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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Phenol aus
einem wäßrigen Strom, enthaltend Na&sub2;SO&sub4;.
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Insbesondere betrifft sie ein Verfahren zur Wiedergewinnung von Phenol, gelöst in einem
wäßrigen Strom aus einer Anlage für die Erzeugung von Phenol aus Cumol, enthaltend
Na&sub2;SO&sub4; und verschiedene organische Verunreinigungen.
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Phenol wird industriell über die Oxidation von Cumol und anschließende Säurehydrolyse
des erhaltenen Cumolhydroperoxids hergestellt. Das erhaltene Reaktionsgemisch besteht aus
Phenol, Aceton und nicht umgesetztem Cumol.
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Zusätzlich zu den Hauptprodukten werden verschiedene Mengen an Nebenprodukten
gebildet wie beispielsweise Mesityloxid, α-Methylstyrol, p-Cumylphenol,
Phenyldimethylcarbinol, Acetophenon und Phenole mit einem höheren Molekulargewicht.
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Der Abstrom aus den Spaltreaktoren, der als Katalysator verwendete H&sub2;SO&sub4; enthält, wird
mit den wäßrigen, Natriumphenat enthaltenden Strömen gemischt, die aus anderen
Bereichen der Anlage stammen und mit weiteren Mengen an H&sub2;SO&sub4;.
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Der Abstrom wird so auf einen pH-Wert von etwa 7 gebracht, was eine Versalzung der
Schwefelsäure und der während der Reaktion als Nebenprodukte gebildeten organischen
Säuren garantiert und gleichzeitig das Phenol aus dessen Natriumsalz freisetzt.
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Die Mischung wird anschließend zu einem Dekantierapparat geschickt, um die Trennung
der organischen Phase, enthaltend Phenol und andere aromatische Kohlenwasserstoffe, von
der wäßrigen Phase, enthaltend Na&sub2;SO&sub4; (7-15%), gebildet während der Neutralisierung, zu
ermöglichen.
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Die organische Phase wird anschließend nach Waschen mit Wasser zur primären
Destillationsabschnitt geschickt, wo das rohe Phenol wiedergewonnen und anschließend über
Destillation in einer Serie von Kolonnen gereinigt wird.
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Die wäßrige Phase, die aus "geschwefeltem" Wasser und verschiedenen Mengen an Phenol
und Aceton besteht, wird nach Rückgewinnung des letzteren entsorgt.
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Phenol und Aceton sind üblicherweise in Mengen im Bereich von 0,5 bis 2 bzw. 1,5 bis 4
Gew.-% vorhanden.
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Die Rückgewinnung des Acetons erfolgt über anschließendes Strippen bzw. Abdestillieren,
wogegen das Phenol üblicherweise über gegenläufige Extraktion in einem Mischabscheider-
System rückgewonnen wird. Ein Kohlenwasserstoffstrom, hauptsächlich bestehend aus
Cumol, α-Methylstyrol und Aceton, der aus einer anderen Sektion der Anlage entnommen ist,
wird als Lösungsmittel eingesetzt.
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Die nahezu vollständige Wiedergewinnung des Phenols (< 100 ppm) wird durch
gegenläufige Extraktion in einem System erzielt, das üblicherweise aus zwei Mischabscheidern
besteht, und mit einer sehr hohen Menge an Lösungsmittel (das Verhältnis
Lösungsmittel/raffiniertes Produkt beträgt etwa 3,5 Vol./Vol.), um die Anzahl der notwendigen
Schritte einzuschränken.
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Das Phenol wird anschließend aus dem Lösungsmittel mittels Extraktion/Aussalzung mit
wäßriger NaOH gewonnen und die wäßrige Phenatlösung zur Neutralisierungssektion
recycelt, wogegen das Lösungsmittel kontinuierlich zur Extraktion recycelt wird.
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Ein vereinfachtes Schema dieser Art von Extraktion ist in Fig. 1 gezeigt.
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Diese Extraktion ist außerdem in der US-A-3 963 610 beschrieben, in der Cumol für die
Extraktion des Phenols aus dem Abwasser eingesetzt wird und welches dann mit Soda
NaOH zur Entfernung des Phenols gewaschen wird.
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Insgesamt stellt dieses System zur Wiedergewinnung oder Rückgewinnung von Phenol aus
geschwefelten Wassern einen vernünftigen Kompromiß zwischen der Notwendigkeit, die
Investitionskosten für die Ausstattung auf einem Minimum zu halten, und derjenigen, eine
Verringerung des Phenols wohl unter 100 ppm im entsorgten Wasser zu erzielen.
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Es gibt jedoch zwei negative Aspekte, die in Betracht gezogen werden sollten:
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- Der erste ist ökologischer Natur und betrifft die Entsorgung von Na&sub2;SO&sub4; zusammen
mit dem Abwasser der Anlage, das die Wiedergewinnung des Phenols aus dem
Lösungsmittel mittels Extraktion/Aussalzung mit wäßriger NaOH und der
anschließenden Neutralisierung mit H&sub2;SO&sub4; begleitet.
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- Der zweite ist ökonomischer Natur und betrifft die Kosten für NaOH und die
stöchiometrisch äquivalente Menge an H&sub2;SO&sub4;, die für die obige Wiedergewinnung
erforderlich sind.
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Die US-A-4 026 791 beschreibt ein Verfahren zur Verringerung der biologischen
Erfordernisse (insbesondere Phenol) eines wäßrigen Abstroms, resultierend aus dem Verfahren zur
Herstellung von Phenol aus Cumol, indem Phenol über einen Flüssigextraktionsschritt
extrahiert wird, der eine hocharomatische Fraktion eines organischen Abstroms im
Phenolverfahren als Lösungsmittel einsetzt. Der organische Strom, der fast alles Phenol enthält, muß
jedoch in einer Säule bzw. Kolonne fraktioniert werden, die die Rückgewinnung des in der
Extraktion eingesetzten Lösungsmittels, die Herstellung von neuem Lösungsmittel aus dem
Verfahrensabstrom und die Rückgewinnung eines Stroms schwerer organischer
Bestandteile, enthaltend ausreichend Phenol, erzielt, damit es gerechtfertigt ist, die Rückführung eines
solchen Stroms zum Phenolprozeß für die Rückgewinnung zu rechtfertigen.
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Diese Nachteile sind eliminiert worden oder sind zumindest beträchtlich verringert worden
in dem Verfahren, das das Ziel der vorliegenden Erfindung darstellt.
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In ihrem weitesten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Rückgewinnung von
Phenol, gelöst in einem wäßrigen Strom einer Anlage zur Herstellung von Phenol aus Cumol,
enthaltend Na&sub2;SO&sub4; und verschiedene organische Verunreinigungen, umfassend die. Extraktion
des Phenols mit einem Lösungsmittelstrom, der hauptsächlich aus Cumol besteht und α-
Methylstyrol und Aceton enthält, und seine anschließende Rückgewinnung aus dem
Lösungsmittel durch Destillation unter Rückextraktion, dadurch gekennzeichnet, daß die
Extraktion des Phenols aus dem wäßrigen Strom in einem Mehrstufenextraktionsgerät unter
Verwendung eines Verhältnisses von Lösungsmittel/wäßrigem Strom zwischen 0,1 und 1,0
Vol./Vol. bei einer Temperatur von zwischen 20ºC und 70ºC durchgeführt wird und die
Rückgewinnung des Phenols aus dem Lösungsmittel in der ersten Destillationsstufe der
Anlage oder durch Rückextraktion in einem mehrstufigen Extraktionsgerät unter Verwendung
einer Natriumphenat enthaltenden wäßrigen Lösung als Lösungsmittel durchgeführt wird.
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Vorzugsweise werden ein Verhältnis Lösungsmittel zu wäßrigem Strom zwischen 0,15 bis
0,25 Vol./Vol. und eine Temperatur zwischen 25ºC und 60ºC eingesetzt.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung gestattet die Erzeugung eines organischen
Stroms mit verringerter Fließgeschwindigkeit, enthaltend praktisch alles Phenol, das zuvor
in den geschwefelten Wassern gelöst war, der im Destillationsbereich der Anlage oder über
Rückextraktion in einem Mehrstufenextraktionsgerät unter Verwendung eines
Natriumphenat enthaltenden, in der Anlage verfügbaren wäßrigen Stroms als Lösungsmittel
wiedergewonnen werden kann, der anschließend zum Neutralisationsbereich des gecrackten
Produkts recycelt wird.
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Auf diese Weise muß der nahezu alles Phenol enthaltende organische Strom nicht in einer
Säule fraktioniert werden für die Rückgewinnung des Phenols. Darüber hinaus kann der
Verbrauch an NaOH und Säure, der bei dem im Stand der Technik beschriebenen Verfahren
auftritt, entweder vollständig oder teilweise vermieden werden.
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Die Extraktion von Phenol mit kleinen Mengen an Lösungsmittel kann durchgeführt
werden, indem man die Anzahl der Mischerabscheider erhöht oder sogar noch besser, indem
man gegen- läufige Extraktionskolonnen (mit perforierten Platten, mit Füllern, mit Rühren,
Pulsation, usw.) verwendet, was in einem einzelnen Extraktor eine Anzahl von
Extraktionsschritten gestattet, die sogar sehr hoch sein kann.
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Der aus einem Abschnitt der Anlage entnommene Lösungsmittelstrom besteht hauptsächlich
aus Cumol und enthält α-Methylstyrol und Aceton. Für die Extraktion wurde ein
Füllstoffextraktor eingesetzt, der offensichtlich durch einen anderen mehrstufigen Extraktor eines
anderen Designs ersetzt werden kann.
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Beispielsweise ist es möglich, RDC-, Kuhni-, Scheibel-, pulsierende Extraktoren, usw. zu
verwenden, vorausgesetzt, daß die Anzahl der Extraktionsschritte, die zum Erhalt des
gewünschten Verringerungsgrades des Gelösten im raffinierten Produkt notwendig sind,
garantiert ist.
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Von wesentlicher Bedeutung ist die anschließende Rückgewinnungsoperation des Phenols
aus dem Strom mit verringerter Fließgeschwindigkeit, erhalten mit dieser Extraktion, die
über Destillation oder Re-Extraktion durchgeführt werden kann.
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In einer Anlage zur Erzeugung von Phenol aus Cumol kann der organische Extrakt direkt
zum primären oder ersten Destillationsabschnitt der Anlage geschickt werden.
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Eine genaue Analyse des Problems hat tatsächlich gezeigt, daß dann, wenn die
Destillationsbedingungen geeignet modifiziert werden, solche Bedingungen, wie sie normalerweise in
Verfahren zur Herstellung von Phenol aus Cumol angewandt werden, zur Rückgewinnung
des Phenols eingesetzt werden können.
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Unter Bezugnahme auf unseren anfänglichen industriellen Prozeß zur Herstellung von
Phenol wird daher in der ersten Kolonne der primären Destillationssektion ein Strom, bestehend
aus Aceton, Wasser und allem im gecrackten Produkt vorliegenden aromatischen
Kohlenwasserstoffen, am Kopf getrennt, wogegen das Phenol und höhersiedende Produkte am
Boden der Kolonne erhalten werden.
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Die Hauptprodukte dieser Trennung sind: Phenol, das im Kopfstrom 0,5 Gew.-% nicht
übersteigen darf; und α-Methylstyrol, das im Bodenstrom 0,1 Gew.-% nicht übersteigen
darf.
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Das im Kopfstrom der Kolonne vorhandene Phenol wird anschließend über Aussalzen mit
NaOH zurückgewonnen, wogegen das im Bodenstrom verbleibende Phenol über
anschließende Destillation in einer Serie von Kolonnen zurückgewonnen wird, was eine anfängliche
Trennung der hochsiedenden Produkte und anschließende Eliminierung der
Verunreinigungen aus dem rohen Phenol gestattet.
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Im Ergebnis verursachen die Destillationsbedingungen, die es ermöglichen, die Menge an
Phenol im Kopfstrom sogar nach Zugabe des organischen Produkts, welches aus der
Phenolextraktion stammt, in dem das Phenol in einer Konzentration im Bereich von 2 bis 20%
liegt, zum gecrackten Produkt konstant zu halten, eine beträchtliche Verringerung des
Verbrauchs von Soda und Schwefelsäure.
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Diese Bedingungen werden erreicht, wenn das Reflux- bzw. Rückflußverhältnis der
Kolonne geeignet modifiziert wird.
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Die Energiekosten sind höher, sind jedoch wesentlich geringer als jegliche Einsparungen,
die durch einen geringeren Verbrauch an NaOH erhalten werden können.
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Dieses vermeidet den Verbrauch einer beträchtlichen Menge an NaOH und Säure, die
ansonsten unter Verwendung der im Stand der Technik beschriebenen Verfahren notwendig
wäre.
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Mit einem Refluxverhältnis von beispielsweise etwa 0,3 wird eine Phenolkonzentration im
Kohlenwasserstoffstrom von etwa 0,5 Gew.-% (Beispiel 3 aus Tabelle 3) erhalten.
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Nach Zusetzen der entsprechenden Menge an Kohlenwasserstoffstrom, der aus dem
Extraktionstest kommt, und angemessenem Variieren des Rückflußverhältnisses, beträgt das
Phenol im Kopfstrom immer noch 0,5 Gew.-% (Beispiele 4 und 5 aus Tabelle 3).
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Aus der Bilanzierung des im Kopfstrom vorhandenen Phenols vor und nach dem Zusatz des
aus der Extraktion stammenden Kohlenwasserstoffstroms kann die mögliche Einsparung an
Soda berechnet werden.
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In diesem Fall entsprechen die erhaltenen Einsparungen etwa 95% des aus der wäßrigen
Disulfatlösung extrahierten Phenols.
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Ein anderes Schema der primären Destillation für Phenolanlagen ist in den Berichten der
Stanford Research Instituts (Reports of the Standard Research Institute; YEN-CHEN-YEN;
Report Nr. 22B; S.R.I. - Mainlo Park, California) beschrieben.
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In der ersten Kolonne erfolgt die Abtrennung nur des Acetons (zusammen mit Spuren von
Wasser); wogegen die Kohlenwasserstoffe, die zusammen mit dem Phenol in den Boden der
ersten Kollonne und in den Kopf der folgenden Kolonne gelangen, welche die hochsiedenden
Produkte (C-304) abschneidet, zusammen mit dem Wasser im Kopfstrom der Cumolkolonne
(C-305) gesammelt werden, an deren Boden das rohe Phenol abgetrennt wird.
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Vergleichbar zu dem, was oben beschrieben wurde, wird auch in unserem Verfahren das im
Kopfstrom vorhandene Phenol anschließend mittels Aussalzen mit Soda abgetrennt.
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Ein Vergleich der von uns erhaltenen Ergebnisse mit diesen Bedingungen des
Destillationsabschnitts zeigt, daß es auch in diesem Fall möglich ist, etwa drei Viertel des Phenols aus
dem Boden der Kolonne (deshalb ohne NaOH-Verbrauch) zurückzugewinnen (Beispiele 6
und 7 aus Tabelle 3).
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In anderen Verfahren sind die Bedingungen des Destillationsabschnitts denjenigen
vergleichbar, die in dem Stanford Report beschrieben sind, jedoch besteht der Einspeisstrom
zur Kohlenwasserstoffkolonne aus dem Bodenprodukt einer vorhergehenden Trennung,
wodurch nicht nur das Aceton sondern auch ein Teil des Wassers destilliert wird; eine
Situation dieser Art ist in Beispiel 8 simuliert.
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Die Zugabe des aus der Extraktion kommenden organischen Stroms zu diesem
Einspeisstrom verursacht beim gleichen Rückfluß einen begrenzten Anstieg des Phenols im
Kopfstrom, jedoch auch in diesem Fall ist die Gesamtbilanz des Soda-Verbrauchs
vorteilhaft, da etwa 60% des Phenols zurückgewonnen werden, ohne daß auf die Aussalzung
zurückgegriffen werden muß.
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Alternativ kann die Rückgewinnung des Phenols aus dem aus der Extraktion stammenden
Strom in einem anderen Mehrstufenextraktionsgerät durchgeführt werden, unter
Verwendung einer wäßrigen Lösung, enthaltend Natriumphenat, die aus einem anderen Abschnitt
der Anlage entnommen wird, als Lösungsmittel.
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In diesem Fall findet die Rückgewinnung, die vollständig ist (99,9%; Beispiel 10) statt,
ohne Notwendigkeit einer anschließenden Aussalzung mit Soda und ohne jeglichen Anstieg
des Energieverbrauchs.
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In der Vergangenheit haben wir ein Verfahren dieser Art auf die Rückgewinnung von
Phenol untersucht, das in einem organischen Strom enthalten war, der aus Reinigungssäulen für
Phenol stammt (EP-0 372 685). Die Zugabe der aus der Extraktion von geschwefelten
Wassern stammenden Lösungsmittelphase zu diesem Strom verursacht andererseits einen
Anstieg in der Stromgeschwindigkeit des raffinierten Produkts, modifiziert andererseits die
physiko-chemischen Eigenschaften in einem solchen Ausmaß, daß es insgesamt nicht
erforderlich ist, die Fließgeschwindigkeit des Lösungsmittels zu erhöhen.
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Die Beispiele 1 und 2 veranschaulichen eine mögliche Gestaltung der Betriebsbedingungen
für die Extraktion und die Ergebnisse, die erhalten werden können, ohne den Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
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Die Beispiele 3, 4 und 5 beschreiben Destillationstestläufe, die im Labor ausgeführt
wurden, welche die Bedingungen des Destillationsabschnitts unseres Verfahrens simulieren; die
Beispiele 6 und 7 simulieren die von Stanford angegebenen Bedingungen des
Destillationsabschnitts; die Beispiele 8 und 9 simulieren eine dritte mögliche Bedingungen für die
Trennung von Aceton, Wasser und Kohlenwasserstoffen aus Phenol und höhersiedenden
Produkten; die Beispiele 10, 11 und 12 beziehen sich auf die Rückgewinnungstests mit Hilfe
der Re-Extraktion.
BEISPIEL 1
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Für diese Extraktion wird ein ummantelter Extraktor mit einem Innendurchmesser von 75
mm und enthaltend 0,5" Raschig-Ringe aus Kohlenstoff für eine Gesamthöhe von 10,5 m
eingesetzt. Die Füllung wurde in drei Unterabschnitte von 3,5 m aufgeteilt, von denen jeder
von einem weitmaschigen Stahlnetz geträgert war, über dem eine perforierte Platte mit
Löchern mit für die Dispersion der wäßrigen Phase innerhalb des darunterliegenden Füllers
und für die Entsorgung der kontinuierlichen Phase aus dem unteren Bereich zum oberen
geeigneter Größe und Form.
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Fig. 2 zeigt das Schema des Geräts bzw. der Vorrichtung.
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Die folgenden Produkte wurden in diese Kolonne eingespeist, die mit erwärmtem Wasser
auf einer Temperatur von 60ºC gehalten wurde; an der Füllbasis 9,65 kg/h eines
organischen Lösungsmittels, welches hauptsächlich aus Cumol bestand und α-Methylstyrol und
Aceton enthielt (es ist bekannt, daß die Anwesenheit von Aceton die
Gleichgewichtsverteilung verbessert, wenn das Phenol aus einer wäßrigen Lösung extrahiert wird), entnommen
aus einem Bereich der industriellen Anlage für die Herstellung von Phenol, und an der
Spitze 61,25 kg/h einer Phenol enthaltenden wäßrigen Lösung von Na&sub2;SO&sub4;, die ebenfalls aus
der industriellen Anlage entnommen war. Während des Durchtritts durch die Kolonne
wurde das in der wäßrigen Phase enthaltene Phenol von der organischen Phase extrahiert. Die
Zusammensetzung der zwei Einspeis- und Entnahmeströme ist in Tabelle 1, Fig. 3 gezeigt.
BEISPIEL 2
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Nachdem die gewünschte Verringerung des Phenols in dem raffinierten Abstrom auf Werte
unterhalb von 100 ppm nicht erhalten worden war, wurde das Gerät aus Beispiel 1
modifiziert durch Hinzufügen eines Mischerabscheiders, so daß der raffinierte Abstrom weiter aus
dem Lösungsmittel extrahiert werden konnte, bevor dieses in den Extraktor eingespeist
wurde. Unter Verwendung derselben Ströme und Fließgeschwindigkeiten wie in Beispiel 1
wurde ein Extraktionstest durchgeführt, der die in Tabelle 2, Fig. 4 veranschaulichten
Ergebnisse zeigte, aus denen beobachtet wurde, daß das verbleibende Phenol in der
abströmenden organischen Phase auf unterhalb von 100 ppm verringert war.
BEISPIEL 3 (als Vergleichsbeispiel)
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Eine Probe aus gecracktem Produkt mit der folgenden gewichtsprozentualen
Zusammensetzung wurde aus der industriellen Anlage entnommen: Aceton 25,7; Cumol + Butylbenzole
9,9; α-Methylstyrol (α-MS) 2,4; Phenol 46,5; hochsiedende Produkte 5,5; Wasser 10,0. Es
wurde mit einer Fließgeschwindigkeit von 400 g/h zwischen den Böden 15 und 16 (deren
Numerierung an der Spitze beginnt) einer Oldershaw-Glasdestillationskolonne eingespeist,
die aus zwei Abschnitten bestand, von denen jede 25 1,1"-Böden enthielt, und die mit Hilfe
eines Dewar-Mantels isoliert war. Der Bereich oberhalb des Einspeisens war für die
Destillation eines wäßrigen Systems geeignet (50 Löcher pro Platte); der Bereich unterhalb des
Einspeisens war für die Destillation eines organischen Systems geeignet (80 Löcher pro
Platte). 193 g/h bzw. 207 g/h wurden aus dem Kopf bzw. dem Boden der Kolonne
entnommen.
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Die Testbedingungen und die erhaltenen Hauptergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
BEISPIEL 4
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4,23 Gewichtsteile des Extrakts aus Beispiel 2 wurden zu 100 Gewichtsteilen der Probe des
gecrackten Produkts aus Beispiel 3 zugegeben, um das Verhältnis der
Strömungsgeschwin
digkeiten der Anlagenströme zu berücksichtigen. Die Destillation wurde unter denselben
Bedingungen wie in Beispiel 3 wiederholt mit dem einzigen Unterschied, daß die Extraktion
am Kopf erhöht wurde, um die erhöhte Menge an Kohlenwasserstoffen im Einspeisstrom zu
ermöglichen. Die Ergebnisse, dargestellt in Tabelle 3, zeigen einen beträchtlichen Anstieg
der Phenolkonzentration im Kopfstrom, wodurch ein großer Anstieg des Soda-Verbrauchs
verursacht wird.
BEISPIEL 5
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Der Test aus Beispiel 4 wurde nach einer Erhöhung des Refluxverhältnisses wiederholt.
Trotz eines Anstiegs des Energieverbrauchs um etwa 12% ergab sich eine
Phenolkonzentration im Kopfstrom, die praktisch gleich derjenigen aus Beispiel 3 war.
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Aus den erhaltenen Daten ist ersichtlich, daß nahezu alles Phenol (94%), das aus der
Extraktion (Beispiel 2) stammt, im Bodenstrom der Kolonne konzentriert ist und somit ohne
das anschließende Aussalzen mit Soda zu benötigen zurückgewonnen wird.
BEISPIEL 6 (als Vergleichsbeispiel)
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Eine Lösung, bestehend aus 13,7 Gew.-% Wasser, 13,7 Gew.-% Cumol, 3,3 Gew.-% α-
Methylstyrol, 69,3 Gew.-% Phenol, wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 400 g/h
zwischen den Böden 30 und 31 einer Oldershaw-Kolonne mit 60 Böden, vergleichbar der in
Beispiel 3 beschriebenen, eingespeist. 123 g/h bzw. 277 g/h an Flüssigkeit wurden am Kopf
und Boden entnommen.
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Die Betriebsbedingungen und Ergebnisse des Tests sind in Tabelle 3 gezeigt.
BEISPIEL 7
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Der Test aus Beispiel 6 wurde wiederholt nach Zusetzen von 5,80 Gewichtsteilen des
Extrakts aus Beispiel 2 zu 100 Gewichtsteilen des Einspeisstroms. Die Betriebsbedingungen
waren dieselben, die im Vergleichstest (Beispiel 6) angewandt wurden, mit dem einzigen
Unterschied, daß die Extraktion am Kopf gesteigert wurde, um sich der erhöhten Menge an
Kohlenwasserstoffen im Einspeisstrom anzupassen.
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Die Bedingungen und Ergebnisse des Tests sind in Tabelle 3 gezeigt. Trotz des Anstiegs der
Phenolkonzentration im Kopfstrom wurde etwa 3/4 des aus der wäßrigen Lösung extrahierten
Phenols am Boden der Kolonne und somit ohne Verbrauch von Soda zurückgewonnen.
Sogar dann, wenn man den Anstieg der verbrauchten Energie in Betracht zieht, ist zu
bemerken, dass sogar unter diesen Betriebsbedingungen die ökonomische Gesamtbilanz extrem
positiv ist.
Beispiel 8 (als Vergleichsbeispiel)
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Eine Lösung, bestehend aus 3,3 Gew.-% Wasser, 15,4 Gew.-% Cumol, 3,7 Gew.-% α-
Methylstyrol, 77,6 Gew.-% Phenol, wurde bei einer Fließgeschwindigkeit von 400 g/h bei
Boden 26 einer der in Beispiel 3 beschriebenen vergleichbaren Oldershaw-Kolonnne mit 55
Böden eingespeist. 90 bzw. 310 g/h Flüssigkeit wurden am Kopf und am Boden
entnommen. Die Betriebsbedingungen und Ergebnisse des Tests sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 9
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Der Test aus Beispiel 8 wurde wiederholt nach Zusetzen von 6,51 Gewichtsteilen des
Extrakts aus Beispiel 2 zu 100 Gewichtsteilen Einspeisstrom. Die Betriebsbedingungen waren
diegleichen, wie die des Vergleichstests (Beispiel 8) mit dem einzigen Unterschied, dass die
Extraktion am Kopf gesteigert war, um sich an die erhöhte Menge an Kohlenwasserstoffen
im Einspeisstrom anzupassen. Die Bedingungen und Ergebnisse des Tests sind in Tabelle 3
gezeigt.
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Trotz eines Zuwachses der Phenolkonzentration im Kopfstrom wurden etwa 62% des
Phenols, das aus der wäßrigen Lösung extrahiert war, am Boden der Kolonne und infolgedessen
ohne Verbrauch von Soda zurückgewonnen. Sogar dann, wenn man den Anstieg des
Ener
gieverbrauchs betrachtet, ist anzumerken, daß auch mit diesen Bedingungen die
ökonomische Gesamtbilanz extrem positiv ist.
BEISPIEL 10 (als Vergleichsbeispiel)
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In der Kolonne aus Beispiel 1 wurde die Kohlenstoffpackung durch eine Packung aus 3/8"-
Raschig-Ringen aus Metall ersetzt, die in drei Abschnitte von je 3,5 m unterteilt waren. Die
Temperatur des Wassers in der Ummantelung wurde so abgeändert, daß eine
Testtemperatur von 50ºC garantiert war.
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Die folgenden Produkte wurden in diese Kolonne eingespeist: an der Füllungsbasis 10,6
kg/h eines organischen Stroms, der aus der Extraktion aus Beispiel 2 stammt und die
kontinuierliche Phase bildet; und an der Spitze 40,92 kg/h einer wäßrigen Lösung, die
Natriumphenat und Spuren von NaOH enthält, ebenso aus der industriellen Anlage entnommen,
welche die disperse Phase bildet. Während des Durchtritts durch die Kolonne wurde das in
der organischen Phase enthaltene Phenol vollständig in die wäßrige Phase überführt (99,9
%). Die Zusammensetzung der eingespeisten Ströme und der Abströme ist in Tabelle 4,
Fig. 3 gezeigt.
BEISPIEL 11 (als Vergleichsbeispiel)
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Das folgende wurde in die Kolonne aus Beispiel 10 eingespeist: an der Füllungsbasis 2,36
kg/h eines organischen Stroms, entnommen aus dem Destillationsabschnitt für die
Reinigung von Phenol mit der Zusammensetzung: Phenol = 60 Gew.-%; Wasser = 1 Gew.-%;
organische Verunreinigungen = 39 Gew.-%; und am Kopf 40,92 kg/h der in Beispiel 10
beschriebenen wäßrigen Lösung, ebenso aus der industriellen Anlage entnommen. Die
wäßrige Phase wurde in die organische Phase dispergiert, welche die kontinuierliche Phase
bildete. Während des Durchtritts durch die Kolonne wurde das in der organischen Phase
enthaltene Phenol vollständig in die wäßrige Phase überführt, was aus den Zusammensetzungen
der eingespeisten Ströme und entsorgten Ströme, gezeigt in Tabelle 5, Fig. 3, ersichtlich ist.
BEISPIEL 12
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Die organische Phase des vorherigen Beispiels wurde mit der organischen Phase der
Extraktion aus Beispiel 2 im Verhältnis von 22,2 Gewichtsteilen der ersteren zu 100
Gewichtsteilen der letzteren gemischt. Beispiel 10 wurde anschließend wiederholt unter
Veränderung des Einspeisens der organischen Phase, das in diesem Test 12,98 kg/h ausmachte.
Die Fließgeschwindigkeit der wäßrigen Phase wurde konstant bei 40,92 kg/h gehalten. Bei
Betrachtung der Zusammensetzungen und Fließgeschwindigkeiten der eingespeisten Ströme
und der Abströme, gezeigt in Tabelle 6, Fig. 3, ist ersichtlich, daß während des Tests 99,1
% des in der organischen Phase enthaltenen Phenols von der wäßrigen Phase extrahiert
wurde. Insbesondere kann, wenn man die in diesem Test erhaltenen Ergebnisse mit
denjenigen, die im Test aus Beispiel 11 enthalten wurden, sowie mit der in geschwefelten Wassern
(Beispiel 1) vorhandenen Menge an Phenol vergleicht, geschlossen werden, daß es auf diese
Weise möglich ist, 97,1% des ursprünglich in den geschwefelten Wassern enthaltenen
Phenols zurückzugewinnen, ohne die Notwendigkeit eines zusätzlichen Verbrauchs an NaOH.
Tabelle 1
Tabelle 2
Tabelle 3 Experimentelle Bedingungen und Ergebnisse der Destillationstests
für die Rückgewinnung von Phenol
Tabelle 4
Tabelle 5
Tabelle 6