DE956576C

DE956576C - Process for the separation of multi-substance mixtures

Info

Publication number: DE956576C
Application number: DEW6333A
Authority: DE
Inventors: Dr Alfons Ascherl; Dr Franz Buettner
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1951-07-22
Filing date: 1951-07-22
Publication date: 1957-01-24

Description

Verfahren zur Trennung von Vielstoffgemischen Es ist bekannt, daß binäre Gemische, die ein konstant siedendes Dampfgemisch bilden oder deren Siedepunkte zu nahe beieinanderliegen, nicht durch fraktionierte Destillation getrennt werden können.Process for the separation of multi-substance mixtures It is known that binary Mixtures that form a constant boiling vapor mixture or their boiling points too close together, cannot be separated by fractional distillation can.

Man geht daher so vor, daß man eine Komponente mittels einer Hilfsflüssigkeit, die mit ihr ein azeotropes Dampfgemisch mit Siedepunktminimum bildet, abdestilliert oder daß man eine Komponente mittels einer geeigneten Flüssigkeit aus dem Dampfgemisch der beiden Komponenten herauswäscht.One proceeds so that one component by means of an auxiliary liquid, which forms an azeotropic vapor mixture with a boiling point minimum, distilled off or that a component can be removed from the vapor mixture by means of a suitable liquid washes out of the two components.

Diese Verfahren versagen jedoch, wenn es sich um die Trennung von Vielstofigemischen handelt, deren Bestandteile ternäre oder binäre Gemische bilden, so daß umständlich,e Maßnahmen ergriffen werden müssen, z. B. Flüssigkeitsextraktionen u. dgl.However, these procedures fail when it comes to separating Multicomponent mixtures, the components of which form ternary or binary mixtures, so that cumbersome e measures have to be taken, e.g. B. Liquid extractions and the like

Es wurde ein Verfahren gefunden, mit dem es gelingt, auf einfache und wirtschaftliche Weise mit sehr guten Ergebnissen durch eine einfache Destillation mittels einer Kolonne kompliziert zusammengesetzte Vielstoffgemische zu trennen. Dieser Fortschritt wird durch die Kombination einer gleichzeitigen Extraktion und azeotropen Destillation mittels einer Hilfsflüssigkeit erreicht, die oben in den Kolonnenkopf eingeführt wird. Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß eine Hilfsflüssigkeit verwendet wird, welche gleichzeitig sowohl eine Extraktion aus dem Dampfgemisch als auch eine azeotrope Destillation bewirkt, wobei jeweils mit der Hilfsflüssigkeit mindestens eine Komponente in den Kolonnensumpf heruntergewaschen wird, während die übrigen, zum Teil als azeotropes Dampfgemisch, überdestillieren, worauf der Extrakt und das Destillat nach üblichen Verfahren aufgearbeitet werden. Für den besonderen Fall, daß ein wasserhaltiges Vielstoffgemisch vorliegt, wird eine mit Wasser nicht mischbare Hilfsflüssigkeit verwendet, die sowohl mindestens eine Komponente aus dem Dampfgemisch zu extrahieren vermag als auch mit den übrigen Komponenten, ohne deren Dampfdruck merklich zu beeinträchtigen, überdestillierbar ist, wobei sie mindestens mit Wasser ein azeotropes Dampfgemisch bildet. A method has been found with which it succeeds in a simple manner and economical way with very good results through a simple distillation to separate complex multi-substance mixtures by means of a column. This progress is made possible by the combination of a simultaneous extraction and azeotropic distillation is achieved by means of an auxiliary liquid that is added to the top Column head is introduced. The method consists essentially in that one Auxiliary liquid is used, which at the same time both an extraction from causes the vapor mixture as well as an azeotropic distillation, each with of the auxiliary liquid washed down at least one component into the column bottom will, while the rest, partly as an azeotropic vapor mixture, distill over, whereupon the extract and the distillate are worked up by conventional methods. For the special case that a water-containing multicomponent mixture is present becomes a water-immiscible auxiliary liquid used, which has both at least one Able to extract component from the vapor mixture as well as with the other components, can be distilled over without noticeably impairing their vapor pressure, whereby it forms at least an azeotropic vapor mixture with water.

Der Extrakt im Kolonnensumpf, der aus der Hilfsfliissigkeit und einer oder mehreren Komponenten besteht, kann durch übliche Destillationsverfahren aufgearbeitet werden. Das Destillat trennt sich, wenn Wasser vorhanden war, in zwei Schichten, von denen eine im wesentlichen aus Wasser besteht, die in üblicher Weise zur Trennung der Komponenten aufgearbeitet werden können. The extract in the bottom of the column, from the auxiliary liquid and a or consists of several components, can be worked up by customary distillation processes will. If water was present, the distillate separates into two layers, one of which consists essentially of water, which is used in the usual manner for separation of the components can be worked up.

Die Auswahl geeigneter Waschflüssigkeiten bietet dem Fachmann keine Schwierigkeiten und ist verhältnismäßig einfach. Man wählt zunächst eine Anzahl von Hilfsflüssigkeiten aus, die geeignet sind, mindestens eine Komponente des Vielstoffgemisches aus dem Dampf herauszuwaschen. Anhaltspunkte dafür bietet das »Raoultsche Gesetz« und die Berücksichtigung der Stärke der Wasserstoffbrückenbindung. Aus diesen Hi lfsflüssigkeiten wählt man eine solche aus, die mit mindestens einer weiteren Komponente ein azeotropes Dampfgemisch mit Siedepunktminimum bildet. Bei wasserhaltigen Vielstoffgemischen wählt man in diesem Falle eine mit Wasser nicht mischbare Flüssigkeit aus, die mindestens mit Wasser ein azeotropes Dampfgemisch bildet, jedoch den Dampfdruck der anderen übergehenden Komponenten praktisch nicht beeinträchtigt. The person skilled in the art cannot choose suitable washing liquids Difficulties and is relatively easy. First you choose a number from auxiliary liquids that are suitable, at least one component of the multicomponent mixture to wash out of the steam. The »Raoult's Law« provides clues for this. and taking into account the strength of the hydrogen bond. From these Hi If fluids are used, select one that has at least one other component forms an azeotropic vapor mixture with a minimum boiling point. For water-containing multi-substance mixtures in this case one chooses a water-immiscible liquid that is at least forms an azeotropic vapor mixture with water, but the vapor pressure of the others passing components practically not affected.

An einem allgemeinen Beispiel sei das Verfahren näher erläutert. Angenommen, es liegt ein Gemisch vor, das aus go °/o Essigsäureäthylester neben Äthylalkohol, Wasser, Aceton oder Acetaldebyd besteht. The method is explained in more detail using a general example. Assuming there is a mixture that consists of go% ethyl acetate in addition to Ethyl alcohol, water, acetone or acetaldehyde.

Dieses Gemisch kann in wirtschaftlicher Weise weder durch fraktionierte noch durch azeotrope noch durch extraktive Destillation getrennt werden, da konstant siedende Gemische zwischen Essigester, Alkohol und' Wasser, ferner zwischen Essigester und Alkohol, außerdem zwischen Essigester und Wasser und endlich zwischen Alkohol und Wasser auftreten. Im besten Falle kann man nach den üblichen Destillationsverfahren 60 bis 650/0 reinen Essigester gewinnen. Im Fall der Erfindung gelingt es jedoch nahezu, die theoretische Menge eS bis gg0/oigen Essigesters zu erhalten. Als Hilfsflüssigkeit sind in diesem Fall geeignet z. B. höhere Essigester wie Butyl- oder Amylacetat, Äther wie Dibutyläther, Kohlenwasserstoffe wie Xylol und auch Chlorkohlenwasserstoffe. Diese sind einerseits geeignet, aus dem Dampfgemisch Essigester in den Kolonnensumpf herunterzuwaschen, andererseits bilden sie mit Wasser ein azeotropes Dampfgemisch, ohne jedoch den Dampfdruck der übrigen Komponenten merklich zu beeinflussen. Die Hilfsflüssigkeit destilliert mit diesen und mit Wasser über; das Kondensat scheidet sich in zwei Schichten, von denen die untere im wesentlichen aus Wasser neben Alkohol, Aceton, Acetal,dehydt und Essigester besteht, während die obere im wesentlichen aus Butylacetat als Hilfsflüssigkeit neben Alkohol, Aceton und wenig Essigester besteht. Zur weiteren Aufarbeitung werden nach Trennung der Schichten die niedrigsiedenden Anteile abgetrieben und durch Fraktionieren zerlegt. Die Hilfsflüssigkeit aus der oberen Schicht wird in den Kolonnenkopf zurückgeleitet. Das Verfahren ist daher besonders für ununterbrochene Arbeitsweise geeignet.This mixture can be economically neither fractionated can still be separated by azeotropes or by extractive distillation, since constant boiling mixtures between ethyl acetate, alcohol and water, furthermore between ethyl acetate and alcohol, also between ethyl acetate and water and finally between alcohol and water occur. In the best case, one can use the usual distillation process Obtain 60 to 650/0 pure ethyl acetate. In the case of the invention, however, it succeeds almost to get the theoretical amount of eS up to gg0 / oigen ethyl acetate. As an auxiliary liquid are suitable in this case z. B. higher ethyl acetate such as butyl or amyl acetate, Ethers such as dibutyl ether, hydrocarbons such as xylene and also chlorinated hydrocarbons. On the one hand, these are suitable for transferring ethyl acetate from the vapor mixture into the column bottom wash down, on the other hand they form an azeotropic vapor mixture with water, However, without noticeably influencing the vapor pressure of the other components. the Auxiliary liquid distilled over with these and with water; the condensate separates in two layers, the lower of which consists essentially of water in addition to alcohol, Acetone, acetal, dehydrated and ethyl acetate consists, while the upper one is essentially from butyl acetate as auxiliary liquid in addition to alcohol, acetone and a little ethyl acetate consists. After separation of the layers, the low-boiling points are used for further work-up Fractions driven off and broken down by fractionation. The auxiliary liquid from the upper layer is returned to the top of the column. The procedure is therefore particularly suitable for uninterrupted work.

Beispiel I Das zu trennende Gemisch ist folgendermaßen zusammengesetzt: 92,3 0/o. Essigester, 3,6 ovo Wasser, 2,40/0 Alkohol, I,7°/o Åceton. Unter Verwendung einer 3 m hohen und 4 cm weiten Extraktionskolonne wird aus dem verdampften Gemisch mittels flüssigen Butylacetats, das oben eingeleitet wird, Essigester in den Kolonnensumpf heruntergewaschen. Dieser enthält dann etwa gS,7°/o des im Ausgangsgemisch vorhandenen Essigesters. Die übrigen Komponenten gehen mit Butylacetat über; das Kondensat bildet zwei Schichten, von denen die obere Schicht im wesentlichen aus Butylacetat, die untere im wesentlichen aus Wasser besteht. Nach Trennung der Schichten werden die leichtflüchtigen Bestandteile der oberen Schicht vom Butylacetat, die der unteren Schicht vom Wasser abgetrieben. Example I The mixture to be separated is composed as follows: 92.3 0 / o. Ethyl acetate, 3.6 ovo water, 2.40 / o alcohol, 1.7% acetone. Under use an extraction column 3 m high and 4 cm wide is extracted from the vaporized mixture by means of liquid butyl acetate, which is introduced above, ethyl acetate into the bottom of the column washed down. This then contains about gS.7% of that present in the starting mixture Vinegar ester. The remaining components go over with butyl acetate; the condensate forms two layers, the top layer of which consists essentially of butyl acetate, the lower consists essentially of water. After separating the layers, the volatile components of the upper layer of butyl acetate, those of the lower Layer drifted away from the water.

Die vereinigten Destillate haben folgende Zusammensetzung: 36,g°/o Essigester, Io,80/o Wasser, 2I,50/o Aceton und 30,8°/o Alkohol. Bezogen auf das Ausgangsgemisch sind es etwa 60/a, die in üblicher Weise aufgearbeitet werden.The combined distillates have the following composition: 36, g% Ethyl acetate, 10%, 80% water, 2I, 50% acetone and 30.8% alcohol. Based on the The starting mixture is about 60 / a, which is worked up in the usual way.

Nach diesem Verfahren kann auch ein Gemisch getrennt werden, welches aus 90 °/o Essigester, 3,5 O/o Wasser, 2,5 °/o Acetaldehyd und 40/0 Äthanol besteht, wobei als Hilfsflüssigkeit ebenfalls Butylacetat verwendet wird. This method can also be used to separate a mixture which consists of 90% ethyl acetate, 3.5% water, 2.5% acetaldehyde and 40/0 ethanol, butyl acetate is also used as an auxiliary liquid.

Beispiel 2 Die Zusammensetzung des zu trennenden Gemisches ist folgende: 50 bis 700/a Essigester, 5 bis 200/0 Wasser, 20 bis 30°/o Äthylalkohol. Als Hilfsflüssigkeit wird Xylol oder Dibutyläther verwendet. In den Kolonnensumpf wird praktisch aller Essigester heruntergewaschen, während die übrigen Komponenten mit der Hilfsflüssigkeit überdestillieren. Die Aufarbeitung erfolgt in üblicher Weise. Example 2 The composition of the mixture to be separated is as follows: 50 to 700 / a ethyl acetate, 5 to 200/0 water, 20 to 30% ethyl alcohol. As an auxiliary liquid xylene or dibutyl ether is used. Practically everything goes into the column bottom Washed down ethyl acetate, while the remaining components with the auxiliary liquid distill over. Working up is carried out in the customary manner.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Process for the separation of multi-substance mixtures, which cannot be separated economically by conventional distillation processes, by means of a column in which an auxiliary liquid is placed at the top and the multicomponent mixture at the bottom is introduced, characterized in that an auxiliary liquid in the ratio 6: 1 to S: I is used for the multi-substance mixture, which at the same time has both a Extraction from the Vapor mixture as well as an azeotropic distillation causes, in each case with the auxiliary liquid at least one component in the The bottom of the column is washed down, while the rest are partly as azeotropic Distill over the vapor mixture, whereupon the extract and the distillate according to the usual Process to be worked up.

2. Exercise of the method according to claim I for the separation of water-containing Multi-substance mixtures, characterized in that an auxiliary liquid which is immiscible with water is used to extract both at least one component from the vapor mixture can, as well as with the other components, without noticeably impairing their vapor pressure, Can be distilled over, an azeotropic vapor mixture being formed at least with water will.

Documents considered: German Patent No. 575 910.