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Verfahren zur kontinuierlichen Entwässerung und Destillation von Rohphenol
Es
ist bekannt, das azeotrope Gemisch Phenol Wasser durch Destillation in zwei Kolonnen
zu trennen, wobei man am Sumpf der einen Kolonne so gut wie wasserfreies Phenol
und am Sumpf der anderen Kolonne phenolfreies Wasser abnimmt und die Dämpfe vom
Kopf dieser Kolonnen nach der Kondensation und Kühlung durch Zugabe einer dritten
Komponente in eine vorzugsweise Phenol enthaltende Phenolphase und eine vorzugsweise
Wasser enthaltende Wasserphase trennt und die Phasen als Rückfluß nach den entsprechenden
Kolonnen leitet.
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Ferner ist es bekannt, wasserfreies Rohphenol durch diskontinuierliche
Destillation in eine größere Anzahl Fraktionen zu zerlegen. Dabei wird das Rohphenol
in einem ersten Destillationsgang in einige Fraktionen mit größerem Siedebereich
aufgeteilt, worauf anschließend diese Fraktionen in einem zweiten Destillationsgang
auf engersiedende Fraktionen oder Reinerzeugnisse verarbeitet werden. Da das Rohphenol
aus mehreren Bestandteilen mit benachbarten Siedepunkten zusammengesetzt ist, müssen
die beiden Destillationsgänge mit verhältnismäßig großen Rückläufen erfolgen, so
daß beträchtliche Wärmemengen bei der Destillation aufzuwenden sind. Wegen der diskontinuierlichen
Arbeitsweise können diese Wärmemengen für andere Zwecke nicht oder nur mit einem
großen apparativen Aufwand nutzbar gemacht werden.
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Ferner wird bei der bekannten Arbeitsweise das Destillationsgut mehrere
Male erhitzt, so daß eine Zersetzung von Bestandteilen des Rohphenols unvermeidlich
ist.
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Weiterhin hat man bereits vorgeschlagen, wasserhaltiges Rohphenol
in einer Entwässerungskolonne kontinuierlich zu entwässern und anschließend in
mehreren
hintereinandergeschalteten Kolonnen ebenfalls kontinuierlich zu destillieren. Dabei
werden die Kolonnensümpfe mit Dampf beheizt, was zwar eine gute Regelbarkeit des
Destillationsvorganges gewährleistet, aber hohe Betriebskosten vrursacht. Um diese
Betriebskosten zu senken, hat man schließlich vorgeschlagen, das wasserfreie Rohphenol
in einem Röhrenofen zu erhitzen und teilweise zu verdampfen, um anschließend das
Flüssigkeits-Dämpfe-Gemisch in mehreren hintereinandergeschalteten Destillierkolonnen
zu fraktionieren. Hierbei werden aber nur Fraktionen mit ungenügender Trennschärfe
gewonnen, so daß zur Gewinnung hinreichend engsiedender Fraktionen eine zusätzliche
Beheizung der Kolonnensümpfe notwendig ist.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Verfahren und
betrifft ein Verfahren, gemäß dem das Rohphenol bei normalem Druck kontinuierlich
in zwei Kolonnen azeotrop entwässert und anschließend im Vakuum in zwei oder mehr
Destillierkolonnen, die gegebenenfalls mit Seitenkolonnen ausgerüstet sind, kontinuierlich
in eine größere Anzahl Fraktionen bzw. Einzelbestandteile aufgeteilt wird. Die Erfindung
besteht darin, daß das als Rückstand der Rohphenolkolonnen anfallende Rohphenol
in einem Erhitzer erwärmt und als direktes Heizmittel für die Rohphenolkolonnen
und als indirektes Heizmittel für die Fraktionierung des Rohphenols im Vakuum und
gegebenenfalls als indirektes Heizmittel für die Destillation des Phenolwassers
verwendet wird.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die im wesentlichen
aus Phenol bestehenden Dämpfe der ersten nachgeschalteten- Destillierkolonne ii
mit ihrer Kondensationswärme die Wasserkolonne 8 der Phenolentwässerung beheizen.
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Durch die azeotrope Entwässerung erhält man ein Abwasser, das nur
noch Spuren von Phenol enthält. Darüber hinaus ermöglicht die Verbindung der azeotropen
Entwässerung mit der anschließenden kontinuierlichen Destillation eine besonders
einfache Beheizung der Apparatur und eine günstige Wärmewirtschaft des Destillationsverfahrens.
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Die Durchführung der Entwässerung bei atmosphärischem Druck ist unbedenklich,
da etwa hierbei auftretende geringfügige Zersetzungen des Rohphenols die anschließend
erfolgende Aufteilung in die verschiedenen engsiedenden Fraktionen nicht beeinträchtigen.
Andererseits werden durch den Unterdruck in den Destillationskolonnen die Siedetemperaturen
so weit herabgesetzt, daß Zersetzungen der Phenole praktisch nicht eintreten können.
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Als Erhitzer kommt vorzugsweise ein Röhrenofen in Frage, der bei
Verwendung mehrerer Heizmittel eine entsprechende Anzahl Rohrsysteme aufweist. Dabei
werden diese Rohrsysteme erfindungsgemäß derart mit den Sümpfen oder Aufkochern
der Kolonnen verbunden, daß die Heizmittel im Kreislauf durch den Erhitzer strömen.
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Als Heizmittel können Heißwasser, Ö1 od. dgl. verwendet werden. Darüber
hinaus ergeben sich besonders einfache Verhältnisseß wenn man das als Rückstand
der Rohphenolkolonne 2 anfallende Rohphenol als direktes Heizmittel für diese Kolonne
und gegebenenfalls auch als indirektes Heizmittel für die restlichen Kolonnen benutzt.
Ein Teilstrom des erhitzten und teilweise verdampften Rohphenols wird dann unmittelbar
nach dem Sumpf der Rohphenolkolonne zurückgeleitet, während ein zweiter Teilstrom
erst nach indirekter Beheizung der Destillierkolonnen in den Sumpf der Rohphenolkolonne
zurückgelangt. Hierbei muß der Druck in den Destillationskolonnen erfindungsgemäß
so weit erniedrigt werden, daß der Siedepunkt des in der atmosphärischen Entwässerung
anfallenden Rohphenols über der Sumpftemperatur der ersten und folgenden Destillierkolonnen
liegt.
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Sollte aus der ersten nachgeschalteten Destillierkolonne eine Fraktion
mit geringerer Trennschärfe abgenommen - werden, dann kann der Minderbetrag der
für die Wasserkolonne zur Verfügung stehenden Kondensationswärme durch eine verstärkte
Beheizung dieser Kolonne mit Rohphenol oder einem anderen Heizmittel ausgeglichen
werden. Schließlich bringt die beiderseitige Beheizung der Wasserkolonne den Vorteil
mit sich, daß man den Schwankungen des Wärmebedarfs dieser Kolonne durch wechselnden
Wassergehalt des Rohphenols auf die einfachste Weise folgen kann.
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In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine Destillationsanlage
zur Durchführung des neuen Verfahrens schematisch dargestellt.
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Durch Leitung I wird wäßriges Rohphenol nach einem oberen Boden der
Entwässerungskolonne 2 geführt, die im nachstehenden als Rohphenolkolonne bezeichnet
wird. Das Wasser und ein gewisser Anteil Phenol entweichen dampfförmig vom Kopf
der Kolonne und werden im Kondensator 3 kondensiert und gekühlt. Das Gemisch wird
dann im Scheider 4 unter Einwirkung einer gewissen Menge der Entmischungskomponente,
die durch Leitung 5 zugeführt wird, in eine Phenol- und eine Wasserphase geschieden.
Die Phenolphase gelangt durch Leitung 6 als Rückfluß nach dem Kopf der Rohphenolkolonne
2, die Wasserphase durch Leitung 7 nach dem Kopf der Wasserkolonne 8. Das am Fuß
der Rohphenolkolonne 2 anfallende Rohphenol geht durch Leitung 9 über das Entspan;
nungsventil 10 nach der ersten Destillierkolonne 11, die unter einem mittleren Vakuum
arbeitet. Die Reinphenoldämpfe vom Kopf dieser Kolonne gelangen durch Leitung 12
nach dem Aufkocher 13 der Wasserkolonne 8, in dem sie ganz oder teilweise kondensiert
werden. Das Kondensat wird hierauf in den Kühler 14 und anschließend in den Rückflußbehälter
I5 geleitet. Wenn die gesamten Reinphenoldämpfe bei ihrer Kondensation eine größere
Wärmemenge im Aufkocher abgeben, als für die Wasserkolonne 8 benötigt wird, kann
ein Teil der Reinphenoldämpfe über den Schieber I6 direkt nach dem Kühler 14 geführt
werden.
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Der Rückstand der ersten Destillierkolonne II geht durch Leitung
I7 über das Entspannungsventil I8 nach der zweiten, unter höherem Vakuum arbei-
tenden
Destillierkolonne 19, von deren Kopf o-Kresol und von deren Seitenkolonnen 20 und
2I p- und m-Kresol bzw. die Xylenole abgenommen werden. Das Phenolpech wird als
Rückstand aus dem Sumpf der Kolonne 19 abgezogen.
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Zur Beheizung der Rohphenolkolonne 2 wird Rohphenol als Rückstand
dieser Kolonne durch Pumpe 22 im Kreislauf durch den Röhrenerhitzer 23 geschickt
und erwärmt. Ein Teilstrom des im Röhrenofen 23 erhitzten und teilweise verdampften
Rohphenols gelangt in die Verteilerleitung 24, von der es durch Leitung 25, 26,
27 und 28 nach den Aufkochern 29, 30, 3I und 32 der betreffenden Kolonnen geht.
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Wenn die Kondensationswärme des Reinphenols vom Kopf der Destillierkolonne
11 zur Beheizung der Wasserkolonne 8 über den Aufkocher I3 nicht ausreicht (z. B.
bei größerem Wassergehalt des Rohphenols oder geringerem Rückfluß der Destillierkolonne),
kann eine genügende Menge des erhitzten und teilweise verdampften Rohphenols durch
Leitung 33 einem zweiten Aufkocher 34 der Wasserkolonne 8 zugeführt werden.
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Nach Abgabe ihrer Kondensations- und eines Teils ihrer fühlbaren
Wärme gelangen die Teilströme des Rohphenols durch die Sammelleitung 35 und die
Rohrleitungen 36, 37, 38, 39 und 40 nach dem Sumpf der Kolonne 2 zurück.
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Die o-Kresoldämpfe vom Kopf der zweiten Destillierkolonne 19 werden
im Kondensator 41 kondensiert und gekühlt und gelangen hierauf nach dem Rückflußbehälter
42, von dem der erforderliche Rückfluß nach der Kolonne 19 zurückgeführt wird.