DE884346C

DE884346C - Verfahren zum Zerlegen von Fluessigkeitsgemischen in ihre Bestandteile oder Bestandteilgruppen

Info

Publication number: DE884346C
Application number: DEN935D
Authority: DE
Original assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Current assignee: Bataafsche Petroleum Maatschappij NV
Priority date: 1932-05-11
Filing date: 1933-05-06
Publication date: 1953-07-27
Also published as: NL33941C; GB417617A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. JULI 1953

N 935 IVb I is c

oder Bestandteilgruppen

Es ist bereits bekannt, ein in seine Bestandteile zu zerlegendes Flüssigkeitsgemisch kontinuierlich oder diskontinuierlich mit zwei im Gegenstrom zueinandergeführten Extraktionsflüssigkeiten in Berührung zu bringen, die gegenseitig nicht oder nur wenig löslich sind und ein verschiedenes, zweckmäßig stark voneinander abweichendes Lösungsvermögen für die einzelnen Bestandteile oder Bestandteilgruppen des zu zerlegenden Flüssigkeitsgemisches besitzen.

Die Erfindung betrifft demgegenüber ein Verfahren zum Zerlegen von Flüssigkeitsgemischen in ihre Bestandteile oder Bestandteilgruppen durch Behandeln des Gemisches mit einem selektiv wirkenden Extraktionsmittel, das ein größeres Lösungsvermögen für die eine Komponente A als für die andere Komponente B des zu zerlegenden Gemisches besitzt. Die durch Extraktion des Gemisches mit einem Lösungsmittel O, welches mit der Extraktkomponente A unbeschränkt mischbar ist, erhaltene Lösung des Extraktes im Extraktionsmittel wird stets auch einen geringen Anteil an der anderen Komponente, also Raffinat B, enthalten.

Erfmdungsgemäß wird nun diese Lösung zur teilweisen Entfernung der hier gewünschten Korn-

ponente B mit einer Waschflüssigkeit gewaschen, die aus ganz oder teilweise vom Lösungsmittel· O befreitem Extrakt besteht und die Komponenten A + B in einem Verhältnis enthält, das in dem Dreistoffdiagramm Ä-B~O (vgl. die Zeichnung) ungefähr der vom Punkt O aus an die sogenannte Binodale gelegten Tangente entspricht. Unter Binodale wird die Grenzkurve verstanden, die das Zweiphasengebiet von dem Einphasengebiet trennt.

Gegenüber dem eingangs erwähnten Verfahren bietet die Arbeitsweise nach der Erfindung also den Vorteil, daß man nicht mehr zwei miteinander nicht mischbare Extraktionsflüssigkeiten suchen muß, von denen die eine die Extraktbestandteile, die andere die Raffinatanteile des Ausgangsgemisches löst. Die Erfüllung dieser Forderung stößt nämlich in der Praxis oft auf Schwierigkeiten. Demgegenüber ist das Verfahren gemäß der Erfindung einer viel allgemeineren Anwendung fähig und gestattet dabei die Gewinnung der Komponenten in hoher Ausbeute und.in gutem Reinheitsgrade.

Nach einem älteren Vorschlag soll das Roh-,gemisch A + B in einer dritten Flüssigkeit C, welche die unbeschränkte Mischbarkeit des Rohgemisches mit der Behandlungsflüssigkeit aufhebt, mit der zu gewinnenden Flüssigkeit gut aber nicht unbeschränkt mischbar ist und gegenüber letzterer einen deutlichen Siedepunktunterschied aufweist, gelöst und in diesem Zustand mit der reinen oder hochkonzentrierten - oder zu gewinnenden Flüssigkeit A im Gegenstrom behandelt werden, worauf die erhaltenen Flüssigkeitsphasen, jede für sich, in an sich bekannter Weise, z.B. durch Destillation, getrennt werden. Im Gegensatz hierzu ist die ernndungsgemäß zunächst als Extraktionsmittel verwendete Flüssigkeit O mit der zu gewinnenden Komponente A unbeschränkt mischbar. Die Zeichnung veranschaulicht graphisch die sich bei einem solchen ExtraktiOnsverfahren ergebenden Verhältnisse. Der Extrakt A und das Raffinat B bilden die beiden Ecken eines gleichseitigen Dreiecks, dessen dritte Ecke dem Lösungs- oder Extraktionemittel O entspricht. Sämtliche denkbaren Mischungsverhältnisse dieser drei Stoffe können also durch Punkte innerhalb des Dreiecks dargestellt werden.. Dabei wird nun durch die-ge-, krümmte Linie P-V-Q, diesgenannte Binodale, von dem Gebiet der vollständigen Mischbarkeit, in welchem also nur eine Phase existiert, ein anderes von der Linie B-O aus sich erstreckendes Gebiet abgetrennt, in welchem keine vollständige Mischbarkeit herrscht, also zwei Phasen vorhanden sind. Dies liegt daran, daß ja das Extraktionsmittel O für die Komponente B des Ausgangsgemisches ein deutlich geringeres Lösungsvermögen besitzt als für A. . Die Lage der Binodale verschiebt sich je nach der Temperatur; im allgemeinen wird das Gebiet der unvollständigen Mischbarkeit mit steigender Temperatur kleiner. Die Figur gilt also nur für eine bestimmte Temperatur.

Bei der Extraktion muß naturgemäß das Verhältnis von O zu A + B so gewählt wenden, daß die Mischung innerhalb des von der Binodale umschlossenen 'Gebiets liegt; der Grenzfall wird dabei durch den Punkt V bestimmt, in welchem die von O an die Binodale gelegte Tangente das Gebiet der Einmischbarkeit berührt. In diesem Fall erhält man einen Extrakt, dessen Zusammensetzung durch diese Tangente bestimmt wird. Wie ersichtlich, kann man durch Entfernen des Lösungsmittels O aus dieser Extraktionslösung nicht den reinen Bestandteil A, sondern nur ein an A angereichertes, aber noch 5-haltiges Gemisch gewinnen. Aus diesem Grunde wird nun erfindungsgemäß die erhaltene Lösung von Extrakt im Extraktionsmittel zur Verdrängung der darin noch enthaltenen Komponente B mit einer an A sehr rekhen Flüssigkeit nachgewaschen.

Die Art des Verfahrens, nach dem man die Lösung des Extraktes A im- Extraktionsmittel O erhalten hat, die erfindungsgemäß behandelt werden soll, ist unwesentlich. Diese Lösung kann man durch kontinuierliche oder diskontinuierliche Extraktion erhalten haben selbst bei einer Temperatur, die beachtlich abweicht von der Temperatur, die zum Waschen angewendet wird. Ebenso kann die Art der Wäsche der durch die Extra'ktion erhaltenen Lösung beliebig sein. Man kann diese Wäsche kontinuierlieh oder diskontinuierlich durchführen. Zu Beginn der Wäsche, wenn noch kein gewaschener Extrakt verfügbar ist, kann der Extrakt selbst nach teilweiser oder vollständiger Konzentration durch Verdampfung als Waschflüssigkeit verwendet werden. Sobald jedoch das Verfahren in vollem Betrieb ist, wird man sobald wie. möglich den verdampften und gewaschenen Extrakt als Waschflüssigkeit verwenden, da dieser Extrakt eine bessere Waschflüssigkeit ist, als der verdampfte, ungewaschene Extrakt. Man kann natürlich außerdem die Waschflüssigkeit, die vollständig oder praktisch vollständig aus der extrahierbaren Komponente A besteht, auch in anderer W^Teise als durch das Verfahren selbst erhalten.

Wenn man die Waschflüssigkeit durch Entfernen des Lösungsmittels O aus der Exträktionslösung gewinnt, kann es empfehlenswert sein, die Zusammensetzung der Waschlösung einem auf der Binodale des Dreistoffdiagramms gelegenen Punkt anzupassen.

Eine besondere Ausführungsform des neuen Verfahrens besteht darin, daß die verwendete Waschflüssigkeit nach Erreichen einer Zusammensetzung, die etwa dem zu zerlegenden Flüssigkeitsrohgemisch entspricht, gemeinsam mit diesem Gemisch, und zwar zweckmäßig im Gegenstrom, einer Behandlung mit dem Extraktionsmittel O unterworfen wird.

Durch Waschen der durch die Extraktion erhaltenen Lösung des Extraktes A im Extraktionsmittel O mit einem Teil des vollständig oder praktisch vollständig vom Extraktionsmittel befreiten Extraktes A wird nämlich dieser Extrakt seinerseits ander Komponente B (Raffinat) ·angereichert, während die Komponente A den Wäscher gelöst in O

verläßt. Das an B angereicherte Waschmittel, das durch die Wäsche erhalten wird, kann man dann wieder als Flüssigkeitsgemisch A + B betrachten, das zerlegt werden soll, und mit dem Extraktionsmittel O behandeln.

Da bei dem beschriebenen Waschverfahren die Wäsche so geleitet werden kann, daß die Zusammensetzung der Lösung, die an B angereichert und als Waschflüssigkeit verwendet wird, die gleiche

ίο wird wie die Zusammensetzung des zu zerlegenden Flüssigkeitsgemisches A + B, empfiehlt es sich, die oben beschriebene gleichzeitige Extraktion des zu spaltenden Flüssigkeitsgemisches A + B und der durch die Wäsche erhaltenen Waschflüssigkeit nur dann vorzunehmen, wenn beide Flüssigkeitsgemische ungefähr die gleiche Zusammensetzung haben.

Vorteilhaft ist es, sowohl die Extraktion des zu zerlegenden Flüssigkeitsrohgemisches A + B als auch die Wäsche nach dem Gegenstromprinzip vorzunehmen. Hierbei kann es empfehlenswert sein, beide Stufen kontinuierlich in einer einzigen Kolonne durchzuführen. Die Kolonne kann man sich zu diesem Zweck aus zwei Teilen zusammengesetzt denken. Tn einem Teil findet die Extraktion statt, während im anderen Teil die Wäsche durchgeführt wird. Die Zufuhr des zu zerlegenden Flüssigkeitsgemisches findet in der Ebene der Kolonne statt, in der die bei der Wäsche erhaltene Waschflüssigkeit die gleiche Zusammensetzung wie das zu zerlegende Flüssigkeitsgemisch hat.

Das X^erfahren der Erfindung ist nicht beschränkt auf ein Arbeiten bei Atmosphärendruck, da es gegebenenfalls notwendig sein kann, unter Überdruck oder unter vermindertem Druck zu arbeiten, um die günstigsten Arbeitstemperaturen zu erhalten.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann auch Anwendung finden zur Zerlegung von Gemischen fester Stoffe, falls diese durch ein geeignetes Lösungsmittel in flüssige Form umgewandelt werden können.

Unter Komponenten im Sinne der Erfindung sind sowohl Bestandteile wie Bestandteilgruppen zu verstehen.

Beispiele

i. In eine Kolonne, deren Temperatur etwa —20° beträgt, werden in der Mitte 1,14 Volumteile Benzin mit 115% Aromaten eingeführt. Am Kopf der Kolonne wird 1 Volumteil Furfurol zugeführt. Am Boden der Kolonne werden 01,49 Teile eines Benzins mit 75% Aromaten zugeführt.
Am Kopf der Kolonne fließt ein Raffinat ab, das zu 93 % aus Nichtaromaten besteht, 5 °/o Aromaten und .21% Furfurol enthält. Am Boden der Kolonne fließen 1,63 Teile einer Lösung von Extrakt im Extraktionsmittel ab, die zu 60% aus Furfurol, zu 30% aus Aromaten und zu 10% aus .Nichtaromaten besteht. Entfernt man aus dieser Lösung das Furfurol durch Verdampfung, so erhält man einen Extrakt, der zu 75 % aus Aromaten und zu 25⁰Zo aus Nichtaromaten des Ausgangsmaterials besteht und die gleiche Zusammensetzung hat wie das Benzin, das der Kolonne unten zugeführt wurde.

2. Eine 5°/oige wäßrige Lösung von Essigsäure wird bei 25- durch einen mit Füllkörpern angefüllten Extraktionsturm hindurchgeführt und dabei nach dem Gegenstromprinzip mit der zweifachen Menge Amylacetat gewaschen. Am Boden tritt aus der Kolonne ein Produkt aus, das ¹Za⁰Zo Essigsäure enthält, während oben aus der Kolonne ein Erzeugnis austritt, das 2,2⁰Za Essigsäure, '1,8⁰ZoWaSSCr und 96⁰Zo Amylacetat enthält. Nach der Entfernung des Amylacetates hat man also eine 55°Zoige Essigsäure.

Führt man bei der gleichen Temperatur 1 Teil 5°Zoige Essigsäure einer Extraktionskolonne in der Mitte zu, der am Boden wieder α Teile Amylacetat zugeführt werden, während oben die Hälfte des aus dem Kopfprodukt erhaltenen Gemisches von Wiasser und Essigsäure, das gegebenenfalls noch durch etwas Amylacetat verunreinigt sein kann, als Rückfluß zugeführt wird, erhält man als Bodenprodukt wiederum eine Lösung, die ¹Z2°Zo Essigsäure enthält, während das Kopfprodukt zu 4,5⁰Zo aus Essigsäure, '1,5⁰Zo aus Wasser und 94⁰Zo aus Amylacetatbesteht. Man hat also nach Entfernung des Amylacetates aus dem Kopfprodukt eine 75°Zoige Essigsäure.

Das neue Verfahren ist auch mit großem Erfolg mit verschiedenen anderen Petroleumdestillaten, wie Schmierölen, durchgeführt worden. Es eignet sich auch zur Entfernung von Phenolen verschiedener Art aus Steinkohlenteer, wobei man beispielsweise Alkohol als Extraktionsmittel verwenden kann. Es eignet sich weiter zur Zerlegung von ätherischen Ölen, wie Citronellaöl, in seine Bestandteile, beispielsweise Alkohole, wie Geraniol und Aldehyde, wie Citronellal.

Es können die verschiedensten Extraktionsmittel angewendet werden, beispielsweise flüssiges Schwefeldioxyd oder flüssiges Ammoniak oder organische Lösungsmittel.

Claims

110 Patentansprüche:

ι . Verfahren zum Zerlegen von Flüssigkeitsgemischen (A + B) durch Behandeln mit einem selektiv wirkenden Extraktionsmittel (O), das mit der Komponente (A) unbeschränkt, mit der Komponente (B) dagegen beschränkt mischbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung des Extraktes im Extraktionsmittel (O) mit einer Waschflüssigkeit gewaschen wird, die aus dem ganz oder teilweise von (O) befreitem Extrakt besteht und die Komponenten (A + B) in einem Verhältnis enthält, welchem ungefähr der im Dreistoffdiagramm (A-B-O) an die Binodale vom Punkt (O) aus gelegten Tangente entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Waschflüssigkeit nach Erreichen einer Zusammensetzung, die etwa dem zu zerlegenden Flüssigkeitsrohgemisch entspricht, gemeinsam mit diesem Rohgemisch, und zwar zweckmäßig im Gegenstrom, einer Behandlung mit dem Extraktionsmittel (O) unterworfen wird.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 688038, 539831.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen