Mehrkomponentensvstem

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Isolierung einer salzsauren, wässrigen FeCF-Lösung aus einem wässrigen Mehrkomponentensystem, umfassend folgende Schritte: a) Ein Fe ³ +-Ionen enthaltendes, wässriges, salzsaures Mehrkomponentensystem wird bereitgestellt, b) Das Mehrkomponentensystem aus Schritt a) wird mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert, c) Das organische Lösungsmittel aus Schritt b) wird mit Wasser extrahiert, wobei die salzsaure, wässrige FeCF-Lösung erhalten wird.

Fe CF stellt in vielen großtechnisch durchgeführten Synthesen einen wichtigen Wertstoff dar, der dort beispielsweise als Oxidationsmittel verwendet werden kann. Nach dem Einsatz als Oxidationsmittel liegt es häufig zuammen mit weiteren Komponenten in Form von FeCF in einem Mehrkomponentensystem vor. Durch Zusatz von Oxidationsmitteln wie bespielsweise CF zu dem Mehrkomponentensystem kann das FeCF wieder zu FeCF oxidiert werden. Um dieses dann gegebenenfalls wieder verwenden zu können, ist es erforderlich die salzsaure, wässrige FeCF-Lösung aus dem Mehrkomponentensystem zu isolieren.

Im Stand der Technik sind Isolationsverfahren beschrieben, bei denen in einem ersten Schritt ein Fe ³ +- Ionen enthaltendes, wässriges, salzsaures Mehrkomponentensystem bereitgestellt wird. Dieses Mehrkomponentensystem wird dann in einem zweiten Schritt mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert, um einen möglichst großen Anteil des gelösten FeCF in die organischen Phase zu überführen. In einem dritten Schritt wird das organische Lösungsmittel mit Wasser extrahiert, wobei dann die salzsaure, wässrige FeCF-Lösung erhalten wird.

Ein Verfahren der vorgeannten Art ist beispielsweise in der EP 0 675 077 beschrieben.

Nachteil des bekannten Verfahrens ist jedoch, dass die Ausbeute an salzsaurer, wässriger FeCF-Lösung bei Isolation aus dem Mehrkomponentensystem unzureichend ist, d.h. ein nicht zu vernachlässigender Anteil des FeCF im Mehrkomponenetensystem verbleibt und so nicht wieder verwendet werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung eines Verfahrens zur Isolierung einer salzsauren, wässrigen FeCF-Lösung aus einem wässrgen Mehrkomponentensystem, bei dem eine besonders hohe Ausbeute an salzsaurer, wässriger FeCF-Lösung erhalten wird.

Diese Aufgabe ist durch ein Verfahren zur Isolierung einer salzsauren, wässrigen FeCF-Lösung aus einem wässrigen Mehrkomponentensystem, umfassend folgende Schritte: a) Ein Fe ³⁺ -Ionen enthaltendes, wässriges, salzsaures Mehrkomponentensystem wird bereitgestellt, b) Das Mehrkomponentensystem aus Schritt a) wird mit einem organischen Lösungsmittel extrahiert, c) Das organische Lösungsmittel aus Schritt b) wird mit Wasser extrahiert, wobei die salzsaure, wässrige FcCF-Lösung erhalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Mehrkomponentensystem des Schritt a) das molare Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³⁺ -Ionen > 1,3 : 1 ist, gelöst.

So hat sich überraschenderweise gezeigt, dass mit dem erfmdungsgemäßen Verfahren ein besonders hoher Anteil des ursprünglich im Mehrkomponentensystem enthaltenen Fe CF in Form der salzsauren, wässrigen FcCF-Lösung isoliert werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das molare Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³ +-Ionen im Bereich von 1,5 : 1 bis 2,5 : 1 und besonders bevorzugt im Bereich von 1,8 : 1 bis 2,3 : 1 liegt.

Weiter bevorzugt ist auch, wenn das molare Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³⁺ -Ionen im Bereich von 1,3 : 1 bis 1,8 : 1, besonders bevorzugt im Bereich von 1,3 : 1 bis 1,7 : 1 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,3 : 1 bis 1,5 : 1 liegt.

Ebenfalls bevorzugt ist, wenn das organische Lösungsmittel Moleküle umfasst oder daraus besteht, die Heteroatome, bevorzugt Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff-Atome und besonders bevorzugt Sauerstoff- Atome enthalten.

Weiter bevorzugt ist, wenn das organische Lösungsmittel eines oder mehrere der folgenden organischen Lösungsmittel umfasst oder daraus besteht: Ether, Alkohole, Ketone, und besonders bevorzugt eines oder mehrere der folgenden organischen Lösungsmittel umfasst oder daraus besteht: 2-Methoxy-2- methylpropan, Diisopropylether, Butanol, 2-Methyl-l-propanol, 2-Ethyl-hexan-l-ol, 4-Methylpentan-2- on, 1-Chlor- 4-Methylpentan-2-on, 3-Chlor- 4-Methylpentan-2-on.

Ganz besonders bevorzugt ist, wenn das organische Lösungsmittel 4-Methylpentan-2-on umfasst oder daraus besteht.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Extraktion im Schritt b) mit dem organischen Lösungsmittel im Gegenstrom erfolgt.

Ebenfalls bevorzugt ist, wenn die Extraktion im Schritt b) mehrstufig, bevorzugt in 3 bis 7 Stufen, erfolgt. Bevorzugt ist auch, wenn die Extraktion im Schritt c) mit Wasser im Gegenstrom erfolgt. Weiterhin bevorzugt ist, wenn die Extraktion im Schritt c) mehrstufig, bevorzugt in 2 bis 7 Stufen, erfolgt.

Besonders bevorzugt ist auch, wenn das organische Lösungsmittel 4-Methylpentan-2-on umfasst oder daraus besteht, die Extraktion im Schritt b) in 3 bis 7 Stufen mit dem organischen Lösungsmittel im Gegenstrom erfolgt und die Extraktion im Schritt c) mehrstufig in 2 bis 6 Stufen im Gegenstrom erfolgt.

Das Verfahren kann bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich von 0 bis 80 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 50 °C und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 40 °C durchgeführt werden.

Ganz besonders bevorzugt ist auch, wenn das organische Lösungsmittel 4-Methylpentan-2-on umfasst oder daraus besteht, die Extraktion im Schritt b) in 3 bis 7 Stufen mit dem organischen Lösungsmittel im Gegenstrom erfolgt, die Extraktion im Schritt c) mehrstufig in 2 bis 6 Stufen im Gegenstrom erfolgt und das Verfahren bei einer Temperatur im Bereich von im Bereich von 20 bis 40 °C durchgeführt wird.

Ebenfalls bevorzugt ist, wenn das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn das organische Lösungsmittel nach der Extraktion mit Wasser im Schritts c) im Schritt a) wiederverwendet wird.

Bevorzugt ist auch ein Verfahren bei dem die Konzentration der Fe ³⁺ -Ionen in dem wässrigen Mehrkomponentensystem des Schritt a) im Bereich von 0,01 bis 2,3 mol/kg, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 2 mol/kg und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,1 bis 1,7 mol/kg liegt.

Ganz besonders bevorzugt ist auch, wenn das organische Lösungsmittel 4-Methylpentan-2-on umfasst oder daraus besteht, die Extraktion im Schritt b) in 3 bis 7 Stufen mit dem organischen Lösungsmittel im Gegenstrom erfolgt, die Extraktion im Schritt c) mehrstufig in 2 bis 6 Stufen im Gegenstrom erfolgt, das Verfahren bei einer Temperatur im Bereich von im Bereich von 20 bis 40 °C durchgeführt wird und die Konzentration der Fe ³⁺ -Ionen in dem wässrigen Mehrkomponentensystem des Schritt a) im Bereich von 1,1 bis 1,7 mol/kg liegt.

Vorteilhaft ist auch ein Verfahren bei dem das wässrige Mehrkomponentensystem des Schritt a) gelöste Alkali- und / oder Erdalkalisalze und bevorzugt NaCl und/oder NaSCN enthält. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, wenn das wässrige Mehrkomponentensystem des Schritt a) gelöstes NaCl im Bereich von 0,01 bis 3,5 mol/kg, bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 1,5 mol/kg und besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 1 mol/kg enthält. Das Verfahren ist insbesondere auch geeignet um Fe ²⁺ -Ionen, die nicht zu Fe ³⁺ -Ionen aufoxidiert wurden, vom Fe CE abzutrennen.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher.

Die Versuche zur Extraktion des FeCE in die organische Phase sind in einer 7-stufigen Mixer- Settier- Anlage im Gegenstrom durchgeführt worden (bei manchen Versuchen fand in den hinteren Extraktionsstufen keine Veränderung mehr statt). Wässrige Mehrkomponentensysteme, die jeweils 21 gew% FeCF. 1 gew% FeCF, 3 gew%NaCl und variierende Mengen an HCl enthielten wurden mit verschiedenen Lösungsmitteln im Gegenstrom extrahiert. In allen Versuchen blieb NaCl und FeCF in der Wasserphase. Es gingen jeweils ca. ein Äquivalent HCl mit dem Fe CF in die organische Phase mit über.

Die Versuche zur Rückextraktion des organischen Lösungsmittels aus Schritt b) mit Wasser sind in einer 7-stufigen Mixer-Settler-Anlage im Gegenstrom durchgeführt worden (bei allen Versuchen fand in den hinteren Extraktionsstufen keine Veränderung mehr statt).

Beispiel 1:

Bei 30°C wurde ein wässriges Mehrkomponentensystem mit 0,99 kg/kg 4-Methylpentan-2-on extrahiert. Das anfängliche Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³⁺ -Ionen in dem wässrigen Mehrkomponentensystem betrug 2,6 mol/mol. Die Ausbeute an FeCF in der organischen Phase nach der Extraktion betrug 100%.

Beispiel 2:

Bei 30°C wurde ein wässriges Mehrkomponentensystemim mit 0,85 kg/kg 4-Methylpentan-2-on extrahiert. Das anfängliche Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³⁺ -Ionen in dem wässrigen Mehrkomponentensystem betrug 1,3 mol/mol. Die Ausbeute an FeCF in der organischen Phase nach der Extraktion betrug 96,3%.

Vergleichsbeispiel:

Bei 40°C wurde ein wässriges Mehrkomponentensystemim mit 0,99 kg/kg 4-Methylpentan-2-on extrahiert. Das anfängliche Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³⁺ -Ionen in dem wässrigen Mehrkomponentensystem betrug 1,2 mol/mol, in dem System waren 22 gew% FeCF enthalten. Die Ausbeute an FeCF in der organischen Phase nach der Extraktion betrug 62,9 gew%.

Beispiel 5:

Bei 40°C wurde ein wässriges Mehrkomponentensystemim mit 0,99 kg/kg n-Butanol extrahiert. Das anfängliche Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³⁺ -Ionen in dem wässrigen Mehrkomponentensystem betrug 1,8 mol/mol. Die Ausbeute an Fe CI _’, in der organischen Phase nach der Extraktion betrug 78,8 gew%.

Beispiel 6:

Bei 30°C wurde ein wässriges Mehrkomponentensystemim mit 0,60 kg/kg 2-Methoxy-2-methylpropan extrahiert. Das anfängliche Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³⁺ -Ionen in dem wässrigen Mehrkomponentensystem betrug 2,1 mol/mol, in dem System waren 22 gew% Fe CF, enthalten. Die Ausbeute an Fe CF, in der organischen Phase nach der Extraktion betrug 99,2 gew%.

Beispiel 7:

Bei 10°C wurde ein wässriges Mehrkomponentensystemim mit 0,61 kg/kg 2-Methoxy-2-methylpropan extrahiert. Das anfängliche Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³⁺ -Ionen in dem wässrigen Mehrkomponentensystem betrug 1,5 mol/mol, in dem System waren 24 gew% Fe CF, enthalten. Die Ausbeute an Fe CF, in der organischen Phase nach der Extraktion betrug 92,9 gew%.

Beispiel 8:

Bei 30°C wurde ein wässriges Mehrkomponentensystemim mit 0,57 kg/kg Diisopropylether extrahiert. Das anfängliche Verhältnis von wässriger HCl zu Fe ³⁺ -Ionen in dem wässrigen Mehrkomponentensystem betrug 1,5 mol/mol, in dem System waren 24 gew% Fe CF, enthalten. Die Ausbeute an Fe CF, in der organischen Phase nach der Extraktion betrug 79,9 gew%.

Beispiel 9:

Das organische Lösungsmittel des Schritt b) aus Beispiel 2, das mit Fe CF, und HCl beladen war, wurde mit 0,54 kg/kg Wasser extrahiert. Fe CF, und HCl wurden vollständig ins Wasser extrahiert. Das entladene organische Lösungsmittel 4-Methylpentan-2-on enthielt kein Eisen und nur Spuren an HCl. Beispiel 10:

Das organische Lösungsmittel des Schritt b) aus Beispiel 6, das mit FeC13 und HCl beladen war, wurde mit 0,6 kg/kg Wasser extrahiert. Fe C , und HCl wurden vollständig ins Wasser extrahiert. Das entladene 2-Methoxy-2-methylpropan enthielt kein Eisen und nur Spuren an HCl.