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Verfahren und Vorrichtung zur ununterbrochenen Entwässerung von zwei-
und dreiwertigen Alkoholen Es ist ein ununterbrochenes Verfahren der Entwässerung,
im besonderen in seiner AllwendLing auf Ätlivlalkoliol, bekannt, welches darin besteht,
dem zu entwässernden .Alkohol einen sogenannten »Entziehungskörper« hinzuzufügen,
welcher nicht oder nur teilweise mit Wasser mischbar ist und bei der Destillation
in Gegenwart des zu entwässernden Alkohols zu Dämpfen führt, welche sich bei der
Kondensation in zwei Schichten trennen, von denen die eine fast alles Wasser enthält,
während die andere den Entzielitingskörper enthält. Indern man die Schicht, welche
den großen Anteil Wasser enthält, entfernt oder gesondert weiterbehandelt, erzielt
man eine ununterbrochene Entwässerung des Äthylalkohols, bei der die Schicht mit
dein geringeren Wassergehalt in die Destillationskolonne zurückgeführt -wird.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt die Anwendung dieses bekannten
Entwässerungsverfahrens auf die Entwässerung von zwei-und dreiwertigen Alkoholen,
im besonderen Glycerin, -welche bisher nur mittels verhältnismäßig sehr beschwerlicher
Destillationsverfahren im Vakuum bewirkt -werden konnte. Entsprechend der Erfindung
i-st es insbesondere bei Glycerin, das bei Temperatureil um loo' eine nur sehr geringe
Dainpfspanliting hat, aber mit überhitztem Wasserdampf in beträchtlichem Maße flüchtig
ist, notwendig, die Destillationskolonne an mehreren Stellen auf nicht zu hohe Temperatur
zu erhitzen, uni so eine wirksame Entfernung der Dämpfe von Wasser und Entziehungskörper
zu erzielen, ohne daß dabei Verluste an Glycerin durch Verdampfung eintreten.
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Als Entziehungskörper kann Toltiol zur Verwendung kommen, und die
untere Schicht des dekantierten Gemisches, welche aus im wesentlichen reinem Wasser
bestellt, kann so entfernt -werden, daß man das entwässerte Glycerin unten aus der
Destillationskoloilne abziehen kann. Das Verfahren ist selbstv erständlicli auch
auf dem Glycerin analoge Körper anwendbar, d. h. auf solche Körper, die mit Wasserdampf
bei höheren Temperaturen flüchtig sind, aber eine geringe Danipfspanmung haben,
-wie z. B. die zwei- und dreiwertigen Alkohole.
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Die zur Ausführung des Verfahrens dienende Vorrichtung ist in der
Zeichnung schematisch dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einer Destillationskolonne
A, die durch die Dampfschlangen S', SI und S3 in drei verschiedenen Höhenlagen beheizt
wird.
Zur Zuführung des zu entwässernden mehrwertigen Alkohols dient die Rohrleitung a,
die durch den Hahn R geregelt werden kann. Die Spitze der Kolonne ist durch die
Rohrleitung b mit dem Kühler C verbunden, von dem eine Rohrleitung c nach dein Scheidegefäß
D führt. Von diesem Scheidegefäß :gehen zwei weitere Rohrleitungen aus, und zwar
die Leitung f von dem Boden des Gefäßes zwecks Ableitung des als untere Schicht
abgeschiedenen Wassers und die weitere Leitung za von dem oberen Teil des Scheiders,
die den als obere Schicht abgeschiedenen Entziehungskörper nach der Spitze der Kolonne
zurückleitet. Von dein Fußteil der Kolonne führt die Leitung p nach einem Kühler
H, durch welchen der entwässerte mehrwertige Alkohol mittels der Leitung q abgezogen
werden kann.
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Als Beispiel für die Anwendung des Verfahrens soll die Behandlung
einer wässerigen Lösung von Glycerin beschrieben werden: Glycerin ist bekanntlich
äußerst hygroskopisch und dabei verhältnismäßig empfindlich gegen viele chemische
Reagenzien. Seine Konzentrierung erfolgt gewöhnlich durch Destillation im Vakuum,
bei der Überhitzungen sorgfältig vermieden werden müssen, .da sie zu pyrogenen Reaktionen
und infolgedessen zur Beeinträchtigung des Geruchs des Erzeugnisses Veranlassung
geben können. Die gegen Ende der Konzentration übergehenden Endlaugen enthalten
beträchtliche Mengen von Glycerin, das im Interesse der Wirtschaftlichkeit der Verfahrens
wiedergewonnen werden muß.
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Erfindungsgemäß wird das wasserhaltige Glycerin durch das Rohr a mittels
Öffnung des Regelhahns R eingelassen. Die Flüssigkeit läuft über die Böden der Kolonne
nach unten, und zwar in Gegenwart des Entziehungskörpers, z. B. Toluol, das zu Beginn
des Verfahrens ein für allemal eingebracht wird. Die Heizung der Vorrichtung wird
durch die drei Dampfschlangen S1, S= und S-' derart bewirkt, daß die Temperatur
nirgends über i2o' steigt.
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Diese Heizung der Kolonne an mehreren Stellen hat einen besonderen
Zweck, der 'in den Eigenschaften der hier behandelten Stoffe begründet ist. Die
zu entwässernden Gemische enthalten nämlich im allgemeinen große Mengen Wasser,
zu dessen Verdampfung beträchtliche Wärmemengen erforderlich sind. Wollte man diese
Wärmemengen ausschließlich durch einen Heizkörper zuführen, so müßte dieser auf
einer Temperatur gehalten werden, die dem Siedepunkt des zu entwässernden mehrwertigen
Alkohols nahekäme. Dadurch würde aber auch ein Teil des Alkohols selbst verdampfen
und unter Umständen mit den Wasserdämpfen entweichen; dieser Alkohol müßte dann
aus dem Destillat wiedergewonnen werden. Bei der Heizung mit mehreren, z. B. drei,
in verschiedenen Höhen angeordneten und auf verhältnismäßig niedere Temperatur,
z. B. i2o°, erhitzten Heizkörpern wird erreicht, daß das Wasser ohne Verflüchtigung
von Alkohol mit dem Entziehungskörper vollständig entfernt wird und somit der mehrwertige
Alkohol quantitativ in reinem Zustand zurückbleibt.
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Diese Heizung einer einzigen Destillationskolonne an mehreren Stellen
ist bisher noch nicht beschrieben worden. Es sind allerdings Konstruktionen bekannt,
bei denen ein aus mehreren Einheiten kombinierter Apparat in jeder dieser verschiedenen
Einheiten durch einen besonderen Heizkörper erwärmt wird; dagegen ist die Anordnung
einer Mehrzahl von Heizkörpern an verschiedenen Stellen der gleichen Destillationskolonne
ein neues Merkmal der vorliegenden Erfindung.
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Das Toluol gibt mit dem Wasser ein bei ungefähr 83,7° siedendes Gemisch,
dessen Dämpfe aus etwa i8 Raumteilen Wasser und 82 Raumteilen Toluol bestehen. Die
Dämpfe dieses Gemisches gelangen zu der Spitze der Kolonne, weiter in den Kühler
C und endlich in Glas Scheidegefäß D, wo das in dem Kühler kondensierte Gemisch
sich in zwei Schichten scheidet. Die untere Schicht besteht aus fast reinem Wasser
und wird durch das Rohr f entfernt. Die obere Schicht wird von dem Toluol gebildet
und durch das Rohr n in die Kolonne zurückgeführt, wo sie sich mit einer neuen Menge
Wasser belädt und so fort.
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Bei normalem Gang des Verfahrens wird das Glycerin vollständig entwässert
und von dem Entziehungskörper befreit. Es wird am Fuß der Kolonne durch das Rohr
p abgelassen, durch den Kühler H gekühlt und tritt durch das Rohr q aus.
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Das Toluol kann durch die verschiedensten Stoffe, wie Benzol, Kylol,
Solv entnaphtha, aus dem Petroleum gewonnene Kohlenwasserstoff e, Chlorierungsprodukte
des Acetylens oder Äthylens, Fettsäureester, gewisse Nitroverbindungen usw., ersetzt
werden. Wesentlich ist, daß die Entziehungskörper in Dampfform mit Wasser höchstens
teilweise mischbar sind und daß ihr aceotropes Gemisch mit Wasser höher als Äthylalkohol,
aber niedriger als Wasser siedet. Demgemäß liegt der Siedepunkt des aceotropen Gemisches
beträchtlich niedriger als der des zu entwässernden mehrwertigen Alkohols, dieser
selbst kann also bei der Destillation nicht mitgerissen werden. Die Entziehungskörper
i können sowohl allein als auch in Mischung miteinander zur Anwendung kommen.