-
Verfahren zur Rückgewinnung des Lösungsmittels durch Destillation
aus phenolhaltigen Lösungen
Es ist bekannt, Phenole aus Wässern von Brennstoffdestillations-,
Hydrier-, Phenolsyntheseu. dgl. Anlagen mit organischen Lösungsmitteln, die in Wasser
begrenzt oder nicht löslich sind und die niedriger als die Phenole sieden, zu extrahieren.
-
Als Lösungsmittel wurden vorgeschlagen Kohlenwasserstoffe, insbesondere
Benzolkohlenwasserstoffe, sauerstoffhaltige organische Verbindungen, wie z. B. Ather,
Ester, Alkohole oder Ketone od. dgl. Der Extrakt wird hierbei durch Destillation
in Phenole und Lösungsmittel zerlegt. Das Lösungsmittel geht im Kreislauf zu der
aus mehreren Extraktionsstufen bestehen den und im Gegenstrom arbeitenden Extraktionseinrichtung
zurück. Bei dieser Arbeitsweise erreicht der Phenolrestgehalt der entphenolten Wässer
nach der Extraktion einen 23betrag von etwa IOO bis 200 mg/l.
-
Diese Reinigungswirkung genügt in den meisten Fällen nicht, so daß
häufig noch eine weitere zusätzliche Phenolentfernung, z. B. eine biologische Nachreinigung
der Wässer, erfolgen muß.
-
Erfindungsgemäß läßt sich eine hohe Reinheit der entphenolten Wässer,
beispielsweise ein Phenolgehalt von etwa 30 bis 50 mg/l oder darunter, z. B. unter
IO oder sogar I mg/l, dadurch erreichen, daß man durch eine besondereiAusbildung
und Betriebsweise der Lösungsmitteldestillation ein als Destillat wiedergewonnenes
Extraktionsmittel erhält, das praktisch frei von Extraktstoffen ist.
-
Es wurde nämlich gefunden, daß z. 23. bei der Extraktion von Phenolen
aus ihren wäßrigen Lösungen außer den Phenolen auch Wasser in das Lösungsmittel
übergeht. Da die Phenole für das Wasser den Lösungsvermittler spielen, hängt die
in
der i:xtraktlösung enthaltene Wassermenge von der Phenolkonzentration
der Extraktlösung ab. Des weiteren wird der Wassergehalt der Extraktlösung durch
die Zusammensetzung der Phenole beeinflußt.
-
Der Wassergehalt dieser Extraktlösung beträgt in der Regel I bis
5°/o, er kann aber auch größere Werte annehmen. Unterwirft man nun eine derartige
wasserhaltige Extraktlösung einer kontinuierlichen Destillation, so erhält man als
Destillat ein Dreistoffgemisch, bestehend aus dem Lösungsmittel, Wasser und Phenolen.
Nach Abtrennung des Wassers verbleibt ein Lösungsmittel, das mehr oder minder große
Mengen, z. B. 5 bis IO g Phenole je Liter enthält. Führt man ein derartig abdestilliertes
Lösungsmittel in die Extraktionsanlage zurück, so kann damit die zu verarbeitende
wäßrige Lösung nur ungenügend entphenolt werden.
-
Erfindungsgemäß erhält man ein praktisch phenolfreies Lösungsmittel
in einer Reinheit von mehr als ggO/o, z.B. gg,gO/o Lösungsmittelgehalt dadurch,
daß man das zu(destillierende Gemisch von Lösungsmittel, iäxtraktstoff und Wasser
mit einer Temperatur in die Destillationskolonne einführt, die oberhalb der Siedetemperatur
des azeotropen Gemisches von Lösungsmittel und Wasser liegt, und zwar derart, daß
das gesamte Wasser und das Lösungsmittel oder Teile des letzteren dampfförmig in
die Destillationseinrichtung gelangen. Es erwies sich in manchen Fällen als vorteilhaft,
das zu destillierende Gemisch vor Eintritt in die Kolonne teilweise zu verdampfen
und derart zu überhitzen, daß die Temperatur am Eintritt in die Kolonne höher liegt,
als dem Siedepunkt des Lösungsmittels entspricht, jedoch aber niedriger als die
Siedetemperatur des extrahierten Stoffes oder bei extrahierten Stoffgemischen niedriger
ist als die Siedetemperatur des am niedrigsten siedenden Extraktstoffes.
-
Man kann die Destillation in einer Kolonne und unter Druck, Normaldruck
oder vermindertem Druck vornehmen. Zweckmäßig arbeitet man mit einer stündlichen
Flüssigkeitsbelastung, die unter IO m3 zu destillierendem Gemisch pro Quadratmeter
Querschnitt der Kolonne liegt, mit Dampfgeschwindigkeiten, bezogen auf atmosphärischen
Druck, die am oberen Ende der Kolonnen größer sind als o,I m/sec, und mit einem
Rücklaufverhältnis, das 0,05 bis 5, vorzugsweise 0,15 bis 1,5, zweckmäßig 0,I5 bis
0,25 ms rückgeführtes Destillat je Kubikmeter eingesetztes Flüssigkeitsgemisch beträgt.
-
Man kann die Destillation aber auch in mehreren, z. B. in zwei oder
mehreren, in bezug auf die Fließrichtung des Extraktstoffes gesehen, hintereinandergeschalteten
Destillationseinrichtungen vornehmen, wobei man die erfindungsgemäße Verdampfung
beispielsweise und zweckmäßig nur vor der ersten Destillationseinrichtung anwendet.
Hierbei führt man zweckmäßig nur das Destillat der ersten Kolonne in die Extraktion
zurück, während man das Destillat der zweiten oder weiteren Kolonne zweckmäßig der
oder einer vorhergehenden, z.B. der ersten Kolonne an geeigneter Stelle dampfförmig
und/oder flüssig aufgibt. DasDestillat der zweiten Kolonne kann auch mit der zu
verarbeitenden Ausgangslösung gemischt werden und kehrt dann mit dem Extrakt in
die Destillationsanlage zurück.
-
Ein derartiges und aus mehreren Kolonnen bestehendes Destillationssystem
kann ebenfalls unter Druck, Normaldruck oder vermindertem Druck arbeiten, wobei
man in den einzelnen Kolonnen auch verschiedene Drücke einstellen kann. Zum Beispiel
kann man in einem zweistufigen Destillationssystem in der ersten Kolonne unter Druck
und in der zweiten Kolonne unter Normaldruck oder vermindertem Druck arbeiten, wobei
man zweckmäßig die Dämpfe der ersten Destillationseinrichtung zur 03beheizung der
zweiten Destillierkolonne verwendet. Man kann aber auch in umgekehrter Druckfolge
arbeiten.
-
Als zweckmäßig erwies sich z. B. in einem aus zwei Destillierkolonnen
bestehenden System, in der ersten Stufe mit der erfindungsgemäßen teilweisen Verdampfung
des Extraktes, vor oder bei seiner Einführung in die Kolonne und unter Normaldruck
und in der zweiten Stufe unter vermindertem Druck zuldestillieren. Hierbei wird
in der ersten Destillationskolonne eine Sumpftemperatur eingehalten, die unterhalb
2000 C, zweckmäßig unter I750 C liegt, und eine Anreicherung der Extraktstoffe bis
zu 40 bis 80°/, vorzugsweise 50 bis 60°/o.
-
In der zur ersten Destilliervorrichtung gehörigen Kondensationseinrichtung
fällt ein Lösungsmittel in praktisch phenolfreier Form an, das nach Abtrennung des
Wassers in den Extraktionsmittelkreislauf zurückkehrt. Das in der ersten Destillierkolonne
anfallende Sumpfprodukt wird einer zweiten Destillierkolonne zugeführt, in der die
Reste des Lösungsmittels zusammen mit Extraktgut abdestilliert werden, wobei man
zweckmäßig die Einstellung des Vakuums so vornimmt, daß im Sumpf der zweiten Destilliereinrichtung
Temperaturen von 2000 C, zweckmäßig I750 C, ebenfalls nicht überschritten werden.
Das Sumpfprodukt in dieser Kolonne ist praktisch frei von Lösungsmitteln und stellt
den Extrakt dar. Das Destillat dieser zweiten Destillationseinrichtung wird der
ersten Destillierkolonne zugeführt.
-
Es erwies sich ferner als zweckmäßig, auch in einem derartigen Kolonnensystem
die stündliche Flüssigkeitsbelastung unter 10 m3 zu destillierendem Gemisch je Quadratmeter
Querschrsitt der Kolonne zu halten, bei Gasgeschwindigkeiten, die am oberen Ende
der Kolonne größer sind als O,I m/sec, bezogen auf Atmosphärendruck, und bei einem
Rücklaufverhältnis in der ersten Destilliereinrichtung von 0,5 bis 5, vorzugsweise
4I5 bis IJ5, zweckmäßig 0,5 bis 0,25 m3 rückgeführtem Destillat je Kubikmeter eingesetztes
Flüssigkeitsgemisch. In der Regel erübrigt es sich, die zweite Kolonne mit Rücklauf
zu beaufschlagen.
-
;Die teilweise Verdampfung des zu destillierenden Gemisches von Lösungsmittel,
Wasser und Extraktstoff kann beispielsweise auch in der Weise
erfoIgen,
dàß man das Gemisch unter Druck auf die gewünschte Temperatur erhitzt, wobei durch
Einstellung des Druckes im Erhitzer keine bzw. nur eine geringe Verdampfung stattfindet.
Beim Eintritt in die erste Destilliereinrichtung wird die erhitzte Flüssigkeit entspannt,
so daß sie erst an dieser Stelle teilweise verdampft.
-
Das Verfahren soll an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert
werden. Zur Vereinfachung der Darstellung sind Pumpen, Ventile u. dgl.
-
Apparate, die nicht unbedingt zur Verständlichmachung erforderlich
sind und die in bekannter Weise angeordnet und betrieben werden, weggelassen worden.
-
Bei der Entphenolung von stündlich 25 m3;Braunkohlenschwelwasser,
enthaltend 12 kg Phenole je Kubikmeter, die mit 2,5 m3 Butylacetat je Stunde in
einer siebenstufigen Gegenstromextraktionsapparatur ausgeführt wurde, fällt ein
Extrakt an, der durch die Leitung I dem Behälter 2 zugeführt wird. Durch die Leitungen
3 und 4 gelangt der Extrakt, bestehend aus einem Gemisch von Lösungsmittel, Phenole
und Wasser nach dem Kondensator 5, wo er mit der Kondensationswärme der die Kolonne
g verlassenden Dämpfe vorgewärmt wird. Weiter fließt er durch die Leitung 6 in den
Verdampfer 7 und durch die Leitung 8 nach der Destillierkolonne 9, die mit Glockenböden
ausgerüstet ist. Im Verdampfer 7 wird durch Einleiten von Dampf bei 10 das zu destillierende
Gemisch auf eine Temperatur von I300 C unmittelbar oder mittelbar vorgewärmt.
-
Die Destilliereinrichtung g ist mit einem außenliegenden Verdampfer
1 1 ausgerüstet, dem das Heizmittel bei 12 zugeführt wird. Am Kopf der Destillierkolonne
g entweicht durch die Leitung I3 ein Gemisch von Lösungsmittel- und Wasserdampf,
das nur Spuren von Phenolen enthält. Die Dämpfe werden im Kondensator 5 niedergeschlagen,
das Kondensat wird über die Leitung 14 dem Kühler I5 zugeführt, wo das Lösungsmittel
auf normale Temperatur abgekühlt wird. Bei I6 tritt das Kühlwasser in den Kühler
15 ein und bei I7 aus. Das gekühlte Destillat wird durch die Leitung I8 dem Abscheider
19 zugeführt, wo es sich in Wasser und Lösungsmittel trennt. Bei 20 wird das Wasser
abgezogen. Es enthält noch geringe Mengen Lösungsmittel und wird zweckmäßig in die
Extraktionsanlage zurückgegehen. Bei 2I wird das Lösungsmittel abgezogen mit einer
Reinheit von gg,ggOio.
-
Es kehrt in die Extraktionsanlage zurück. Durch die Leitung 22 wird
die Destillierkolonne g mit 0,5 m8 Destillat je Stunde als Rücklauf beaufschlagt.
-
Aus der Destillierkolonne g wird unten durch die Überlaufvorrichtung
23 und die Leitung 24 bei einer Temperatur von I750 C ein Produkt abgezogen, das
zu 50 Gewichtsprozent aus Phenolen und 50 Gewichtsprozent aus IButylacetat besteht.
Dieses Gemisch wird, zweckmäßig ohne weitere Vorwärmung bzw. Abkühlung der Destilliereinrichtung
25, z.B. einer mit Raschigringen gefüllten Kolonne, zugeleitet. Die Destilliereinrichtung
wird durch ein außenliegendes Heizsystem 26 beheizt, in das bei 27 das Heizmittel,
z.B. Wasserdampf von entsprechender Spannung, eingeleitet wird. Durch den Dampfstrahler
28, der in einen Wasserdampfkondensator fördert, wird in dem Destillationssystem
25, 30 ein absoluter Druck von etwa 50 bis 60 mm Hg aufrechterhalten.
-
Die Dämpfe, die am Kopf der Kolonne 25 entweichen, werden durch die
Leitung 29 nach dem Kondensator 30 geführt, wo sie niedergeschlagen werden und als
Flüssigkeit über das barometrische Fallrohr 3I, die Leitung 4, den Kondensator 5,
die Leitung 6, den Verdampfer 7 und die Leitung 8 in die Destilliereinrichtung g
zurückkehren. Durch die Leitung 32 wird das Destillationssystem und durch die Leitung
33 der illehälter 34 für den Extrakt entlüftet. Durch die Leitung 35 werden stündlich
300 kg eines Phenolöls aus der Kolonne 25 abgezogen, das 0,5 Gewichtsprozent Butylacetat
enthält. Bei 36 kanntdas Phenolöl zudem Destillationssystem entnommen werden. Die
Temperatur im Sumpf der Destillierkolonne 25 wird auf etwa I350 C gehalten. Das
im Kühler 30 anfallende Destillat setzt sich aus etwa 20 Gewichtsprozent Phenol
und 80 Gewichtsprozent Butylacetat zusammeln.
-
PATTASPRÜCE: I. Verfahren zur Rückgewinnung des Lösungsmittels durch
Destillation aus Lösungen, die Phenole und Wasser enthalten und die z. B. bei der
Entphenolung von phenolhaltigen Wässern mit organischen Lösungsmitteln, die in Wasser
nicht oder nur begrenzt löslich sind und,die unterhalb der Phenole sieden, entstehen,
dadurch gekennzeichnet, daß das zu destillierende (Gemisch mit einer Temperatur
in die Destilliereinrichtung eingeführt wird, die oberhalb des azeotropen ISiedepunktes
des Gemisches aus Lösungsmittel und Wasser und unterhalb der Siedetemperatur des
Extraktes liegt.