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Verfahren zur Gewinnung von Phenolen-Man hat bisher Teersäuren aus
öl und Teer hauptsächlich mit Natronlauge extraliiert, die Phenolatlösung von den
Neutralölen abgeschieden und klargedampft und dann mit einer wäßrigen Mineralsäure
oder mit Kohlensäure die Phenole in Freiheit gesetzt. Wendet man ein Mineralsäureneutralisierungsverfahren
an, so ist das entstandene Natriumsulfat nicht weiter verwendbar. Neutralisiert
man dagegen mit Kohlensäure, so wird das erhaltene Natritimcaxbonat mit Calciumhydroxyd
zu Natriumhydroeyd I;austitiziert und aus dem Calciumcarbotiat durch Brennen wieder
Kohlensäure gewonnen.
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Die Re-enerierung von Natriuniliydroxyd aus Natriumcarbonat, die im
allgemeinen auf Te:ersätir,eanlägc.n ausgeführt wird, steigert die Herstellungskosten
#in erheblichem Mali.-.
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Die vorliegende-Erfindung betrifft nun ein Verfahren, bei dem sich
die Verwendung von Kohlensäure bei . der Behandlung der Phnölatlauge erübrigt und
somit die hierfür erforderlichen Einrichtungen erspart werden.
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Es wurde gefunden, daß man für die Phenölatgewinnung die bei der Elektrolyse
von Natritimcarbonat entwickelte natriumhydroxydhaltige Kathodenlösung und für die
Zersetzung der Phenolate die natriumbicarbonathaltige Anodenlösung' verwenden kann.
Die dabei entstehende Natriumcarbonatlösung wird dann wieder elektrolysier t. \
atritunhydroxyd und Natriumbicarbonat werden von einer bestimmten Natriumcarbonätlösung
in, entsprechenden Anteilen gebildet, wobei der Anteil des Natriumbirarbonats ich
wesentlichen-ausreicht, um die aus dein Natriumhydroxyd gebildete Plicnolatlauge
zu zersetzen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist in Fig. i teilweise dia-rarnmafisch.
und teilweise ini Seitenaufriß eines 'I'cil.es der bei dem Prozeß angewandten Vorrichtung
dargestellt.
Fig.2 ist ein Diagramm einer abgeänderten Farm des
Verfahrens.
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Fig. i stellt eine elektrolytische Zelle dar, vorzugsweise von der
Bauart eines bipolaren mehrzelligen Generators oder eines Generators der Filterpressenbauart.
Der Generator i besteht aus einer Anzahl Eisenelek= trodenplatten 2, die in einem
Gerüst 3 miteinander verschraubt sind, voneinander lelektrisch isoliert und durch
Membranen poröser Art (nicht dargestellt) -getrennt sind. Jede Platte-hat an beiden
Seiteneine mittlere Aussparung, und jedes Pl.attenp.aar bildet eine Zelle, die durch
.eine Membran getrennt wird. Die eine Seite jeder Platte hat ;einen Nickelbezug,
der die Anode eileer Zelle bildet, während die andere Seite .aus Eisen besteht,
das die Kathode einer nebenliegenden Zelle bildet.
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Eleltrolysiert - man die Natriümcarbonat-Lösung, so erzeugt man auf
jeder Kathode Nätriumhydroxyd -und, auf jeder Anode NTatriumbicarbonat: Die Lösungen
werden ge= trennt von jeder Kathoden- bnv. Anodenhammer abgezogen.
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Die Natriümcarbonatlösung, welche .etwa 215 bis 36o g Nätrium.carbonat
im Liter Wasser enthält, wird mittels ,einer Pumpe 5 durch eine Rohrleitung 6 in
-ein offenes Ende 7 eines Vertikalrohres 8 gepumpt. -Aus dem Rohr 8 fließt die Lösung
durch Rohreg und io. Aus dem Rohr g gelangt die Lösung an den Boden der Anodenkammer
jeder Zelle durch Anschlüsse i i. Aus dem Rohr io fließt die Lösung in .eine obere
Zone der Kathodenkammer einer jeden Zelle durch die Verbindung 12.
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Die Lösung, welche Natriumbicarbonat ezihält, -wird aus. einer oberen
Zone der Anodenhammer einer jeden Zelle abgezogen und fließt durch die Anschlüsse
13 in ein Rohr 1q., welches mit einem Überlauf 15 versehen ist. Die Lösung, welche
Natriumhydroxyd enthält, -wird aus dem Boden der Kathodenkammer jeder Zelle abgezogen
und gelangt durch Anschlüsse 16 in ein Rohr 17, welches mit einem Überlauf 18 versehen
ist. -Das Rohr S -besitzt einen Überlauf i g, wodurch die überschüssige Natriumcarbonatlösung
in den Behälter 4. zurückgegeben -wird, um auf diese Weise eine gleichmäßige Höhe
der Elektrolyte in den Zellen zu behalten.
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Die in der Kathodenkammer einer Zelle hergestellte Natriumhydroxydlösunn-
hat ein höheres spezifisches Gewicht als die Natriumcarbonatlösung -und setzt sich
daher auf dem Boden der Kathodenkammer ab, von wo aus sie abgelassen wird.
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Die in der Anodenkammer hergestellte Natriumbicarbonatlösung hat ein
niedrigeres spezifisches Gewicht als die Natriumcarbonat-Lösung und steigt daher
in der Anoden, kammer empor, von wo ,aus .sie abgezogen wird.
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Die Gasaustritte 2o -und 21, die entsprechend mit der Kathoden- und
Anodenkammer einer jeden Zelle verbunden sind, sind so ausgebildet,- daß Wasserstoff
und Sauerstoff entfernt werden können, -im für gewünschte Zwecke Verwendung zu finden.
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Die Stromdichte auf den Platten kann zwischen 5 und 14Amp. je Quadratdezimeter
schwanken. Die Zelle mag eine Temperatur von et<va 6o bis 8o° haben. Man erreicht
immer hohe Wirkungsgrade, wenn man N atriumcarbonat in einer Menge von etwa 3 1
in der Stunde je kWh in die Kathodenkammer und etwa 4.,51 in der Stunde je 1:.W11
in die Anodenkammer leitet.
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Die Kathodenlösung, welche bis zu i 5 0'o Natriumhydroxyd enthält,
wird mit dem Teeröl in einem Scheiden 25 in innige Berührung gebracht. Das Teeröl
enthält z: B. 2o bis 40% Teersäure. Von Zeit zu Zeit können Untersuchungen vorgenommen
werden, um die Konzentration zu prüfen.
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Die Temperatur in dem Scheider 25 wird bei etwa 5o bis 70'
gehalten.
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Das NTeütralöl -wird aus dem Abscheider entfernt und die Phenolatlauge
mit der Anodenlösung aus dem Rohr 15 in innige Be-Yührung gebracht, und zwar in
dem Scheider 25 oder in einem entsprechenden Gefäß 27, -beispielsweise in
einem Behälter, welcher mit. einem Rührwerk ausgerüstet ist: Als vorteilhaft hat
sich die Verwendung der Anodenlösung bei der Temperatur .ergeben, bei iveleher sie
aus dem Generator i kommt, beispielsweise bei etwa 6o bis 8o°. Temperatunen oberhalb
8o° in dem -Generator sind .wegen der zu heftigen Gasentwicklung unerwünscht. Temperaturen
dagegen, die erheblich unter 6o° in dem- Generator liegen, verursachen eine unnötige
Steigerung des Widerstandes. Die besten Zellentemperaturen stimmen mit den gewünschten
Temperaturen überein, die für die Zersetzung der Phenolate angewandt werden.
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Die in dem Behälter 27 frei gemachten Teersäuren steigen aufwärts
lind können durch Absitzen oder durch Zentrifugieren entfernt- werden. Die Natriiuncarbonatlösung
-wird in den Behälter 4: zurückgegeben.
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Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann dadurch noch verbessert
werden, daß man gegebenenfalls eine oder mehrere Stufen vorsieht, wie in Fig. 2
dargestellt ist. -- ' -Die Natriumhydroxydlösung aus der elektrolytischen Zelle-i,
in. welcher Natriumcarbonat elektrolysiert wird, kommt mit dem Teeröl oder mit dem
Teer in einem Behälter
25 in innige Berührung. Die abgeschiedene-Phenolatlauge
schickt man in einen Behälter 27, in welchem sie mit der Anodenlösung aus Zelle
i innig vermischt wird. Vor der Behandlung der Phenolatlauge mit der Anodenlösung
kann letztere in einem Behälter 33 verwendet werden, um aus den vorher abgeschiedenen
Teersäuren aus dem Behälter 27 Phenolat zu entfernen, das noch in den Teersäuren
enthalten sein kann.
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Das in dem Behälter 27 gebildete Natriumcarbonat wird in einen Behälter
34 geleitet und mit etwa io 0!o Neutral-ölen aus dem -Behälter 25 vermischt, um
möglichst viel Teersäure zu entfernen, die oft noch in der @Natrituncarbonätlösung
enthalten ist, wenn sie das Gefäß 34 erreicht. Die öle mit einem niedrigen Säuregehalt
leitet man in den Behälter 25, um die Teersäure daraus zu gewinnen.
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Falls die aus dem Behälter 34 entfernte Natriumcarbonatlösung noch
Spuren von' Teersäuren enthält, kann man sie in einem Gefäß 35 elektrolytisch oxydieren.
Dieses Gefäß kann in den Stromkreis mit dein .Generator 37 eingebaut werden; der
den Strom an die Zelle i liefert. Das Gefäß 35 von bekannter Ausführung -besteht
aus einem schmalen Behälter von etwa 6 bis io mm Breite.-Die größeren, gegenüberliegenden
Seitenwände des Behälters, die aus Metall bestehen und voneinander isoliert sind,
-bilden die positiven und negativen Elektroden.' Die \Tatriumcarbonatlösung gelangt
in den Behälter 35 an einem Ende in der Nähe -des Bodens und wird an dem anderen
Ende durch öffnungen in einer gewünschten Höhe abgezogen. Sämtliche in der Carbonatlösung
enthaltenen Säuren werden dadurch schnell oxydiert, und die anfallenden Oxydationsprodukte
können leicht aus der Carbonatlösung durch ein Filter 36 abgeschieden werden. Die
anfallende gereinigte Natriumcarbonatlösung wird alsdann in die Zelle i in oben
beschriebener Weise geleitet. -Irgendwelche Verluste können durch Einführung von
frischer Bicarbonatlösung in das Gefäß 27 oder von frischer Natrituncarbonatlösung
in den Behälter .1 ausgeglichen Stnerden.
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Das vorliegende Verfahren kann für die. Entphenolierung sämtlicher
kohlenwasserstoffhaltigen öle, wie Steinkohlenteer der Tief-oder Hochtemperaturverkokun5
- sowie - der Petroleumöle, einschließlich Schmieröle, angewandt werden. Gegebenenfalls
kann die Phenolatlösung sich in einem besonderen Gefäß .absetzen, bevor sie mit
der Anodenlösung verarbeitet wird. Das Phenolat kann ferner vor einer weiteren Verarbeitung
eingedampft werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung kann auch Borax oder Natriumtetraboratlösung
elektrolysiert werden, @um Natrium, hydroxyd und Borsäure zu gewinnen. Natritunhy
dr oky d kann für die Bildung, Borsäure für die Zersetzung der Plienolate angewandt
werden.
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Es kann ferner Kaliumcarbonatlösung elektrolysiert werden, um Kaliumhydroxyd
und Kaliumcarbonat zu erzeugen und an Stelle der entsprechenden Natriumverbindungen
zu verwenden.
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In der Beschreibung der vorliegelzden Erfindung wird der Ausdruck
Phenol im weitesten Sinne gebraucht und umfaßt auch z. B. die Kresole, Xylenole,
Naphthole und verschiedene andere Phenole.