DE2627629B2 - Verfahren zur Abtrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus Gemischen mit anderen organischen Verbindungen mit Hilfe von Kunststoff - Google Patents
Verfahren zur Abtrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen aus Gemischen mit anderen organischen Verbindungen mit Hilfe von KunststoffInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
- B01D61/362—Pervaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
- B01D67/0093—Chemical modification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/54—Polyureas; Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C7/00—Purification; Separation; Use of additives
- C07C7/144—Purification; Separation; Use of additives using membranes, e.g. selective permeation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/30—Cross-linking
Description
in der
in
in der
R eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen
und
77 eine der Zahlen 0 bis 3 bedeuten, wobei die
77 eine der Zahlen 0 bis 3 bedeuten, wobei die
Reste R im Falle, daß η für 2 oder 3 steht, gleich 'Ί
oder verschieden sein können,
von aliphatischen Kohlenwasserstoffen, cycloaliphatischen
Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Äthern und Carbonsäureestern aus Gemischen mit diesen
Verbindungen mit Hilfe von Kunststoffmembranen, dadurch gekennzeichnet, daß man die
Trennung mit Membranen aus Polyurethan mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 500 μ durchführt.
Es ist bereits aus der US-PS 29 53 502 bekannt, aus einem azeotropen Gemisch von Benzol und Methanol Jo
mittels einer nicht-porösen plastischen Membran aus Polyäthylen Benzol weitgehend abzutrennen und im
Permeat anzureichern.
Es ist ferner aus der US-PS 37 76 970 bekannt. Styrol
aus einem Gemisch von Styrol und Äthylbenzol mit η Hilfe einer semipermeablen Membran aus bestimmten
Polyurethanelastomeren abzutrennen und im Permeat anzureichern.
Das vorliegende Verfahren zur Abtrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen der Formel ■»"
R eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen
und
π eine der Zahlen 0 bis 3 bedeuten, wobei die Reste R im Falle, das η für 2 oder 3 steht, gleich oder verschieden sein können,
π eine der Zahlen 0 bis 3 bedeuten, wobei die Reste R im Falle, das η für 2 oder 3 steht, gleich oder verschieden sein können,
von aliphatischen Kohlenwasserstoffen, cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Äthern und
Carbonsäureestern aus Gemischen mit diesen Verbindungen mit Hilfe von Kunststoffmembranen ist dadurch »
gekennzeichnet, daß man die Trennung mit Membranen aus Polyurethan mit einer Dicke von 0,5 bis 500 μ
durchführt.
Als Alkyl mit 1 bis J Kohlenstoffatomen seien Methyl.
Äthyl, Propyl und Isopropyl genannt. mi
Vorzugsweise kommen als Verbindungen der Formel (I) Benzol, Toluol, Xylol, Äthylbenzol und Cumol in
Frage.
Verbindungen, von denen die Verbindungen der Formel (I) abgetrennt werden können, sind: μ
aliphatische, gradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffe mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen wie
n-Hexan, n-Heptan, 2-Methyl- und 5-Methylhexan, 2,2-Dimethylpentan, 2,4-Dimethylpentan, 2^,3-Trimethylbutan,
i-Octan; cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere mit 5 und 6 Ring-Kohlenstoffatomen,
die auch durch Alkyl mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen substituiert sein können, insbesondere
durch C|- bis Q-Alkyl und besonders
durch Methyl und Äthyl; insbesondere seien genannt Methylcyclopentan, Cyclohexan und Methylcyclohexan;
aliphatische und cycloaliphatischeAlkohole.dieden vorgenannten Kohlenwasserstoffen entsprechen,
insbesondere niedere aliphatische Alkohole wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopiopanol, Butanol,
Isobutanol, terL-Butanol und Äthylenglykol;
aliphatische und cycloaliphatische Äther, die sich von den vorgenannten Kohlenwasserstoffen ableiten, insbesondere Tetrahydrofuran und Dioxan;
Ester niederer aliphatischen Carbonsäuren mit niederen aliphatischen Alkoholen wie Essigester.
aliphatische und cycloaliphatische Äther, die sich von den vorgenannten Kohlenwasserstoffen ableiten, insbesondere Tetrahydrofuran und Dioxan;
Ester niederer aliphatischen Carbonsäuren mit niederen aliphatischen Alkoholen wie Essigester.
Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße
Verfahren zur Abtrennung der Verbindungen der Formel (I) von aliphatischen und acyclischen geradkettigen
oder verzweigten Kohlenwasserstoffen mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen verwenden; derartige Gemische
fallen vor allem bei der Verarbeitung von Erdöl an.
Naturgemäß läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft einsetzen zur Auftrennung
azeotroper Gemische von Verbindungen der Formel (I) mit einer oder mehreren der anderen genannten Verbindungen
oder zur Auftrennung von Gemischen von Verbindungen der Formel (I) mit solchen anderen Verbindungen,
die sich nach anderen Verfahren, z. B. wegen nahe beieinander liegender Siedepunkte durch Destillation,
nicht oder nur unter erheblichen Schwierigkeiten auftrennen lassen.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann entsprechend dem bekannten Stand der
Technik auf dem Gebiet der Trennung unter Verwendung von Membranen erfolgen.
Erfindungsgemäß sind die verwendeten Membranen aus Polyurethanen hergestellt; Polyurethane, die dafür
Verwendung finden können und ihre Herstellung sind an sich bekannt.
Polyurethane werden im allgemeinen durch Umsetzung von höhermolekularen Di- oder Polyhydroxyverbindungen
(z. B. Polyestern oder Polyäthern mit einem Molekulargewicht von etwa 500 bis 5000 und
Schmelzpunkten vorzugsweise unteru0°C)und aliphatischen,
araliphatischen oder aromatischen Di- oder Polyisocyanaten sowie gegebenenfalls sogenannten
Kettenverlängerungsmitteln, d. h. niedermolekularen Verbindungen (Molekulargewicht z. B. 18 bis 400) mit 2
oder mehreren, gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen (z. B. niedermolekulare Diole, Diamine, Aminoalkohole)
oder entsprechenden Gemischen dieser Kettenverlängerungsmittel in ein- oder mehrstufigen Verfahren
in Schmelze oder in Lösungsmitteln nach einer Vielzahl von bekannten und abwandelbaren Verfahren
hergestellt.
Als Ausgangsmaterialien seien beispielsweise genannt: Polyester der Kohlensäure und aliphatischer Dicarbonsäuren
mit 2 bis etwa 10 C-Atomen, bevorzugt der Adipin- und Sebazin-Säure, mit aliphatischen Dialkoholen
mit 2 bis etwa 10 C-Atomen, vorzugsweise solchen mit mehr als 5 C-Atomen, wobei die Dialkohole
auch zur Erniedrigung der Schmelzpunkte der Poly-
ester im Gemisch eingesetzt werden können; Polyester aus niedermolekularen aliphatischen Lactonen und
ω-Hydroxycarbonsäuren, bevorzugt aus Caprolacton
bzw. ω-Hydroxycaprinsäure; ferner Polyalkylenätherdiole,
speziell Polytetramethylenälherdiok, Polytrimethylenätherdiole,
Polypropylenglykol oder entsprechende Copolyjither.
Als Diisocyanate werden bevorzugt aromatische Diisocyanate
wie Toluylendiisocyanat, m-Xylylendiisocyanat,
araliphatische Diisocyanate wie Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat
oder auch aliphatische und cycloaliphatische Diisocyanate wie Hexamethylendiisocyanat
und Dicydohexylmethan^'-diisocyanat verwendet
Diese Ausgangsmaterialien können gegebenenfalls mit zusätzlich eingesetzten Dialkoholen auch zu sogenannten
Präpolymeren umgesetzt und anschließend mit weiteren Di- oder Polyhydroxyverbindungen und Dioder
Polyisocyanaten und gegebenenfalls weiteren Kettenverlängerjngsmitteln erneut polymerisiert werden.
Neben den bei Verwendung von Diolen und Diisocyanaten erhältlichen zweidimensional vernetzten
Polyurethanen können auch dreidimensional vernetzte Polyurethane erhalten werden, wenn bei der Polymerisation
gleichzeitig Tris- und Polyole und/oder Tris- und Polycyanate als Ausgangsmaterialien eingesetzt werden.
Eine dreidimensionale Vernetzung läßt sich jedoch auch erreichen, wenn man noch freie Hydroxyl-
und/oder Isocyanr.tGruppen enthaltende zweidimensional vernetzte Polyurethane anschließend mit trifunktionellen
Alkoholen und/ocer Isocyanaten weiter umsetzt.
Gleichfalls lassen sich solche dre Jimensional vernetzten Polyurethane durch anschließende Umsetzung
von zweidimensional vernetzten Polyurethanen mit freien Isocyanat-Endgruppen mit geringen Mengen von
Polymeren mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen enthaltenden Endgruppen wie Formaldehyd- oder
Melamin-Harzen erhalten.
Beim Verfahren der Erfindung werden bevorzugt filmbildende elastische Polyurethane verwendet, die als
sogenannte »Einkomponenten-PUR« mit einer Kennzahl (Äquivalente)
NCO
OH
OH
bzw.
NCO
OH +NH,
OH +NH,
größer als 1,0, etwa im Bereich 1,02 bis 1,1, hergestellt
werden.
Dabei werden als Diole insbesondere Butandiol-1,4-Adipinsäurepolyester,
Hexamethylenglykol-1,6-Adipinsäurepolyester und Hexandiol-1,6-Polycarbonat eingesetzt,
dessen Herstellung z. B. aus der DE-AS 9 15 908 bekannt ist.
Als Diisocyanate kommen bevorzugt Isophoron-diisocyanat,
4,4'-Diisocyanato-diphenylmethan und Toluylen-diisocyanat in Frage. Als Kettenverlängerungsmittel
werden bevorzugt Äthylenglykol, Butandiol-1,4, Äthanolamin und Diamino-dicyclohexyl-methan verwendet.
Zu dieser Gruppe gehören auch Polyurethane, die aus einem Prepolymeren mit freien Hydroxylgruppen,
einem Diol und Diisocyanat mit einer Kennzahl
NCO
OH
OH
etwa gleich
hergestellt sind.
Eine weitere bevorzugte Gruppe derartiger filmbildender Polyurethane sind sogenannte »Zweikomponenten-PUR«
einem der vorgenannten Polyurethane, die durch anschließende weitere Polymerisation mit
einem Polyol wie Trimethylolpropan und gegebenenfalls
einem Kettenverlängerer wie 1,3-ButylenglyKol
und einem Diisocyanat vernetzt worden sind. Zu dieser Gruppe der »Zweikomponenten-PUR« gehören auch
solche Polyurethane, die anschließend mit Forv.ialdehyd- oder Melaminharzen weiter vernetzt wurden.
Diese bevorzugt verwendeten filmbildenden Polyurethane sind bekannt und handelsüblich. Sie werden z. B.
für die Textilbeschichtung verwendet; ihre Herstellung wird z. B. in den DE-PS 8 31 772, DE-AS 16 94 080, DE-OS
22 21 798 und DE-OS 23 02 564 beschrieben.
Selbstverständlich können für die Herstellung der Membranen, wie sie in dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden, auch andere Polyurethane eingesetzt werden; lediglich solche Polyurethane sind
nicht geeignet, die in den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu trennenden Gemischen löslich sind, so daß
die Membran sich auflöst.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann entsprechend dem bekannten Stand der
Trennung mit Hilfe von Membranen erfolgen (vgl. Membranes in Separation, New York, 1975, ISBN
0-471-93 268 X). Insbesondere wird die als »Pervaporation«
(Seiten 99 bis 116) bekannte Technik verwendet, bei
dernicht-poröse,semipermeableMembranen(Seiten434
jo bis 450) verwendet werden. Insbesondere ist die Verwendung
solcher Membranen, die aus Polymeren hergestellt sind, bereits für die Wasserentsalzung durch
umgekehrte Osmose in großem Maßstab in Gebrauch und ihre Herstellung und technische Verwendung gut
j-, bekannt (Seiten 434 bis 450, 468 bis 484).
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Membranen kann in bekannter Weise aus Gieß- oder Spinnlösungen
durch Gießen von Filmen oder durch Verspinnen zu Schläuchen oder Hohlfasern erfolgen
Thermoplastische Polyurethane können nach den bekannten Methoden der thermoplastischen Verarbeitungstechnik
wie Extrudieren, Kalandrieren, Spritzverformen in die gewünschte Membranform gebracht
werden.
> Diese Herstellungsverfahren sind Stand der Technik. Im allgemeinen ermöglichen dünnere Membranen
höhere Permeationsraten.
Daher werden in dem erfindungsgemäßeni Verfahren
vorzugsweise Membranen verwendet, die so dünn als möglich sind.
Jedoch müssen die Membranen bekanntlich ausreichende Festigkeit und Stabilität aufweisen, so daß sie
sich handhaben lassen und bei der Verwendung kein Bruch und keine undichten Stellen auftreten.
-,-, Die Dicke der beim Verfahren der Erfindung eingesetzten Membranen beträgt etwa 0,5 bis 500 μ,
besonders IO bis 100 μ.
Es ist bekannt, derartige Membranen durch poröse Träger zu stützen, damit sie der mechanischen Bean-
b<> spruchung Stand halten. Hierbei können für das erfindungsgemäße
Verfahren die nach dem Stand der Technik bekannten Träger in den entsprechenden Bauformen
verwendet werden.
Es ist ferner bekannt, zur Vergrößerung der Ober-
Es ist ferner bekannt, zur Vergrößerung der Ober-
b5 fläche die Membranen in Form von Folien, Röhren,
Schläuchen oder Hohlfasern zu verwenden und, um eine maximale Membran-Oberfläche bei möglichst geringem
Apparatevolumen zu erreichen, spezielle
Apparate mit möglichst geringem Apparatevolumen als Trenneinheiten zu verwenden; derartige Trenneinheiten,
auch »Moduln« genannt, sind bekannter Stand der Technik.
Die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ebenfalls entsprechend dem bekannten Stand der
Technik erfolgen.
Dabei wird das zu trennende Gemisch, die »Beschickung«·., mit der Oberfläche der Membran auf einer
Seite in vollständige Berührung gebracht und auf der ι ο anderen Seite, der »Permeat-Seite«, das »Permeat«,
entweder eine reine Komponente des Beschickungsgemisches oder ein an einer oder mehreren Komponenten
angereichertes Gemisch flüssig und/oder gasförmig abgezogen.
Der Stofftransport durch die Membran erfolgt in bekannter
Weise unter einer treibenden Kraft, im erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen in Folge
eines Druckunterschiedes. Beispielsweise kann auf der Beschickungsseite der Druck höher und/oder auf der
Permeat-Seite geringer als der Normaldruck gewählt werden.
Dabei kann der Druckunterschied in weiten Grenzen variiert werden und ist im allgemeinen nur durch die
Festigkeit der Membran und die verwendete Trennapparatur begrenzt. Beispielsweise kann man auf der
Beschickungsseite mit Normaldruck und gegebenenfalls dem hydrostatischen Druck des flüssigen Gemisches
und auf der Permeat-Seite mit einem Unterdruck bis zu 0,01 bar arbeiten, wobei das Permeat im allgemeinen in
dampfförmig abgezogen und anschließend kondensiert wird; diese Arbeitsweise ist als »Pervaporation«
bekannt.
Man kann aber auch unter solchen Druckbedingungen arbeiten, daß das Permeat als Flüssigkeit erhalten
wird. Ebenso ist es möglich, das zu trennende Gemisch nicht als Flüssigkeit, sondern als Dampf mit der
Beschickungsseile der Membran in Berührung zu bringen.
Das fcifindungsgemäße Verfahren läßt sich in einem -40
weiten Temperaturbereich durchführen, im allgemeinen wird im Bereich von 0 bis 100, bevorzugt 20 bis 60°C
gearbeitet.
Selbstverständlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend dem Stand der Technik sowohl 4 >
diskontinuierlich als auch kontinuierlich und ebenso einstufig oder mehrstufig, z. B. in Form einer Trenn-Kaskade
mit einer beliebigen Anzahl von Trennstufen durchführen.
Der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin begründet, daß es erstmals die
Abtrennung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus einem Gemisch mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen
mit Hilfe von Membranen gestattet.
Die nachstehenden Beispiele belegen Durchführbarkeit und technischen Fortschritt des erfindungsgemäßen
Verfahrens, wobei Versuchsanordnungen entsprechend dem Stand der Technik verwendet wurden.
A. Herstellung der Polyurethanmembrane
I. Das verwendete Polyurethan wurde aus
I. Das verwendete Polyurethan wurde aus
21,9 Gew.-Teilen Hexandiol-l,6-polycarbonat
(mittleres Molekulargewicht
etwa 2000);
(mittleres Molekulargewicht
etwa 2000);
5,4 Gew.-Teilen Isophorondiisocyanat;
2,7 Gew.-Teüen Diamino-dicyclohexyl-methan
hereestellt.
a) Eine 3O°/oige Losung (Gewicht/Volumen) des
Polyurethans in einem Gemisch von Toluol, Isopmpylacetat
und Äthylglykolacetat (1 :1 :1) wurde durch eine Drucknutsche filtriert und so lange stehen gelassen, bis
sie blasenfrei war.
Mit einem Filmschlitten mit einstellbarer Spaltbreite wurden Filme unterschiedlicher Dicke auf Glasplatten
gezogen; nach dem Abdampfen des Lösungsmittels wurde die Folie von der Glasplatte abgelöst und ihre
durchschnittliche Stärke durch Mittelung über die an verschiedenen Stellen in üblicher Weise gemessenen
Werte festgestellt
b) In gleicher Weise wie unter a) beschrieben wurde ein Film von etwa 250 μ Dicke auf eine Glasplatte
gestrichen und das Lösungsmittel eine Stunde bei Raumtemperatur abdunsten gelassen. Anschließend
wurde die Glasplatte mit dem aufgestrichenen Film 2 Stunden in ein Methanol-Bad gelegt.
Nach dieser Zeit hatte sich der Film von der Platte abgelöst. Nach dem Abduns'.·.^ des Methanols und
Trocknen des Fiims wurde er wie vorstehend unter a) beschrieben gemessen und seine Dicke festgestellt.
II. Das verwendete Polyurethan wurde aus
71.4 Gew.-Teilen eines Butandiol-1,4-adipinsäure-
polyesters (mittleres Molekulargewicht etwa 2250);
22.5 Gew.-Teilen 4,4'-Diisocyanato-diphenyl-
methan;
5,4 Gew.-Teilen Butandiol-1,4;
0,7 Gew.-Teilen Tetrapropyl- bzw. -isopropyldi-
0,7 Gew.-Teilen Tetrapropyl- bzw. -isopropyldi-
phenylcarbodiimid;
0,2 Gew.-Teilen Äthylen-bis-stearinsäureamid
0,2 Gew.-Teilen Äthylen-bis-stearinsäureamid
hergestellt.
30 Gew.-Teile dieses Polyurethans wurden in 70 Volumen-Teilen eines Gemisches von Dimethylformamid
und Methylethylketon (3 :2) gelöst.
Aus dieser Lösung wurden wie in Beispiel 1a) beschrieben Filme verschiedener Dicke hergestellt.
Hi. Das verwendete Polyurethan wurde aus
1 Mol eines Präpolymeren aus
2 Mol Butandiol-l,4-adipinsäure-polyester
2 Mol Butandiol-l,4-adipinsäure-polyester
(Molekulargewicht etwa 9CO) und
1 Mol Toluylendiisocyanai (durchschnittliches
Molekulargewicht etwa 2000);
1 Mol Toluylendiisocyanai (durchschnittliches
Molekulargewicht etwa 2000);
3 MolÄthylenglykol und
4 Mol Diphenylmcthan-4,4'-diisocyanat
hergestellt.
30 Gew.-Teile dieses Polyurethans wurden in 75 Volumen-Teilen eines Gemisches aus gleichen Teilen
Dimethylformamid und Methylethylketon gelöst und run dieser Lösung wie unter Beispiel 1 a) Filme verschiedener
Dicke hergestellt.
IV. Das verwendete Polyurethan wurde aus
0,53 Mol Hexandiol-polycarbonat (mittleres Molekulargewicht etwa 2000);
0,47 Mol Rutandiol-1,4-adipinsäure-polycster (Mol etwa 2250);
3MoI Butandiol·!,-!;
4 Mol 4,4'-Diisocyanato-dipheny!methan
hergestellt.
30 Gew.-Teile dieses Polyurethans wurden in 70 Volumen-Te*'en eines Gemisches von Dimethylformamid
und Methylethylketon (3 :2) gelöst und aus dieser Lösung wie in Beispiel 1 a) beschrieben Filme verschiedener
Dicke hergestellt.
V. Das verwendete Polyurethan wurde aus
1.00 Mol Butandiol-l,4-adipinsäure-polyester
(mittleres Molekulargewicht etwa 2250); 4.56 Mol Äthylenglykol;
0.24 Mol Butandiol-1,4:
i.80 Mol 4.4'-Diisocyanato-diphenylmethan
0.24 Mol Butandiol-1,4:
i.80 Mol 4.4'-Diisocyanato-diphenylmethan
hergestellt.
30Gew.-Teile dieses Polyurethans wurden in 70 Volumen-Teilen eines Gemisches von Dimethylformamid
und Methylethylketon (3:2) gelöst und aus dieser Lösung, wie unter la) beschrieben. Filme
verschiedener Dicke hergestellt.
VI. Das verwendete Polyurethan wurde aus
1.0 Mol Butandiol- 1.4-adipinsäure-poly ester
(mittleres Molekulargewicht etwa 2250);
2.5 Mol Athvleriglvkol:
i).5 Moi Athanoiamiri:
4.0 Mol 4.4-Diisocvanato-diphenvlamin
2.5 Mol Athvleriglvkol:
i).5 Moi Athanoiamiri:
4.0 Mol 4.4-Diisocvanato-diphenvlamin
hergestellt.
30 Gew.- Teile dieses Polyurethans wurden in 70 Volumen-Teilen eines Gemisches von Dimcthvlfnrmaniid
und Methylethylketon (3:2) gelöst und aus dieser Losung, wie iinter la) beschrieben. Filme
verschiedener Dicke hergestellt.
VII. 100 g der gemalt Il hergestellten PoK-urethan-l.ösung
wurden mit einem Gramm einer
Losung \ on
hO.2 T LMie'i 2.Ί - 2.6-Dümic>
ana totoluol-Gemisch.
lo.i T eile η Tn m et h viol propan.
b.2 I eilen I. j-ßiitvlenglvkol und
25.5 Teilen -\thy iacctat
b.2 I eilen I. j-ßiitvlenglvkol und
25.5 Teilen -\thy iacctat
und einem ( i ram in einer Losung von
Ϊ! 5.00 'leren Dichlorathan.
3: 5.00Tei:er Athvlacetat.
-j/k'i Te::e;· eines Diurethans aw- Mcthyldi-
3: 5.00Tei:er Athvlacetat.
-j/k'i Te::e;· eines Diurethans aw- Mcthyldi-
athanoiamin und Pheni.iisocyanat.
2! .00 Te::en Titiin-tetra-steary lat.
!-1/.1OTtMCn Fssigsäure und
!.75 leren Acetanhydrid
2! .00 Te::en Titiin-tetra-steary lat.
!-1/.1OTtMCn Fssigsäure und
!.75 leren Acetanhydrid
verse;/».
,!) Ai:s dieser Lösung wurden mi' einem Filmschlit-
;cn rni» einstellbarer spaltbreite l-'ilme unterschiedlicher
D'cke auf Glasplatten gezogen und 1 Stunde bei 140 C
getrocknet. Anschließend wurde die Foiie von der
Giasplaite abgelöst i;nd ihre durchschnittliche Starke
durch Mittelung über die an verschiedenen Stellen in
üblicher Weise gemessenen Werte festgestellt.
VIII. Wie unier VII beschrieben wurden 100g der
nach III hergestellten Polyurethan-Lösung mit jeweils einem Gramm der unter VII beschriebenen Zusätze
versetzt und aus dieser Lösung, wie unter Vila) beschrieben. Filme verschiedener Dicke hergestellt.
IX. 100 g der nach I hergestellten Polyurethan-Lösung wurden mit einem Gramm einer 5O°/oigen
Lösung eines Mclamin-Formaidehyd-Harzes in Isobutanoi und 0.1 g einer Lösung von
20 g N-Methyl-morphoIin-toluolsulfonat in
64 g Wasser und
16 g Isopropanoi
64 g Wasser und
16 g Isopropanoi
versetz! und aus dieser Losung, entsprechend VMa).
Filme hergestellt.
X. Das verwendete Polyurethan war wie folgt erhalten worden. Ein Poivester aus 7.2 Mol Hexamethv
lenglykol-1,6 und 5,35 Mol Adipinsäure wurde mit
einem Mol Toluylendiisocyanat zu einem Präpolymer umgesetzt.
82,4 Gew. Teile dieses Präpolymeren wurden anschließend mit 17,6 Gew.-Teilen Toluylendiisocyanat
zum Polyurethan umgesetzt.
Eine 30-Gew.-%-Lösung dieses Polyurethans >n
Äthylacetat wurde mit je 5 Gew.-°/o, bezogen auf eines Polyurethans aus
14.7 Gew.-Teilen Tnniethylolpropan.
6.3 Gew.-Teilen Bulandiol-1.3 und
79.0 Gew.-Teilen Toluylendiisocvanat
und einer Lösung von
31 5,00 Gew.-Teilen Dichlorathan. 31 5.00 Gew.-Teilen Äthylacetat.
49.00 Gew.-Teilen eines Diurethans aus Methyl diethanolamin und Phenylisocvanat,
21.00 Gew.-Teilen Titan-tctra-stcarylat.
14.00 Gew.-Teilen Essigsäure und 1.7 Gew.-Teilen Acetanhydrid
versct/t und aus der so erhaltenen Lösung Filme
hergestellt, die eine Stunde lang bei 140 bis 150 C
getrocknet wurden.
[i. Trennungen Beispiele I bis 27
In den nachstehenden Beispielen wurden zur Ermittlung der Penne.itionsdaten der. wie unter I bis X
beschrieben, hergestellten Membranen eine /usammenschraubbare
Meßapparatur eingcsct/t. deren obere Hälfte aus einer /ylinderförmigen Kammer mit einem
Füllvolumen von 300 ml bestall, in die das /u trennende Gemisch, die Beschickung, eingefüllt wurde.
Das Unterteil der Apparatur war eine etwa halbkugelförmige Abdeckung von geringem Volumen mit einem
Auslaßstut/cn.
Die /u prüfende Membran war durch eine
Metallsinterplatte auf der Permeatseite abgestuft: die
Abdichtung der Apparatur erfolgte durch Teflon-Dichtungsringe zwischen Oberteil und Membran sowie
.Sinterplatte und Unterteil der verschraubbaren Apparatur.
Die Beschickungsseite der Membran stand unter dem hydrostatischen Druck der Beschickungsflüssigkeit bei
Atmosphärendruck, auf der Permeatseite der Membran wurde das Permeat laufend abgesaugt. Dazu war de
Auslaßstutzen der Apparatur durch eine Leitung über 3 hintereinander geschaltete Kühlfallen, die mit einer
Trockeneis-Aceton-Mischung gekühlt wurden, mit einer Vakuumpumpe verbunden.
In den Kühlfallen wurde das Permeat praktisch völlig kondensiert. Der Druck auf der Permeat-Seite wurde
zwischen den Kühlfallen und der Vakuumpumpe gemessen und betrug nur wenige Torr; seine in den
einzelnen Beispielen wechselnde Größe hing anscheinend im wesentlichen von der erreichten Dichtigkeit
der Apparatur ab. Die wirksame Membranfläche betrug 39.6 cm-'.
Die einzelnen Versuche wurden über verschieden lange Zeiten zwischen 0.5 und 7 Stunden durchgeführt.
Um die bei längerer Versuchszeit entstehenden Konzentrationsänderungen des zu trennenden Flüssigkeitsgemisches
auszugleichen wurde das kondensierte Permeat in bestimmten Zeitabständen nach Entnahme
10
einer Analysenprobe wieder in die Beschickung zurückgegeben und vermischt.
Bei der Durchführung der Beispiele wurden die entsprechend nach I bis X hergestellten Membranen
verschiedener Dicke verwendet; die zu trennenden Gemische wurden auf eine Temperatur von 25" C
erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten.
pür die einzelnen Beispiele ist in nachstehender
TaDrIIe I angegeben:
1. Nr. des Beispiels
2. Art der Membran, gekennzeichnet durch die
Nummer der Hcrstcllutigsweise
3. Dicke der Membran in u
4. Bestandteile des zu trennenden Gemisches
5. Zusammensetzung (Gew.-11Zo)
a) der Beschickung
b) des Permeats
b. Permeationsgeschwindi^kcit
7. Der Trennungsfaktor \
8. Der Druck auf der Permeat-Seitc in mbar
Die erreichte Trennung bzw. Anreicherung ist durch den Trennungsfaktor λ angegeben, der ein Maß für die
selektive Permeabilität der Membran darstellt; er ist nach folgender Gleichung berechnet
( Hr ί Ui
in der Ci,iund Cnn die Konzentrationen von A und Sim
Pcrmcat sowie C\f und C'uf die entsprechenden Konzentrationen
im zu trennenden Gemisch bedeuten, wobei A jeweils die abzutrennende und B die andere
oder die übrigen Komponenten des Gemisches bedeutet.
Als Maß für die Geschwindigkeit oder den Zeitbedarf der 1 rennung ist die Permeationsgeschwindigkeit angegeben;
d. h. im Einzelversuch erhaltene Permeatmengen in Gramm sind auf eine Membranfläche von 1 m2 und
eine Versuchsdauer von einer Stunde umgerechnet.
Beispiel | Membrane | Dicke | Bestandteile | Zusammensetzung | Permeat | Permea- | Λ | 6 | Va |
-Jr. | hergestellt nach rler- |
des Gemisches | (C)ew.-%) | tionsrate | kuum | ||||
stellungs- | Beschickung | 40 | 4.7 | ||||||
weise | [μ] | 60 | [g/m* Std.] | [mbai | |||||
la | Ia) | 46 | B (Benzol) | 10 | 54 | 91 | 4 | 2,0 | |
C (Cyclohexan) | 90 | 46 | |||||||
Ib | Ia) | 46 | B | 20 | 63 | 146 | 4 | 2,0 | |
C | 80 | 37 | |||||||
Ic | la) | 46 | B | 30 | 80 | 360 | 2,4 | 2,0 | |
C | 70 | 20 | |||||||
ld | la) | 46 | B | 50 | 85 | I 290 | 2.5 | 2.0 | |
C | 50 | 15 | |||||||
le | la) | 46 | B | 70 | 91 | 2 480 | 2,7 | 1.6 | |
C | 30 | 9 | |||||||
If | Ia) | 46 | B | 80 | 96 | 3 740 | 6 | 1,6 | |
C | 20 | 4 | |||||||
Ig | Ia) | 46 | B | 90 | 40 | 4 530 | 4,5 | 1.6 | |
C | 10 | 60 | |||||||
2a | la) | 16 | B | 10 | 53 | 71 | 4,1 | 5,3 | |
C | 90 | 47 | |||||||
2b | Ia) | 16 | B | 20 | 63,5 | 207 | 4 | 5,3 | |
C | 80 | 36,5 | |||||||
2c | la) | 16 | B | 30 | 80 | 585 | 2,25 | 6,67 | |
C | 70 | 20 | |||||||
2d | Ia) | 16 | B | 50 | 84 | 1 800 | 2,5 | 6,67 | |
C | 50 | 16 | |||||||
2e | Ia) | 16 | B | 70 | 91 | 4 500 | 1,5 | 6,67 | |
C | 30 | 9 | |||||||
2f | Ia) | 16 | B | 80 | 93 | 7000 | 2,5 | 6,67 | |
C | 20 | 7 | |||||||
2g | la) | 16 | B | 90 | 91 | 10000 | 6,67 | ||
C | 10 | q | 3a | ||||||
3 | Ia) | 16 | Benzol | 80 | 7 025 | 8,0 | |||
Methylcyclopentan | 151 | 76 | 1,4 | ||||||
Cyclohexan | 5/ | 24 | |||||||
4 | la) | 28 | Toluol | 50 | 76 | 747 | 16,0 | ||
(""vpJQhgvan | 50 | 24 | |||||||
5a | Ia) | 52 | Benzol | 70 | 3 171 | 16,0 | |||
Dioxan | 30 | ||||||||
lOitsct/iing | Membrane | 11 | 26 | Bestandteile | 27 629 | Permeat | 12 | ft | 1,7 | Va | |
Beispiel | hergestellt nnnn 1—I λ f |
des Gemisches | kuum | ||||||||
Nr. | MdLn MCI- stellungs |
Dicke | 80 | Permea- | 5,5 | ||||||
weise | 20 | tionsrate | [mbar] | ||||||||
Ia) | Benzol | 58 | 6,3 | 16,0 | |||||||
5b | [μ] | Äthylacetat | 42 | [g/m2 Std.] | |||||||
Ib) | 52 | B (Benzol) | Zusammensetzung | 73 | 3 233 | 9 | 0,66 | ||||
6a | C (Cyclohexan) | (Gew.-%) | 27 | ||||||||
Ib) | 41 | B | Beschickung | 90 | 76 | 10 | 2,0 | ||||
6b | C | 10 | |||||||||
Ib) | 41 | R | 70 | 96 | 217 | H | 2,0 | ||||
6c | C | 30 | 4 | ||||||||
Ib) | 41 | B | 20 | 97 | 480 | 11 | 5,3 | ||||
6d | C | 80 | 3 | ||||||||
Ib) | 41 | B | 30 | 99 | I 360 | 2,5 | 5.3 | ||||
6e | C | 70 | I | ||||||||
Ib) | 41 | B | 50 | 52 | 2 540 | 2,5 | 5,3 | ||||
6f | C | 50 | 48 | ||||||||
II | 41 | B | 70 | 71,5 | 4 150 | 3,1 | 2,13 | ||||
7a | C | 30 | 28,5 | ||||||||
Il | 42 | B | 80 | 88 | 1 100 | 3,3 | 1,7 | ||||
7b | C | 20 | 12 | ||||||||
Il | 42 | B | 90 | 93 | 1 100 | 2,7 | 2,0 | ||||
7c | C | 10 | 7 | ||||||||
Il | 49 | B | 30 | 96 | 995 | 1,9 | 2,0 | ||||
7d | C | 70 | 4 | ||||||||
Il | 42 | B | 50 | 74 | 1 280 | 1.8 | 2,0 | ||||
7e | C | 50 | 26 | ||||||||
II | 42 | Benzol | 70 | 79 | 2 170 | 2,95 | 0,8 | ||||
8 | Methanol | 30 | 21 | ||||||||
II | 42 | Benzol | 80 | 85,5 | 2 636 | 22 | 0,8 | ||||
9 | Äthanol | 20 | 14,5 | ||||||||
Il | 42 | Benzol | 90 | 99,5 | 2 350 | 11 | 13,3 | ||||
10 | Isopropanol | 10 | 0,5 | ||||||||
III | 42 | Benzol | 60,5 | 99 | 1 792 | 1.6 | 1,06 | ||||
11 | Cyclohexan | 39,5 | 1 | ||||||||
IH | 45 | Toluol | 67,6 | 71 | 250 | 1,6 | 14,66 | ||||
12 | Cyclohexan | 32,4 | 29 | ||||||||
III | 33 | Benzol | 66,7 | 77 | 267 | 8,1 | 0,8 | ||||
13 | Methanol | 33,3 | 23 | ||||||||
III | 26 | Benzol | 90 | 97 | 2 835 | 2,2 | 0,66 | ||||
14 | Äthanol | 10 | 3 | ||||||||
IV | 26 | Benzol | 90 | 77 | 1895 | 1,8 | 33,3 | ||||
15 | Cyclohexan | 10 | 23 | ||||||||
IV | 29 | Benzol | 60,5 | 79 | 650 | 2,9 | 0.86 | ||||
16 | Methanol | 393 | 21 | ||||||||
IV | 23 | Benzol | 67.6 | 92 | 2 754 | 49,7 | 0,86 | ||||
17 | Äthanol | 32,4 | 8 | ||||||||
ig | V | 23 | Benzol | 80 | 993 | 2 302 | 1,7 | 9,3 | |||
i | 18 | Cyclohexan | 20 | 03 | |||||||
i | V | 21 | Benzol | 60,5 | 72 | 2 350 | 1,7 | 13,3 | |||
sä | 19 | Methylcyclopenthan Cyclohexan |
39,5 | 28 | |||||||
V | 27 | Benzol | 67,6 | 77,5 | 1581 | 49,7 | 0,8 | ||||
20 | Methanol | 32,4 | 223 | ||||||||
I | V | 38 | Benzol | 80 | 993 | 1733 | 0,8 | ||||
i | 21 | Äthano! | 20 | 03 | |||||||
VI | 38 | Benzol | 80 | 1 205 | 14,6 | ||||||
22 | Cyclohexan | Ui Üü | |||||||||
44 | 60,5 | 626 | |||||||||
I | 393 | ||||||||||
67,6 | |||||||||||
32,4 | |||||||||||
80 | |||||||||||
20 | |||||||||||
Membrane | 13 | 26 | Bestandieile | 27 629 | Permeat | 14 | a. | Va | |
hergestellt nach Her |
des Gemisches | kuum | |||||||
stellungs- | Dicke | 98,5 | Permea- | ||||||
weise | 1,5 | tionsrate | [mbar] | ||||||
■'ort sei zu ng | VII | B (Benzol) | 99.5 | 28,2 | 6,67 | ||||
Beispiel | [μ] | C (Cyclohexan) | 0.5 | [g/m* Sld.] | |||||
Mr. | VIl | 18 | B | Zusammensetzung | 99.5 | 630 | 49,7 | 6.67 | |
C | (Gev.-%) | 0,5 | |||||||
VII | 18 | B | Beschickung | 99,5 | 990 | 22 | 6.67 | ||
23a | C | 0.5 | |||||||
VIII | 18 | B | 70 | 99,5 | 1 670 | 49,7 | :6.o | ||
23b | C | 30 | 0,5 | ||||||
VIII | 13 | B | 80 | 84 | 515 | 22 | 16.0 | ||
23c | 20 | 16 | |||||||
IX | 13 | B | 90 | 86 | 934 | 12,2 | 3.33 | ||
24a | C | 10 | 14 | ||||||
IX | 25 | B | 80 | 92 | 600 | 6,15 | 3.33 | ||
24b | C | 20 | 8 | ||||||
IX | 25 | B | 90 | 95 | I 270 | 4.9 | 3.33 | ||
25a | C | 5 | |||||||
IX | 25 | B | 30 | 99 | 3 220 | 4.75 | 3.33 | ||
25b | C | 70 | 1 | ||||||
IX | 25 | B | 50 | 97 | b450 | 11 | 3.33 | ||
25c | C | 50 | 3 | ||||||
X | 25 | B | 70 | 98 | 7 560 | 32.4 | 9.3 | ||
25d | C | 30 | 2 | ||||||
X | 14 | B | 80 | 99,5 | 780 | 12.2 | 9.3 | ||
25e | C | 20 | 0,5 | ||||||
X | 14 | B | 90 | 94 | 3 400 | 22 | 9.3 | ||
26a | C | 10 | 6 | ||||||
X | 14 | B (Benzol) | 50 | 94 | 4 350 | 15,6 | 26.66 | ||
26b | H (n-IIexan) | 50 | 6 | ||||||
X | 10 | B | 80 | 95 | 749 | 6.7 | 26.66 | ||
26c | H | 20 | 5 | ||||||
X | 10 | B | 90 | 97.5 | 2410 | 4,75 | 26,66 | ||
27a | H | 10 | |||||||
X | 10 | B | 50 | 3 970 | 4,3 | 26.66 | |||
27b | H | 50 | |||||||
10 | 70 | 6 160 | |||||||
27c | 30 | ||||||||
80 | |||||||||
27d | 20 | ||||||||
90 | |||||||||
10 | |||||||||
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Abtrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen der FormelU)R„(I)
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