind die Prinzipien der Erfindung selbstverständlich auch für die Rückgewinnung von Methanol,
n-Propanol oder Isopropanol anwendbar.
Anschließend wird Bezug auf die Zeichnungen
ίο genommen. In Fig. 1 ist die erste oder Edk. mit 10
bezeichnet. Rohäthanol als Ausgangsmaterial, ζ. Β. durch Fermentation oder Synthese erhaltener Rohalkohol,
wird durch eine Leitung 11 dem Mittelteil der Kolonne 10 eingespeist Extraktionswasser wird durch
i") eine Leitung 12 in das obere Ende der Kolonne 10
eingespeist, es besteht vor allem aus einem in nachfolgend beschriebener Weise erhaltenen rücklaufenden
Strom. Dem unteren Ende der Kolonne 10 wird durch einen Wärmeaustauscher oder Aufwärmer 16
Wärme zugeführt durch eine über Leitungen 14 und 15 rücklauf ende Abzweigung vom Bodenstrom. Durch eine
Leitung 17 wird dem Wärmeaustauscher 16 Dampf zugeführt, der in indirektem Wärmeaustausch mit dem
zurücklaufenden Strom der Böden steht, selbstverständ-Hch kann jedoch auch die für die Kolonne 10
notwendige Wärme durch direktes Einführen von Dampf an der Unterseite der Kolonne 10 zugeführt
werden.
Die Menge des durch Leitung 12 zur Oberseite der
jo Kolonne 10 zugeführten Extraktionswassers und der
Wärmeeingang an der Unterseite der Kolonne 10 muß ausreichen, um im wesentlichen alle sowohl niedrigerals
auch höhersiedende Verunreinigungen vom Kopf der Kolonne 10 durch Leitung 70 zu entnehmen. Wie in
j') Fachkreisen bekannt, wird durch das Vorhandensein
von Wasser im System die normale Verflüchtigungsfähigkeit der verschiedenen Bestandteile verändert, so
daß die Verunreinigungen, die einen höheren Siedepunkt als Äthanol haben, gemeinsam mit den niedrigersiedenden
Verunreinigungen am Kolonnenkopf destilliert werden. Um die gewünschte Entnahme des
Hauptanteiles an Verunreinigungen des Zulaufs durch Ablauf vom Kolonnenkopf zu erreichen, werden die
diesbezüglichen Zulauf- und Extraktionswassermengen
•4i und die am Boden der Kolonne 10 zugeführte Wärme so
reguliert, daß der durch Leitung 14 abgezogene Strom der Böden verdünnter, wäßriger Alkohol mit nur
kleineren oder Spurenverunreinigungen und einem Gehalt an Alkohol ist, der ungefähr 5 Gewichtsprozent
bis ungefähr 10 Gewichtsprozent beträgt, was in etwa
der Rückgewinnung des Äthanol-Endprodukts gemäß spezifischen Anforderungen bei einer nachfolgenden
Verfahrensstufe entspricht.
Der vom unteren Ende der Kolonne 10 abgezogene nicht zurücklaufende Teil verdünnten Alkohols wird vor
der Leitung 14 mittels einer Pumpe 13 und durch eine Leitung 21 zu einem unteren Boden oder Teil einei
Rektifizier- bzw. Alkoholanreicherungskolonne 22 ge speist. Eine indirekte Aufwärmeinrichtung ist, wii
w) nachstehend beschrieben, am unteren Ende de
Kolonne 22 vorgesehen, um die gewünschte Abstreifun; zu bewirken, es gehört jedoch auch in den Bereich de
Erfindung, den Dampf unmittelbar in den unteren Te;
der Kolonne 22 einzuführen. Das abgestreifte Äthanc
bi wird dann in Kolonne 22 auf den gewünschten hohe
Konzentrationspegel aufkonzentriert, der etwa der azeotropen Äthanol-Wasser-Gemisch entspricht, un
ein konzentriertes Äthanolprodukt von hoher Reinhe
wird durch eine Leitung 24 am oberen Ende der Kolonne 22 abgezogen, und als Endprodukt Äthanol des
Verfahrens gewonnen. Wie nachstehend genauer beschrieben, wird eine vorbestimmte Menge einer
wäßrigen Alkalilösung, z. B. wäßriges Natrium- oder Kaliumhydroxid, vorzugsweise jedoch Natriumhydroxid,
durch eine Leitung 23 in die Kolonne 22 eingeführt, und zwar oberhalb der Einführungsstelle für verdünnten
Alkohol durch Leitung 21 und unterhalb der Entzugssielle für den Alkohol durch Leitung 21. Natrium- und
Kaliumhydroxid sind die üblich verwendeten Alkalircagenzien,
jedoch können auch andere Alkalimetallverbindungen, wie die Karbonate Verwendung finden.
Ein Abschnitt zum »Pasteurisieren« bzw. Konzentrieren
der flüchtigen Fraktionen in Kolonne 22 oberhalb der Entzugsstelle für Äthanol durch Leitung 24
ermöglicht die Ansammlung und Entnahme niedriger Konzentrationen der niedrigersiedenden, flüchtigeren
Verunreinigungen oder Schichten (heads) vom oberen Ende der Kolonne 22 durch eine Leitung 26. Die durch
Leitung 26 entnommenen flüchtigen Bestandteile kondensieren in einem ersten Kondensator 27, der
durch eine Leitung 28 mit Kühlwasser versorgt wird. Das Kondensat aus dem Kondensator 27 kehrt als
Rücklauf durch eine Leitung 29 zum oberen Ende der Kolonne 22 zurück. Nicht kondensierte flüchtige
Verunreinigungen werden durch eine Leitung 31 aus dem Kondensator 27 entnommen und einem Schwadenkondensator
32 (vent condenser) zugeführt, der durch eine Leiiung 30 entweder mit Kühlwasser oder einem
Kühlmittel gekühlt wird, je nachdem, ob gewünscht wird, die flüchtigeren Verunreinigungen, z. B. Diäthyläther
und Acetaldehyd (cder andere Verunreinigungen, z. B. Dimethyläther, Formaldehyde, Aceton od. dgl. im
Fall anderer Alkoholgewinnungssysteme) zurückzugewinnen. Das Kondensat aus dem Schwadenkondensator
32 kann teilweise als Rücklauf in die Kolonne 22 durch eine mit Leitung 29 in Verbindung stehende Leitung 33
zurücklaufen, jedoch wird der Rest als weiter zu reinigender Ablauf durch eine Leitung 34 für eine
weitere Behandlung entnommen, wie nachstehend beschrieben ist. In bestimmten Fällen kann der
Schwadenkondensator 32 weggelassen und ein Teil des Kondensatrücklaufs in Leitung 29 als Ablauf entzogen
werden. Bei kontinuierlich und vorzugsweise bei gleichbleibender Geschwindigkeit abgezogenem Ablauf
vom Kolonnenkopf können sich die flüchtigen bzw. niedrigersiedenden Verunreinigungen an der Abzugsstelle 24 für Äthanol in Kolonne 22 nicht allzu stark
ansammeln und das gewünschte Äthanoldestillat wird mit einem sehr niedrigen Anreicherungspegcl an
flüchtigen Verunreinigungen von nur einigen Teilchen pro 1 Million durch die Leitung 24 gewonnen.
Der abgestreifte alkalihaltige, wäßrige Ablauf wird vom Boden der Kolonne 22 durch eine Leitung 19
abgezogen und läuft mit Hilfe einer Pumpe 20 durch die Leitung 12 zum oberen Ende der Kolonne 10 zurück. Ein
Teil des wäßrigen Alkaliablaufs wird durch eine Leitung 25 ausgeschieden, dieser ablicßende Anteil entspricht
dem Nettowasserzulauf in das System, d. h. der Differenz zwischen dem im Zulauf enthaltenen und dem
im gewonnenen Destillat enthaltenen Wasser.
Außerdem Ablauf durch die Leitung 24 vom Kopf der
Rektifizierkolonnc 22 werden ein oder mehrere Ablaufe mit höhersiedenden Verunreinigungen zwischen dem
Zulauf 21 und der wäßriges Alkali einspeisenden Leiiung 23 aus dem mink-mi Teil der Kolonne 22
abgezogen. Die geeigni-ien Roden "der l'.nl/.ugsslclk-n
für die Abläufe höhersiedender Verunreinigungen können in bekannter Weise durch Berechnung der
Böden ausgewählt werden, um die Ansammlungsstellen in Kolonne 22 für die höhersiedenden Verunreinigungen
einschließlich Azeotrope dieser höhersiedenden Verunreinigungen mit Wasser zu bestimmen. Typisch für die
höhersiedenden Verunreinigungen sind die höheren Alkohole, z. B. Butyl- und Amylalkohol, wie auch
verschiedene Aldehyde, Ketone, Ester und Kohlenwasserstoffe. Da die verschiedenen, höhersiedenden Verunreinigungen
sich auf mehreren mittleren Höhen der Kolonne 22 anreichern, sollen mehrfache Abläufe eine
kontinuierliche, vorzugsweise bei gleichbleibender Geschwindigkeit vor sich gehende Entnahme dieser
Verunreinigungen ermöglichen und eine Ansammlung derselben vermeiden.
In Fig. 1 werden die Abläufe höhersiedender Verunreinigungen aus zwei verschiedenen Ebenen in
Kolonne 22 durch Leitung 36 und der sich mit ihr vereinigenden Leitung 37 bezeichnet. Durch diese
Vermeidung einer Ansammlung von höhersiedenden Verunreinigungen in Kolonne 22 wird die Menge dieser
Verunreinigungen, die in Kolonne 22 in den Bereich der das Äthanol entziehenden Leitung 24 gedruckt wird, auf
einem Minimum gehalten, und der durch Leitung 24 entnommene Alkohol hat einen sehr niedrigen Gehalt
an schwerersiedenden Verunreinigungen (herkömmlich als »Fuselöle« bezeichnet), z. B. weniger als 30 Teile pro
1 Million, in vielen Fällen sogar nur 10 Teile pro I Million. Diese Menge sollte in den Abläufen durch
Leitungen 34 und 36 vorzugsweise von ungefähr 0,1 Gewichtsprozent bis ungefähr 5 Gewichtsprozent des
aus Leitung 24 gewonnenen Äthanols betragen.
Die Edk. 10 und die nachstehend beschriebene Kolonne 42 zum Aufkonzentrieren der Verunreinignn
gen werden vorzugsweise bei erhöhtem Druck vor einer Stärke ungefähr zwischen etwa 1.75 und etw;
7,0 kg/cm2 und die Rektifizierkolonne 22 wird in wesentlichen bei atmosphärischem Druck betrieben. Al;
Resultat dieser Differenz des Betriebsdruckes kontier die Dämpfe von den Köpfen der Edk. und der Kolonne
zum Anreichern von Verunreinigungen in Aufwärmen an der Unterseite der Rektifizierkolonne, die normaler
weise die größte Erwärmung benötigt, kondensier werden. Deshalb passiert der sowohl niedriger- als auch
höhersiedende Verunreinigungen enthaltende Ablau durch Leitung 70 vom Kopf der Edk. 10 einer
Aufwärmer bzw. Wärmeaustauscher 71 am unterer Ende der Rektifizierkolonne 22, zum indirekter
Wärmeaustausch mi: einem Teil des dem unteren Ende der Kolonne 22 durch Leitung 19 entzogener
Bodenablauf, und dieser aus Leitung 19 kommend« Anteil zirkuliert durch Leitung 72 und Aufwärmer 7
zurück in den unteren Teil der Kolonne 22. De Wärmegehalt des Kolonnenablaufs unter erhöhten
Druck in der Leitung 70 verursacht eine Erwärmung de durch die Leitung 72 zurücklaufenden Bödenstrome.1
und der entstehende Strom kondensierter Verunreini giingcn wird von Aufwärmer 71 mittels einer Pumpe T-durch
eine Leitung 73 zum unteren Teil der den Anreichern von Verunreinigungen dienenden Kolonm
42 überführt. In gleicher Weise werden die vielfache!
Abläufe höhersiedender Verunreinigungen von Kolon nc 22 durch die Leitung 36 zum unteren Teil de
Kolonne 42 geführt. Außerdem wird der Ablauf mi leichtersiedenden Verunreinigungen vom Kopf de
Kolonne 22 durch die Leitung 34 in den oberen Teil de-Kolonne
42 eingespeist. Abstreifdampf wird den
unteren Ende der Kolonne 42 durch eine Leitung 43 eingespeist, selbstverständlich können aber auch indirekte
Erwärmungsverfahren am unteren Ende der Kolonne 42 Anwendung finden. Die Kolonne 42 wird so
gesteuert, daß Äthanol und Verunreinigungen vom Wassergehalt der verschiedenen Einspeisungen in die
Kolonne abgestreift werden, so daß im wesentlichen alkoholfreies Wasser aus dem unteren Ende der
Kolonne 42 durch eine Leitung 44 ausgeschieden wird. Falls gewünscht, kann ein Teil oder die Gesamtmenge
dieses abgezogenen Wassers, wie durch die gestrichelte Linie 45 angegeben, auch durch Leitung 12 zurückfließen
und wieder in die Kolonne 10 eingespeist werden.
In der Kolonne 42 werden die flüchtigeren oder leichtersiedenden Verunreinigungen als Schichten
(»heads«) an der Oberseite der Kolonne konzentriert, dann durch eine Leitung 74 dem Kolonnenkopf
entnommen und durch einen weiteren Aufwärmer 76 am unteren Ende der Kolonne 42 geleitet, und zwar in
indirektem Wärmeaustausch mit einem anderen Teii des von Kolonne 22 entzogenen Bödenablaufs, der durch
Leitungen 19, 77 und Aufwärmer 76 zu der Unterseite der Kolonne 22 zurückgeleitet wird. Auf diese Weise
wird der Wärmegehalt des unter erhöhtem Druck stehenden Dampfstroms von den Köpfen der Kolonnen
10 und 42 als Quelle für thermische Energie für die Rektifizierkolonne.22 genutzt. Der kondensierte Kolonnenkopfablauf
fließt von Aufwärmer 76 mit Hilfe einer Pumpe 80 durch eine Leitung 78 zum Teil als Rücklauf
zur Oberseite der Kolonne 42, der andere Teil des Ablaufs wird durch eine Leitung 79 als Deckschicht-Nebenprodukt
gewonnen.
Die Anwendung eines erhöhten Druckes in Kolonnen 10 und 42 und eines atmosphärischen Druckes in
Kolonne 22 ist zwar eine allgemein bevorzugte Betriebsweise, diese Tatsache ist jewdoch nicht
wesentlich, auch andere Betriebsweisen können angewendet werden (z. B. alle Kolonnen bei atmosphärischem
Druck).
Der Äthanolgehalt der verschiedenen, der Kolonne 42 eingespeisten Verunreinigungszuläufe konzentriert
sich im oberen Teil der Kolonne 42 und wird durch eine Leitung 57 abgezogen. Dieser Ablauf wird durch eine
Pumpe 50 und eine Leitung 55 zum Zulauf 11 zurückgeführt und auf diese Weise mit dem Rohalkoholzulauf
vereinig ι und der Edk. 10 wieder zugeführt, damit sein Alkoholgehalt gewonnen und die Verunreinigungen
wieder abgetrennt werden. Der durch die Leitungen 57 und 55 zurücklaufende Alkohol sollte vorzugsweise
ungefähr 60 bis ungefähr 90 Gewichtsprozent Äthanol enthalten und ungefähr wenigstens 80 Gewichtsprozent
des Äthanolgehalts aller Äthanol enthaltenden Zuläufe in die Kolonne 42 ausmachen.
In der Kolonne 42 konzentrieren sich die schwersiedenden
Verunreinigungen in einem mittleren Bereich der Kolonne zwischen der Einspe'sungsstelle des
Hauptzulaufs an Verunreinigungen durch Leitung 73 und der Abzugsstelle des zurücklaufenden Äthanols
durch Leitung 57. Diese Verunreinigungen werden vorzugsweise von einer Vielzahl von Ebenen abgezogen,
z. B. durch die Leitung 58 und die sich mit ihr vereinigende Leitung 59. Die Konzentration der
höhersiedenden Verunreinigungen in dem durch Leitung 58 abgezogenen kombinierten Ablauf ist so hoch,
daß der Ablauf durch eine (nicht gezeigte) Waschanlage geleitet und dort mit einer sehr großen Wassermenge
oder wäßrigen Salzlösung kontaktiert werden kann Höhersiedende Verunreinigungen einschließlich Alko
hol, Ester, Aldehyde, Ketone und Kohlenwasserstoffe, die im Spülwasser oder der Salzlösung unlöslich sind,
setzen sich als ölähnliche Schicht ab, die entweder ausgeschieden oder zur weiteren Behandlung zur
Gewinnung von Nebenprodukten abgegossen werden kann. Die Wasserschicht der Abgießstufe läuft in die
Edk. 10 zurück, zur Gewinnung des Alkoholgehalts und Ausscheidung etwaiger gelöster Verunreinigungen.
Wie oben erwähnt, wurde die Zugabe einer wäßrigen Alkalilösung in die Rektifizierkolonne zwar bereits
vorgeschlagen, es ist jedoch festgestellt worden, daß in einem System wie dem oben beschriebenen, in dem da»
von der Unterseite der Rektifizierkolonne ablaufende Wasser in die Edk. zurückläuft, sehr große Mengen an
Alkali von nachteiliger Wirkung in der Edk. sein können, da in ihr Kondensations- und Polymerisationsreaktionen
sonst flüchtiger Substanzen, wie z. B. Acetaldehyd, ausgelöst werden können und die vollständige Entnahme
derselben aus der Edk. verhindert werden kann. Zum Beispiel kann im Fall von Acetaldehyd ein hoher
Alkaligehalt im Extraktionswasser die Bildung von Crotonaldehyd und Paraldehyd bewirken, die aus dem
wäßrigen Alkoholbödenablauf der Edk. sehr schwer abzuscheiden sind.
Wenn solche Kondensations/Polymerisationsprodukte mitgeführt werden in dem wäßrigen Alkoholablauf
von der Unterseite der Edk., wie er der Rektifizierkolonne eingespeist wird, gelangen diese Produkte zum Teil
mit dem wäßrigen Fluß abwärts und laufen zurück in die Edk., wobei ein Teil davon verdampft, in der Kolonne
aufsteigt und schließlich aus der alkalischen Zone austritt, woraufhin diese Produkte zerfallen und wieder
freies Acetaldehyd bilden. Dies ergibt einen außerordentlich großen Acetaldehydgehalt in dem Alkohol, der
deshalb den handelsüblichen Anforderungen nicht genügen kann.
Als Resultat des Studiums dieser bisher nicht identifizierten Erscheinung wurde festgestellt, daß eine
optimale Reinheit des Alkohols nur erhalten wird, wenn die Alkalibehandlung so durchgeführt wird, daß die
Alkalikonzentration in dem wäßrigen Abfluß vom Boden der Rektifizierkolonne innerhalb enger kritischer
Grenzen gehalten wird. Zum Beispiel wurde im Falle eines Destillationssystems zur Gewinnung von Äthanol
gemäß Fig. 1 festgestellt, daß die Qualität des gewonnenen Äthanolprodukts sich in bezug auf die
Haupt verunreinigung Acetaldehyd mit relativ niedrigen Konzentrationen von Natriumhydroxid rasch verbessert,
wie beim Ablauf der Böden der Rektifizierkolonne gemessen wurde, bis ein minimaler Acetaldehydgehalt
des Alkohols erzielt ist. Eine Alkali/.ugabe über diesen
Punkt hinaus löst dann den oben beschriebenen Mechanismus aus und hat einen raschen Qualitätsabfal
zur Folge, der sich durch einen höheren Acetaldehydge halt im Alkohol ausdrückt.
Die handelsüblichen Anforderungen für Äthano hoher Qualität für Industrie-, Nahrungs- oder pharma
zeutische Zwecke verlangen in der Regel die Anwesen heit von höchstens 0,24 g Acetaldehyd pro 100
Äthanol. Die vorliegende Erfindung besteht darin, dal diese genaue Anforderung nur erfüllbar ist, wenn di
Natriumhydroxidkonzentration in dem abgestreifte wäßrigen Ablauf, der durch Leitung 19 von de
Unterseite der Rektifizierkolonne 22 entnommen win im Bereich von 0,10 bis 0,24 g pro Liter liegt. Ein
optimale Qualität und deren Steuerung auf eine gesicherten Ebene unterhalb der Höchstanfordcrur
wird dadurch erhalten, daß die Natriumhydroxidkoi
709B51/4
zentration innerhalb eines bevorzugten Bereichs von 0,12 bis 0,18 g pro Liter gehalten wird. Das Natriumhydroxid
(oder anderes Alkali) wird vorzugsweise durch Leitung 23 als eine wäßrige Lösung mit einer
Konzentration von ungefähr 5 bis 50 Gewichtsprozent zugegeben. Außerdem sollte das alkalische Behandlungsmittel
an relativ hoher Stelle in die Rektifizierkolonne eingegeben werden.
Nachfolgende Betriebszahlen sind das Ergebnis eine
Fig. 1 entsprechenden industriellen Äthanol-Destillieranlage mit Einspeisung eines durch Äthylensynthese erhaltenen Rohmaterials. In jedem Falle wurde eine wäßrige Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von ungefähr 20 Gewichtsprozent in den 60. Boden
Fig. 1 entsprechenden industriellen Äthanol-Destillieranlage mit Einspeisung eines durch Äthylensynthese erhaltenen Rohmaterials. In jedem Falle wurde eine wäßrige Natriumhydroxidlösung mit einer Konzentration von ungefähr 20 Gewichtsprozent in den 60. Boden
ίο
der mit 75 Böden ausgestatteten Rektifizierkolonne 22
eingespeist. Die Alkalizugabemenge wurde abgewandelt, um verschiedene Alkalikonzentrationen in dem
wäßrigen Ablauf vom Boden der Rektifizierkolonne durch Leitung 19 zu erhalten, und in jedem Falle wurde
die Acetaldehydkonzentration der 193igsten Äthanolproduktsprobe bestimmt, die vom 65. bis 69. Boden
entnommen wurde.
Die Einspeisung in die Rektifizierkolonne und die Entnahme hochsiedender Verunreinigungen wurde an
unter der Alkalizugabestelle angeordneten Böden durchgeführt. Die sich ergebenden Daten sind in der
folgenden Tabelle aufgeführt:
Beispiel | Zulaufmenge in | Äthanolgehall | Acetaldehydgehalt | Ätznatron | Acetaldehydgehalt |
die Kolonne 10 | des Zulaufs | des Zulaufs | konzentration | des Äthanolprodukts | |
im Bodenablauf | |||||
aus Kolonne 22 | |||||
(kg/h) | (Gewichtsprozent) | (g/lO cm3 Äthanol) | (g/i) | (g/100 1 Äthanol) | |
1 | 53 | 11,95 | 1700 | 0,09 | 0,63 |
2 | 54,1 | 11,1 | 1900 | 0,12 | 0,16 |
3 | 53,45 | 12 | 1600 | 0,17 | 0,16 |
4 | 52,65 | 12 | 1700 | 0,26 | 0,28 |
5 | 53,45 | 11,95 | 1760 | 0,31 | 0,46 |
In Fig. 2 ist die Zu- und Abnahme der Qualität des
gewonnenen Äthanols gezeigt, wobei auf der Abszisse in g/l die Alkalikonzentration des aus der Rektifizierkolonne
austretenden abgestreiften Bödenstromes und des Rücklaufs zu der Edk. gezeigt ist, während auf der
Ordinate der Acetaldehydgehalt des Alkoholdestillats in g pro 1001 gezeigt ist. Die Beschriftungen geben die
durchschnittlichen handelsüblichen Anforderungen an. nämlich eines Gehalts von höchstens 0,24 g Acetaldehyd
pro 1001 Äthanol für Industriealkohol hoher Reinheit,
und auch den erfindungsgemäßen kritischen Betriebsbereich für die Alkalikonzentration im Bodenablauf der
Rektifizierkolonne.
Aus Obigem ist zu entnehmen, daß die vorliegende Erfindung einen Alkohol in der gewünschten hohen
Qualität erzielt, und zwar ohne den Verbrauch großer Mengen an Alkali und ohne die Notwendigkeit große
Mengen an Alkali auszuscheiden oder durch einen hohen Säureverbrauch neutralisieren zu müssen. Bei
Anwendung der angegebenen kritischen Alkalimengen, die gerade ausreichen, um das Produkt in gewünschter
Qualität zu erhalten, ist der Alkalirücklauf in die Edk. ohne Neutralisation durchführbar, und es ist möglich,
nur den Nettogehalt des in dem Zulauf enthaltenen Wassers und nicht den gesamten Wasserzulauf zuzüglich
des Extraktionsdestiliations-Wassers auszuscheiden, wie es der Fall wäre, wenn der wäßrige Alkaliablatif
vom Boden der Rektifizierkolonne insgesamt ausgeschieden würde. Weiterhin entfällt durch die Erfindung
die Notwendigkeit einer Neutralisierung durch eine Säure vor Rücklauf des wäßrigen Bödenstromes zu der
Edk. Die Erfindung ermöglicht also eine Verwirklichung wesentlicher wirtschaftlicher Vorteile bei der Erzeugung
eines Alkohols hoher Qualität, und zwar unter vermindertem Alkaliverbrauch und mit minimalen
Verschmutzungsproblemen.
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Claims (10)
1. Verfahren zum Destillieren und Reinigen eines Rohalkohol enthaltenden Gemisches, wobei ein ·->
Zulauf eines gesättigten aliphatischen Alkohols, der höchstens 3 Kohlenstoffatome und daneben Verunreinigungen
enthält, in eine Extraktionsdestil'ations-Kolonne
eingeführt wird, Wasser in den oberen Teil der Extraktionsdestillations-Kolonne eingeführt i<
> wird, ein im wesentlichen alle Verunreinigungen enthaltender Ablauf vom Kolonnenkopf aus der
Extraktionsdestillations-Kulonne entnommen wird, ein verdünnter, wäßriger Strom mit geringer
Alkoholkonzentration dem Boden der Extraktionsdestillationskolonne
entzogen und in eine Rektifizierkolonne eingeführt wird, ein gewünschtes Alkoholdestillat vom oberen Teil der Rektifizierkolonne
entzogen und gewonnen wird, und ein ausgezogener wäßriger Strom dem Boden der Rektifizierkolonne entzogen wird und zum oberen
Teil der Extraktionsdestillations-Kolonne zurückläuft, gekennzeichnet durch Einführen
einer wäßrigen Alkalilösung in die Rektifizierkolonne (22) in einer Menge, daß die Alkalikonzentration y-,
in dem vom Boden der Rektifizierkolonne (22) abgezogenen und der Extraktionsdestillations-Kolonne
(10) wieder zugeführten, abgestreiften, wäßrigen Rücklauf von etwa 0,10 bis etwa 0,24 g/l beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalikonzentration von etwa 0,12
bis etwa 0,18 g/l beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Alkalilösung eine
wäßrige Lösung eines Alkalimetallhydroxids ist. 5ϊ
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkalimetallhydroxid Natriumhydroxid
ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkohol Äthanol -to
verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Acetaldehydgehalt des Äthanoldestillatablaufs
etwa 0,24 g/pro 1001 Äthanol nicht übersteigt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Entziehen eines die niedriger
siedenden Verunreinigungen enthaltenden Ablaufs vom Kolonnenkopf der Rektifizierkoloiine (22),
Entziehen wenigstens eines Ablaufs mit höher siedenden Verunreinigungen von einem mittleren
Teil der Rektifizierkolonne (22), Einführen dieser Abläufe von der Pektifizierkolonne und des Ablaufs
vom Kolonnenkopf der Extraktionsdestillations-Kolonne
(10) in eine dritte, eine Zone zum Aufkonzentrieren von Verunreinigungen enthaltende Kolonne
(42), Entziehen der niedriger und höher siedenden Verunreinigungen aus dieser dritten Kolonne (42),
und Entziehen eines alkoholhaltigen Stromes aus der dritten Kolonne und Zurückführen desselben in die «>
Extraktionsdestillations-Kolonne (10) zusammen mit. dem Zulauf (11).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkohol Äthanol verwendet wird
und die wäßrige Alkalilösung aus einer wäßrigen to Lösung eines Alkalimetallhydroxids besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Alkalimetallhydroxid aus Natrium
hydroxid besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Natriumhydroxids
etwa 0,12 bis 0,18 g/l beträgt.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung von wasserlöslichem aliphatischen!
Alkohol in hochkonzentrierter und gereinigter Form aus Rohalkohol enthaltenden Gemischen. Insbesondere
betrifft die Erfindung einen verbesserten Verfahrensschritt der alkalischen Behandlung bei einem mehrstufigen
Destillationsverfahren zur Rückgewinnung von gesättigtem aliphatischen! Alkohol mit höchstens 3
Kohlenstoffatomen, nämlich Methanol, Äthanol, n-Propanol und Isopropanol. Mit anderen Worten betrifft die
Erfindung ein Verfahren zum Destillieren und Reinigen eines Rohalkohol enthaltenden Gemisches, wobei ein
Zulauf eines gesättigten aliphatischen Alkohols, der höchstens 3 Kohlenstoffatome und daneben Verunreinigungen
enthält, in eine Extraktionsdestillations-Kolonne eingeführt wird, Wasser in den oberen Teil der
Extraktionsdestillations-Kolonne eingeführt wird, ein im wesentlichen alle Verunreinigungen enthaltender
Ablauf vom Kolonnenkopf aus der Extraktionsdestillations-Kolonne entnommen wird, ein verdünnter, wäßriger
Strom mit geringer Alkoholkonzentration dem Boden der Extraktionsdestillations-Kolonne entzogen
und in eine Rektifizierkolonne eingeführt wird, ein gewünschtes Alkoholdestillat vom oberen Teil der
Rektifizierkolonne entzogen und gewonnen wird, und ein ausgezogener wäßriger Strom dem Boden der
Rektifizierkolonne entzogen wird und zum oberen Teil der Extraktionsdestillations-Kolonne zurückläuft.
In der DT-OS 19 03 552 ist ein mehrstufiges Verfahren zum Reinigen eines Rohalkoholgemisches
beschrieben, welches gesättigten aliphatischen Alkohol mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, und daneben niedriger
und höher siedende Anteile von Verunreinigungen aufweist, unter Anwendung dreier Destillationskolonnen,
nämlich 1. einer Extraktionsdestillations-Kolonne (Edk.), 2. einer Rektifizierkolonne, und 3. einer Kolonne
zum Aufkonzentrieren der Verunreinigungen. Das Rohalkoholgemisch wird in die erste oder Edk.
eingegeben, die mit hochgradiger Verdünnung mit Wasser als Extraktionsmittel betrieben wird, so daß im
wesentlichen die gesamten Verunreinigungen in einem Alkohol enthaltenden Ablauf vom Kolonnenkopf
(overhead stream) entnommen werden und ein verdünnter, wäßriger Ablauf mit ungefähr 5 bis 10
Gewichtsprozent Alkohol und geringeren oder Spurenverunreinigungen dem Kolonnenboden entnommen
wird. Der Ablauf der Böden aus der ersten Kolonne wird der zweiten oder Rektifizierkolonne eingespeist,
die zum Abstreifen des gewünschten Alkoholdestillats vom Wasser dient. Ein niedrig siedende Verunreinigungen
enthaltender Ablauf wird vom Kopf der Rektifizierkolonne entnommen, und ein oder mehrere Abläufe
höhersiedender Verunreinigungen werden aus dem Mittelteil der Rektifizierkolonne entnommen, und zwar
in einer Menge, weiche das Entziehen des gewünschten Alkoholdestillats in hochkonzentrierter und gereinigter
Form aus einem oberen Teil der Rektifizierkolonne ermöglicht. Der abgestreifte, wäßrige Ablauf wird dem
Boden der Rektifizierkolonne entnommen und ein Teil davon in die Edk. zurückgeführt. Der Ablauf aus dem
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