DE835735C - Verfahren zur Gewinnung von reinem Alkohol - Google Patents

Description

• Verfahren zur Gewinnung von reinem Alkohol Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von reinem, zu Trinkzwecken geeignetem Alkohol aus Cellulosezucker, vornehmlich aus vergorenen Sulfitablaugen und Holzz@nckerwürzen.
• Bei den bis heute am meisten angewendeten Verfahren zur Destillation und Rektifikation von Alkohol wurden Maischen, Würzen, vergorene Sulfitablaugen, Holzzuckerwürzen od. digl. zunächst in einer Maischekolonne einer Entgeistu:ng und tei;lweisen Konzentration unterworfen und der Geist unmittelbar einer angeschlossenen Destillier- bzw. Rektifizierkolonne zugeführt. Man erhielt unter Abzug einer geringen 'Menge Vorlauf, der vornehmlich leicht siedenden Aldehyd enthielt, aus Sulfitablaugen oder Holzzuckerwürzen den normalen Sulfit- oder Holzzuckersprit, an den keine besonderen Anforderungen in bezug auf Reinheit gestellt werden konnte. Ein kleiner Vorlauf von z bis 5% wurde meist an dem sich an den Dephlegmator und Luftkühler anschließenden Kondensatorrücklauf abgezogen.
• Diese bekannten Rektifizierkolonnen waren an bestimmten Böden mit Einrichtungen zum Abziehender Fuselöle versehen, die aber nur die Entfernung der Hauptmenge des entstandenen Fuselöls gestatteten, während ein Teil desselben mitverdampfte und in die oberen Böden der Rektifizierkolon:ne gelangen konnte und dem Rohalkohol bei Verarbeitung vergorener Sulfitablauge den charakteristischen Sulfitgeruch und -geschmack erteilte. Es war auch bereits bekannt, auf einen bestimmten Boden einer Verstärkungskolonne Wasser, gegebenenfalls in Mischung mit Natronlauge, zu leiten, und zwar zu dem Zwecke, daß die Ansamm- Jung von leichtflüchtigen Stoffen auf die höheren Böden der Verstärkungskolonnen beschränkt blieb (Deutsche Patentschrift 627 874). In Schweden wendete man ein ähnliches Verfahren zum Abziehen von Terpenen aus . Sulfitsprit -an (Svensh Pappersti,dning Heft 4 vom 9. Februar 1944).
• Um :den Alkohol noch von Paral-dehyd und anderen Aldehy dverbind:ungen sowie von Borneo- zti befreien, wurde -der auf 5o Volumprozent verdünnte Alkohol über aktive Kohle filtriert. Nach treueren Vorschlägen wurde ein Zusatz von Weinstei.irsäure oder einer sonstigen dieser nahestehenden Säure zu dem Rohalkohol vor der Rektifizierung vorgeschlagen, und zwar zur Spaltung der Aldehydverbindungen und zur '\?erhinderuiig unerwünschter Sekundärreaktionen (Wochenblatt für Papierfabrikation 1932, S. 1o9).
• U m aus dem nach bekannten klassischen Verfahren destillierten Rohalkohol zu einem Alkohol von hoher Reinheit zu kommen, hat man auch Verfahren angewandt, in Nachkochkolonnen mit eingebauten Heizschlangen oder in einer zweiten Rektifizierkolonne den Alkohol nach vorheriger Verdünnung auf einen Gehalt von 40 bis 800/0 Alkoholgehalt einer zweiten Destillation zu unterziehen. Da hierbei größere Wassermengen mit dem zu reinigenden Alkohol nochmals erhitzt werden mußten, ergab sich als beträchtlicher Nachteil dieser Verfahren ein hoher Dampfverbrauch.
• Bei der Erzeugung von absolutem Alkohol durch Verwendung wasserentziehender Mittel oder sonstige Behandlungen wurden für Trinkalkohol ebenfalls ergänzende Reinigungsverfahren angewendet, soweit mit diesen Verfahren vergorene Sulfitablaugen oder Holzzuckerwürzen verarbeitet worden sind.
• Nach den bekannten klassischen Verfahren ließ sich somit bei der Herstellung von Alkohol aus Sulfitablauge od. dgl. der Methylalkohol mit den übrigen Nebenbestandteilen entweder nur weitgehend herabdrücken oder mit erheblichem Kostenaufwand bei zahlreichen Nachdestillationen vollständig entfernen.
• Die Erfindung besteht nun darin, daß der Alkohol in zwei Fraktionen zerlegt wird, und zwar in Äthylalkohol .großer Reinheit in einem Verhältnis voll 50 bis 8500, vornehmlich 75 bis 85°'0, sowie in Methanol und Vorlauf, und zwar beträgt diese vom Dephlegmator- oder Kondensatorrücklauf abgezogene Fraktion 15 bis 5o%, vornehmlich 15 Iris 25% vom Gesamtalkohol. Bei Verwendung einer Rektifizier- und Nachkochkolon.ne erweist es sich als vorteilhaft, in der Rektifizierkolonne den Äthylalkohol am olleren Teil der Kolonne abzuziehen und diesen vorgereinigten Ätliylalkoliol mit etwa 94 bis 96% Alkoholgehalt in einer oder zwei indirekt beheizten Nachkochkolonnen, ohne Verdünnung bzw. Dampfzusatz, zu destillieren sowie in diesen Nachkochkolonnen eine Vorlaufmenge von 15 bis 25%, bestehend aus Äthylalkohol mit größerem Gehalt an Methanol und Aldehyden, abzuziehen, den Äthylalkoliol größter Reinheit dagegen in an sich bekannter \\'eise von einem der unteren Böden zu entnehmen. Bei einer Rektifizierkolonne finit 42 Kochböden muß der Ätlivlalkoli(-)laliztig etwa an dem 2j. bis 35. Bod=en angesetzt werden.
• Nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit in einer kombinierten Maische- und Rektifizierkolonne der üblichen Bauart der Rohalkohol schon weitgehend in verschiedene Be's:taridteile zerlegt werden, die einesteils frei von Verunreinigungen sind, auf der anderen Seite an diesen unerwünschten Verunreinigungen angereichert 'sind, so daß sich die vorgereinigte Flauptfraktion in kontinuierlichem Verfahren in den Nachkochkolonnen bei verringertem Dampfverbrauch vollständig reinigen läßt. Weitere 'Merkmale der Erfindung erstrecken sich auf Besonderheiten der Fuselölabzüge sowie auf eine -Maßnahme zur Entfernung der Geschmacksstoffe aus dem Rohalkohol und auf die Aufarbeitung der verschiedenen Alkoholfraktionen.
• In Verbindung mit einer sclieniatischen Darstellung ist nachstehend eine beispielsweise Ausführungsform der I?rfindung beschrieben.
• An eine Maischekolonne i schließt sich eure Rektifizierkolonne 2 an, in welche über die Leitung 3 die Alkoholdämpfe, d. h. der sog. Geist, mit den Dampfbrüden gelangen.
• Im unteren Teil dieser Kolonne 2 befinden sich die Fu:selötabzüge. Erfinchingsgemäß ist ein Fuselöializug 4 auf die untersten vier bis sieben Böden der Rektifizierkolonne verlegt, so daß etwa bis zum achten Boden die Hauptmasse des Fuselöls aus dem Alkohol entfernt ist. Hierauf wird dein nächstfolgenden Boden durch eine Leitung 5 eine bestimmte -[enge Wasser zugesetzt und dadurch die Konzentration des Alkohols auf diesem Boden herabgesetzt. Man erreicht, daß eine weitere in dem :11kohol hoher Konzentration gelöste geringe Menge an Fuselöl ausgeschieden wird und in einer zweiten Zone der unmittelbar über dem Wasserzulauf liegenden Böden sich ansammelt und durch die Abzüge 6 abgeleitet werden kann. Der. Zulauf an Wasser wird durch eine Meßuhr 7 so geregelt, daß im oberen Teil der Rektifizierkolonne noch der gewünschte Gehalt von etwa 94 bis 96% Alkohol vorhanden ist. Durch diesen doppelter- Abzug von Fuselöl bei 4 und 6 jeweils auf drei Kochböden gelingt es, Alikolrol abzutreiben, in dem kauirr noch abzutreiben, nachzuweisen ist.
• Weitere Verunreinigungen im Rohalkohol sind Acetate .und Ester. Diese werden auf die Weise zerstört, daß dem etwa auf dem achten bis zwölften Boden durch die Leitung 5 zulaufenden Wasser eine bestimmte Menge von Natronlauge, Sodalösung od. dgl., z. B. vom Gefäß 8 aus, ->eigemischt wird. Die Natronlauge bewirkt, daß die in dem Rohalkohol vorhandenen Ester und Acetate verseift werden. Während die Säuren im Wasser gelöst bleiben und nach unten durch die FuselölalizÜge 4 und 6 ablaufen, steigen die frei gewordenen Al:deliy de mit dem Alkohol auf die höheren Böden der Kolonne.
• In den höheren Böden konzentriert sich der Alkohol in der bekannten Weise, enthält aber noch die genannten leichtflüchtigen :Aldehyde und auch etwa 3 bis 4% Methylalkohol. Um den Äthylalkohol von den leichter flüchtigen Bestandteilen zu trennen, wird wie folgt verfahren: Man zieht den vorgereinigten Äthylalkohol großer Reinheit, d. h. sog. Reinsprit als erste Fraktion, durch eine Leitung 9. etwa zehn bis zwölf Böden unterhalb des Kopfes der Kolonne, und zwar bei 42 Böden etwa am 26. his 32. Boden ab, auf dem der Gehalt von etwa 94 bis 96 Gewichtsprozent Alkohol gerade noch erreicht wird. I)ie leichtflüchtigerenAnteile Methyl-;tlk0liol und :@cetal<tehvd konzentrieren sich am Kopf der Kolonne und in dem über die Leitung io angeschalteten Ikphlegmator i i. Aus dessen Rücklauf 12 wird als z@-,-eite Alkoholfraktion Äthylalkohol mit größerem (rehalt an Methanol und Aldehyden, d. h. sog. Sekundasprit, durch die Leitung 13 abgenommen. An den Dephlegmator schließen sich die üblichen Kühlvorrichtungen, und zwar Kondensator 14 und Kondensator r40 an, die dazu dienen, den Rücklauf zu vervollständigen. I?s besteht auch die Möglichkeit, den Abzug 13 von Methanol und Vorlauf am Kondensator 14 vorzusehen. Ein Vorlaufabzug von 2 bis 5% hinter dem 1Con(letisator 14°, wie er bisher üblich war, erübrigt sich nach dem vorliegenden Verfahren. Ein Vorlaufrücklauf 12 in die Kolonne kann in besonderen Fällen wegfallen, um sozusagen mit dem Dephlegtnator die Kolonne zu erweitern. In diesem Fall muß der Abzug 9 etwas höher liegen, und der .Xletlianolal)zug ist an dem Luftkühler anzubringen.
• Beide Alkoholabzüge 9 und 13, welche man in Behälter 15 hzw. 16 sammelt, werden über je eine Nteßuhr 17 bzw. 18 geführt, die es erlauben, die aus den beiden Alkoholfraktionen entnommenen Mengen aufeinander abzustimmen. Es hat sich gezeigt, daß bei Verarbeitung von Rohalkohol aus Sulfitablauge, d. 11. von Rohsulfitspri.t, bei einem Abzug durch Leitung 13 än Sekundasprit von vornehmlich 15 bis 25% des Gesamtalkohols sich bereits am unteren Abzug 9 75 bis 85 0/0 Äthylalkohol von größerer Reinheit ergibt, der etwa nur 0,3 bis o.5% \letli%^lalkohol und o,oi % Aldehyd enthält. Dieser vorgenannte Alkohol ist für viele Zwecke verwendungsfähig, die dem Sulfitsprit verschlossen waren. so u. a. auch für die Körperpflegemittelindustrie.
• Um den vorgereinigten Alkohol auch für Trinkzwecke verwertbar zu machen, wird in einer Aufkochkolonne i9 ohne jede Verdünnung mit Wasser, durch Nvelche die bisher üblichen Reinigungsverfahren ausgezeichnet waren, eine erneute Rektifizierung nach dem gleichen Prinzip der kontinuierlich fraktionierten Destillation vorgenommen wie in der ersten Rektihzierkolonne. Im einzelnen arbeitet diese nachgeschaltete Kolonne folgendermaßen: Der untere Raum 2o der Kolonne ist mit einer Heizschlange 21 versehen und enthält keine Kochböden. aber diesen beheizten Teil sind etwa 35 bis 4o K(xltl)iiclc» wie hei einer normalen Rektilizierkolottne angeordnet. Daran schließen sich wie üblich der Iephlegtnator 22, Kondensator 23 uni Kondensator 24 an. Etwa am dritten bis fünften Boden wird über eine Leitung 25 der vollständig gereinigte Äthylalkohol größter Reinheit, ,d. h. sog. Primasprit, in den Behälter 31 abgezogen. Am Rücklauf 26 des Dephlegmators 22 wird mit einer Leitung 27 Äthylalkohol mit größerem Gehalt an Methanol und Aldehyden, d. h. weiterer Sekundasprit, abgenommen. Gegebenenfalls kann noch vom Kondensator 24 ein Rücklauf in die Leitung 27 eingeführt werden. Beide Alkoholabzüge 25 und 27_ laufen über je eine Meßuhr 29 bzw. 30 in die Sammelbehälter 31 bzw. 16, die es erlauben, die abgezogenen Mengen auf die erforderliche Höhe einzustellen. Bei 10 bis 20% Abzug von Sekundasprit durch die Leitung 27 wird in dein Abzug 25 aus erfindungsgemäß vorgereinigtem Rohsulfibsprit ein Primasprit mit der gewünschten, einwandfreien Beschaffenheit und Eignung für Trinkzwecke erhalten. Der Aldehy:dgehalt und Methylalkoholgehatt ist analytisch kaum mehr nachweisbar, und zwar liegt dieser unter o,o5 % und der Aldehydgehalt unter o,ooi 0/0. , Gegebenenfalls läßtsich der im Behälter 16 von beiden Kolonnen gesammelte Sekundasprit in einer gleichgebauten Rektifizierkolonne 2 für kontinuierlichen Durchlauf, unter Abzug von etwa 15 bis 25% am oberen Abzug, ebenfalls in vorgereinigten Alkohol von guter Beschaffenheit verwandeln, der in einer Nachkochkolonne i9 nochmals destilliert, wiederum einen Primasprit ergibt. Auf diese Weise können beispielsweise aus ioo 1 Rohsulfitsprit etwa 75 bis 85 1 Primasprit gewonnen werden mit 94 bis 95% Alkoholgehalt, während 15 bis 25% als Spiritus zweiter Qualität anfällt, der etwa 25 % Methylalkohol .und 2% Aldehyd enthält. Dieser Sekundasprit kann unter Umständen auch unmittelbar gemäß der Erfindung in Aufkochkolonnen zu Pritriasprit verarbeitet werden.
• Eine weitere Möglichkeit besteht darin, aus dem Sekundasprit des Sammelbehälters 16 den Methylalkohol durch eine Absol.utierung, beispielsweise mit Wasser erstziehenden Mitteln, von dem Äthylalkohol abzutrennen. Bei einer solchen Aufarbeitung können z. B.- aus ioo 1 Roh.sulfitsprit 4o 1 Primasprit mit 94 bis 96% Alkoholgehalt, 46 1 absoluter Alkohol und 4 1 Methanol erhalten werden.
• Um auch die letzten Spuren geschmacksfremder Stoffe aus dem Primasprit zu entfernen, erweist es sich als vorteilhaft, in den unteren Destillationsraum 20 der Nachkochkolonne ,geeignete absorbierende oder sonstige verbessernde Stoffe 32 einzufüllen. Für diesen Zweck haben sich als geeignet erwiesen: Nichtflüchtige Säuren, wie Weinsäure, Citronensäure bei Gegenwart von metallischem Kupfer oder auch auf keramische Füllkörper niedergeschlagene Metalle, wie Silber usw. Ebenso sind verwendbar: Silberwolle, Aktivkohle, Kieselsäurepräparate usw. Von Zeit zu Zeit muß diese Füllung 32, die sich mit geringen Mengen schwersiedender Stoffe angereichert 'hat, abgelassen, regeneriert und erneuert werden. Der nach diesem Verfahren erhaltene Primasprit ist für alle Zwecke, einschließlich Genußzwecke und medizinischchirurgische Zwecke, geeignet.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Gewinnung von reinem, zur Trinkbranntweinverarbeitung ,geeignetem Alkohol aus Cellulosezucker, vornehmlich aus vergorenen Sulfitablaugen oder Holzzuckerwürzen in Maische-, Rektifizier- und Nachkochkolonnen mit Vorlaufabzug, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkohol in zwei Fraktionen zerlegt wird, und zwar .in Äthylalkohol in einem Verhältnis von 5o bis 85 % sowie in Methanol und Vorlauf im Verhältnis von 15 bis 5o% vom Gesamtalkohol nach Abzug vom Dephlegmator- oder Luftkühlerrücklauf.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Entgeistung der Maische der gewonnene Rohalkohol in einer an sieh bekannten Rektifizierkolonne in zwei Fraktionen zerlegt wird und der vorgereinigte, am oberen Teil der Kolonne abgezogene Äthylalkohol mit etwa 94 bis 96% Alkoholgehalt in einer oder zwei indirekt beheizten Nachkochkolonnen, ohne Verdünnung bzw. Dampfzusatz, destilliert und in ihrem oberen Teil jeweils eine Vorlaufmenge von 15 bis 250/0, bestehend aus Äthylalkohol mit größerem Gehalt an Methanol und Aldehyden, abgezogen, der Äthylulkohol größter Reinheit dagegen von einem der unteren Böden entnommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Äthylalkohol mit geringen Verunreinigungen an Methylalkohol und Aldehyden bei einer Rektifizierkolonne mit 42 Kochböden etwa am 25. bis 35. Boden abgezogen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Äthylalkohol mit größerem Gehalt an Methanol und Aldehyden in Rektifizier- und Nachkochkolonnen in Äthylalkohol größter Reinheit und Spiritus zweiter Qualität aufgearbeitet wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der -2#tliN,lalkoliol mit größerem Gehalt an Methanol und Aldehyden zur Trennung,des Methylalkohols vom Äthylalkohol einer an .sich bekannten Behandlung mit wasserentziehenden Mitteln unterzogen wird.
6. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entfernung .der letzten Spuren geschmacksfremder Stoffe aus dem Äthylalkohol größter Reinheit in dem unteren keine Böden aufweisenden Destillationsrauni der Nachkochkolonne geeignete absorbierende Stoffe eingesetzt werden. ;. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rektifizierkolonne über dem Fuselölabzug ein meßbarer Wasserzulauf und darüber ein weiterer Fuselölabzug vorgesehen sind und jeder dieser Fuselölabzüge sich über mehrere Bödenerstreckt. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Spaltung von Acetalen und Estern dem zwischen den Fuselöl@abzügen zugeführten Wasser Natronlauge, Sodalösung od. dgl. beigemischt werden.