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Verfahren zur kontinuierlichen Trennung von Isomerengemischen nitrierter
oder chlorierter Benzole und Toluole Zusatz zur Patentanmeldung P 19 58 461.3 Gegenstand
der Patentanmeldung P 19 58 461.3 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Trennung
von p-Nitrochlorbenzol aus einem Isomerengemisch von o-/p-/m-Nitrochlorbenzol, das
dadurch gekennzeichnet ist, daß man aus einem Isomerengemisch durch fraktionierte
Kristallisation und anschließende Filtration ein auf 85 - 95 % an p-Nitrochlorbenzol
angereichertes Kristallisat erzeugt und dieses durch Pressen reinigt.
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In Ausgestaltung des Verfahrens zur kontinuierlichen Trennung von
Isomerengemischen nitrierter oder chlorierter Benzole und Toluole gemäß DBP ...
.. (Patentanmeldung P 19 58 461.3) wurde nun gefunden, daß Dichlor-, Trichlor-,
Diclornitro- oder Trichlornitrobenzol, Nitro-, Chlor-, Dichlor- oder Nitrochlortoluol
in ihre Isomeren getrennt werden.
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Bei der Nitrierung und der Chlorierung von Chlorbenzol und Toluol
werden wegen der Anwesenheit eines Substituenten erster Ordnung im Molekül vorwiegend
die 1,2- und die 1,4substituierten Derivate neben nur geringen Mengen von 1,3-Derivaten
erhalten.
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Gemein ist diesen Isomerengemischen die Bildung von eutektischeii
Phasen, so daß jeweils eine Komponente durch partielle Kristalli sation gewonnen
werden kann. Erfindungsgemäß wird hiervon Gebrauch gemacht.
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Wenn iin nachfolgenden die Bezeichnung Isomerengemische verwendet
wird,
so bezieht sich diese stets auf die Isomeren der obengenannten chlorierten oder
nitrierten Benzole oder Toluole.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein£lüssiges Isomerengemisch,
das ein Isomeres in einem das eutektische Gemisch übersteigenden Anteil enthält,
auf eine Temperatur oberhalb des eutektischen Punktes abgekühlt. Das im Überschuß
vorhandene Isomere kristallisiert. Es wird anschließend von der Kristallmaische
durch Filtration oder Zentrifugieren abgetrennt und durch Pressen in einer Seiherschneckenpresse
gereinigt.
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Die Wahl des Abtrennverfahrens hängt in bekannter Weise von den Eigenschaften
der Kristallmaische ab. Feinkristalline Kristallmaischen werden vorzugsweise durch
Filtration, grobkristalline Kristallmaischen werden vorzugsweise durch Zentrifugieren
getrennt.
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Einige der Verbindungen kristallisieren anfänglich zu einem Kristallbrei,
der sowohl bei dem Filtrieren wie Zentrifugieren schwer zu handhaben ist. In diesen
Fällen ist es ratsam, die Kristalle wachsen zu lassen. Dies geschieht durch mehrmaliges
Zurückführen der Isomerenmischung bei der vorgewählten Temperatur in einer Kreislauf-Apparatur,
bestehend aus einem Kratzkühler, Rührkessel und einer Umwälzpumpe.
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Der Filterkuchen, der beim Filtrieren oder Zentrifugieren erhalten
wird, besteht hauptsächlich aus den Kristallen der gewünschten Isomerenverbindung,
denen jedoch an der Oberfläche der Kristalle und in den Zwischenräumen Restschmelze
anhaftet, deren Zusammensetzung von der für die Kristallisation vorgewählten Temperatur
abhängt. Im allgemeinen entspricht die Zusammensetzung dieser anhaftenden Restschmelze
dem eutektischen Gemisch. Für die weitere Reinigung wird der Filterkuchen in eine
Seiherschneckenpresse eingeführt und abgepresst. Die Temperatur dieser Seiherschneckenpresse
wird vorzugsweise so eingestellt, daß das Pressgut den Austrittsspalt mit einer
Temperatur verläßt, die etwas unterhalb des Schmelzpunktes der reinen zu gewinnenden
Verbindung liegt.
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Das aus dem Seiher austretende Pressen und mindestens ein Teil der
bei der Filtration gewonnenen flüssigen Phase, die zum größten Teil aus dem zu gewinnenden
Isomeren bestehen, werden in die Kristallisation zurückgeführt und dabei mit frischer
Isomerenmischung in dem Maße versetzt, daß die vorgewählte Konzentration des Isomerengemisches
in der Kristallisationsapparatur aufrechterhalten wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an Hand eines Beispiels und
einer Zeichnung erläutert. In dem anliegenden Flußdiagramm wird die verfahrensgemäße
Verwendung einer Zentrifuge zur Abtrennung der Produkte dargestellt. Die nachfolgend
angegebenen Gewichtsangaben beziehen sich auf Gewichtsprozente.
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Entsprechend der Darstellung auf der Zeichnung besteht die Kristallisationsapparatur
aus einem Rührkessel (1), einer Kreislaufpumpe (2) und einem Kratzkühler (3). Diese
für die kontinuierliche Kristallisation verwendbare Kreislaufapparatur wird mit
700 Teilen einer Isomerenmischung des Nitrotoluols enthaltend 68 % 4-Nitrotoluol
beschickt.
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Durch Abkühlung auf 25 0C wird eine 20 % Feststoff enthaltende Kristallsuspension
erzeugt, und in diese bei konstanter Xristallisiertemperatur von 250C umlaufende
Suspension ein Strom von 100 Teilen pro Stunde einer Isomerenmischung, bestehend
aus 86 % 4-, 10 % 3- und 4 % 2-Nitrotoluol, mit einer Temperatur von ca. 50°C eingespeist.
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Aus dem Kreislauf wird ein Strom von 468 Teilen pro Stunde entnommen
und über eine kontinuierliche Siebzentrifuge (4) in 110 Teile pro Stunde eines Kristallisats
mit einem Gehalt von 94 % 4-Nitrotoluol und 358 Teile pro Stunde eines Filtrates
mit einem Gehalt von 60 % 4-Nitrotoluol getrennt.
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Das auf 94 % 4-Nitrotoluol angereicherte Kristallisat wird über einer
Stopfschnecke der Seiherschneckenpresse (5) zugeführt und dort durch Abpressen der
anhaftenden Restschmelze unter teilweisem
Schmelzen der Kristalle
gereinigt. Die Kühlung der Schneckenwelle und Beheizung des Seihers wird so eingestellt,
daß das Pressgut den Austrittsspalt der Presse in teigiger Form bei einer Temperatur
von ca. 450C verläßt. Man erhält pro Stunde 66 Teile 4-Nitrotoluol in einer Reinheit
von über 99 % und einem Erstarrungspunkt von Z 510C Das aus dem Seiher austretende
Pressöl (44 Teile pro Stunde) mit einem Gehalt von 86 % 4-Nitrotoluol wird wieder
in die Kristallisation zurückgeführt.
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Ein Teilstrom des von der Zentrifuge kommenden Filtrates (324 Teile
pro Stunde) wird ebenfalls in die Kristallisation zurückgeführt, um den Feststoffgehalt
im Kristallisierkreislauf auf 20 % konstant zu halten. Das überschüssige Filtrat
(34 Teile pro Stunde) kann durch fraktionierte Destillation wieder zu einem an 4-Nitrotoluol
angereicherten Einsatzprodukt konzentriert werden.
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Es ist jedoch wirtschaftlicher# dieses Filtrat mit einem Gehalt von
ca. 60 % 4-Nitrotoluol in einer 2. Kristallisierstufe, die nach dem gleichen Prinzip
arbeitet, bei einer Temperatur von beispielsweise -200C erneut zu kristallisieren,
so daß die abgeschleuderte Mutterlauge nahezu eutektische Zusammensetzung hat.