DE844000C

DE844000C - Verfahren zur Konzentrierung von verduennten Halogenwasserstoff-saeuren und zur Gewinnung von Halogenwasserstoffen

Info

Publication number: DE844000C
Application number: DEP37514A
Authority: DE
Inventors: Theodor Dipl-Chem Riehm
Original assignee: BERGIN AG fur HOLZHYDROLYSE D
Current assignee: BERGIN AG fur HOLZHYDROLYSE D
Priority date: 1949-03-23
Filing date: 1949-03-23
Publication date: 1954-12-06
Also published as: FR1040338A

Description

In der chemischen Technik gibt es eine Reihe von Verfahren, bei denen gasförmiger Halogenwasserstoff in einen Vorgang eingeführt wird und in Form von verdünnter wäßriger Säure wieder anfällt. Derartige Vorgänge spielen sich ab z. B. bei der Holzverzuckerung nach dem Bergius-Rheinau-Verfahren, organischen Kondensationsreaktionen usw.

Wenn die Konzentration der anfallenden verdünnten Halogenwasserstoffsäure nicht allzu niedrig ist, z.B. bei Salzsäure über 20% HCl beträgt, kann man mit Hilfe einer üblichen Rektifizierkolonne einen Teil des Chlorwasserstoffgases wiedergewinnen. Der größte Teil bleibt jedoch als Salzsäure azeotroper Zusammensetzung zurück.

Dünne, anfallende Säuren können ohne Verwendung von zusätzlichem Halogenwasserstoffgas nicht über azeotrope Konzentrationen konzentriert werden.

Es ist verschiedentlich versucht worden, Säuren von stärkerer Konzentration, als azeotroper Zusammensetzung entspricht, dadurch zu erhalten, daß man bei der Destillation eine dritte, wasserentziehende Komponente, z. B. Schwefelsäure oder konzentrierte Calciumchloridlösung, zugegeben hat. Diese Verfahren haben aber nicht voll befriedigt.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Umstand, daß Halogenwasserstoffsäuren bei Atmosphärendruck konstant sieden, aber bei Rektifikation unter vermindertem Druck einesteils in ver-

dünnte Halogenwasserstoffsäuren höherer Konzentration als beim Normaldruck und andernteils in Wasser zerlegt werden können. So ist z. B. die Zusammensetzung der Salzsäure mit dem höchsten Siedepunkt bei Atmosphärendruck 20% HCl, während bei 50 mm QS eine 23,5°/oige Salzsäure den höchsten Siedepunkt hat. Auf diese Weise entsteht im Sumpf einer Rektifizierkolonne bei Atmosphärendruck eine 20⁰/oige und im Sumpf einer Kolonne bei 50 mm QS eine 23,5°/oige Säure. Diese ²3>5°/oige Salzsäure kann ihrerseits wieder durch Rektifikation bei Atmosphärendruck in 2o°/oige Salzsäure und Chlorwasserstoffgas zerlegt werden. Durch fortgeführte Rektifikationen einmal bei Unterdruck, dann wieder bei Normaldruck gelingt es, jede Halogenwasserstoffsäure beliebiger Konzentration vollständig in Wasser und Halogenwasserstoffgas zu zerlegen.

Die wiederholte Rektifikation läßt sich auch kontinuierlich durchführen. Die kontinuierliche Arbeitsweise wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung veranschaulichten Apparatur beispielsweise erläutert.

Eine 35%ige Salzsäure, die also stärker konzentriert ist, als azeotroper Konzentration entspricht, und die in Wasser und HCl-Gas zerlegt werden soll, wird bei A in einen Wärmeaustauscher B geleitet und gelangt von dort in die Kolonne C. Wo der Zulauf in die Kolonne C erfolgt, richtet sich nach der Konzentration der zu zerlegenden Säure. Bei niederen Konzentrationen, die aber noch über 2O⁰A)HCl liegen müssen, wird die Säure an einer tieferen Stelle der Kolonne C zugeleitet, während bei hohen Konzentrationen, die annähernd dem Sättigungsgrad von Wasser mit Halogenwasserstoffgas entsprechen, die Zuführung zweckmäßig in den Kopf der Kolonne C erfolgen wird. Im Sumpf der z. B. mit Dampf von 5 atü mittels Porzellanrohr geheizten Kolonne C stellt sich im Verlauf der Rektifikation bei iio° C eine 20⁰/oige Säure ein. Der für die Kolonne erforderliche Rückfluß erfolgt durch den Kondensator E, der auch dazu dient, die Wärme der an dieser Stelle etwa 90⁰ C heißen Brüden gegen die etwa 48⁰ C heiße Lösung aus dem Sumpf der Vakuumkolonne D auszutauschen. Dadurch wird der Wärmeinhalt der heißen Brüden der Kolonne C noch zur Verdampfung in der Vakuumkolonne D ausgenutzt. Im Kühler F wird das am Kopf der Kolonne auftretende HCl-Gas auf Betriebstemperatur abgekühlt.

Die im Sumpf der Kolonne C abgezogene Säure wird an der Stelle der Vakuumkolonne D eingeführt, an der diese Kolonne die Konzentration von 20⁰/o HCl hat. Der Sumpf der Kolonne D wird durch Porzellanrohre mit dem Heizabdampf der Kolonne C geheizt. Auf diese Weise kann die Heizdampfkondensationstemperatur in der Kolonne C ohne größeren Abdampfverlust genügend hoch gehalten werden, so daß die Kolonne C mit einem Minimum an Heizrohren ausgestattet sein kann. Der Rückfluß für die Kolonne D wird einesteils durch das am Kolonnenkopf zugeführte Kühlwasser und andernteils durch den Wärmeaustauscher B, in dem die zufließende, zu zerlegende Säure vorgewärmt wird, bewirkt. Die säurefreien Brüden im Kopf der Vakuumkolonne D werden abgezogen und im Einspritzkondensator G kondensiert und durch das barometrische Fallrohr H abgeführt. Die bei 50 mm QS gebildete 23,5°/oige, im Sumpf der Kolonne D angesammelte Säure wird durch die Pumpe / in den oberen Teil der Kolonne C übergeführt.

Handelt es sich um die Zerlegung einer Halogenwasserstoffsäure, die weniger Halogenwasserstoffgas enthält als die gleiche Säure azeotroper Konzentration, so wird der Zerlegungsvorgang nicht in der Kolonne C, sondern in der Vakuumkolonne D begonnen und dann nach Aufkonzentrierung unter Abdestillation von Wasser in der Kolonne C fortgesetzt.

Gegenüber den bisherigen Verfahren bietet das erfindungsgemäße bei seiner Anwendung in der beschriebenen Anlage den Vorteil geringeren Wärmeverbrauchs und der Möglichkeit, für die Erhitzung an Stelle von Rohren aus Edelmetall solche aus Porzellan verwenden zu können. Konzentrationsverfahren, die wasserentziehende Mittel anwenden, arbeiten bei Temperaturen von etwa 150⁰ C; diese Temperaturen können aber nur bei hohen Dampfdrücken erreicht werden, wenn mit Dampf geheizt werden soll. Eine andere Beheizung kommt nicht in Betracht. Bei solchen Temperaturen bzw. Dampfdrücken kann man aber keramische Rohre nicht verwenden, weil sie nicht mehr betriebssicher sind. Man war deshalb auf kostspielige Edelmetallrohre angewiesen. Bei der nunmehr auftretenden höchsten Temperatur von 1 io° C, die mit Dampf von 5 atü erreicht werden kann, sind die billigeren keramischen Rohre betriebssicher.

Claims

Patentansprüche:

ι . Verfahren zur Konzentrierung von Halogenwasserstoffsäure und Gewinnung von Halogenwasserstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenwasserstoffsäure einer differenzierten Rektifikation in zwei Kolonnen unterworfen wird, derart, daß die Halogenwasserstoffsäure in einer bei Normaldruck arbeitenden Kolonne in Halogenwasserstoffgas und Halogenwasserstoffsäure azeotroper Zusammensetzung zerlegt wird und in einer zweiten, bei Unterdruck arbeitenden Kolonne eine Zerlegung in Wasser und Halogenwasserstoff säure höherer Konzentration, als azeotroper Zusammensetzung bei Normaldruck entspricht, stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vollkommene Zerlegung wäßriger Halogenwasserstoffsäure in Wasser und Halogenwasserstoffgas kontinuierlich und im Kreislauf durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdampf der mit der höheren Heiztemperatur bei Normaldruck arbeitenden Kolonne so weit entspannt wird, daß er

zur Beheizung der mit niederer Heiztemperatur beheizten, bei vermindertem Druck betriebenen Kolonne ausreicht.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit höherem Druck arbeitende Kolonne mit einem solchen Rücklaufverhältnis betrieben wird, daß die Rücklaufwärme dieser Kolonne ganz oder teilweise zur Beheizung der mit niedrigem Druck arbeitenden Kolonne ausreicht.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nichtmetallische Beheizungsrohre, z. B. Porzellanrohre, verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 9572 11.54