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Verfahren zur Vorreinigung von Alkohol bei der unmittelbaren Destillation
aus vergorenen, - . schwach alkoholischen Flüssigkeiten Es ist bekannt, daß die
Gewinnung sehr reiner Alkohole, der gemeinsamen Anwendung zweier Reinigungsmittel
bedarf, nämlich der ni.edriggrädigen Reinigung, besonders zur Entfernung des Vorlaufes
(Mariller-Distillation et rectification des liquides industriels, S. 465) und der
hochgrädigen Reinigung zur Entfernung des Fus,elöles.
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In der Patentschrift 564497 ist gezeigt, daß die niedriggrädig-e Reinigung
für sich zur Entfernung des Vorlaufes -und des Fuselöles dienen kann. Nach der einen
Ausführungsform soll in einer Vorkolonne durch schwache Verdampfung der größere
Teil der Verunreimigungen @entfernt, kondensiert und abgezogen werden. Mit den Verunreinigungen
wird ,aber auch gleichzeitig eine nicht unbeträchtliche Menge Alkoholentzogen. Nach
einer weiteren Ausführungsform werden die aus der Vorkolonne stammenden Dämpfe in
einer Hilfskolonne mit heißem Wasser zur Rückgewinnung des mit den Dämpfen übergehenden
Alkohols berieselt. Durch das Berieseln mit Wasser wird das Destillat aus der Vorkolonne
verdünnt; dies bedingt wiederum einen zusätzlichen Wärmeaufwand für die spätere
Entgeistung. Durch die durch das Berieseln mit heißem Wasser vorgelegte Sperrzone
wird zwar der Alkohol zurückbehalten, gleichzeitig aber auch solche Verunreinigungen,
die in Wasser mittelschwer löslich und mittelschwer flüchtig sind und daher einen
niedrigen Sorelkoeffizienten haben, d. h. die Konzentration in den Dämpfen liegt
nicht viel höher als di@e,-jenige der mit ihnen im Gleichgewicht befindlichen Flüssigkeit.
Hierzu gehören z. B. Propylalkohol, Propylacetat u. dgl. m. Diese Stoffe fließen
mit dem Alköhol in die Vorkolonne zurück und ,gelangen von dort aus schließlich
in die Rektifikationskolonne; sie sind für die weitere Durchführung des Verfahrens
besonders störend, da sie mit Äthylalkohol azeotropische Gemische bilden:. Es ist
daher mit Schwierigkeiten verbunden, am Kopf der Rektifikationskolonne einen hinreichend
gereinigten Alkohol zu erhalten.
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Vorlieg ende Erfindung hat die Beseitigung der genannten Nachteile
zum Ziel. Danach unterwirft man die schwach alkoholischen Flüssxgk eitlen, z. B.
Maische, einer leichten Verdampfung, um die ,gesamten,, in Wasser wenig löslichen
Verunreinigungen und gleichzeitig die Hauptmenge der flüchtigen Verunreinigungen
auszutreiben. Dia Dämpfte leitet man in eine Reinigungskolonne zur vollständigen
Abtrennung der unlöslichen Verunreinigungen durch Entgeistung des in den Dämpfen
enthaltenen Wassers, extrahiert diese Verunreinigungen und die flüchtigen Produkte
und leitet den so gereinigten Alkohol in die Speisemaische zurück.
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Die Erfindung wird an Hand von zwei
Zeichnungen beispielsweisse
erläutert,- die zwei Ausführungsformen einer Vorrichtung zur Ausführung des neuen
Verfahrens schematisch darstellen. ..
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Die Maische gelangt aus einem Behälter i'. durch eine Leitung 2 gegebenenfalls
über eine.n Wärmealustauscher in "eine Kolonne 3, die vorzugsweise über der Entgeistungsko1onne
4. angebracht ist; in der Kolonne 3 unterliegt die Maische einer leichten Verdampfung.
Diese Anordnung findet man oft in Vorrichtungen zur unmittelbaren Reinigung, besonders
zur Entfernung von Gasen, die in der Maische gelöst sind rund in die hoch,grädige
Kolonne, um mit dem gereinigten Alkohol nicht in Berührung zu kommen, nicht gelangen
dürfen (M a r i 11 e r , 1. c., S.462 und q.67). Die Entgeistungskolonne ist üblicherweise
mit einer Beheizungsvorrichtung 5 in ihrem unteren Tei16 und einem Rohr 7 für den
Abzug der Schlempe ausgestattet.
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Es ist bereits schon früher bekanntgeworden, daß diese leichte Verdampfung,
der die Maische unterworfen wird, die Wirkung hat, daß mit den Dämpfen nahezu die
gesamten in Wasser wenig löslichen Verunreinigungen übergehen, beispielsweise die
Ester, wie Äthyl-, Propyl-, Butyl-, Amylacetat, die Butyrate und andere schwere
Ester, ferner Aldehyde, Acetal, Fur furol usw.
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Mit diesen in Wasser wenig löslichen Verunreinigungen gehen in Dampfform
gleichzeitig die wasserlöslichen, aber leicht flüchtigen Verunreinigungen über,
wie Acetald.ehyd und die .aliphatischen Amine.
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Kurz, in einem geringen Dampfvolumen, welches i bis i o Gewichtsprozent
der behandelten Maische ausmacht, treibt man nahezu vollständig die Verunreinigungen
der Maische, vor ,allem die störendsten Verunreinigungen, über, d. h. solche, die
mit Alkohol azeotrope Gemische bilden, z. B. gewisse Ester, wie n-Propylacetat,
welches, obwohl es bei 1o2° siedet, also 2q.° oberhalb des Siedepunktes des Alkohols,
mit letzterem und Wasser ein ternäres Gemisch mit 21,6% Ester bildet; das gleiche
gilt für Acetal (S. P. l02"), es bildet mit Alkohol ein binäres azeotropes Gemisch
mit 21 % Acetal.
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Deshalb ruß man verhindern, d:aß derartige Verunreinigungen in die
Rektifikationskolonne mit dem Fuselöl gelangen, welches sie regelmäßig bei allen
bekannten Rektifikationsverfahren begleiten; andernfalls läßt es sich nicht vermeiden,
daß sie von.demAlkohol bei der späteren Konzentration auf 96,5" in der Rektifikationskolonne
mitgeführt werden.
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Man leitet daher die an Verunrunigungen sehr reichen alkoholischen
Dämpfe, die durch die schwach Verdampfung der Maische erzeugt werden, durch Rohr
8 in den mittleren Teil einer Reinigungskolonne 9. Da die alkoholischen Dämpfe an
sich eine latente Wärmemenge enthalten, die eine nahezu kostenlose Konzentration
des Alkohols bis auf 95° G. L. gestattet, was ausreicht, begnügt man sich, die Kolonne
9 i1-1 ihrem unteren Teil mit einer kleineren Ergärizungsbeheizungsanlage, beispielsweise
einer Oberflächenheizung io, zu versehen, -um die nach dem unteren Teil der Kolonne
9 fließende wäßrige Flüssigkeit zu entgeisten.
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Man stellt hierbei fest, daß man das Fuselöl mit Leichtigkeit von
einigen Böden der Kolonne 9 abziehen kann; nach dem unteren Teil dier Kolonne zu
dekantiert das Fuselöl sogar freiwillig mit einem beträchtlichen Gehalt an schwer
flüchtigen Estern. Zweckmäßig zieht man das Fuselöl auf verschiedenen Böden ab,
wo @es sich besonders konzentriert, und vereinigt die verschiedenen Anteile, um
sie evtl. nötigenfalls -unter Zusatz von reinem Wasser oder von Salzwasser dekantieren
zu lassen. Der Prozentsatz des freiwillig dekantierenden Öles ist dann höher und
das Verfahren wirksamer. Die Abzugsleitungen für das Öl sind in der Zeichnung mit
i i bezeichnet.
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Wie dem ,auch sei, die Trennung des öles und dessen Entfernung durch
Dekantierung oder eine andere in der Rektifikation bekannte Maßnahme erfolgen erfindungsgemäß
vollständig in der Reinigungskolonne.
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Das mehr oder weniger entgeistete, aus der Reinigungskolonne abfließende
Lutterwasser ebenso wie das aus der Dekantierung des Öles stammende Wasser wird
durch Rohr 12 auf den oberen Boden der Kolonne 3 zurückgeführt, dem die Maische
durch Rohr 2 zufließt.
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Auf den gleichen. Boden kehrt ferner durch Rohr 13 der pasteurisierte,
d. h. einige Böden unterhalb des Kopfes der Reinigungskolonne 9 seitlich abgezogene
Alkohol zurück; man läßt die flüchtigen Verunreinigungen vollständig im Kolonnenkopf
sich sammeln und entfernt sie nach Kondensation in 1,1, wohin sie durch Rohr 15
gelangen, mit der gewünschten Geschwindigkeit durch die Abzugsleitung 16, während
das überschüssige Kondensat durch Rohr 17 ih den oberen Teil der Reinigungskolonne
9 zurückfließt. Der durch Rohr 13 abgezogene Alkohol ist nur roh gereinigt; er enthält
nämlich noch Verunreinigungen, die in den Kopf der Kolonne 3 zurückgelangen; die
schwache Vepdampfung, der sie nach Verdünnung mit frischer Maische von neuem unterworfen
werden, hindert sie daran, nach dem Fuß der Kolonne zu sich abwärts zu bewegen;
sie gelangen schließlich durch Rohr 8 in die Reinigungskolonne 9 zurück.
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Die Verunreinigungen, die während der ersten Reinigungsoperation in
der Reinigungskolonne 9 nicht ausgeschieden wurden, kommen
also
wieder auf die oberen Böden der Kolonne 3 und kehren augenblicklich in die Reinigungskolonne
zurück, -wo sie schließlich früher oder später als Fuselöl durch i i ,oder als Vorlauf
durch 16 abgezogen. werden. Es besteht für sie keinen Augenblick die Möglichkeit,
auf die unteren Böden der Kolonne 3 abzuflneß,en, so daß die am Fuße dieser Kolonne
,auf dve Böden der Kolonne 4 fließende Maische praktisch rein ist.
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Übrigens kann man den durch Rohr 13 abgezogenen pasteurisierten Alkohol
einer zusätzlichen Reinigung in einer hoch- oder niedriggrädigen Hilfskolonne unterwerfen,
um ihn von dem größeren Teil der etwa noch vorhandenen mittelflüchtigen Produkte
zu befreien.
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Zu diesem Zweck kann man die Vorrichtung beispielsweise in deT aus
Abb. 2 ersichtlichen Weise vervollständigen. An die Kolonne 9 ist eine Hilfskolonne
27 angeschlossen, die mittels einer Heizvorrichtung 28 beheizt wird und in ihrem
mittleren Teil durch 13 mit dem die Kolonne 9 verlassenden pasteurisierten Alkohol
beschickt wird.
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Die am Kopf der Kolonne 27 entweichenden Dämpfe gelangen. durch 29
in einen Kondens.atOr 3o; das Konden.sat fließt zum Teil durch 32 .auf die Kolonne
27 zurück, zum Teil wird es, durch 31 entfernt. Der gereinigte Alkohol Hießt durch
13' auf die Kolonne 3 zurück. Da der Alkohol in .diesem Falle wegen der zusätzlichen
Behandlung in der Hilfskolonne 27 einen größeren Reinheitsgrad he,-sitzt als bei
der Arbeitsweisse ,gemäß Abb. i, läßt man ihn zweckmäßig nicht auf den Beschickungshoden
der Kolonne 3, sondern einige unterhalb desselben liegende Böden zurückfließen.
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Die gereinigte Maische wird, wie üblich, in der Kolonne 4 entgeistet;
die gereinigten alkoholische:. Dämpfe kommen durch das Rohr 18 in eine Rektifikationskolonne
19 zur Konzentration, z. B. eine Rektifikationskolonne der gebräuchlichen Bauart,
bei der der durch vorliegende Arbeitsweise überflüssig gewordene Fii;selölabzug
fehlt.
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Die im unteren Teil bei 2o beheizte Kolonne i 9 ist mit einem Rohr
2 i zum Abzug des Lutterwassers versehe:.. Am Kopf der Kolonne wird der Alkohol
durch Rohr 22, vorzugsweise seitlich, abgezogen und gegebenenfalls, deiner leichten
Destillation zur vollständigen Entfernung etwa noch vorhandener ;geringer Mengen
des Vorlaufres unterworfen. Die Kolonne ist mit einem Kondensator 23 durch Rohr
24 verbunden; das Kondensat fließt zum Teil durch 25 auf die Kolonne i9 zurück,
zum Teil. wird es durch 26 entfernt.
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Vorliegendes Verfahren unterscheidet sich von den bekannten wesentlich
dadurch, daß man das Fuselöl in. der Reinigungskolonne abzieht und den- Eintritt
der störenden Verunreinigumgen, ;auch in geringer Menge, in die Rektifikationskolonne
vollständig unterbindet.
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Das neue Verfahren kann in verschiedenen Ausführungsformen rund Abwandlungen,
die im Rahmen der Erfindung liegen, benutzt worden. Die durch die Kolonne 3, 4 gereinigte
Maische kann. einer anderen Behandlung als der Rektifikation zugeführt werden; insbesondere
kann man sie einer Entwässerung nach bekannten Verfahren für sich oder in Kombination
mit dem Hauptverfahren -unterwerfen. Das Verfahren kann vollständig oder zum Teil
bei von dem atmosphärischen Druck abweichenden Druck durchgeführt werden.