DE1947251A1 - Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Abscheiden eines reinen Bestandteiles aus einer Mehr-Komponenten-Mischung - Google Patents

Description

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Ιοί' Fi. ·Ίη«-.

fJ-.ii.cm Carbide Australia Limite ei, CaIt ex House, l6? Kent Street,

Sydney, Australien

V-" "r>;tj'on α·!''. Vo.'wiclrC'uig zum Itontinuicrlichen Absclic Lden i'iims i'niiicn Ijostandtciles au? einer Mohi·-
1·. ι ji:r loiicntci. -1U. r- c! ι uii κ "

Die ;,·ίΊη(ίΐαι_νς betrifft ein VY-r C'nhroi] zum Abschoidon mindc-■-tfji' -vi. Mffi '"Jc----f:-·.:»■:! ti-.^: lcr- in selii· roinor Form nui- einer Vic.l- ->!i '.¹I' .: i-c.'-M.J ■. c''Ti<j Tta'i iir ; einen Dc^ch dem Cic^on*.: troinnrinzip ':o:it.^!nii i oj'licli nrbc i. to ncl ο ii xioiniginig,s,T;).)arnt Tür Flii'pigLeit-Kc L; to-T-Gouisciic üum Durchi'üliren des Verfahrens zum Gegen-

.·■ !■;( bei ,-uiii (" , daß t.*. dorr., vo nahe boieiiiandoxvlie^eji Ic Siede- _e ■ '!οι. !■· ο·;.-j- i/ä-irso-: ü.'.-t.-'b i "Lit.^:t 1 Vf>n c.ff oxiierteii StolTon bei dei"

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Trennung dieser Stoffe durch Destillation große Schwierigke L-tcn bereiten, es vorteilhaft sein kann, sich rinn Krist;·¹. ι i.··«- tionsverfnhren zuzuwenden, wenn die Schmelzpunkte der itoiTo genügend weit nuseinandcrlicgcn, um einen Erfolg au verr.nrn-

Mit einer Kombimition von Kristallisatoren und Heinigti'3 -sn])?.,·;-raten und mit wnlilweiseni Hinzufügen von Lösimgsniittr Ln χκΐ eine komplizierte Technologie entwickelt worden, um auf dir-■--'■ Wei so. eine Tr em urne zu erreichen. Man nahm seine Zuflucht zu ii."be:i oder Gittern, zu porösen Kolben, zu einer pulsioi-ond.-us Ai-bci Lrweiso und zu einer Vielfalt von Vorrichtungen aui:i Bci.-e^n ''« Kristalle und der Flüssigkeit. Durch diese Techno'ojh. vrurdori bedeutende Vorteile erzielt, E,s ist jedoch einem !■ <»ch« t=- »o \>c ~ kannt, daß es oft verhältnismäßig einfach ist, einen <j*J ,', m>.-neii Stoff zu erhalte.) xrs Vergleich mit dem Aufv^an«·! ·-:■'. '"< r Anstrengung, die erforderlich ist, eine il&inheit von *;"}■.'j'j .· in einem fabrikmäßigen Verfahren mit wirtf-chnftlichcnt ->z c'isatz zxx erreichen. Tatsächlich gibt es eine An^r.h·. vr» :.<*cx><ihten in der einschlägigen Literatur, die ar.rnuf iil-r.,-·. i. ? -»rr., 4?fl die maßstabsgerechte Vergrößerung von Lcvborgröile auf tlae Vorstichs anlage nicht gei-ade einfach ist und inr.T.-oii. rl-if. - iiiigo , Probleme als unüberwindlich erkannt worden»

Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, im f.-.l):-i^r nüij.lgrn Verfahren Reinheitsgrade von über 99? 99 '.'* zu ··^; _-j eAthca.

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Bin weitpror Vorteil dor Erfindung besteht darin, daß das er-Ti ndu ng;-gemäß ο Vorfahren mit einem hoben thermischen und thermodynami sche.n Wirkungsgrad durchgeführt worden kann, ganz abgesehen davon, daß die Einrichtung vom vergleichsweise einfacher Koiif- trukt j on ist. Es darf angenommen werden, daß'die große Reinheit und <lw hohe Wirlumgsgrad in den neuen Merkmalen dos Von ahrens und der sich hieraus ergebenden Ausgestaltung der Viii'-i chtuii»·; ihre Ursache haben, die sich bedeutend von «Ion nach lern Stande ύοΐ' Technik bekannten Vorrichtungen unterseht- i ilen .

Die CrTi-.hing hat ferner den Vorteil, daß die Parameter von honst πΓ. t i on und Wirkungsvolle in einer derartigen iJezielumg ;-Mic i π hi i-.r siiMcii, daß sie i.in Bc, iarlV falle leicht einer Com-■itjt im·!- t ■ ucj'imp angepaßt werden können, obgleich einzusehen ist, il;>i' :■>:-: o'timinten KonstruktionsparaBietern der Vorrichtung eine ht»inorkep.--\%erto Andei'ung notwendig sein wird, falls eine vol.1-stäniMg-. Aiidoruiip im ZufüljrungiPgiit oder den Gewinnungsprodulct ι·ιι : in; itt. Wo Aufgabegüter unter geringen Schwankungen IeL-den, können die Verfahreiiparameter eingestellt werden, um ein gleichmäßiges Arbeiten zu erreichen} größeren Schwankungen kann mit goriügt'ii Änderungen, beispielsweise mit einer Verschiebung des Aufgabegut-Einlaßpunktes, oder mit dem Einbau von vergleichsweise einfachen,Überströme absorbierenden Zonen begegnet Kcrr-u. Große Wechsel erfordern eine Konstruktionsänderung, oder eine Xtmoiurichtung der Vorrichtung, die jedoch keinen

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BAB ORIGINAL

großen Neubau erfordert, wie sich später in der Besprechung der Ausführungsformen der Vorrichtung herausstellen wird, die nach der Erfindung benutzt werden können.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in einer vollständig geschlossenen, in einem Stück zusammenhängenden Vorrichtung innerhalb der durch jedes Eutektikum gesetzten Grenzen eine der Komponenten eines Aufgabegutes vollständig abgeschieden werden kann. Dies ist dort von größter Wichtigkeit, tiro gefahrliche oder giftige Substanzen eingeschlossen sind oder wo ein Arbeiten unter Druck gewünscht wird.

Wenn auch die vorliegende Erfindung in erster Linie am Trennen von Mischungen organischer Stoffe beschrieben wird, ist es doch einleuchtend, daß sie auch für Lösungen geeignet ist, wo die in unserer Beschreibung flüssige Phase des Gleichgewichts durch eine gesättigte Lösung ersetzt wird, welcher Ausdruck eine wässrige Lösung eines im wesentlichen nicht schmelzbaren anorganischen Salzes eingeschließen mag.

Ein Verfahren zum Abscheiden von mindestens einem Bestandteil in sehr reiner Form aus einem Viel-Komponenten-Gemisch besteht darin, daß das als Gemisch vorliegende Aufgabegut auf einer Fließstrecke mit stetig fallendem Temperaturgradienten kontinuierlich abgekühlt und die hierbei sich bildenden Kristalle des; abzuscheidenden Beatandteiles im Gegenstrom zum

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Aufgabegut auf mechanisohem Wege aus diesem ausgetragen, geschmolzen und mindestens teilweise als reines Gewinnungsprodukt abgezogen werden. Insbesondere hat die Erfindung ein Verfahren zum Abscheiden von wenigstens einer Komponente in sehr reiner Form aus einer Viel-Komponenten-Mischung zum Gegenstand, bei dem die Mischung in einen nach dem Gegenstromprinzip kontinuierlich arbeitenden Reinigungsapparat für Flüssigkeit-Feststoff-Gemische,bestehend aus einem in Reihe hintereinander geschalteten Reinigungsteil, einem Lauterungsteil und einem Kristalle bildenden Abscheideteil, an einer Stelle nahe der Verbindungsstelle von Abscheideteil und Läuterungsteil zugeführt wird und die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist;

Erzeugung eines (in Fortsetzung eines Temperaturgradienten im Reinigungsteil) von der Verbindungsstelle des Läuterungsteils mit dein Reinigungsteil aus bis zu dem dem Reinigungsteil abgewandten Ende des Abscheideteiles stetig fallenden Temperaturgradienten durch einen über die Länge des Läuterungs- und Abscheidoteiles kontinuierlichen Wärmeabzug;

Aufrechterhaltung einer Fließgeschwindigkeit der flüssigen Plinse an jedem Punkt in einer zur Richtung der Kristallbe-WGgung entgegengesetzten Richtung, wobei diese Geschwindigkoit größer ist als die Rückittischgeschwindigkeit der Flüssigkeit an dem genannten Punkt unter dem Einfluß dexv, Riihrarbe.Lt, dos Kristalltransportes und der Konvektionsinstabilität;

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In-Schwebe-halten der kristallinen Phase in der flüssigen Phase im Abscheide-, Läuterungs- und Reinigungstcil in einem Zustand zvd.schon Sedimentation und Verflüssigung durch genaue Steuer-ung der Rührmittel und der Fließgeschwindigkeit der Flüssigkeit}

wo erforderlich, Erwärmung aller ungeglätteten Flächen durch eine so kleine Wärmezufuhr, daß ein Kristallansiitz; an ungeglätteten Flächen in dem Abscheide- und Läutez-vmgsteil vermieden wirdj

adiabatische Behandlung des vom RückfZtiß durchflosscncn. Reinigungsteiles, die nur durch eine über dessen Länge geringe Wärmezufuhr modifiziert vdrd, um mindestens die Temperatur der Wandung und Rührmittel gerade oberhalb des Kristallisationspunktes der sich unntittelbax- neben diesen Flächen befindenden Flüssigkeit zu halten·

ein langsamer, Transpqx-t der Kristalle von der kristalIbildenden Abscheidestation durch den Läuterungsteil zu dom Reinigungsteil, um den Berührungsausgleich mit der im Gegenstrom fließenden Flüssigkeit so groß vrie möglich zu machen und dais erforderliche Ivristallwachstiun zu ermöglichen und auf diese? Weise die geA-nlnschte Größe und Reinheit der Kristalle zu erzeugen, die schließlich in den Reinigung.α-

teil eingespeist werden»

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Die Hintereinanderschaltung eines Reinigungstoiles, eines Läuterun<$Rteiles und eines Kristalle bildenden Abscheideteiles . mit eiηrm Aufgabeguteinlaß in oder nahe bei der Verbindungsstelle 'des Läuterungsteiles und des Abscheideteiles, einem Reinproduktauslaß an dem an der Aufgabestelle entfernt liegenden Ende des Reinigungsteiles und eine zweite, oder "Mutterflüssigkpit"-Auslaßstelle an dem dem Aufgabeguteinlaß abgewandten Ende des Abscheideteiles stellt eine Entwicklung des "zentralgespcisten" ("center-fed'¹) Typs eines zum Stand der Technik gehörenden Kristallisationsturmes dar. Sie unterscheidet sich jedoch in Konstrxiktion und Wirkungsweise von der "end-gespeisten" (end-fed) Kristallisationssäule durch Merkmale, die für pinen kristall bildenden Teil und einen Reinigungsteil charakteristisch sind, die ohne die Begrenzungen und Einschränkungen des Verfahrens nach der Erfindung arbeiten.

Insbesondere ist darauf hinzuweisen, daß die "end-'gespeisten"

ι
Kristallisationstiirme nach dens Stand der Technik Blitzkühler

("flash chillers") beim Einführen in den Reinigungsteil benutzen, wobei die Kühlmittelzirkulation dieser Kühler so getroffen ist, daß sich ein Temperaturgradient ergibt, der von der Verbindungsstelle des Kühlers mit dem Reinigungsteil zu dem vom Reinigungsteil abgewandten Aufgabeguteinlaß ansteigt. Di"es 'bedeutet, daß die "end-gcspeiste" Kristallisationssa'ule mit einer Tieftemperaturoinspeiiumg in den Läuterungsteil arbeitot...

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Es ist ein. wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Erfindung, daß das Verfahren mit einem stetig fallenden (nicht notwendigerweise linearen) Temperaturgradienten arbeitet, der von der Verbindungsstelle des Läuterungsteiles mit dem Reinigungsteil zum Aufgabeguteinlaß und kontinuierlich von dent Aufgabeguteinlaß über die Länge der Abscheidestation zu dem Flüssigkeitauslaß an dem dem Reinigungsteil abgekehrten Ende des Abscheideteiles fällt: das bedeutet, daß der im Gegenstrom arbeitende Reinigungsapparat nach der Erfindung mit einem Aufgabegut arbeitet, dessen Temperatur praktisch mit der Temperatur im Apparat identisch ist, wenn dieses Aufgabegut in der Nähe der Verbindungsstelle von Läuterungsund Abscheideteil eintritt· Diese Temperatur liegt in der Mitte zwischen der niedrigen Temperatur am Auslaßende des Abscheideteiles und der höchsten Temperatur im Läuteruiigsteil an der Stelle, wo der Rückfluß vom Reinigungsteil her eintritt.

Man wird ferner erkennen, daß dieser längs des Läuterungsund Abscheideteiles fallende Temperaturgradient, wenn er sich mit dem langsamen Kristalltransport, tind dem maximalen Berüh-

ausglcich der

rungsgieIekg«A»ieki verbindet, <3ae für weitere Bestandteile der Erfindung erforderlich ist, bedeutet, daß die durch diese Abschnitte transportierten Kristalle nacheinander eine Reihe von Gleichgewichtszuständen durchlaufen, die durch eine ansteigende Temperatur gekennzeichnet sind. Folglich kann die Länge des Läuterungs- und Abscheideteiles und die Temperatur-

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differ on ζ zwischen ihren, einander ahgewandtesi Enden die Zahl der "Aquivalenzfläclion" ('equivalent plntor.") bestimmen, die nach den Ausdrücken dos Flüssigkcit-Fcstütoff-Zusaminensetzung-Diagramme.s in diesen Abschnitten zur Reinigung einer Mischung erhältlich sind.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung erfordert dieses Tenrperaturge-fälle in Richtung des Flüssigkeitsstromes im Gegenstrom-Reinigungsapparat, daß der Kühlmittelkreislauf dem Flüssigkeitsstrom entgegengesetzt gerichtet ist, was den hieraxis sich ergebenden Vorteil eines erhöhten thermodynamischen und thermischen Wirkungsgrades.zur Folge hat. Je nach der erforderlichen Tempearatur und Wärmelast können ein oder mehrere Kühlmittelkreisläufe verwendet werden.

Eine getrennte Durchflußmengen- und Temperatursteuerung des in dem Leiute rungs teil und dem Abscheideteil im Gegenstrom fließenden Kühlmittels gestattet die Überwachung der Temperaturänderung des Verfahrens in jedem Vorrichtungstell.

Nach der Erfindung ist es ferner erforderlich, daß bei Durchführung des Verfahrens die Fließgeschwindigkeit der flüssigen Phase (sei es durch das Kristallbett hindurch oder sei es in einer über diesem liegenden Schicht) zu der Kristallbewegung entgegengesetzt gerichtet ist und eine Größe aufweist, die den unter dem Einfluß der Rührarbeit, des Kristalltransportes

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und der Konvekt ions Instabilität hervorgerufene Rückmis ellung von Flüssigkeit auf einem Minimum hält. Viele bekannte Vorrichtungen verwenden Rührwerke oder Fördermittel, die mit vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten arbeiten. Diese haben unausweichlich eine Turbulenz und einen Rüekmischeffekt zur Folge, der dazu führt, den in der kristallinen Phase bei der Reinigung erzielten Fortschritt zu verneinen.

Auf der anderen Seite besteht infolge der Durchflußmögliclikoit durch das Kristall-Flüssigkeitsgemisch der IIratz,fcirdere*.-*?«eH-fe noch eine Tendenz zu örtlicher Rückmischung, auch wenn man dir·. Fördermittel des Apparates nach der Erfindung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der beginnenden Verflüssigung des Kri— stallbettes im Apparat mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 0,63 bis 1,9 cm/s.eC. arbeiten läßt.

Da weiterhin eine Flüssigkeitsschicht immer die Neigung hat, ' an Kristallflächen und zwischen benachbarten Flächen von Kristallagglomeräten hängenzubleiben, derart, daß sie mit dem Kristall entgegen der Richtung des sie umgebenden Flussigkcit.fistromes fortgeführt wird, ist es wichtig, von einer solchen Flüssigkeitsschicht so viel wie möglich "abzuscheren" ("shear-, ing-off") und ihre Dicke zu vermindern. Die bei der Erfindung verwendeten Rührwerke sind so ausgestaltet, daß diese Arbeit erleichtert wird.-

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Bei bestimmten Systemen bestellt auch die Möglichkeit, daß eine Muttori'Iüssigkeit, aus der eine Komponente durch Kristallisation und Herabsetzung der Temperatur abgeschieden ist, eine höhere Dichte hat als die ursprüngliche Lösung oder eine solche, aus der eine Koiirponente nur teilweise abgeschieden ist. Eine solche Mutterflüssigkeit mit höherer Dichte kann bei gewissen Ausgestaltungen des Apparates die Neigung haben, unerwünscht in Bereiche abzusinken, die ein vergleichsweise reines Gewinnung,s7)rodukt enthalten.

Das Verfahren nach der Erfindung bezweckt, alle und jede dieser Ittickmisehtendenzen wirksam zu überwinden und zu begrenzen. Hierbei besteht natürlich eine Schwierigkeit darin, daß die Fließgeschwindigkeit der flüssigen Phase im Verhältnis zu dor Flioßge*schwindj.gkeit der kristallinen Phase über die ganze Länge des Gogonstromreinigers immer ein gewisses Mindestmaß überschreiten soll. Die Kristali-Flüssigkcitmischung muß aus ihr abgeschiedenes Kristall ;:ur Durchführung des Verfahrens aufweisen unil·· die flüssige Phase muß durch Ablagerung von Kristall aus ihr unter dom Einfluß einer iiieclrigenenTemperatur kontinuierlich verkleinert werden. Aus diesem Grunde wird das Verfahren nach der Erfindung so durchgeführt, daß die gewünschten Geschwindigkeiten der kristallinen und flüssigen Phase längs der Läuterungsstation und der Abscheidestation dadurch erreicht werden, daß sowohl der Lötxterungsteil als auch der Abscheideteil so ausgesta-ltet sind, daß ihre»Netto-

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Querschnitts-Durchflußflachen mit der Lange abnehmen, wobei die Enden mit hoher Temperatur und einer großen Flüssigkeit- und Kristnllmenge einen größeren Querschnitt haben als die Enden mit der niedrigen Tenrperatur und einer verhältnismäßig kl-einoren Flüssigkeit-· und Kristnllmenge.

Für Konstruktionszwecke wird angenommen, daß eine Reihe von parallelwandigen Behältern mit stvifenwei.se abnehmendem Querschnitt einem sich verjüngenden Behälter gleichwertig ist.

Ausgleich/r Es liegt im Sinne der Erfindung, daß. der Grad des Gle*ehg»e-

ein Maximum erreichen muß. Aus diesem Grunde wird zusätzlich ZUi^-: Steuerung des Flüssigkeitriickflusses die Steuerung der kristallinen Phase vorgesehen. Falls die kristalline Phase sedimentiert, ergibt sich ein mangelhafter Austausch und ein mangelndes Gleichgewicht mit der flüssigen Phase. Wenn die kristalline Phase flüssig wird, tritt eine übermäßige Rückmischung von Kristall und ein Durchsatzverlust auf. Es ist bekannt, daß es bei fest-flüssigen Systemen einen Zustand gibt, der zwischen der Sedimentation und der Verflüssigung liegt, Venn sich das Bett der festen Teilchen erweitert hat, aber • die festen Partikel sich nicht frei durch das vergrößerte Feststoffbett bewegen können.

Mit der Erfindung wird deshalb danach getrachtet, die Rührwerkzeuge und die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes sowohl im Abscheideteile als auch im Läuterungsteil und dem

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Reinigungsteil so zu steuern, daß die kristalline Phase als ein sich bewegendes Bett in der flüssigen Phase zwischen Sedimentation und Verflüssigling in Schwebe gehalten wird. In Übereinstimmung mit diesem Erfordernis kann ein Rührwerk mit der sehr geringen Umfangsgeschwindigkext von 0,305 bis 1,52 m/min, arbeiten, die in einem großen Gegensatz zu den bisher verwendeten Geschwindigkeiten steht.

Das Rührwerk im Reinigungsteil ist so gestaltet und seine Rotationsgeschwindigkeit ist so ausgelegt, daß in ίέϊΗβι: horizontalen Ebene Gleichgemacht erreicht, der nachteilige Effekt eines Flüssigkeitskanales vermieden, Rückmischung von Flüssigkeit und Kristall auf ein Minimum zurückgeführt, eine Agglomeration von Kristallen verhindert und die Dicke der einem jeden Kristall anhaftenden Flüssigkeitsschicht auf ein Minimum herabgesetzt und diese Flüssigkeitsschicht gestört wird» ^v

besondere Form der Ablagerung von Feststoffen tritt « ,. dort oin, wo Kristalle auf ungeglätteten Flächen, wie beispielsweise Achslagern, Teilen von Rührwellen und den.flachen Sniten von Kratzormessern .wachsen,- die durch Wärmeableitung ZM anderen Teilen mit niedrigerer Temperatur oder bei den Kratzormessern durch mechanieche berührung mit den gekühlten Wandflächen des Behälters oder elfter an diesen angelagerten Feststoffschicht abgekühlt werden/ Alle diese Anhäufungen sind

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der einwandfreien Punktion der mit der Erfindung verwendeten. Vorrichtung hinderlich» Da die Erfindung fordert, daß sich die Rührwerke langsam drehen, igt es unwahrscheinlich, daß siok solche Kristallmassen, wenn sie loskommen sollten, aufbrechen, um den Gleichgewichtszustand herzustellen.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht deshalb darin, daß das Verfahren dort, wo es notwendig ist, solch Kristallaufbau, -ablagerung und -wachstum zu verhindern, eine geringe, gleichmäßig verteilte Wärmezufuhr su solchen ungeglätteten Flächen erlaubt« Elektrische Behandlung mit Einführung des Stromes durch eine Rührwerkwellο ist ein wirksames Mittel, um eine solche Wärmezufuhr zu erreichen.

Es ist bei einem senkrecht angeordneten Reinigungsteil bekannt, einen "Rückfluß" ("Reflux") durch Zufuhr von Y/ärmo zum Austragsende eines solchen Reinigungsteiles zu schaffen, um das Schmelzen, den Abzug eines Teiles der Schmelze als "Gewinmmgspratiukt" ("Product") und das Rückführen des Schmel-.zenreates als jRückfluß in» Gegenstrom zu einem herunterrutschen- : den Kristallbett durchzuführen. Einige zum Sand der Technik : gehörende_} end^gespeiste Kristallisationssäulen fördern einen j j derartigen Rückfluß Unterhalb der Spitze des Reinigungsteiles mit Hilfe von Sieben oder porösen Kolben aus. Bei der Erfindung dagegen wird mfit einem Rückfluß gearbeitet, der in den Läuterungsteil zurückkehrt» Die bisher bekannten, end-gespeisten

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Kristallisationssäulen benutzen für jedes vorgegebene Material für den Hcinigungsteil ein Aufgabegut, das schnell gebildet und box einer Temperatur eingeführt wird, die erheblich niedriger liegt, als die bei der Erfindung erforderliche Temperatur. Nach der Erfindung ist es erfordei\lich, daß die dom Roinigungs-, teil zugoführten Kristalle und die anhaftende Flüssigkeit eine Temperatur haben, die höher ist, als die der vorbokannten, eneigespoisten Kristallisationssnulen und daß sie sich unter Verfahrensbedingungen gebildet haben« die in den vorher näher erläuterton Läuterungs- und Abscheidetcilen erreichbar sind* Bei : einigen vorbekannten, ond-gespelsten Kristallisationssäulen wird das Kristallbett im Rcinigungsteil mit Kolbon verdichtet und bei anderen wird: eine pulsierende Rührarbeit angewendet. Nach der Erfindung dagegen-wird im Reinigungsteil ein Kristallbett in einem Zustand zwischen Sedimentation und Verflüssigung gehalten, wobei sich das Kristallbett vorzugsweise unter der Wirkung ,dor Schwerkraft entgegen dom kontinuierlich fließenden Gegenstrom der Rückflußflüssigkeit formen und fortbewegen und sich nach der,geringen, durch die sich sehr laugsam drehenden Rührwerkzeuge hervorgerufene Störung wieder neu bilden kann. Außerdem wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Reinigungsteil adiabatisch arbeiten soll, lediglich modifiziert durch eine geringe Wärmezufuhr, um wenigstens die Temperatur der Wandung und der Rührwerkzeuge über dem Kristallisationspunkt der unmittelbar daneben sich befindenden Flüssigkeit zu halten. Hierzu gehört der Ausgleich von Wärinevorlusten ,infolge '

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der Leitfähigkeit längs der Wand des Reinigungsteiles und der Rührwerkzeuge.

Die Leistungsfähigkeit eines mit Schwerkraft arbeitenden Reinigungsteiles rächst mit der Größe der Kristalle-. In der Regel bilden sich große Kristalle nicht box schockartigor Abkühlung und steilen Temperatur/Zeitgradienten. (Bei einer gegebenen P Kristalltransportziffer kann ein Temperatur/Zeit-Gradient in einen Temperatur/Längeng-radienten umgewandelt werden.) Del Durchführung des crfindungsgeinäßcn Verfahren« wild deshalb dai-aufhingcarboitet, daß die Kristalle, die sich in dem Abscheideteil bilden, nur langsam durch diesen und durch den Läuterungsteil· hindurchgeführt worden. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Kristalle einem kLoinen Temperatur/Zeitgradientenunterworfen ucrclen. Wo erforderlich, sind die Abscheide- und/oder Läuterungsstatione-i nr.i - so viel länger aiis-

fler _ ausgleich

gebildet, daß an* Berührungsgieiekgeviiek-fe zwischen Kristall und Flüssigkeit in diesen Zonen eines kleinen Temperatur/Zeitgradienten ein Maximum erreicht. Das sich anschließende Schmelzen, Rückbilden und/oder Wicderkrist-allisioren-, Wiodorschmelzon und abermalige Wiederkristallisieren gewährleistet, daß ein 'kristallines Aufgr.be~gu/t von der für die Erfindung erforderlichen Reinheit und Größe in den Reinigungstoil gelangt»

Eis ist bekannt, daß Verunreinigungen von den Kristalloberflächen getragen werden. Ein Merkmal der Erfindung besteht deshalb

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darin, große Kristalle zu schaffen, die verglichen mit kleineren Kristallen ein kleineres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, haben. Es ist auch bekannt, daß Verunreinigungen in Oberflächenfalten und zahiiartigcn Eristallstruktui'en eingeschlossen sind. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, Zeit 211 lassen, eine Abscherwirkung zu erzeugen und hohe Temperatur im. Kristall selbst und in der es umgebenden Flüssigkeit zu schaffen, um- solche Verunreinigungen zu beseitigen.

Die beste Eintrittsstelle für die Mehr-Koniponenten-Mischung soll auf der Basis festgelegt werden, daß der Eintritt des Aufgabegutos in das Roinigungssystein nur eine geringe thernischc Störung hervorruft. Dies erfordert einen Vergleich der in dein GogcmRtroKiroinigor herrschenden Zusammensetziings-Teniperattu'vcrhältnisse mit den Zus cimmeiis et zungs-Temper at urverhältninopn im Aufgabe-gut, wenn dieses in den ileiniger eintritt. Ein Thormalsciiocl-: des Systems beim Eintritt des Aufgabegutes 10II auf ein I-lxiiiraiin herabgesetzt werden.

DIo Erfindung wird durch die Zeichnungen an Ausführungsbeifipiclen näher erläutert. C=- iseigt J

Fig. 1 (»ine Vorrichtviiig auin Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung in einem senkrechten Längsschnitt xind tiii Lweisc i-i oinei« seitlichen Ansicht,

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Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einem senkrechten Schnitt,

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem senkrechten Längsschnitt und einer seitlichen Teilansicht,

Fig. h' den Gegenstand der Fig. y in einem senkrechten Teil-" querschnitt,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel.der Vorrichtung nach der Erfindung in einem senkrechten Teillängsschnitt,

Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Modifikation der in deri Fig.-, 1 bis 5 dargestellten Ausführungsformen,

Fig. 7 eine Abwandlung der in Fig. 5 gezeigten .Ausführungsform der Erfindung in einem senkx*ecliten Längsschnitt,

Fig. 8 den Gegenstand der Fig. 7 im Grundriß,

Fig. 9 ^und 10 andere Avisführungsbeispiele der Erfindung in einer schematischen Darstellung im Querschnitt,

Fig.lt eine weitere, abgewandelte Ausführungsform der Erfindung in einer seitlichen Ansicht und teilweise im Schnitt,

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Fig. 12 ein Durchflußmengendiagramm für ein¹ nach dem erf indungsgeinäßcn Verfahren verarbeitetes eutektischcs System,

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens,

Fig. \k' ein Diagramm der Temperatur- und Hongenändcrung des Kühlmittels bei seinem Durchlauf durch die erf iiiduiigsgomäße "Vorrichtung,

Fig. 15 einen Kühlmittelkreislauf nach der Erfindung in . schematischer Darstellung,

Fig. l6 ein anderes Kühlmitteldiagramm in einer der Fig. ähnlichen Darstellungsform,

Fig. '7 ein Durchf lußmengendiagi-amiti für ein System mit inkongruentem Schmelzpunkt,

Fig. * i"> evin Durchflußmengendi agranun fiii" eine feste Lösung,

Fig. IQ das untere Ende des Rcinigungsteiles der erfiiulungsgcmäßen Vorrichtung in einem senkrechten Teilschnitt in schematischer Darstellung und

Fig. 20 eines der in Fig. 19 dargestellten Heizelemente in

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einem horizontalen Querschnitt«,

Ein Lauterungsteil t und ein Abscheide teil 2 sind mit ihren Enden aneinanderstoßend auf einer im ves ent liehen horizontaleii Achse angeordnet und an einen senkrecht stehenden Reiniguiigsteil 3 angeschlossen., In dem Lauterungsteil 1 und in dem Ahscheideteil 2 sind Förderschnecken 5 und h mit nur geringem Spiel untergebracht, die sich langsam derart drehen, daß sie ■den Fluß der ausgefällten Kristalle zu dem Reinigungsteil unterstützen, jedoch die geringste Rückmischung von Flüssigkeit in einer zu dem Ilauptmengcnstrom der Flüssigkeit entgegengesetzten Richtung erzeugen, die von dein Reinigungsteil 3 durch den Läutorungsteil 1 und zusammen mit flüssigem Aufgabegut durch den Abscheidet eil 2 fließt. Sowohl der Laut erungs- _ teil 1 als auch der Abscheideteil 2 sind als sich gleichmäßig verjüngende Behälter mit Kreisquerschnitt dargestellt, in manchen Fällen kann sich jedoch eine nicht geradlinig sich j verjüngende Form als notwendig ervreisen, um den Erfordernissen des Verfahrens zu genügen. In jedem Ρειίΐο können die Behälter jedoch aus aufeinander folgenden, zylindrischen Behältern mit abnehmendem Durchmesser aufgebaut v.'erden, vrie dies mit den strichpunktierten Linien bei 6, 7, ß und 9 angedeutet ist.

Der Laut erungs teil 1 xind der Abscheideteil 2 besitzen Kühlmäntel 10 und IT. Das Kühlmittel tritt bei" -12 -in den Kühlmantel 11·' einf. fließt dann durch die Drückonlcitung 13 in den Kühlmantel "Ό und verläßt diesen durch den KühlmittclausLaß 1 ¹I. An-

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stelle der Brückenleitung 13 kann sich eine unabhängige Steuerung des Durchflusses und dor Temperatur des dem Kühlmantel zufließenden Kühlmittels/erforderlich erweisen, die von dem Rückflußvorhältnis und anderen Betriebsverhältnissen abhängig ist.

Die Förderschnecken 4 und 5 sind auf einer von Lagern 15 und getragenen Welle 17 montiert und bei 31 gelenkig miteinander verbunden. Außerdem ist Vorsorge getroffen, der Schneckenwelle 17 eine geringe Wärmemenge zuxzufuhren, um einen Kristallansatz auf den ungoglättoten Oberflächen der Schaufeln und Speichen l3 der Förderschnecken zu verhindern.

Das Aufgabegut tritt in den Reinigungsapparat am Aufgabegut-Einlaß 20 unmittelbar stromaufwärts oder stromabwärts von der Unstetigkeitsstelle im Durchmesser ein., die von der Ver- . bindungssteile 19 des Abscheideteiles 2 mit dem Läuterungsteil ! gebildet wird. An diesem Aufgabegut-Einlaß kann ein flüssiges Aufgabegut eintreten. Steht ein kristallines Aufgabegut zur Verfugung, würde der Einlaß 20 an das Ende des Laut erringst eil es 1 neben die Verbindungsstelle 19 verlegt vordem, dessen Durchmesser dann je nach der Reinheit des Kjri-

ßtallstroracs größer sein könnte, ai}.s der Durchmesser des benachbarten Endes des Abscheideteiles 2. Ein flüssiges Produkt wird am Auslaß 21 mit der niedrigsten Temperatur ausgeschieden, die im Betrieb der Anlage erreicht wird.

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Der Reinigungsteil 3 ist mit dem größeren Ende des Läuterungsteils ' 1. einstückig verbunden. Ein Wehr 22, das in seiner Höhe zur Welle 17 einstellbar sein kann, dient dazu, in dem Läutarungsteil '.!. eine Anhäufung von Kristallen zurückzuhalten, die langsam transportiert und in den Reinigungsteil 3 eingetragen werden.," wenn sich die Förderschnecke 5 wie in Fig. 2 gezeigt im Uhrzeigersinne dreht und die Kristalle über die Kante des Wehres 22 hebt, über welche sie in den Reinigungsteil 3 fallen.

Der Reinigungsteil ist mit einem sich langsam drehenden Rührwerk 23 ausgestattet, das auf einer Welle 2*1 montiert ist, die von miteinander fluchtenden Lagern 26 und 27 getragen wird. Das Rührwerk 23 trägt Arme 25, Aireiche die Bildung von Rückflußlcanälen und eine Agglomeration des Kristallbettes im Innern des Reinigungsteiles 3 verhindern und die Turbulenz und Rückmischung auf ein Minimum herabsetzen sollen. Die isolierte Wandung 28 besitzt Heizvorrichtungen zum Erzeugen einer geringen Wärmemenge , die gerade ausreicht, um die Wandtemperatur an jeder Stelle oberhalb des Schmelzpunktes der neben den Wänden sich aufhäufenden Kristalle zu halten und hierdurch einen Ersatz¹ zu schaffen für die Wärmeableitung aufwärts durch die Behälterwandung zu dem kälteren Ende 26 des Reinigungsteiles , und um Wärmeve^luste der äußeren Isolierung auszugleichen.

In ähnlicher Wjeise sind in der Welle 2k Heizvorrichtungen vorgesehen, die der Welle 2't und den Armen 25 des Rührwerkes 23

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zum selben 2*reck cine geringe Wärmomengq zuführen*- Die Anordnung ein. oder mehrerer Schauöffnungen 32 ist im Reinigimgstc:il vorteilhaft.

Am unteren Ende des Ileinigungsteils 3 sind Heizmittel 29 vorgesehen, mit 'denen die Sclimelzwärme zum Schmelzen der Kristallmenge erzeugt vrird, die kontinuierlich das untere Ende des Roinigungsteiles erreicht« Die Elemente der Heizmittel 29 sind so ausgelegt, daß sie die jeireiligc Geschwindigkeit der absteigend.cn KristalJnmsse und -den "aufwärts fließenden Iiückflußstrom an keinem Punkt erhöhen, .damit der Produl strom,'.abgezogen vor den kann, ohne das Kristallbett zu durchströmen, und damit eine Überhitzung der rückf 1 icßendon Sclimelze auf ein Mini mum beschränkt vrird.

Ein Teil des gescliniolzonen Material.« kann durch einen Ablaß abgezogen y.crden, während dei- Rest des geschmolzenen Materials durch den Rcvi.ui gungsi ei 1 3 von der* absinkenden Kristallmasse nach oben gedrückt .vrird-, die eine höhere Dichte als das geschmolzene; Met erinJ bMit?t .besitzt.

Die Wirkungen,t-i.?c dieser Einrichtung nach der Erfindung ist folgende: ■

Kühlmittel von geeigneter Temperatur und in geeigneter Menge 'strorit.. durch das Kühlmantelsystcm 12-' 1-1 3-10-¹^ . Das an? meh roron Komponenten zusammengesetzte Aufgabogut tritt am 'Ein-

;'_r , 009819/1661

IS 47 2 SI.

laß 20 in den Abscheideteil 2 ein. Unter Gleichgcwiehtsbedingungeii soll sich rlaκ Aufgabegut vorzugsweise am liristallisationspunkt, oiler box einem kristalli-n-on Aufgabegu,t am Sehmelzpufikt befinden, idessen Temperatur der Temperatur des Flüssigkeit-Feststofi'-Gemischcs im Reinigungsapparat neben der Einlaßöffnung mögliehst nahekommt. Diese Maßnahme verhindert ein teilVi'ciFCS Schmelzen der bereits gewachsenen kristalle und eine ψ sich hieraus ergebende Konzentrationssteigerung des Auf gabegut·!- stromes und vermeidet hierdurch eine scliockartigc Abkühlung und die sich hieraus ergebende Feinkristallbildung an der Aufgabostollc.

Das Aufgabegut wird anfangs das Bestreben haben, zu dem Ende 15 des Abscheideteiles zu fließen. Da . der Temperaturnbf ivll ein Anwachsen der Menge von festen Kristallen zur Folge hat, die ira Gegenstrom zum Läuterungsteil 1 gefördert werden, verläßt nur eine verringerte Flüssigkeitsmenge den Auslaß 21,

Es gibt für jedes dem Apparat aufgegebene Viel-Komponentcn-■Systcm eine optimale Wechselbeziehung von Wärmeübertragung und jeweiliger Kristallgröße zu der Fließgcschwindigkeit der Flüssigkeit, der Kristallverweirzeit, dem volumetrischen Verhältnis von Flüssigkeit zu Feststoff und zu der Verjüngung des Äbscheideteils 2.

Der Läutei"ungsteil I nimmt infolge der Drehung der Fördcrsehriel:-

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Ice 4 die in dem Abscheideteil 2" abgelagerten Kristalle auf. Der Lauterungsteil empfängt ferner eine flüssige Komponente von hoher Reinheit, die aus dem Reinigungstoil 3 über das Wehr 22 zurückfließt. Das Temperaturgefälle in dom Laut eriings teil und Abscheideteil von der Verbindungsstelle 19 bis zum Lagerende 15 hat zur Folge, daß die von den Förderschnecken ^lk und transportierten Kristalle ganz oder teilweise einem Schmelzprozeß unterworfen werden. Es bewirkt gleichzeitig, daß die aus dem Roinigimgsteil 3 übor das Wehr 22 in den Läuterungsteil 1 zurückkehrende Flüssigkeitskomponente festes Material ausscheidet, das einen größeren Anteil der Komponente mit dem höheren Schmelzpunkt von der dem Gegenstrom-Reinigungsapparat aufgegebenen Viel-Komponenten-Mischung aufweist· Im Endergebnis verbindet sich das Teinperaturgefälle des Lauterungsteils mit dem Rückfluß aus dem Reinigungsteil in den Läuterungsteil, um in dem Läuterungsteil einen Qualitätsgradienten zu erzeugen»

Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß die beschriebene Anordnung, bei der das Kühlmittel im Gegenstrom zu der aufgegebenen Flüssigkeit fließt, die sich durch den Läuterungsteil und dpn

■ . . ■ r

Abscheideteil bewogt, einen hohen thermischen Wirkungsgrad schafft und praktisch das Gegenteil der meisten, vorbekannt^n Systeme darstellt.

Die von der Förderschnecke 5 über das Wehr 22 gehobenen Kri+· stalle fallen bei den meisten fest-flüssigen Systemen infolge der Schwerkraft durch den Reinigungsteil 3· Die Arme 25 des

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- 26 -

Rührwerkes 23 sind so ausgestaltet, daß sie ein sich in radialer und axialer Richtung langsam bewegendes, nicht zusammengeballtes Kristallbctt über die Höhe des Reinigungsteiles erzeugen, dessen Oberflächenspiegel gerade unterhalb des Wehres 22 gehalten v.^rird.

Für fest-7 flüssige Systeme, bei denen der Feststoff anteil ein geringeres spezifisches- Gewicht hat als die Flüssigkeit, beispielsweise bei denen der Feststoff in der Flüssigkeit schwimmt, genügt es, einige .geringe Änderungen vorzunehmen, um rlio Vorrichtung den soeben beschriebenen Grundzügen einzupassen, Der Reinigungsteil wird über den Läuterungsteil gehoben, wobei die Wehre ein Bett von auf der Flüssigkeit schwimmenden Kristallen zurückhalten. (Im Grunde genommen würde dies darauf hinauslaufen, die Fig. I bis 5 umzudrehen).

Als Alternative zu der Hintereinanderanordnung von Läuterungsteil und Abscheideteil ist in den Fig. 3 und 4 eine kaskadenartige Anordnung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform bildet
eine Reihe von drei ummantelten Zylindern la, Ib und ic mit
abnehmendem Durchmesser den Lauterungstjsil und eine Reihe von

drei ummantelten Zylindern 2a, 2b und 2p den Abscheideteil. I

Fig. k stellt « dar und zeigt c

inen Querschnitt in der jSbene der Linie kl-kZ

■ #

ie Verbindung zwischen den Zylindern Ib und la, cke 43 hebt die Kristalle aus dem Zylinder Ib

Die Förderschn«

über.ein einstellbares Wehr k5, von wo aus sie abwärts in den

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1347251

Zylinder In fallen und von der Förderschnecke 44 zu dem Reinigungsteil 47 gefördert worden·" 46 ist eine Schauöffnung,

Der Aufgabegut-Einlaß 48 ist an oder neben der Verbindungsstelle dos Läuteruiigstciles Jc mit dorn Abscheideteil 2a angeordnet.

• *

Die Austragsstelle 49 für die Flüssigkeit ist am Ende des Abschcideteiles 2c vorgesehen. Der Kühlmittelf lull niimnt seinen Weg vom ivühlmitteloinlaß 50 in Richtung des die Mantelteilo verbindenden Pfeiles zu dem Kühlmittelauslaß bei 5 1 · '

Zum Ervrärmcn ungeglätteter Flachen und zum Ausgleich für WHrmeableitungsverlustc im Reinigungsteil sind Vorkehrungen getroffen, die denen bei dem erst beschriebenen und in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel äquivalent sind. Eine geringe, gleichmäßig verteilte Wärmezufuhr zu den ungegliitteten Oberflachen der Vorbindungen zwischen fliesen Zylindern ist notwendig-.

Eine dritte Ausführungκform ist in Fig. 5 dargestellt. Der Läuterung.?teil 6l, der Abscheideteil 62 und der iieinigungsteii 63 sind in gerader Linie auf einer senkrechten Achse angeordnet* Der Aufgabegut-Einlaß befindet sich bei 64, der Flüssigkeit -Auslaß bei 66 und der SchniGlzprodukt-AusJ aß bei 67 unterhalb des Heizelementes 68.

Da die ausgefällten Kristalle von dem Abscheideteil aus durch den Lautor\irt-fff?t-eil zum Reinigungst eil durch Sclwferkraf t tee für-'

.0098 19/1661

dert werden, Ist ein abgewandeltes Schneekeiifördersystem 69, 70 vorgesehen, um die Wärmeableitung durch die Wände des Abscheideund Läuterungsteiles aufrechtzuerhalten. Um den Ztisammenbau zu erleichtern, ist die die Förderschnecken 69 und 70 und das Rührwerk 73 treibende, gemeinsame Welle 7Ϊ mit Gelenkverbindungsmittoln 72 versehen.

bei : .

Ein Kühlmittelstrom tritt/7'i in den Mnntel des Abscheidcteilos ein, tritt durch die Verbindungεleitung 75 in den Mantel des Läuteruiigstoils über und verläßt diesen bei 76. Eine besondere Steuerung der durchfließenden Kühlmittelmenge und -temperatur kmin für den Mantel des Läutorungsteiles* erforderlich Pein.

Diese- senkrechte· Form ei-ii^F .Auoführuiigsbeisniclcj nach dor Erfindung arbeitet mit einem im !,'cscntliclion zusammenhängenden kristnllbrtt, '!.-?· ;-,ich von einer Ebene in "deJ· Nülio des iloj.zciorientcs Gu Sm ' iirinigungsteil ivui'^T..rirt:; d'irci) den Läuterinigstoil 61 ""bis in den Abf-chcidcteiJ. Gi'. erstreckt. Der oboro ■ Spiegel des I.rii- cnllbottc:; vrxrd hierbei durch Vw-äii-icj-ung dor : V/ärmezufulir und'"Wärmeableitung· bor timnvt und k.hnn z\;±scheu Sdinugläscrri oder anderen Ilöhcnfest.'itellvoi'riehtungon in Verbindung mit tion Scliaüüj-Tnungon 77 υ;κ·. J'u ,pflialten vici'den.

Man" erke'Mit¹,""' (^sl^;a'Ä*^fbifie' reitorc Aur-führung-s-form- möglidi i.^ct, V^oihV^fiit al liegende Absciif-ifW-rninmor in Vei'biri-

diing Sit-v^T© f^ri^ii^Lauterungf:- u:if' Rei ni^r· "iigKhanimern vorteen-

DO9 8 1 9/166 1

Dei den oben erläuterten Alisführungsformen der Erfindung wird die den Grund des Reinigungsteiles erreichende Kristallmasse durch Heizmittel geschmolzen, die am Grund des Reinigungsteiles angeordnet sind, um einen Teil der Schmelze als fertiges Produkt abziehen zu können»

Während die Fig. 1, 3 und 5 Reinigungs- und Abscheidungsteile von annähernd gleicher Länge zeigen, kann dieses Längenverhältnis in der.Praxis auch geändert werden. Ein Aufgabegut, das reich an der geifiinschtpn, höher schmelzenden Komponente ist, erfordert im allgemeinen einen kürzeren Läuterungsteil und einen längeren Abscheideteil, Ein Aufgabegut arm an solchem Material benötigt einen kürzeren Abscheideteil und«einen längeren Läuterungsteil. Ein kristallines Aufgabegut kann eine kristallbildende Abschoidekammer von kleinstmöglichem Querschnitt erfordern. Wenn die flüssige Komponente des Aufgabegutes in der gewünschton hoch schmelzenden Komponente schwächer wird, wird die Abscheidestation kürzer, bis diese Abscheider· station ganz verschwindet und durch irgendwelche Hilfs-Kristallbildner ersetzt wird, wenn die genannte flüssige Komponente die eutektische Zusammensetzung erreicht, Ein wesentliches Merkmal der Erfindung, besteht dariil, daß der Apparat so ausgebildet werden kann, daß er ein, Atif gabegut von jeder. KonzenJ-trntion innerhalb der durch das Zustandediagramm gesetzten.,

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T9A7251

Grenzen in flüssiger, kristalliner oder schlamniartigcr Form verarbeitet und innerhalb der gleichen Grenzen eine vollständige Trennung ermöglicht. -

> Eine für alle diese drei Aus f uhr uiigs formen mögliche Alnraridlung ist in dem Blockdiagramm nach Fig. 6 gezeigt, Arn imtci'en Ende der Reinigtingsstation 80 .wird durch einen Drehschieber

fc 8l oder dergl. Kristall abgezogen und gelangt in eine Trennvorrichtung 82, die dazu dient, die Kristalle Oj von der anhaftenden Flüssigkeit 8'i zu befreien. Die Kristal-lriassp- wirt' von einer Spaltvorrichtung 85 in kristallines, gewonnenes Produkt 86, das abgezogen wird, und in eine ilückführfraktion 87 geteilt. Die Rückführfraktion 87 durchläuft einen Wärmetauscher 88 mit Wärmezuführungsmitteln 89 und wird hierbei geschmolzen. Die sich hieraus ergebende Schmelze läuft mit dem Flüssigkeitsstrom 84 zusammen durch eine Rückführleitung 90 in den unteren Teil der Reinigungskammer zurück, wo sie von einer Ringdüse 91 oder dergl. verteilt wird und zu dem rückfließenden Flüssigkeitsstrom wird, der die Kristallmasse in der Reinigungskammer im Gegenstrom durchfließt.

Fig. 7 zeigt ^ine vertikal angeordnete Ausführungsform des Apparates ähnJJich dem in Fig. 5 gezeigten, bei dem jedoch zusätzlich zunj Mittelpunkt gerichtete, feststehende Stauscheiben 92 angeordnet sind, um zwischen de*i Rühri?erk und der gerührten Kristallmasse eine relative, horizontale Bewegung zu

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«■ 31 -

erzwingen» Diese fest angeordneten Stauscheiben 92 sind in solchen Fällen erforderlich, wo ohne ihre Anordnung die Kristnllmnssp dazu neigt, sich mit" dem Rührwerk'zu drehen, so daß die gegenseitige Ilorizontalgoschwindigkcit gering ist. Die fest angeordneten Stauscheiben verhindern eine Rotation des Kristallbettes. Die Mantelkammern des Läütcrungs- und Abscheideteiles müssen derart unterteilt werden, daß sie sich nicht über den Dereich der Kammer erstrecken, in dem (lic Stau-Hcheibon befestigt sind, mn eine Kühlung der ungeglätteten Oberflächen dieser Stauscheiben zu vermeiden, die auf einer Temperatur gehalten tfcrdcii jiüsEcn, die etwas oberhalb" der Temperatur der sie umgebenden Flüssigkeit liegt, damit Stauungen durch anhaftende Kristalle vermieden werden.

KIg. 8 iM ein Grundriß, der die feststehenden Stauscheiben ^eigt, die .«ich-vom Gehäuse aus derart radial nach Linien erstrecken, daß die Arme des Rührwerkes beim Zusammenbau r.wis.chen Ihnen hi'ndurc horchen .

In Fällen, vo'iMo Konvcktio;¹- InFt:abili tät i->iolge einer großen Dicht cd Lf f ere'nz in dem Huttcr-Flüssiglcei+sstrom mit der Temperatur steigt , l.ömien kaslcadi'nrörrilg r.ngcordncte Teile <ier Lciu-

tortings- und" Ah^srhoi»lpstatiotipn v.'ie in Fig* "9 gezeigt montiert Λ.-erden. '

Bei dieser .--ch "ma tischen Uarst ellting sind 'Toiistücke ^j, 9'. im'.! w^ dö<? l-a"t t^rungpt oils * derart" angcordne-t, iLii"'' sie '-icir

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BAl

Tcilstück 9 V unterhalb des Teilstückes 93 und das Teilstück 95 unterhalb des Teilstückes 9^ befindet. Die Kristalle, die über das Wehr 96 des Teilstückes 95 gehen, werden von einer Förderschnecke 97 oder äquivalenten Hubfb'rderinitteln in das oberhalb gelegene Teilstück 9^ gefördert. Die aus dem Teilstück tyk in das Tcilstück 95 übertretende Mutforflüssigkeit fließt durch den Auslaß 9°* ^ltn Teilstück 9^ in die Verbindungsleitung 99 zum Einlaß 100 im Teilstück 95. Die Kristalle werden vom T.ilstück ■ 9'Ί i^Ji fin? Tqilstiick 93 gefördert und die Mutterflüssigkeit fließt vom Te'ilstück 93 zum Teilstück 9^!l auf ähnliche Weise.

Es ist möglich, dns Verfahren nach'der Erfindung anzuwenden, indem man mehr offene Trüge, als die oben -beschriebenen durchflutet en Einrichtungen benutzt, obgleich hierdurch viele Vor* teile der früheren Anordnung verlorengehen und es wird ein größerer Bereich vo.m ungcglättetrii Flächen und ein viel größerer iiaum vorherrschen, der Wärmeverlustcn oder Wärmegeiiinnen unterv/orfen ist. Fig. 10 zeigt die Teilstüclce 1.Ö1, 102 und IO3 des Lautermigfjteiles in Form \^ron offenen Trögen. Die Teilstücke Find ν wie in Fig. 10 gezeigt, montiert ui.rl Fördci'schnoTc-];cn oder äquivalente Fördermittel IQk vcrden zum Heben der Kristalle von Teil stück 103 nach Toilstü-ek 102 und von Teigstück 102 nach Tcilstück ΙΟΙ verwendet. Die von Teil stück 102 nach Teil's tück 103 übertretendr· Mutterlauge , fließt durch üpk Auslaß lf>5 in Toi !.stück' 10K--düre}!.. fi.j c ,-Vlorliinfhingslc· iti.'ng ''O Cy in -\c-_n Einlaß ¹O? nes

0098

BAS

Offene Mulden können auch bei dom in Fig. 11 gezeigten Beispiel installiert worden, wo das Teilstück 109 oberhalb des Tcilstückos 108 und das Tcilstück 110 oberhalb des Teilstückes 109 angeordnet sind. In diesem Falle fließt der.Kristallschlamm infolge der Schwerkraft über das Wehr 11 ' des Teilstückes 110, dann durch die Leitung 112 in das Teilstück 109 und in gleicher Weise aus dem Teilstück 109 iⁿ das Teilstück 10o. Die Mntterflüssigkeit, die vom Toilstück 108 in das Teilstück 109 fließt, strömt durch den Auslaß 165 zum Einlaß einer Pumpe 113 oder eines anderen Fördermittels, von der sie zum Einlaß ll'i des Teilstückes 109 gehoben wird. In gleicher Weise wird die im Teilstück 109 überströmende Flüssigkeit zum Teilstück 110 gehoben.

Fig. 12 zeigt schematisch ein Durchflußmengendiagramm für ein eutektisches System, das in einer Einrichtung behandelt wird, die schematisch in Fig. 13 dargestellt ist« Der Aufgabegutetroe 115, dessen Dicke sein Durchflußmengenverhältnis darstellt, setzt sich aus einer Ge-winnungsproduktkomponente 116 und aus einer Rückstandkoraponente 117 zusammen. Sa wie das Aufgabegut von seinem Einlaß 126 (Fig. 13) zu seinem Auslaß 127 w«iterströmt, wird der rückgewinnbare Teil des Gewinnungsproduktstromes durch Kristallisation abgeschieden, bis nur der eutektische Strom 125 den Apparat durch-den Auslaß 127 verläßt·

ι i -

Der eutektische Strom besteht aus dem Rückstandstrom 117 vermehrt um den nicht rüclcgevinnbaren Teil 118 des Gewinnungs-

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produktstromes Il6.

Die Kristalle der Gewinmmgsproduktkomponente, die zum Reinigungsende des Apparates gelangen, sind als Strom 119 dargestellt, der mit deni Kristallstrom 120 verbunden ist, v;elchor im Läuterungsteil durch RUckkristaLlisatioii dns rückfließenclen Flüssigkeitsstroines 122 gewonnen vird. Dor Kr Lsta Llisti-om 119 vermehrt um !20 läuft den Reinigungstoil im Gegenstrom zu dem Rückfluß-Flüssigkcitsstronider Gewinnung5;koini>onent0 122 hinab und wird geschmolzen, um den Reinnrodulctstrom 12. I und den Rückflußstrom 122 zu bilden. Man wird feststellen, daß ein Teil des Stromes 117 durch 1 und 2 hindurchlaufen kann, um es als Gewinnungsprodukt mit dem Strom 121 zu verlassen, wenn ein Reinprodukt nicht verlangt wird. Andererseits sind der Maximalwert des Gewinnungsproduktstromes vermindert um den Strom UO und der Strom 121 identisch.

In jeden Querschnitt des Abecheideteiles2 in Fig. 13 wird die Durchflußmenge von Kristallen und Flüssigkeit in jeder Richtung durch die Breite der Ströme 1J7, Il6 und 119 munittelbar oberhalb dieses Querschnittes in Fig. 12 angezeigt· Die sich verändernde Breite dieser Ströme «eigt in schematischer j Weise, daß es Notwendig ist, die Querschnittsbereiche von 2 und 1 zu variieren, um im wesentlichen gleiche Kristall- und Flüssigkeitsfließgeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten.

Aus dem Durchflußmengendiagramm und dem zugehörigen Temperatur-

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gradienton ist es möglich, die Enthalpie in den Strömen an jedem Querschnitt zu berechnen, die pro Längeneinheit dem Apparat zu entziehende Wanne zu berechnen, hieraus das Maß der sich mit der Länge ändernden Enthalpie in jedem Qtici'schnitt des Apparate-s zu bestimmen und hieraus das Maß der sich mit dor Länge ändernden Kühlniittelmcnge und --temperatur zu er- , mitteln, die zur Erhaltung des gevriinsehten, fallenden Tonvpc-'rntürgrndl.enten erforderlich ist.

Ein Vorfahren, das diesen verschiedenen Anforderungen für das Kühlmittel genügt, ist in Fig. 1 k dargestellt. E.<5. ist ein neue;= llerkmrl der Erfindung, daß es dieses Verfevhron infolge .seine;: bohr η potentiellen und thortno-'dynnmi sehen Wir-· laingjsigrnde.« möglich ran chi , der in der kontinuierlichen Wärmeableitung: von der durch die Teile 1 und 2 fließenden Flüssigkeit und "der stetigen Absorption fühlbarer" "Wärme von dm im Gcgcnstrom hierzu fließenden Kristallstrom seine lirsrachc hat.

ι -

Der Durc;:i"!t:ß de.·· la'hlin Ltteli durch jeden Querschnitt der Mäntel der Tt/Ue ' und ' 12 in Fig. ^Λ2· viru qunnti tntiv durch die Breite der Ströme Q , Q... und Q uu<i ¹^ dargestellt, di^ uiißiit:tp"lbnr xmtrx-halb (Uofu-s Qucrschnitifdii Fig. ld gm'iliisch dargestellt

Kin' typischer Kilhlinitte'llcreislaux ist in Fig. *5 g'cz«;i^t. Da.-·· Kühlmittel v-ir.-l von einer Puiiu"-·¹ \2\- in geschlossenem "K: eiil;''¹.' , ü'\ lurch aus den Lühinänt c In *0.. '.'}- mid" ''}''. '"ei

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Läuterungs- Und Abschoideteile entzogene Wärme erhitzt und in Kühlern 129, 130 und 131 abgekühlt wird.

Die Durchflußmenge Q^ tritt mit der Temperatur t in den Kühlmantel 13.2 des Abscheideteiles 2 bei 21 ein und fließt in Richtung auf den Auslaß 1331 vrobei es auf die Temperatur t durch die in dem Kuhlmantel· 132 entzogene Wärme aufgeheizt wird. Die Durchflußmenge Q_ mit einer Temperatur t strömt in den Kühlmantel 134 der Abscheidestation 2 bei 135 ein, wo sie sich mit der Durch flußmenge Q> vereinigt und in. Richtung auf den Auslaß 120 fließt. Sie wird hierbei durch die "in dem Kühlmantel 13k entzogene Wärme auf eine Temperatur t_ erhitzt. " ■

Wo der Läuterungsteil leine geringere Kühlmittelmenge erfordert als der Abscheideteil.2, wird die Durchflußmenge Q₀ mit Temperatur t , die Teil des den Auslaß 120 vorlassenden Mengenstromes Q_ plus Q^ ist, zum Einlaß der Pumpe 120 abgeleitet. Die Restmenge Q₊ der Durchflußmenge Q plus Qj, tritt in den Kühlmantel 10 des Läuterungstciles bei 13 ein und fließt in Richtung auf den Auslaß l4, wobei sie durch die von der gekühlten Oberfläche der Läuterungsstntioix abgezogene Wärme auf die Temperatur tr ervräx-mt wird. Der Mengenstrom Q ".wird- dann von der Temperatur t, auf die Temperatur t in dem Wärmetauscher 129 abgekühlt und tritt dann mit der Durchflußmenge Q_r), die auch eine Temperatur t aufweist, in die Pumpe 128 ein.

'3

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— j ( ~

. ₃₇ . 1S47251

Der Mengenstrom Q plus Q durchläuft dann den Wärmetauscher 130 und wird von der Temperatur t auf die Temperatur t_Q abgekühlt.

Der Mengenatrom Q*_t der der Menge Q plus Q_n weniger Q entspricht, durchfließ-t dann den Wärmetauscher 13I und wird auf die Temperatur t abgekühlt. Die in dem Wärmetauscher 129 abgezogene Wärme ist ebenso groß wie diejenige, die in dem Kühlmantel IG abzogen wird und die in dem Wärmetauscher 13O abgezogene Wärme ist gleich der in dem Kühlmantel 13^ entzogenen Wärme und diejenige im Wäx'inetauscher 131 ist gleich der in dam Kühlmantel I.32 abgezogenen Wärme.

Das den Kühler 13I durchströmende Kühlmittel wird durch ein äußeres Kühlmittel mit der Menge Q_ und der Temperatur _t_ abgekühlt, während es die Kühlfläche 136 des Wärmetauschers 131 berührt. Das durch den Wärmetauscher 13O hindurchströmen-, de Kühlmittel wird durch ein äußeres Kühlmittel mit der Menge Q/- und der Temperatur t,- beim Entlangstreichen an den Kühlflächen 137 .des Wärmetauschers I30 abgekühlt und das durch den Kühler 129 strömende Kühlmittel wird durch ein äußeres

i Kühlmittel mit der Durchflußmenge Q_ und der Temperatur t_ j

beim.Entlangstreichen an den Kühlflächen 138 des Kühlers ^ abgekühlt«

Doi Anwendung tiefer Temperaturen, wie sie bei der Kälteer-

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zeugung erforderlich sind, ist die Kosteneinheit zum Abführen der Warme vom Wärmetauscher 131 größer als diejenige zum Abführen der Wärme von den Kühlern 129. und 130, da infolge der niedrigeren Temperaturen im Kühler 131 die Temperatur t_ niedriger sein wird, als die Temperaturen t,- oder t_» Infolge der niedrigeren Temperatur in I30 können, die Kosten zum Abführen der Wärme hier höher sein als die Kosten der von dem Wärmetauscher 129 abgezogenen Wärme.

Bei der vorliegenden Erfindung ist es so, daß nur eine kleinste Menge von Kühlmittel Q^. gekühlt werden muß, wenn die Kosteneinheit der abzuführenden Wärme bei 13I »m größten ist. Die Erfindung sieht daher eine mechanische Annäherung an die thermodynamische Ideallösung vor, bei der Thermalschocks vermieden werden und das Prinzip der "Umkehrbarkeit¹¹ im Wärmefluß erreicht wird. Die thermodynamisch "vollkommene" Lösung würde eine unbegrenzte Anzahl von kaskadenartig angeordneten Kühlern erfordern.

Andere praktische Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß in einigen Fällen Q_ eine Menge billig erhältlichen Kühlwassers sein kann, wo die Durchflußmengen Q_r und Q/- eine Küh-

I ^J . ι

lung erfordern·) Bei hohen Temperaturen icann die bei 129 abge-

führte Wärme edjne genügend hohe Temperatur aufweisen, daß sie

einem weiteren Verwendungszweck zugefühjrt werden kann.

Etwas Wärme kann dem Kühlmittel an einem geeigneten Punkt des

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■ ■ - 39 -

Kühlmittelkreislauf es durch Wärtaeaustnusch mit dem Rückstandprodukt entzogen werden, das den Apparat an dem Ende mit der niedrigen Temperatur verläßt. Der Einfachheit halber ist dieses Merkmal in Fig. 15 nicht aufgenommen worden.

Der Kühlmittelkreislauf der Fig. 15 ist in Fig. lh gezeigt, wo die Verhältniswerte von Q., Q₀, Q₀ und Q, 'graphisch aufgetragen sind, um die Menge des Kühlmittels darzustellen, die durch jeden Querschnitt der Kühlmantel 10, 132 und 13'i in

Fig. 13 fließt. Diese Durchflußmenge wird dargestellt durch die Breite des Kühlmittelstroines in Fig. l'i an einem Punkt unmittelbar unterhalb dieses Querschnittes.

Wo der für die Läuterungsstntion erforderliche Kühlmittelstrom größer wird, als die für den Abscheideteil erforderliche Kühlmittelmenge, nimmt das Kühlmitteldurchflußdiagranun die in

Fig. l6 dargestellte Form an. Die von dem Kühlmantel 13'i her-ι

kommende üurcliflußinenge wird beim Eintritt in den Kühlmantel 10 um die Durchflußmenge Q_n vermehrt.

In den Fig. !? und l6 bedeuten U₁, R₀, R und R, Durchflußanzeiger und ü , 0„ , 0 und 0, Durchfl nBrege^Orrichtungcii.

Das . Durehf lußniongeiidiagramm für ein System mit nicht kongruen.-tem Schmelzpunkt ist in Fig. 17 dargestellt. Dieses Diagramm ist dem in Fig. 1.2 gezeigten ähnlich und gleich beschriebene Ströme sind in jedem Diagramm mit gleichen Bezugszeichen ver-

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■ -■ ' - -to -

sehen. Fig. 17 enthält jedoch zwei Ströme mehr, nämlich Strom 123, der die Ruckstandkomponentc darstellt, die in fester Losung mit dem Kristallstrom 119 fließt-,. - und dcN Strom 12'i, der den Flüssigkeitsstrom der Restkomponente diirstellt.,. der zusammen mit dem flüssigen Rückflußstrom 122 aus dem Läuterungsteil in den Abscheideteil zurückfließt. Die Durchflußmenge in den Gegenströmen 123 und 124 ist in jedem Querschnitt einander gleich groß. Das Verhältnis der Ströme 122 und 124, die in die Abscheideteile eintreten, ist annähernd gleich dem Verhältnis der Ströme il6 und 117»-die· ebenfalls in den Abscheideteil eintreten.

Das 'Durchflufimengendiagramm für ein Festlösungs-System ist in Fig. l8 dargestellt. Dieses Diagramm ist den. in den Fig. 12 und 17 gezeigten Diagrammen ähnlich und gleich bezeichnete Ströme sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Anwendung eines Rückflusses einer Rückstandkomponente in kristalliner Form zur Erhöhung der Reinheit des Rückstandstromes ist in diesem Diagramm-dargestellt, wo Ströme 123 und 124 sich an dem . kalten Ende bis über,den Strom 119 hinaus erstrecken. Ein Rückfluß könnte auch angewendet werden, um sicherzustellen, daß die eutektischen Ströme Il8 und 125 in den Fig. 12 und 17 ein Minimum an Gewinnungsproduktkomponente enthalten.

Ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 2 gezeigten Heizmittel 29 ist mehr im einzelnen in Fig. 39 dargestellt. Der Erhitzer stellt auch eine Neuentwicklung im Rahmen der Erfindung dar,

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- kl -

bei dem die geschmolzene Gewinnungsproduktflüssigkeit nicht ♦ durch die Kri.stallmas.se fließen muß, wenn sie dem Produlctauslaß 30 durch dem Kreisring 139 eines jeden Heizelementes l47 und 1A8 zwischen der erhitzten Siebfläche l4O, die die schmelzenden Kristalle zurückhält, und dem dampfbeheizten Rohr lAl des Heizelementes l%7j und von. liier aus über den'Raum 142 der ringförmigen Kammer 1A3 zwischen dem äußeren beheizten Rund» sieb l44 und der Außenwandung 3A5 des Erhitzers zuströmt» Zu den Heizmitteln gehört eine Vergrößerung der die Heizelemente unmittelbar umgebende Bruttofläche l46, so daß die von den * Heizelementen eingenommene Querschnittsfläche die Nettofläche nicht mindert, die für die sich abwärts bewegenden Kristalle zur Verfügung steht, durch welche die Rückflußflüssigkeit aufsteigt. Da sich das Volumen der Kristalle und des Rückflusses durch das Schmelzen einiger Kristalle und durch die Rückkehr einer gewissen Rückflußmenge vermindert, können zusätzliche

yqn Heizelemente ΙΛο von kürzerer Länge etwas mehr/der Querschnitte· fläche einnehmen. Die Heizmittel besitzen eine große Heizfläche, die von den beheizten Sieben der Elemente 1^7 und 1Λ8 gebildet wird- und gewährleistet, ~ daß- der durch das Kristallbett zurückkehrende Rückfluß ein Minimum an Überhitze··enthält, so daß die.Größe der durch die entgegenströmende Flüssigkeit fallenden Kristalle und damit ihre Absetzgeschwindigkeit nicht vermindert wird. j

Fig. 20 zeigt einen Querschnitt der Heizelemente ik? und l48 und deutet die Mittel zum Beheizen der Siebe ΐΛθ durch Hippen

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- kz -

14'9 an, die sich von den beheizten Rohren 1^1 aus erstrecken und an denen die Siebteile befestigt oder auf andere Weise in engen mechanischen Kontakt mit ihnen gebracht sind. Die Rip-, pen Ι'ί9 teilen den Kreisring 139 in. eine Reihe paralleler Leitungen, durch die das geschmolzene Gewinnungsprodukt abwärts zum Auslaß fließt.

Beispiel 1

Ein Apparat nach der Erfindung in der in den Fig. 3 und k beschriebenen Ausführüngsförift wurde ium Herstellen von Para-Dichlörbenzol aus einem Aufgabegut Verwendet, das aus gemischten Dichlorbenzölen bestand, die 75 % des Para-Isomers enthielten.

Das Aufgabegut wurde mit einer Geschwindigkeit von 273 l/h aufgegeben und das Verhältnis von Rückfluß zu Gewinnungsprodukt betrug 0,5 : 1·

Am kalten Ende wurde ein Überfluß, der 75 % Qrtho-Dichlorbenzol enthielt, mit einer Geschwindigkeit von 91 l/h abgezogen.

Ein sehr reines Para-Dichlorbenzolprojdukt mit einem Gehalt y

i i ^r ■

von 99r99 % W^rde mit einer Geschwin4igkeit von l82 l/h abgezogen. .

Durch Anwendung der oben beschriebenen kennzeichnenden Merkmale wurden die Temperatur- und Qualitätsgradienten so ein-

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gestellt, daß an keinem Querschnitt der Einrichtung die Flüssigkeit einem 3 C/h überschreitenden Abkühlungswert unterworfen war.

Durch Einstellung der Wehre wurde die Rückhaltezeit der in dem Läuterungsteil und dem Abscheideteil im Gegenstrom zu der Flüssigkeit transportierten Kristalle so eingestellt, daß ihre*Temperatur etwa im gleichen. Verhältnis von 3 C/h anstieg.

Auf diese Weise wurden Kristalle von einer derartigen Größe und Qualität erzeugt, daß ein Gewiniiungsproduktanteil von . 1715 Liter pro Stunde und Quadratmeter Durchflußfläche des Reinigungsteiles durchwegs gehalten wurde, wenn ein Gewinnungsprodukt der angegebenen Reinheit bei dem angegebenen Rückflußverhältnis erzeugt wurde, bei dem die durchschnittliche Temperatur und der Qualitätsgradiont im Reinigungsteil bei annähernd 1,98 C/m Höhe lag. Auf einer Exponentialbasis wurde der Verunreinigxmgsgehalt des Kristallstroines für jeden 0,305m Höhe des^:Reinigungsgerätce um 50 % vermindert»

Eine praktisch angewandte Tieftempoa-attirbdgrenzung in dem Kühlmittölkühler allein verhinderte die vollständige Beseitigung von Para-Dichlorbenzol bis hinunter zum Eutektihurj.

Infolge der extrem niedrigen Geschwindigkeit- der Förderschnek-

0098 1971661 - kk -

ken in dem Läuterungen und Abscheideteil ist der Kraftverbrauch in dem Apparat extrem niedrig. Die installierte; Leistung beträgt· 3» 31 PS/lÖOOt" des* Gewinnungsproduktes pro

.'■'■'■ - die · - ■'■■■"■·.-

Jahr einschließlich des ftir/Aufgabegut-Pumpe und die Kühlmittel-Umwälzpumpe benötigten Energiebedarfes. Diese Energiemenge schließt jedoch nicht die Energie für den Nachschub des Kühlmittels zum Abkühlen der umlaufenden Kühlflüssigkeit; ein·. -"-".' -'/■-"" · - ·· ^: "'-"""

Auf einer theoretischen Basis ist die Gebrauchswarme Kj die benötigt wird, um die annähernd vollständige Trennung innerhalb der durch das Eutektikum gesetzten; Grenzen.. {15% Para-Dichlorbenzol und Ö5 % Ortho-Dichlorbenzol) zu erreichen diejenige, die erforderlich ist; um eine latente Hitze zum Schmelzen des Gewinnungsproduktes und des Rückflusses bereitzustellen, wo ein geschmolzenes Produkt abgezogen wird·

Die totale theoretische Kühlmittellast Q ist dann gegeben durch die Summe der Gebrauchswärme H Vermehrt um die Differenz zwischen der Enthalpie des Aufgabegut-Stromes im Verhältnis zu der Flüssigkeit bei der tiberfließtemperatur am kalten Ende und zwischen der Enthalpie der Gewinnungsproduktflüssigkeit im Verhältnis zu der Flüssigkeit am kalten Ende bei Überfiießtemperatur. "

In Wirklichkeit ist noch zusätzliche Wärme erforderlich, um· die Temperatur aller inneren und äußeren nicht geglätteten

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. - 45 -

Flächen gerade über den» Kristallisationspunkt der mit ihnen in Berührung kommenden Flüssigkeit zu halten. Für die Abfuhr dieser zusätzlichen Wärme ist eine Extrakühlung erforderlich, Zusätzliche Heizung und Kühlung wird auch gebraucht zum Ausgleich normaler WärmeVerluste oder -gewinne durch äußere Isolierung.

Ein Kühleittelwirkungsgradindex kann dann durch Division 4er theoretischen Kühlmittellast Q durch die totale, tatsächlich gebrauchte Kühlraittellast abgeleitet werden. Für daa Obige Werksverfahren wurde ein Kühlmittelwirkungsgradindex von 6O % erreicht·

Beispiel 2

Die im Beispiel 1 benutzte Anlage wurde mit verschiedenen Aufgabegut- und Gewinnungsproduktabzug-Geschwindigkeiten laufengelassen. ·

1 U . ■ ■ ■ ■

Aufgabegut-Geschwindigkeit 3^5 l/h GeArinnun-gsprodukt-Geschwindigkeit 2^5 l/h Rückflußverhältnis , 0,25 S I^

Gewinnungsprodulct-Absetzpunkt ; 53» 1-G Gewinnungsproduktquaütät ' ? 99,6 Ji 9915

Die Ergepnisse zeigten, daß von der Qualität etwas geopfert werden mußte, um den gewünschten Durchsatz zu erreichen»

009818/1601 .

-'-■■-- 46 -

Für eine kurze Zeitspanne Wurde die genannte Einrichtung mit einem Rückflußverhältnis von 2,0 s 1, mit einer Aufgabegut-Geschwindigkeit von 132 l/h und einer Gewinnungsprodukt-Geschwindigkeit von $1 l/h gefahren· Ohne den Beharrung szust and zu erreichen« hatte das Gewinnungsprodukt zu den festgestellten Zeiten folgende Qualität:

Of5 Stünden

99,908 %

Beispiel· 3 ·:■ -.^;-·- ■■■"■; ■'■-■ " ■■·■.-' '

Mit der festen Lösung des Systems Para-Dibrombenzol - Para-Dichlorbenzol wurde eine vorläufige Versuchsfahrt unteifommen, wobei eine Einrichtung mit verkürzten Abscheide- und Läuterungeteilen verwendet wurde· Bei totalem Rückfluß wurde der Beharrungszustand in 11 Stunden erreicht.

Analysenproben zeigten, daß der Geha an den angedjeuteten Stellen folgende

de, Lauterungsteil , Läuterungsteil

t an Para-Dibrombenzol Γ Größe hatte: j

Aufgabee Abzugs endje Basis,

Gew. %

Reinigungsteil

71, ^lt
97,6

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Beispiel 4 "

„Versuchsfahrten wurden unternommen mit dem folgenden System, wobei eine Einrichtung mit verkürztem Abscheide- und ,Läuterungs-. teil verwendet wurde» Die Versuche wurden bei vollständigem Rückfluß gemacht» Die angegebenen Farbbestimmungen wurden durch Multiplikation 'der optischen Dichte bei 500 Millimikron mit einem 100 erzielt.

System

Analysen

Aufgabeende .Unterster des Läuterungs-Teil der teils Reinigungs kammer

Koksοfen-Naphthalin-(einfaches Eutektikue)

Naphthalin

tiefsiedende Bestandteile 2-Methyi-

Naphthalin !^Methyl-

83.2

l6,0 0,4

98,0 Gew.S

1.0 0,03

	Naphthalin Farbe	0,2 84,0	0,1 ■ 12,5
Alpha-NapVithol/ Naphthalin (einfaches Eutektiku»)	Alpha-Naphthol Farbe	78,2 - 226	99,85 18.5
Alpha-Naphthol/ Beta-Naphtho1 (einfaches Eutektikum)	Alpha-Naphthol	96,0	99.4
Beta-Naphthol/ Alpha-Naphthol (einfaches Eutektikum)	Beta-Naphthol Farbe	78,7 107	92,5 46 *
Beta-Napltthol/ Naphthalin (feste Lös ring)	Beta-Naphthol	52,8	80,9
,Para- und Or tho- Dichlorbenzol	■Para-Di.chlo.rben- zol	74,8	99,99

009819/1661

Beim Durchführen des fabrikmäßigen Verfahrens mit der in den Beispielen t und 2 beschriebenen Vorrichtung wxirde festgestellt, daß ein.kleiner, an der Verbindungsstelle von Reinigungs- und Lauterungsteil entnommener Reinigungsstrom eine· Anhäufung von Meta-Dichlorbenzol. und eine nachvreisbare Spur voii Brombenzol zeigte, tiobei es sich um geringe Mengen von

• ■ - ■ -■'-"""

Verunreinigungen handelte,, die an keinem Ende des Gegenstromreinigers einen geeigneten Ausgang fanden#

is/feet

Claims (1)

1. - 49 - Ui 201

   15· 9ο 1969 :st

   Patentansprüche

   ^J Verfahren zum Abscheiden von mindestens einem Bestandteil in sehr reiner Form aus einem Viel-Koinponentcn-Gemisch, dadurch gekennzeichnet, daß das als Gemisch vorliegende Aufgabogut auf einer Fließstrecke mit stetig fallendem Temperatiu'gradienton kontinuierlich abgekühlt und die hierbei sich bildenden Kristalle des abzuscheidenden Bestandteiles im Gegenstrom zum Aufgabegut auf mechanischem Wege aus diesem ausgetragen, geschmolzen and mindestens teilweise als reines GevirmungMnrodukt abgezogen werden.

   i:. Vor J,\-.-.hro3i nach Anspi-uch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Kriutcllo de? cbzuschcirlcnrtcn Bestandteiles nach ihrem Austrag aus dein Aufgabegut und vox· ihrem Schmelzen auf einer Lä'itornngsstrccko mit entgegen der Kristallförderrichtung .stetig fallendem Tonipernturgrc.dibn.teiL einem im Gegenstrom (■" ·:.·οΐ· die Kristalli.ia.vse zarückflioßcnden Teilstrom des geschmolzenen Gci-:inmin.g.n;^roduktcs ausgesetzt worden.

   3. V'-rfnhrrm nach Anspruch I oder ;i, dadurch gekennzeichnet, daß '".Le Fließgcscl-a^indigkeit des Aufgabegutes auf der Fließstrecko größer i?jt, als die Hückflußgeschwindigkoit des durch die Kristallmasse zurückfließenden Teilstromes dos geschmolzenen Gewinnungsprbduktes.

   - 50 -

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   Ί. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> gekennzeichnet durch eine geringe Transportgeschwindigkeit der abgeschiedenen Kristalle auf der Fließ- und/oder Läuterungsstrecke.

   5. Verfahren zum Abscheiden von wenigstens einer Komponente in sehr reiner Form aus einem Viel-Komponenton-Gemisch, bei dem die 2ⁱIischung in einen nach dem Gegenstromprinzip kernt L-miierlich arbeitenden Reinigungsapparat für Flüssigkeit-Fest-stoff-Gemische, bestehend aus einem in Reihe hintereinander geschalteten Roinigungsteil, einem Lautnrungste.il urin einem Kristalle bildenden Abscheideteil, an einer Stelle riaho der Verbindungsstelle von Abscheideteil und Läuterungsteil zugeführt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   Erzeugung eines (in Fortsetzung eines t-en im lif-inigungsteil) von dor Verbindung?;: fc;·! ! ? Läuterungsteiles mit dem -Ilaiiiigtuigstcxl aus bi^c- κ" ^-"-Jr= dem itciiiigungstciil abgevrandten Sride des Abr.c'ioidc boilc-?: stetig rauenden TeaMcraturgr p.di ent cn durch einn:· üb'·=- die Länge des Läuterungs- und· Absc'ioidctcilp.·; kont Lry.x— ierlichen i/arme abzug;

   ■ >

   Aufrecht erhaltung einer Fließgeschwindiglceit der flüssigen Phase an jeden; Punkt in¹ einer zur Richtung der Kristallbewogung entgegengesetzten Richtung, vobei diese Geschwindigkeit größer ist als die Rilclanischgeschnindig-

   009819/1661 - ⁵¹ "

   lceit der Flüssigkeit an dem genannten Punkt unter dein Einfluß der Rührarbeit, des Kristalltransportes und der Konvekt.ionsInstabilität;

   In-Schwebo-haltcn der kristallinen Phase in der flüssigen Phase-im Abscheide--, Läuterungs- und Reinigungsteil in einem Zustand zwischen Sedimentation und Verflüssigung durch genaue Steuerung der Rührmittel und der Fließgcsclnrindigkeit der Flüssigkeit;

   wo erforderlich, Erwärmung aller ungeglätteten Flächen durch eine so kl ehe Wärmezufuhr, daß ein Kristallcinsatz an nicht überkratzten Flächen in dem Abscheide- und Läuterungsteil vermieden "wird;

   adiabatischo Behandlung des vom Rückfluß durchflossenen Reinigungsteiles, die nur durch eine geringe, über dessen Längd vcrt< ilte Wärmezufuhr modifiziert wird, um wenigstens die Temperatur der Wandung und Rührmittel gerade oberhalb des KristalliKnt-ionspunktes der sich unmittelbar neben diesen Flächen befindenden Flüssigkeit zu halten?

   • eLn langsamer.Transport der Kristalle von der kristallbildenden Abscheidestation durch den Läuterungsteil zu ■ dem iReiaigungstetl, ;um den Bcrührungsausgleich mit der

   52 -

   χω ■ Gegenström fließenden Flüssigkeit so groß wie möglich zu machen und das erforderliche Kristallwachstum •zu "ermöglichen und auf diese-Weise die gewünschte Größe und Reinheit der Kristalle zu erzeugen, die schließlich in den Reinigungsteil eingespeist werden.

   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Ibis 5» dadurch gekennzeichnet, daß der längs des Läuterungs- und des Abscheideteiles stetig fallende Temperaturgradient durch einen Kühlmittelfluß erreicht wird, der Kühlmäntel oder äquivalente War-· meabfühfmittel, welche die Läuterungs-und die Abscheide- · station umgeben, im allgemeinen im Gegenstrom zu der Fließ- richtung der flüssigen Phase in diesen Stationen durchfließt. .-"..." "

   7· Verfahrennach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge- . kennzeichnet, daß der im wesentlichen im Gegenstrom zur Fließrichtung der flüssigen Phase in dem Läuterungs- und dem Abscheideteii fließende Kühlmittelstrom geteilt und dem Wärmeaustausch auf verschiedenen Temperaturhöhen unterworfen wird (Fig. 1A, 15 und 16).

   8, Vorrichtung zum Durchführeh des Verfahrens nach einem der , Ansprüche 1 bis 7> gekennzeichnet durch einen Abscheideteil (2), einen Läuterungsteil (l) und einen Rcirtigungsteil (3), die in Reihe hintereinandergeschaitet sind und von denen der Abscheideteil (2) und der Läutcrungsteil (l) Kühlmän-

   ÖÖ9819/1661

   ■"■■.'■ ■ . -. 53 -

   toi (11 bzv. 10) für den Durchfluß eines Kühlmittels und in ihrem Innern mechanisch arbeitende Fördermittel (k, 5) für kristalline Feststoffe aufweisen und bei denen nahe der Verbindungsstelle (19) von Abscheideteil (2) und Läuterungsteil (j.) ein Auf gab e gut-Einlaß (20) tind an dem dem Läutei-ungstcil (O abgesandten Ende des Abscheideteiles (2) ein Aufgabegut-Auslaß (2l) angeordnet ist.

   9· Vorrichtung nach Anspruch o, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheideteil (2) und der Läuterungsteil (O von Behältern gebildet vrerden, deren Innendurchmesser sich in Fließrichtung des Aufgabegutos and entgegen der Fördcrrichtung der kristallinen. Feststoffe verjüngt.

   J.O. Vovricüitung nach Anspruch δ oder 9 j dadurch gekennzeichnet, daß die den Abscheideteil (2) und den Läuterungsteil (1) "bildenden Behälter die Form von Kegelstumpfcn haben.

   ·! . Vorrichtung nach einem dcx~ Ansprüche G bin 10, dadrirch gekCiiiiKoicluict, daß die clcii Abscheidet eil (2) und den Läuterungsteil (l) bildenden Behälter einen stufenweise abnehmenden Querschnitt besitzen·

   ''J. Vorrichtung .'inch einem flor Ansprüche 8 bis 11, dadurch ge-."!.•or.nzoic'mot j (IaR der Abscheideteil (2) und/oder der Läutcrungsteil (l) horizontal angeordnet sind.

   009819/1661 _ 54 .

   SAS OWSfNAL

   13» Vorrichtung nach einein der Ansprüche 8 bis 12, dadurchgekennzeichiiet, daß der Abscheideteil (2) und/oder der Läuterungsteil (l) in mehrere Teil stücke (2a, 2b, 2c) bzv/. (la, Ib, Ic).."unterteilt sind, die jevreils an ihren Enden miteinander verbunden und kaskadenförmig untereinander angeordnet sind. . ■ -

   1Λ. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 1.3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abscheideteil (6-2") und/oder der..Läuterungsteil (öl) vertikal angeordnet sind.

   "ί.5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis i'i, dadurch gekennzeichnet, daß Abscheideteil (62), Lauterangsteil (61) und Reinigungsteil (63) senkrecht übereinander angeordnet sind und die mechanischen Fördermittel- (69, 7^Γ)) voix Abscheideteil (62) und Läuterungsteil (6^!) und ans ilührvrerk (73) des Reinigung s teil es. (63) eine gemeinsame Welle (7¹) haben. ■-.".'

   l6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens in einem.der Abscheide-, Lau— teriings- und IleinigungsteiLe (62 ₄ 6l, 63) parallal zur Förderrichtung und radial zur Längsmittelachse angeordnete Stauscheibön (92) vorgesehen und'die Kühlmäntel (lO, "¹^) im.

   :._:-.... Bereich diöser Stauseheiben (92) unterbrochen sind.

   0098 19/1661

   '■■-;■■' BAS ORIGINAL

   17· Vorrichtung nach einem der Ansp.rüche'8 "bis l6 ₁ dadurch ge^· kennzeichnet, daß an mindestens einer Verbindungsstelle zwischen Reinigungsteil (3» 93» 101, lOS") . Läuterungsteil (1, $k, 1Q2, 109) und Abscheideteil (2, 95, 103, HO) ein Wehr (22, 'l5i Hl) angeordnet ist, das den gegen es geförderten Strom der kristallinen Feststoffe staut.

   l8» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17» dadurch gekennzeichnet» daß die Reinigungskammer (3) senkrecht angeordnet trnd mit ihrem oberen Ende an die Läutei'Ungskammei"' (l) angeschlossen ist«

   19« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß Ata unteren Bereich der Reinigungskammer ■■ (3) Heizelemente C29) zum Schmelzen der kristallinen Feststoffe angeordnet sind. ■

   20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (29) von einem dampfbeheizten Rohr (ΐΛΐ) gebildet werden, das; von einer erhitzten Siebflache (l40) umgeben tfirtl, die durch Radialrippen (l^9) im Ab st and Vom Rohr (lAl) gehalten wird«

   21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis' 20, dadurch gekennzeichnet, daß alle ungeglätteten Flächen der Vorrichtung^ vcie Behältei-Kandungen, -RUhrwerlnfellen, Fördermittel etc., die mit dom zu behandelnden Gut in Berührung kommen, an eine

   0 0 98 1 9/1661 -

   Wärmequelle augeschlossen sind_α ■

   22, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch ge-Jicnnzeiclinet, daß Abscheideteil (2), Laut erungs teil (t) und Reinigungstoil (3) von geschlossenen Behältern gebildet werden, die unter einem inneren überdruck stehen.

   0 09819/1661

   BAS

   -Sf-

   Le e rs e i te