Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von Halogenen aus Stoffgemischen, umfassend den Schritt des Kontaktierens eines Halogene der Formel X ₂ mit X = F, Cl, Br und/oder I umfassenden Stoffgemisches mit einer ersten ionischen Flüssigkeit der Formel Ai ^n" X„ , wobei Al ⁿ⁺ ein organisches Kation darstellt, X ein Anion darstellt, n = 1, 2 oder 3 ist und X die gleiche chemische Bedeutung wie in dem Halogen der Formel X ₂ innehat.

Es existiert eine Reihe von chemischen Prozessen, bei denen elementare Halogene als Reaktanden eingesetzt werden oder im Laufe der chemischen Umwandlungen im Prozess entstehen und aus den erhaltenen Produkten wieder abgetrennt werden müssen. So enthält beispielsweise das im Deacon- Verfahren gewonnene Chlor gas unter anderem noch Sauerstoff und andere, darunter auch inerte Gase. Die in der Regel praktizierte Kondensation des Chlorgases unter tiefen Temperaturen und hohen Drücken ist hierbei mit einem hohen Energieaufwand verbunden.

Im Stand der Technik werden einige Ansätze zur Speicherung von Gasen vorgeschlagen, bei denen ionische Flüssigkeiten eingesetzt werden. Hierbei nutzt man unter anderem den sehr niedrigen, beziehungsweise tür technische Prozesse zu vernachlässigenden Dampfdruck der ionischen Flüssigkeiten aus, welcher nachfolgende thermische Trennprozesse erleichtert. Weiterhin nutzt man diese Eigenschaft in der Destillation von Stoffgemischen.

So beschreibt WO 02/074718 A2 ein Verfahren zur Trennung von engsiedenden, homo- und heteroazeotropen Gemischen unter Verwendung von ionischen Flüssigkeiten. Durch die Selektivität und das ungewöhnliche Eigenschaftsprofil der ionischen Flüssigkeiten sei das Verfahren aus Kostengesichtspunkten und energetischen Aspekten der konventionellen Extraktivrektifikation überlegen. Der Prozess zur Trennung von Flüssigkeiten oder kondensierbaren Gasen im kondensierten Zustand zeichnet sich dadurch aus, dass ein Entrainer benutzt wird, der eine ionische Flüssigkeit ist und eine Veränderung des Trennfaktors der zu trennenden Komponenten abweichend von eins bewirkt und dass die ionische Flüssigkeit in einer Gesamtkonzentration von 5 bis 90 Mol- %, bevorzugt 10 bis 70 Mol-%, in der flüssigen Phase vorliegt.

Die Trennung kann durch Extrakti vr ekti fikati on in einer Kolonne durchgeführt werden, wobei die unter den vorgesehenen Bedingungen leichtsiedende Komponente oder Komponenten am Kopf der Kolonne erhalten werden, während alle anderen Komponenten als Sumpfprodukt zusammen mit dem Entrainer am Sumpf der Kolonne anfallen, das Flüssiggemisch am Sumpf der Kolonne (Sumpfprodukt und Entrainer) so aufgearbeitet wird, dass der Entrainer wiedergewonnen werden kann und die Komponenten des Sumpfproduktes als weitere Fraktion anfallen, die Kolonne im üegenstrom betrieben wird, oberhalb des Feeds der zu trennenden Komponenten der Entrainer in die Kolonne zugeführt wird.

DE 101 54 052 AI betrifft thermische Trennprozesse, wie extraktive Rektifikation und Extraktion, die dadurch gekennzeichnet sind, dass ionische Flüssigkeiten bzw. deren Gemische mit oder ohne weiteren Zusatzstoff als selektive Lösungsmittel (Entrainer bei der extraktiven Rektifikation, Extraktionsmittel bei der Extraktion) zur Trennung aromatischer von nichtaromatischen Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden.

WO 2005/016483 beschreibt ein Verfahren zur Auftrennung azeotroper oder engsiedender Gemische durch eine Extraktiv-Rektifikation, bei welcher ionische Flüssigkeit als Entrainer eingesetzt wird, wobei man schwersiedendes Sumpfprodukt durch einen Seitenstrom gasförmig aus der Kolonne abzieht.

WO 2006/029788 AI betrifft ein Verfahren zur Trennung von Chlorwasserstoff und Phosgen, welches sich dadurch auszeichnet, dass in einem Schritt a) eine Mischung aus Chlorwasserstoff und Phosgen mit einer ionischen Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird, in der zumindest ein Teil des Chlorwasserstoffs gelöst wird, und danach in einem Schritt b) der in der ionischen Flüssigkeit gelöste Chlorwasserstoff abgetrennt wird.

US 2006/0226072 AI offenbart ein Verfahren zur Lagerung und Freisetzung von Fluiden mitteis eines Behältnisses, welches für das selektive Freisetzen des Fluids eingerichtet ist. Das Behältnis enthält eine ionische Flüssigkeit. Das Fluid wird zur Aufnahme hierin mit der ionischen Flüssigkeit kontaktiert und es tritt im Wesentlichen keine chemische Veränderung in der ionischen Flüssigkeit und im Fluid auf. Das Fluid wird dann aus der ionischen Flüssigkeit freigesetzt und aus dem Behältnis entnommen. Ähnliche Verfahren sind Gegenstand der Patentanmeldungen US 2006/0226073 A I und US 2006/0226074 AI der gleichen Anmelderin.

WO 2007/10961 1 Λ 1 beschreibt ein System und ein Verfahren zur Speicherung, zum Transport oder zur Freisetzung von Chiorgas. Hierbei wird das Chlorgas in organischen Salzen gelöst, welche mit Chlor nicht reagieren und welche den Dampfdruck des Chlorgases auf Normaldruck oder weniger herabsetzen. Chlorgas kann durch Erwärmen oder Anlegen eines Vakuums freigesetzt werden.

EP 1640654 AI offenbart eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Lagerung und Freisetzung von Gasen. Die Zusammensetzung umfasst eine ionische Flüssigkeit mit einem Anion und einem Kation; wenigstens ein Teil des hierin befindlichen Gases kann reversibel chemisch mit der ionischen

Flüssigkeit verbunden sein und optional ein unreagiertes Gas sein. Ein Verfahren zur Freisetzung eines Gases aus einer Mischung umfassend eine ionische Flüssigkeit und ein oder mehrere Gase umfasst die Reaktion wenigstens eines Teils des Gases mit der ionischen Flüssigkeit unter Erhalt der Mischung, welche ein chemisch reagiertes Gas und eine ionische Flüssigkeit umfasst und das Trennen des chemisch reagierten Gases von der Mischung, wobei das chemisch reagierte Gas nach dem Trennschritt im Wesentlichen die gleiche chemische Identität wie das chemisch reagierte Gas vor dem Trennschritt besitzt. In dieser Patentanmeldung wird zwar die Möglichkeit erwähnt, dass Halogengase mit der ionischen Flüssigkeit reagieren können, allerdings existieren hierzu keine näheren Ausführungen und aus der übrigen Beschreibung kann nur der Eindruck gewonnen werden, dass Lewis-saure oder Lewis-basische Gase zur Verwendung in diesem Verfahren beabsichtigt sind. Solch eine Lewis-Reaktivität würde nach gängiger Vorstellung kaum auf elementare Halogene zutreffen, da sie kein Dipolmoment und demnach keine Polarität besitzen.

Es muss berücksichtigt werden, dass beispielsweise Verfahren zur Behandlung von stark polarem und saurem Chlorwasserstoffgas sich nicht ohne Weiteres auf unpolare bzw. ladungsneutrale, aber unter Umständen oxidierend reagierende Halogene übertragen lassen. Weiterhin wird bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zur Behandlung von Chlorwasserstoff und von Chlorgas betont, dass sich das Gas in den ionischen Flüssigkeiten physikalisch löst und nicht mit ihr reagiert. Da die physikalische Löslichkeit um Größenordnungen geringer ausfällt als die chemische Löslichkeit, muss hierdurch die behandelbare Gasmenge mit sehr großen Flüssigkeitsmengen kontaktiert werden. Die Kapazität des Verfahrens ist somit stark begrenzt und eingeengt. Wünschenswert wären daher weitere effiziente und selektive Verfahren, um elementare Halogene aus Stoffgemischen sowohl mit geringerem Energieaufwand als auch mit kleineren Flüssigkeitsmengen abzutrennen. Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, solche Verfahren bereitzustellen.

Erfindungsgemäß gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Abtrennung von Halogenen aus Stoffgemischen, umfassend den Schritt: a) Kontaktieren eines Halogene der Formel X ₂ mit X = F, Cl, Br und/oder I umfassenden Stoffgemisches mit einer ersten ionischen Flüssigkeit der Formel Al ⁿ⁺ X., . wobei Al ^n* ein organisches Kation darstellt, X ein Anion darstellt, n = 1 , 2 oder 3 ist und X die gleiche chemische Bedeutung wie in dem Halogen der Formel X - innehat; wobei das organische Kation Al ⁿ⁺ eine molare Masse von > 100 g/mol bis < 800 g/mol und > 7 bis < 85 nicht- Wasserstoffatome aufweist und wobei zumindest Schritt a) in einer Rektifikations-Kolonne durchgeführt wird. Ohne auf eine Theorie festgelegt zu sein wird angenommen, dass durch die Auswahl der ionischen Flüssigkeit unter Berücksichtigung des im Verfahren vorkommenden Halogens es zur reversiblen chemischen Reaktion unter Bildung von Polyhalogenidionen kommt. Beispielsweise werden

Trihalogenidionen gebildet: X ₂ t X ► X, . Mit weiterer Anlagerung des Halogens an das Produkt können auch höhere Polyhalogenidionen wie Pentahalogenidionen, etc. gebildet werden. ! lierbei beeinfiusst die Beschaffenheit des Kations der ionischen Flüssigkeit das Ausmaß der Bildung der Polyhalogenidionen. Dieses erlaubt eine einfache und, durch geeignete Auswahl der ionischen Flüssigkeit auch selektive Abtrennung des Halogens von anderen Bestandteilen des Stoffgemisches. Im Gegensatz zum reinen Lösen des elementaren Halogens in einer ionischen Flüssigkeit ermöglicht die chemische Fixierung auch eine breitere Auswahlmöglichkeit der Verfahrensparameter. So können beispielsweise der Betriebsdruck niedriger und die Betriebstemperatur im Schritt der Kontaktierung höher als in anderen Abtrennverfahren gehalten werden. Bei der Chlorgas ab trennung kann dann der sogenannte kryogene Bereich verlassen werden. Dadurch wird im Wesentlichen die elektrische Energie gespart, die notwendig ist, um niedrige Temperaturen in entsprechenden Aggregaten auf entsprechendem Leistungsniveau zu erzeugen.

Das in der ionischen Flüssigkeit gebundene Halogen kann beispielsweise durch Druckemiedrigung und/oder Temperaturerhöhung sowie durch das Verdrängen mit einem ausgewählten Fluid ( Prin ip der Partialdruckerniedrigung der zu desorbierenden Komponente) wieder freigesetzt werden. im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind ionische Flüssigkeiten solche Salze und Salzgemische von organischen mono- oder polyvalenten Kationen, welche unter den Bedingungen (insbesondere Druck und Temperatur), bei denen das Verfahren durchgeführt wird, flüssig sind.

Das eingesetzte Stoffgemisch umfasst mindestens ein elementares Halogen X ₂ sowie mindestens eine weitere, hiervon verschiedene Komponente, welche vom Halogen abgetrennt werden soll. Beispiele für weitere Komponenten sind Prozessgase wie zum Beispiel CO, C0 ₂ und Inertgase wie N _2. Andere Beispiele für Komponenten, von denen Halogene entfernt werden sollten, sind leichtflüchtige organische Produkte wie Methylisocyanat oder Methylbromid.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Anion X der ionischen Flüssigkeit dem Element, aus dem das Halogen X ₂ aufgebaut ist, entspricht. So wäre das Anion im Fall der Abtrennung von F ₂ aus dem Stoffgemisch Fluorid, im Fall der Abtrennung von Cl ₂ aus dem Stoffgemisch Chlorid, im Fall der Abtrennung von Br ₂ aus dem Stoffgemisch wäre das Anion Bromid und im Fall der Abtrennung von I ₂ aus dem Stoffgemisch lodid. Entsprechen sich die Elemente nicht, so ist die Bildung von Polyhalogenidionen nicht oder nur in einem sehr eingeschränkten Umfang zu erwarten. Darüber hinaus würden dabei Polyhalogenidionen aus verschiedenen Halogenidspezies entstehen, die bei der Regeneration des Anions der entstandenen ionischen Flüssigkeit Interhalogenverbindungen ergeben würden. Somit wäre eine Reinigung im Sinne der vorliegenden Erfindung de facto nicht mehr möglich: das reine Halogenprodukt wäre dann mit einer Interhalogenverbindung verunreinigt.

Vor der Annahme des Einflusses bei der Bildung von Polyhalogenidionen ist als Größenkriterium weiterhin vorgesehen, dass das organische Kation ΑΓ eine molare Masse von > 100 g/mol bis < 800 g/mol und > 7 bis < 85 nicht- Wasserstoffatome umfasst. "Nicht-Wasserstoffatome" sind hierbei alle Atome des Kations außer Wasserstoff, also C, N, O, P, etc. Vorzugsweise beträgt die molare Masse des Kations > 150 g mol bis < 600 g/mol und noch mehr bevorzugt > 250 g/mol bis < 400 g/mol. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Anzahl der nicht- Wasserstoffatome > 15 bis < 60 und noch mehr bevorzugt > 20 bis < 40 beträgt.

Das Kontaktieren des Stoffgemischs erfolgt im erfindungsgemäßen Verfahren in einer Rektifikationskolonne, in der die ionische Flüssigkeit in ausreichender Menge (hold-up) zur Verfügung steht und vom zu trennenden Stoffgemisch durchströmt wird. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Packungs- oder um eine Bodenkolonne sowie um eine Kolonne, die je nach den erforderlichen lokalen Bedingungen in der Kolonne abschnittsweise entweder mit Packung oder Böden bestückt ist.

Für die Abschnitte in der Packungskolonne eignen sich sowohl strukturierte als auch nichtstrukturierte Packungen mit geeigneter Anzahl der Reaktions- und Stoffaustauschstufen, die zum Beispiel nach einem entsprechenden mathematischen Modell bestimmt werden können. Für die Abschnitte der Bodenkolonne eignen sich Einbauten wie Siebböden, Glockenböden oder Ventilböden, deren Anzahl ebenfalls mit einem entsprechenden mathematischen Modell ermittelt werden können.

Für die bessere Effizienz der Trennoperation können bestimmte Kolonnensegmente, insbesondere Böden, auch mit internen Wärmeaustauschelementen bestückt werden, mit denen Wärmeeffekte (zum Beispiel Abfuhr der Reaktionswärme) vorteilhaft lokal und gezielt gesteuert werden können. Weiterhin können Seitenabzüge oder seitliche Einführungen von weiteren Feedströmen vorgesehen sein. Bedingt durch die Reaktion des Halogens mit ionischer Flüssigkeit zu Polyhalogenidionen lässt sich insgesamt auch von einer Reaktivrektifikation sprechen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der nachfolgend geschilderten Ausführungsformen weiter erläutert. Die Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das organische Kation ΑΙ ^ητ ein thermochemis ches Volumen von > 100 Ä ³ bis < 1000 Ä ³ auf. Das thermochemische Volumen kann hierbei gemäß dem in I I. Donald B. Jenkins et al., Inorg. Chem. 38(16) 1999, 3609-3620 beschriebenen Verfahren bestimmt werden. Vorzugsweise liegt das thermochemische Volumen in einem Bereich von > 1 15 Ä ³ bis < 885 Ä ³ und mehr bevorzugt von > 360 Ä ³ bis < 520 Ä ³ .

Eine Abschätzung des thermochemischen Volumens lässt sich auch mittels Rechenverfahren erhalten. So kann beispielsweise mittels des Programmpakets TURBOMOLE auf TZVP-BP -Niveau diese Größe berechnet werden.

Das thermochemische Volumen (berechnet) einiger Kationen ist in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt:

Kation Volumen |A'| Bemerkung

NH ₄ ⁺ 21

NH ₃ CH ₃ ⁺ 51 NH ₃ C ₂ H ₅ ⁺ 64 NH ₃ C ₃ H ₇ ⁺ 100 N(CH ₃ ) ₄ ⁺ 1 13 NH(C ₂ H ₅ ) ₃ ⁺ 1 77

N(C ₂ H ₅ ) ₄ ⁺ 199

ΜΜΙΜ 136 1 ,3 -Dimethylimidazolium

THTD 784 Trihexyltetradecylphosphoni

NBIÜ 405 T etrabutylammonium Βιι -,Βζ 429 Tr ibutylb enzylammonium

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das organische Kation Al ⁺ ausgewählt aus der Gruppe umfassend: 1 ,2,3-Trimethylimidazolium, 1 ,3,4,5-Tetramethylimidazolium, 1,3,4-Dimethylimidazolium, 1 ,3,4- Trimethylimidazolium, l ,3-Dibutyl-2-methylimidazolium, 1 , 3 -Dibutylimidazolium, 1 ,2- Dimethylimidazolium, 1 ,3 -Dimethylimidazolium, l-Benzyl-3 -methylimidazolium, l -Butyl-2,3- dimethylimidazolium, 1 -Butyl-2-ethyl-5-methylimidazolium, i-Butyl-2-ethylimidazolium, 1 -Butyl-2- metbylimidazolium, I -Butyl-3,4,5-trimethylimidazolium, 1 -Butyl-3,4-dimethylimidazolium, 1 -Butyl- 3 - ethylimidazolium, 1 -Butyl-3 -methylimidazolium, 1 -Butyl-4-methylimidazolium, I - Butylimidazolium, l-Decyl-3 -methylimidazolium, 1 -Dodecyl-3 -methylimidazolium, l-Ethyl-2,3- dimethylimidazolium, 1 -Ethyl-3 -methylimidazolium, 1 -Hexadecyl-2, 3 -dimethylimidazolium, 1 - Hexadecyl-3-methylimidazolium, l-Hexyl-2, 3 -dimethylimidazolium, l -Hexyl-3 -methylimidazolium, 1 -Methyl-2-ethylimidazolium, 1 -Methyl-3 -octylimidazolium, 1 -Methylimidazolium, l-Pentyl-3- methylimidazolium, 1 -Phenylpropyi-3 -methylimidazolium, 1 -Propyl-2, 3 -dimethylimidazolium, 1 - Tetradecyl-3-methylimidazolium, 2 , 3 -Dimethylimidazolium, 2 -Ethyl- 3 , 4-dimethylimidazolium, 3,4- Dimethylimidazolium,

1 ,2-Dimethylpyridinium, 1 -Butyl-2-ethyl-6-methylpyridinium, i-Butyl-2-ethylpyridinium, 1 -Butyl-2- methylpyridinium, 1 -Butyl-3 ,4-dimethylpyridinium, 1 -Butyl-3, 5-dimethylpyridinium, l -Butyl-3- ethylpyridinium, 1 -Butyl-3 -methylpyridinium, 1 -Butyl-4-methylpyridinium, 1 -Butylpyridinium,

1 -Ethylpyridinium, i-Hexyl-3 -methylpyridinium, 1 -Hexyl-4-methylpyridinium, 1 -Hexylpyridinium, 1 -Methylpyridinium, 1 -Octylpyridinium, 2-Ethyl-l ,6-dimethylpyridinium, 2- Ethyl- 1 - methylpyridinium, 4-Methyl- 1 -octylpyridinium,

1 , 1 -Dimethylpyrrolidinium, 1 -Butyl-i-ethylpyrrolidinium, 1 -Butyl- 1 -methylpyrrolidinium, 1 -Ethyl- 1 - methylpyrrolidinium, 1 -Ethyl-3-methylpyrrolidinium, 1-Hexyl-l -methylpyrrolidinium, 1 -Octyl- l - methylpyrrolidinium,

Guanidinium, Hexamethylguanidinium, N,N,N',N'-Tetramethyl-N"-ethylguanidinium, - Pentamethyl-N-isopropylguanidinium, N-Pentamethyl-N-propylguanidinium,

Benzyltriphenylphosphonium, Tetrabutylphosphonium, Trihexyl(tetradecyl)phosphonium, Tri-iso- butyl(methyi)phosphonium,

Butyltrimethylammon ium, Methyltrio ctyl ammonium , O ctyltrim ethylammonium,

Tetrabutylammonium, Tetraethylammonium, T etr amethylammonium und/oder Tributylmethyl- ammonium.

Besonders bevorzugte ionische Flüssigkeiten sind u n t e r d e n C h l o r i d e n Trihexyltetradecylphosphoniumchlorid, l -Benzyl-3 -methylimidazoliumchlorid und 1 -Methyl-3- octylimidazoliumchlorid. Aufgrund seiner thermischen Beständigkeit und seiner vergleichsweise niedrigen Viskosität ist Trihexyltetradecylphosphoniumchlorid sehr gut geeignet.

Besonders bevorzugte Bromide sind Tetradecyl(trihexyl)phosphoniumbromid, l -Decyl-3- methylimidazoliumbromid und 1 -I lexylpyridiniumbromid. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in Schritt a) die erste ionische Flüssigkeit Al ⁿ⁺ X„ als Mischung mit mindestens einer weiteren, von der ersten ionischen Flüssigkeit verschiedenen zweiten ionischen Flüssigkeit A2 ^m+ X _n! vor, wobei A2 ⁺ ein organisches Kation darstellt, X ein Anion darstellt, m = 1, 2 oder 3 ist und X die gleiche chemische Bedeutung wie in dem Halogen der Formel X innehat. Der Vorteil einer hinsichtlich der Kationen gemischten ionischen Flüssigkeit liegt insbesondere in der Möglichkeit, den Schmelzpunkt weiter zu erniedrigen. Besonders bevorzugte Kombinationen sind diejenigen, bei denen jede gewählte ionische Flüssigkeit für sich eine hohe Reaktivität mit dem Halogen aufweist. Grundsätzlich können die zuvor aufgezählten Kationen auch als Kation A2 ^m+ eingesetzt werden.

Tetrabutylammoniumchlorid ist eine sehr gute Wahl als Additiv für die Zumischung zu Trihexyltetradecylphosphoniumchlorid. So führt dessen Zugabe unter anderem zu einer Erhöhung der Absorptionsgeschwindigkeit und zur Verbesserung der Fließfähigkeit.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens herrschen in der

Rektifikationskolonne ein Druck von > 0,1 bar bis < 30 bar und eine Temperatur von > -50 °C bis < 200 °C. Bevorzugte Temperatur- und Druckbereiche sind > 0,5 bar bis < 20 bar und eine Temperatur von > 10 °C bis < 120 °C.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt a) weiterhin ein zusätzliches, vom Halogen X ₂ verschiedenes Gas in die Rektifikations-Kolonne, vorzugsweise in den Sumpfbereich, eingebracht. Auf diese Weise kann der Partialdruck von in der ionischen Flüssigkeit gelösten Gasen verringert werden, um diese auszutreiben. Beispielsweise kann Sauerstoffgas eingeleitet werden, um aus der ionischen Flüssigkeit sowohl gebundenes Halogen als auch gelöstes C0 ₂ auszutreiben.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses weiterhin die Schritte: bl) Entnehmen von mit dem H alogen X ₂ kontaktierte ionische Flüssigkeit aus der Rektifikationskolonne; b2) Einbringen der in Schritt b l ) entnommenen ionischen Flüssigkeit in eine erste Trenneinrichtung, welche eingerichtet ist, um das Halogen X ₂ zumindest teilweise freizusetzen; b3) teilweises Freisetzen des Halogens X ₂ aus der ionischen Flüssigkeit; b4) Einbring en d e r in S chritt b 3 ) erh altenen i oni s chen F lü s sigkeit in d i e Rektifikationskolonne.

Die erste thermische Trenneinrichtung kann beispielsweise eine thermische Trenneinrichtung wie ein Dünnschichtverdampfer, Kurzwegverdampfer oder ein Fallfilmverdampfer sein. Es kann sich auch um eine Kaskade aus mehreren Flashstufen auf verschiedenen Temperatur- und Druckniveaus handeln. Dadurch, dass die Freisetzung des Halogens aus der zuvor entnommenen ionischen Flüssigkeit nur teilweise erfolgen muss, kann das Halogen in einer hohen Reinheit gewonnen werden. Die hiernach erhaltene ionische Flüssigkeit kann dann in die Rektifikationskolonne zurückgeführt werden. Es ist weiterhin möglich, dass in Schritt b4) nur ein Teilstrom zurückgeführt wird und ein anderer Teilstrom der ionischen Flüssigkeit in einer zweiten Trenneinrichtung zu einem höheren Ausmaß vom Halogen befreit wird.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses weiterhin die

Schritte: cl) Entnehmen von mit dem Halogen X- kontaktierte ionische Flüssigkeit aus der Rektifikationskolonne; c2) Einbringen der in Schritt c l ) entnommenen ionischen Flüssigkeit in eine erste Trenneinrichtung, welche eingerichtet ist, um das Halogen X ₂ zumindest teilweise freizusetzen; c3) teilweises Freisetzen des Halogens X ₂ aus der ionischen Flüssigkeit; c4) Einbringen der in Schritt c3) erhaltenen ionischen Flüssigkeit in eine zweite Trenneinrichtung, welche eingerichtet ist, um das Halogen X ₂ zumindest teilweise freizusetzen; c5) Einbringen eines zusätzlichen, vom Halogen X ₂ verschiedenen Gases in die zweite Trenneinrichtung.

Auch hier können die erste und die zweite thermische Trenneinrichtung wie ein

Dünnschichtverdampfer, Kurzwegverdampfer oder ein Fallfilmverdampfer sein. Es kann sich auch um eine Kaskade aus mehreren Flashstufen auf verschiedenen Temperatur- und Druckniveaus handeln, in dieser Aus führungs form kann in der zweiten oder jeder nachfolgenden Trenneinrichtung das restliche Austreiben des Halogens durch Einleiten eines zusätzlichen Gases unterstützt werden. Es ist sehr bevorzugt, dass dieses Gas zusammen mit dem gewonnenen Halogen in einer nachgeschalteten Synthese weiter reagiert. So kann beispielsweise durch die Einleitung von CO-Gas zur Austreibung von Cl ₂ -Gas eine Gasmischung gewonnen werden, welche direkt in einer Phosgensynthese umgesetzt werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Halogene umfassende Stoffgemisch CI ₂ und O ₂ . Somit kann ein Gasgemisch aus dem Deacon- Verfahren getrennt werden. Bevorzugte Drücke hierbei sind > 5 bar bis < 10 bar und bevorzugte Temperaturen von > -10 °C bis < 150 °C.

Vorteilhafterweise ist hierbei die ionische Flüssigkeit Trihexyltetradecylphosphoniumchlorid, 1 - Benzy!-3-metbylimidazoliumchlorid und/oder 1 -Methyl-3 -octylimidazoliumchlorid.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Halogene umfassende Stoffgemisch Br ₂ und Methylbromid. Methylbromid ist ein wichtiger Synthesebaustein zur Herstellung von Wirkstoffen. Nach seiner Synthese muss das restliche Brom vom Produkt abgetrennt werden.

Vorteilhafterweise ist hierbei die ionische Flüssigkeit Tetradecyl(trihexyl)phosphoniumbromid, I -

Decyl-3-methylimidazoliumbromid und/oder I -Hexylpyridiniumbromid. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem Kontaktieren in Schritt a) das Halogene umfassende Stoffgemisch mit einem Trocknungsmittel kontaktiert. Dieses ist insbesondere im Zusammenhang mit der Abtrennung von Br ₂ von Methylbromid vorteilhaft. Das Trocknungsmittel trocknet das Halogene umfassende Stoffgemisch, so dass die ionische Flüssigkeit im nachfolgenden Schritt des Verfahrens nicht durch sehr schwer wieder abtrennbares Wasser verunreinigt wird. Ein bevorzugtes Trockenmittel ist konzentrierte Schwefelsäure.

Günstigerweise werden das Kontaktieren mit dem Trockenmittel und das Kontaktieren in Schritt a) in der gleichen Rektifikationskolonne, bevorzugt in zwei verschiedenen Abschnitten der Kolonne, durchgeführt.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen weiter erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 2 ein weiteres Schema eines erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 3 ein weiteres Schema eines erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 4 ein weiteres Schema eines erfindungsgemäßen Verfahrens

In einem Verfahren gemäß Fig. I tritt in Rektifikationskolonne 100 ein Stoffstrom 101 ein, welcher ein Halogen X ₂ wie beispielsweise Cl ₂ -Gas sowie eine weitere Verbindung, von welcher das Cl ₂ -Gas abgetrennt werden soll, enthält. Der Eintrittspunkt des Stoffstroms 101 ist in Fig. 1 als in der Mitte der Kolonne angegeben, kann aber je nach Aufgabenstellung auch weiter Richtung Kopf oder weiter Richtung Boden der Kolonne 100 verlagert werden.

Die Rektifikationseinrichtungen innerhalb der Kolonne 100, welche hier nicht näher dargestellt sind, sind mit einer erfindungsgemäß ausgewählten ionischen Flüssigkeit entweder in Form dünner Filme (Packung) oder in Form der stehenden Flüssigkeit (Böden), in der das Halogen durch Reaktion gebunden wird, durchströmt. Der vom Halogen befreite St fstrom 102 wird am Kopf der Kolonne entnommen. Die das gebundene Halogen enthaltende ionische Flüssigkeit wird im Sumpf der Kolonne als Stoffstrom 103 entnommen und einer thermischen Trenneinheit 104 zugeführt. Hierbei findet eine Freisetzung des Halogens von der ionischen Flüssigkeit statt, wobei das Halogen X ₂ als Stoffstrom 105 am Kopf der Trennkoionne 104 entnommen wird und die ionische Flüssigkeit als Stoffstrom 106 nach Passieren des Wärmetauschers 107 wieder am oberen Ende der Rektifikationskolonne 100 aufgegeben werden kann.

Das Verfahren gemäß Fig. 2 eignet sich besonders zum Einsatz in Verbindung mit einem Deacon- Verfahren, bei dem Cl ₂ -Gas von weiteren Gasen wie 0 ₂ , N ₂ und C0 ₂ abgetrennt werden soll. Eine Rektifikationskolonne 200 wird in nicht näher dargestellten Rektifikationseinrichtungen mit einer erfindungsgemäß geeigneten chloridhaltigen ionischen Flüssigkeit zum chemischen Binden des Chlorgases durchströmt. Der Stoffstrom 201 enthält Cl ₂ und 0 ₂ sowie weitere Gase aus dem Deacon- Verfahren und wird in die Kolonne 200 eingetragen. Weiterhin wird mit Stoffstrom 202 am unteren Ende der Kolonne zusätzliches 0 ₂ -Gas eingetragen.

Durch das zusätzliche 0 ₂ -Gas kann der Partialdruck von in der ionischen Flüssigkeit gelöstem C0 ₂ durch Strippen zusätzlich erniedrigt werden, so dass insgesamt der C0 ₂ -Gehalt in der ionischen Flüssigkeit weiter verringert wird. Da sich C0 ₂ in der ionischen Flüssigkeit besser als 0 ₂ löst, erreicht man bei gleichem Gesamtdruck innerhalb der Kolonne eine höhere Trennwirkung und eine höhere Reinheit, bezogen auf Verbindungen außer Cl ₂ , des aus der Kolonne austretenden Stoffstromes 204 mit ionischer Flüssigkeit. Am Kopf der Kolonne 200 lässt sich der 0 ₂ -haltige Stoffstrom 203 entnehmen, welcher in das vorgelagerte Deacon-Verfahren zurückgeführt werden kann. Der Stoffstrom 204 am Boden der Kolonne, welcher in der ionischen Flüssigkeit gebundenes Cl ₂ enthält, wird in eine erste thermische Trenneinrichtung 205 überführt. Beispielweise kann dort eine Temperatur von bis zu 150 °C und ein Druck von 100 mbar bis 500 mbar herrschen. Hierbei wird Cl ₂ -Gas mit einer hohen Reinheit freigesetzt und kann als Stoffstrom 206 am Kopf der Trenneinrichtung 205 entnommen werden.

Die Abtrennung des Cl ₂ -Gases von der ionischen Flüssigkeit in der ersten Trenneinrichtung ist noch nicht vollständig. Am Sumpf der ersten Trenn einrichtung 205 wird ionische Flüssigkeit mit Stoffstrom 207 entnommen, in welcher noch Reste des Cl ₂ -Gases gebunden sind. Hiervon wird ein flüssiger Teilstrom 208 abgezweigt, welcher über Wärmetauscher 213 in den mittleren Bereich der Rektifikationskolonne 200 eingeführt werden kann. An dieser Stelle des Trennvorgangs in der Kolonne 200 stören die im flüssigen Strom 208 enthaltenen Cl ₂ -Spuren nicht weiter, da dieser Strom im Vergleich zu lokalen Cl ₂ -Konzentration in der Kolonne bereits stark abgereichen ist.

Der Rest des Stroms 207, der mengenmäßig in der Regel kleiner ist als der des Stromes 208, wird in eine zweite thermische Trenneinrichtung 209 eingetragen. I lierin kann beispielsweise auch eine

Temperatur von bis zu 200 °C herrschen. Eine Erhöhung der Temperatur hier ist energetisch wesentiich vorteilhafter als im Fall 1 , da hier nicht der gesamte austretende Strom aus dem Sumpf der Kolonne auf die Endtemperatur gebracht werden muss. Der herrschende Druck ist geringer als der Druck in der ersten Trenneinrichtung 205 und kann bis auf 10 mbar oder auch bis auf 1 mbar herabgesetzt werden. Die Abtrennung des Cl ₂ wird durch zusätzliches Einleiten von 0 ₂ -Gas mit Stoffstrom 210 unterstützt. Am Kopf der zweiten Trenneinrichtung 209 wird der Cl ₂ - und 0 ₂ -haltige Stoffstrom 211 entnommen, welcher ebenfalls in den mittleren Bereich der Rektifikationskolonne 200 eingeführt wird. Die am Sumpf der zweiten Trenneinrichtung 209 erhaltene und sehr saubere ionische Flüssigkeit wird mit Stoffstrom 212 über Wärmetauscher 214 auf d en Kopf der Rektifikationskolonne 200 aufgegeben. Aufgrund der vorangegangenen Trennschritte muss keine Verunreinigung des Stoffstroms 203 mit Cl ₂ -Gas befürchtet werden.

Mit dem hier beschriebenen Verfahren wird ein Auskondensieren des Cl ₂ -Gases unter Einsatz von tiefen Temperaturen und hohen Drücken vermieden.

Das Verfahren gemäß Fig. 3 eignet sich besonders zum Einsatz in Verbindung mit einem Deacon- Verfahren, wenn eine Phosgen-Herstellungsan l a g e i n r äu m l i c h e r N äh e i s t . E i n e Rektifikationskolonne 300 enthält in nicht näher dargestellten Rektifikationseinrichtungen eine erfindungsgemäß geeignete chloridhaltige ionische Flüssigkeit zum Binden des Chlorgases. Der Stoffstrom 301 enthält Cl ₂ und 0 ₂ sowie weitere Gase aus dem Deacon-Verfahren und wird in die Kolonne 300 eingetragen. Weiterhin wird mit Stoffstrom 302 am unteren Ende der Kolonne zusätzliches O -Gas eingetragen.

Am Kopf der Kolonne 300 lässt sich der 0 ₂ -haltige Stoffstrom 303 entnehmen, welcher in das vorgelagerte Deacon- Verfahren zurückgeführt werden kann. Der Stoffstrom 304 am Sumpf der Kolonne, welcher in der ionischen Flüssigkeit gebundenes Cl ₂ enthält, wird in eine erste thermische Trenneinrichtung 305 überführt. Beispielweise können dort eine Temperatur von 150 °C und ein Druck von 10 mbar herrschen. Hierbei wird Cl ₂ -Gas mit einer hohen Reinheit freigesetzt und kann als Stoffstrom 306 am Kopf der Trenneinrichtung 305 entnommen werden. Wenn gewünscht, kann dieser Stoffstrom 306 auch wieder in einem mittleren Bereich auf die Rektifikationskolonne 300 aufgegeben werden.

Die Abtrennung des Cl ₂ -Gases von der ionischen Flüssigkeit in der ersten Trenneinrichtung ist noch nicht vollständig. Der Stoffstrom 307 vom Boden der ersten Trenneinrichtung 305 wird in eine zweite thermische Trenneinrichtung 308 eingetragen. Hierin kann beispielsweise auch eine Temperatur von 150 °C herrschen. Der herrschende Druck ist geringer als der Druck in der ersten Trenneinrichtung 305. Die Abtrennung des Cl ₂ wird durch zusätzliches Einleiten von CO-Gas mit Stoffstrom 309 unterstützt. Am Kopf der zweiten Trenneinrichtung 308 wird der Cl ₂ - und C ()- haltige Stoffstrom 310 entnommen, welcher einer Phosgensynthese zugeführt werden kann.

Die am Sumpf der zweiten T renneinrichtung 308 erhaltene gereinigte ionische Flüssigkeit wird mit

Stoffstrom 311 über Wärmetauscher 312 auf den Kopf der Rektifikationskolonne 300 aufgegeben. Aufgrund der vorangegangenen Trennschritte muss keine Verunreinigung des Stoffstroms 303 mit Cl ₂ -Gas befürchtet werden. Mit dem hier beschriebenen Verfahren lässt sich ein integriertes Vorgehen mit Chlorgasgewinnung und Phosgensynthese erreichen.

Ein Verfahren gemäß Fig. 4 ist insbesondere geeignet, wenn vor dem Kontaktieren eines Halogene X;· enthaltenden Stoffgemisches mit einer ionischen Flüssigkeit eine Trocknung vorgenommen werden soll. Dieses Verfahren wird am Beispiel von Br ₂ und Methylbromid erläutert. In eine Rektifikationskolonne 400 mit nicht näher dargestellten Rekti fikati on s einri chtungen werden ein Schwefelsäurestrom 401 und ein Br ₂ und Methylbromid enthaltender Gasstoffstrom 402 eingetragen. Das Trocknen durch Kontaktieren mit konzentrierter Schwefelsäure findet im unteren Teil der Kolonne 400 statt und die Abtrennung des Br ₂ durch Kontaktieren mit erfindungsgemäß geeigneter ionischer Flüssigkeit im oberen Teil.

Am Kopf der Kolonne kann mit Stoffstrom 403 getrocknetes und von Br ₂ befreites Methylbromid entnommen werden. Am Sumpf der Kolonne 400 wird mit Stoffstrom 404 wasserhaltige Schwefelsäure über einen Wärmetauscher 405 in einen Splitter 406 geführt. In dem Splitter 406 wird bereits verbrauchte Schwefelsäure, die aber dennoch eine ausreichend hohe Trocknungskapazität aufweist, mit Stoffstrom 408 wieder in die Kolonne 400 zurückgeführt. Der Abfallstrom 407, der als Purge-Strom für die verbrauchte Schwefelsäure zu verstehen ist kann einer Entsorgung zugeführt werden. Sowohl durch die Wahl der Konzentration der frischen Schwefelsäure als auch durch das im Splitter eingestellte Split-Verhältnis kann ein gewünschter Trockungsgrad erreicht werden.

Die im oberen Teil der Kolonne 400 anfallende ionische Flüssigkeit, in welcher Br ₂ gebunden ist, wird durch eine totale Flüssigkeitsseitenentnahme mit Stoffstrom 409 in eine thermische Trenneinrichtung 410 eingetragen und dort regeneriert. Hierbei abgetrenntes Br ₂ wird am Kopf dieser Trenneinrichtung 410 entnommen. Die so erhaltene bromfreie ionische Flüssigkeit wird mittels Stoffstrom 412 über Wärmetauscher 414 wieder in die Kolonne 400 eingetragen. Gegebenenfalls kann mit Stoffstrom 413 ionische Flüssigkeit nachgeführt werden.