DE614860C - Verfahren zum Konzentrieren waessriger Ameisensaeure - Google Patents

Verfahren zum Konzentrieren waessriger Ameisensaeure

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DE614860C
DE614860C DE1930614860D DE614860DD DE614860C DE 614860 C DE614860 C DE 614860C DE 1930614860 D DE1930614860 D DE 1930614860D DE 614860D D DE614860D D DE 614860DD DE 614860 C DE614860 C DE 614860C
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DE
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formic acid
acid
water
distillation
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Application number
DE1930614860D
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English (en)
Inventor
Dr Emil Luescher
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CHEMISCHE FABRIKEN AKT GES
Lonza AG
Lonza Elektrizitaetswerke und Chemische Fabriken AG
Original Assignee
CHEMISCHE FABRIKEN AKT GES
Lonza AG
Lonza Elektrizitaetswerke und Chemische Fabriken AG
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

  • Verfahren zum Konzentrieren wäßriger Ameisensäure Es ist bereits bekannt, wäßrige Essigsäure dadurch zu konzentrieren, daß man sie mit in Wasser praktisch unlöslichen organischen Basen extrahiert und hiernach: die Essigsäure aus dem Extrakt herausdestilliert. Es ist weiterhin bekannt, die Löslichkeit der organischen Basen in der wäßrigen Phase dadurch herabzusetzen, daß man ihnen hochsiedende Kohlenwasserstoffe zusetzt. Ein ähnlicher Effekt läßt sich bekanntlich auch dadurch erzielen., daß man in die zu extrahierende wäßrige Säure eine gewisse Menge löslicher Salze einträgt.
  • Alle diese Verfahren eignen sich nicht zur Konzentration von wäßriger Ameisensäure, da die sich hierbei bildenden ameisensauren Salze vom Wasser so stark zurückgehalten werden, daß die Extraktion mit organischen Basen äußerst mühsam durchzuführen ist. Versetzt man z. B. ioog 20%ige Ameisensäure-mit ioo g -Chinolin und ioo g Trichloräthylen, so lassen sich damit bei einmaligem Ausschütteln nur etwa 250/, der in Wasser vorhandenen Ameisensäure extrahieren, während bei gleichem Ansatz mit Essigsäure etwa 75 % derselben in das Extraktionsmittel gehen.
  • Es wurde gefunden; daß man mit Hilfe hochsiedender organischer Basen, wie Chinolin, Chinaldin, Dimethylanilin, Diäthylanilin u. dgl. oder Gemischen solcher, Ameisensäure auf sehr einfache Weise direkt konzentrieren kann, wenn man letztere in Gegenwart der Base bzw. Basen ohne vorherige Extraktion der fraktionierten Destillation unterwirft.
  • Unter hochsiedenden organischen Basen sind im Sinne des vorliegenden Verfahrens solche zu verstehen, welche, wie die beispielsweise genannten, folgende Bedingungen erfüllen: Sie müssen so viel höher sieden als Ameisensäure, daß sie von dieser durch fraktionierte Destillation getrennt werden können. Sie *dürfen beim Erhitzen mit Ameisensäure schädlicheVeränderungen nicht erleiden. Sie sollen mit wäßriger Ameisensäure neutrale oder, noch vorteilhafter, saure Formiate liefern, die sich unter gewöhnlichem, erhöhtem oder vermindertem Druck weder beim Abdestillieren des Wassers merklich .zersetzen noch bei weiterer Temperaturerhöhung als solche überdestillieren, sondern vielmehr aufgespalten werden, so daß die Säure von der Base abdestilliert.werden kann.
  • Es hat sich im Rahmen des. vorliegenden Verfahrens als vorteilhaft erwiesen, die Destillation so durchzuführen, daß man zunächst das Wasser vollständig oder nahezu vollständig unter gewöhnlichen Druckverhältnissen abtrennt und hiernach die- Ameisensäure von der Base bzw. den Basen durch Vakuumdestillation fraktioniert trennt. Man erhält so neben einem geringen Vorlauf von mehr oder weniger verdünnter Ameisensäure in fast quantitativer .Ausbeute eine hochkonzentrierte, d. h. eine etwa 9o- bis 990roige Ameisensäure.
  • Bei den für das vorliegende Verfahren in Betracht kommenden Basen, die den obengenannten Bedingungen genügen, handelt es sich im allgemeinen um solche schwerflüchtige Verbindungen, welche befähigt sind, mit Ameisensäure verhältnismäßig labile, mehrfach saure Salze zu bilden. Wenn nun nach der obenerwähnten ersten Phase der vollständigen oder nahezu vollständigen Abtreibung des Wassers das zurückbleibende, praktisch wasserfreie, binäre Gemisch Base-Säure bei erhöhter Temperatur der fraktionierten Destillation, vornehmlich im Vakuum, unterworfen wird, so werden die mehr oder weniger labil gebundenen Säuremoleküle nach Maßgabe ihrer Haftfestigkeit dissoziiert und in Dampfform aus dem System entfernt. So werden z. B. bei den mehrfach, d. h. 3- bis 4mal sauren Formiaten des Chinolins und Diäthylanilins nicht nur die den Koordinationsverbindungen (Tri- und Tetraformiat) entsprechenden 2 bzw. 3 Moleküle Ameisensäure abgespalten, sondern auch (bei gesteigerter Temperatur) der größte Teil bzw. praktisch alles der als valenzchemisch gebunden zu betrachtenden Menge _ Ameisensäure.
  • Ein überschuß an Basen ist zweckmäßigerweise zu vermeiden, weil die nicht an Säure gebundene Base im allgemeinen mit Wasserdampf mehr oder weniger leicht flüchtig ist, man also bei Verwendung eines Basenüberschusses eine unnötigeTrennungsarbeit leisten müßte und zugleich Gefahr liefe, einen gewissen Teil der mehr oder weniger kostspieligen Basen infolge ihrer Löslichkeit in Wasser und gewisser Trennungsschwierigkeiten zu verlieren.
  • Die in dem Mengenverhältnis zwischen Säure und Base vorteilhafterweise nicht zu überschreitende Grenze ist von der Wasserdampfflüchtigkeit und von der Säurebindungsfähigkeit der jeweils verwendeten Basen abhängig und durch entsprechende kleine Vorversuche jeweils leicht zu ermitteln. Für Basen geringerer Wasserdampfflüchtigkeit liegt dieselbe z. B. bei etwa i Mol Säure auf i Mol Base, für solche höherer Wasserdampfflüchtigkeit z. B. bei etwa 2,o bis 2,5 Mol Säure auf i Mol Base.
  • Die - Ausbeute an höchstkonzentrierter Säure läßt sich, wie weiterhin gefunden wurde, noch dadurch verbessern, daB man zweckmäßig von dem Zeitpunkt an, wo merkliche Mengen Säure mit dem Wasserdampf übergehen, weitere zur Bindung der freien Säure ausreichende Mengen der hochsiedenden organischen Basen oder Gemische solcher oder gegebenenfalls auch entsprechender Mengen Monoformiat derselben, zweckmäßig nach dem Gegenstromprinzip, in die Fraktioniertrommel einführt.
  • Bei Verwendung einer guten Kolonne und bei gebührender Berücksichtigung,der Dampftension von Wasser, Säure und Base läßt sich das Verhältnis von Base zu Säure leicht derart regulieren, daß praktisch weder Verluste an Säure noch an Base entstehen. Der Basenrückstand kann ohne weiteres wieder für eine neue Operation verwendet werden. Bei dieser Arbeitsweise ist sowohl der Dampfverbrauch für die Trennungsarbeit als auch die hierzu nötige Menge Base viel kleiner als bei den bisher üblichen Extraktions- bzw. Konzentrationsverfahren. Beispiele i. Eine 2o%ige Ameisensäure wurde mit so viel Chinolin versetzt, daß auf 3 Mol Ameisen. äure etwa i Mol Chinolin entfiel. Bei der nachfolgenden fraktionierten Destillation unter gewöhnlichem Druck ging zunächst die Hauptmenge des Wassers mit sehr wenig Ameisensäure über. Die nachfolgende Vakuumdestillation lieferte eine etwa. 9o- bis 99%ige Säure.
  • Ein zweiter Versuch, bei dem i Mol Chinolin auf etwa 2 Mol Ameisensäure angewendet wurde, lieferte bei denselben Arbeitsbedingungen fast ausschließlich höchstprozentige Säure.
  • 2. 385 g 2501oige Ameisensäure wurden mit ioo g Chinaldin versetzt. Aus diesem Gemisch wurde bei gewöhnlichem Druck unter Anwendung einer Rückflußkolonne das Wasser zum größten Teil abdestilliert und darauf bei 26 mm Druck die konzentrierte Ameisensäure destilliert. Von der angewandten Säure wurden etwa 6 0% als 2%ige Ameisensäure gewonnen und der Rest, außer einem kleinen Verlust, als gi,5q?joige Säure.
  • 3. Es können auch feste Basen verwendet werden, z. B. Benzimidazol.
  • Etwa 55 g Benzimidazol wurden mit etwa 26o g 25ojoiger Ameisensäure versetzt und aus diesem Gemisch die konzentrierte Ameisensäure bei vermindertem Druck von etwa 26 bis 28 mm gewonnen. Etwa 4,5 % der angewandten Ameisensäure (ioo%ig gerechnet) gingen als etwa 201oige Säure über, 5 % als 35%ige und 73 % als 82- bis 950foige Säure. Ein kleiner Teil blieb noch. im Rückstand.
  • Bezüglich der zahlenmäßigen Angaben über Menge und Zusammensetzung der einzelnen Fraktionen ist zu bemerken, daß diese Werte in weitgehendem Maße insbesondere auch von der Zweckmäßigkeit und Leistungsfähigkeit der jeweils: verwendeten Destillationskolonne abhängig' sind. Bei Verwendung guter Kolonnen -kann man derart arbeiten, daß man praktisch die gesamte Säure in hochprozentiger, d. h. 85- bis gg°1oiger Form, erhält.
  • Nach einem bekannten Verfahren zum Konzentrieren von Ameisensäure wird derselben ein sog. »liquide entraineur« zugesetzt,. welches mit dem in der Ameisensäure vorhandenen Wasser ein binäres Gemisch mit minimalem Siedepunkt, ein sog. azeotropes Gemisch, bildet. Bei der darauffolgenden Destillation geht dabei zunächst das Wasser zusammen mit dem zugesetzten »liquide entraineur« über und darauf die Ameisensäure.
  • Im Gegensatz zu diesem bekannten Verfahren wird nach dem vorliegenden der verdünnten bzw. wäßrigen Ameisensäure eine hochsiedende organische Base zugesetzt, z. B. in derartigen Mengen, daß auf 3 Mol Ameisensäure etwa i Mol Chinolin entfällt, wobei eine salzartige Verbindung von Base mit Säure entsteht. Aus dem dabei entstehenden Salzgemisch geht dann bei der anschließenden fraktionierten, vorzugsweise unter gewöhnlichem Druck durchgeführten Destillation zunächst die Hauptmenge des Wassers mit nur sehr geringen Mengen Ameisensäure über und erst bei der darauffolgenden, zweckmäßig unter Vakuum durchgeführten weiteren Destillation unter Spaltung der salzartigen Verbindung eine etwa go- bis ggo/oige Ameisensäure, während die zugesetzte hochsiedende organische Base in dem Destillationsgefäß zurückbleibt.
  • Beide Verfahren unterscheiden sich also grundsätzlich voneinander. Der Hauptunterschied besteht nach obigem darin, daß bei dem bekannten Verfahren das sog. »liquide entraineur« während der Destillation zusammen mit dem Wasser übergeht und zum mindesten unmittelbar nicht wiederverwendet werden kann, während bei dem vorliegenden Verfahren die zugesetzte hochsiedende organische Base in dem Destillationsgefäß zurückbleibt und sofort wiederverwendet werden kann, was einen nicht zu unterschätzenden technischen Vorteil darstellt. , Weiterhin ist ein Verfahren zur Gewinnung hochprozentiger Ameisensäure aus wasserhaltiger Ameisensäure bekannt, nach welchem die letztere mit den völlig entwässerten Formen solcher kristallwasserbindenden Salze behandelt werden soll, die, wie z. B. Magnesiumsulfat und Kupfersulfat, bestimmte Mengen von Wasser fest gebunden halten. Von diesen Salzen sollen solche Mengen verwendet werden, daß die stabilen Hydratstufen derselben gebildet werden, worauf die entwässerte Säure abd'estilliert werden soll.
  • Dieses bekannte Verfahren kommt praktisch nur für die Weiterkonzentration bereits etwa go- bis 98o`oiger Ameisensäure in Betracht. Eine Anwendung dieses Verfahrens auf die Konzentration verdünnterer oder gar sehr verdünnter Ameisensäure würde außerordentlich bzw. mehr als unwirtschaftlich sein, da für die Bindung des vorhandenen Wassers sehr große, ohne weiteres nicht wiederverwendbare Mengen der in Betracht kommenden Salze, wie Magnesiumsulfat und Kupfersulfat, erforderlich sein würden. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, daß die fraglichen Salze als feste krustenbildende Rückstände in dein, Destillationsgefäß zurückbleiben.
  • Demgegenüber bietet das vorliegende Verfahren den Vorteil, daß in wirtschaftlichster Weise auch wesentlich verdünnte, z. B. zo%ige Ameisensäure weitgehendst konzentriert und die in dem Destillationsgefäß zurückbleibenden hochsiedenden organischen Basen sofort wiederverwendet werden können.
  • Sinngemäß die gleichen Nachteile wie die vorstehend erwähnten treten auch bei einem weiteren bekannten Verfahren auf, nachdem z. B. iooo kg einer 42°/oigen Ameisensäure mit iooo kg Natriumformiat versetzt und darauf die Hälfte dieser Mischung abdestilliert werden soll. Man erhält so in der Vorlage Soo kg einer i4°/oigen Ameisensäure, welche in den Fabrikationsbetrieb zurückgeführt werden kann, während; in dem Destillationsgefäß 5oo kg einer 7o°%igen Ameisensäure zurückbleiben.
  • Im Gegensatz hierzu gehen, wie oben bereits gesagt, bei der Destillation der Ameisensäure gemäß dem vorliegenden Verfahren mit dein zuerst übergehenden Wasser nur sehr geringe Mengen Ameisensäure mit über, so daß bei der darauffolgenden weiteren Destillation eine Ameisensäure von wesentlich höherer Konzentration anfällt als bei dein letztgenannten bekannten Verfahren.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Konzentrieren wäßriger Ameisensäure, dadurch gekennzeichnet, daß man diese in Gegenwart solcher organischen Basen destilliert, die, wie Chinolin, so viel höher als Ameisensäure sieden, daß diese von ihnen durch fraktionierte Destillation getrennt werden kann und die mit der Ameisensäure neutrale oder vorteilhaft saure Formrate bilden, welche beim Erhitzen, ohne nennenswerte schädliche Veränderungen zu erleiden, erst nach dem Abdestillieren des Wassers und ohne als solche überzudestillieren, aufgespalten werden, so daß die Säure von der Base abdestilliert werden kann.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man die fraktionierte Destillation derart durchführt, daß zunächst das Wasser unter gewöhnlichem Druck vollständig oder nahezu vollständig entfernt und hiernach die Ameisensäure von der Base bzw. den Basen durch Vakuumdestillation fraktioniert getrennt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man während des Abdestillierens des Wassers, zweckmäßig von dem Zeitpunkt an, wo merkliche Mengen Säure mit dem Wasserdampf übergehen, weitere zur Bindung' der freien Säure ausreichende Mengen der hochsiedenden organischen Basen oder Gemische solcher oder entsprechende Mengen Monoformiat derselben, zweckmäßig nach dem Gegenstromprinzip, in die Fraktionierkolonne einführt. q.. Verfahren nach Anspruch i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, äaß in Abwesenheit überschüssiger Mengen hochsiedender organischer Basen gearbeitet wird.
DE1930614860D 1930-07-19 1930-07-19 Verfahren zum Konzentrieren waessriger Ameisensaeure Expired DE614860C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE750479C (de) * 1941-10-22 1945-01-29 Verfahren zum Konzentrieren waessriger Ameisensaeure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE750479C (de) * 1941-10-22 1945-01-29 Verfahren zum Konzentrieren waessriger Ameisensaeure

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