DE1119825B

DE1119825B - Method and device for the separation of mixtures of substances

Info

Publication number: DE1119825B
Application number: DEB54117A
Authority: DE
Inventors: Dr Alfred Bittel
Original assignee: ALFRED BITTEL DR
Current assignee: ALFRED BITTEL DR
Priority date: 1959-07-22
Filing date: 1959-07-22
Publication date: 1961-12-21

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Stoffgemischen Zur diskontinuierlichen Trennung von Vielstoffgemischen durch multiplikative Verteilung zwischen zwei nicht oder nur beschränkt mischbaren Lösungsmitteln wurden bisher Verfahren angewendet, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die eine Lösungsmittelphase in Ruhe ist, während die andere bewegt wird. Es konnte jedoch gezeigt werden, daß ein solches Einstromverfahren einen erheblich höheren Trennaufwand erfordert als ein Verteilungsverfahren mit zwei im Gegenstrom zueinander bewegten Phasen, d. h., es werden für eine bestimmte Trennung eines gegebenen Gemisches größere Trennstufenzahlen und damit ein größerer apparativer Aufwand sowie größere Lösungsmittelmengen benötigt (Chemie-Ing.-Techn., 27, S. 341 [1955], und 30, S. 95 [1958]). Method and device for separating mixtures of substances for discontinuous Separation of multi-substance mixtures through multiplicative distribution between two does not or only limited miscible solvents, processes have been used so far, which are characterized in that the one solvent phase is at rest while the other is moved. However, it has been shown that such a one-flow process requires a significantly higher separation effort than a distribution process with two phases moving in countercurrent to one another, d. i.e., it will be for a specific Separation of a given mixture larger numbers of separation stages and thus a larger one expenditure on equipment and larger amounts of solvent required (chemistry-engineering-techn., 27, p. 341 [1955], and 30, p. 95 [1958]).

Die diskontinuierliche Trennung eines Gemisches durch zwei im Gegenstrom zueinander geführten Lösungsmittelphasen wurde in der deutschen Patentschrift 539 831 beschrieben. Diesen Ausführungen zufolge kann das Gemisch einmalig an einer beliebigen Stelle einer Kontaktvorrichtung - zugeführt und die getrennten Bestandteile können an einem oder beiden Enden der Kontaktvorrichtung abgezogen werden. The discontinuous separation of a mixture by two countercurrently solvent phases led to one another was described in German patent 539 831. According to these statements, the mixture can be used once at a any point of a contact device - supplied and the separate components can be pulled off at one or both ends of the contact device.

Tatsächlich können nach diesem Verfahren auch mehr als zwei Stoffe teilweise oder praktisch vollständig getrennt werden; es muß jedoch ein wesentlich höherer Trennaufwand als bei der Trennung von nur zwei Stoffen in Kauf genommen werden.In fact, more than two substances can be produced using this method be partially or practically completely separated; however, it must be an essential higher separation effort than accepted with the separation of only two substances will.

Definiert man nämlich die Extraktionszahl E durch die Gleichung VA VA E=K y, (K = Verteilungskoeffizient, VA bzw. VB = Volumina der spezifisch leichteren bzw. schwereren Lösungsmittelphase), so verlassen bei diesem Verfahren - ganz ähnlich wie bei dem in der gleichen Patentschrift erörterten kontinuierlichen Verfahren - - alle Stoffe mit E> 1 die Kontaktvorrichtung bevorzugt mit der leichten Phase, alle Stoffe mit E < 1 entsprechend mit der schweren Phase. Namely, if the extraction number E is defined by the equation VA VA E = K y, (K = distribution coefficient, VA or VB = volumes of the specifically lighter or heavier solvent phase), so leave with this process - very similar as in the continuous process discussed in the same patent - - all substances with E> 1 the contact device preferably with the light phase, all substances with E <1 corresponding to the heavy phase.

Man kann nun zeigen, daß bei einmaliger Zufuhr von Gemisch in der Mitte einer gegebenen Kontaktvorrichtung nur dann die gleiche Trennwirkung wie bei der kontinuierlichen Verteilung erzielt wird, wenn nicht mehr als zwei Stoffe getrennt werden. Dies beruht darauf, daß - beispielsweise bei der Trennung eines ternären Gemisches - das für die Trennung der Komponente 1 von der Komponente 2 optimale Lösungsmittelverhältnis, das gegeben ist, wenn E1 = 11E2 ist, grundsätzlich nicht optimal ist für die Trennung einer beliebigen Komponente 3 von der Komponente 1 bzw. 2. Das hat zur Folge, daß bei der Trennung von Dreistoffgemischen (Extraktionszahl der Komponenten 1) mindestens zwei Stoffe die Kontaktvorrichtung gleichzeitig und in gleicher Richtung durchwandern, so daß nur ein Bruchteil der Kontaktvorrichtung zu jedem Zeitpunkt für ihre Trennung genutzt wird. Das Verfahren wird unrationell und praktisch unbrauchbar, wenn in Kontaktvorrichtungen üblicher Dimensionen Gemische getrennt werden sollen, die sich aus einer größeren Zahl von Komponenten mit nicht allzu verschiedenen Verteilungskoeffizienten zusammensetzen, so daß drei und mehr Stoffe gleichzeitig von der Mitte der Kontaktvorrichtung nach einem ihrer Enden wandern. It can now be shown that with a single supply of mixture in the Middle of a given contact device only then has the same separating effect as at the continuous distribution is achieved when no more than two substances are separated will. This is due to the fact that - for example, when separating a ternary Mixture - the optimal one for the separation of component 1 from component 2 Solvent ratio given when E1 = 11E2 is, basically not is optimal for the separation of any component 3 from component 1 or 2. This has the consequence that when separating three-component mixtures (extraction number of components 1) at least two substances the contact device at the same time and wander through in the same direction, so that only a fraction of the contact device is used for their separation at any time. The process becomes inefficient and practically useless when mixed in contact devices of conventional dimensions should be separated that consist of a larger number of components with no too different distribution coefficients are composed, so that three and more Fabrics simultaneously from the center of the contact device to one of its ends hike.

Ein noch ungünstigeres Trennergebnis erzielt man nach diesem Verfahren, wenn das Gemisch einmalig an einem der beiden Enden einer Kontaktvorrichtung zugeführt wird. Zwar wird für die am gegenüberliegenden Ende austretenden Stoffe die doppelte Anzahl an Trennstufen - verglichen mit der Gemischzufuhr in der Mitte und jeweils bei optimalem Lösungsmittelverhältnis - wirksam, doch verläßt am gleichen Ende ein Teil des Gemisches die Kontaktvorrichtung praktisch ungetrennt. An even less favorable separation result can be achieved with this method, when the mixture is fed once at one of the two ends of a contact device will. It is true that for the substances emerging at the opposite end, the amount is doubled Number of separation stages - compared to the mixture feed in the middle and each at optimal solvent ratio - effective, but leaves one at the same end Part of the mixture, the contact device is practically unseparated.

Versucht man dagegen den Austritt praktisch ungetrennter Gemischbestandteile durch Verzicht auf das optimale Lösungsmittelverhältnis zu verhindern, so ist dies bei Zufuhr des Gemisches am Ende der Kontaktvorrichtung nur zu erreichen, wenn eine Phase unbewegt ist, d. h. aber nach dem Einstromverfahren gearbeitet wird, dessen Nachteile bereits erörtert wurden. If, on the other hand, an attempt is made to allow virtually unseparated components of the mixture to escape by foregoing the optimal solvent ratio, so this is when the mixture is fed in at the end of the contact device, this can only be achieved if a Phase is motionless, d. H. but the single-flow method is used, its Disadvantages have already been discussed.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß bei gegebener Kontaktvorrichtung die trennbare Gemischmenge durch die Lösungskapazität der Lösungsmittel, die sich in einem begrenzten Abschnitt der Kontaktvorrichtung am Ort der Gemischzuführung befinden, grundsätzlich beschränkt ist. Versucht man nämlich diese Beschränkung dadurch zu umgehen, daß man beispielsweise eine größere gemischhaltigeLösungsmittehmenge in einenbesonderen Behälter bringt, aus dem die Lösung der Kontaktvorrichtung an gewünschter Stelle zugepumpt und nach Kontakt mit der anderen Phase an benachbarter Stelle wieder abgepumpt wird, so nähert sich das Verfahren infolge der Verlängerung der zur Gemischzuführung benötigten Zeit der kontinuierlichen Arbeitsweise, so daß wie bei dieser die Trennung eines Stoffgemisches mit mehr als zwei Komponenten in einem Arbeitsgang unmöglich wird. Another disadvantage of this method is that given Contact device the separable amount of mixture by the solution capacity the solvent, which is in a limited section of the contact device are located at the location of the mixture feed, is generally limited. One tries namely to circumvent this restriction by, for example, a larger mixed solvent in a special container from which the Solution pumped to the contact device at the desired point and after contact with the other phase is pumped out again at a neighboring point, this approaches Process as a result of the extension of the time required to feed the mixture continuous mode of operation, so that, as in this case, the separation of a mixture of substances becomes impossible with more than two components in one operation.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß das Gemisch an dem einen Ende einer Kontaktvorrichtung, in der zwei flüssige Phasen im Gegenstrom zueinander geführt werden, einmalig zugefügt wird. Die Bestandteile des Gemisches, die sich am gleichen Ende der Kontaktvorrichtung in der aus der Kontaktvorrichtung austretenden Phase befinden, werden nach einem der an sich bekannten Rückflußverfahren in die an diesem Ende eintretende flüssige Gegenphase übergeführt. In the method according to the invention, these disadvantages are thereby eliminated avoided the mixture at one end of a contact device in which two liquid phases are conducted in countercurrent to one another, is added once. The components of the mixture that are at the same end of the contact device are in the phase emerging from the contact device are after a the per se known reflux process into the liquid entering at this end Reverse phase transferred.

Auf diese Weise kann ein Verlust an unzureichend getrenntem Gemisch vollständig vermieden werden.In this way there can be a loss of insufficiently separated mixture be avoided completely.

Jeder Bestandteil des Gemisches wird auf diese Weise gezwungen, die gesamte Kontaktvorrichtung zu durchlaufen und diese am gegenüberliegenden Ende zu verlassen, soweit er nicht durch vorzeitige Unterbrechung des Verfahrens als »Rückstand« in der Kontaktvorrichtung verbleibt.Each constituent of the mixture is forced in this way to die to go through the entire contact device and to this at the opposite end if it is not considered a "backlog" due to a premature interruption of the procedure remains in the contact device.

Zur Erzeugung des Rückflusses sind alle Verfahren geeignet, die dafür bei der sogenannten kontinuierlichen Gegenstromverteilung bzw. -extraktion mit Rückfluß angewendet werden (L. Alders, Liquid-Liquid Extraction, Amsterdam, 1955, S. 190ff.) und auf einer Änderung der Extraktionszahlen beruhen. Man kann dies also entsprechend der oben gegebenen Definitionsgleichung durch Änderung des Lösungsmittelverhältnisses VB und/oder durch Änderung der Verteilungskoeffizienten der zu trennenden Stoffe K erzielen. All processes are suitable for generating the reflux in the so-called continuous countercurrent distribution or extraction with reflux (L. Alders, Liquid-Liquid Extraction, Amsterdam, 1955, pp. 190ff.) and are based on a change in the extraction numbers. So you can do this accordingly the definition equation given above by changing the solvent ratio VB and / or by changing the distribution coefficient of the substances to be separated Achieve K.

Man kann das Lösungsmittelverhältnis beispielsweise dadurch ändern, daß man aus einer der flüssigen Phasen Lösungsmittel kontinuierlich mittels einer Kolonne abdestilliert. Wählt man hierfür eine austretende Phase und bringt das Konzentrat in Kontakt mit der eintretenden frischen Phase, so wird praktisch die Gesamtmenge an gelöstem Stoff in diese übergeführt und durch diese in die Kontaktvorrichtung zurückgeleitet. You can change the solvent ratio, for example, by that one of the liquid phases solvent continuously by means of a Column distilled off. For this you choose an emerging phase and bring the concentrate in contact with the incoming fresh phase, practically the total amount becomes of dissolved substance is transferred into this and through this into the contact device returned.

Eine andere Möglichkeit, Rückfluß zu erzeugen, besteht darin, daß man mittels einer Heiz- und/oder Kühlvorrichtung die Temperatur am Ende einer Kontaktvorrichtung und damit die Verteilungskoeffizienten der gelösten Stoffe stark ändert, wodurch ebenfalls die gelösten Stoffe in die frische eintretende Phase übergeführt werden können. Eine hierfür geeignete Anordnung wurde in der britischen Patentschrift 477 567 beschrieben. Another way to create reflux is that the temperature at the end of a contact device is measured by means of a heating and / or cooling device and thus the distribution coefficient of the solute changes sharply, whereby the dissolved substances are also transferred to the freshly entering phase can. A suitable arrangement for this was found in British patent specification 477 567.

Sind die Verteilungskoeffizienten im gewählten Lösungsmittelsystem genügend druckabhängig, so kann Rückfluß z. B. in Austauschern, die von der Kontaktvorrichtung getrennt sind, durch Erhöhung des Drucks mittels eines Kompressors erzielt werden oder auch durch Druckverminderung, wenn in der Kontaktvorrichtung ein erhöhter Druck aufrechterhalten wird. Are the partition coefficients in the selected solvent system sufficiently pressure-dependent, so reflux z. B. in exchangers from the contact device are separated, can be achieved by increasing the pressure by means of a compressor or also by reducing the pressure when there is an increased pressure in the contact device is maintained.

Eine weitereMöglichkeit, dieVerteilungskoeffizienten am Ende einer Kontaktvorrichtung stark zu ändern und dadurch- Rückfluß zu erzeugen, besteht darin, daß man an dieser Stelle die Zusammensetzung des Lösungsmittelsystems, beispielsweise durch Zugabe eines mit einer Phase oder mit beiden Phasen teilweise oder vollständig mischbaren Lösungsmittels, ändert. Another way to change the distribution coefficient at the end of a To greatly change the contact device and thereby generate reflux, consists in that at this point the composition of the solvent system, for example by adding one or both phases partially or completely miscible solvent, changes.

Die zur Erzeugung des Rückflusses benötigten Vorrichtungen können baulich mit der Kontaktvorrichtung vereinigt oder von ihr getrennt angeordnet sein; die Stelle der Gemischzuführung und die Vorrichtungen zur Erzeugung des Rückflusses können auch durch eine Verlängerung der Kontaktvorrichtung oder eine baulich gesonderte Ausführung derselben getrennt sein. The devices required to generate the reflux can be structurally combined with the contact device or arranged separately from it; the location of the mixture feed and the devices for generating the reflux can also be achieved by extending the contact device or a structurally separate one Execution of the same be separate.

Am anderen, dem Ort der Gemischzuführung gegenüberliegenden Ende der Kontaktvorrichtung kann ebenfalls ein Rückfluß erzeugt werden. Für die Anordnung der dazu benötigten Vorrichtungen ergeben sich die gleichen Möglichkeiten, wie oben beschrieben; in den Angaben ist lediglich anstatt »Stelle der Gemischzuführunga der Terminus )>Entnahmestelle für die getrennten Bestandteile des Gemisches» einzusetzen. In beiden Fällen können die Rückflußvorrichtungen auch baulich mit der Stelle der Gemischzuführung bzw. mit der Entnahmestelle für die getrennten Bestandteile des Gemisches vereinigt sein. At the other end opposite the location of the mixture feed a reflux can also be generated in the contact device. For the arrangement the required devices result in the same possibilities as above described; in the information, instead of »location of the mixture feed a the term)> sampling point for the separate components of the mixture » to use. In both cases, the reflux devices can also structurally the point where the mixture is fed in or at the point where the separated components are taken off of the mixture be combined.

Nachfolgend soll an Hand der Zeichnung gezeigt werden, wie das Verfahren beispielsweise zur Trennung eines Dreistoffgemisches angewendet werden kann. The following is intended to show how the procedure is based on the drawing for example, can be used to separate a three-component mixture.

Das Gemisch sei aus den Komponenten A, B und C zusammengesetzt, deren Verteilungskoeffizienten in dem zur Trennung verwendeten Lösungsmittelsystem in der angegebenen Reihenfolge steigen mögen, also KA < KB < Kc. The mixture is composed of components A, B and C, their Partition coefficient in the solvent system used for separation in may increase in the specified order, i.e. KA <KB <Kc.

Dieser Voraussetzung genügen z. B. Isomenthol, Menthol und Neomenthol als Gemisch und n-Heptan-Wasser, Methanol im Volumenverhältnis 2: 1: 2 als Lösungsmittelsystem. Der Weg der Phasen ist folgender: Die leichte Phase (Strömungsweg in der Zeichnung gestrichelt) fließt aus dem Vorratsgefäß 1 in die Austauschersäule 2, das ist eine vorzugsweise niederstufigere Kontaktvorrichtung als die Kontaktvorrichtung 3, in die die leichte Phase nachfolgend geleitet wird. Eine solche Vorrichtung dient dem Kontakt zweier im Gegenstrom zueinander geführter flüssiger Phasen, die gleichförmig oder schubweise bewegt werden. Geeignet ist beispielsweise eine Trennsäule mit Rührern oder/und Füllkörpern, eine pulsierte Kolonne oder eine Verteilungsbatterie. Anschließend wird die leichte Phase in eine kontinuierliche Destillationskolonne 4 geleitet und zum einen Teil als Kopfprodukt dem Vorratsgefäß 5 zugeführt, zum andern Teil als Sumpfprodukt entnommen. Dabei kann das Sumpfprodukt teilweise oder vollständig dem Fraktionssammler 6 zugeführt werden, während die restlichen Teile der leichten Phase der Austauschersäule 7 zugeleitet werden und von dort in das Vorratsgefäß 8 gelangen. This requirement z. B. isomenthol, menthol and neomenthol as a mixture and n-heptane-water, methanol in a volume ratio of 2: 1: 2 as a solvent system. The path of the phases is as follows: The light phase (flow path in the drawing dashed) flows from the storage vessel 1 into the exchanger column 2, that is a preferably lower-level contact device than the contact device 3, in which the light phase is passed subsequently. Such a device is used Contact of two countercurrent liquid phases that are uniform or moved in batches. For example, a separation column with stirrers is suitable and / or packing, a pulsed column or a distribution battery. Afterward the light phase is passed into a continuous distillation column 4 and on the one hand as top product fed to the storage vessel 5, on the other hand as Removed bottom product. The bottom product can partially or completely dem Fraction collector 6 are fed, while the remaining parts of the light phase the exchanger column 7 and from there into the storage vessel 8.

Die schwere Phase (Strömungsweg in der Zeichnung ausgezogen) fließt aus dem Vorratsgefäß 9 durch die Austauschersäule 7 in die Kontaktvorrichtung 3, von hier in eine kontinuierliche Destillationskolonne 10. The heavy phase (flow path drawn out in the drawing) flows from the storage vessel 9 through the exchanger column 7 into the contact device 3, from here in a continuous distillation column 10.

Ein Teil der schweren Phase wird als Kopfprodukt dem Vorratsgefäß 11 zugeführt, der andere Teil als Sumpfprodukt in die Austauschersäule 2, soweit nicht Teile des Sumpfproduktes dem Fraktionssammler 12 zugeleitet werden. Nach Verlassen der Austauschersäule 2 gelangt die schwere Phase in das Vorratsgefäß 13.Part of the heavy phase is transferred to the storage vessel as top product 11 fed, the other part as a bottom product in the exchanger column 2, so far not parts of the bottom product are fed to the fraction collector 12. After leaving After the exchange column 2, the heavy phase reaches the storage vessel 13.

Sobald ein stationärer Zustand der Phasenströme erreicht ist, führt man das zu trennende Gemisch beispielsweise in die Blase der kontinuierlichen Destillationskolonne 4 ein. Dem Fraktionssammler 6 wird kein Teil des Sumpfproduktes zugeführt, so daß das gesamte Gemisch in die Austauschersäule 7 gelangt, in der das Gemisch an die aus dem Vorratsgefäß 9 kommende schwere Phase abgegeben wird. As soon as a steady state of the phase currents is reached, leads the mixture to be separated, for example, in the flask of the continuous distillation column 4 a. No part of the bottom product is fed to the fraction collector 6, so that the entire mixture passes into the exchanger column 7, in which the mixture to the coming from the storage vessel 9 heavy phase is released.

Auf diese Weise gelangen Teile des Gemisches in die Kontaktvorrichtung 3, die von beiden flüssigen Phasen im Gegenstrom beispielsweise in einem Lösungsmittelverhältnis durchlaufen werden möge, das der Gleichung EA = 1/EB entspricht. Unter diesen Bedingungen gelangt bei hinreichender Trennstufenzahl der Kontaktvorrichtung 3 nur der Stoff A in schwerer Phase gelöst in die Destillationsvorrichtung 10, deren angereichertes Sumpfprodukt mit reinem Stoff A vollständig dem Fraktionssammler 12 zugeführt werden kann.In this way, parts of the mixture get into the contact device 3, the countercurrent of both liquid phases, for example in a solvent ratio may be traversed, which corresponds to the equation EA = 1 / EB. Under these conditions If there is a sufficient number of separating stages in the contact device 3, only the substance can be reached A dissolved in the heavy phase in the distillation device 10, its enriched Bottom product with pure substance A are completely fed to the fraction collector 12 can.

Die Komponenten B und C dagegen werden mit den restlichen Teilen des Stoffes A aus der Kontaktvorrichtung 3 in leichter Phase gelöst in die Destillationsvorrichtung4 und von da als Sumpfprodukt in die Austauschersäule 7 geleitet. Hier werden sie wieder an die schwere Phase abgegeben und gelangen in dieser gelöst wieder in die Kontaktvorrichtung 3 usf., bis der Stoff A die Kontaktvorrichtung 3 durchlaufen hat und sich das zurückbleibende Gemisch in hinreichendem Maße bezüglich des Stoffes A abgereichert hat. Erst dann ändert man das Lösungsmittelverhältnis in der Kontaktvorrichtung 3 beispielsweise so, daß EB = LIEF. The components B and C, however, are with the remaining parts of the substance A from the contact device 3 dissolved in the light phase in the distillation device 4 and from there passed into the exchanger column 7 as the bottom product. Here they will released again to the heavy phase and are released in this again into the Contact device 3 and so on, until the substance A passes through the contact device 3 and the remaining mixture is sufficient in relation to the substance A depleted. Only then is the solvent ratio changed in the contact device 3, for example, so that EB = LIEF.

Erst jetzt kann der Stoff B die Kontaktvorrichtung 3 durchlaufen und wird bei hinreichender Trennstufenzahl von der Komponente C abgetrennt. Only now can the substance B pass through the contact device 3 and is separated from component C when there is a sufficient number of separation stages.

Die Wirksamkeit des Verfahrens kann erhöht werden, wenn man nur einen Teil des Sumpfproduktes dem Fraktionssammler 12 zuführt, den anderen Teil aber in die Austauschersäule 2 leitet, wo die leichte, aus dem Vorratsgefäß 1 zufließende Phase die gelösten Teile aufnimmt und in die Kontaktvorrichtung 3 zurückführt. The effectiveness of the procedure can be increased if you only have one Part of the bottom product feeds the fraction collector 12, but the other part in the exchange column 2 leads where the light, flowing from the storage vessel 1 Phase picks up the loosened parts and returns them to the contact device 3.

Aus der Symmetrie der apparativen Anordnung ergibt sich, daß das Gemisch auch getrennt werden kann, indem man es in schwerer Phase gelöst beispielsweise in die Blase der kontinuierlichen Destillationskolonne 10 einsetzt und die getrennten Stoffe oder Stoffgruppen in leichter Phase gelöst dem Fraktionssammler 6 zuführt. The symmetry of the apparatus arrangement shows that the Mixture can also be separated by, for example, dissolving it in the heavier phase inserted into the still of the continuous distillation column 10 and the separated Substances or groups of substances dissolved in a light phase are fed to the fraction collector 6.

Es konnte durch nachfolgend beschriebene Versuche gezeigt werden, daß nach diesem Gegenstromverfahren eine wesentlich höhere Wirksamkeit pro Trennstufe einer Kontaktvorrichtung erzielt werden kann als nach einem Einstromverfahren. Es wird weiterhin die Trennung von Vielstoffgemischen in der Weise ermöglicht, daß die Wirksamkeit pro Trennstufe, mit der eine beliebige Komponente des Gemisches von einer Komponente mit benachbartem Verteilungskoeffizienten abgetrennt werden kann, unabhängig ist von der Zahl der Komponenten im Gemisch und unabhängig ist von der Reihenfolge, in der ein getrennter Stoff oder eine getrennte Stoffgruppe einem der Fraktionssammler zugeführt wird. It could be shown by the experiments described below, that after this countercurrent process a much higher efficiency per separation stage a contact device can be achieved than by a one-flow method. It the separation of multi-substance mixtures is also made possible in such a way that the effectiveness per separation stage with which any component of the mixture from a component with an adjacent distribution coefficient can be separated can, is independent of the number of components in the mixture and is independent on the order in which a separate substance or group of substances is fed to one of the fraction collectors.

Die sich aus den Experimenten ergebende Steigerung der Wirksamkeit pro Trennstufe gegenüber der kontinuierlichen Gegenstromverteilungnach van D ijc k ergibt sich daraus, daß das Gemisch nicht in der Mitte, sondern am Ende der Kontaktvorrichtung zugeführt wird, so daß die Zahl der zwischen dem Einsatzort des Gemisches und den/der Entnahmestelle(n) wirksamen Trennstufen verdoppelt wird. The increase in effectiveness resulting from the experiments per separation stage compared to the continuous countercurrent distribution according to van D ijc k results from the fact that the mixture is not in the middle but at the end of the contact device is supplied so that the number of between the place of use of the mixture and the / the Withdrawal point (s) effective separation stages is doubled.

Die in einem Arbeitsgang trennbare Gemischmenge wird weder durch die Menge oder die Lösungskapazität der in der Kontaktvorrichtung befindlichen Lösungsmittel noch durch die Zahl der Komponenten oder die zur Lösung des Gemisches verwendete Lösungsmittelmenge begrenzt, da durch diese Größen weder das Lösungsmittelverhältnis in der Kontaktvorrichtung gestört noch das Trennergebnis verschlechtert wird. Selbst Gemische, die in einer zur Lösung unzureichenden Lösungsmittelmenge emulgiert oder suspendiert sind, können unmittelbar eingesetzt werden. The amount of mixture that can be separated in one operation is neither through the amount or the dissolving capacity of the solvents in the contact device nor by the number of components or that used to dissolve the mixture The amount of solvent is limited, as these parameters mean neither the solvent ratio in the contact device is disturbed nor the separation result is worsened. Self Mixtures that emulsify in an insufficient amount of solvent to dissolve or are suspended can be used immediately.

Bei unzureichender Wirksamkeit der Austauscher können die anfallenden Lösungsmittelphasen nach Durchlaufen der Austauscher unmittelbar den entsprechenden Destillationskolonnen zugeführt werden, so daß bei geeigneter Wahl der Lösungsmittel die Gesamtmenge der Lösungsmittel in völlig reinem Zustand in den Vorratsgefäßen 5 bzw. 11 anfallen, aus denen diese von neuem dem Prozeß zugeführt werden können. In the case of insufficient effectiveness of the exchangers, the accumulating Solvent phases after passing through the exchanger immediately the corresponding Distillation columns are fed, so that with a suitable choice of solvent the total amount of solvents in a completely pure state in the storage vessels 5 or 11 arise, from which these can be fed to the process again.

Die Wirksamkeit und die zweckmäßigste Arbeitsweise bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens konnte durch folgende Versuche ermittelt werden: Beispiel 1 Die beiden Phasen des Lösungsmittelsystems n-Heptan-Wasser, Methanol (Volumenverhältnis 2:1: 2) wurden in der oben beschriebenen Weise im Gegenstrom zueinander geleitet, so daß das Mengenverhältnis der durchgesetzten Phasen dem sogenannten optimalen Lösungsmittelverhältnis (Volumen der Oberphase zu Volumen der Unterphase = 2,5) entsprach. The effectiveness and the most appropriate way of working when applied of the method according to the invention could be determined by the following experiments: Example 1 The two phases of the solvent system n-heptane-water, methanol (Volume ratio 2: 1: 2) were countercurrently in the manner described above passed to each other, so that the quantitative ratio of the phases passed through the so-called optimal solvent ratio (volume of the upper phase to volume of the lower phase = 2.5).

Als Kontaktvorrichtung 3 diente eine Rührerkolonne, deren Wirksamkeit etwa 25 Trennstufen betrug. Es wurden je 20 g Neomenthol und Menthol als Gemisch auf der Seite der Kontaktvorrichtung eingesetzt, auf der die spezifisch schwerere Wasser-Methanol-Phase zugeführt wurde. Auf zusätzlichen Rückfluß an dem der Zuführungsstelle gegenüberliegenden Ende der Kontaktvorrichtung wurde verzichtet, d. h. die Gesamtmenge der austretenden schweren Phase entnommen.A stirrer column, its effectiveness, served as the contact device 3 was about 25 separation stages. There were 20 g each of neomenthol and menthol as a mixture used on the side of the contact device on which the specifically heavier one Water-methanol phase was fed. For additional reflux at that of the feed point opposite end of the contact device has been omitted; H. the total amount taken from the emerging heavy phase.

Diese wurde in sechs Fraktionen unterteilt, währenddessen das Gemisch an der Zuführungsstelle auf einen Mentholgehalt von 5 bis 60/o abgereichert wurde.This was divided into six fractions, during which the mixture was depleted to a menthol content of 5 to 60 / o at the feed point.

Aus den automatisch registrierten gaschromatographischen Kurven konnte folgendes Ergebnis ermittelt werden: Die erste Fraktion enthielt weniger als 1 Promille Neomenthol. Der Neomentholgehalt der folgenden Fraktionen stieg laufend an und erreichte bei der sechsten Fraktion einen Neomentholgehalt von < 1 °/o (die Angaben beziehen sich hier und im folgenden auf Gewichtsprozente bzw. -promille ). - Erst nachdem das Lösungsmittelverhältnis auf 4 erhöht wurde, konnte auch das Neomenthol in größerer Menge die Kontaktvorrichtung durchlaufen, so daß schon in der achten Fraktion Menthol und Neomenthol in nahezu gleichen Mengen vorlagen. From the automatically registered gas chromatographic curves The following result can be determined: The first fraction contained less than 1 per thousand Neomenthol. The neomenthol content of the following fractions rose steadily and reached in the sixth fraction a neomenthol content of <1% (the data relate to here and in the following, refer to percentages or per mille by weight ). - Only after the solvent ratio was increased to 4 could the neomenthol also work pass through the contact device in larger quantities, so that already in the eighth Fraction menthol and neomenthol were present in almost equal amounts.

Zum Vergleich sei angeführt, daß durch die van-Dijck-Verteilung in einer 25stufigen Kontaktvorrichtung unter optimalen Bedingungen eine Abreicherung der einen Komponente des oben angegebenen Gemisches (Trennfaktor = 1,93) bis zu 1 0/o nicht erreicht werden kann (Chem. Engng. Sci., 1, S. 93, 1951). Für eine vergleichbar wirksame Trennung nach der Craig-Verteilung sind etwa 270 Trennstufen erforderlich (E. Hecker, Verteilungsverfahren im Laboratorium, Weinheim, 1955, Anhang, Tab. I).For comparison, it should be noted that the van Dijck distribution in a 25-stage contact device under optimal conditions a depletion one component of the above mixture (separation factor = 1.93) up to 1 0 / o cannot be achieved (Chem. Engng. Sci., 1, p. 93, 1951). For a comparable Effective separation according to the Craig distribution requires about 270 stages (E. Hecker, distribution method in the laboratory, Weinheim, 1955, Appendix, Tab. I).

Beispiel 2 Bei diesem Versuch sollte die Leistungsfähigkeit des Verfahrens bei starken Abweichungen vom sogenannten optimalen Lösungsmittelverhältnis geprüft werden, da z. B. das van-Dijck-Verfahren gegen derartige Abweichungen so anfällig ist, daß bei Anwesenheit von Lösungsmitteln im zu trennenden Gemisch zweckmäßigerweise besondere Verfahren zur Aufrechterhaltung des optimalen Lösungsmittelverhältnisses angewendet werden (deutsche Auslegeschrift 1 024 489). Example 2 In this experiment, the performance of the process checked in the event of major deviations from the so-called optimal solvent ratio be, since z. B. the van Dijck method is so susceptible to such deviations is that in the presence of solvents in the mixture to be separated is expedient special procedures to maintain the optimal solvent ratio are applied (German Auslegeschrift 1 024 489).

Das Lösungsmittelsystem und die Wirksamkeit der Kontaktvorrichtung 3 waren die gleichen wie im Beispiel 1. Zur Trennung wurden 50 g eines technischen Gemisches isomerer Menthole, bestehend aus 15°/o Neomenthol (K = 3,48), 73 0/o Menthol (K= 1,80) und 11 Ole Isomenthol (K = 1,63), eingesetzt, und zwar an dem Ende der Kontaktvorrichtung, an dem die spezifisch leichtere n-Heptanphase zugeführt wurde. The solvent system and the effectiveness of the contact device 3 were the same as in Example 1. 50 g of a technical Mixture of isomeric mentholes, consisting of 15% neomenthol (K = 3.48), 73% menthol (K = 1.80) and 11 ole isomenthol (K = 1.63), used at the end of the Contact device to which the specifically lighter n-heptane phase was fed.

Das Mengenverhältnis der durchgesetzten Phasen betrug während des ganzen Versuches 1,7, war also »optimal« bezüglich der Trennung Menthol-Isomenthol, jedoch völlig abweichend vom sogenannten optimalen Lösungsmittelverhältnis zur Trennung von Neomenthol und Menthol (vgl. Beispiel 1). Zunächst wurde auch an dem der Zuführungsstelle des Gemisches gegenüberliegenden Ende der Kontaktvorrichtung ein Rückflußverhältnis = oo eingestellt, bis ein angenähert stationärer Zustand erreicht war.The quantitative ratio of the phases passed through was during the whole experiment 1.7, was therefore "optimal" with regard to the separation of menthol-isomenthol, but completely different from the so-called optimal solvent ratio for separation of neomenthol and menthol (see Example 1). Initially it was also at the feed point of the mixture opposite end of the contactor has a reflux ratio = oo adjusted until an approximately steady state was reached.

Erst dann wurde die Gesamtmenge an leichter Phase entnommen.Only then was the total amount of light phase removed.

Diese wurde in neun Fraktionen unterteilt. Nach der gaschromatographischen Analyse war der Neomentholgehalt der ersten Fraktion 800/e, entsprach in der sechsten Fraktion etwa dem Mentholgehalt (Zwischenfraktion) und sank in der siebenten, achten und neunten Fraktion auf 2 bis 4O/o. - Der Mentholgehalt stieg von 200/o in der ersten Fraktion auf 84°/o in der siebenten Fraktion. - Der Isomentholgehalt war in den ersten Fraktionen analytisch nicht wahrnehmbar und stieg in den letzten beiden Fraktionen auf 16 bis 17°/o an. This was divided into nine factions. According to the gas chromatographic Analysis was the neomenthol content of the first fraction 800 / e, corresponding to the sixth Fraction about the menthol content (intermediate fraction) and fell in the seventh, eighth and ninth fraction to 2 to 40 per cent. - The menthol content increased from 200 / o in the first group to 84 ° / o in the seventh group. - The isomenthol level was analytically imperceptible in the first fractions and increased in the last two Fractions to 16 to 17 per cent.

Eine vollständige Trennung von Menthol und Isomenthol konnte bei einer Wirksamkeit der Kontaktvorrichtung von 25 Trennstufen nicht erwartet werden, da die Ausgangskonzentration des Isomenthols im Gemisch und vor allem der Trennfaktor für die Trennung von Menthol und Isomenthol ( = 1,10) zu gering waren (vgl. Beispiel 3). A complete separation of menthol and isomenthol could be achieved an effectiveness of the contact device of 25 separation stages is not expected, there the initial concentration of isomenthol in the mixture and, above all, the separation factor for the separation of menthol and isomenthol (= 1.10) were too low (see example 3).

Beispiel 3 Zur Erprobung des Verfahrens und einer Kontaktvorrichtung von etwa 100 Trennstufen wurde ein Gemisch aus je 50 g Menthol und Isomenthol (Trennfaktor p = 1,10) auf der Seite der Kontaktvorrichtung eingesetzt, an der die schwere Phase zufloß, so daß der Stoff mit dem kleineren Verteilungskoeffizienten (Isomenthol) zuerst am anderen Ende austreten mußte. Example 3 For testing the method and a contact device a mixture of 50 g each of menthol and isomenthol (separation factor p = 1.10) is used on the side of the contact device on which the heavy phase flowed in, so that the substance with the smaller distribution coefficient (isomenthol) had to exit at the other end first.

Es wurde das gleiche Lösungsmittelsystem wie in den ersten beiden Beispielen verwendet. Das sogenannte optimale Lösungsmittelverhältnis wurde angestrebt, konnte aber wegen auftretender Dichtungsschwierigkeiten nicht eingehalten werden. Der Versuch wurde so lange fortgesetzt, bis das Gemisch an der Zuführungsstelle 76 bis 770/o Menthol enthielt. Die bis zu diesem Zeitpunkt angefallenen Fraktionen enthielten 90 bis 95 O/o Isomenthol.It became the same solvent system as the first two Examples used. The so-called optimal solvent ratio was aimed for, but could not be adhered to due to sealing difficulties. The experiment was continued until the mixture was at the feed point Contained 76 to 770 / o menthol. The fractions that have accrued up to this point contained 90 to 95% isomenthol.

Um Produkte dieser Zusammensetzung unter optimalen Bedingungen nach der van-Dijck-Verteilung zu erhalten, benötigt man bei gleicher Ausgangskonzentration und gleichem Trennfaktor der zu trennenden Stoffe etwa 160 Trennstufen, wie nach den Gleichungen von A. Klinkenberg errechnet wurde (Ind. Engng. To follow products of this composition under optimal conditions To obtain the van Dijck distribution, one needs with the same initial concentration and the same separation factor of the substances to be separated about 160 separation stages, as after the equations of A. Klinkenberg was calculated (Ind. Engng.

Chem., 45, S. 653 bis 657, 1953). Sinnvoller ist jedoch der Vergleich mit der Craig-Verteilung, da es sich ebenfalls um ein diskontinuierliches Verfahren handelt und deshalb in gleicher Weise zur Trennung von Mehrstoffgemischen in einem Arbeitsgang und in einer einzelnen Kontaktvorrichtung geeignet ist. Im Falle der Craig-Verteilung wären jedoch 8000 bis 9500 Trennstufen erforderlich, um eine vergleichbare Anreicherung zu erhalten (vgl. E. Hecker, Verteilungsverfahren im Laboratorium, Weinheim, 1955, Anhang, Tab. I).Chem., 45, pp. 653 to 657, 1953). However, the comparison makes more sense with the Craig distribution, since it is also a discontinuous process acts and therefore in the same way for the separation of multi-component mixtures in one Operation and in a single contact device is suitable. In case of Craig distribution, however, would require 8000 to 9500 separation stages to achieve a comparable To obtain enrichment (see E. Hecker, distribution method in the laboratory, Weinheim, 1955, Appendix, Tab. I).

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the discontinuous separation of Mixtures of substances by means of two countercurrent liquid phases, thereby characterized in that the mixture is added at one end of the contact device and the components contained at this point in the exiting phase in an in a known manner in the incoming phase and the components as a function can be taken from the respective ratio of the two phases at the other end.

2. Further development of the method according to claim 1, characterized in that that at the end of the contact device where the separated components occur, the components are converted into the phase entering there in a manner known per se will.

Documents considered: German Patent No. 410 169; German interpretative document No. 1 024489.