DE668812C

DE668812C - Verfahren zur Ausscheidung von Wasser aus waessrigen Loesungen und Mischungen

Info

Publication number: DE668812C
Application number: DEG93415D
Authority: DE
Original assignee: Gesellschaft fuer Lindes Eismaschinen AG
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1936-07-28
Filing date: 1936-07-28
Publication date: 1938-12-10

Description

Verfahren zur Ausscheidung von Wasser aus wäßrigen Lösungen und Mischungen Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein neues Verfahren zur Ausscheidung von Wasser aus wäßrigen Lösungen oder Mischungen. Es ist bekannt, daß manche Gase oder Flüssigkeiten unter bestimmten Bedingungen, insbesondere unter Druck und bei erniedrigter Temperatur mit Wasser, Hydrate bilden können.
Es wurde überraschenderweise gefunden, daß solche Hydrate nicht nur aus reinem Wasser, sondern auch aus recht konzentrierten Lösungen entstehen können; so z. B. bildet Propan noch mit 4001oiger Schwefelsäure, mit 440/0oder Chlorcalciumlösung oder 950/,igem Alkohol feste Hydrate.
Hierdurch wird es zum erstenmal möglich, Wasser aus Lösungen oder Mischungen, welche Wasser enthalten, durch Stoffe zu entziehen, welche im Gegensatz zu den üblichen Trockenmitteln selbst in Wasser nicht löslich sind. Man kann also mit diesen Stoffen eine unvollständige Ausscheidung von Wasser aus Lösungen oder Mischungen bewirken, ohne daß die hierdurch konzentrierte Lösung durch das Trockenmittel verändert zu werden braucht.
Erfindungsgemäß werden also wäßrige Lösungen oder Mischungen mit einem unter Normalbedingungen (Raumtemperatur und Atmosphärendruck) gasförmigen Hydratbildner bei Temperaturen und Drucken, die eine Hydratbildung ermöglichen, in Berührung gebracht, worauf die Abtrennung der gebildeten Hydrate durch an sich bekannte Methoden erfolgt. Einige Anwendungsmöglichkeiten des neuen Verfahrens werden nachstehend beispielsweise beschrieben.
Einer Chlorcalciumlösung eutektischer Zusammensetzung wird flüssiges Propan zugesetzt, worauf die Temperatur durch Absiedenlassen von etwas Propan auf etwa 300 bis 350 gesenkt wird. Es scheiden sich Kristalle von festem Propanhydrat aus, die durch Dekantieren, Filtrieren oder Zentrifugieren von den flüssigen Phasen abgetrennt werden können.
Die Hydratbildung kann in an sich bekannter Weise durch Schütteln, Rühren usw. erleichtert und beschleunigt werden. Zur Einleitung der Reaktion empfiehlt sich eine Impfung mit Eis, das sich beim Absiedenlassen des Propans durch lokale Unterkühlung der Lösung ohnedies bildet; als Impfstoffe haben sich aber auch andere Körper, wie z. B. Metallpulver oder unlösliche kristallinische Salze, bewährt. Die Menge des hydratbildenden Stoffes kann gering gehalten werden, da z. B. 1 Molekül Propan etwa 6 Moleküle Wasser bindet, so daß zur Ausscheidung von 100 kg Wasser nur etwa 41 kg Propan benötigt werden.
Im allgemeinen liegt die Temperatur, bei der Hydratbildung erfolgt, wesentlich höher als der Eisausscheidungspunkt aus der gleichen Lösung. Infolgedessen ermöglicht das neue Verfahren die Ausscheidung von Wasser aus Lösungen mit geringerem Energieaufwand als die Konzentrierung durch Ausscheidung von Eis, obwohl in beiden Fällen die Lösung in physikalischer und chemischer Hinsicht praktisch unverändert bleibt. Dies ist z. B. bei Fruchtsäften von Bedeutung, deren Zähigkeit bei den zur Ausscheidung von Eis notwendigew Temperaturen so hoch ist, daß die tragung und die Trennung des Eises von Mutterlauge Schwierigkeiten bereitet und. mitunter die Konzentration, bei denen sie in, begrenzt haltbar sind, nicht ohne weiteres ir wirtschaftlicher Weise erreichen kann. Da bei dem neuen Verfahren die Ausscheidung von reinem Eis erfolgt, sind die durch die Zähigkeit bedingten Schwierigkeiten wesentlich vermindert. Ebenso bereitet die Kälteübertragung keinerlei Schwierigkeiten, da der Hydratbildner selbst als Kältemittel verwendet und in unmittelbare Berührung mit der Lösung gebracht werden kann.
Eine wichtige Anwendungsmöglichkeit des neuen Verfahrens besteht, wie schon im Ausführungsbeispiel angegeben, darin, daß man Lösungen auf Konzentrationen bringen kann, welche höher als die eutektische Zusammensetzung sind, die bekanntlich die Grenze für die Einengung der Lösung durch Eisausscheidung darstellt. So läßt sich z. B. verdünnte Essigsäure, die durch Ausscheidung von Eis bis annähernd an die eutektische Konzentration gebracht wurde, durch Hydratbildung über die eutektische Konzentration hinaus einengen, wodurch es dann wieder möglich wird, lediglich durch Abkühlung die sich dann ausscheidende wasserfreie Essigsäure zu gewinnen. Die gleichzeitig anfallende wäßrige Essigsäure eutektischer Konzentration wird dann wieder durch Hydratbildung über die eutektische Konzentration hinweggebracht.
In Fällen, in denen ein geeignetes flüssiges Hydrat beständig ist, wird man die Temperatur und Druckverhältnisse zweckmäßig so wählen, daß sich dieses und nicht das feste Hydrat ausscheidet, da dann die Trennung einfacher wird.
Es hat sich herausgestellt, daß es auch möglich ist, das Wasser als gasförmiges Hydrat abzuführen, indem man ein hydratbildendes Gas unterhalb der Bildungstemperatur des Hydrates mit der einzuengenden Lösung in Berührung bringt. Während z. B. bei der Zerstäubungstrocknung die als Trägergas dienende Luft Wasser nur entsprechend seinem Sättigungsdruck bei der Austrittstemperatur mit sich führen kann, wird bei Anwendung eines hydratbildenden Gases an Stelle von Luft (bei Wahl geeigneter Bedingungen) pro Volumeneinheit ein hohes Vielfaches an Wasser abgeführt, da dieses nicht nur als XVasserdampf vorliegt, sondern gleichzeitig als Gashydrat.
Man kann also die Trägergasmenge entsprechend vermindern bzw. bei tiefer Temperatur verda ; np, fen, wodurch u. U. die Einengung aroma-@@ltiger Lösungen ohne zu große Aromaverluste @@g@@h wird.
Das neue Verfahren ist nicht auf das beriebene Aùsführungsbeispiel beschränkt, viel-- - rrehr läßt es sich allgemein zur Einengung von il3ngen äßrigen Lösungen anorganischer und organischer Stoffe anwenden, ferner zur Abscheidung von Wasser aus Emulsionen sowie feuchten pflanzlichen oder tierischen Stoffen. Als Hydratbildner können außer Propan andere gasförmige Kohlenwasserstoffe der Paraffin- oder Olefinreihe bzw. substituierte Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Chlormethyl, verwendet werden. Die Arbeitsweise ist grundsätzlich die gleiche, wie sie für Propan beschrieben wurde. Lediglich Druck und Temperatur der Hydratbildung müssen den besonderen Eigenschaften des jeweiligen Hydratbildners angepaßt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE : I. Verfahren zur Ausscheidung von Wasser aus wäßrigen Lösungen und Mischungen durch Bildung von Hydraten, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung oder Mischung mit einem unter Normalbedingungen (Raumtemperatur und Atmosphärendruck) gasförmigen Hydratbildner bei Temperaturen und Drucken, die eine Hydratbildung ermöglichen, in Berührung gebracht wird, worauf die Abtrennung der gebildeten Hydrate durch an sich bekannte Methoden erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung fester Hydrate durch Impfstoffe, insbesondere Eiskristalle, beschleunigt wird.
3. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydratbildner in verflüssigter Form angewendet wird und hierbei durch teilweise Verdampfung als Kältemittel dient, um die zur Durchführung des Verfahrens gegebenenfalls erforderliche Temperatursenkung zu bewirken.
4. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser als ein Hydrat von Propan oder ähnlichen Kohlenwasserstoffen der Paraffin- und Olefinreihe ausgeschieden wird.
5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch I zur Anreicherung von Lösungen, -die insbesondere durch Ausscheidung von Eis bis an die eutektische Konzentration eingeengt wurden, über die eutektische Konzentration hinaus.
6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch I zur Einengung wärmeempfindlicher Lösungen.