DE1083823B

DE1083823B - Verfahren zur Abtrennung von Aceton aus azeotropen Gemischen mit sauerstofffreien organischen Verbindungen

Info

Publication number: DE1083823B
Application number: DEF23132A
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Kuemmerle
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1957-05-29
Filing date: 1957-05-29
Publication date: 1960-06-23

Description

Verfahren zur Abtrennung von Aceton aus azeotropen Gemischen mit sauerstofffreien organischen Verbindungen Aceton bildet mit einer Reihe chemischer Verbindungen azeotrope Gemische, die sich durch normale Rektifikation nicht trennen lassen. So bildet es beispielsweise mit Cyclohexan ein azeotropes Gemisch, welches 67 Gewichtsprozent Aceton enthält und bei Normaldruck bei 53° C siedet. Dieses Gemisch kann durch normale Rektifikation, d. h. durch Rektifikation ohne Zusatzstoff, bei Atmosphärendruck nicht getrennt werden.
Es ist bekannt, daß man azeotrope Gemische durch selektive Rektifikation trennen kann. Beispielsweise lassen sich Aceton-Methanol-Mischungen durch Rektifikation unter Zusatz eines Gemisches aus aromatischen und nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen in ein Destillat, das aus Aceton und nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen besteht, und in einen Rückstand, der Methanol und aromatische Kohlenwasserstoffe enthält, trennen. Hierbei handelt es sich um eine meotrope Rektifikation, da als Kopfprodukt ein azeotropes Gemisch anfällt, und zwar ein sogenanntes Homoazeotrop. Im erwähnten Falle entsteht also aus einem azeotropen Ausgangsgemisch ein anderes homogenes acetonhaltiges Stoffgemisch, das wiederum ein azeotropes Gemisch darstellt und das auf dem Wege einer normalen Rektifikation nicht in seine Komponenten getrennt werden kann. Ähnlich liegen die Verhältnisse bei der rektizierenden Trennung eines Gemisches aus aromatischen und nichtaromatischen Bestandteilen unter Zusatz eines Gemisches aus Aceton und Methanol. Bei den selektiven Rektifikationen kann also der Zusatzstoff zu einem neuen azeotropen Gemisch führen, jedoch gibt es auch Zusatzkomponenten oder Mischungen, bei denen dies nicht der Fall ist. Dieses qualitative Verhalten des Zusatzes läßt sich abschätzen. Es ist bis jetzt jedoch nicht möglich, quantitative Voraussagen über die Wirksamkeit einer Zusatzkomponente zu machen, vielmehr muß erst auf experimentellem Wege durch Bestimmung der Aktivitätskoeffizienten bzw. der relativen Flüchtigkeit entschieden werden, welche Zusatzstoffe für die jeweiligen Gemische wirkungsvolle und wirtschaftliche Trennmöglichkeiten ergeben.
Es wurde nun gefunden, daß man für meotrope Gemische aus Aceton und sauerstofffreien organischen Verbindungen eine wirksame und in wirtschaftlicher Hinsicht vorteilhafte Trennung der Komponenten erzielen kann, wenn man sie einer selektiven Rektifikation mit Wasser als Zusatzkomponente unterwirft. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise wird ein acetonfreies Kopfprodukt erhalten, während das Sumpfprodukt aus Aceton und Wasser besteht. Dieses Gemisch kann durch normale Rektifikation in -seine Komponenten getrennt werden.
Die Abtrennung des Acetons wird bei kontinuierlieher Betriebsweise in einer selektiv arbeitenden Rektifikationskolonne vorgenommen, die aus einer Abreicherungszone, einer selektiven und einer normalen Anreicherungszone besteht. Die Abreicherungszone umfaßt den Bereich zwischen Verdampfer und Einschleusstelle des Ausgangsgemisches. Hieran schließt sich die selektive Anreicherungszone an, die bis zur Einschleusstelle des Zusatzstoffes reicht. In diesem Teil der Kolonne erfolgt die Einwirkung des Wassers auf das Ausgangsgemisch. Die normale Anreicherungszone reicht von der Einschleusstelle des Wassers bis zur Einführungsstelle des Rücklaufes. Über ihr ist der Kühler angeordnet.
Die Abtrennung des Acetons kann bei verschiedenen Drücken und vorzugsweise bei atmosphärischen Verhältnissen, z. B. bei 720 Torr, ausgeführt werden. Als Mischungskomponenten kommen z. B. Kohlenwasserstoffe oder deren Fluor-, Chlor-, Brom-, Schwefel-und Stickstoffderivate in Frage, soweit diese mit dem Aceton azeotrope Gemische bilden. Das anfallende Sumpfprodukt, das aus Wasser und Aceton besteht, kann in einer zweiten Stufe, z. B. in einer normalen Rektifikationssäule, getrennt werden.
Beispiel 1 Ein Gemisch aus gleichen Gewichtsteilen Aceton und Cyclohexan wurde einer selektiven Rektifikation. mit Wasser als Zusatzkomponente bei 720 Torr unterworfen. Die kontinuierlich betriebene Rektifikationskolonne bestand aus einer Abreicherungszone mit etwa fünfzehn Böden, einer selektiven Anreicherungszone mit etwa vierzig Böden und einer normalen Anreicherungszone mit etwa zehn Böden. Bei einer stündlichen Einschleusmenge von 109 g des Ausgangsgemisches, einer Konzentration der Zusatzkomponente von, 90 Gewichtsprozent - auf das Gesamtgemisch bezogen -und einem Rücklaufverhältnis von etwa 1 fiel als Kopfprodukt ein Cyclohexan an, das 9 Gewichtsprozent Wasser enthielt. Das Cyclohexan_war (innerhalb der Nachweisgrenzen) frei von Aceton.
Beispiel 2 Ein' Gemisch, bestehend aus 20 Gewichtsprozent Aceton und 80 Gewichtsprozent n-Pentan, wurde bei 720 Torr unter Zusatz von Wasser selektiv rektifiziert. Das Gemisch aus Aceton und n-Pentan hat einen Minimumsiedepunkt. Die kontinuierlich arbeitende Trennsäule bestand aus einem Abreicherungsteil mit sieben Böden, einer selektiven Zone mit achtundzwanzig Böden und einer normalen Anreicherungszone mit vier Böden. Die Konzentration des Zusatzstoffes, bezogen auf das Gesamtgemisch, betrug 94 Gewichtsprozent. Das Rücklaufverhältnis war etwa 1. Das gewonnene Pentan hatte eine Reinheit von > 99,2 1/a. Aus dem wäßrigen Sumpfprodukt wurde in einer zweiten. Kolonne das Aceton durch normale Rektifikation getrennt.
Beispiel 3 Ein Gemisch,. das 25 Gewichtsprozent Aceton und 75 Gewichtsprozent Chloroform enthielt, wurde bei 720 Törr unter Zusatz von Wasser rektifiziert. Das Gemisch aus Aceton und Chloroform hat einen Maximumsiedepunkt. Die Trennung wurde in einer Anordnung gemäß Beispiel 2 vorgenommen; die selektive Anreicherungszone hatte hier dreizig Böden. Bei einer Konzentration- des Zusatzstoffes von 76,5 Gewichtsprozent und einem Rücklaufverhältnis von etwa 1 wurde ein Chloroform erhalten, das noch 0,03 Gewichtsprozent Aceton enthielt. Das Sumpfprodukt wurde, wie im: Beispiel 2 angegeben, in seine Bestandteile getrennt.
Beispiel 4 Ein Gemisch aus 35 Gewichtsteilen Aceton und 65 Gewichtsteilen Schwefelkohlenstoff wurde mit Wasser als Zusatzkomponente bei einem Druck von 720 Torr selektiv rektifiziert. Das Gemisch aus Aceton und Schwefelkohlenstoff weist einen Minimumsiedepunkt auf. Die Trennvorrichtung war, wie im Beispiel 2 angegeben, angelegt. Die Konzentration der Zusatzkomponente betrug 90,5 Gewichtsprozent; das Rücklaufverhältnis war etwa 1. Der über Kopf abgezogene Schwefelkohlenstoff enthielt noch 0,2 Gewichtsprozent Aceton. Die Trennung des Aceton-Wasser-Gemisches erfolgte, wie im Beispiel 2 angegeben.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Abtrennung von Aceton aus azeotropen Gemischen mit sauerstofffreien organischen Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch unter Zusatz von Wasser rektifiziert und das acetonfreie Kopfprodukt abtrennt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 819 091; französische Patentschrift Nr. 1018 470.