-
Verfahren zur Trennung von aus zwei Flüssigkeiten bestehenden Gemischen.
-
Es ist bekannt, daß man aus zwei Flüssigkeiten bestehende Gemenge,
wie z.B. +srässerigen Alkohol, durch Destillation bei gewöhnlichen Druck dadurch
zerlegen kann, daß man eine dritte Flüssigkeit zusetzt, welche mit einem der beiden
Bestandteile der ursprünglichen Flüssigkeit unmischbar oder nur schwer mischbar
ist. Dabei wird ein ternäres Gemisch mit maximalem Dampfdruck erhalten, d. h. der
Siedepunkt dieses Gemisches ist niedriger als der Siedepunkt jedes Bestandteiles
für sich. Infolgedessen destilliert zuerst dies ternäre Gemenge so lange über, als
alle drei Bestandteile in der Flüssigkeit vorhanden sind. Ist ein Bestandteil des
Gemenges im Laufe der Destillation erschöpft so steigt der Siedepunkt auf den des
verbleibenden, binären Gemisches. Dies geht wiederum so lange über, bis eine der
beiden Komponenten allein übrigbleibt. Unter allen Mischungen also, die man mit
zwei oder drei Flüssigkeiten herstellen kann, ist - bei einem bestimmten Druck -
eine besonders ausgezeichnet, und zwar ist das diejenige, welche in bezug auf alle
anderen Mischungen bei dem angegebenen Druck den niedrigsten Siedepunkt besitzt.
Dieses sogenannte azeotropische System verhält sich bei der Destillation wie eine
homogene Substanz, d. h. es destilliert vollkommen ohne Änderung des Siedepunktes
über.
-
Auf diese Weise gelingt es, z.R. durch einen Zusatz von 100 Prozent
Benzol zu 93-bis 95 prozentigen Feinsprit, den letztcren von seinem Wasser zu befreien.
Das durch Zusatz von Benzol erhaltene ternäre Gemenge geht bei der Destillation
schon bei 64,850 in einer Zusammensetzung von 18,5 Prozent Alkohol, 7,4 Prozent
Wasser, 74,1 Prozent Benzol über. Wenn das Wasser erschöpft ist, steigt der Siedepunkt
auf 68,250, und es destilliert ein binäres Gemenge von 32,4I Prozent Alkohol und
67,59 Prozent Benzol über.
-
Ist auch das Benzol erschöpft, so folgt als Nachlauf absoluter Alkohol
vom Siedepunkt 78,20.
-
Es wurde nun gefunden, daß durch Destillation bei erhöhtem Druck
eine wesentliche Verschiebung der Dampfzusammensetzung des ternären Gemenges stattfindet.
Bei dem obenerwähnten Beispiele wirkt die Druck erhöhung in dem Sinne auf die Dampfzusammensetzung
ein, daß der Wassergehalt steigt und der Benzolgehalt sich verringert.
-
Um z. B. eine bestimmte Menge Wasser aus einer gegebenen Menge Feinsprit
zu entfernen, genügt bei Destillation unter erhöhtem Druck eine bedeutend geringere
Benzolmenge als 100 Prozent des angewandten Feinsprits. Gleichzeitig ist der Vorlauf
wasserhaltiger und daher die Ausbeute an absolutem Alkohol besser als beim Destillieren
ohne Überdruck.
-
So werden z.B. bei der Destillation bei 6 Atmosphären absolut für
285 kg Feinsprit (g3, 7prozentig) nur etwa I50 kg statt 285 kg
Benzol
benötigt, um mit dem bei 120,50 ülergehenden, ternären Gemenge von der annähernden
Zusammensetzung: 60 Prozent Benzol, 12 Prozent Wasser, 28 Prozent Alkohol, alles
Wasser aus dem Blaseninhalt zu entfernen. In der angegebenen Benzolmenge von 150
kg ist ein Überschuß enthalten, der bei Fortsetzung der Destillationnunmehr mit
dem Alkohol als binäres Gemenge mit dem Siedepunkt I250 übergeht, bis das Benzol
erschöpft ist und der absolute Alkohol bei T30,50 abdestilliert.
-
Aus diesen Zahlen läßt sich errechnen, daß bei Anwendung von 6 Atmosphären
Druck die Ausbeute an absolutem Alkohol gegenüber dem bekannten Verfahren von 29,2
Prozent auf 46,7 Prozent steigt.
-
Gleichzeitig kann die Destillationsgeschwindigkeit bei gleicher Apparatur
von 31,5 kg pro Stunde auf 58,5 kg erhöht werden, was einer Abkürzung der Arbeitszeit
fast um die Hälfte gleichkommt.
-
Ebenso wie das ausführlich beschriebene Beispiel Allrohol-Wasser-B
enzol verhalten sich: ALkohol-Wasser-Benzin, Alkohol-Wasser-eine Mischung von Benzin
und Benzol, Alkohol-Wasser-Tetrachlorkohlenstoff, Isopropylalkohol-Wasser-Benzol,
Isopropylalkohol-Wasser-Benzin, I sopropylalkohol-Wasser-Benzin und Benzol, n Propylalkohol-Wasser-Benzol,
n-Propylalkohol-Wasser-Benzin, n Propylalkohol-Wasser-Benzin und Benzol, Essigsäure4Vasser-Chlorbenzol,
Methylalkohol-Methylacetat-Schwefelkohlenstoff u. am.
-
Es ist bereits bekannt, flüchtige Flüssigkeitsgemische durch Destillation
unter Druck zu trennen. Bei diesem Verfahren handelt es sich jedoch um die Trennung
von Flüssigkeitsgemischen, die sich zueinander, wie z. B. die verschiedenen Fraktionen
der Kohlenwasserstoffe, so wie-ideale Lösungen verhalten, d. h. in jedem Verhältnis
ineinander löslich sind, und kein azeotropisches Gemenge bilden. Dadurch, daß man
hierbei unter Druck arbeitet und so höhere Siedepunkte erzielt, erreicht man gleichzeitig
höhere Differenzen in den Tensionsdrucken und damit eine schärfere Schichtung in
der Dephlegmationskolonne, deren Temperatur nach unten zu abnimmt. Die einzelnen
Fraktionen werden dann in den ihren Siedepunkten unter Druck entsprechenden Höhen
der Dephlegmationskolonne entnommen und einzeln kondensiert.
-
Dagegen bewirkt die Druckerhöhung bei der Destillation von azeotropischen
Gemengen gemäß vorliegender Erfindung, daß die Dampfzusammensetzung des azeotropischen
Gemenges, welches sich bei der Destillation wie ein einheitlicher Körper verhalt,
gemindert wird. Dieses azeotropische Gemenge wird in der Rektifizierkolonne einfach
abdestilliert und dann als solches kondensiert. Der Blaseninhalt - in dem angeführten
Beispiel der Feinsprit - wird also bei der Druckdestillation schneller von seinem
Wassergehalt befreit, da das Destillat wasserreicher ist.
-
Wissenschaftliche Untersuchungen über die Änderung der Dampfzusammensetzung
von einigen binären und auch ternären Flüssigkeitsgemischen sind wohl~ ausgeführt
worden.
-
Der ausschließliche Zweck dieser Untersuchungen war jedoch lediglich
die Feststellung, daß azeotropische Gemische mit dem Druck (Temperatur) veränderlich
sind, also keine chemischen Verbindungen darstellen.