DE1083823B

DE1083823B - Process for the separation of acetone from azeotropic mixtures with oxygen-free organic compounds

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.Process for the separation of acetone from azeotropic mixtures with oxygen-free organic compounds Acetone forms azeotropes with a number of chemical compounds Mixtures that cannot be separated by normal rectification. So it forms for example with cyclohexane an azeotropic mixture, which 67 percent by weight Contains acetone and boils at 53 ° C under normal pressure. This mixture can through normal Rectification, d. H. by rectification without additives, at atmospheric pressure not be separated.

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.It is known that azeotropic mixtures can be obtained by selective rectification can separate. For example, acetone-methanol mixtures can be rectified with the addition of a mixture of aromatic and non-aromatic hydrocarbons into a distillate consisting of acetone and non-aromatic hydrocarbons, and into a residue containing methanol and aromatic hydrocarbons, separate. This is a meotropic rectification, as it is an overhead product an azeotropic mixture is obtained, namely a so-called homoazeotrope. Im mentioned In this case, another homogeneous acetone-containing mixture is created from an azeotropic starting mixture Mixture of substances, which in turn represents an azeotropic mixture and that on the way a normal rectification cannot be separated into its components. Similar are the ratios in the rectifying separation of a mixture of aromatic and non-aromatic ingredients with the addition of a mixture of acetone and Methanol. In the case of selective rectifications, the additive can become a lead to a new azeotropic mixture, but there are also additional components or mixtures, where this is not the case. This qualitative behavior of the additive leaves assess yourself. However, it is not yet possible to make quantitative predictions To make about the effectiveness of an additional component, it must first be based on an experimental one Paths by determining the activity coefficient or the relative volatility it is decided which additives are most effective for each mixture and economic separation possibilities result.

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.It has now been found that for meotropic mixtures of acetone and oxygen-free organic compounds are effective and economical Regarding advantageous separation of the components can be achieved if they are one Subjected to selective rectification with water as an additional component. With continuous Procedure an acetone-free top product is obtained, while the bottom product consists of acetone and water. This mixture can be converted into -Its components are separated.

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.The acetone is separated off in a continuous mode of operation carried out in a selectively operating rectification column, which consists of a depletion zone, a selective and a normal enrichment zone. The depletion zone includes the area between the evaporator and the introduction point of the starting mixture. This is followed by the selective enrichment zone, which extends up to the entry point of the additive is enough. The action of the takes place in this part of the column Water on the starting mixture. The normal enrichment zone extends from the entry point of the water up to the point of introduction of the return flow. The cooler is arranged above it.

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.The acetone can be separated off at various pressures and preferably in atmospheric conditions, e.g. At 720 torr. As mixture components come z. B. hydrocarbons or their fluorine, chlorine, bromine, sulfur and nitrogen derivatives in question insofar as they form azeotropic mixtures with the acetone. The accruing Bottom product, which consists of water and acetone, can in a second stage, for. B. in a normal rectification column.

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.Example 1 A mixture of equal parts by weight of acetone and cyclohexane was a selective rectification. with water as an additional component at 720 Torr subject. The continuously operated rectification column consisted of one Depletion zone with about fifteen soils, a selective enrichment zone with about forty soils and a normal enrichment zone with about ten soils. at an hourly Injection quantity of 109 g of the initial mixture, a concentration of the additional component of .90 percent by weight - on the total mixture based on -and a reflux ratio of about 1 fell as top product a cyclohexane which contained 9 weight percent water. The cyclohexane_war (within the detection limits) free from acetone.

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.Example 2 A 'mixture consisting of 20 percent by weight acetone and 80 weight percent n-pentane became selective at 720 torr with the addition of water rectified. The mixture of acetone and n-pentane has a minimum boiling point. the continuously operating separation column consisted of a depletion section with seven Soils, a selective zone with twenty-eight soils and a normal enrichment zone with four floors. The concentration of the additive, based on the total mixture, was 94 percent by weight. The reflux ratio was about 1. The pentane recovered had a purity of> 99.2 1 / a. From the aqueous bottom product was in a second. Column separated the acetone by normal rectification.

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.Example 3 A mixture. that is 25 percent by weight acetone and 75 percent by weight Containing chloroform, was rectified at 720 Törr with the addition of water. That The mixture of acetone and chloroform has a maximum boiling point. The breakup was made in an arrangement according to Example 2; the selective enrichment zone had thirty floors here. With a concentration of the additive of 76.5 percent by weight and a reflux ratio of about 1, a chloroform was obtained that still Contained 0.03 percent by weight acetone. The bottom product was, as in: Example 2 specified, separated into its components.

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.Example 4 A mixture of 35 parts by weight of acetone and 65 parts by weight of carbon disulfide was selectively rectified with water as an additional component at a pressure of 720 Torr. The mixture of acetone and carbon disulfide has a minimum boiling point. The separating device was applied as indicated in Example 2. The concentration of the additional component was 90.5 percent by weight; the reflux ratio was about 1. The carbon disulfide drawn off at the top still contained 0.2 percent by weight acetone. The acetone-water mixture was separated as indicated in Example 2.

Claims

Claim: Process for separating acetone from azeotropic mixtures with oxygen-free organic compounds, characterized in that the mixture is rectified with the addition of water and the acetone-free top product is separated off. Documents considered: German Patent No. 819 091; French patent specification No. 1018 470.