DE1769457B1

DE1769457B1 - Verfahren zur herstellung von sinterkoerpern aus al verfahren zur herstellung von sinterkoerpern aus al

Info

Publication number: DE1769457B1
Application number: DE19681769457
Authority: DE
Inventors: Berther Clau Dr-Ing Chem; Hanswerner Dipl-Ing Philipp; Richard Sailer
Original assignee: Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Current assignee: Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Priority date: 1967-05-26
Filing date: 1968-05-25
Publication date: 1972-01-13
Also published as: ES354328A1; NL135395C; AT295475B; US3501275A; NL6807375A; FR1576546A; CH466222A

Description

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findungsgemäßen Siebboden eine völlig andere. Wäh- und der Höhe der Kolonne und kann das 0,1- bis rend die Siebboden gemäß der genannten USA.-Patent- 5fache des Durchmessers der Böden betragen. Die schrift die Feststoffe vollständig von der Flüssigkeit Auf- und Abbewegung des Kristallbreies in der trennen, können erfindungsgemäß die Feststoffe durch Kolonne erfolgt mit einer Frequenz von 5 bis 500 Min., die Maschen der Siebboden hindurchwandern. 5 vorzugsweise 50 bis 200 Min. Die Hubhöhe beträgt vor-

Die USA.-Patentschrift 3 261170 befaßt sich mit teilhaft bis zu 2C0 mm.

einer Kristallisationskolonne mit Wandfilter und Tief- Eire technisch günstige Ausführungsform der neuen

und Hochdruckpulsation. Demgegenüber handelt es Vorrichtung ist in der Figur dargestellt. In der Kosich erfindungsgemäß um ein offenes System, wobei lonne 1, welche die Siebbeden 2 enthält, wird durch der ganze Kolonneninhalt pulsiert wird. Außer dem io die Leitung 3 das Frischprodukt eingeführt. Am Kostatischen Druck herrscht erfindungsgemäß kein lonnenkopf wird Schmelze über Leitung 4, Pumpe 5 weiterer Druck vor. und Leitung 6 in die Kühleinrichtung 7 gebracht und

Die USA.-Patentschrift 3 116 980 hat eine Extrak- von dort nach teilweiser Kristallisation wieder in die tionskolonne fest/flüssig mit Siebbeden, Transport- Kolonne 1 geleitet. Ein Teil der Schmelze wird über schachten und Pulsation zum Inhalt. Siebbeden sind 15 Leitung 8 als tieferschmelzerde Substanz abgenommen, für Feststoffe undurchlässig. Diese müssen daher durch Die Kristalle werden in umteren Kolonnenteil durch die Schächte fallen. die Heizeinrichtung 9 geschmolzen, zum Teil werden

Die USA.-Patentschrift 2 852 349 beschreibt eine sie über Leitung 10 als höherschmelzende Substanz Extraktionskolonne flüssig/flüssig, welche beispiels- abgenommen und zum Teil bilden sie den Rückfluß, weise Siebboden aufweist und mit einer Pulsation 20 der im Gegenstrom zu den Kristallen nach oben geht, arbeitet. Über Leitung 11 ist die Kolonne mit der Einrichtung 12

Im Gegensatz zu den beiden zuletzt genannten verbunden, die den Kolonneninhalt auf urd ab be-USA.-Patentschriften handelt es sich erfirdungsgemäß wegt. Diese Einrichtung ist z. B., wie es in der Figur nicht um eine Extraktion fest/flfssig, scr dem im eire dargestellt ist, ein Kolben, der durch einen Motor an-Schmelzkristallisation, bei deren Durchführung ein 25 getrieben wird. Die Heizung 9 kann, wie die Zeich-Stoffgemisch mit einem Schmelzpunkt in zwei Stoffe nung zeigt, innerhalb der Kolonne angebracht sein, mit verschiedenen Schmelzpunkten zerlegt wird. Dabei sie kann sich aber auch außerhalb derselben befinden, ist ein Temperaturgradient absolut notwendig. Die Die Kühleinrichtung 7 kann aus eirem Kratzkühler Schmelzkristallisation ist an eine bestimmte, für den bestehen, der, wie die Figur zeigt, seitlich angebracht jeweiligen Stoff spezifische Arbeitstemperatur gebun- 30 ist, sich aber auch in axialer Verlängerung der Kolonne den. befinden kann.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ver- Die Kühleinrichtung 7 kann auch aus einer Kühlfahren zur kontinuierlichen Trennung von Stoffge- walze bestehen, die einen Teil der Schmelze verschuppt, mischen durch rektifizierende vielstufige Kolonnen- Die Schuppen werden dann, vermischt mit der restkristallisation im Gegenstrom von Kristallen urd 35 liehen Schmelze, der Kolonne zugeführt. Schließlich Flüssigkeit in einer Kolonne, wobei das Kristall- kann jede andere geeignete Kühleinrichtung verwendet Flüssigkeits-Gemisch in Richtung der Kolonnerachse werden. Um eine adiabatische Arbeitsweise zu geauf und ab bewegt, die Kristalle an dem mit der währleisten, ist es ratsam, die Kolonre mit eirer guten Pulsationseinrichtung versehenen Fuß der Kolonne Isolation und/oder einer Gefälle- oder Gegenheizung aufgeschmolzen und die Schmelze als höher schmel- 4° zu versehen.

zendes Produkt ausgetragen werden, das tiefer schmel- Der Kristallgehalt des Breies in der Kolonne richtet

zerde Produkt am Kopf der Kolonne anfällt und dort sich räch seirer Viskosität, wird aber in den meisten abgeführt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, Fällen 20 bis 60% betragen. Die Messung und Regedaß man eire Kolonne mit mehreren, für die Kristalle lung von Temperaturen urd Prcduktionsstrcmen kann durchlässigen Siebbeden verwerdet. 45 in jeder techrisch bekannten Art erfolgen.

Zur Durchführung dieses Verfahrens verwendet Mit dem neuen Verfahren können alle Stoffe und

man eine Vorrichtung, bestehend aus einer Kolonne, Stoff gemische, die kristallisieren urd unzersetzt schmeldie an ihrem Fußende eine Pulsations- und eine zen, gereinigt oder getrennt werden. Schmelzeinrichtung und an ihrem Kopfende eine

Kristallisationseinrichtung aufweist. Diese Vorrich- 50 B e i s ρ i e 1 1

tung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Kolorre

mehrere, mit für die Kristalle durchlässigen Öffnungen Es wird rohes Caprolactam gereinigt, das folgende

versehene Siebbeden enthält. Reinheitsmerkmaleaufweist:Permanganatzahl = <50;

Tas reue VeiLhen hit den Vorteil, daß es alle flüchtige Basen: 0,80; APHA-Zahl ^ 100 und ErMerkmale einer Kolonnenkristallisation aufweist, 55 starrurgspunkt = 68,65° C.

ohne in seinem Anwendungsbereich durch technische Man verwendet eine Kolonne von 15 cm DurchProbleme beschränkt zu sein, da die hierzu verwerd- messer urd 1 m Höhe, die acht Siebbeden aus Drahtbare Vorrichtung keine mechanischen Transportvor- gewebe mit 4 mm Maschenweite enthält. Die Frequenz richtungen aufweist. Durch den Einbau von Siebbeden der axialen Aufundabbewegung des Kolonneninhaltes in die Kolonne werden Konvektionsstrcmungen im 60 beträgt 150 Min. die Kühlvorrichtung hat eine Kristallbrei verhindert. Leistung von 10 kg Kristalle/Std. Es werden stündlich

Die Siebbeden können aus gelochten Platten oder 4,1 kg Frischprcdukt durchgesetzt. Davon werden am aus Drahtgewebe bestehen. Die Lochgröße kann je oberen Erde der Kolonne 0,6 kg als tieferschmelzende, nach Kristall- urd Kolonnengrcße 2 bis 50 mm be- mit Verunreinigungen angereicherte Substanz und tragen. Die Löcher körnen beliebig geformt sein, z. B. 65 3,5 kg reines Lactam am unteren Kolonnenteil als rechteckig, quadratisch, zylindrisch oder konisch. Der höherscr.melzerde Substanz abgenommen. Das ge-Abstand der Siebbeden von den Kolonrenerden urd reinigte Caprolactam besitzt nun folgende Reinheitsuntereinander richtet sich nach dem Trennproblem merkmale: Permanganatzahl = 8000; flüchtige

Basen = 0,06; APHA-Zahl = 5; Erstarrungspunkt=» 69,O1°C. :

Die - Bestimmung der Permanganatzahl erfolgte in bekannter Weise dadurch, daß die Zeit in Sekunden gemessen wird, die benötigt wird, um 1 ml V₁₀₀ n-KMnO₄-Lösung, zugemischt zu 100 ml l%iger wäßriger Lactarnlösung, auf den Farbton einer gleichen Menge einer Vergleichslösung zu entfärben. Die Vergleichslösung wird durch Lösen von 3 g CoCl₂ · 6 H₂O und 2 g CuSO₄ · 5 H₂O in 1 Liter Wasser hergestellt.

Die flüchtige Basenzahl wird ermittelt, indem man aus einer Lösung von 20 g Lactam in 200 ml 1 n-NaOH, 100 ml H₂O in eine mit 0,1 η-Säure beschickte Vorlage destilliert. Der durch Rücktitration ermittelte und den überdestillierten Basen äquivalenten Verbrauch an 0,1 η-Säure in Milliliter stellt die FB-Zahl dar.

Die APHA-Zahl wird durch Vergleich einer 40%igen wäßrigen Lösung (Lactam) mit einer Ver-

IQ dünnungsreihe einer Standardlösung bestimmt. Die Standardlösung enthält 1,245 g Kalium-Chlorplatinat (K₂Pt Cl₆) und 1 g Kobaltchlorid in 1 Liter Wasser und entspricht 500 APHA-Einheiten.

Beispiel 2

In einer Kolonne wie im Beispiel 1 wird gelblichgefärbtes Phenol, das einen Schmelzpunkt von 39,3° C hat, gereinigt. Die Siebboden bestehen aus Drahtgewebe mit einer Maschenweite von 5 mm. Die Frequenz der Aufundabbewegung beträgt 50 Min.

Pro Stunde werden 4,9 kg rohes Phenol in diese Kolonne eingeführt. Stündlich werden am oberen Kolonnenende 0,6 kg verschmutztes und am unteren Kolonnenende 4,3 kg reines Phenol entnommen. Das reine Phenol ist farblos und hat einen Schmelzpunkt von 41,5° C.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Man kann diese Trennung derart durchführen, daß Patentansprüche: man eine Substanz teilweise kristallisiert, die Kristalle von der Schmelze trennt, die Kristalle wieder schmilzt

1. Verfahren zur kontinuierlichen Trennung und zum Teil kristallisiert und diesen Vorgang, so oft von Stoffgemischen durch rektifizierende vielstufige 5 wie nötig, wiederholt. Diese Methode ist aber um-Kolonnenkristallisation im Gegenstrom von Kri- ständlich, zeitraubend und bedarf bei technischer Anstallen und Flüssigkeit in einer Kolonne, wobei das Wendung eines großen Apparate- und Platzaufwandes. Kristall-Flüssigkeits-Gemisch in Richtung der Ko- In der Literatur sind eine Reihe von Verfahren und lonnenachse auf und ab bewegt, die Kristalle an Vorrichtungen zur kontinuierlichen ein- oder mehrdem mit der Pulsationseinrichtung versehenen Fuß io stufigen Kristallisation beschrieben.

der Kolonne aufgeschmolzen und die Schmelze als So wird nach der USA.-Patentschrift 2 854 494

höher schmelzendes Produkt ausgetragen werden, in einer Reinigungskolonne aus einem Kristallbrei die

das tiefer schmelzende Produkt am Kopf der Ko- Schmelze mittels eines Wandfilters weitgehend entfernt

lonne anfällt und dort abgeführt wird, dadurch und das entstandene Kristallbett gegen eine Schmelz-

gekennzeichnet, daß man eine Kolonne 15 vorrichtung gedrückt. Die entstehende Schmelze wird

mit mehreren, für die Kristalle durchlässigen Sieb- zum Teil als Produkt abgenommen, und zum Teil

boden verwendet. fließt sie im Gegenstrom zum Kristallbett. Dieser

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Gegenstrom wird durch eine Pulsation unterstützt, zeichnet, daß man Siebboden mit Öffnungen von die mit einer an dem Ende der Kolonne, an welchem 2 bis 50 mm verwendet. 20 sich die Heizung befindet, angebrachten Vorrichtung

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- erzeugt wird. Mit diesem Verfahren wird aber nur rens gemäß Anspruch 1 und 2, bestehend aus einer etwas als mehr eine Stufe erzielt.

Kolonne, die an ihrem Fußende eine Pulsations- In der Zeitschrift für Angewandte Chemie, 1961,

und eine Schmelzeinrichtung und an ihrem Kopf- S. 612 bis 615, wird ein Verfahren beschrieben, das ende eine Kristallisationseinrichtung aufweist, da- 25 alle Merkmale einer vielstufigen Kolonnenkristallidurch gekennzeichnet, daß die Kolonne mehrere, sation hat, nämlich: Gegenstrom von Kristallen und mit für die Kristalle durchlässigen Öffnungen Schmelze, adiabatischer Kolonnenteil, Temperaturversehene Siebboden enthält. gradient in der Kolonne, ein Kolonnenende mit

Kristallerzeugung und Abnahme der tiefer schmelzen-30 den Substanz, das andere Kolonnenende mit einer

Schmelzvorrichtung und Abnahme der höher schmelzenden Substanz, Zufuhr des Beschickungsmaterials an einer Stelle zwischen den Kolonnenenden und ein

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor- einstellbares Rücklaufverhältnis. Der Kristalltransrichtung zur kontinuierlichen Trennung von Stoffge- 35 port erfolgt bei diesem Verfahren mittels einer in mischen durch rektifizierende vielstufige Kolonnen- einem Ringspalt sich drehenden Spirale. Mit diesem kristallisation im Gegenstrom von Kristallen und Verfahren können Mischkristallsysteme getrennt wer-Flüssigkeit in einer Kolonne, wobei das Kristall- den. Da den Dimensionen einer Spirale Grenzen ge-Flüssigkeits-Gemisch in Richtung der Kolonnenachse setzt sind, ist für eine Anwendung dieses Verfahrens auf und ab bewegt, die Kristalle an dem mit der 40 im großen Maßstab der technische Aufwand sehr er-Pulsationseinrichtung versehenen Fuß der Kolonne heblich.

aufgeschmolzen und die Schmelze als höher schmelzen- Schließlich wird in der deutschen Patentanmeldung

des Produkt ausgetragen werden, das tiefer schmelzende P 16 19 773.2 (deutsche Offenlegungsschrift 16 19 773) Produkt am Kopf der Kolonne anfällt und dort abge- ein technisches Verfahren zur Kolonnenkristallisation führt wird. 45 vorgeschlagen, bei dem der Kristalltransport in einer

Die Anwendung der Kristallisation zur Reinigung Kolonne mittels einer sich drehenden Siebschnecke in von Substanzen oder zur Trennung von Substanzge- Verbindung mit einer dem Kristallbrei vermittelten rüschen ist seit langem bekannt. Besonders wenn andere Auf undabbewegung vor sich geht. Trennoperationen, wie z. B. Extraktion oder Destilla- Für eine Anwendung der Kolonnenkristallisation im

tion, nicht die gewünschte Wirkung haben, wendet 50 großen Maßstab ist es von Vorteil, möglichst technisch man die Kristallisation an. Die technische Anwendung unkomplizierte Apparate zu haben. Die einfachste der Kristallisation aus der Schmelze hat gegenüber Form einer Kolonnenkristallisation, wie sie in der anderen Reinigungs- und Trennoperationen noch USA.-Patentschrift 2 540 977 beschrieben-wird» ist ein einen erheblichen wirtschaftlichen Vorteil, weil eine Rohr, in dem der Transport der Kristalle durch die Regeneration von Lösungsmitteln nicht notwendig ist, 55 Schwerkraft erfolgt. Eine solche Anordnung ist aber bzw. die Schmelzwärme nur ein Bruchteil der bei der wenig wirksam, da durch Wärmekonvektion RückDestillation notwendigen Verdampfungswärme be- mischungen auftreten und damit ein einwandfreier trägt. Gegenstrom von Kristallen und Schmelze nicht zuSubstanzen, die Mischkristalle bilden, müssen stände kommt. Auch ist in den meisten Fällen wegen durch mehrstufige Kriatsllisation getrennt werden. In 60 des geringen Dichteunterschiedes von Kristall und den meisten Fällen wird es sich aber bei der Reinigung Schmelze der Kristalltransport zu gering, oder Trennung von organischen Substanzen um In den USA.-Patentschrift 3 234 747 wird eine

Eutektika bildende Stoffe handeln. Diese Stoffge- Kristallisationskolonne beschrieben, in welcher durch mische können theoretisch mit einer Kristallisations- intermittierende Anwendung von sehr hohem Druck stufe in eine reine Substanz und in ein Eutektikum 65 (2140 atü) kristallisiert bzw. geschmolzen wird. Die zerlegt werden. In der Praxis zeigt sich aber, daß auch sogenannten »Drahtgitterböden« sind für Kristalle unbei diesen Substanzgemischen mehr als eine Stufe durchlässig und haben die Funktion von Wärmenötig ist, um eine vollkommene Trennung zu erreichen. speichern. Demgegenüber ist die Funktion der er-