DE944666C

DE944666C - Method and device for obtaining water-soluble solvents from gaseous or vaporous agents

Info

Publication number: DE944666C
Application number: DEM16450A
Authority: DE
Inventors: Dr Wolfgang Rudbach
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1952-11-29
Filing date: 1952-11-29
Publication date: 1956-06-21

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von wasserlöslichen Lösungsmitteln aus gas- oder dampfförmigen Mitteln Bei der Gewinnung von wasserlöslichen Lösemitteln, wie Alkohole, Äther, Ester, Aceton aus gas- oder dampfförmigen Mitteln durch Adsorption, werden die zu gewinnenden Stoffe aus den Adsorbentien unter Anwendung von direktem Wasserdampf desorbiert. Das Desorbat wird kondensiert und es liegen die zu gewinnenden Stoffe im Kondensat in Form einer mehr oder weniger verdünnten wäßrigen Lösung vor, aus der sie z. B. durch Rektifikation in konzentrierter Form abgetrennt werden, wenn sie wasserfrei oder mit geringen Wassergehalten weiterverwendet werden sollen.Method and device for the recovery of water-soluble solvents from gaseous or vaporous means When extracting water-soluble solvents, such as alcohols, ethers, esters, acetone from gaseous or vaporous agents by adsorption, are the substances to be recovered from the adsorbents using direct Water vapor is desorbed. The desorbate is condensed and there are those to be recovered Substances in the condensate in the form of a more or less dilute aqueous solution, from which they z. B. be separated by rectification in concentrated form, if they are to be used anhydrous or with a low water content.

Die Erfindung hat zum Ziel, die adsorptive Gewinnung von derartigen adsorbierbaren Lösungsmitteln aus gas- oder dampfförmigen Mitteln dadurch wirtschaftlicher und technilsch, vorteilhafter zu gestalten, daß der für die Desorption der zu gewinnenden Lösungsmittel aus den beladenen Adsorbentien aufgewendete Wasserdampf für die Konzentration des Desorhats nutzbar gemacht wird. The invention aims at the adsorptive recovery of such This makes adsorbable solvents from gaseous or vaporous agents more economical and technilsch, to make more advantageous that that for the desorption of the to be obtained Solvent from the loaded adsorbents used water vapor for the concentration of the desorhat is made usable.

Nach der Erfindung werden die aus Adsorbentien, wie Aktivkohle, Kieselgel, aktiver Tonerde, mittels Wasserdampf ausgetriebenen Desorbate von organischen wasserlöslichen Lösungsmitteln, die sich aus ihren verdünnten wäßrigen Lösungen durch Destillation in konzentrierter Form gewinnen lassen, in eine Rektifizierkolonne geleitet. According to the invention, the adsorbents such as activated carbon, silica gel, active clay, desorbates expelled by means of steam from organic water-soluble solvents derived from their dilute aqueous Allow solutions to be obtained in concentrated form by distillation, in a rectification column directed.

Die bei der diskontinuierlichen Desorption aus den Adsorbentien ausgetriebenen Anteile der zu gewinnenden Lösungsmittel fallen zuerst größtenteils als konzentrierte wäßrige Lösung an, die sich bei diskontinuierlicher Konzentration in der Blase der Rektifizierkolonne ansammelt. Dann folgen Gemische von Lösungsmitteldämpfen und Wasserdampf, die zunächst einen höheren Gehalt an zu gewinnenden Lösungsmitteldämpfen halben. Im Verlauf der Desorption nimmt die Konzentration der Lösungsmitteldämpfe in dem aus dem Desorber abströmenden Gemisch von zu gewinnenden Dämpfen und Wasserdampf ständig ab. Dagegen steigt die Temperatur des Dämpfegemisches ständig. Bei kontinuierlicher Desorption hat das unten in die Rektifizierkolonne eintretende Gemisch aus Dämpfen der zu gewinnenden Lösungsmittel und Wasserdampf ständig ungefähr die gleiche Konzentration und die gleiche Temperatur. Ihm rieselt in der Kolonne das in Rücktlußkühler gebildete Kondensat entgegen. Erfindungsgemäß werden nun die Dämpfe des Desorbates durch das in der Rektifiziersäule befindliche Kondensat hindurchgeleitet oder mit ihm in innige Berührung gebracht und strömen dann in der Kolonne empor. Im Kondensat und in der Kolonne tritt ein Wärme- und Stoffaustausch ein. Es kondensiert Wasserdampf und es gehen an seiner Stelle Dämpfe der zu gewinnenden Lösungsmittel in das Dampfgemisch über. Auf diese Weise wird erreicht, daß am Kopf der Kolonne die zu gewinnenden Lösungsmittel in hoher Konzentration und am Boden der Kolonne ein wäßriges Kondensat anfällt, das zu gewinnende Lösungsmittel nicht mehr oder nur noch in geringen Mengen enthält.Those expelled from the adsorbents during the discontinuous desorption Portions of the solvents to be recovered initially fall largely as concentrated aqueous solution, which is in the case of discontinuous concentration in the bladder Rectifying column accumulates. This is followed by mixtures of solvent vapors and Water vapor, which initially has a higher content of solvent vapors to be recovered half. In the course of the desorption, the concentration of the solvent vapors increases in the mixture of vapors to be recovered and water vapor flowing out of the desorber constantly from. In contrast, the temperature of the steam mixture rises constantly. With continuous The mixture of vapors entering the rectification column at the bottom has desorption the solvent and water vapor to be recovered always have approximately the same concentration and the same temperature. That which is formed in the reflux condenser trickles into the column Against condensate. According to the invention, the vapors of the desorbate are now through the Passed condensate in the rectification column or intimate with it Brought into contact and then flow up the column. In the condensate and in the An exchange of heat and mass occurs in the column. It condenses water vapor and in its place, vapors of the solvents to be obtained go into the vapor mixture above. In this way it is achieved that the to be obtained at the top of the column Solvent in high concentration and an aqueous condensate at the bottom of the column accumulates, the solvent to be obtained no longer or only in small amounts contains.

Beispielsweise wird, bei Verwendung von Adsorbern, in denen das Adsorbens abwechselnd beladen und desorbiert wird, das Desorbat in eine Destillierblase geleitet, auf der eine Destillationssäule für die Abtrennung des zu gewinnenden Lösungsmittels von Wasser angeordnet ist. Diese Blase ist zweckmäßig so groß, daß sie das gesamte Wasserdampfkondensat von einer Ausdämpfung aufnehmen kann. Das Kondensat und die Dämpfe, die bei der Desorption zuerst anfallen, sind relativ kalt. Beispielsweise haben sie bei der Gewinnung von' Äthylalkohol aus Absaugeluft von Lackier-oder Bakelisier- od. dgl. Betrieben, in denen Alkohole als Lösungsmittel verwendet und verdunstes werden, eine Temperatur von etwa 40 bis 500 C. Im Verlaufe der Ausdämpfung verarmt der aus den Adsorbern entweichende Dampf an den zu gewinnenden Stoffen. Seine Temperatur steigt und erreicht am Ende der Ausdrnpfung ein Maximum von etwa 98 bis I00° C bei 1 Atm. Das Dämpfe gemisch wird, vorteilhaft in guter Verteilung, durch das in der Blase sich sammelnde Kondensat geleitet. Dadurch nimmt die Temperatur des Kondensates ständig zufi und es werden die im Kondensat gelösten Anteile der zu gewinnenden Lösungsmittel ausgetrieben, während gleichzeitig Wasserdampf kondensiert, so daß das Kondensat, zu dem ständig der in der Destillierkolonne niedergehende Rückfluß hinzutritt, am Ende der Ausdämpfung ein Minimum an gelöstenLösungsmitteln enthält. Zu diesem Zeitpunkt wird die Blase entleert. Sie steht dann wieder für die Behandlung des Desorbates aus- dem- gleichen oder einem anderen Adsorber zur Verfügung; Durch die Erfindung werden gute Ausbeuten der zu gewinnenden Lösungsmittel erreicht. Gleichzeitig werden diese in konzentrierter Form und in vielen Fällen ohne Aufwand zusätzlicher Dampf-bzw. Wärmemengen gewonnen. For example, when using adsorbers in which the adsorbent is alternately loaded and desorbed, the desorbate is passed into a still, on a distillation column for the separation of the solvent to be recovered is arranged by water. This bubble is expediently so large that it covers the entire Can absorb water vapor condensate from an evaporation. The condensate and the Vapors that arise first during desorption are relatively cold. For example do they have in the extraction of 'ethyl alcohol from exhaust air from painting or Bakelizing Od. Like. Establishments in which alcohols are used as solvents and evaporate are, a temperature of about 40 to 500 C. Depleted in the course of the attenuation the steam escaping from the adsorbers on the substances to be recovered. Its temperature increases and reaches a maximum of about 98 to 100 ° C at the end of the expression 1 atm. The vapors mixture is, advantageously in good distribution, through the in the Bubble headed collecting condensate. This increases the temperature of the condensate constantly added and the portions dissolved in the condensate are those to be recovered Solvent driven off while at the same time water vapor condenses, so that the condensate, to which the reflux constantly falling in the distillation column is added, contains a minimum of dissolved solvents at the end of the evaporation. At this point the bladder is emptied. She then stands for the treatment again the desorbate is available for the same or another adsorber; By the invention, good yields of the solvents to be obtained are achieved. Simultaneously these are added in a concentrated form and in many cases without additional effort Steam or Amount of heat gained.

Als Gewinnungsapparatur ist nur eine Destillier-oder Rektifizierkolonne mit einer Blase erforderlich. Die Kolonne kann iri an sich bekannter Weise ausgebildet sein und betrieben werden. Sie kann entsprechend den jeweils gegebenen Verhältnissen unter ueberdrucks unter normalem Druck oder unter Vakuum arbeiten. The only recovery apparatus used is a distillation or rectification column with a bladder required. The column can be designed in a manner known per se be and be operated. You can according to the given circumstances work under overpressure under normal pressure or under vacuum.

Bei kontinuierlichem Adsorptionsyerfahren mit kontinuierlicher Desorption kann das Verfahren gemäß der Erfindung in analoger Weise angewendet werden, etwa derart, daß das aus der Desorption kommende Dämpfegemisch unten in eine Rektifizierkolonne eingeführt wird, in der ihm das im Rückflußkühler der Kolonne und der Kolonne selbst gebildete Kondensat entgegenfließt. In the case of a continuous adsorption process with continuous desorption the method according to the invention can be applied in an analogous manner, for example in such a way that the vapor mixture coming from the desorption is fed into a rectifying column below is introduced, in which it is in the reflux condenser of the column and the column itself formed condensate flows in the opposite direction.

Da bei kontinuierlichem Betrieb der Adsorptionsanlage bei der Desorption kein Kondensat entsteht, und das Dämpfegemisch mit einer ungefähr konstanten Zusammensetzung aus der Desorption hervorgeht, ist es nicht möglich, die zu gewinnenden Lösungsmittel weitgehend genug aus dem Kondensat zu entfernen. Die restlose Beseitigung des Lösungsmittels aus dem Kondensat kann dann z. B. durch eine kurze Nachbehandlung des Kondensates mit Wasserdampf erreicht werden. Beispielsweise wird das wäßrige Kondensat durch eine unterhalb des Desorptionsdämpfeeintritts angeordnete Kolonne im Gegenstrom zu Frisdhdampf geführt. Der für diese Behandlung erforderliche Dampfaufwand ist indessen. gering. Er beträgt nur einen Bruchteil des für die bisher durchgeführte getrennte destillative Aufarbeiten des kondensierten Desorbates erforderlichen.As with continuous operation of the adsorption system during desorption no condensate occurs and the vapor mixture has an approximately constant composition it is evident from the desorption, it is not possible to use the solvent to be recovered largely enough to remove from the condensate. The complete elimination of the solvent from the condensate z. B. by a brief aftertreatment of the condensate can be achieved with steam. For example, the aqueous condensate is through a countercurrent column arranged below the desorption vapor inlet led to Frisdhdampf. The amount of steam required for this treatment is meanwhile. small amount. It is only a fraction of the previous one separate distillative work-up of the condensed desorbate required.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch geeignet für die Gewinnung von solchen Lösungsmitteln, die nicht in jedem Verhältnis mit Wasser mischbar sind, sondern wie Äther oder höhere Alkohole Mischungslücken aufweisen. Auch in diesem Falle entstehen bei der Desorption Dämpfegemische, deren Kondensat erfindungsgemäß aufgearbeitet werden kann. The method according to the invention is also suitable for recovery from solvents that are not miscible with water in every proportion, but like ethers or higher alcohols have miscibility gaps. Also in this Trap result in the desorption of vapor mixtures, the condensate of which according to the invention can be worked up.

In der Zeichnung sind schematisch und beispielsweise zwei für das neue Verfahren geeignete Vorrichtungen dargestellt. Die Einrichtung nach Abb. I ist vorzugsweise für diskontinuierlichen, die nach Abb. 2 insbesondere für kontinuierlichen Adsorptionsbetrieb eingerichtet. In the drawing are schematically and for example two for the New methods presented suitable devices. The device according to Fig. I. is preferred for discontinuous, the one according to Fig. 2 in particular for continuous Adsorption operation set up.

Die Vorrichtung nach Abb. I besteht aus der Blase 1, der darüber angeordneten Destillationskolonne 3 und dem Kondensator 4. Die Blase I hat einen wesentlich größeren Querschnitt als die Kolonne 3. The device according to Fig. I consists of the bladder 1, the one above arranged distillation column 3 and the condenser 4. The bubble I has a much larger cross-section than column 3.

Das Desorbat tritt durch die Leitung 2 in die Blase 1 ein. Durch die Vorrichtungen 2I, z. B. The desorbate enters the bladder 1 through line 2. By the devices 2I, e.g. B.

Rohrbrausen, werden die aus der Desorption kommenden Dämpfe in dem in der Blase I befindlichen Kondensat verteilt, das teils aus dem Desorber, teils aus der Destillierkolonne 3 zufließt.Pipe showers, the vapors coming from the desorption are in the Distributed in the bubble I located condensate, partly from the desorber, partly flows in from the distillation column 3.

Die aus dem Kondensat entweichenden Dämpfe strömen aus der Blase I weiter in die Kolonne 3, in der die Trennung von den zu gewinnenden, leichter als Wasser siedenden Lösungsmitteln und Wasserdampf stattfindet, der in der Kolonne kondensiert.The vapors escaping from the condensate flow out of the bubble I. further into the column 3, in which the separation of the to be recovered, easier than Water boiling solvents and water vapor takes place in the column condensed.

Die Dämpfe der zu gewinnenden Lösungsmittel gelangen durch die Leitung 22 in den Kondensator 4, in dem sie niedergeschlagen werden. Aus dem Kondensator 4 fließt das Kondensat durch die Leitung 23 in das Zwischengefäß 5. Ein Teil des Kondensates kehrt als Rückfluß über die Leitung 24 und das Ventil 6 in die Kolonne zurück. Die Produktion läuft durch den überlauf 7 des Zwischengefäßes 5 ab. Die Menge des für die Kolonne 3 erforderlichen Rückflusses wird zweckmäßig durch das Ventil 6 geregelt, das in Abhängigkeit von der Temperatur der aus der Kolonne 3 entweichenden Dämpfe gesteuert wird, z. B. mittels der an sich bekannten RegeLvorrichtung 25.The vapors of the solvents to be recovered pass through the line 22 into the capacitor 4, in which they are deposited. From the condenser 4, the condensate flows through line 23 into the intermediate vessel 5. Part of the Condensate returns as reflux via line 24 and valve 6 into the column return. The production runs through the overflow 7 of the intermediate vessel 5. the The amount of reflux required for column 3 is expediently through the Valve 6 regulated, depending on the temperature of the column 3 escaping vapors is controlled, e.g. B. by means of the known control device 25th

Wenn die Dämpfe, die aus der Blase I in die Kolonne 3 entweichen, eine bestimmte Höchsttemperatur erreicht haben, öffnet sich das Ventil 8, das in Abhängigkeit von dieser Höchsttemperatur mittels der Vorrichtung 26 in an sich bekannter Weise betätigt wird. Die Blase 1 wird über das temperaturgesteuerte Ventil 8 entleert und steht wieder für die gleiche Arbeit zur Verfügung. When the vapors that escape from the bubble I into the column 3, have reached a certain maximum temperature, the valve 8 opens, which is shown in Depending on this maximum temperature by means of the device 26 in a known manner Way is operated. The bladder 1 is emptied via the temperature-controlled valve 8 and is available again for the same work.

Die Kolonne 3 kann ohne zusätzliche Heizung betrieben werden. Bei der Rückgewinnung von Äthylalkohol aus Absaugeluft erzielt man durch das Verfahren gemäß der Erfindung z. B. eine Ersparnis von etwa 1 bis 2 t Dampf pro t Alkohol gegenüber dem bekannten Gewinnungsverfahren. The column 3 can be operated without additional heating. at the recovery of ethyl alcohol from suction air is achieved through the process according to the invention z. B. a saving of about 1 to 2 tons of steam per ton of alcohol compared to the known extraction process.

Die Kolonne I3 nach Abb. 2 für eine kontinuierliche Desorptionsanlage, in die aus der kontinuierlichen Desorption kein Kondensat, sondern im wesentlichen nur Dämpfe etwa gleichbleibender Zusammensetzung gelangen, kann im Prinzip ebenso eingerichtet sein, wie die nach Abb. I. Doch wird an Stelle der Blase 1 (Abb. 1) eine zusätzliche Kolonne II vorgesehen, in der die aus dem Kondensat der Kolonne 13 zu gewinnenden Lösungsmittel ausgetrieben werden. The column I3 according to Fig. 2 for a continuous desorption system, in which no condensate from the continuous desorption, but essentially only vapors of approximately the same composition can get in, in principle, too be arranged like that according to Fig. I. But instead of the bladder 1 (Fig. 1) an additional column II is provided in which the condensate from the column 13 to be recovered solvents are driven off.

In eine derartige Einrichtung (Abb. 2) treten die von der Desorption kommenden Dämpfe mit etwa gleichbleibender Zusammensetzung durch den Stutzen 12 in die Kolonne 13 ein. Ein Teil der Dämpfe kondensiert in der Kolonne I3, ein anderer Teil gelangt durch die Kolonne in die Kondensation, die in der gleichen Weise ausgebildet und betrieben werden kann, wie bei der Vorrichtung nach Abb. I. Das in der Kolonne I3 niederfiießende Kondensat ist in der Höhe des Dämpfeeintritts I2 nicht unter allen Umständen frei von den zu gewinnenden Lösungsmitteln, insbesondere dann nicht, wenn die durch 12 eintretenden Dämpfe einen hohen Partialdruck an zu gewinnenden Lösungsmitteln haben. Um auch in diesem Fall das aüs der Kolonne abfließende Kondensat, z. B. Such a device (Fig. 2) is used by the desorption coming vapors with an approximately constant composition through the nozzle 12 into column 13. Some of the vapors condense in column I3, another Part passes through the column in the condensation, which is formed in the same way and can be operated, as in the device according to Fig. I. That in the column I3 down-flowing condensate is not below the height of the vapor inlet I2 in all circumstances free from the solvents to be obtained, in particular not, when the vapors entering through 12 have a high partial pressure to be recovered Have solvents. In order to prevent the condensate flowing out of the column in this case as well, z. B.

Wasser, möglichst restlos von den zu gewinnenden Lösungsmitteln zu befreien, wird es in einer zweiten Kolonne bzw. einem zweiten Kolonnenteil Im weiterbehandelt. Der für die Behandlung notwendige frische Wasserdampf wird in diese Kolonne bzw. in diesen Kolonnenteil durch die Leitung 19 eingeführt. Bei I8 verläßt das von den zu gewinnenden Lösungsmitteln freie Kondensat die Kondensations- und Konzentrationseinrichtung. Water, as completely as possible from the solvents to be obtained free, it is treated further in a second column or a second column part Im. The fresh water vapor required for the treatment is fed into this column or introduced into this column part through line 19. At I8 that leaves from the Solvent-free condensate to be recovered the condensation and concentration device.

Die ausgetriebenen Lösungsmittel und der Dampf strömen durch II aufwärts und gelangen zur weiteren Behandlung in die Kolonne I3. The driven off solvents and steam flow up through II and get into column I3 for further treatment.

PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zur Gewinnung von wasserlöslichen Lösungsmitteln, die sich aus twäBrigen Lösungen in konzentrierter Form durch Rektifizierung abtrennen lassen, aus gas- oder dampfförmigen Miitteln durch Adsorption und Konzentration der wäßrigen, bei der Desorption mit Wasserdampf anfallenden Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Desorption aufgewendete Wasserdampf für die Konzentration des Desorbates derart nutzbar gemacht wird, daß das aus der Desorption kommende Wasser dampf-Lösungsmittel-Gemisch durch das zunächst bei der Desorption und weiterhin in einer nachgeschalteten Rektifizierkolonne entstehende Kondensat geleitet oder mit diesem in innige Berührung gebracht wird, und daß das aus dem Kondensat entweichende Dämpfegemisch in der nachgeschalteten Kolonne rektifiziert wird. PATENT CLAIM: 1. Process for the production of water-soluble solvents, which are separated from aqueous solutions in concentrated form by rectification let, from gaseous or vaporous media by adsorption and concentration the aqueous solution obtained during desorption with water vapor, characterized in that that the water vapor expended for the desorption for the concentration of the desorbate is made usable in such a way that the water vapor-solvent mixture coming from the desorption by initially during the desorption and then in a downstream rectifying column resulting condensate is routed or brought into intimate contact with it, and that the vapor mixture escaping from the condensate in the downstream Column is rectified.

Claims

2. The method according to claim I, characterized in that in discontinuous Adsorption operation, the passage of the vapor mixture through the condensate up to at the end of the desorption is continued, whereupon the drainage of the condensate he follows.

3. Modification of the method according to claim 1, characterized in that that with continuous operation of the adsorption system, the vapor mixture from the Desorption passed into a rectifying column and that from the rectifying column draining condensate from a distillative aftertreatment with additional fresh Is subjected to water vapor.

4. Apparatus for carrying out the method according to the claims I and 2, characterized by a container (1) with inlets (2, 2.I) for the Vapors produced during the desorption of the adsorbed substances and through a rectifying column (3) that over the container (I) arranged and with this container connected is.

5. Apparatus for carrying out the method according to claim 3, characterized through a column which, in addition to an upper rectifying column part (I3), has another Distillation column part (11) below the vapor inlet (I2) for the aftertreatment of the condensate obtained in the column part (I3) has.