DE2627629C3 - Verfahren zur Abtrennung von aromatischen* Kohlenwasserstoffen aus Gemischen mit anderen organischen Verbindungen mit Hilfe von Kunststoffmembranen - Google Patents

Verfahren zur Abtrennung von aromatischen* Kohlenwasserstoffen aus Gemischen mit anderen organischen Verbindungen mit Hilfe von Kunststoffmembranen

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DE2627629C3
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    • B01D2323/30—Cross-linking

Description

ΙΪ
R eine Alkylgruppe mit I bis 3 Kohlenstoffatomen
und π eine der Zahlen 0 bis 3 bedeuten, wobei die
Reste R im Falle, daß 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 Hufe νοη Kunststöffmembranen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Trennung mit Membranen aus Polyurethan mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 500 μ durchführt.
25
Es ist bereits aus der US-PS 29 53 502 bekannt, aus einem azeotropen Gemisch von Benzol und Methanol i< > mittels einer nicht-porösen plastischen Membran aus Polyäthylen Benzol weitgehend abzutrennen und im Perme,at anzureichern.
Es ist ferner aus der US-PS 37 76 970 bekannt. Styrol aus einem Gemisch von Styrol und Äthylbenzol mit ΐΐ Hilfe einer semipermeablen Membran aus bestimmten Polyurethanelastomeren abzutrennen und im Permeat anzureichern.
Das vorliegende Verfahren zur Abtrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen der Formel
(I)
in der ·τ>
R eine Alkylgruppe mit I bis 3 Kohlenstoffatomen
und η 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 r> gekennzeichnet, daß man die Trennung mit Membranen aus Polyurethan mit einer Dicke von 0,5 bis 500 μ durchführt.
Als Alkyl mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen seien Methyl, Äthyl, Propyl und Isopropyl genannt. to
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: ηϊ
aliphatischc. gradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffe mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen wie η-Hexan, n-Heptan, 2-Methyl- und 5-Methylhexan, 2^-Dimethylpentan, 2,4-Dimethylpentan, 2^2,3-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 Ci- bis Ο,-Alkyl und besonders
durch Methyl und Äthyl; insbesondere seien genannt Methyicyclopentan, Cyclohexan und Methylcyclohexan;
aliphatische und cycloaliphatischeAlkohole.dieden vorgenannten Kohlenwasserstoffen entsprechen, insbesondere niedere aliphatische Alkohole wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobuianol, terL-Butanol und Äthylenglykol; aliphatische und cycloaliphatische Äther, die sich von den vorgenannten Kohlenwasserstoff-^ ableiten, insbesondere Tetrahydrofuran und Dioxan; Ester niederer aliphatischer Carbonsäuren mit niederen aliphatischen Alkoholen wie Essigester.
Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Abtrennung der Verbindungen der Formel (I) von aliphatischen und alicyclisuhen 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 Kege^der Siedepunkte durch Destillation, nicht-oder ψιτ urjter erheblichen Schwierigkeiten auftrennen lassen. :*■*·*· ... *
Die Durchführung- dts- 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 Polyethern mit einem Molekulargewicht von etwa 500 bis 5000 und Schmelzpunkten vorzugsweise unter 60'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 Ausgangsmaterialicr seien beispielsweise genannt: Polyester der Kohlensäure und aliphatischer Dicarbonsäuren mit 2 bis etwa to 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-Alomen, wobei die Dialkohole auch zur Erniedrigung der Schmelzpunkte der Poly-
ester im Gemisch eingesetzt werden können; Polyester aus niedermolekularen aliphatischen Lactonen und «-Hydroxycarbonsäuren, bevorzugt aus Caprolacton bzw.w-Hydroxycaprinsäure; ferner Polyalkylenätberdiole, speziell Polytetramethylene therdiole, Polytrimetby- lenätherdiole, Polypropylenglykol oder entsprechende Copolyäther.
Als Diisocyanate werden bevorzugt aromatische Diisocyanate wie Toluylendiisocyanat, m-Xylylendüsocyanat, araliphatische Diisocyanate wie Diphenyl- meihan-4,4'-diisocyanat oder auch aliphatische und cycloaliphatische Diisocyanate wie Hexamelhylendiisocyanat und Dicyclohexylmethan^'-diisocyanat verwendeL
Diese Ausgangsmaterialien können gegebenenfalls mit zusätzlich eingesetzten Dialkoholen auch zu sogenannten Präpolymeren umgesetzt und anschließend mit weiteren Di- oder Polyhydroxylverbindungen und Dioder Polyisocyanaten und gegebenenfalls weiteren Kettcnverlängerungsmittcln erneut polymerisiert wer- 2» den.
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 Potycyanate als Ausgangsmaterialien eingesetzt werden.
Eine dreidimensionale Vernetzung läßt sich jedoch auch erreichen, wenn man noch freie Hydroxyl- to und/oder Isocyanat-Oruppen enthaltende zweidimensional vernetzte Polyurethane anschließend mit trifunktionellen Alkoholen und/oder Isocyanaten weiter umsetzt.
Gleichfalls lassen sich solche dreidimensional ver- y> netzten 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 -to Melamin-Harzen erhalten.
Beim Verfahren der Erfindung werden bevorzugt filmbildende elastische Polyurethane verwendet, die als sogenannte »Einkomponenten-PUR« mit einer Kennzahl (Äquivalente) v,
NCO , NCO
OH OH + NH2
größer als 1,0, etwa im Bereich 1,02 bis 1,1, hergestellt werden. %
Dabei werden als Diole insbesondere Butandiol-1,4-Adipinsäurcpolyester, Hexamethylenglykol-1,6-Adipinsäurepolyesler 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-düsocyanat in Frage. Als Kettenverlängerungsmittel werden bevorzugt Äthylenglykol, Butandiol-1,4, Äthanolamin und Diamino-dicyclohexyl-methan ver- <,o wendet.
Zu dieser Gruppe gehören auch Polyurethane, die aus einem Prepolymeren mit freien Hydroxylgruppen, einem Diol und Diisocyanat mit einer Kennzahl
NCO Oll
ii 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 Polyoi wie Trimethylolpropan und gegebenenfalls einem Kettenverlängerer wie 1,3-ButylengIykoI und einem Diisocyanat vernetzt worden sind. Zu dieser Gruppe der »Zweikomponenten-PUR« gehören auch solche Polyurethane, die anschließend mit Formaldehyd- oder Melaminharzen weiter vernetzt wurden.
Diese bevorzugt verwendeten !Umbildenden 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 bis 450) verwendet werden. Insbesondere ist die Verwendung solcher Membranen, die aus Polymeren hergestellt sind, bereits für die Wassercntsalzung durch umgekehrte Osmose in großem Maßstab in Gebrauch und ihre Herstellung und technische Verwendung gut 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 erfindungsgemäßen 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 03 bis 500 μ, besonders 10 bis 100 μ.
Es ist bekannt, derartige Membranen durch poröse Träger zu stutzen, damit sie der mechanischen Beanspruchung 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 Oberfläche 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 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 erfindungsgemäBen 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 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 Beschickungsseite der Membran in Berührung zu bringen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in einem 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 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 K nlenwasserstoffen 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
1. Das verwendete Polyurethan wurde aus
21,9Gew.-Teilen Hexandiol-l,6-polycarbonat
(mittleres Molekulargewicht
etwa 2000);
5,4 Gew.-Teilen Isophorondiisocyanat;
2,7 Gew.-Teilen Diamino-dicyclohexyl-methan
hergestellt.
a) Eine 30%ige Lösung (Gewicht/Volumen) des Polyurethans in einem Gemisch von Toluol, Isopropylacetat 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 Abdunsto; des Methanols und Trocknen des Films wurde er wie vorstehend unter a) beschrieben gemessen und seine Dicke festgestellt.
II. Das verwendete Polyurethan wurde aus
71,4 Gew.-Teilen eines Butandiol-l,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-
phenylcarbodiimid;
0,2 Gew.-Teilen Äthylen-bis-stearinsäureamid
hergestellt.
J5 30Gew.-Teile dieses Polyurethans wurden in 70 Volumen-Teilen eines Gemisches von Dimethylformamid und Methylethylketon (3 :2) gelöst.
Aus dieser Lösung wurden wie in Beispiel la) beschrieben Filme verschiedener Dicke hergestellt.
III. Das verwendete Polyurethan wurde aus
1 Moleines Präpolymeren aus
2 Mol Butandiol-M-adipinsäure-polyester
(Molekulargewicht etwa 900) und
1 Mol Toluylendiisocyanat (durchschnittliches
Molekulargewicht etwa 2000);
3 Mol Äthylenglykol und
4 Mol Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat
hergestellt.
30Gew.-Teile dieses Polyurethans wurden in 75 Volumen-Teilen eines Gemisches aus gleichen Teilen Dimethylformamid und Methylethylketon gelöst und aus dieser Lösung wie unter Beispiel 1a) Filme verschiedener Dicke hergestellt.
IV. Das verwendete Polyurethan wt'rde aus
043 Mol Hexandiol-polycarbonat (mittleres Molekulargewicht etwa 2000);
0,47MuI Butandiol-l,4-adipinsäure-polyester (Mol etwa 2250);
3 Mol Butandiol-1,4;
4 Mol 4.4'-Diisocyanato-diphenylme:han
hergestellt.
30Gew.-Teile dieses Polyurethans wurden in 70 Volumen-Te'fen 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-1,4-adipinsäure-polycster
(mittleres Molekulargewicht etwa 2250): 4,56 Mol Äthyienglykoi;
0.24 Mol Butandiol-1,4; '
5,80 Mol 4,4'-Diisocyanato-diphenylmelhan
hergestellt.
30Gew.-Teile dieses Polyurethans wurden in 70 Volumen-Teilen eines Gemisches von Dimethyl- ι« formamid und Methylethylketon (3 :2) gelöst und aus dieser Lösung, wie unter la) beschrieben, Mime verschiedener Dicke hergestellt.
VI. Das verwendete Polyurethan wurde aus
1,0 Mol Butandiol-1,4-adipinsäure-polyester
(mittleres Molekulargewicht etwa 2250); 2,5 Mol Äthyienglykoi;
0,5 fviui ΑΐΓιάίΊϋιάΓιΊίΓι,
4,0 MoH^'-Diisocyanato-diphenylamin )()
hergestellt.
30Gew.-Tcile 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 2~> verschiedener Dicke hergestellt.
VII. 100 g der gemäß Il hergestellten Polyurethan-Lösung wurden mit einem Gramm einer Lösung von
60,2Teilen2,4-/2,6-Diisocyanatotoluol-Gcmisch.
10,1 TeilenTrimethylolpropan,
6.2 Teilen 1.3-Butylenglykol und
25,5TeilenÄthylacetat
und einem Gramm einer Lösung von π
315.00 Teilen Dichioräthan.
315,00 Teilen Äthylacetat,
49,00 Teilen eines Diurcthans aus Mcthyldi-
äthanolamin und Phenylisocyanat,
21,00 Teilen Titan-tetra-stearylat,
14.00 Teilen Essigsäure und
1,75 Teilen Acetanhydrid
versetzt.
a) Aus dieser Lösung wurden mit einem Filmschiit- -r> ten mit einstellbarer Spaltbreite Filme unterschiedlicher Dicke auf Glasplatten gezogen und 1 Stunde bei 140°C getrocknet. Anschließend wurde die Folie von der Glasplatte abgelöst und ihre durchschnittliche Stärke durch Mittelung über die an verschiedenen Stellen in ,<> üblicher Weise gemessenen Werte festgestellt.
VIII. Wie unter VII beschrieben wurden 100 g 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 50%igen Lösung eines Melamin-Formaldehyd-Harzes in Isobutanol und 0,1 g einer Lösung von t>o
20 g N-Methyl-morpholin-toluolsulfonat in
64 g Wasser und
16 g Isopropanol
versetzt und aus dieser Lösung, entsprechend Vila). b5 Filme hergestellt.
X. Das verwendete Polyurethan war wie folgt erhalten worden. Ein Polyester aus 7,2 MoI Hexamethylenglykol-1,6 und 5,35 Mol Adipinsäure wurde mit einem Mol Toluylendiisocyanal zu einem Präpolymer umgesetzt.
82,4 Gew.-Teile dieses Präpolymeren wurden anschließend mit 17,6 Gew.-Teilen Toluylendiisocyanat zum Polyurethan umgesetzt.
Eine 30-Gew.-%-Lösurig dieses Polyurethans in Äthylacetat wurde mit je 5Gew.-°/o, bezogen auf
eines Polyurethans aus
14.7 Gcw.-Tcilcn Trimcthylolpropan,
6,3Gew.-Tcilen Butandiol-1,3 und
79,0 Gew. Teilen Toltiylendiisocyan.it
und einer Lösung von
315.00 Gew.-Teilen Dichioräthan,
315.00 Gew.-Teilen Äthylacetat.
49,00 Gcw.-Teilcn eines Diurcthans aus MethylutiiihiitHMiiiMifi und rriL'iiyiisocyanat.
21.00 Gew.-Teilen Titan-tctra-stearylat.
14,00 Gew.-Teilen Essigsäure und
1,7 Gew.-Teilen Acetanhydrid
versetzt und aus der so erhaltenen Lösung Filme hergestellt, die eine Stunde lang bei !40 bis 150"C getrocknet wurden.
B. Trennungen
Beispiele 1 bis 27
In den nachstehenden Beispielen wurden zur Ermittlung der Permeationsdaten der. wie unter I bis X beschrieben, hergestellten Membranen eine zusammenschraubbare Meßapparatur eingesetzt, deren obere Hälfte aus einer zylinderförmigen Kammer mit einem Füllvoliimen von 300 ml bestand, in die das zu trennentle Gemisch, die Beschickung, eingefüllt wurde. Das Unterteil der Apparatur war eine etwa halbkugelförmige Abdeckung von geringem Volumen mit einem Auslaßstutzen.
Die zu prüfende Membran war durch eine
UUt VJt.1 I V. I
111(1131.111.
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 dp' 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
9 10
einer Analysenprobe wieder in die Beschickung Die erreichte Trennung bzw. Anreicherung ist durch
zurückgegeben und vermischt. den Trennungsfaktor λ angegeben, der ein Maß für die
Bei der Durchführung der Beispiele wurden die selektive Permeabilität der Membran darstellt; er ist entsprechend nach 1 bis X hergestellten Membranen nach folgender Gleichung berechnet verschiedener Dicke verwendet; die zu trennenden >
Gemische wurden auf eine Temperatur von 25°C
erwärmt und auf dieser Temperatur gehalten. χ __ ^ u· χ ' «»
Ru die einzelnen Beispiele ist in nachstehender C111, CΛβ Tabelle I angegeben:
U)
t. Nr. des Beispiels in der Ci^ und C/ipdic Konzentrationen von Λ und /Jim
2. Art der Membran, gek( nnzeichnet durch die Permeat sowie C.\f und Cef die entsprechenden Kon-Nummer der Herstellungsweise zentrationen im /u trennenden Gemisch bedeuten,
3. Dicke der Membran in μ wobei A jeweils die abzutrennende und B die andere
4. Bestandteile des zu trenne iden Gemisches r> oder die übrigen Komponenten des Gemisches
5. Zusammensetzung (Gew.-9'o) bedeutet.
a) der Beschickung Als Maß für die Geschwindigkeit oder den Zeitbedarf
b) des Permeats der Trennung ist die Permeationsgeschwindigkeit ange-
u. PcFiMCdiiümgciCilwiiluigkcii gCuCil, u. h. HVi Lii'i/.clVci'äüci'i L'i liuliciit: Pciiiieaiiiieiigt'll
7. Der Trennungsfaktor <\ _>o in Gramm sind auf eine Membranfläche von 1 m2 und
8. Der Druck auf der Permeat-Seite in mbar eine Versuchsdauer von einer Stunde umgerechnet.
Tabelle I
Beispiel Membrane Dicke Bestandteile Zusammensetzung Permea- α Va-
Nr. hergestellt des Gemisches (Gew.-%) tionsrate kuum
nach Her-
stellungs- Beschickung Permeat
weise [μ] [g/m2 Std.] [mbar]
la Ia) 46 B (Benzol) 10 40 91 6 2,0
C (Cyclohexan) 90 60
Ib la) 46 B 20 54 146 4,7 2,0
C 80 46
lc Ia) 46 B 30 63 360 4 2,0
C 70 37
ld Ia) 46 B 50 80 I 290 4 2.0
C 50 20
le Ia) 46 B 70 85 2 480 2,4 1,6
C 30 15
If Ia) 46 B 80 91 3 740 2.5 1,6
Γ ?η ο
Ig la) 46 B 90 96 4 530 2,7 1,6
C 10 4
2a Ia) 16 8 10 40 71 6 5,3
C 90 60
2b Ia) 16 3 20 53 207 4,5 5J
C 80 47
2c 'a) 16 3 30 63,5 585 4,1 6,67
C 70 36.5
2d Ia) 16 ü 50 80 1800 4 6,67
C 50 20
2e la) 16 B 70 84 4 500 2,25 6,67
C 30 lfe
2f Ia) 16 B 80 91 7 000 24 6,67
C 20 9
2g Ia) 16 B 90 93 10000 U 6,67
C 10 7
3 Ia) 16 Benzol 80 91 7 025 2,5 8,0
Methylcyclopentan 151
Cyclohexan 5 ]
4 Ia) 28 Toluol 50 76 747 32 16,0
Cyciohexan 50 24
5a Ia) 52 Benzol 70 76 3 171 1,4 16,0
Dioxan 30 24
lortscl/unp Membrane Dicke Bestandteile Zusammensetzung Permeat Permea- 1.7 Va
Beispiel hergestellt
ηηηΗ I lap 		des Gemisches (Gew.-%) lionsratc kuum
Nr. MdLTl ΠCΓ"
stellungs		 Beschickung 80 5.5
weise [μ] 20 [g/nV Std.] [mbar]
la) 52 Benzol 70 58 3 233 6.3 16.0
5b Äthylacetat 30 42
Ib) 41 B (Benzol) 20 73 76 9 0.66
6a C (Cyclohexan) 80 27
Ib) 41 B 30 90 217 10 2.0
6b C 70 10
Ib) 41 B 50 96 480 O 2,0
6c C 50 4
Ib) 41 B 70 ΙΊΤ
-Jt 		1 J60 I I 5.J
6d C 30 3
Vu) Λ I
*t I 		ti
IJ 		UA
fJ\J 		99 £. j*r\j 2.5
UC C 20 1
Ib) 41 B 90 52 4 150 2.5 5.3
6f C 10 48
Il 42 B 30 71.5 1 100 3.1 2.13
7a C 70 28,5
Il 42 B 50 88 t 100 3.3 1.7
7b C 50 12
Il 49 B 70 93 995 2.7 2.0
7c C 30 7
Il 42 B 80 96 I 280 1.9 2.0
7d C 20 4
Il 42 B 90 74 2 170 1.8 2.0
7e C 10 26
II 42 Benzol 60.5 79 2 636 2,95 0.8
8 Methanol 39.5 21
U 42 Benzol 67.6 85,5 2 350 22 0,8
9 Äthanol 32,4 14.5
Il 42 Benzol 66.7 99,5 1 792 11 13,3
10 Isopropanol 33.3 0.5
III 45 Benzol 90 99 250 1.6 1.06
11 Cvclohexan 10 1
III 33 Toluol 90 71 267 1.6 14.66
12 Cyclohexan 10 29
III 26 Benzol 60,5 77 2 835 8.1 0.8
13 Methanol 39,5 23
III 26 Benzol 67.6 97 1 895 2.2 0.66
14 Äthanol 32.4 3
IV 29 Benzol 80 77 650 1,8 33.3
15 Cyclohexan 20 23
IV 23 Benzol 60.5 79 2 754 23 0,86
16 Methanol 39.5 21
IV 23 Benzol 67,6 92 2 302 49,7 0.86
17 Äthanol 32,4 8
V 21 Benzol 80 99,5 2 350 93
18 Cyclohexan 20 0,5 1,7
V 27 Benzol 80 1581 13,3
19 Methylcydopenthan 15) 72 1,7
Cyclohexan 51 28
V 38 Benzol 60,5 77,5 1733 49,7 0,8
20 Methanol 39,5 22,5
V 38 Benzol 67,6 99,5 1 205 0,8
21 Äthanol 32,4 0,5
VI 44 Benzol 80 626 14.6
22 Cyclohexan 20
13
14
lorlsct/imii
Beispiel
Membrane hergestellt nach Herstellungsweise
Dicke
[μ]
Bestandteile des Gemisches Zusammensetzung (Gcw.-%)
Beschickung Permeat
Permeationsratc
[g/nV Std.]
Vakuum
[mbar]
23a 23b 23c
24 ;i
24b
Zia
25b
25c
25d
25e
26a
26b
26c
27a
27b
27c
27d
VII
VII
VII
VIII
VIII
iX
IX
IX
IX
IX
18 18 18 13 13 25 25 25 25 25 14 14 14 10 10 10 10
B (Benzol)
C (Cyclohexan)
B (Benzol)
H (n-Hexan)
B H
80 20 90 10 80 20 90 10 JO 70 50 50 70 30 80 20 90 10 50 50 80 20 90 10 50 50 70 30
98,5 1.5
99,5 0,5
99,5
0,5 99,5
0,5 99,5
0,5 84 16 86 14 92
8 95
5 99
1 97
3 98
2 99,5
0,5 94
6 94
6 95
97,5
630 28,2 6 67
990 49,7 6,67
1 670 22 6,67
515 49,7 16,0
934 22 16,0
600 12,2 3,33
I 270 6,15 3,33
3 220 4,9 333
6 450 4,75 3,33
7 560 11 3,33
780 32,4 9,3
3 400 12,2 9.3
4 350 22 9,3
749 15,6 26,66
2410 6,7 26,66
3 970 4,75 26,66
6 160 4,3 26,66

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zur Abtrennung von aromatischen Kohlenwasserstoffen der Formel
    ID
    in der
    in
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