DE612062C - Verfahren zur Konzentrierung von Alkoholen, insbesondere AEthylalkohol - Google Patents

Verfahren zur Konzentrierung von Alkoholen, insbesondere AEthylalkohol

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DE612062C
DE612062C DE1930612062D DE612062DD DE612062C DE 612062 C DE612062 C DE 612062C DE 1930612062 D DE1930612062 D DE 1930612062D DE 612062D D DE612062D D DE 612062DD DE 612062 C DE612062 C DE 612062C
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Konzentrierung von Alkoholen, insbesondere Äthylalkohol Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konzentrierung von Alkoholen, .insbesondere Äthylalkohol, oder anderen organischen Flüssigkeiten, die mit Wasser einen Minimumsiedepunkt bilden, aus ihren wässerigenLösungen :durch Destillation mit einer Zusatzflüssigkeit, wobei die Dämpfe der Rektifizierkolonne in eine azeotropisch arbeitende Kolonne unten eintreten, um hier noch weiter vom Wasser befreit zu werden. Die größte Bedeutung hat die Erfindung für die Herstellung von hochgradigem Äthylalkohol direkt aus stark verdünnten, wässerigen. Lösungen (Maische). In zweiter Linie kann das Verfahren nach,der Erfindung bei solchen Flüssigkeiten angewendet werden, die sich durch einfache Rektifikation nicht entwässern lassen, weil sie in Wasser leicht löslich sind und bei derDestillatio@n mit, diesem einen Minimu@msiedepunkt bilden, wie z. B. Isopropyl- oder Propylalkohol, Glykolchlorhydrin u. a.
  • Bei der großen Bedeutung der Erfindung für die direkte Erzeugung von hochgradigem Äthylalkohol aus Maische, sei im folgenden das Verfahren in seiner Anwendung auf die Konzentration äthylalkoholhaltiger, wässeriger Lösungen (z. B. Maischen) beschrieben. Eine Übertragung auf die anderen obergenannten Flüssigkeiten, die mit Wasser einen Minimumsiedepunkt bilden, ist bei Beachtung des besonderen Verhaltens dieser Flüssigkeiten bei ,der .azeotropischen Destillation für den Fachmann leicht.
  • Die bekannten Verfahren zur Entwässerung vonAlkoholendurch azeotropische Destillation haben bisher lediglich auf bereits vorkonzentrierten Alkohol (etwa 85 bis 95 Gewichtsprozent) Anwendung gefunden. Bei diesen wird der wasserhaltige Spiritus in das obere Drittel der Entwässerungskolonne eingeführt und am Fuße der absolute Alkohol abgezogen. Diese Verfahren wenden aber unwirtschaftlich und sogar technisch unbrauchbar, sobald die Gradigkeit des zu entwässernden Alkohols unter eine bestimmte Grenze (etwa 75 Gewichtsprozent) sinkt. Dies erklärt sich daraus, daß jedes azeotropische Destillat nur eine -ganz bestimmte Menge Wasser aufnehmen kann und dabei eine gewisse Menge Alkohol mitnimmt. Ist die Gradigkeit des Ausgangsproduktes gleich der Gradigkeit des im azeotropischen Destillat enthaltenen wässerigen Alkohols, so geht der gesamte der Entwässerungskolonne zugeführte wässerige Spiritus in das Destillat über und die Ausbeute an wasserfreiem Alkohol wird gleich Null.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur direkten Entwässerung von solchem eine beträchtliche Menge Wasser enthaltenden verdünnten Alkohol oder von Maischen unter gleichzeitiger Anwendung der gewöhnlichen und derazeotropischenDestillation in ein und derselben Kolonne mit Hilfe einer gemeinsamen Beheizung, wobei nur der zur Entge;stung der Maischen .erforderliche Dampf gebraucht und in einem Zuge ein mehr als 95 gewichtsprozentiger Alkohol gewonnen wird, -der dann in bekannter Weise vollständig entwässert werden kann.
  • Zur Ausführung der Erfindung (Abb. i) verwendet man eine gewöhnliche Rektifizierkolonne i, die in bekannter Weise eine Entgeistungszone (Zone i) .und eine Zone zur Konzentration des Alkohols bis auf 85 bis 95 Gewichtsprozent (Zone 2) besitzt. Erfindungsgemäß schließt sich hier ein weiterer Kolonnenbeil (Zone 3) @d'irekt an, in dem eine Zusatzflüssigkeit, z. B. Benzol, Benzin u. dgl., oder ein Gemisch von. Zusatzflüssigkeiten arbeitet, so daß in dieser obersten Zone 3 eine azeotropische Destillation stattfindet. In dieser Zone nimmt die Menge der Zusatzflüssigkeit auf jedem Boden von oben nach unten ab, während die Gradigkeit des Alkohols auf einigen Böden zwischen den Zonen 2 und 3 von unten nach oben bis auf 96,o bis 99,o Gewichtsprozent zunimmt, d. h. über die Konzentration des konstant siedenden Alkohol-Wasser-Gemisches (95 Gewichtsprozent) hinausgeht.
  • Die dabei erreichte Gradigkeit hängt ab von -dem im unteren Teil der Kolonne zur Entgeistung der Maischen aufgewendeten Dampf und der Menge an Zusatzflüssigkeit, die auf den unteren Böden der Zone 3 jeweils arbeitet.
  • Im obersten Teil der Zone 3 bilden sich Dämpfe, deren Zusammensetzung ungefähr dem äzeotrop-ischen Gemisch Wasser-Alkohol-Zusatzflüssigkeit entspricht. Diese Dämpfe werden im Kondensator 4 kondensiert und einem Scheidegefäß zugeführt. Die wasserun:d alkoholreiche Schicht fließt aus diesem kontinuierlich durch die Leitung 8 in den Teil derHauptkolonne zurück,wo.derAllcoholgehalt der siedenden Flüssigkeit etwa dem dieser Schicht entspricht.
  • Die an Zusatzflüssigkeit reiche Schicht wird in den oberen Teil der Hauptkolonne durch -di.e Leitung 7 zurückgeführt. Es wird also aus der Kolonne i nicht nur am Fuß, sondern auch am Kopf Wasser entfernt, während der sehr hochgradige Alkohol aus dem unteren Teil der Zone 3 durch die Leitung 9 abgezogen wird. Das erscheint auf den ersten Blick widersinnig, erklärt sich aber aus der Tatsache, daß das Wasser von der Zusatzflüssigkeit schneller in den Kopf der Kolonne gefördert wird, als es von den Alkoholdämpfen aus dem unteren Teil der Kolonne nachgeführt wird.
  • Um wasserfreien Alkohol zu erhalten, wird der aus der Hauptkolonne durch die Leitung 9 abgezogene hochgradige Alkohol, der noch etwas Wasser und eine gewisse Menge Zusatzflüssigkeit enthält, der mit einer Heizschlange 12 versehenen Hilfskolonne io zugeführt, wo er durch azeotrop.ische Destillation von seinem Gehalt an Wasser und Entziehungsflüssigkeit befreit wind.
  • Am Fuße der Nebenkolonne io wird der wasserfreie Alkohol durch die Leitung 14 abgezogen, während die azeotropisdhen Dämpfe dieser Hilfskolonne teils den Rückfluß bilden, teils als Destillat durch die Leitung 15 der Hauptkolonne zugeführt werden.
  • Da .im allgemeinen die Entgeistung der Maische in der Zone 1 mehr Dampf erfordert als die Rektifikation in .der Zone 2 und die azeotropische Destillation in der Zone 3 der Hauptkolonne i, so kann die Hilfskolonne io mit einem Teil der wässerigen Alkoholdämpfe aus der Hauptkolonne durch die Leitung 13 und den Heizkörper ii ganz oder teilweise beheizt werden. Die im Heizkörper i i kondensierten Dämpfe kehren .durch die Leitung i3a in die Hauptkolonne zurück. Wenn Maische mit sehr geringem Alkoholgehalt verarbeitet wird, der einen erhöhten Dampfaufwand erfordert, ist es ratsam, einen Hilfskondensator 3 über der Zone :2 anzuordnen. Dadurch ist man in der Lage, die Kühlfläche des Hauptkondensators 4 zu verkleinern, der unter weniger günstigen Bedingungen arbeitet, insofern, als die Verdampfungswärme des azeotropischen Gemisches gering und die Temperatur am Kopfe der Hauptkolonne niedriger ist als die Temperatur des Alkohols aus der Zone 2. Dem Zusatzkondensator 3 wenden die Dämpfe aus der Hauptkolonne i durch die Leitung 2 zugeführt. Das Kondensrat kann entweder durch die Leitung 5 in .die Zone 2 oder -durch .die Leitung 6 in die Zone 3 der Hauptkolonne zurückgeführt wer-,den. Enthält :der Alkohol Verunreinigungen, so können,diese mit den bei der gewöhnlichen Rektifikation üblichen Mitteln entfernt werdenoderauch nach .dem Verfahren, die in der deutschen Patentschrift 487 514 beschrieben sind. Zur Gewinnung von sehr reinem Alkohol ist es zweckmäßig, die Hauptmenge der Verunreinigungen schon aus der verdünnten, alkoholischen Lösung bzw. der Maische zu entfernen, bevor sie der Hauptkolonne i zugeführt werden. Man gewinnt dann einen wasserfreien und praktisch reinen und neutralen Alkohol. Das neue Verfahren kann ganz,oder teilweise bei einem anderen als atmosphärischen Druck ausgeführt werden.
  • Das Verfahren - wurde bisher - so beschrieben,--zvie es bei der Verwendung einer einzigen Hauptkolonne zur Ausführung kommt.. Ebenso wie man die Entgeistung und Rektifikation in einer Kolonne oder auch in zwei Kolonnen ausführen kann, ohne grundsätzlich an dem Verfahren der Gewinnung von Spiritus aus Maische etwas zu ändern, so kann man auch bei der vorliegenden Erfindung die Hauptkolonne in zwei oder mehr Kolonnen unterteilen, derart, d.aß die Gesamth eit der Kolonnen unter denselben Bedingungen arbeitet wie eine einzige Kolonne. Das soll an Hand der Abb. 2 gezeigt werden, bei der die Hauptkolonne i in zwei Kolonnen (ja und ib) zerlegt ist. Die Kolonne ja dient der Entgeistung der Maische (Zone i) und der Konzentration des Alkohols bis auf etwa 9o bis 95 % (Zone 2). Die von dem obersten Boden .der Kolonne ja aufsteigenden Spiritusdämpfe werden dem untersten Boden der Kolonne 1b (Zone 3) durch das Rohr 2o direkt zugeführt. Die sich am Fuß der Kolonne ib ansammelnde Flüssigkeit kehrt auf den obersten Boden der Kolonne ja durch die Leitung 2i zurück. Auch bei dieser Unterteilung der Hauptkolonne i in zwei Kolonnen (ja und Ib) arbeitet das Verfahren also genau in derselben Weise, wie wenn nur eine Kolonne vorhanden wäre.
  • Der Unterschied zwischen dem neuen Verfahrenund demVerfahrennach Patent 287 897 geht aus folgender Gegenüberstellung hervor: i. Nach Patent 287897 werden die Spiritusdämpfe aus der Kolonne i -dem mittleren Teil der Entwässerungskolonne II bei f zugeführt, wohingegen die Spiritusdämpfe aus der Kolonie ja in den Fuß der Kolonne Ib eintreten, also gerade da, wo nach dem Patent 287 897 der absolute Alkohol abgezogen wird.
  • 2. Nach Patent 287 897 wird die am Fuße der Kolonne II sich ansammelnde Flüssigkeit der Kolonne I nicht wieder zugeführt, sondern als absoluter Alkohol abgezogen, während bei der Erfindung der am Fuße,der Kolonne Ib anfallende wasserhaltige Spiritus der Kolonne ja direkt zufließt.
  • 3. Im Gegensatz zur Kolonne ib ist die Kolonne II mit einem Heizkörper g ausgerüstet, welcher der Kolonne II die zur'Entwässerung das Spiritus nötige Wärme zuführt. Diese zusätzliche Heizung erübrigt sich bei der Kolonne Ib.
  • Es handelt sich also bei dem Patent 2878g7 und bei der vorstehend beschriebenen Erfin.dung um zwei ganz verschiedene Verfahren.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCFIE: -i. Verfahren zur Konzentration von Alkoholen, insbesondere Äthylalkohol, oder anderen organischen Flüssigkeiten, die bei der Destillation mit Wasser einen Minimumsiedepunkt bilden, aus wässerigen Lösungen durch Destillation mit Hilfe einer Zusatzflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Rektifizierunb und die azeotropische Destillation in - einer einzigen Kolonne (i, Abb. i) vorgenommen wird.
  2. 2. Verfahren zur Konzentrierung von Alkoholen, insbesärndereÄthylalkohol; oder anderen organischen Flüssigkeiten, die bei der. Destillation mit Wasser einen Minimumsiadepunktbilden, aus wässerigen Lösungen :durch Destillation mit Hilfe einer Zusatzflüssigkeit, wobei die Dämpfe von der Rektifizierkolonne direkt in die azeotropisch arbeitende Kolonne geführt wenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfe der Rektifizierkolonne (ja, Abb. 2) durch eine Leitung (2o) direkt in den Fuß der azeotropisch arbeitenden Kolonne (Ib) eintreten, deren Beheizung sie ohne zwsätrzliche Heizeinrichtungen gewährleisten, urnd,daß der für die Konzentration der Alkoholdämpfe in der Rektifizierkolonne (ja) erforderliche Rückfluß durch idie am Fuße der a.zeotropisch arbeitenden Kolonne (1b) über eine Leitung (2i) austretende Flüssigkeit gesichert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der hochgradige hiernach gewonnene Alkohol un-Mittelbar anschließend in bekannter Weise (z. B. in der Hilfskolonne io) entwässert und von den letzten Spuren der Zusatzflüssigkeit befreit wird. q..
  4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ganz oder teilweise unter einem anderen als dem atmosphärischen Druck arbeitet.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserarme an Zusatzflüssigkeit reiche Schicht ,des dekantierten azeotropischen Destillats in den oberen Teil der az.eotropisch arbeitenden Kolonne (ib bzw. i oben) zurückkehrt und daß die wasserreiche Schicht in (den Abschnitt der Rektifizi.erkolonne (ja bzw. i Mitte) zurückfließt, wo der Alkoholgehalt etwa dem der wasserreichen Schicht entspricht.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Dampfes (durch Leitung 2) von einem Boden der Rektifizrierkolonne (ja bzw. i Mitte) abgezogen wird, dann in einem Hilfskondensator (3) kondensiert wird und .das Kondensat ganz oder teilweise (durch Leitung 5 oder 6) in die azeotropis-ch arbeitende Kolonne (Ib bzw. i oben) oder in die Rektnfizierkolonne (ja bzw. i Mitte) zurückgeführt wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dafdurch gekennzeichnet, daß eine Nebenkolonne (z. B. die Hilfskolonne io) ganz oder teilweiGedurch die aus der Rektifizierkolonne (durch die Leitung 13) abgezogenen all.oholischen Dämpfe (bei ii) beheizt wird und das Kondensat ganz oder teilweise (durch Leitung 13a) in letztere zurückfließt. B. Vorrichtung zurAusführung des Verfahrens nach Anspruch i unid 3 bis j, dadurch gekennzeichnet, daß bei bekannten Apparaturen zur Konzentration von Alkoholen, insbesondere Äthylalkohol, oder anderen organischen Flüssigkeiten, die bei der Destillation mit Wasser einen Minimumsiedepunkt bilden, durch Destillation mit Hilfe einer Zusatzflüssigkeit ,die :Rektifizierkolonnemit der azeotropisch arbeitenden Kolonne zu einer einzigen Kolonne (i, Abb. i) vereinigt ist.
DE1930612062D 1929-08-26 1930-03-01 Verfahren zur Konzentrierung von Alkoholen, insbesondere AEthylalkohol Expired DE612062C (de)

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