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Verfahren zur Entwässerung von Methyläthylketon Die Erfindung bezieht
sich auf die Reinigung von Methyläthylketon, insbesondere auf seine Entwässerung.
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Methyläthylketon wird gegenwärtig betriebsmäßig durch Dehydrierung
von sekundärem Butylalkohol dargestellt. Das rohe Methyläthylketon enthält Wasser
und .sekundären Butylalkohol als Verunreinigungen, welche vom Hauptprodukt getrennt
werden müssen. Die Entfernung des sekundären Butylalkohols läßt sich durch fraktionierte
Destillation nach gebräuchlichen Methoden erreichen. Die Entfernung des Wassers
aus dem Gemisch wird dagegen durch die Bildung eines azeotropischen Gemisches von
Wasser und Methyläthylketon erschwert. Bei der Destillation nach üblichen Methoden
geht das Wasser mit dem Keton ins Destillat über, das nachher weiterverarbeitet
werden muß, um das Keton zu gewinnen. Zu diesem Zwecke wendet man gewöhnlich eine
Entwässerung mit Hilfe von Salzen an, worauf eine zweite fraktionierte Destillation
folgt. Nach einer anderen Methode führt man die Destillation eines azeotropischen
Gemisches mit einer dritten Komponente, z. B. einem Äther oder Benzol, durch. Bei
der letzteren Methode besteht die Möglichkeit der Verunreinigung des Ketons mit
der beigemengten Hilfssubstanz, aber die Methode ist sonst im allgemeinen gut brauchbar.
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Die Erfindung bezieht sich auf die Entfernung von Wasser aus einem
Gemisch mit Methyläthylketon durch Destillation unter erhöhtem Druck. Es ist gefunden
worden, daß sich die Zusammensetzung des
binären azeotropischen
Mischdestillats von Wasser und Keton mit dem Druck im Destillationssystem ändert.
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Wenn der Destillationsdruck steigt, nimmt zunächst der Wassergehalt
des azeotropischen Destillats zu, aber das Destillat bleibt nach dessen Kondensation
homogen. Steigt der Druck aber weiter, so erreicht man schließlich einen Destillationsdruck,
bei dem das Destillat nach Verflüssigung und Abkühlung auf Zimmertemperatur (25'
C.) sich in zwei Phasen trennt. Die Vorlage, in der sich das Kondensat sammelt,
kann unter atmosphärischem Druck oder unter Überdruck gehalten werden. Im allgemeinen
wird sie unter demselben Druck gehalten wie die Destillationskolonne. Nach der Trennung
in zwei Phasen besteht die obere Schicht aus mit Wasser gesättigtem Methyläthylketon
und die untere Schicht aus mit Methyläthylketon gesättigtem Wasser. Die Dehydratisierüng
des Ketons läßt sich daher erreichen, wenn man die Destillationskolonne bei so hohem
Druck betreibt, daß sich das verflüssigte Destillat in zwei Phasen trennt, worauf
man die untere Schicht aus dem System entfernt und die an Keton angereicherte obere
Schicht wieder in die Destilliersäule zurückführt. Das wasserfreie Methyläthylketon
wird als Nachlauf aus der Destilliersäule abgezogen.
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Die Erfindung ist aus der Zeichnung ersichtlich, welche das Verfahren
der Erfindung schematisch darstellt.
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Das Rohprodukt, welches Wasser, sekundären Butylalkohol und Methyläthylketon
enthält, wird durch die Rohrleitung i auf die Fraktioniersäule --
gebracht,
von der Wasser und Keton als binäres azeotropisches Gemisch durch die Leitung 3
als Destillat übergehen. Der sekundäre Butylalkohol fließt als Nachlauf durch das
Rohr 4 ab. Ein Teil des Vorlaufs kann vom Rohr 3 durch das Rohr 5 auf die erste
Kolonne zurückgebracht werden. Das aus Wasser und Methyläthylketon bestehende Destillat
tritt aus dem Rohr 3 durch das Rohr 6 in die Überdrucksäule 7 ein, wo es der Destillation
unter erhöhtem Druck unterworfen wird. Bei zunehmendem Druck steigt der Wassergehalt
des aus dieser Druckkolonne übergehenden binären azeotropischen Gemisches so lange,
bis das Destillat, das durch das Rohr 8 entweicht und im Kondensator 2o verflüssigt
wird, sich bei Abkühlung auf Raumtemperatur (25' C) im Scheider g in zwei Phasen
trennt. Man kann das Kondensat wieder auf atmosphärischen Druck bringen, bevor es
in den Scheider fließt; aber es ist ebensogut möglich, den Scheider unter erhöhtem
Druck zu betreiben. Bei betriebsmäßiger Ausführung verdichtet man die Flüssigkeit
unter dem Betriebsdruck der Destilliersäule, worauf man das Kondensat in einen Behälter
fließen läßt, wo es sich durch Absitzen trennt oder von wo es wieder auf die Säule
zurückgebracht werden kann. Dieser Behälter kann unter dem erhöhten Druck der Destilliersäule
oder unter Atmosphärendruck stehen. Die obere Schicht io besteht aus mit Wasser
gesättigtem Keton und wird durch das Rohr 12 zur Kolonne 7 zurückgebracht. Die untere
Schicht il besteht aus mit Keton gesättigtem Wasser und wird aus dem System durch
das Rohr 14 entfernt und auf eine Kolonne 15 gebracht, wo das überschüssige Wasser
als Nachlauf durch das Rohr 1g entfernt wird, während das Keton, das sich bis zur
Zusammensetzung des binären azeotropischen Gemisches angereichert hat, mit dem Destillat
übergeht und durch die Rohre 16 und 18 zur Überdruckkolonne 7 oder durch das Rohr
21 zur Fraktionierkolonne 2 zurückkehrt. Ein Teil des Destillats im Rohr 16 kann
durch das Rohr 17 wieder auf die Säule 15 zurückkehren. Wasserfreies Methyläthylketon
wird als Nachlauf von der Überdruckkolonne 7 durch Rohr 13 abgezogen. Die Kolonne
15 kann bei erhöhtem, erniedrigtem oder Atmosphärendruck betrieben werden. Der Druck
in der Kolonne 7 kann zwischen 1,4 und 14 Atm. gewählt werden.
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In einem etwas abgeänderten Verfahren kann man die Kolonne 15 ebenfalls
unter solchem Druck betreiben, daß das Destillat sich nach Verflüssigung in zwei
Schichten trennt. Auf diese Art könnte derselbe Scheider sowohl für die Kolonne
7 als auch für die Kolonne 15 verwendet werden. Die obere Schicht kann auf die Kolonne
7 und die untere auf die Kolonne 15 zurückgebracht werden.
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Die nachfolgende Tabelle zeigt den Einfluß des Drucks auf die Zusammensetzung
des binären azeotropischen Gemisches von Wasser und Methyläthylketon.
| Druck Siedepunkt Gewichtsprozent |
| mm Hg ° C Wasser im Destillat |
| 767,8 74,o 11,2 |
| 9408 79,3 12,1 |
| 1o21,8 82,1 12,1 |
| 1242,8 88,o 12,5 |
Die Destillate, die bei 767,8 und 940,8 mm erhalten wurden,warenvollständighomogen.
Dasbei1021,8mm erhaltene Destillat wurde etwas trübe, als es auf Raumtemperatur
(25' C) abgekühlt wurde. Das bei 1242,8 mm gewonnene Destillat trennte sich nach
Verflüssigung und Abkühlung auf Raumtemperatur in zwei Schichten. Wie man aus der
Tabelle entnehmen kann, steigt der Prozentgehalt des Wassers im Destillat mit zunehmendem
Destillationsdruck, bis schließlich eine Trennung der Phasen im Destillat eintritt.
Die bei dieser Scheidung gebildete untere Schicht besteht, wie oben erwähnt wurde,
aus mit Keton gesättigtem Wasser. Diese Schicht enthält ungefähr 75 bis 8o °/a Wasser,
so daß ihre Entfernung aus dem System die gewünschte Entwässerung bewirkt. Diese
wasserreiche Schicht kann fraktioniert destilliert werden, um das Keton bis zur
Zusammensetzung des binären azeotropischen Gemisches von Wasser und Methyläthylketon
bei Atmosphärendruck oder vermindertem Druck anzureichern, und dieses Destillat
kann dann wieder der Hochdruckentwässerungssäule 7 zugeführt werden.
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Obschon das Verfahren der Erfindung in seiner Anwendung auf Gemische
von Wasser und Methyläthylketon, wie sie bei der Dehydrierung von sekundärem Butylalkohol
entstehen, beschrieben wurde, so ist es klar, daß das neue Verfahren zur Trennung
beliebiger azeotropischer Gemische von Wasser und Methyläthylketon
verwendet
werden kann, unabhängig vom Ursprung oder der genauen Zusammensetzung des Gemisches.