CN101385906A

CN101385906A - 操作连续取出精细晶体形式的目标产物x的方法

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Publication number: CN101385906A
Application number: CNA2008102135826A
Authority: CN
Inventors: J·海勒克; U·哈蒙; K·J·米勒-恩格尔; V·施利普哈克; D·鲍曼
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: US20090076286A1; CN101385906B; DE102007043759A1; US7732624B2; DE102008042010B4; DE102008042010A1; BE1018574A3

Abstract

本发明涉及一种通过在间接热转移器中冷却悬浮结晶而从包含目标产物X和不同于目标产物X的成分的液相P中连续取出精细晶体形式的目标产物X的方法，其中将所形成的晶体悬浮液首先从热转移器输入混合的缓冲槽，并从缓冲槽供入将晶体悬浮液分离为晶体和液相的装置，其中外部措施消除了供入缓冲容器的晶体悬浮液的目标产物X的过饱和。

Description

操作连续取出精细晶体形式的目标产物X的方法

技术领域

本发明涉及一种从由目标产物X和不同于目标产物X的成分B_i组成且成分B_i的总摩尔分数具有M_B，P ^总的值的液相P中连续取出以目标产物X的精细晶体形式的目标产物X的方法，该方法包括通过如下方式操作具有第二室和至少一个第一室，第二室和所述至少一个第一室通过至少一个材料分隔壁在空间上各自相互分开，所述至少一个材料分隔壁用作将第二室的热量转移至所述至少一个第一室的表面的间接热转移器：其中将液相P的料流输入热转移器的第二室，而同时使至少一种流体冷却介质流过所述至少一个第一室，以使目标产物X的精细晶体在第二室中由液相P形成而留下残留液相R且目标产物X的精细晶体悬浮在剩余的残留液相R中，与液相P相比，剩余的残留液相R包含总摩尔分数为M_B，R ^总>M_B，P ^总的不同于目标产物X的成分且其目标产物X含量为至少70重量％，得到目标产物X的精细晶体在残留液相R中的结晶度为Y的悬浮液S，以及从热转移器的第二室中连续取出温度为T_S ^出的悬浮液S，该方法进一步包括将取出的温度为T_S ^出的悬浮液S供入混合的缓冲容器中，并借助泵用存在于缓冲容器中的目标产物X的精细晶体悬浮液从缓冲容器对分离装置装料，并将供入分离装置的悬浮液分离为存在于其中的晶体和存在于其中的液相。

背景技术

借助具有第二室和至少一个第一室的间接热转移器(冷却器或结晶器)从包含目标产物X和不同于目标产物X的成分的液相P中连续取出精细晶体形式的目标产物X的方法是已知的(例如参见DE-A 103 32 758，WO2004/035514，Disclosure Database Number(研究公开数据库号)496005和479008和德国申请102007004960.0)，在该方法之后通常为将形成的晶体悬浮液S分离为晶体和液相的方法。该分离例如可通过过滤、筛离心(screencentrifugation)和/或在洗涤塔中进行，这例如公开于WO 01/77056和其中引用的现有技术中。通常而言，上述分离还包括洗涤取出的晶体，以除去粘附在晶体表面上的液相。这种洗涤例如可用预先取出并洗涤的晶体熔体进行。

由于经由将第二室和至少一个第一室相互分开的材料分隔壁(热转移表面)将供至第二室且包含目标产物X的液相P的热量转移至在至少一个第一室中流动的冷却剂，使得液相P冷却，直至超过具有目标产物X的液相P的饱和极限且通过形成目标产物X的晶体而抵消液相P的过饱和。

在本文中，包含悬浮在液相中的精细晶体的悬浮液的术语“结晶度Y”指存在于晶体悬浮液中的精细晶体在悬浮液的总质量中的质量分数或者质量比例。

因此，悬浮液S的结晶度Y计算为在结晶度Y时存在于悬浮液S中的晶体质量m_Kr，Y占悬浮液S总质量m_S的分数。

Y = \frac{m_{Kr, Y}}{m_{S}} .

因此，悬浮液S的结晶度Y必须在0-1之间。值“0”因此对应于完全为液相，值1对应于完全为固相(即在两种情况下，不再存在悬浮液)。

当成分B_i以摩尔量n_i(摩尔量n_i通过其中存在于液相F中的成分B_i的质量除以成分B_i的摩尔质量而计算)存在于液相F(例如液相P或残留液相R)中且目标产物X以摩尔量n_x(摩尔量n_x通过其中存在于液相P中的目标产物X的质量除以目标产物X的摩尔质量而计算)存在于液相F中时，存在于液相F中的成分B_i的摩尔分数M_B，F ⁱ应理解为指摩尔数n_i除以由摩尔数n_x和存在于液相F中的所有不同于目标产物X的成分的总摩尔数之和的商。换言之，

M_{B, F}^{i} = \frac{n_{i}}{n_{x} + Σ_{i = 1}^{I} n_{i}},

假定液相F除了目标产物X外还包含所有不同于目标产物X且互不相同的1种成分B_i。

当液相F为残留液相R或液相P时，在Mⁱ _B，F中的“F”应相应被“P”或“R”代替。

存在于液相F(例如在液相P或液相R中)中的不同于目标产物X的成分Bi的总摩尔分数M_B ^总在本文中理解为指对特定成分B_i计算的所有单个值M_B，F ⁱ的总和。

相应地，存在于液相F中的目标产物X的摩尔分数M_x定义为：

M_{X, F} = \frac{n_{x}}{n_{x} + Σ_{i = 1}^{I} n_{i}} .

适用关系式M_X，F+M_B，F ^总＝1。

当液相F为残留液相R或液相P时，在M_X，F中的“F”应相应被“P”或“R”代替。

从包含目标产物X和不同于目标产物X的成分的液相P中结晶取出目标产物X尤其用于从制备过程中形成的副产物中取出目标产物X。目标产物X可已经通过在液相中化学反应直接制备。

然而，目标产物X当然也可已经例如在气相中制备，随后通常通过冷凝和/或吸收措施从中将目标产物X与通常在气相中伴随目标产物X的一些次级组分一起转化为液相。

结晶取出目标产物X可原则上直接从如上所述在制备目标产物X过程中得到的且包含目标产物X和次级组分的液相中，作为“快速(sharp)”热分离工艺进行。

然而，在将上述液相用于结晶取出目标产物X之前首先进行至少一个“非快速(nonsharp)”热分离工艺，以从目标产物X中除去部分上述次级组分。

非快速分离工艺定义为如下分离工艺，其中从热力学的角度，在使用分离工艺时形成且包含富集形式的目标产物X的相的组成以热力学所需的方式显著取决于待进行分离工艺的混合物的组成(例如参见McCabe-Thielediagram)。非快速热分离工艺例如包括简单蒸馏、精馏、吸收、分凝、解吸、萃取、气提、共沸精馏等。

与之相反，结晶取出是快速热分离工艺，其中从热力学角度，形成的晶体的组成非常显著地独立于液体起始混合物的组成(也参见DE-A 102005009890和DE-A 10300816)。

非快速分离工艺的优点的原因通常为它们可以高时空产率操作。然而，非快速分离工艺的缺点为用它们实现的分离作用较受限制。

快速分离工艺的缺点为它们的时空产率通常较受限制，但通常具有高分离作用。

针对上述背景，因此通常将两种分离原理以如下组合方式使用。

首先，将至少一个非快速热分离工艺用于在制备目标产物X的过程中得到的产物混合物，以得到液相P，该液相P相对于目标产物X在产物混合物中的重量比例包含富集形式的目标产物X。随后使除目标产物X外还包含次级组分的所述液相P经受目标产物X的结晶取出，将包含较富集形式的次级组分的剩余的残留液相R(经常将其称作母液)至少部分再循环至之前使用的至少一个非快速热分离工艺。这样可同时具有两种分离原理的优点。

在许多情况下，包含目标产物X且待进行目标产物X的结晶取出的液相P(这也适用于在本申请中相关的液相P)因此包含至少两种，在许多情况下至少3或4种，经常至少5或6种，常常至少7或8种，或至少9或10种不同于目标产物X的次级组分(在本申请的上下文中，当次级组分可例如通过气相色谱、液相色谱或其它方式(例如通过Karl Fischer滴定的水)作为液相成分检测出时，这种次级组分存在于液相P中)。

除由于目标产物X制备的特征副产物之外，包含目标产物X的液相P还可包含额外用于从反应产物混合物中分离目标产物X的过程中在产生液相P的过程中的溶剂或溶剂混合物和/或助剂(吸收剂、萃取剂等)。换言之，残留液相R例如可为目标产物X和杂质的熔体或目标产物X和溶剂(或溶剂混合物)以及通常的杂质的溶液。

在本文开头所述的方法中使用的缓冲容器主要为了增加制备目标产物X的灵活性。

例如当在间接热转移器中取出目标产物X由于错误而在有限时间内变得不可能时，在缓冲容器包含目标产物X的晶体悬浮液的储存池时，目标产物X的生产仍然可在一定程度上连续进行。

通常也将多个悬浮结晶器和多个分离设备以相同方式平行使用。例如，当由于错误使得一个平行操作的分离设备在有限时间内变得不可用时，当共用缓冲容器的容量使得能够在限定时间内容纳悬浮结晶器的生产料流而无需将其输送至分离装置时，所有悬浮结晶器仍然可持续操作。

当平行操作的悬浮结晶器的数目大于同样平行操作的下游分离设备的数目时，当然合适的是首先将从悬浮液结晶器中输出的晶体悬浮液合并入缓冲容器，然后将它们从缓冲容器分配至平行操作的分离设备。

此外，在平行操作悬浮结晶器的情况下，在伴随各悬浮结晶器的质量变化可通过将各悬浮结晶器中得到的晶体悬浮液供入公用缓冲容器而在一定程度上吸收伴随的质量变化，其中在缓冲容器中将它们相互混合，随后从中取出晶体悬浮液用于它们的分离。

然而，就中间缓冲而言的缺点发现为，从热转移器的第二室连续取出的(晶体)悬浮液S通常在热力学上并不完全平衡，相反仍在有限程度上具有目标产物X的过饱和。

当将目标产物X以这种方式过饱和且温度为T_S ^出的这种(晶体)悬浮液S输入通常与外部环境绝热的缓冲容器中时，由于在缓冲容器中进一步形成晶体而使过饱和消失。

然而，在缓冲容器中形成晶体的缺点为，与在为此构造的间接冷却的热转移器中进行悬浮结晶相反，其以不受控的方式进行。

这例如可导致在缓冲容器的内壁上生长较大的晶体聚集体，或者如果用搅拌器混合缓冲容器的内容物，则在搅拌器上该晶体聚集体以较大尺寸脱离，并例如破坏将存在于缓冲容器的晶体悬浮液借助合适的输送泵输送至分离设备的平稳操作，或在不希望情况下甚至可完全阻止平稳操作。

发明内容

因此，本发明解决的问题为至少部分或完全纠正上述问题。

因此，提供了一种从由目标产物X和不同于目标产物X的成分B_i组成且成分B_i的总摩尔分数具有M_B，P ^总的值的液相P中连续取出以目标产物X的精细晶体形式的目标产物X的方法，该方法包括通过如下方式操作具有第二室和至少一个第一室，第二室和所述至少一个第一室通过至少一个材料分隔壁在空间上各自相互分开，所述至少一个材料分隔壁用作将第二室的热量转移至所述至少一个第一室的表面的间接热转移器：其中将液相P的料流输入热转移器的第二室，而同时使至少一种流体冷却介质流过所述至少一个第一室，以使目标产物X的精细晶体在第二室中由液相P形成而留下残留液相R且目标产物X的精细晶体悬浮剩余的在残留液相R中，与液相P相比，剩余的残留液相R包含总摩尔分数为M_B，R ^总>M_B，P ^总的不同于目标产物X的成分且其目标产物X含量为至少70重量％，得到目标产物X的精细晶体在残留液相R中的结晶度为Y的悬浮液S，以及从热转移器的第二室中连续取出温度为T_S ^出的悬浮液S，该方法进一步包括将(从第二室)取出的温度为T_S ^出的悬浮液S供入混合的缓冲容器中，并借助泵用存在于缓冲容器中的目标产物X的精细晶体悬浮液从缓冲容器对分离装置装料，并将供入分离装置的悬浮液分离为存在于其中的晶体和存在于其中的液相，其中在从第二室进入缓冲容器的途中，在缓冲容器中和/或在从缓冲容器出来并返回缓冲容器的一个或多个泵送循环管线(因此，当分离设备短时间内不可用时，该泵送循环管线例如可用于使从缓冲容器向分离设备提供晶体悬浮液的泵保持操作；这样消除了晶体在泵中沉降)中，借助外部能量源将供入缓冲容器的悬浮液S的温度增加至高于T_S ^出的值T^Pu，和/或通过外部加入(从外部加入晶体悬浮液)不同于目标产物X的成分将存在于供入缓冲容器的悬浮液S的残留液相R中不同于目标产物X的成分的总摩尔分数增加至高于M_B，R ^总的M_B，Pu ^总值。

通常而言，T^Pu-T_S ^出为≥0.1K。然而，为了不抵消在间接热转移器中预先进行的悬浮结晶，T_Pu-T_S ^出通常为≤3K，优选≤2K，常常≤1K。T_Pu-T_S ^出甚至经常为≤0.7K或≤0.5K。

以相应的方式，从M_B，R ^总增加至M_B，Pu ^总(以M_B，R ^总作为参考基准)通常为≥0.1％。然而，为了不抵消在间接热转移器中预先进行的悬浮结晶，上述增加通常为≤5％，常常为≤3％，一般为≤1％。

应理解的是，在本发明方法中，从T_S ^出增加至T^Pu以及从M_B，R ^总增至M_B，Pu ^总也可组合使用。然而，根据本发明优选通过单独将T_S ^出增加至T^Pu而使存在于悬浮液S中的过饱和消失。

上述温度增加可借助直接和/或间接能量如(热)供应而进行。

术语“外部”在本文中指将在通过目标产物X的进一步结晶而除去过饱和中释放的结晶热排除能量或热源之外。

直接供应能量如热例如可通过将温度高于T_S ^出的物质计量加入缓冲容器和/或缓冲容器的进料管线而进行。

这类有用的物质例如为合适的预热的目标产物X本身，优选在本发明取出过程中预先得到的目标产物X。或者，可将加热的包含目标产物X的混合物用于该目的，其中优选液相P和残留液相R为这类优选混合物。原则上，这类有用的混合物还可为酸性水(例如参见WO 2004/035514、EP-A 1 818 324、DE-A 102 43 625、DE-A 103 23 758 和DE-A 10 2007 004 960)。

应理解的是，为了直接供应热，也可以相应的方式计量加入加热的物质，该物质就它们的类型而言对应于由于制备而在任何情况下存在于液相P中的各成分B_i或数个成分B_i的混合物。原则上可用于直接加热的物质也可为就它们的物质类型而言也不为液相P的(由于其制备)成分的适合加热的物质。从悬浮液中预先取出并合适加热的残留液相R例如(如上所述)对直接加热有利。对并不是如合适供入加热的目标产物X那样进行的直接供入热量的情况重要的是自动并伴随地增加M_B，R ^总。

对直接加热而言，根据本发明有利的是，优选使用分子量小于目标产物X分子量三倍，更好的是小于目标产物X分子量两倍，更优选小于目标产物X分子量的物质(如水)。

用于直接加热而计量加入的物质优选溶于残留液相R中。

如上所述，为了提高目标产物X的产率，有利的是，将在把缓冲容器中输出的晶体悬浮液分离为存在于其中的目标产物X的晶体和存在于其中的液相中得到的液相再循环至制备液相P的工艺中。优选在许多情况下再循环至制备液相P的过程中使用的非快速分离工艺(例如参见WO 01/77056的图5)。因此，作为根据本发明使用的直接热源，推荐计量加入在上述非快速分离工艺中从目标产物X中较简单取出的物质，或者在本发明结晶取出X的过程中具有高(至少≥5，优选≥10，更优选≥15)贫化系数(depletion coefficient)A^Bi的物质。贫化系数A^Bi理解为指在本发明的从包含目标产物X的液相P中结晶取出目标产物X中保留在母液(残留液相R)中的成分B_i的浓度相对于保留在晶体中的成分B_i的浓度的浓度比例(在每种情况下以基于剩余母液(或残留液相R)的总量或所形成的晶体总量的重量百分数表示)。

取出的晶体/母液达到母液总量的超过90重量％，超过95重量％或97、98或99重量％通常对确定A^Bi已经足够(晶体上的残留水份的影响通常可忽略。A^Bi的上述值优选基于悬浮结晶和随后分离在使用本发明方法形成的悬浮液S的组合。

然而，直接供入能量或热例如也可利用电阻加热器，例如电阻式加热器进行，其存在于缓冲容器，供入缓冲容器的进料管线或泵送循环管线中，由此将热量以所需程度引入已经供入缓冲容器和/或存在于缓冲容器的晶体悬浮液中。应理解的是，直接供入能量也可通过注入温热气体，或通过电磁辐照作用(例如微波辐照或红外辐照)进行。

根据本发明，优选将能量或热量间接供入。例如，为此可将外部轻度加热管线(或轻度加热的泵送循环管线)用于将晶体悬浮液输送入缓冲容器。

然而，非常特别优选如下构造轻度加热，使得缓冲容器配有夹套(或者，也可相应将输送流体的半管螺旋或全管螺旋施加(例如焊接或放置)在缓冲容器的壁上)，使对于缓冲容器的内容物至少具有所需目标温度的流体热载体通过该夹套内部。原则上，当缓冲容器的底部为双壁或配有半管或全管螺旋时，经常就已足够。

就应用而言，合适的是，缓冲容器或缓冲槽配有搅拌器(有利的是螺旋搅拌器或另一悬浮搅拌器)，其混合存在于缓冲容器中的晶体悬浮液。或者，为了混合(以及合适的话同时为了供入能量)，也可将惰性气体输送(鼓泡)通过晶体悬浮液。

然而，应理解的是，混合也可通过文献DE-A 10 2006 045 088和DE-A 10 2006 045 089中所述的混合变型方案进行。混合也可通过泵送循环进行。可用于上述间接轻度加热的流体热载体原则上为与在本文中对悬浮结晶器推荐的流体冷却介质相同的材料。

对于从M_B，R ^总增加至M_B，Pu ^总，原则上也可计量加入温度为≤T_S ^出的不同于目标产物X的成分B_i。或者适用对于将从T_S ^出增加至T^Pu的直接热供应的上面的描述。

缓冲槽的优选构造材料为不锈钢(由于其有利的导热性)。优选不锈钢为DIN材料号14541和1.4571的那些。壁厚通常为3-30mm。

有利的是在溢流控制下借助可调节高度的溢流堰从第二室取出(晶体)悬浮液S。然而，也可在液面控制下通过浸没管进行。

悬浮结晶器和缓冲槽和分离装置通常利用施加在它们的外壳上的绝热材料(如

)和粘附在它们上的蒸汽阻挡层(如购自WeGoSystembaustoffe，VTI branch，D-67014 Ludwigshafen/Rhein的Alu-Butyl箔)而在绝热和蒸汽密封下操作。

可用于用从缓冲槽中输出的晶体悬浮液对分离装置装料的泵原则上为任何类型的输送泵。根据本发明有利的是，使用径向离心泵。其中，有利的是在DE-A 103 53 014推荐的那些。在这些离心泵中，特别有利的是Kanalrad型的那些。通常通过泵的速率调节进行量的控制。

存在于间接热转移器(或悬浮结晶器)中的流体相的通过所述热转移器的输送运动在许多情况下已经足够导致取出的目标产物X的晶体悬浮在第二室中。

然而，第二室通常额外具有一个或多个混合装置。在最简单的情况下，该装置可鼓出辅助气体(如空气)，或为一个或多个搅拌器，使第二室和第一室之间的分隔壁不含晶体的擦拭装置和/或泵送循环。将供入第二室的质量流输送通过所述空间通常伴随着借助泵强迫液相P进入第二室。

对进行本发明方法而言，原则上所有类型的间接热转移器可用于进行本发明方法(定义为：它们具有本发明所需的第一室/第二室结构)(例如参见Kristallisation，Grundlage und Technik[结晶、原理和技术]，GüntherMetz，Springer-Verlag，Berlin 1969，第214页及随后各页和Ullmanns

der technischen Chemie，Verfahrenstechnik I[工艺技术I]，Verlag Chemie Weinheim，第4版，1972，第672-682页以及这些标准文献中提及的现有技术)。

根据本发明优选的是，所用间接热转移器为其中分开所述至少一个第一室和第二室的至少一个分隔壁的在每种情况下面对第二室的侧面在擦拭下(借助合适的擦拭装置连续擦拭相关的热转移表面)操作的热转移器。该间接热转移器(结晶器，冷却器)经常也称作表面擦拭型冷却器。或者为此也可使用移动的第一室元件(例如可移动的冷却盘)并不时更换它们。可将所述至少一个第一室固定或可移动地(例如可移动冷却盘)引入间接热转移器中。在后者的情况下，可不时更换可移动第一室元件。

作为说明性的选择，下述选择可用于本发明方法的悬浮结晶器：

-旋转管式结晶器(第二室为管内部；管壳为夹套，在该夹套中冷却剂相对于管内部的质量流以并流或逆流输送；管内部优选与水平轻微倾斜；在管内形成的任何晶体壳可连续敲下(例如用链)和/或刮除(用径向擦拭器)；将液相P连续供入管的一个末端；将悬浮液S在管的另一末端连续输出；

-具有悬挂冷却元件的容器(将冷却元件(如冷却盘)悬挂在未搅拌的容器中；将液相P例如输入容器左侧底部，并将悬浮液S在溢流控制下在右侧顶部输出容器；用新的冷却元件替换具有结壳的任何冷却元件)；

-搅拌容器(它们例如为被冷却夹套包围和/或配有冷却元件(冷却旋管、冷却盘)的容器；此外，它们具有搅拌器，该搅拌器通过连续搅拌来混合未由冷却元件占据的内部的内容物；通过泵供入液相P且悬浮液S通过溢流输出)；

-同心双管热转移器(夹套冷却的静止管(tube at rest)，它的壁由平的刮片擦拭，该刮片用弹簧压在壁上；在一个末端泵送液相P，悬浮液S在另一末端流出)；

-盘式结晶器(具有水平轴的槽状容器，在水平轴上以规则的间隔安装空心盘，该空心盘由冷却介质通常相对于结晶液相P逆流流过并且具有扇形切口用于让液相P或晶体悬浮液通过；轻微搅拌通过盘和与之连接的冷却剂管线的晶体悬浮液；将液相P通过泵在一侧输入盘式结晶器并在溢流控制下在相对侧输出盘式结晶器)；

-强制循环结晶器，购自Swenson或Messo Chemietechnik。

特别适合本发明方法的结晶器(尤其是在丙烯酸、甲基丙烯酸、对二甲苯或N-乙烯基吡咯烷酮作为目标产物X的情况下)为冷却盘式结晶器(存在于第二室中的冷却盘包括第一室)，如公开于Research Disclosure DatabaseNumber(研究公开数据库号)496005(2005年8月出版)和ResearchDisclosure Database Number(研究公开数据库号)479008(2004年3月出版)的那些。

所用流体冷却剂(或助剂)可为气体或液体。

根据本发明优选使用液体冷却剂(或加热介质)。这类有用的冷却剂(或加热介质)例如包括热载体油、水、盐在水中的溶液，一元有机醇或多元有机醇如甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇和/或甘油，以及一种或多种上述冷却剂的混合物如水/甲醇混合物或水/乙二醇混合物(例如具有10-60重量％乙二醇)。

在本发明冷却结晶中的温度T_K ^入(流体冷却介质供入所述至少一个第一室的温度)通常设为比T_S ^出(从第二室取出的悬浮液S的温度)低0-20K，经常1-15K，常常2-10K。T_K ^入必须低于液相P同时供入热转移器的第二室的温度。

然而，在许多情况下，还剩下(如果可以的话)难以擦拭的分隔壁区域单元。这例如为当第一室为以简单方式浸没在于第二室中流动的液相中的圆形冷却盘的内部的情况。而冷却盘的前侧和后侧按照以较简单方式擦拭，但这对于冷却盘的外部表面并不如此。因此，通常使该表面单元经受轻度加热，这用于抑制它们的晶体结壳。该轻度加热例如可为电阻轻度加热。应理解的是，该轻度加热也可通过间接热交换进行(例如使流体加热介质流过安装的空心管)。

在进行本发明方法的过程中形成的悬浮晶体通常具有的纵向尺寸(连接晶体表面的两点的最长直线)为1-10000μm，经常10-1000μm，常常100-800μm，在许多情况下300-600μm。

或者，结晶取出可类似于现有技术中进行的悬浮结晶进行。

从T_S ^出增加至T^Pu和/或从M_B，R ^总增加至M_B，Pu ^总在本发明的上下文中通常仅进行至消除悬浮液S中的过饱和所需的程度。否则的话，悬浮结晶作用会在一定程度上抵消。

当存在于从第二室取出的悬浮液S中的残留液相R(母液)的目标产物X含量为>70重量％时，本发明方法是合适的。然而，当残留液相R中目标产物X的上述含量为≥80重量％，或≥85重量％，或≥87重量％，或≥90重量％，或≥92重量％，或≥94重量％，或≥95重量％，或≥96重量％，或≥97重量％，或≥98重量％，或≥99重量％时也是合适的。

换言之，在那些液相P的目标产物X的含量为>70重量％，或≥75重量％，或≥80重量％，或≥85重量％，或≥87重量％，或≥90重量％，或≥92重量％，或≥94重量％，或≥95重量％，或≥96重量％，或≥98重量％，或≥99重量％的情况下，本发明方法是合适的。然而，在本发明方法中供入热转移器第二室的液相P中目标产物X的上述含量通常为≤99.995重量％，常常≤99.99％。

根据本发明，可用于作为冷却结晶进行的悬浮结晶的目标产物X例如为饱和或不饱和的羧酸如乙酸、丙酸、丙烯酸和甲基丙烯酸，或取代的芳烃(例如具有卤素、甲基、羧基、羟基和/或含氮基团(如-NH₂)作为取代基)，如对二甲苯、甲酚和氯苯，多环芳族化合物如萘和双酚A，或异氰酸酯如TDI和MDI，或乙烯基化合物如N-乙烯基吡咯烷酮，或甲醛低聚物如三噁烷，或无机盐如钠盐或钾盐(如硫酸盐、氯化物、溴化物和碘化物)。

在丙烯酸、甲基丙烯酸、对二甲苯或N-乙烯基吡咯烷酮作为目标产物X的情况下，本发明方法尤其合适。

当丙烯酸为目标产物X时，例如水、二丙烯酸(麦克尔加合物)、甲基丙烯酸、苯甲酸、乙酸和丙酸为根据本发明适合通过外部加入而使M_B，R ^总增加至M_B，Pu ^总的物质。根据本发明有利的是，在丙烯酸作为目标产物X的情况下，也可使用所谓的酸性水而使M_B，R ^总增加至M_B，Pu ^总，酸性水通常在从丙烯酸的至少一种C₃前体化合物(如丙烷、丙烯、丙烯醛、丙酸、丙醇、甘油和/或丙醛)的非均相催化部分气相氧化的产物气体混合物中取出丙烯酸的过程中得到。(例如参见WO 2004/035514、德国申请10 2007 004 960.0、DE-A 102 43 625和DE-A 103 23 758)。酸性水通常包含至少60重量％(经常至少70重量％，常常至少75重量％，在许多情况下至少80重量％)水和至少3重量％(经常至少5重量％，常常至少7重量％，在许多情况下至少9重量％或至少11重量％)丙烯酸。

当甲基丙烯酸为目标产物X时，例如水、丙烯酸和乙酸为根据本发明适合通过外部加入而使M_B，R ^总增加至M_B，Pu ^总的物质。

当对二甲苯为目标产物X时，例如水、间二甲苯和邻二甲苯为根据本发明适合通过外部加入而使M_B，R ^总增加至M_B，Pu ^总的物质。

当N-乙烯基吡咯烷酮(也为1-乙烯基-2-吡咯烷酮)为目标产物X时，例如水和2-吡咯烷酮为根据本发明适合通过外部加入而使M_B，R ^总增加至M_B，Pu ^总的物质。

本发明方法在下述情况下非常特别合适，其中丙烯酸为目标产物X且作为液相P的粗丙烯酸例如具有如下含量中的一组：

>70重量％丙烯酸，

至多15重量％乙酸，

至多5重量％丙酸，

至多5重量％低分子量醛类，

至多3重量％聚合抑制剂，和

0至5重量％二丙烯酸(迈克尔加合物)，和

至多25重量％水；

或

≥80重量％丙烯酸，

≥100重量ppm至≤15重量％乙酸，

≥10重量ppm至≤5重量％丙酸，

至多5重量％低分子量醛类，

至多3重量％聚合抑制剂，和

0-5重量％二丙烯酸(迈克尔加合物)，和

至多15重量％水；

或

≥85重量％丙烯酸，

≥100重量ppm至≤10重量％乙酸，

≥10重量ppm至≤5重量％丙酸，

至多5重量％低分子量醛类，

至多3重量％聚合抑制剂，

0-5重量％二丙烯酸(迈克尔加合物)，和

至多10重量％水；

或

≥90重量％丙烯酸，

≥100重量ppm至≤5重量％乙酸，

≥10重量ppm至≤2重量％丙酸，

至多2重量％低分子量醛类，

至多2重量％聚合抑制剂，

0-3重量％二丙烯酸(迈克尔加合物)，和

至多9重量％水；

或

≥95重量％丙烯酸，

≥100重量ppm至≤3重量％乙酸，

≥10重量ppm至≤2重量％丙酸，

至多2重量％低分子量醛类，

至多2重量％聚合抑制剂，

0-2重量％二丙烯酸(迈克尔加合物)，和

至多4.9重量％水；

或

93-98重量％丙烯酸，

1-5重量％水，

0.001-3重量％丙烯醛，

≥0-3重量％甲基丙烯醛，

≥0-3重量％甲基丙烯酸，

0.1-3重量％乙酸，

0.01-3重量％丙酸，

0.001-3重量％甲醛，

0.001-3重量％不同于甲醛的醛类，

0.01-3重量％马来酸，和

≥0-3重量％原白头翁素。

该粗丙烯酸例如可由已知的现有技术方法得到(例如参见EP-A 1 818324、WO 01/77056、DE-A 103 32 758、DE-A 102 43 625、德国申请10 2006057 631.4、德国申请10 2006 062 258.8、德国申请10 2007 004 960.0、WO2004/035514、德国申请10 2006 049 939.5、DE-A 10 2005 029 629、WO03/041832和DE-A 10 2005 015 639以及这些文献中引用的现有技术)。

它们通常为由丙烯酸的至少一种C₃前体化合物(如丙烷、丙烯、甘油、丙烯醛、丙酸、丙醇和/或丙醛)的非均相催化部分气相氧化的产物气体混合物得到的粗丙烯酸。

对本发明方法而言，可用于得到液相P的粗丙烯酸尤其为使用至少一个非快速分离工艺由至少一种C₃前体化合物的非均相催化部分气相氧化的产物气体混合物得到的粗丙烯酸。当将在本发明分离中得到的液相至少部分再循环至至少一个用于由部分气相氧化的产物气体混合物制备粗丙烯酸的非快速分离工艺时，上述描述尤其真实。

这种非快速分离工艺和结晶的快速分离工艺的组合使用的基础结构例如由DE-A 196 06 877、EP-A 792 867以及EP-A 14843 08、EP-A 1 116 709、EP-A 1 818 324，特别是EP-A 1 015 410教导。

在最简单的情况下，待在本发明方法中用于得到液相P的粗丙烯酸可为吸收物和/或部分冷凝物和/或冷凝物，它们在从本文所列的至少一种C₃前体化合物的非均相催化部分气相氧化得到的产物气体混合物中吸收和/或冷凝取出丙烯酸中分馏得到。然后将在本发明分离中得到的液相合适地再循环至吸收和/或冷凝(例如参见EP-A 1 818 324)。

有利的是，作为目标产物X存在于液相P中的丙烯酸基于包含如下组分的部分氧化产物气体混合物：

1-30体积％丙烯酸，

≥0至或0.005至10体积％丙烯，

≥0或0.001至2体积％丙烯醛，

≥0或0.001至2体积％甲基丙烯醛，

≥0或0.001至2体积％甲基丙烯酸，

≥0或0.005至10体积％分子氧，

≥0或0.005至3体积％乙酸，

≥0或0.001至2体积％丙酸，

≥0或0.001至2体积％甲醛，

≥0或0.001至2体积％其它醛类，

和10-98或50-98体积％(惰性)稀释气体。

稀释气体例如可包含：

≥0或0.005至90体积％饱和C₁-C₆烃(尤其是丙烷、甲烷和/或乙烷)，

≥0或0.05至30体积％蒸汽，

≥0或0.05至15体积％碳氧化物(CO和/或CO₂)，

和≥0或1至90体积％分子氮。

部分氧化的产物气体混合物尤其可源自文献DE-A 10 2004 032 129及其等价的外国专利，DE-A 102 45 585、WO 03/076370、WO 01/96271、EP-A 117 146、WO 03/011804、US-A3,161,670、DE-A 33 135 73、DE-A 10316 039和WO 01/96270中所述的部分氧化，其中由丙烯和/或丙烷进行，并且可具有丙烷脱氢和/或氧化脱氢(合适的话在非均相催化下)作为预先反应段作为丙烯源。

对于将从缓冲容器供入分离装置的晶体悬浮液分离为存在于其中的晶体和存在于其中的液相，在本发明方法有用的方法通常为所有详述于WO2006/111565、WO 01/77856、WO 02/055469和WO 03/078378中方法(例如机械分离方法如离心)。有利的是该装置为具有分离晶体(如丙烯酸晶体)的强迫输送的洗涤塔。晶体床中晶体的体积比例通常达到>0.5的值。通常而言，洗涤塔在0.6-0.75的值下操作。有利的是所用洗涤液为预先在洗涤塔中提纯(取出)的晶体(如丙烯酸晶体)熔体。该洗涤通常以逆流进行。

本发明方法尤其包括其中液相P包含>70重量％，或≥75重量％，或≥80重量％，或≥85重量％，或≥90重量％，或≥95重量％丙烯酸的那些方法。

此外，根据本发明有利的是，在作为包含目标产物X的液相P的丙烯酸的水含量基于存在于液相P中的丙烯酸至少为0.2或0.4至8重量％，或至10重量％，或至20重量％，或至30重量％，或0.60-5重量％，或0.60-3重量％。

当然本发明方法也可用于WO 98/01414的所有粗丙烯酸以及用于EP-A 097405的所有粗对二甲苯作为液相P。

通常而言，在本发明方法中将粗丙烯酸用作包含目标产物X的液相P的情况下，从第二室中取出的晶体悬浮液S的温度(T_S ^出)为-25℃至+14℃，尤其是-5℃至+12℃，特别有利的是4或6至9℃。

应理解的是，其中涉及丙烯酸的所有方法步骤在抑制聚合下进行。该程序可如现有技术所述。在所有可得到的丙烯酸方法中，主要的稳定剂为二苯并-1，4-噻嗪(PTZ)、4-羟基-2，2，6，6-四甲基哌啶1-氧基(4-OH-TEMPO)和对甲氧基苯酚(MEHQ)，其各自可单独为液相P(例如粗丙烯酸)的一部分，或成对或为三种物质的混合物。它们的总量基于存在于液相P中的丙烯酸通常为0.001-2重量％。

以对应于对丙烯酸举例阐述的方式，本发明方法也可整合入其它目标产物X的制备方法中。

因此，本发明尤其包括如下方法，其中将缓冲容器(作为具有存在于缓冲容器中的晶体悬浮液的分离装置)用于对洗涤塔装料：

-所述洗涤塔具有围绕处理室的洗涤塔壁，

-从处理室中释放液相，同时保留存在于晶体悬浮液中的晶体，以在处理室中由输入处理室中的晶体悬浮液形成晶体床，

-将晶体床在处理室中传输，

-将至少一种不同于重力的力在处理室中作用于晶体床的输送方向上并在处理室中输送晶体床，

-将由通过该洗涤塔分离工艺预先取出的熔融晶体组成的纯熔体在处理室中相对于晶体床逆流输送，从而在晶体床中形成将晶体床分割为液相区和纯熔体区的洗涤锋面(wash front)，和

-在晶体悬浮液进料的洗涤塔相对端连续排出在洗涤塔中洗涤的固体和/或熔融形式的晶体。

在本发明方法中，当目标产物X为丙烯酸时，上述那些尤其真实。通常而言，此时，在精细丙烯酸晶体取出之后为其中将取出的丙烯酸晶体熔融，然后使它们自身或与其它至少单烯属不饱和化合物进行聚合(优选自由基聚合)(例如进行溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合、气相聚合或本体聚合)的另一工艺。当晶体悬浮液分离为晶体和液相以不同于洗涤塔的方式进行时，该工艺也可进行。

通常而言，在本发明方法中，供入间接热转移器的第二室中的液相P的质量流为2-80t/h。这对应于作为液相P的成分供入第二室的质量流

为1.4-79.8t/h。

取决于特定的分离问题(包括所用分离设备)和构成晶体聚集体的晶体类型和尺寸，悬浮液S的结晶度Y通常为0.10-0.50，更通常为0.20-0.40，特别通常为0.25至0.35或0.30。

具体实施方式

实施例和对比例

I.实施例

平行操作两个具有描述于Research Disclosure Database Number(研究公开数据库号)496005(2005年8月出版)中的设计的相同的搅拌和擦拭冷却盘结晶器。它们各自为其中以30±1cm的等距间隔依次悬挂排列24个擦拭圆形冷却盘的槽。盘直径为3.3m。盘厚度为5.2cm。

用于两个结晶器中的每个的冷却剂为70重量％水和30重量％乙二醇的混合物。在特定的结晶器中将冷却剂相对于供入结晶器的液相P逆流输送通过结晶器，并使其由一个冷却盘通向下一个冷却盘。换言之，在两个结晶器的每个中，将冷却剂以两个相等且平行料流的方式分开输送通过特定结晶器的冷却盘。使一半料流通过偶数的冷却盘；使另一半料流通过奇数的冷却盘(在冷却剂的流动方向上冷却盘的数目从1开始)。冷却区域由不锈钢(DIN材料1.4541)制成。不锈钢冷却区域的壁厚为4mm。擦拭器的旋转速率为5-6转每分钟。驱动擦拭器的贯穿冷却盘中央的轴用水冲刷(water flushed)的填料箱填充物(由特氟隆制成的填料丝；冲刷速率等于数升/小时至数十升/小时每个密封)密封。在其中不能擦拭的各冷却盘的周围，安装空心管(焊接的管；(材料：不锈钢(DIN材料1.4541)，壁厚3.6mm))。为了轻度加热结晶器的各冷却盘，使液体加热介质I平行流入其空心管中，其同样由70重量％水和30重量％乙二醇组成。

擦拭器以径向分段(4段)。

在安装状态与冷却表面成直角安装的擦拭器的特定压力为每cm有效擦拭边长约4N。所用擦拭器材料为

PE 1000。除擦拭器之外，轴驱动叶片(在两个冷却盘之间且在第一和最后冷却盘之前，在每种情况下对称排列)，这引起改善的混合。在特定的结晶器的背部在晶体悬浮液的输送方向上(在最后的冷却盘之前)，使在每种情况下在各结晶器中形成的(晶体)悬浮液S经溢流堰流入用螺旋搅拌器(由不锈钢材料DIN材料号1.4541制成；内部体积：20m³；壁厚10mm；内径＝2.58m；缓冲容器的底部配有焊接的半管螺旋；从半管螺旋空间输出的液体加热介质II为70重量％水和30重量％乙二醇的混合物；缓冲槽的稳态填充的晶体悬浮液内容物为16m³))搅拌的缓冲槽，用从缓冲槽取出的晶体悬浮液对两个相同的水力熔体洗涤塔装料(在每种情况下在两个洗涤塔之间分开从缓冲槽(取出的料流强度对应于来自结晶器的所有进料流的强度)取出的悬浮液S的质量流之后，在进入特定的洗涤塔之前，使其流过科里奥利质量流量计，用于经由特定部分的质量流的质量密度测定结晶度Y)，用于将其分离为液相和晶体。在熔体洗涤塔中分离如下述文献所述进行：EP-A 1 272 453、EP-A 1 448283、WO 03/041833、EP-A 1 305 097、DE-A 101 56 016、DE-A 10 2005018702、DE-A 102 23 058和德国申请10 2007 004 960.0。各洗涤塔的内径为1.4m。在每种情况下借助离心泵(Kanalrad型，购自KSB)用晶体悬浮液对洗涤塔装料，且流动借助泵的速率调节而控制。例如如WO 01/77056的图5或德国申请10 2007 004 960.0中所述，将洗涤塔中取出液相经由另一缓冲容器再循环至也用于制备包含丙烯酸作为目标产物的液相P的分凝中。

两个结晶器的每个均具有顶(不锈钢(DIN材料1.4541))且对环境空气进入密封。同样由不锈钢(DIN材料1.4541，壁厚10mm)制成的两个洗涤塔和结晶器和缓冲槽均绝热并借助购自WeGo Systembaustoffe，VTIbranch，67014 Ludwigshafen/Rhein的Alu-Butyl箔粘接在施加Styropor的不锈钢壳而配有蒸气阻挡层(例如参见DE-A 10 2007 032 633)。

洗涤塔、缓冲槽和结晶器容纳在共用的护套中。整个护套中的空气温度在25-28℃之间。从结晶器向缓冲槽以及从缓冲槽向洗涤塔的传质同样在对环境空气密封和绝热和蒸汽阻挡层下进行。对平行操作的两个结晶器的每个独立地建立0.28的结晶度Y。在两种情况下，闭环控制偏离通过增加或降低特定的T_K ^入而抵消。

两个结晶器的操作状态的特征在于如下边界条件：

目标产物X＝丙烯酸。

供入结晶器的液相P＝粗丙烯酸，该粗丙烯酸源自化学级丙烯两段非均相催化气相部分氧化为丙烯酸的产物气体混合物的分凝。其丙烯酸含量为94.44重量％。M_B，P ^总为0.1483。

冷却剂进入特定结晶器的第一室区域的温度T_K ^入为约2.1℃。

冷却剂离开特定结晶器的第一室区域的温度T_K ^出为约4.7℃。

供入特定结晶器的第一室的冷却剂质量流为约208t/h。

加热介质进入特定结晶器的冷却盘的特定空心管的温度T_H，I ^入为约12℃。

加热介质I离开特定结晶器的冷却盘的特定空心管的温度T_H，I ^出为约10.4℃。

供入特定结晶器的冷却盘的空心管的加热介质总质量流I

为约43t/h。

液相P进入特定第二室的温度T_P ^入为约14℃。

从特定第二室取出的悬浮液S的温度T_S ^出为约7.0℃。

从第二室取出的悬浮液S中残留液相R的丙烯酸含量为92.34重量％。

在上述残留液相R中不同于丙烯酸的成分的总摩尔分数M_B，R ^总为0.1991。

液相P供入特定结晶器的第二室和悬浮液S输出特定结晶器的第二室的质量流为约26.5t/h。因此对于各第二室的

为约25.0t/h。

进入缓冲槽底部的半管螺旋空间的加热介质II的入口温度T_H，II ^入为约32℃。从缓冲槽底部的半管螺旋空间排出的加热介质II的出口温度T_H，II ^出为约26℃。供入缓冲槽底部的半管螺旋空间的加热介质II的总质量流为约5t/h。

存在于缓冲槽中的晶体悬浮液的T^Pu为7.7℃。

在上述常规变化下上述操作状态无困难地维持两周。保持连续消除过饱和。

II.对比例

程序如实施例，不同之处在于不将加热介质料流II供入缓冲槽底部的半管螺旋空间。

相反，缓冲槽底部的封闭半管螺旋空间包含静止的流体加热介质II。存在于缓冲槽中的晶体悬浮液的温度基本对应于从特定的第二室取出的悬浮液S的温度T_S ^出。并不存在如实施例所述的消除过饱和。

在4天的操作时间之后，必须中断操作，因为用于对洗涤塔装料晶体悬浮液的Kanalrad泵不再输送任何悬浮液S(管线和/或泵堵塞)。

2007年9月13日提交的第60/971994号美国临时专利申请通过引用文献并入本专利申请中。

关于以上所述教导，可对本发明进行许多变换与改进。因此可设想，本发明可在所附申请专利范围内以不同于本文具体描述的那些方式的方式来进行。

Claims

1.一种从由目标产物X和不同于目标产物X的成分B_i组成且成分B_i的总摩尔分数具有M_B，P ^总的值的液相P中连续取出以目标产物X的精细晶体形式的目标产物X的方法，该方法包括通过如下方式操作具有第二室和至少一个第一室，第二室和所述至少一个第一室通过至少一个材料分隔壁在空间上各自相互分开，所述至少一个材料分隔壁用作将第二室的热量转移至所述至少一个第一室的表面的间接热转移器:其中将液相P的料流输入热转移器的第二室，而同时使至少一种流体冷却介质流过所述至少一个第一室，以使目标产物X的精细晶体在第二室中由液相P形成而留下残留液相R且目标产物X的精细晶体悬浮在剩余的残留液相R中，与液相P相比，剩余的残留液相R包含总摩尔分数为M_B，R ^总>M_B，P ^总的不同于目标产物X的成分且其目标产物X含量为至少70重量％，得到目标产物X的精细晶体在残留液相R中的结晶度为Y的悬浮液S，以及从热转移器的第二室中连续取出温度为T_S ^出的悬浮液S，该方法进一步包括将取出的温度为T_S ^出的悬浮液S供入混合的缓冲容器中，并借助泵用存在于缓冲容器中的目标产物X的精细晶体悬浮液从缓冲容器对分离装置装料，并将供入分离装置的悬浮液分离为存在于其中的晶体和存在于其中的液相，其中在从第二室进入缓冲容器的途中，在缓冲容器中和/或在从缓冲容器出来并返回缓冲容器的一个或多个泵送循环管线中，借助外部能量源将供入缓冲容器的悬浮液S的温度增加至高于T_S ^出的值T^Pu，和/或通过外部加入不同于目标产物X的成分将存在于供入缓冲容器的悬浮液S的残留液相R中不同于目标产物X的成分的总摩尔分数增加至高于M_B，R ^总的M_B，Pu ^总值。

2.根据权利要求1的方法，其中T^Pu-T_S ^出为≥0.1K。

3.根据权利要求1的方法，其中从M_B，R ^总增加至M_B，Pu ^总基于M_B，R ^总为≥0.1％。

4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中目标产物X为丙烯酸、甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮或邻二甲苯。

5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中目标产物X在残留液相R中的含量≥80重量％。

6.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中目标产物X在残留液相R中的含量≥90重量％。

7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其中结晶度Y为0.20-0.40。