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Verfahren zum gleichzeitigen Herstellen von wasserfreiem und wasserhaltigem
,Alkohol verschiedener Reinheit Entsprechend seiner mannigfaltigen Verwendung wird
der Äthylalkohol in verschiedener Beschaffenheit hergestellt. Grundsätzlich ist
zunächst zwischen praktisch wasserfreiem Alkohol, der handelsüblich als absoluter
Alkohol bezeichnet wird, und Alkohol mit .einem Wassergehalt von etwa 6 Gewichtsprozent
zu unterscheiden. Je nach der Reinheit der einzelnen Erzeugnisse unterscheidet man
ferner nach dem Handelsgebrauch absoluten Alkohol zu medizinischen, absoluten Alkohol
zu motorischen Zwecken, fein filtrierten Sprit, Primasprit und Sprit zu technischen
Zwecken. Während der absolute Alkohol zu medizinischen Zwecken und der fein filtrierte
Sprit Erzeugnisse darstellen, die vollkommen frei von sämtlichen Verunreinigungen
sind, enthalten der absolute Alkohol zu motorischen Zwecken und der Sprit zu technischen
Zwekken noch ,gewisse Verunreinigungen, die trotz der verhältnismäßig geringen Mengen
gewisse Verwendungsmöglichkeiten des Äthylalkohols ausschließen. Der Primasprit
stellt hinsichtlich seiner Güte ein Mittelding zwischen fein filtriertem Sprit und
Sprit zu technischen Zwecken dar.
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Nach dem Gesagten eignet sich der absolute Alkohol zu motorischen
Zwecken sowie der Sprit zu technischen Zwecken nicht zur Verwendung zu medizinischen
Zwecken. Umgekehrt wäre es natürlich vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht zu
vertreten, eine vollkommen reine Ware, wie z. B. den medizinischen absoluten Alkohol,
zu motorischen Zwecken zu verwenden, da das Vorhandensein geringer Mengen von Verunreinigungen
die Verwendungsfähigkeit des Äthylalkohols als Treibstoff nicht nachteilig beeinfiußt.
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Die Herstellungsverfahren für die drei Arten von wasserhaltigem Alkohol
(fein filtrierter Sprit, Primasprit und Sprit zu technischen Zwecken) unterscheiden
sich grundlegend von denen des wasserfreien Alkohols (absoluter Alkohol zu medizinischen
und absoluter Alkohol zu motorischen Zwecken), so daß infolgedessen die Apparaturen
zur Erzeugung von wasserhaltigem und wasserfreiem Alkohol wesentlich verschiedener
Art sind; sie sind lediglich für den einen oder anderen Zweck ausgebildet, gestatten
aber".nicht, gleichzeitig sämtliche fünf eingangs aufgeführten handelsüblichen Arten
des Äthylalkohols herzustellen. Infolge der begrenzten Leistungsfähigkeit der Apparaturen
hinsichtlich der Art der herzustellenden Erzeugnisse ergeben sich einmal bedeutende
Wärmeverluste, zum anderen große Aufwände für die Anschaffung, Erhaltung und Bedienung
der verschiedenen
Apparaturen. Diese Nachteile fallen fort, wenn
eine Zusammenfassung der verschiedenen Herstellungsverfahren zu einem einheitlichen
Verfahren gelingt.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch ermöglicht, daß der niedriggrädige
Alkohol, der beim Herstellen von absolutem Alkohol zu motorischen Zwecken (wasserfreiem
Alkohol geringerer Reinheit) nach dem azeotropischen Verfahren anfällt, in besonderer
Weise auf absoluten Alkohol zu medizinischen Zwekken (wasserfreien Alkohol großer
Reinheit), auf fein filtrierten Sprit (wasserhaltigen Alkoholgroßer Reinheit), Primasprit
(wasserhaltigen Alkohol mehr oder weniger großer Reinheit) und Sprit zu technischen
Zwecken (wasserhaltigen Alkohol geringerer Reinheit) verarbeitet.
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Auf der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Ausführung des neuen Verfahrens
dargestellt.
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Beschickt man die Entwässerungskolonne A aus dem Behälter X über den
Vorwärmer W1 mit Rohsprit (wasserhaltigen, ungereinigten Alkohol) und aus dem Behälter
Y mit einem wasserentziehenden Mittel, z.13. Benzol, so entweicht in bekannter Weise
am Kopfe der Kolonne ein ternäres Gemisch, das aus Äthylalkohol, Wasser und Entziehungsmittel
biesteht und die Vorlaufverunreinigungen des Rohsprits mit sich führt. Dieses Gemisch
wird im Kondensator I<1 und Kühler I<2 verdichtet und im Scheidegefäß S1 aufgefangen,
während im unteren Drittel der Kolonne A der absolute Alkohol zu motorischen Zwecken
(wasserfreier Alkohol geringerer Reinheit) und an ihrem Fuße die Nachlaufverunreinigungen
des Rohsprits (z. B. Fuseläle) abg=ezogen werden. In dem Scheidegefäß S1 trennt
sich das ternäre Gemisch in zwei Schichten, von denen die obere, hauptsächlich :das
Entziehungsmittel enthaltende, durch die Rohrleitung i der Kolonne A wieder zugeführt
und die untere, vorwiegend aus niedriggrädigem Alkohol (Alkohol mit hohem Wassergehalt)
bestehende und nur zum kleinen Teil Entziehungsmittel enthaltende Schicht durch
die Rohrleitung 2 in die Kolonne B geleitet wird. Hier wird das Entziehungsmittel
von dem wäßrigen Äthylalkohol getrennt, und zwar derart, daß es am Kopfe der Kolonne
mit den Vorlaufverunreinigungen des Rohsprits und geringen Mengen Äthylalkohol :entweicht,
während im unteren Drittel der Kolonne B der vorgereinigte, stark verdünnte Äthylalkohol
flüssig oder in Dampfform durch das Rohr 3 abgezogen wird. Die am Kopfe der Kolonne
B entweichenden Anteile werden nach der Verdichtung im Kühler RB dem Abscheider
S2 durch die Rohrleitung 4 zugeführt. In diesem findet wieder, gegebenenfalls unter
Zuratz von etwas Wasser, :eine Trennung in eine obere und untere Schicht statt.
Die obere, aus Entziehungsmittel bestehende Schicht wird durch die Rohrleitung 5
der Entwässerungskolonne A wieder zugeführt; die untere Schicht, die aus niedriggrädigem
Alkohol (Alkohol mit hohem Wassergehalt) und dem größeren Teile der Vorlaufverunreinigungen
besteht, wird abgezogen. Auf periodisch oder kontinuierlich arbeitenden Apparaten
wird dann dieses Erzeugnis auf etwa 94 Gewichtsprozent verstärkt, um zu Heiz- oder
Beleuchtungszwecken verwendet zu werden.
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Die am unteren -Drittel der Kolonne B durch das Rohr 3 :entweichenden
Dämpfe von vorgereinigtem, niedriggrädigem Alkohol werden der Destillierkolonne
M und von dort dem Akkumulator ,U durch die Rohrleitung 6 zugeführt. Am Kopfe der
Kolonne C entweichen durch die Rohrleitung 7 Vorlaufverunreinigungen, die noch gewisse
Spritmengen enthalten, und werden im Kondensator 1f4 und im Kühler K5 verdichtet.
Sie werden schließlich durch die Rohrleitung 6 abgezogen und mit der unter=en Schicht
des Abscheiders S2 vereinigt. Durch das Rohr 9 wird im unteren Teil der Kolonne
M das Lutterwasser abgezogen. Im oberen Drittel der Kolonne C sammelt sich ein von
den natürlichen Verunreinigungen des Rohsprits (wasserhaltiger, ungereinigter Alkohol)
vollkommen befreiter Sprit ' mit einer Weingeiststärke von etwa 94 Gewichtsprozent
an, der durch die Rohrleitung i o abgezogen wird. Dieser hochprozentige Sprit wird
nug -entweder a) auf absoluten Alkohol zu medizinischen Zwecken (wasserfreier Alkohol
großer Reinheit) oder .
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b) auf fein filtrierten. Sprit (wasserhaltiger Alkohol großer Reinheit)
weiterverarbeitet. Je nach dem bestehenden Bedarf können beide Erzeugnisse auch
zu gleicher Zeithergestellt werden.
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a) Der hochprozentige Alkohol wird flüssig oder in Dampfform :durch
die Rohrleitung i i der Entwässerungskolonne A1 zugeleitet, die in genau derselben
Weise ,arbeitet wie die Hauptentwässerungskolonne A. Am unteren Drittel der Kolonne
A1 wird der absolute Alkohol zu medizinischen Zwecken (wasserfreier Alkohol großer
Reinheit) durch die Rohrleitung 12 abgezogen, in dem Kühler 1(s verdichtet und in
dem Behälter Z aufgefangen. Erfahrungsgemäß enthält dieser wasserfreie Alkohol stets
noch ,geringe Mengen des Entziehungsmittels (höchstens o, i 0,1o), die seine Verwendung-
zur Herstellung von pharmazeutischen, für die Injektionstherapie bestimmten Präparaten
unzweckmäßig erscheinen lassen. Um diese letzten Reste des Entziehungsmittels
aus
dem wasserfreien Alkohol zu .entfernen, wird der in dem Behälter Z aufgesammelte
wasserfreie Alkohol kontinuierlich oder periodisch durch eine Kohlefilterbatterie
F ;geschickt. Nach Verlassen der Kohlefilter tritt alsdann der wasserfreie Alkohol
in die mit Raschig-Ringen gefüllte SchlußkolonneD@ ein, in derer von den ganz geringen
Aldehydresten und leicht flüchtigen Estern, die sich während der Kohlefiltration
bilden können, und auch von den mitgerissenen kleinen Kohleteilchen befreit wird.
Der vollkommen reine absolute Alkohol zu medizinischen Zwecken (wasserfreie Alkohol
großer Reinheit) wird im unteren Drittel der Kolonne D durch die Rohrleitung 18
abgezogen und in dem Kühler I(7 verdichtet, während der Vorlauf am Kopfe der Kolonne
D, durch die Rohrleitung 14 abgezogen und mit dem Vorlauf der Rektifizierkolonne
E vereinigt wird. Diese Kolonne wird gleichzeitig mit dem noch geringe Mengen Nachlaufverunreinigungen
enthaltenden wasserhaltigen Alkohol der Kolonne C gespeist. Am Fuße der Kolonne
E werden die Nachlaufverunreinigungen abgezogen, während im oberen Drittel durch
eine Rohrleitung r 5 ein hochprozentiger Alkohol in der Beschaffenheit des Sprits
für technische Zwecke (des wasserhaltigen Alkohols geringerer Reinheit) entnommen
wird.
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b) Der aus der Kolonne C durch die Rohrleitung r 6 entnommene hochprozentige
Alkohol wird zurYi Zwecke der Herstellung von fein filtriertem Sprit (wasserhaltigem
Alkohol großer Reinheit) in dem Kühler K6 gekühlt und in dem Behälter Z gesammelt.
Wie bei der Herstellung von absolutem Alkohol zu medizinischen Zwecken (wasserfreiem
Alkohol großer Reinheit) durchläuft dann dieser Alkohol die Kohlefilterbatterie
F und wird hier von den letzten Anteilen des Entziehungsmittels befreit. Nach dem
Durchgang durch die Kolonne D und nach dem Verdichten in dem Kühler 1(7 wird, schließlich
in der Vorlage V der fein filtrierte Sprit (wasserhaltige Alkohol großer Reinheit)
abgezogen.
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Sofern zugleich absoluter Alkohol zu medizinischen Zwecken (wasserfreier
Alkohol großer Reinheit) und fein filtrierter Sprit (wasserhaltiger Alkohol großer
Reinheit) hergestellt werden sollen, sind gleichartige Vorrichtungen, wie der Kühler
KG, der Behälter Z, die Kohlefilterbatterie F, die Kolonne D und ,der Kühler I(7,
an die Rohrleitung 16 anzugliedern.
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Mit steigender Zahl Ader verwendeten Kohlefilier wird die Reinheit
des gewonnenen Alkohols verbessert. Bei Verwendung von nur einem Kohlefilter wird
Primasprit (wasserhaltiger Alkohol mehr oder weniger großer Reinheit) gewonnen,
bei Verwendung von mehreren Kohlefiltern fein filtrierter (wasserhaltiger Alkohol
großer Reinheit) bzw. extra fein filtrierter Sprit (wasserhaltiger Alkohol größter
Reinheit).
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Wie aus den vorstehenden Ausführungen hervorgeht, gestattet das neue
Verfahren zugleich absoluten Alkohol zu medizinischen und motorischen Zwecken, fein
filtrierten Sprit, Primasprit und Sprit zu technischen Zwecken herzustellen.
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In nachstehenden Ausführungen werden nur noch die vorgenannten handelsüblichen
Bezeichnungen für die verschiedenen Alkoholarten verwendet werden. Beachtenswert
sind ferner zunächst seine wärmewirtschaftlichen Vorteile. Es ist bekannt, daß zur
Herstellung eines Primasprits oder fein filtrierten Sprits der bereits auf 8o bis
91. Gewichtsprozent . verstärkte Rohsprit nochmals mit Wässer auf etwa 5o Raumprozent
verdünnt werden muß; damit eine vollkommene Abscheidung der natürlichen Verunreinigungen
des Rohsprits (wasserhaltigen, ungereinigten Alkohols), namentlich der Fuselöle,
auf dem Wege der Rektifikation erreicht werden kann. Durch die Verdünnung des hochprozentigen
Rohsprits mit Wasser ist bei der nachfolgenden Rektifikation ein verhältnismäßig
großer Aufwand an Wärme erforderlich, da das vorher zugegebene Wasser wieder :entfernt
werden muß. Dieser Nachteil fällt bei dem neuen Verfahren fort. Die Reinigung des
Rohsprits erfolgt bei ihm zum größten Teil in der Hauptentwässerungskolonne A, und
zwar ohne große wärmewirtschaftliche Verluste. Ein Herabsetzen des Alkohols mit
Wasser zum Entfernen der natürlichen Verunreinigungen des Rohsprits ist bekanntlich
bei den azeotropischen Verfahren nicht notwendig. Durch die vorbeschriebene Vereinigung
der Rektifizierapparate mit den Entwässerungsgeräten ist eine weitere Dampfersparnis
möglich. Auch die Dauer der Leistungsfähigkeit der Kohlefilterbatterien wird bei
dem neuen Verfahren wesentlich erhöht. Bekanntlich wird bei den bisher üblichen
Verfahren zur Herstellung von fein filtriertem Sprit der auf 5o Raumprozent mit
Wasser verdünnte Alkohol über Kohle filtriert. Hierbei ermüdet die Kohle sehr schnell,
da der Rohsprit noch keine Vorreinigung erfahren hat, wie sie bei dem neuen Verfahren
stattfindet. Bei den bisher üblichen Verfahren verringerte sich die Adsorptionswirkung
der Kohle sehr schnell dadurch, daß sie einen Teil des in dem Rohsprit enthaltenen
Fuseläls und Aldehyds aufnahm und infolgedessen ihre Adsorptionskraft für die Verunreinigungen
verlor, deren Entfernung die eigentliche Aufgabe der Kohle bedeutet. -Diese Aufgabe
besteht
darin, Verunreinigungen des Rohsprits zu adsorbieren, die durch die Rektifikation
nicht entfernt werden können.
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Durch den Zwang der Wirtschaftslage kann zeitweise der Fall eintreten,
daß .die Menge des herzustellenden absoluten Alkohols verringert oder die Herstellung
von absolutem Alkohol zu motorischen Zwecken zugunsten der Herstellung von Alkohol
aller Art überhaupt aufgegeben werden muß. Es könnte nun scheinen, als ob bei dem
neuen Verfahren, in dem die Herstellung von absolutem Alkohol zwangsläufig an die
Herstellung von Alkohol aller Art gebunden ist, eine Anpassung an die von der Wirtschaftslage
abhängigen Bedürfnisse nicht möglich sei, weil :es für die Bedeutung des Verfahrens
nachteilig sein würde, wenn beim .Herstellen einer gewissen Menge von absolutem
Alkohol zu motorischen Zwecken mit einer davon abhängigen Menge Sprit gerechnet
werden müßte. Diese Abhängigkeit besteht aber in Wirklichkeit nicht. Das neue Verfahren
;gestattet vielmehr, von der Herstellung absoluten Alkohols zu motorischen Zwecken
völlig abzusehen und statt dessen neben absolutem Alkohol zu medizinischen Zwecken
und den drei genannten Spritarten einen vorgereinigten Sprit herzustellen, dessen
Weingeiststärke nach Belieben .eingestellt werden kann. Wird der Hauptentwässerungskolonne
A nicht die Menge des Entziehungsmittels zugeführt, die notwendig ist, um .den gleichzeitig
zugeführten Rohsprit vollkommen zu :entwässern, so wird im unteren Drittel dieser
Kolonne ein vorgereinigter Alkohol abgezogen, dessen Weingeiststärke von der zugesetzten
Menge des Entziehungsmittels abhängig ist. Es wird also ein Alkohol gewonnen werden
können, der mindestens die Weingeiststärke des zugeführten Rohspiritus besitzt.
In Wirklichkeit wird sich die Entwässerung nicht vollkommen verhindern lassen. Die
Weingeiststärke des im unteren Drittel der Kolonne A abgezogenen Sprits wird immer
etwas höher sein als die des zugeführten Rohsprits. Bei dieser in geringem Umfange
stattfindenden Entwässerung erfährt der Alkohol gleichzeitig eine Reinigung, die
nach den sonst üblichen Verfahren nur auf dem Wege der Rektifikation nach dem Verdünnen
des Sprits mit Wasser möglich ist.
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Weiterhin kann die Alkoholerzeugung dadurch- gesteigert werden, daß
man der Ko-Ionne B durch die Rohrleitung 17 Alkohol aus dem Behälter X zuführt.
Das am Kopfe dieser Kolonne entweichende Entziehungsmittel wird mit dem in der richtigen
Menge zufließenden Rohsprit das bekannte ternäre Gemisch bilden und damit :einen
Teil der Vorlaufverunreinigungen des Rohsprits mit sich führen. Im unteren Drittel
der Kolonne B entweicht dann eine entsprechend größere Menge Branntwein als ohne
Zuleitung von Rohsprit am Kopfe der Kolonne B.
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Das oben als kontinuierlich beschriebene Verfahren läßt sich bei geringerem
Bedarf an Äthylalkohol auch periodisch durchführen. Zu diesem Zweck wird die Kolonne
A in bekanäter Weise mixt einem Gemisch von Rohsprit und Entziehungsmittel gefüllt.
Es -entweicht am Kopfe der Kolonne zunächst ein ternäres Gemisch, #das in. den Abscheider
SI geführt wird, in dem .die Schichtentrennung stattfindet. Bis zum Entstehungsbeginn
des darauffolgenden binären Gemisches aus Alkohol und Entziehungsmittel wird alsdann,
wie bei dem kontinuierlichen. Verfahren, die obere, hauptsächlich aus Entziehungsmittel
bestehende Schicht fortlaufend der Kolonne A wieder zugeführt. Durch diese Maßnahme
kann die Menge des dem Rohsprit anfänglich zuzusetzenden Entziehungsmittels wesentlich
verringert werden.
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Das Verfahren arbeitet wärmewirtschaftlich noch günstiger, wenn die
Kolonne A in bekannter Weise unter Druck gesetzt wird, da die Aufarbeitung des anfallenden
Sprits durch die bekannte stufenweise Ausnutzung der Wärme ohne großen Aufwand möglich
ist.