DE697139C

DE697139C - Verfahren zur Wiedergewinnung von Phenolen bei der Extraktion von OElen mit Phenolen

Info

Publication number: DE697139C
Application number: DE1936ST055406
Authority: DE
Inventors: Dr George T Atkins Jr
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1935-10-26
Filing date: 1936-10-23
Publication date: 1940-10-09
Also published as: US2096871A

Description

Verfahren zur Wiedergewinnung von Phenolen bei der Extraktion von Ölen mit Phenolen Bei der Reinigung von Ölen, z. B. von rohen Schmierölen, mit Hilfe von Phenolen erhält man zwei Schichten, von denen die eine, der Extrakt, die Hauptmenge Phenol enthält, während der Phenolgehalt der anderen Schicht, des Raffinats, bis zu etwa 2o0/, beträgt. Bei der Entfernung der Phenole aus diesen Ölen durch Destillation mit Wasserdampf erhält man neben reinem Phenol größere Mengen phenolhaltigen Wassers.
Die Wiedergewinnung der Phenole aus solchen und ähnlichen wäßrigen Lösungen, in denen Wasser und Phenol Gemische mit konstantem Siedepunkt bilden, ist schon auf verschiedenen Wegen versucht worden, so z. B. durch Destillation oder Extraktion. Beide Verfahren haben sich jedoch wegen der hohen Flüchtigkeit des Phenols mit Wasserdämpfen und wegen seiner beachtlichen Löslichkeit in Wasser nicht bewährt. Das gleiche gilt von der Trennung des Phenol-Wasser-Gemisches im Vakuum.
Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher und befriedigender Weise Phenole aus den genannten wäßrigen Lösungen wiedergewinnen kann, wenn man das verdampfte Gemisch bei einer Temperatur, bei der dieses in Dampfform beständig ist, mit dem Öl, das mit Phenolen extrahiert werden soll, oder seinen Bestandteilen oder dem daraus gewonnenen, von Phenolen befreiten Extrakt, zweckmäßig im Gegenstrom,. in Berührung bringt und das Lösungsmittel zusammen mit dem von ihm aufgenommenen Phenol von den Dämpfen trennt.
Bei einer Temperatur, bei welcher die beiden Mischungsbestandteile dampfförmig sind, ist ihre gegenseitige Anziehungskraft so sehr geschwächt, daß man mit Hilfe der genannten Lösungsmittel die beiden Bestandteile leicht voneinander trennen kann.
Das Ölraffinationsverfahren wird auf diese' Weise vereinfacht, und das als Extraktionsmiel,-: verwendete Phenol wird vollkommener, als :gi. bisher möglich war, aus der wäßrigen Lösung wiedergewonnen.
Gegenüber der bereits vorgeschlagenen Verwendung von Alkali zur Abtrennung von Phenoieri aus ihren Gemischen mit Wasserdampf hat das vorliegende Verfahren den Vorteil, daß ohne Verwendung fremder Hilfsstoffe unter ausschließlicher Benutzung der Ausgangsstoffe oder der bei dem Verfahren entstehenden Produkte eine praktisch vollkommene Wiedergewinnung des Phenols ermöglicht wird.
Die Verwendung des von Phenol befreiten Extraktes als Lösungsmittel hat den weiteren Vorteil, daß das Verhältnis von Lösungsmittel zu phenolhaltigem Wasser unabhängig von den übrigen Arbeitsbedingungen gewählt werden kann; auch besitzt der Extrakt eine größere Löslichkeit für Phenol als das Ausgangsöl.
Verwendet man als Lösungsmittel ein Öl oder Ölbestandteile, deren Siedepunkt oder Schmelzpunkt weit von den entsprechenden Punkten des Phenols entfernt liegt, so daß eine Abtrennung durch Destillation oder Kristallisation leicht gelingt, so kann man Phenol in reiner fester Form gewinnen. Im allgemeinen ist der Unterschied zwischen den physikalischen Eigenschaften von Schmierölen und Phenol so groß, daß es bei Verwendung solcher Öle möglich ist, Phenol in reiner Form zu erhalten.
Um die genannten Gemische von Wasser und Phenol, deren beide Bestandteile Partialdrucke zeigen, die über den dem Raoultschen Gesetz entsprechenden Drucken liegen, zu trennen, ist es notwendig, eine flüssige Phase herzustellen, in welcher einer der Bestandteile (Phenol) einen dem Raoultschen Gesetz möglichst entsprechenden Partialdruck hat, während der Druck des anderen Bestandteils (Wasser) in verstärktem Maß vom Raoultschen Gesetz nach oben abweicht.
Die an das Lösungsmittel zu stellenden Forderungen sind folgende: i. Es muß bei der Temperatur, bei welcher die Trennung des Gemisches vorgenommen wird, flüssig sein und darf nicht oder nur wenig flüchtig sein.
2. Es muß ein gutes Lösungsvermögen für einen der Mischungsbestandteile, dagegen ein schlechtes Lösungsvermögen für den oder die anderen Bestandteile haben und darf mit den letzteren in flüssigem Zustand praktisch nicht mischbar sein.
3. ' Es muß auf Grund seiner physikalischen Eigenschaften den aus dem Gemisch zu gewinnenden Stoff lösen, darf aber keine oder nur eine lockere chemische Bindung mit diesem Stoff eingehen. Sein Lösungsvermögen für die anderen Gemischbestandteile darf durch die Aufnahme 'Wrs löslichen Bestandteils nicht nennenswert Einehmen.
;; q.. Es muß sich leicht von dem gelösten Stoff trennen lassen.
5. Es muß beständig sein.
Eine Ausführungsform des Verfahrens wird an Hand der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben. Durch Leitung = wird ein verdampftes Gemisch von Phenolen und Wasser, daß bei der Extraktion von rohem Schmieröl mit Phenolen und der Entfernung der Phenole aus dem Raffinat durch Wasserdampfdestillation gewonnen wurde, in den Absorptionsturm 2 eingeführt, der mit Füllstoffen, z. B. Raschigringen, beschickt oder mit Wirbelblechen oder Ring- und Scheibenböden versehen ist. Durch Leitung 3 wird als Waschöl das zu extrahierende rohe Schmieröl oben in den Turm 2 eingebracht. Bei q. entweicht der Dampf, dessen Wärme in bekannter Weise in Vorheizern nutzbar gemacht werden kann. -Das in dem Waschöl gelöste Phenol verläßt durch die Leitung 5 den Turm 2, gelangt von da in das Trenngefäß 6, in welchem es mit einem durch die Leitung 7 eingeführten inerten Gas im Gegenstrom behandelt und von dem absorbierten Wasser befreit wird. Das inerte Gas verläßt das Gefäß 6 durch die Leitung 8, wird in dem Kondensator 9 von mitgeführtem Phenol und Wasser befreit und gelangt schließlich durch die Leitung 9" und 7 in das Gefäß 6 zurück. Das im Kondensator 9 abgeschiedene, etwas Phenol enthaltende Wasser wird in dem Vorheizer io verdampft und dann in Leitung i mit dem Ausgangsdampfgemisch vereinigt.
Die trockene Phenollösung verläßt das Gefäß 6 durch die Leitung ii und kann ohne weitere Behandlung der Phenolextraktionsanlage zugeführt werden. Falls reines Phenol gewonnen werden soll, wird die Phenollösung durch Leitung 12 in den Vorheizer 13 geleitet, in welchem sie auf eine Temperatur über dem Siedepunkt des Phenols erhitzt wird. Von hier strömt sie zu dem Destillationsturm 1q., in welchem das Phenol mit Hilfe von inertem Gas, das durch die Leitungen 7 und 15 unten in den Turm 1q. eingeführt wird, aus der Lösung ausgetrieben wird. Die Phenoldämpfe verlassen mit dem inerten Gas das Gefäß 1q. durch die Leitung 16 und gelangen durch den Kondensator 17 in den Abscheider 18, an dessen Boden durch Leitung i9 die Phenole abgezogen werden, während das inerte Gas durch Leitung 2o nach Leitung 7 geführt wird. Das Waschöl wird aus dem Turm 1q. durch Leitung 21 dem Absorptionsturm 2 wieder zugeführt.
Die Temperatur in dem Absorptionsturm wird dabei so eingestellt, daß sich das Phenol in dem Öl gut löst. Wird bei gewöhnlichem Druckgearbeitet, so läßt man die Phenol-Wasser-Dämpfe mit einer Temperatur bis zu etwa 130 ', vorteilhaft iio bis i2o °, und das Waschöl mit einer Temperatur bis zu etwa iio °, vorteilhaft ioo bis 105 ', eintreten. Man kann das Waschöl auch mit einer unter dem Siedepunkt des Wassers liegenden Temperatur einführen, muß dann aber darauf achten, daß die Waschöhnenge nicht so groß ist, daß eine Abkühlung der Dämpfe unter die Kondensationstemperatur des Wassers eintritt.
Wenn das angewandte Dampfgemisch sehr reich an Phenol- ist, kann man durch Kühlen flüssiges Phenol aus den Dämpfen abscheiden. Die geringen Wassermengen, die in dem so kondensierten Phenol enthalten sind, können durch Erhitzen leicht entfernt werden. Der phenolarme Dampf wird dann in der beschriebenen Weise mit dem zu extrahierenden Öl oder seinen Bestandteilen behandelt. Der Vorteil dieser teilweisen Entfernung des Phenols durch Abkühlung besteht darin, daß das verbleibende Dampfgemisch eine Kondensationstemperatur hat, die der des Wassers sehr nahe liegt. Dieses Dampfgemisch wird dann zweckmäßig bei einer möglichst wenig über ioo ° liegenden Temperatur gewaschen, da bei tiefer Temperatur die Löslichkeit vom Phenol in Öl besser ist.
Das Verfahren kann bei beliebigem Druck durchgeführt werden. Mit Vorteil arbeitet man bei erniedrigtem Druck; da dann tiefere Temperaturen angewandt werden können.
Der zum Auswaschen der Dämpfe dienende Stoff wird zweckmäßig im Überschuß zugegeben. Die Wiedergewinnung des Phenols ist bei sonst gleichen Bedingungen um so vollkommener, je größer das Verhältnis von Waschöl zu Phenol-Wasser-Gemisch ist.

Der Einfluß der Temperatur im Waschturin sowie des Verhältnisses von Waschöl zu Phenolwasser ergibt sich aus den in der folgenden Tabelle zusammengestellten Versuchen:

1 a 3 4 5 6 7 8 9 co

Volumenverhältnis Waschöl zu

Phenolwasser .............. 3,9 4,2 5,2 i,8 5,0 7,8 6,7 7,0 7,3 6,7

Phenol im Destillat ...... (°/o) 1,55 .2,7 0,81 3,95 1,46 o,82 1,1 1,8 i,o o,6

Phenol wiedergewonnen . . (°/o) 88,3 74,0 94,o 61,o 87,7 93,9 89,0 81,5 90,0 94,0

Temperatur

der austretenden Dämpfe ... 123 119 107 113 110 111 63 104 63 6o

am Boden des Waschturms.. 107 139 107 114 125 121 54 77 63 62

des Waschöles ............. 92 1o6 107 107 103 ioo 43 82 52 48

der eintretenden -Dämpfe ... I02 102 102. 102 I02 I02 49 82 57 6o

Druck (mm Hg) .. . .. . . . . . . . . gew. Druck 88 367 136 143

Das angewandte Phenolwasser enthielt 9,6 Gewichtsprozent Phenol. In der Stunde wurden 7oo ccm dieses Gemisches in den Turm eingeführt. Als Waschöl diente in allen Fällen außer bei Versuch 8 ein rohes Schmieröl vom spez. Gewicht 24,5 A. P. I. und einem Flammpunkt von 22,6'. Das für Versuch 8 angewandte rohe Schmieröl hatte ein spez. Gewicht von 23"5' A. P. I. und einen Flammpunkt von 2,71'.

Das bei den Versuchen 6, 7, 8 und 9 aus dem Absorptionsturm austretende phenolhaltige Öl war praktisch trocken und konnte ohne Behandlung . mit inerten Gasen der Ölreinigungsanlage zugeleitet werden. Versuch 2 zeigt die Wirkung zu hoher Temperatur am Boden des Waschturms, Versuch 4 den Einfluß des Verhältnisses von Waschöl zu Phenolwasser auf die Ausbeute an wiedergewonnenem Phenol. Versuch 8, der mit einem Waschöl von höherer Viscosität durchgeführt wurde und trotz Anwendung von Vakuum und tiefer Temperatur eine verhältnismäßig schlechte Ausbeute an wiedergewonnenem Phenol ergab, zeigt, daß es zweckmäßig ist, weniger viscose Waschöle zu verwenden.
Die Vorteile des beschriebenen Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren zur Trennung von Phenol-Wasser-Gemischen, wobei unter verschiedenem Druck destilliert wird und dazwischen Kondensate abgetrennt werden, bestehen darin i. daß ein geringeres Rückflußverhältnis gewählt werden kann, was eine Verkleinerung des Turmquerschnittes und damit eine Verringerung der zuzuführenden Wärme zur Folge hat, 2. daß infolge schärferer Trennung weniger Glockenböden eingebaut werden müssen, 3. daß bei gewöhnlichem Druck gearbeitet werden kann, 4. daß es nicht nötig ist, während des Verfahrens zu kühlen und Kondensate abzutrennen, 5. daß nur ein Turm zur Entfernung des Wassers nötig ist, 6. daß ein Aussalzen nicht erforderlich ist.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Wiedergewinnung von Phenolen bei der Extraktion von Ölen mit Phenolen, wobei die phenolhaltigen Extrakte und/oder Raffinate durch Destillation mit Wasserdampf von den Phenolen befreit werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die hierbei entstehende wäßrige Phenollösung verdampft und bei einer Temperatur, bei der sie dampfförmig beständig ist, mit dem zu extrahierenden Öl oder dessen Bestandteilen oder dem daraus gewonnenen, von Phenolen befreiten Extrakt, zweckmäßig im Gegenstrom, in Berührung bringt und hierauf das Lösungsmittel zusammen mit den darin gelösten Phenolen von den Dämpfen trennt.