-
Verfahren zum Behandeln eines durch Destillation nicht oder schwer
trennbaren homogenen Flüssigkeitsrohgemisches Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Behandeln eines durch Destillation nicht oder schwer trennbaren homogenen Flüssigkeits-
-rohgemisches mit einer anderen, einen Teil -der Komponenten dieses Flüssigkeitsgemisches
lösenden Flüssigkeit.
-
Es ist gefunden worden, daß ein System, welches A und B enthält,
durch Waschen mit A oder einer an A reichen Flüssigkeit an A angereichert werden
kann, falls das System neben A und B auch einen Stoff C enthält und dieser Stoff
C derartig beschaffen ist, daß er einen deutlichen Siedepunktsunterschied gegenüber
dem System A + B aufweist, und wenn das homogene System A + B + C nur beschränkt
mit der Waschflüssigkeit mischbar ist, welche ganz oder weitgehend aus A besteht.
-
Der Stoff C kann aus einem einzigen Stoff testeben, er kann aber
auch eine Gruppe von Stoffen enthalten. Falls in der Mischung A+B noch kein Stoff
C enthalten ist, setzt man ihn zu, bevor man mit der Waschung mit der Waschflüssigkeit
beginnt.
-
Auch die Komponente A undloder B kann aus einer Gruppe von Stoffen
bestehen.
-
Das Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Rohgemisch A + B in Anwesenheit einer dritten Flüssigkeit C, welche die unbeschränkte
Mischbarkeit des Rohgemisches mit der Behandlungsflüssigkeit aufhebt, mit der zu
gewinnenden Flüssigkeit A gut, aber nicht unbeschränkt mischbar ist und gegenüber
letzterer einen deutlichen Siedepunktsunterschied aufweist, mit einer Flüssigkeit
im Gegenstrom behandelt wird, die aus der reinen oder hochkonzentrierten zu gewinnenden
Flüssigkeit hesteht, worauf die erhaltenen Flüssigkeitsphasen jede für sich in an
sich bekannter Weise, z. B. durch Destillation. getrennt werden.
-
Falls durch die Anwesenheit von C in dem Ausgangssystem die Mischbarkeit
mit der Waschflüssigkeit noch nicht genügend beschränkt ist, kann man die Mischbarkeit
noch weiter beschränken durch erneuten Zusatz von C oder durch Zusatz eines neuen
Stoffes D zu dem Ausgangssystem und bzw. oder zu der Waschflüssigkeit. Auch der
Stoff D kann wieder aus einer Gruppe von Stoffen bestehen.
-
Man kann die Behandlungsflüssigkeit A oder bzw. und das Ausgangssystem
auch in Verbindung mit Verdünnungsmitteln gebrauchen, welche die begrenzte Mischbarkeit
zwischen dem System A + B + C und dem System A (Behandlungsflüssigkeit) unter Umständen
herabsetzen, keinesfalls aber aufheben dürfen. Eine solche Maßnahme ist z. B. von
Vorteil, wenn die Behandlungsflüssigkeit viscos ist und eine Waschung mit ihr aus
diesem Grunde sich nicht leicht durchführen läßt.
-
In diesem Fall verwendet man als Verdünnungsmittel leichtflüssige
Substanzen.
-
Es ist zweckmäßig, die Zusätze zu der Behandlungsflüssigkeit, nämlich
Verdünnungsmittel und bzw. oder D, oder die Zusätze zu dem zu behandelnden Flüssigkeitsgemisch,
und zwar C und bzw. oder D, erst im Verlauf der Gegenstromwaschung und allenfalls
in mehreren Teilmengen vorzunehmen, da z. B. am Anfang des Waschprozesses schon
mit geringen Zusätzen von C und bzw. oder D eine begrenzte Mischbarkeit bestehen
kann, während am Ende, wo die anzureichernden Stoffe A in höherer Konzentration
vorhanden sind, größere Mengen der die Mischbarkeit aufhebenden Stoffe erforderlich
sein können.
-
Durch die Wahl der Temperatur kann eine bestehende beschränkte Mischbarkeit
weiter herabgesetzt werden. Da in den meisten Fällen die Mischbarkeit mit der Temperatur
zunimmt, kann man in solchen Fällen durch Temperaturerniedrigung die Mischbarkeit
einschränken. Die Temperaturerniedrigung hat dann dieselbe Wirkung wie der vorhin
genannte Zusatz von D oder der erneute, er höhte Zusatz von C. Vorzugsweise wird
man für die Behandlung (Waschung) eine Arbeitstemperatur wählen, bei welcher die
Mischbarkeit möglichst gering ist.
-
Über die Temperatur, bei der die Behandlung (Waschung) durchgeführt
wird, läßt sich im voraus wenig sagen. Sie hängt ab von den Eigenschaften des Systems
A+R sowie von den Eigenschaften der Zusätze C oder D. Die Temperatur kann weit über
oder unter Zimmertemperatur liegen.
-
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß ein Austausch zwischen
dem System, welches A + B + C und demjenigen, welches A enthält, stattfindet. Hauptsache
ist, daß B aus dem erstgenannten System in die Behandlungsflüssigkeit übergeht.
Der Austausch ist aber niemals einseitig. Es kann daher vorkommen, daß eine bedeutende
Wanderung von I(omponenten, z. B. A, aus der Waschflüssigkeit in das System A +
B + C stattfindet.
-
Diese Wanderung kann so stark werden, daß die Menge der Waschflüssigkeit
nach der Waschung wirklich ahgenommen hat. Selbstverständlich darf diese Abnahme
nicht so weit vor sich gehen, daß überhaupt nichts mehr von der Waschflüssigkeit
übrigbleibt, da zu einer Waschung immer zwei Phasen nebeneinander anwesend sein
müssen. Es muß immer eine Phase vorhanden sein, welche die aus dem System A + B
+ C entfernte Komponente B aufnimmt.
-
Die abfließende Behandlungsflüssigkeit kann entweder in einen vorangegangenen
Extraktionsprozeß zurückgeführt oder getrennt verarbeitet werden.
-
Der beschriebene Waschprozeß hat eine gewisse Analogie mit den Vorgängen
in der Rektifikationssäule bei der fraktionierten Destillation. Dort wird ebenfalls
ein Teil des gewonnenen reinen Kopfproduktes abgezweigt, um den anderen, weniger
flüchtigen Bestandteil im Gegenstrom aus dem aufsteigenden Dampf herauszuwaschen
bzw. zu verdrängen. Der Unterschied gegenüber dem vorliegenden Verfahren besteht
darin, daß es sich bei der Destillation um eine flüssige und eine dampfförmige Phase
handelt, bei der vorliegenden Extraktion aber um zwei flüssige Phasen.
-
Die gleiche Analogie besteht zwischen der (;egenstromextraktion und
den Vorgängen in der Abtriebssäule der kontinuierlichen ReRctifikationsapparate.
So wie dort ergänzen sich auch hier die beiden Prozesse bei günstiger Lage der Phasengleichgewichte
so, daß eine vollständige Trennung zweier oder mehrerer Stoffe hierdurch ermöglicht
wird.
-
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger Beispiele erläutert,
welche zeigen, in welcher Weise das neue Verfahren zur Reindarstellung oder zur
Anreicherung von in Lösung befindlichen Stoffen dienen kann.
-
Beispiel I Bei der Extraktion von Leichtbenzin (Endsiedepunkt IIoO),
welches 15 0/o Aromate enthält, mittels Furfurol bei 2OO entsteht eine Extraktlösung.
I601 dieser Lösung bestehend aus 65 °|0 Furfurol, I 8 180/o Aromaten und 17 01o
Nichtaromaten, werden pro Stunde bei -20 im Gegenstrom mit 49 1 einer Flüssigkeit
gewaschen, welche aus 75 ovo Aromaten und 25 °1O Nichtaromaten dieses Benzins besteht.
In folge dieser Waschung wird eine Furfurollösung (163 1) erhalten, welche aus 600/,
Furfurol, 300/, Aromaten und 100/0 Nichtaromaten besteht. Das hochkonzentrierte,
aromatische Waschmittel wird aus dieser Lösung durch Abdampfen des Furfurols erhalten.
Nach der Waschung hat dieses Waschmittel folgende Zusammensetzung: 37 0/ Aromate,
50 Olo Nichtaromate, 13 0/ Furfurol. Der Menge nach werden 46 1 erhalten. Auch Schmierölaromate
lassen sich auf oben beschriebenem Wege anreicher.
Die Waschtemperatur
liegt dann meistens bei Temperaturen zwischen 40 und 800. Da die Schmierolaromate
sehr viscos sind, kann man als Verdünnungsmittel zu dem Waschmittel leichte aromatische
Kohlenwasserstoffe oder Äther zusetzen.
-
Beispiel 2 Gewinnung von wasserfreiem Alkohol 1 kg 95 0/0iger Alkohol
wird in 49kg einer bei etwa 2000 sie'denden Petroleumfraktion gelöst und dieses
Gemisch mit 11,5kg wasserfreiem Alkohol im Gegenstrom behandelt. Als Ergebnis dieser
Gegenstrombehandlung werden gewonnen: einerseits 12,25 kg wasserfreier Alkohol,
gelöst in 4gkg der genannten Petroleumfraktion, und andererseits- 0,24kg 80%iger
Alkohol. Aus der ersten Flüssigkeit kann der erhaltene wasserfreie Alkohol durch
Destillation abgetrennt werden und bildet das Fertigprodukt, von dem ein entsprechender
Teil für eine neuerliche Gegenstrombehandlung in den Prozeß zurückgeführt wird.
Die 0,24kg 8o0/0iger Alkohol können z. B. nach Ansammlung einer größeren Menge durch
Rektifikation auf 95 01o gebracht werden und wieder als Ausgangsprodukt dienen.
Von den o,95kg Alkohol, welche in Form von I kg 95 °tOigem Alkohol in den Prozeß
eingeführt worden sind, werden also nach Abzug des wieder in den Prozeß zurückkehrenden
wasserfreien Alkohols 0,76 kg wasserfrei gewonnen, während die übrigen 0,19 kg zusammen
mit dem herausgewaschenen Wasser in dem als Nebenprodukt erhaltenen 8o 0j0igen Alkohol
enthalten sind.
-
Beispiel 3 Gewinnung von wasserfreier Essigsäure Eine durch Extraktion
oder in beliebiger anderer Weise erhaltene Lösung, bestehend aus Iookg(SIsäure,
I9kg Essigsäure und I kg Wasser (20 kg 95%iger Essigsäure), wird zwecks vollständiger
Entwässerung der gelösten Essigsäure mit 36 kg wasserfreier Essigsäure im Gegenstrom
gewaschen. Um die vollständige Mischbarkeit der beiden Flüssigkeiten aufzuheben,
kann man entweder dem zu behandelnden Flüssigkeitsgemisch hochsiedende Kohlenwasserstoffe
oder dem als Waschflüssigkeit verwendeten Eisessig einen die Mischbarkeit mit dem
zu behandelnden Gut aufhebenden Stoff, beispielsweise 4 kg Glycerin, zusetzen. Als
Produkte der Gegenstrombehandlung erhält man einerseits ein Gemisch, bestehend aus
100 kg Ölsäure, 49 kg Essigsäure und 1 kg Glycerin, und andererseits ein Gemisch
aus 6 kg Essigsäure, 1 kg Wasser und 3 kg Glycerin. Aus dem ersten Flüssigkeitsgemisch
können durch einfache Destillation 49 kg wasserfreie Essigsäure gewonnen werden,
von denen 36 kg für eine weitere Gegenstromwaschung benötigt werden, während 13
kg das Fertigprodukt bilden. Die restlichen 6 kg Essigsäure des Ausgangsproduktes
sind in Form einer 85°1Oigen Säure in der Waschflüssigkeit ent halten. Aus dieser
letzteren kann die Essigsäure auf irgendeine bekannte Art, z. B. durch Extraktion
und Destillation gewonnen und wieder auf die Konzentration von 95 oto gebracht werden,
um sodann mit dem Ausgangsprodukt vereinigt zu werden. Die verbleibenden 100 kg
Ölsäure samt der darin gelösten kleinen Menge Glycerin können wieder als Lösungsmittel
für weitere Mengen zu entwässernder Essigsäure verwendet werden, während die aus
der Waschflüssigkeit zurückgewonnenen 3 kg Glycerin wieder der für die Gegenstromwaschung
benötigten wasserfreien Essigsäure zugefügt werden.
-
Beispiel 4 Anreicherung von Essigsäure in einem Flüssigkeitsgemisch
Durch Extraktion einer Io°lOigen wäßrigen Essigsäure mit Chloroform sei eine Lösung,
bestehend aus IO kg Essigsäure, 5,9 kg Wasser und 420 kg Chloroform (d. i. I5,9
kg einer 63%igen Essigsäure in Chloroform gelöst) erhalten worden. Dieses Flüssigkeitsgemisch
kann nicht mit wasserfreier Essigsäure im Gegenstrom behandelt werden, da reine
Essigsäure damit in jedem Verhältnis mischhar ist. Es gibt aber eine bestimmte Konzentration
wäßriger Essigsäure, bei welcher eben eine Mischungslüc,ke,beim Mischen mit der
vorgenannten Lösung aufzutreten beginnt, und zwar entspricht diese Konzentration
einer etwa 87%igen Säure. Wird die oben angegebene Lösung mit einer wäßrigen Essigsäure,
deren Prozentgehalt niedriger als 87°/0 - ist, also zwischen 87010 und Io°lo (der
Konzentration der Ausgangssäure) liegt, behandelt, so tritt eine Erhöhung der Konzentration
der in Chloroform gelösten Säure ein.
-
Bei einer ganz bestimmten Konzentration der zum Waschen verwendeten
Säure und bei bestimmten Mengenverhältnissen, welche bei jedem einzelnen Lösungsmittel
oder Lösungsmittelgemisch durch Versuche gefunden werden können, ist eine Steigerung
der Konzentration der gelösten Essigsäure bis zu einem Maximalwert, im vorliegenden
Fall bis zu 87'/,, möglich. Zu diesem Zweck wird die Chloroformlösung mit 213 kg
einer etwa 47°lOigen wäßrigen Essigsäure (IO4 kg Wasser, 94 kg Essigsäure, 15 kg
Chloroform) im Gegenstrom behandelt. Dabei wird eine erste Lösung, die Chloroformschicht,
bestehend aus 434 kg Chloroform, 93 kg Essigsäure und Ikg Wasser (107 kg etwa 87%iger
Essigsäure
in Chloroform gelöst), und eine zweite Lösung, die Wasserschicht,
bestehend aus 96 kg Wasser, II kg Essigsäure und 1 kg Chloroform (107 kg einer etwa
ro°lOigen Essigsäure), erhalten. Aus der ersten Lösung kann die konzentrierte Essigsäure
durch Destillation vom Chloroform abgetrennt werden und stellt das Fertigprodukt
dar, während die eine verdünnte Essigsäure darstellende zweite Lösung in den ursprünglichen
Extraktionsprozeß zurückgeht. Die zur Gegenstromwaschung benötigte 47 0/,ige Säure
kann auf verschiedene Weise erhalten werden, so z. B. durch Verdünnung eines Teils
des Fertigproduktes mit Wasser oder mit der Io°lOigen Ausgangssäure. Es wäre jedoch
unwirtschaft-. lich, einen großen Teil des Fertigproduktes wieder soweit zu verdünnen.
Man kann da- -her besser so verfahren, daß man die durch einfache Extraktion der
io'/0igen Essigsäure mit Chloroform und Abdestillieren des Chloroforms erhaltene,
etwas über 63 0/oige Essigsäure mit Wasser auf 4701, verdünnt und diese Säure zur
Gegenstromwaschung verwendet. Man erhält so, ausgehend von 103 kg Essigsäure in
Form von Io0/,iger Säure, 93 kg in Form einer 8701,eigen in Chloroform gelösten
Säure bzw. eines entsprechend konzentrierten Fertigproduktes und nur 10 kg in Form
von Io°/Oiger Säure, welche in den Extraktionsprozeß zurückgeht.
-
Es ist auch möglich, zur Gegenstromwaschung eine auf irgendeine andere
an sich bekannte Art erhaltene verdünntere Säure zu -verwenden. So kann z. B. bei
einem weiteren I(onzentrationsprozeß der 870/0eigen Säure. der in bekannter Weise
etwa durch Destillation oder durch neuerliche Extraktion oder durch Ausfällung mit
einem wasserunlöslichen Lösungsmittel erfolgen kann, eine für den ohengenannten
Zweck geeignete Säure als Nebenprodukt anfallen. Durch Zusatz von etwa 40 kg Benzin
zu der Chloroformlösung vor oder allmählich im Verlaufe der Gegenstromwaschung zum
Zwecke der Herabsetzung der Mischbarkeit ist man in der Lage, eine konzentriertere,
etwa 7oO/oige Essigsäure als Waschflüssigkeit zu verwenden und erhält dementsprechend
auch eine konzentriertere. etwa 930/obige Säure als Endprodukt.