CH651003A5 - Verfahren zur kontinuierlichen reinigung von rohen, hochschmelzenden, hochsiedenden organischen verbindungen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung roher, hochschmelzender, hochsiedender organischer Verbindungen durch Rektifikation.

Es gibt bereits zahlreiche Verfahren zur Reinigung hochschmelzender, hochsiedender organischer Verbindungen durch Sublimation, Extraktion, Kristallisation und dgl. Diese bekannten Verfahren sind jedoch mit zahlreichen Problemen, insbesondere hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Durchführbarkeit, behaftet. Gründe dafür sind der Wirkungsgrad der Reinigung, die Anwendbarkeit bestimmter Bereiche, die Anzahl der erforderlichen Behandlungsstufen und dgl. Dies ist der Grund dafür, dass die bekannten Verfahren noch nicht immer für einen grosstechnischen Betrieb ausgelegt wurden.

Eine bekannte Reinigungsmassnahme ist auch eine Rektifikation bzw. Rektifizierung. Es ist ferner bekannt, sich einer Rektifizierung zur Reinigung hochschmelzender, hochsiedender organischer Verbindungen zu bedienen.

Eine Rektifizierung hochschmelzender, hochsiedender organischer Verbindungen erfolgt in der Regel chargenweise oder kontinuierlich bei Unterdruck, beispielsweise bei einem Druck von 4,0 bis 400.102 Pa. Trotz der aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten unbestritten vorteilhaften Ergebnisse bei der Durchführung einer kontinuierlichen Rektifizierung krankt diese immer noch an Betriebsschwierigkeiten und technischen Schwierigkeiten. Diese sind insbesondere auf ein kontinuierliches Abziehen der Bodenfraktionen mit, bezogen auf die gewünschte Verbindung, grösseren Mengen an Verunreinigungen aus dem Rektifizierungssystem ohne Störung des Druckgleichgewichts und des Rektifizierungssystems zurückzuführen. Aus der JP-OS 25 547/1978 ist ein nicht mit diesen Schwierigkeiten behaftetes Verfahren bekannt, bei welchem die Bodenfraktionen aus dem bei Unterdruck arbeitenden Rektifizierungssystem in das auf Atmosphärendruck befindliche System ausserhalb des Rektifizierungssystems mittels einer Kristallisierschnecke abgezogen werden. Dieses Verfahren erfordert jedoch zum Abziehen der Bodenfraktionen eine genaue Temperatursteuerung und eine qualitativ hochwertige Technik.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein leicht durchführbares und nicht mit den geschilderten Schwierigkeiten behaftetes Verfahren zum Reinigen roher, hochschmelzender, hochsiedender organischer Verbindungen zu schaffen, bei dessen Durchführung die im Rektifizierungssystem anfallenden Bodenfraktionen kontinuierlich und stabil abgezogen werden können, ohne das Druckgleichgewicht des Systems zu stören.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass sich die geschilderte Aufgabe bei Verwendung eines barometrischen Fallrohrs (barometric leg) lösen lässt.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung einer rohen, hochschmelzenden und einen hohen Kochpunkt aufweisenden Verbindung, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man die jeweilige rohe organische Verbindung aufschmilzt, die gebildete Schmelze einer unter Unterdruck gehaltenen Rektifikationszone zuführt, die am oberen Ende der Rektifikationszone abdestillierenden Dämpfe zur Gewinnung einer gereinigten organischen Verbindung kondensiert und höhersiedende Verunreinigungen und/oder nicht--flüchtige Verunreinigungen aus einer am unteren Ende der Rektifikationszone vorgesehenen Aufwärmzone über eine an einen Auslass der Aufwärmzone angeschlossene Leitung abzieht, wobei die Leitung ein barometrisches Fallrohr bilden soll.

Hochschmelzende, einen hohen Kochpunkt aufweisende organische Verbindungen, wie 1-Aminoanthrachinon, 1-Nitro-anthrachinon und Anthrachinon selbst, sind wärmeempfindlich. Ihre thermische Zersetzungsgeschwindigkeit steigt in aufgeschmolzenem Zustand mit steigender Temperatur. Darüber hinaus liegt die Temperatur, bei welcher eine heftige thermische Zersetzung die Durchführung der einschlägigen Massnahmen wirtschaftlich unmöglich macht, relativ nahe am Schmelz- oder Fliesspunkt, so dass im Hinblick auf die verwendeten Vorrichtungen und Betriebsbedingungen neben dem genannten (stabilen) Abziehen der Bodenfraktionen eine spezielle Technologie eingehalten werden muss. Aufgrund der genannten technischen Schwierigkeiten sind Beispiele für eine Reinigung solcher organischer Verbindungen durch Rektifizierung rar. Ein Beispiel ist aus der genannten JP-OS 25547/1978 bekannt. Hierbei werden sämtliche aus der Rektifizierungszone abdestillierten Dämpfe in einer Gesamtkondensationszone kondensiert und verflüssigt. Das erhaltene Kondensat muss in einen in die Rektifizierungszone als Rückfluss rückzuführenden Teil und einen als Produkt

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auszutragenden Teil geteilt werden. Ferner muss zum Abziehen des Produktes aus dem Rektifizierungssystem eine Kristallisierschnecke verwendet werden. Dies führt dazu, dass das Kondensat unvermeidlich über längere Zeit hinweg auf einer über dem Schmelz- oder Fliesspunkt liegenden Temperatur gehalten wird, so dass auch hierbei die thermische Zersetzung bzw. der thermische Abbau der organischen Verbindung ein ernst zu nehmendes Problem bildet.

Im Falle, dass die gewünschte Verbindung sublimierbar ist, kann die sublimierte Verbindung die Kondensationszone als Teil des Abstroms durchlaufen, so dass im Abstrom eine «Fangvorrichtung» vorgesehen werden muss. In der «Fangvorrichtung» wird die sublimierte Verbindung verfestigt und lagert sich auf der mittels eines eine geringe Temperatur aufweisenden Kühlmediums gekühlten Kühlfäche der «Fangvorrichtung» ab. Somit müssen mindestens zwei «Fangvorrichtungen» vorgesehen werden, um einen kontinuierlichen Betrieb durch Umschalten von Kühlen und Verfestigen der sublimierten Verbindung auf Heizen und Aufschmelzen der abgelagerten Verbindung zu gewährleisten.

Bei dem geschilderten Verfahren werden höher als die hochsiedende, einen hohen Kochpunkt aufweisende Verbindung siedende Verunreinigungen als Bodenfraktionen entfernt. Niedriger als die gewünschte Verbindung siedende Verunreinigungen werden zusammen mit der gewünschten Verbindung abdestilliert, wobei die Gesamtmengen an niedriger siedenden Verunreinigungen zusammen mit der gewünschten Verbindung kondensiert werden. Somit lässt sich ohne zusätzliche Vorreinigung zur Entfernung der niedriger siedenden Verunreinigungen von der zugeführten Verbindung niemals ein akzeptabler Reinigungsgrad erreichen.

Beim vorliegenden Verfahren wurde nun auch versucht, diese Probleme einer Reinigung der niedriger siedende Verunreinigungen enthaltenden abdestillierten Dämpfe zu lösen. Es hat sich gezeigt, dass sich erfolgreich und in höchststabiler Weise ohne Auftreten der geschilderten Schwierigkeiten eine Reinigung der abdestillierten Dämpfe erreichen lässt, indem man die aus der Rektifikationszone abdestillierten Dämpfe einer Rückflusskondensationszone zuführt, dabei teilweise die Dämpfe kondensiert, das hierbei erhaltene gesamte Destillat als Rück-fluss in die Rektifikationszone rückführt, die restlichen nicht--kondensierten Dämpfe aus der Rückflusskondensationszone einer Teilkondensationszone zuführt, dabei teilweise oder vornehmlich die restlichen nicht-kondensierten Dämpfe kondensiert und das erhaltene Kondensat kontinuierlich mittels eines barometrischen Fallrohrs aus dem Rektifikationssystem nach aussen abzieht.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung erfolgt eine kontinuierliche Reinigung einer rohen, hochschmelzenden, hochsiedenden organischen Verbindung, wobei die jeweilige rohe organische Verbindung aufgeschmolzen, die Schmelze einer unter Unterdruck gehaltenen Rektifikationszone zugeführt, die vom oberen Ende der Rektifikationszone abdestillierten Dämpfe einer am oberen Ende der Rektifikationszone vorgesehenen Rückflusskondensationszone, in der ein Teil der Dämpfe zu einem danach der Rektifikationszone zugeführten Kondensat kondensiert wird, die restlichen, nicht--kondensierten Dämpfe einer an die Rückflusskondensationszone angeschlossenen Teilkondensationszone, in der ein Teil oder der Hauptteil der Dämpfe zu einem Kondensat der gereinigten Verbindung, das aus der Teilkondensationszone durch eine an einen Auslass der Teilkondensationszone angeschlossene Leitung aus der Rektifikationszone abgezogen wird, zugeführt, wobei die Leitung als barometrisches Fallrohr ausgestattet ist, die noch verbleibenden, nicht-kondensierten Dämpfe mit niedriger siedenden Verunreinigungen einer Vakuumrotations-kühlzone oder einer Gesamtkühlzone zugeführt und die höhersiedenden Verunreinigungen und/oder nichtflüchtigen Verunreinigungen aus der Aufwärmzone am unteren Ende der Rektifikationszone durch eine an einen Auslass der Aufwärmzone angeschlossene Leitung, die ein barometrisches Fallrohr bildet, abgezogen werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer zum kontinuierlichen Abziehen einer Flüssigkeit mittels eines barometrischen Fallrohrs geeigneten Vorrichtung und

Fig. 2 ein typisches Fliessbild einer Ausführungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung.

Zunächst wird das kontinuierliche Abziehen von Bodenfraktionen und destilliertem Kondensat als Flüssigkeit aus einem unter Unterdruck stehenden Drucksystem in ein unter Atmosphärendruck stehendes Drucksystem (in einigen Fällen in ein unter Unterdruck stehendes Drucksystem, dessen Druck jedoch über dem Druck des Rektifizierungssystem liegt) mittels eines barometrischen Fallrohrs, das das wesentlichste Merkmal der Erfindung darstellt, beschrieben.

Die an den Auslass für Bodenfraktionen bzw. für das Kondensat angeschlossene senkrechte Leitung ist im eigentlichen Sinne nicht immer «senkrecht» angeordnet, vorzugsweise ist die Leitung jedoch aus Gründen der für die Ausbildung eines barometrischen Fallrohrs kürzestmöglichen Höhenentfernung so senkrecht wie möglich angeordnet.

Die Form der senkrechten Leitung ist nicht besonders kritisch, vorzugsweise ist sie jedoch entsprechend Fig. 1 U-rohr-förmig ausgebildet.

Gemäss Fig. 1 werden bezeichnet: der Druck im Rektifizierungssystem Pi (Pa absolut), der Druck auf der Seite, auf der Flüssigkeit abgezogen wird P2 (Pa absolut) und das spezifische Gewicht der aufgeschmolzenen Flüssigkeit p[g/cm3]. Unter stationären Bedingungen lässt sich die Höhe einer das barometrische Fallrohr auf der Seite des Rektifizierungssystems des U--förmigen Rohrs bildenden Flüssigkeitssäule H [m] durch folgende Gleichung wiedergeben:

Bei dieser Höhe herrscht ein Druckgleichgewicht zwischen beiden Seiten des U-förmigen Rohres. Die in der Leitung festgehaltene Flüssigkeit kann lediglich in einer der der Flüssigkeitssäule neu zugeführten Flüssigkeitsmenge entsprechenden Menge zum Auslass der Leitung zum Fliessen gebracht werden, ohne dass eine spezielle Vorrichtung zum Abziehen der Flüssigkeit benötigt wird, wenn die Flüssigkeit auf der Seite des Rektifizierungssystems der Leitung als Flüssigkeitssäule der angegebenen Höhe H [m], die ein barometrisches Fallrohr liefert, festgehalten wird.

In diesem Falle sollte vorzugsweise der Innendurchmesser der Leitung zum Abziehen der Flüssigkeit mittels des barometrischen Fallrohrs so gering wie möglich gemacht werden, um die Aufenthaltsdauer (der Flüssigkeit) in dem barometrischen Fallrohrabschnitt so kurz wie möglich zu halten und um ferner die Temperatur eines Heizmediums für die Leitung oberhalb des Schmelz- oder Fliesspunkts, jedoch so nahe wie möglich am Schmelz- oder Fliesspunkt der Flüssigkeit zu halten, um ein Wiederaufkochen der Flüssigkeit, d. h. der Bodenfraktionen oder des Kondensats, am oberen Teil des barometrischen Fallrohrs zu verhindern.

Bei der beschriebenen Ausführungsform werden die am oberen Ende der Rektifizierungszone abdestillierenden Dämpfe einer Rückflusskondensationszone zugeführt, um dort teilweise die Dämpfe zu kondensieren. Die Gesamtmenge des gebildeten Kondensats wird als Rückfluss in die Rektifizierungszone rückgeführt. Die restlichen, nicht-kondensierten Dämpfe werden dagegen einer Teilkondensationszone zugeführt.

In diesem Falle ist es erforderlich, durch die Rückflusskondensationszone ein Kühlmedium, das auf eine über dem

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Schmelz- oder Fliesspunkt der abdestillierten Dämpfe hegende Temperatur erwärmt ist, zu zirkulieren, um eine Verfestigung der Dämpfe in der Rückflusskondensationszone zu verhindern. Die Steuerung der Rückflussgeschwindigkeit hängt in der Regel von der Temperatur des Kühlmediums ab. So lässt sich beispielsweise die Rückflussgeschwindigkeit indirekt über die Temperaturen des Kühlmediums am Einlass und Auslass der Rück- , flusskondensationszone und die Fliessgeschwindigkeit des Kühlmediums ermitteln. Das Rückflussverhältnis, bei dem es sich um das Verhältnis der Menge an durch die Rückflusskondensa- ; tionszone teilweise kondensierter Flüssigkeit als Rückfluss und I der Menge an restlichen, nicht-kondensierten Dämpfen aus der I Rückflusskondensationszone handelt, ergibt sich aus den Trennbedingungen für die gewünschte Verbindung im Zusammenhang mit der Anzahl an theoretischen Böden der Rektifikationszone.

Die restlichen, nicht-kondensierten Dämpfe aus der Rückflusskondensationszone werden dann zur teilweise oder weitestgehenden Kondensation einer Teilkondensationszone zugeführt., Das hierbei erhaltene Kondensat wird durch eine an den Kon-densatauslass der Teilkondensationszone angeschlossene senkrechte Leitung über ein barometrisches Fallrohr abwärtsfliessen gelassen und kontinuierlich aus dem Rektifikationssystem abgezogen. Das aus dem Rektifikationssystem abgezogene Kondensat wird mittels eines Flockenbildners in Form eines sich horizontal bewegenden Bandes oder einer Trommel verfestigt und pelletisiert und als Reaktionsprodukt gewonnen. Das Teilkondensationsverhältnis, bei dem es sich um das Verhältnis der Menge an in der Teilkondensationszone teilweise kondensierter Flüssigkeit und der Menge an nicht-kondensierten Dämpfen aus der Teilkondensationszone handelt, ergibt sich aus der prozentualen Menge an niedriger als die gewünschte Verbindung siedenden Verunreinigungen im gesamten Destillat und dem tolerierbaren Limit an in dem Produkt der gewünschten hohen Reinheit enthaltenen niedriger siedenden Verunreinigungen. Als Kühlmedium der Teilkondensationszone bedient man sich eines auf eine über dem Schmelz- oder Fliesspunkt des Kondensats liegende Temperatur erhitzten Kühlmediums in entsprechender Weise wie in der Rückflusskondensationszone. Die Steuerung des Teilkondensationsverhältnisses erfolgt in entsprechender Weise wie die Steuerung des Rückflussverhältnisses in der Rückflusskondensationszone.

Die restlichen, nicht-kondensierten Dämpfe mit einer grossen Menge an niedriger siedenden Verunreinigungen aus der Teilkondensationszone werden einer in einem Vakuumsystem kontinuierlich betriebenen Vakuumrotationskühleinrichtung zugeführt, um darin eine direkte Verfestigung und Pelletisie-rung der Dämpfe zu bewirken. Andererseits können sie zur vollständigen Kondensation auch einer Gesamtkondensationszone zugeführt werden. Das erhaltene Kondensat wird aus der Gesamtkondensationszone in entsprechender Weise wie aus der Teilkondensationszone abgezogen. Vorzugsweise bedient man sich jedoch einer Vakuumrotationskühleinrichtung. In diesem Falle ist es wichtig, die verfestigte oder pelletisierte Menge aus der Vakuumrotationskühleinrichtung in einem der Lagerungstanks zu sammeln und die verfestigte oder pelletisierte Masse aus den Lagerungstanks periodisch durch Umschalten (von einem auf den anderen Tank) auszutragen. Hierbei erhält man dann letztlich eine destillierte Masse. Auf diese Weise braucht man nicht mehrere «Fangvorrichtungen» vorzusehen bzw. die «Fangvorrichtungen» nicht abwechselnd zu betreiben. Das er-findungsgemässe Verfahren ist sowohl hinsichtlich der Anzahl der Verfahrensstufen als auch seiner Durchführung wesentlich einfacher als die bekannten Verfahren.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens in grosstechnischem Massstab wird eine rohe, hochschmelzende, hochsiedende organische Verbindung in vorher aufgeschmolzenem Zustand einem Rektifizierungssystem zugeführt. Vorzugsweise wird kontinuierlich die organische Verbindung in pulver-förmiger oder körniger bzw. flockiger Form direkt oder in einigen Fällen nach dem Vorwärmen auf eine Temperatur nahe dem Schmelz- oder Fliesspunkt mittels einer Vorwärmvor'rich-tung mit Schneckenförderer einem mit Rührwerk ausgestatteten Schmelztank zugeführt und darin kontinuierlich aufgeschmolzen. Auf diese Weise lässt sich die zu reinigende organische Verbindung innerhalb kurzer Zeit unter weitestgehender Unterdrückung eines thermischen Abbaus aufschmelzen.

Die Art der als Rektifizierungszone dienenden Rektifiziersäule ist nicht besonders kritisch, d. h. man kann zur Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung alle gängigen Rektifizierungssäulen, bei denen die Anzahl der theoretischen Böden je nach Art, Gehalt und dgl. von Verunreinigungen in der dem Rektifizierungssystem zuzuführenden organischen Verbindung in der erforderlichen Weise eingesetzt werden können, bedienen.

Ebensowenig ist die Art des am unteren Ende der Rektifizierungszone als Aufwärmzone vorgesehenen Aufwärmers besonders kritisch; zweckmässigerweise bedient man sich eines aus einem Dünnfilmverdampfer bestehenden Aufwärmers. Vorzugsweise wird die ankommende organische Verbindung der Aufwärmzone direkt oder in einem Raum oberhalb des Abstreifabschnitts der Rektifizierungszone zugeführt.

Das Verfahren gemäss der Erfindung eignet sich zum Reinigen hochschmelzender organischer Verbindungen mit Schmelzoder Fliesspunkten über 100°C bis 350°C, insbesondere 200°C bis 300°C. Erfindungsgemäss lassen sich als hochschmelzende, hochsiedende organische Verbindungen beispielsweise Anthra-chinone, Anthrachinon selbst, 1-Aminoanthrachinon, 1-Nitro-anthrachinon und dgl., reinigen. Durch die erfindungsgemässe Rektifizierung kann insbesondere 1-Aminoanthrachinon in vorteilhafter Weise aus rohem 1-Aminoanthrachinon mit Anthrachinon selbst, 2-Aminoanthrachinon, Diaminoanthrachinonen und dgl., abgetrennt werden.

Zur Unterdrückung des thermischen Abbaus der gewünschten hochschmelzenden, hochsiedenden organischen Verbindungen sollten das Fassungsvermögen der im Rahmen des Verfahrens gemäss der Erfindung verwendeten einzelnen Vorrichtungen so gering wie möglich und die Anordnung der Verbindungsrohre so kurz und einfach wie möglich gemacht werden, um die Aufenthaltsdauer im Rektifizierungssystem bei erhöhter Temperatur so kurz wie möglich zu halten.

Eine typische Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ergibt sich aus dem in Fig. 2 dargestellten Fliessbild.

Die jeweils zu reinigende hochschmelzende, hochsiedende organische Verbindung wird in pulverförmiger oder körniger bzw. flockiger Form kontinuierlich mit konstanter Geschwindigkeit einem Vorwärmschneckenförderer 1 zugeführt, um die betreffende organische Verbindung auf eine Temperatur nahe dem Schmelz- oder Fliesspunkt der organischen Verbindung vouzuwärmen. Danach wird die vorgewärmte Verbindung" einem kontinuierlich gerührten Schmelztank 2 zugeführt Der Schmelztank 2 ist mit einem Mantel und einer Heizspule im Tankinneren, durch die ein Heizmedium, das die zum Aufschmelzen der organischen Verbindung erforderliche Wärme liefert, zirkulieren gelassen wird, ausgestattet. Die organische Verbindung wird in dem Tank kontinuierlich gerührt. Lediglich die in den flüssigen Zustand aufgeschmolzene Charge wird nun mittels einer Schneckeneinrichtung, die am unteren Ende des Schmelztanks vorgesehen und an die Rührerachse des Tanks angeschlossen ist, in einen Behälter 3 fliessen gelassen. Vorzugsweise sollte das Fassungsvermögen des Behälters 3 aus Betriebsgründen so gering wie möglich gehalten werden. Darüber hinaus sollte die Schmelze in dem Behälter 3 gerührt werden.

Danach wird die aufgeschmolzene organische Verbindung kontinuierlich aus dem Behälter 3 mit konstanter Geschwindigkeit mittels einer Förderpumpe einer Rektifiziersäule 8 zu5

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geführt. Die Förderpumpe 4 ist mit einem Mantel zur vollständigen Wärmeisolierung des Pumpenkörpers ausgestattet und besteht aus einem wärmebeständigen Material. Ferner besitzt sie eine wärmebeständige Bauweise. Vorzugsweise besteht die Förderpumpe 4 aus einer Getriebe-, Schrauben- oder Kolbenpumpe, da die aufgeschmolzene organische Verbindung der Rektifiziersäule 8 mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt werden muss.

Vorzugsweise wird als Aufwärmer für die Rektifiziersäule ein Dünnfilm- oder -schichtverdampfer 5 verwendet, da in einem solchen die grösstmögliche Verringerung der Aufenthaltsdauer erreichbar ist. Vorzugsweise sollte der Dünnfilmoder -schichtverdampfer mit Rührflügeln ausgestattet sein, die beim Rotieren die Innenwandfläche des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers abzukratzen vermögen. Die Rührflügel können die aufgeschmolzene organische Verbindung auf der erwärmten Wandfläche des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers in die Form eines dünnen Films bringen und ferner den Wärmeübertragungsgrad zwischen Verdampfer und aufgeschmolzener organischer Verbindung verbessern.

Die eine grosse Menge höhersiedender Verunreinigungen enthaltenden Bodenfraktionen, die aus dem Dünnfilm- oder -schichtverdampfer abgezogen werden, werden über eine an den Auslass (für die Bodenfraktionen) des Verdampfers angeschlossene Ablassleitung (für die Bodenfraktion) 6 mittels eines barometrischen Fallrohrs durch die Leitung nach unten strömen gelassen und kontinuierlich nach der Seite des atmosphärischen Drucks hin abgezogen.

Die Höhe der Leitung 6, die H in Fig. 1 entspricht, kann entsprechend dem Grad der Druckerniedrigung im Rektifizierungssystem, dem spezifischen Gewicht der Bodenfraktionen und dgl. sehr verschieden sein, in der Regel beträgt sie üblicherweise mindestens 10 m. In diesem Falle lässt sich die Höhe der Flüssigkeitssäule beispielsweise durch Erniedrigen des Drucks eines Behälters für die abgezogenen Bodenfraktionen am unteren Ende der Leitung (vgl. Fig. 1) verringern, selbst wenn die Beziehung P2 > Pi erreicht werden muss.

Die kontinuierlich abgezogenen Bodenfraktionen können gewünschterfalls beispielsweise durch Auslassen (der abgezogenen Bodenfraktionen) in einen gerührten Kühlwassertank 7 zur Herstellung einer Dispersion und zur Verfestigung, durch direktes Einführen (der Bodenfraktionen) in einen kleinen Behälter zur Luftkühlung und Verfestigung oder durch Aufbringen (der Bodenfraktionen) auf einen Flockenbildner in Form eines horizontalen Bandes zur Verfestigung und Pelletisierung weiterbehandelt werden.

Die in dem Dünnfilm- oder -schichtverdampfer 5 entstandenen Dämpfe werden nach oben durch die Rektifiziersäule 8 geleitet. Da eine Rektifizierung der hochsiedenden organischen Verbindung erfolgen soll, ist es erforderlich, eine relativ hohe Druckerniedrigung, in der Regel 4,0 bis 400.102 Pa absolut, vorzugsweise 13,3 bis 33,3.102 Pa absolut, im Inneren des Rektifizierungssystems aufrechtzuerhalten. Der Druck im Inneren des Rektifizierungssystems muss jedoch über dem Sättigungsdampfdruck der zugeführten organischen Verbindung bei ihrem Schmelz- oder Fliesspunkt liegen.

Vorzugsweise wird als Rektifizierungssäule 8 eine gepackte Säule, d. h. eine Säule, die mit einer Packung niedrigen Druckgefälles gefüllt ist, verwendet. Da die Rektifizierungssäule eine hohe Temperatur aushalten muss, sollte das Packungsmaterial zweckmässigerweise aus einem wärmebeständigen Material, vorzugsweise aus einem metallischen Material, insbesondere rostfreiem Stahl, bestehen. Die erforderliche Höhe der Rektifizierungssäule 8 hängt von dem gewünschten Reinigungsgrad der jeweiligen organischen Verbindung ab. Vorzugsweise sollte eine Rektifizierungssäule geringen Druckgefälles im Falle einer grossen Anzahl erforderlicher theoretischer Böden verwendet werden. Zur vollständigen Verhinderung eines Wärmeverlustes von der Seitenwand der Rektifiziersäule 8 im Hinblick auf eine Vermeidung der Kondensation von Dämpfen und einer Ablagerung von Feststoffen auf der Säulenwandinnenseite ist es erforderlich, die Aussenwand der Säule mit einem thermisch isolierenden Material vollständig zu isolieren. Vorzugsweise sollte die gesamte Aussenwandfläche der Säule ummantelt sein, wobei in dem Mantel ein Heizmedium umgewälzt wird, das auf einer Temperatur entsprechend der Innentemperatur der Säule gesteuert wird. Auf diese Weise erreicht man eine Zwangswärmeisolierung.

Die das obere Ende der Rektifiziersäule 8 verlassenden Dämpfe werden in einer am oberen Ende der Rektifiziersäule vorgesehenen Rückflusskondensationsvorrichtung 9 teilweise kondensiert. Das gebildete Kondensat wird als Rückfluss in die Rektifiziersäule rückgeführt.

Die Rückflusskondensationsvorrichtung 9 verlassende, nicht-kondensierte Dämpfe werden einer Teilkondensationsvor-richtung 10 zugeführt. In dieser werden die Dämpfe teilweise oder weitestgehend kondensiert. Das hierbei gebildete Kondensat wird kontinuierlich aus dem Rektifikationssystem mittels eines barometrischen Fallrohrs nach aussen hin abgezogen und danach, wie beschrieben, mittels eines Flockenbildners als gewünschtes Produkt verfestigt und pelletisiert.

Eine grosse Menge niedriger siedende Verunreinigungen enthaltender Dämpfe, die die Teilkondensationsvorrichtung 10 verlassen, wird einem Vakuumrotationskühler 13, der unter denselben Unterdruckbedingungen betrieben wird wie das Rektifizierungssystem, zugeführt und auf einer mit niedriger Geschwindigkeit, in der Regel 2 bis 10 Upm, umlaufenden Kühltrommel gekühlt und verfestigt. Die filmförmig auf der kühlenden Trommeloberfläche verfestigte und abgelagerte Masse wird mittels einer Abkratzvorrichtung von der Trommelfläche abgekratzt und gleichzeitig flockenförmig pelletisiert. Die pelletisierte feste Masse wird in einem unter dem Vakuumrotationskühler 13 vorgesehenen Lagerungstank 14 gesammelt. In der Regel werden mindestens zwei Lagerungstanks parallel geschaltet und durch Umschalten von einem auf den anderen abwechselnd benutzt. Vorzugsweise besitzen die Lagerungstanks 14 einen konischen Boden, damit die pelletisierte feste Masse aus diesen glatt und ohne Schwierigkeiten entleert werden kann. Wenn die gesammelte feste Masse aus dem Lagerungstank entleert wird, entspannt sich der Unterdruck im Tankinneren auf Atmosphärendruck. Die feste Masse wird aus dem Lagerungstank über ein am unteren Ende des Lagerungstanks 14 vorgesehenes Drehventil 15 entleert. Zweckmässigerweise werden mehrere Vakuumrotationskühler 13 mit den nachgeschalteten Anlagen in Reihe geschaltet.

Die Teilkondensation in der Teilkondensationsvorrichtung 10 dient der Abtrennung niedriger siedender Verunreinigungen in der zugeführten organischen Verbindung. Wenn in der zugeführten Charge ausser der gewünschten Verbindung keine niedriger siedenden Verunreinigungen enthalten sind oder wenn keine strikte Trennung der in der Tat vorhandenen niedriger siedenden Verunreinigungen von der organischen Verbindung erforderlich ist, braucht im Hinblick auf die zulässigen Grenzwerte an Verunreinigungen in dem Produkt die Teilkondensation nicht notwendigerweise durchgeführt zu werden. Dies heisst, dass die Gesamtkondensation in der Kondensationsvorrichtung 10 erfolgen kann. Das hierbei gebildete Kondensat kann in der geschilderten Weise mittels des barometrischen Fallrohrs aus dem Rektifizierungssystem abgezogen werden. Als Alternative können die nicht-kondensierten Dämpfe aus der Rückflusskondensationsvorrichtung 9 ohne Hindurchleiten der Dämpfe durch die Kondensationsvorrichtung 10 zur Gewinnung eines Produktes direkt dem Vakuumrotationskühler 13 zugeführt werden. Diese Betriebsvarianten stellen zweckmässige Ausführungsformen des Verfahrens gemäss der Erfindung dar.

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In einem erfindungsgemäss benutzten Rektifizierungssystem sollten vorzugsweise sämtliche Vorrichtungen, Leitungen und sonstige Einrichtungen zur Handhabung und Verarbeitung der aufgeschmolzenen Charge mit Ummantelungen versehen sein, damit die betreffenden Vorrichtungen oder Einrichtungen auf s einer über dem Schmelz- oder Fliesspunkt der jeweils zugeführten organischen Verbindung gehalten werden können. Durch die Ummantelungen wird zur Erwärmung der genannten Vorrichtungen und Einrichtungen ein eine hohe Temperatur (wegen des hohen Schmelz- oder Fliesspunkts der zu be- oder verarbei- io tenden organischen Verbindung) aufweisendes Heizmedium umgewälzt. Das zu einer geeigneten Vorwärmung der Rektifiziersäule vor Beginn der eigentlichen Rektifizierung verwendete Heizmedium kann nach dem Vorwärmen vollständig aus der Ummantelung abgelassen werden, wenn eine thermische Isolie- 15 rung der Rektifiziersäule gegen die umgebende Atmosphäre lediglich durch ein um die Ummantelung der Rektifiziersäure vorgesehenes thermisches Isoliermaterial erreicht werden kann.

Erfindungsgemäss lassen sich hochschmelzende, hochsiedende Verbindungen, deren Reinigung bisher grosse Schwierig- 20 keiten bereitete, ohne Vorbehandlung zur Entfernung niedriger siedender Verunreinigungen von der zugeführten organischen Verbindung durch Rektifizierung reinigen. Die betreffenden Bestandteilen lassen sich kontinuierlich, ohne Schwierigkeiten und in stabiler Weise aus dem Rektifiziersystem abziehen, ohne 25 das Druckgleichgewicht des Rektifiziersystems zu stören. Auf diese Weise lässt sich erfindungsgemäss die Reinigung in höchst wirtschaftlicher Weise durchführen. Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

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Beispiel 1

Ein Gemisch aus Aminoanthrachinonen der folgenden Zusammensetzung:

Anthrachinon 1,4 Gew.-%

1-Aminoanthrachinon 75,2 « 35

2-Aminoanthrachinon 1,0 « 1,5-Diaminoanthrachinon 6,0 « 1,8-Diaminoanthrachinon 4,8 «

andere Diaminoanthrachinone 8,7 «

unbekannte Bestandteile 2,9 « 40

wird kontinuierlich mit einer Zufuhrgeschwindigkeit von 10 kg/h einem mit einem Rührwerk ausgestatteten Schmelztank 2 zugeführt und darin aufgeschmolzen.

Das aufgeschmolzene Gemisch wird mittels einer Zufuhrpumpe 4 dem untersten Teil einer Rektifiziersäule 8 zugespeist « und zusammen mit einem Rücklauf aus der Rektifiziersäule 8 in einem an das untere Ende der Rektifiziersäule angeschlossenen Dünnfilm- oder -schichtverdampfer 5 teilweise verdampft. Vom unteren Ende des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers 5 werden kontinuierlich mittels eines (barometrischen) Fallrohrs durch 50 eine an das untere Ende des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers angeschlossene senkrechte Leitung mit einer Geschwindigkeit von 2,9 kg/h Bodenfraktionen der folgenden Zusammensetzung:

1-Aminoanthrachinon 14,6 Gew.-% 55

2-Aminoanthrachinon 1,7 « 1,5-Diaminoanthrachinon 20,5 « 1,8-Diaminoanthrachinon 16,3 «

andere Diaminoanthrachinone 29,5 «

unbekannte Bestandteile und 60

thermische Abbauprodukte 17,4 «

abgezogen, einem mit einem Rührwerk ausgestatteten Kühlwassertank 7, in dem die Wasseroberfläche dauernd gründlich bewegt wird, zugeführt und zu in Wasser suspendierten Teilchen verfestigt. • ;65

Der Säulenoberdruck beträgt 20,0.102 Pa absolut. Die Heiztemperatur des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers 5 beträgt 330°C.

Die in dem Dünnfilm- oder -schichtverdampfer 5 erzeugten Dämpfe werden in der Rektifiziersäule 8 rektifiziert. Die Rektifiziersäule ist bis zu einer Höhe von 3,0 m mit einem Packungsmaterial niedrigen Druckgefälles gefüllt und besitzt einen Destillations(wirkungs)grad von etwa 10 theoretischen Böden. Die Aussenseite der Säule ist zur thermischen Isolierung ummantelt, wobei durch den Mantel ein Heizmadium strömen gelassen wird.

Die Säulenobertemperatur beträgt 275°C. Durch einen Rückflusskühler 9 wird ein 255 °C heisses Heizmedium laufen gelassen, um die am oberen Ende der Rektifiziersäule abdestillierenden Dämpfe teilweise zu kondensieren und um das gebildete Kondensat der Rektifiziersäule als Rückfluss wieder zuzuführen. Das geschätzte Rückflussverhältnis beträgt 1,5/1,0.

Die den Rückflusskühler 9 verlassenden Dämpfe werden in einer Teilkondensationsvorrichtung 10 durch Hindurchleiten eines 255 °C heissen Heizmediums weiter teilweise kondensiert.

Das hierbei erhaltene Teilkondensat folgender Zusammensetzung:

Anthrachinon 0,8 Gew.-%

1-Aminoanthrachinon 98,2 «

2-Aminoanthrachinon 1,0 « Diaminoanthrachinone praktisch 0 wird mittels eines barometrischen Fallrohrs mit einer Geschwindigkeit von 3,7 kg/h ins Freie abgezogen und durch Verfestigen und Pelletisieren mittels eines Flockenbildners 12 in Form eines horizontalen Bandes gewonnen.

Die nicht-kondensierten Dämpfe aus der Teilkondensationsvorrichtung 10 werden zu einem Vakuumrotationskühler 13 geleitet. Letztlich erhält man unter Hindurchleiten von 20 °C kaltem Wasser durch die Kühltrommeln des Vakuumrotationskühlers mit einer durchschnittlichen (Austrag)geschwindigkeit von 3,4 kg/h eine verfestigte pulverförmige Masse der folgenden Zusammensetzung:

Anthrachinon 3,1 Gew.-%

1-Aminoanthrachinon 96,6 «

2-Aminoanthrachinon 0,3 « Diaminoanthrachinone praktisch 0

Im gesamten Rektifizierungssystem werden diejenigen Teile, durch die das aufgeschmolzene Gemisch geleitet wird, thermisch isoliert, indem durch die Ummantelungen dieser Teile ein Heizmedium einer Temperatur von 285 °C oder darüber strömen gelassen wird.

Beispiel 2

Ein Gemisch aus Anthrachinonen der folgenden Zusammensetzung:

Anthrachinon 2,0 Gew.-%

1-Aminoanthrachinon 75,9 «

2-Aminoanthrachinon 3,2 « 1,5-Diaminoanthrachinon 4,4 « 1,8-Diaminoanthrachinon 3,3 « andere Diaminoanthrachinone 8,1 « unbekannte Bestandteile 3,1 «

wird mit einer (Zufuhr)geschwindigkeit von 12 kg/h kontinuierlich einem Vorwärmschneckenförderer 1 zugeführt, darin auf eine Temperatur von 200°C vorgewärmt, danach kontinuierlich einem mit einem Rührwerk ausgestatteten Schmelztank 2 zugeführt und darin aufgeschmolzen.

Das aufgeschmolzene Gemisch wird aus einem Schmelzbehälter 3 mittels einer Förderpumpe 4 zum unteren Teil einer Rektifiziersäule 8 geleitet und zusammen mit dem Rücklauf aus der Rektifiziersäule 8 in dem Dünnfilm- oder -schichtverdampfer 5, der an den Boden der Rektifiziersäule 8 angeschlossen ist, teilweise verdampft. Vom unteren Ende des Dünnfilmoder -schichtverdampfers 5 werden mittels eines (barometrischen) Fallrohrs in der an das untere Ende des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers angeschlossenen senkrechten Leitung mit

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einer (Ablass)geschwindigkeit von 3,9 kg/h die Bodenfraktionen des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers 5 an die Atmosphäre abgezogen, einem Kühlwassertank 7, in dem die Wasseroberfläche dauernd gründlich bewegt wird, zugeführt und entsprechend Beispiel 1 zu in Wasser suspendierten Teilchen verfestigt. Diese besitzen folgende Zusammensetzung:

1-Aminoanthrachinon 22,5 Gew.-%

2-Aminoanthrachinon 7,1 « 1,5-Diaminoanthrachinon 12,9 « 1,8-Diaminoanthrachinon 9,7 « andere Diaminoanthrachinone 23,7 « unbekannte Bestandteile und thermische Abbauprodukte 24,1 «

Der Säulenoberdruck beträgt 13.3.102 Pa absolut. Die Heiztemperatur des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers 5 beträgt 320°C.

Die in dem Dünnschicht- oder -filmverdampfer 5 entstandenen Dämpfe werden in der Rektifiziersäule 8 rektifiziert. Die Rektifiziersäule ist bis zu einer Höhe von 2,0 m in Richtung der Anreicherung und bis zu einer Höhe von 1,0 m in Abstreifrichtung mit einem Packungsmaterial niedrigen Druckgefälles gefüllt. Die geschätzte Zahl theoretischer Böden beträgt in Anreicherungsrichtung 6, in Abstreifrichtung 2. Die Säule ist ähnlich Beispiel 1 auf ihrer Aussenseite ummantelt, um mittels eines in dem Mantel strömenden Heizmediums eine thermische Zwangsisolierung zu schaffen.

Die Säulenobertemperatur beträgt 266°C. Die aus der Rektifiziersäule abdestillierenden Dämpfe werden in einem von 5 einem Heizmedium einer Temperatur von 252°C durchströmten Rückflusskühler 9 teilweise kondensiert. Das gebildete Kondensat wird in die Rektifiziersäule als Rückfluss rückgeführt. Das geschätzte Rückflussverhältnis beträgt 1,0/1,0.

Sämtliche den Rückflusskühler 9 verlassenden Dämpfe io werden direkt einem Vakuumrotationskühler 13 zugeführt und darin durch Hindurchleiten von 70°C warmem Wasser durch die Kühltrommel des Vakuumrotationskühlers gekühlt. Hierbei erhält man mit einer durchschnittlichen (Austrag)geschwindig-keit von 8,1 kg/h eine verfestigte pulverförmige Masse der fol-15 genden Zusammensetzung:

Anthrachinon 2,8 Gew.-%

1-Aminoanthrachinon 96,2 «

2-Aminoanthrachinon 1,0 « Diaminoanthrachinone praktisch 0

20 In dem gesamten Rektifizierungssystem sind diejenigen Teile, die von dem aufgeschmolzenen Gemisch durchströmt werden, thermisch isoliert, indem durch die Ummantelung dieser Teile ein Heizmedium einer Temperatur von 285°C oder darüber strömen gelassen wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung einer rohen, hochschmelzenden und einen hohen Kochpunkt aufweisenden organischen Verbindung, dadurch gekennzeichnet, dass man die jeweils rohe organische Verbindung aufschmilzt, die gebildete Schmelze einer unter Unterdruck gehaltenen Rektifikationszone zuführt, die am oberen Ende der Rektifikationszone abdestillierenden Dämpfe zur Gewinnung einer gereinigten or- , ganischen Verbindung kondensiert und höhersiedende Ver unreif nigungen und/oder nicht flüchtige Verunreinigungen aus einer am unteren Ende der Rektifikationszone vorgesehenen Auf- : wärmzone über eine an einen Auslass der Aufwärmezone angeschlossene Leitung abzieht, wobei die Leitung ein barometrisches Fallrohr bilden soll.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kondensation durchführt, indem man die Dämpfe einer am oberen Ende der Rektifikationszone vorgesehenen Rückflusskondensationszone zuführt und dort einen Teil der Dämpfe zu einem der Rektifikationszone zugeführten Kondensat kondensiert, die restlichen, nichtkondensierten Dämpfe einer an die Rückflusskondensationszone angeschlossenen Teilkondensationszone zuführt und dort einen Teil oder den Hauptteil der Dämpfe zu einem anschliessend aus der Teilkondensationszone über eine an den Auslass der Teilkondensationszone angeschlossene und ein barometrisches Fallrohr bildende Leitung aus der Rektifikationszone ausgetragenen Kondensat der gereinigten Verbindung kondensiert und schliesslich die restlichen nichtkondensierten Dämpfe mit einen niedrigeren Kochpunkt aufweisenden Verunreinigungen einer Vakuumrota-tionskühlzone oder einer Gesamtkondensationszone zuführt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Aufschmelzen durchführt, indem man die gegebenenfalls auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt vorgewärmte rohe organische Verbindung in Pulver- oder Granulatform einer Schmelzzone zuführt und darin aufschmilzt und dass man die Zufuhr der Schmelze zur Rektifikationszone mittels einer auf einer Temperatur nicht unterhalb des Schmelzpunkts der betreffenden organischen Verbindung gehaltenen Getriebe-, Schrauben- oder Kolbenpumpe durchführt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man von einer hochschmelzenden, einen hohen Kochpunkt aufweisenden organischen Verbindung eines Schmelzpunkts von 200 bis 300°C ausgeht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als hochschmelzende, einen hohen Kochpunkt aufweisenden organische Verbindung Anthrachinon oder ein Anthra-chinonderivat verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwärmzone aus einem mit Rührflügeln ausgestatteten Dünnfilmverdampfer besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Rektifikationszone bei einem Druck von 4,0 bis 400.102 Pa absolut hält.