DE2004827C3 - Verfahren zur Abtrennung eines kristallisierbaren Bestandteils aus einer Lösung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung eines kristallisierbaren Bestandteils aus einer Lösung.

Aus der US-PS 28 15 364 ist ein Verfahren zur Abtrennung eines kristallisierbaren Bestandteils aus einer Primärlösung bekannt, bei dem man mindestens einen Teil des Bestandteils durch Abkühlung der Lösung kristallisiert, Kristalle des Bestandteils abtrennt, die Kristalle zur Herstellung einer Sekundärlösung schmilzt, die Sekundärlösung zur Herstellung von Kristallen des Bestandteils abkühlt und die dabei aus der Sekundärlösung gebildeten Kristalle in einer Reinigungskolonne abtrennt Reinigungskolonnen führen wegen des schwankenden Druckes infolge des hin- und hergehenden Kolbens leicht zu Schäden in den die Kolonnen beaufschlagenden gekratzten Oberflächenkühlern. Die Druckschwankungen haben in der Praxis immer erhebliche Unterhaltungskosten der Anlage zur Folge. Außerdem dürfen sich im Kristallbett keine Gassen bilden, da sonst die Waschflüssigkeit nicht das Kristallbett wäscht, sondern durch die Gassen abfließt, was zu einer unwirksamen Reinigung führt. Schließlich ist das bekannte Verfahren bei Anwendung auf die Abtrennung von p-Xylol auch hinsichtlich dessen Reinheit nicht voll befriedigend.

Aus der GB-PS 9 12 783 ist es ebenfalls bekannt, aus einer Primärlösung einen Teil eines kristallisierbaren Bestandteils durch Abkühlung auszukristallisieren, die Kristalle abzutrennen, unter Bildung einer Sekundärlösung aufzuschmelzen, die Sekundärlösung unter Kristallisation des abzutrennenden Bestandteils abzukühlen und die gebildeten Kristalle in einer Impulskolonne von der Mutterlauge zu trennen. Ein Teil dieser Mutterlauge kann dann zur Sekundärlösung zurückgeführt werden. Dieses Verfahren zeigt die gleichen Nachteile wie das der US-PS 28 15 364.

Aus der US-PS 27 95 634 ist die Trennung von p-Xylol und o-Xylol von einem rohen Gemisch der Xylolisomeren bekannt, wobei zunächst aus dem Rohgemisch p-Xylol und o-Xylol zusammen auskristallisiert, von der Mutterlauge abgetrennt, wieder

ίο geschmolzen und erneut kristallisiert werden, wobei reines p-Xylol als Produkt und eine Mutterlauge erhalten werden. Die Mutterlauge dieser zweiten Kristallisation wird fraktioniert destilliert, wobei man ein an p-Xylol reiches Destillat erhält, das in die zweite

π Kristallisationsstufe zurückgeführt wird. Da bei diesem Verfahren in der ersten Stufe o- und p-Xylol kristallisiert werden, ist auch in der zweiten Kristallisationsstufe eine wesentliche Menge o-Xylol zugegen, was die Fraktionierung der Mutterlauge zwecks Abtrennung des o-Xylols erforderlich macht Außerdem muß in der zweiten Kristallisationsstufe mehr m-Xylol enthaltende Mutterlauge durchgesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die genannten Nachteile vermieden werden und insbesondere keine fraktionierte Destillation der Mutterlauge der Sekundarstufe erforderlich ist

Die Erfindung geht demzufolge aus von einem Verfahren zur Abtrennung eines kristallisierbaren Bestandteils aus einer Primärlösung, bei dem man mindestens einen Teil des Bestandteils durch Abkühlung der Lösung kristallisiert, Kristalle des Bestandteils abtrennt, die Kristalle zur Herstellung einer Sekundärlösung schmilzt, die Sekundärlösung zur Herstellung von Kristallen des Bestandteils abkühlt, die aus der Sekundärlösung gewonnenen Kristalle so in einer Zentrifuge abtrennt, wäscht und gewinnt, daß eine Lauge (A) zurückbleibt, deren Konzentration an dem Bestandteil höher als die in der Primär lösung ist

Die Aufgabe wird bei diesem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst daß ein Teil der Lauge (A) der Sekundärlösung wieder zugegeben wird und der andere Teil der Lauge (A) abgekühlt wird, so daß eine weitere Lauge (B), die abgetrennt und im Kreislauf zur Primärlösung zurückgeführt wird, und weitere Kristalle entstehen, wobei letztere entweder nach Abtrennung ihrer Lauge (B) durch Zentrifugieren gewaschen und gewonnen werden oder als Schmelze zu den die Sekundärlösung ergebenden Kristallen oder zur Sekun därlösung selbst gegeben werden. Das erfindungsgemä ße Verfahren ist besonders zur Abtrennung von p-Xylol aas seinen Gemischen mit mindestens einem anderen Xylol und/oder Äthylbenzol geeignet Derartige Primärlösungen können z. B. 8 bis 35 Gewichtsprozent, vorzugsweise 8 bis 25 Gewichtsprozent, und insbesondere 12 bis 20 Gewichtsprozent p-Xylol enthalten.

Die Kristalle können durch Filtrieren oder Zentrifugieren abgetrennt werden und gegebenenfalls aus ihrer Mutterlauge durch Sedimentation als erste Abtrennstu-

m fe abgereichert werden= Der Bestandteil kann von der

Sekundärlösung durch Abfiltrieren, vorzugsweise durch Zentrifugieren, der Kristalle abgetrennt werden, die

danach vorzugsweise gewaschen werden.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfin-

dung ist vorgesehen, daß man die Kristalle mit einer Waschflüssigkeit wäscht, die leicht von dem auszukristallisierenden Bestandteil durch Destillation abtrennbar ist, z. B. können p-Xylolkristalle mit Q- bis

Ci-Paraffinen, wie Pentan, gewaschen werden. Kristalle, die mit einer anderen Waschflüssigkeit als der kristallisierbare Bestandteil gewaschen wurden, und jede Mutterlauge, die eine derartige Waschflüssigkeit enthält, werden vorzugsweise von der Waschflüssigkeit, z.B. durch Destillation, befreit Aus diesem Grunde werden Waschflüssigkeiten bevorzugt, die sich leicht durch Destillation abtrennen lassen.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß man als kristallisierbaren Bestandteil p-Xylol auskristallisiert und die Kristalle mit p-Xylol wascht

Die Kristalle aus der Mutterlauge (A) können gewünschtenfalls entweder vor oder nach dem Schmelzen, gegebenenfalls zusammen mit einem Teil der Lauge (A), der Sekundärlösung zugesetzt werden. Dies kann erfolgen, indem solche Mengen angewendet werden, daß die Zusammensetzung der Sekundärlösung im wesentlichen nicht verändert wird oder die Konzentration des kristallisierbaren Bestandteils in der Sekundärlösung konstant bleibt Vorzugsweise Hegt die Konzentration von p-Xyioi in der Sekundärlösung im Bereich von 65 bis 85 Gewichtsprozent, wenn es von Gemischen mit mindestens einem anderen Xylol und/oder Äthylbenzol abgetrennt wird. Falls gewünscht kann eine gewisse Menge oder die Gesamtmenge des aus der Lauge (A) erhaltenen kristallisierbaren Bestandteils als zusätzliches Produkt abgetrennt werden. In diesem Fall werden die Kristalle vorzugsweise gewaschen, z. B. p-Xylol-Kristalle mit einem G- bis Ce-Paraffin oder mit p-Xylol.

Im Vergleich mit der Zugabe der Lauge (A) zur Primärlösung ist es vorteilhaft Lauge (A) zur Sekundärlösung zusammen mit kristallisierbarem Bestandteil, gewonnen aus weiteren Mengen der Lauge (A), zuzugeben, da jede zur Sekundärlösung zugegebene Lauge (A) weniger gekühlt werden muß. Selbst der Teil der Lauge (A), der zur Herstellung von Kristallen abgekühlt wird, muß nicht auf eine so niedrige Temperatur abgekühlt werden, wie sie zur Kristallisation aus der Primärlösung erforderlich ist. Auf diese Weise wird eine Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades des Verfahrens erzielt. Ferner sind Primärabkühlungs- und -abtrennungsstufe nicht mit der Rückführung der gesamten Lauge (A) belastet, sondern nur mit der Lauge (B). Ferner ermöglicht die Arbeitsweise eine Verbesserung der Zusammensetzung des Einsatzmaterials in die Sekundärkristallisationsstufe oder eine sehr flexible Regulierung.

Nachstehend wird eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung durch ein Schema näher erläutert

Ein eintretendes Einsatzmaterial, das 18 Gewichtsprozent p-Xylol in Vermischung mit anderen Xylolen und Äthylbenzol enthält, wird in eine Abkühlvorrichtung 1 geleitet in der seine Temperatur auf -70⁰C herabgesetzt wird. Von der Abkühlvorrichtung wird eine Aufschlämmung von p-Xylolkristallen in Mutterlauge (mit einem Gehalt von etwa 12>/2 Gewichtsprozent Kristallen) zu einem Filter 2 gefördert, von wo eine Mutterlauge mit 8 Gewichtsprozent p-Xyiol gewonnen wird (es findet ein teilweiser Verlust von Kristallen im Filter statt); sie wird über eine Leitung 9 zu einer Isomerisationsanlage zur Herstellung von weiterem Einsatzmaterial mit einem höheren Paraxylolgehalt geführt Es werden Kristalle vom Filter in einem Schmelzbehälter 3 unter Bildung einer Flüssigkeit mit einem Gehalt von 70 Gewichtsprozent p-Xylol geschmolzen. Von hier aus wird die Flüssigkeit zu einer Abkühlvorrichtung 4 geleitet wo die Temperatur auf -12° C herabgesetzt wird; bei dieser Temperatur wird eine Aufschlämmung mit einem Gehalt von 40 Gewichtsprozent p-Xylolkristallen in einer Mutterlauge mit einem Gehalt von etwa 50 Gewichtsprozent p-Xylol hergestellt Danach wird diese Aufschlämmung zu einer Zentrifuge 5 geleitet in der Mutterlauge entfernt wird, und die Kristalle werden mit Pentan gewaschen. Danach werden die Kristalle über die Leitung 10 entfernt und geschmolzen, und die Schmelze wi-J zur Entfernung von Penian destilliert wobei p-Xjlo! mit einem Reinheitsgrad von 99,6% zurückbleibt Alles Pentan wird durch Destillation von der Mutterlauge (aus der Zentrifuge 5) entfernt die danach 50 bis 60 Gewichts-

prozent p-Xylol infolge des Schmelzens einiger Kristalle enthält und in zwei Ströme aufgeteilt wird, von denen einer zum Schmelzbehälter 3 im Kreislauf zurückgeführt wird und der andere auf eine Temperatur von etwa -30⁰C in einer Abkühlvorrichtung 6 zur

jo Bildung einer Aufschlämmung von p-Xylolkristallen (etwa 40 Gewichtsprozent) in einer Mutterlauge abgekühlt wird. Diese Aufschlämmung wird danach zu einer Zentrifuge 7 geleitet, von wo die Mutterlauge — jetzt mit einem p-Xylolgehalt von 30 Gewichtsprozent - zur Abkühlvorrichtung 1 im Kreislauf zurückgeführt wird, und die Kristalle werden entfernt und im Schmelzbehälter 8 geschmolzen und die Flüssigkeit wird zum Schmelzbehälter 3 oder zur Abkühl vorrichtung 4 im Kreislauf zurückgeführt Das gesamte im Kreislauf zum Schmelzbehälter 3 und zur Abkühlvorrichaing 4 zurückgeführte Material umfaßt 70 Gewichtsprozent p-Xylol.

Falls gewünscht kann der eine Strom der Mutterlauge von der Zentrifuge 5 an Stelle zum Schmelzbehälter 3 zum Schmelzbehälter 8 geleitet werden.

Die Zentrifuge 7 kann durch ein Reihenfilter ersetzt werden, welches einen Teil der Mutterlauge entfernt, wobei eine Aufschlämmung mit einem Gehalt von insgesamt 70% p-Xylol zurückbleibt, die danach zum Schmelzbehälter 3 oder zur Abkühlvorrichtung 4 zurückgeführt werden kann. Die Mutterlauge wird zur Abkühlvorrichtung 1 zurückgeführt.

FaIH gewünscht, können einige oder alle Kristalle aus der Zentrifuge 7 mit Pentan gewaschen werden, über die Leitung 11 entfernt werden, geschmolzen werden und zur Herstellung von zusätzlichem p-Xylol destilliert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Abtrennung eines kristallisierbaren Bestandteils aus einer Primärlösung, bei dem man mindestens einen Teil des Bestandteils durch Abkühlung der Lösung kristallisiert, Kristalle des Bestandteils abtrennt, die Kristalle zur Herstellung einer Sekundärlösung schmilzt, die Sekundärlösung zur Herstellung von Kristallen des Bestandteils abkühlt, die aus der Sekundärlösung gewonnenen Kristalle so in einer Zentrifuge abtrennt, wäscht und gewinnt, daß eine Lauge (A) zurückbleibt, deren Konzentration an dem Bestandteil höher als die in der Primärlösung ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Lauge (A) der Sekundärlösung wieder zugegeben wird und der andere Teil der Lauge (A) abgekühlt wird, so daß eine weitere Lauge (B), die abgetrennt und im Kreislauf zur Primärlösung geführt wird, sowie weitere Kristalle entstehen, wobei letztere entweder nach Abtrennung ihrer Lauge (B) durch Zentrifugieren gewaschen und gewonnen werden oder als Schmelze zu den die Sekundärlösung ergebenden Kristallen oder zur Sekundärlösung selbst gegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kristalle mit einer Waschflüssigkeit wäscht, die leicht von dem abzukristallisierenden Bestandteil durch Destillation abtrennbar ist

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als kristallisierbaren Bestandteil p-Xylol aurkristalK-iert und die Kristalle mit Paraxylol wäscht.