DE2313988A1

DE2313988A1 - Verfahren und vorrichtung zur kristallisation

Info

Publication number: DE2313988A1
Application number: DE19732313988
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Wauqier; Herbert Wiegandt
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 1972-03-31
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1973-10-04
Also published as: DD102590A1; FR2177644B1; GB1383450A; FR2177644A1; NL7304513A; BE796957A; US3829293A; JPS4915681A; IT988618B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Kristallisationsvorrichtung. Sie betrifft insbesondere eine neue Apparatur für die Durchführung eines Verfahrens zur Bildung und Trennung von Kristallen aus einer Lösung.

Die bisherigen Verfahren lösten das Kristallisationsproblem auf sehr unterschiedliche Art und Weise:

- In einer Reihe von Verfahren wurde die Lösung gekühlt -und durch indirekten Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium kristallisiert, welches in einer Serpentine durch die zu kristallisierende Lösung strömte, die es umspülte. Dabei war die thermodynamische Ausbeute infolge der Verluste mittelmäßig.

- In einer anderen Reihe von Verfahren leitete man das Kühlmedium, im allgemeinen ein flüssiges Gas, direkt in die Lösung, die kristallisiert werden sollte. Die für die Kristallisation erforderlichen Kilokalorien stammten aus dem Verdampfen dieses Fluids in dem Reaktionsgefäß. Lösung, teilweise verdampftes Kühlmedium und Kristalle strömten im allgemeinen gleichsinnig.

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In beiden Fällen "bestand der Kristallisierapparat aus einer einfachen geschlossenen Kammer, die manchmal mit einem rudimentären Rührer versehen war. Die Bewegung in dem Kristallisierapparat erfolgte dabei im wesentlichen durch das Sieden des Kühlmediums.

War die thermodynamische Ausbeute im zweiten Falle besser als im ersten, so wies ein derartiges System dafür zahlreiche Nachteile auf.

Neben den Schwierigkeiten, die mit der Handhabung von Gas verbunden sind, ist der beträchtliche Aufwand an Kompression zu erwähnen, den dieses Systemerforderte. Meistens mußten mehrere zusätzliche Fluide in Form einer sogenannten "Kaskaden"-Kühlung eingesetzt werden,von denen nur das letzte Fluid der Kristallisation diente.

Andererseits hat es sich, da die Verdampfung ein Vorgang von großer Heftigkeit ist, als schwierig erwiesen, eine behutsame Regulierung der Kristallisationsgeschwindigkeit vorzunehmen.

Es sind dann weitere Verfahren vorgeschlagen worden, wie z.B. das in der französischen Patentschrift 1 528 593 beschriebene, die darin bestanden, daß ein direkter Wärme aus tausch zwischen der Lösung, aus der sich die Kristalle absetzen sollten, und dem mit dieser Lösung nicht mischbaren flüssigen Kühlmittel herbeigeführt wurde, wobei dieser Austausch durch ein Strömen der beiden Flüssigkeiten im Gegenstrom erzielt wurde, und die dadurch gekennzeichnet waren, daß die beiden Flüssigkeiten und die Kristalle aus einer Bewegungs- und Mischzone,in der ein inniger paarweiser Kontakt der drei Phasen erfolgte, wodurch eine gute Wärme- und Materieübertragung ermöglicht wurde, in eine relativ ruhigere Zone der partiellen Trennung strömten, in v/elcher die Kühlflüssigkeit und die Kristalle sich von der zweiten flüssigen Phase trennten; dieses Strömen aus einer Zone in die andere wiederholte sich mehrmals.

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Bei diesen Verfahren fließen die Kristalle im Gegenstrom der Lösung und im gleichen Sinne wie die Kuhlflüssigkeit. Die mit der Lösung nicht mischbare Kühlflüssigkeit mußte also so gewählt werden, daß sie leichter als die Lösung war, wenn die Kristalle selbst leichter als die Lösung sind, von der sie stammen, oder, im Gegenteil, schwerer, wenn die Kristalle selbst schwerer sind als die Lösung, aus der sie hervorgehen·

Infolge des Fließens im Gegenstrom, verbunden mit dem wiederholten innigen Vermischen der drei Phasen (zwei flüssige Phasen, eine feste Phase) war die thermodynamische Ausbeute bei dem Verfahren zufriedenstellend. Zudem hatten diese Verfahren den Vorteil, daß sich ihre Durchführung viel ruhiger abspielte, als diejenigen, bei denen die Gasverdampfung, ein bekanntermaßen besonders stürmischer Vorgang, angewendet wurde.

Der Kristallisierapparat für die Durchführung derartiger Verfahren war eine praktisch vertikale Kolonne von vorzugsweise zylindrischer Form. Die zu kristallisierende Charge oder Lösung wurde in der unteren Hälfte der Kolonne eingeführt. Im oberen Teil wurde die nicht mischbare Kühlflüssigkeit eingegeben. Die Stammlösung, d.h. die verbrauchte Lösung, wurde ebenfalls oben aus der Kolonne abgezogen.

In der französischen Patentschrift 1 528 593 besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens (es sei auf die allgemeine Arbeitsweise eines Teils der Kolonne, dargestellt in Figur 5, hingewiesen; Figur 5 gehört nicht zu der vorliegenden Erfindung) aus einer mit Flüssigkeitszu- und -ablaufen versehenen, vertikal angeordneten, vorzugsweise zylindrischen Kolonne, die durch eine Vielzahl von im allgemeinen konischen, fest angeordneten, mit den Wandungen formschlüssigen Platten (13) in Etagen aufgeteilt ist, wobei jede Platte an ihrem äußeren Teil (d.h. nahe den Wandungen der Kolonne) Perforationen (17) und eine zentral angeordnete Öffnung aufweist, die sich in einer von der der Perforationen verschiedenen Höhe befindet und durch die eine vertikale rotierende Achse (14) verläuft, mit der sich mit Bürsten (16) versehene Rührarme (15) so drehen, daß diese Bürsten über die Per-

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forationen der Platten streifen und daß sich zwischen dem mittleren Teil jeder Platte und der rotierenden Achse ein Raum oder Schacht "befindet, durch den eine der flüssigen Phasen ohne Kristalle strömen kann, während die Kristalle mit der anderen Phase die verschiedenen Etagen der Kolonne durch die Perforationen der Platten durchströmen.

Bei Vorrichtungen dieser Art kommt es jedoch mit der Zeit infolge des Absetzens von Kristallen zu einer Verschlammung. Es kommt zu Verstopfungserscheinungen, die ein fehlerloses Arbeiten des Apparates unmöglich machen und die Wirksamkeit der Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmedium und der Lösung, aus der ein Bestandteil herauskristallisiert werden soll, "begrenzen.

Mit der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung schließlich können diese Nachteile "behoben werden. Sie hat außerdem den Vorteil, daß man in gleicher Weise eine nicht mischbare Kühlflüssigkeit verwenden kann, die leichter oder schwerer als die Lösung ist. Es ist bedeutungslos, ob die Kristalle, die sich bilden, selbst leichter oder schwerer sind als die Lösung, aus der sie hervorgehen.

Die Kristallisation in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt so, daß ein aus mindestens zwei Bestandteilen bestehendes flüssiges Gemisch durch direkten Wärmeaustausch mit einem nicht mischbaren flüssigen Kühlmittel gekühlt wird, das im Gegenstrom dieses Gemisches fließt und mit einer Temperatur eingeleitet wird, die niedrig genug ist, damit es zu der Kristallisation eines der genannten Bestandteile kommen kann, wobei die Dichte des nicht mischbaren flüssigen Kühlmittels sich von der des flüssigen Gemisches genügend unterscheidet, damit das flüssige Kühlmittel und das flüssige Gemisch im Gegenstrom strömen können. Die Kristallisation erfolgt in einer praktisch vertikalen länglichen Kammer, an deren oberen oder unteren Ende das nicht mischbare flüssige Kühlmittel zugeführt wird, je nachdem, ob es schwerer oder leichter als das flüssige Gemisch ist, und wobei das flüssige Gemisch an einem Punkt in der Mitte zwischen den beiden Enden der Kammer zugeführt wird. Die Methode unterscheidet sich von der

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der französischen Patentschrift 1 528 593 dadurch, daß man die Kristallisation in einer vertikaleangeordneten Folge von Zonen durchfüHri^-i:, die durch horizontale^Wandungen, die zwischen den "beiden Enden der länglichen Kammer angeordnet sind, voneinander getrennt sind, wobei im Innern dieser Zonen die "beiden Flüssigkeiten im Gegenstrom fließen und in jeder dieser Zonen sich durch innige Vermischung des flüssigen Gemisches und des nicht mischbaren flüssigen Kühlmittels eine partielle Kristallisation des flüssigen Gemisches vollzieht, wobei die genannte Vermischung in dem gesamten Raum jeder der genannten Zonen erfolgt, daß das flüssige Gemisch durch mindestens eine zwischen den genannten Zonen angeordnete Öffnung aus jeder der Zonen in die nächste Zone der Bewegung fließt, daß das Kühlmittel di rch mindestens die genannte, zwischen den genannten Zonen angeordnete Öffnung in eine folgende Zone der Bewegung fließt, daß das genannte flüssige Gemisch aufs neue mit einem neuen Teil des Kühlmittels, der relativ kälter ist als der der vorhergehenden Bewegungszone, innig vermischt wird, so daß neue Kristalle gebildet werden, und daß man dieses Fließen von einer Zone in die nächste mehrere Male wiederholt, wobei die Kristalle je nach den in der Kammer herrschenden hydrodynamischen und thermischen Bedingungen und den spezifischen Merkmalen der vorhandenen Bestandteile (insbesondere spezifische Masse) mit der einen oder anderen der beiden im Gegenstrom fliessenden Flüssigkeiten mitgeführt v/erden.
Die Figuren 1 und 2 erläutern die neue Vorrichtung. Im Interesse einer Vereinfachung handelt es sich in den folgenden Beschreibungen und Beispielen immer um ein flüssiges Kühlmittel, dae schwerer als das Flüssigkeitengemisch ist, aus dem eines der Bestandteile herauskristallisiert werden soll.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer länglichen Kammer, z.B. einer praktisch vertikalen, vorzugsweise zylindrischen Kolonne, die mit Flüssigkeitszu- und -ablaufen versehen ist (einschließlich Rezyklierung). Das flüssige Kühlmittel und das flüssige Gemisch können mittels in diesen Figuren nicht dargestellten Vorrichtungen zugeführt werden, durch die sie in Form einer kontinuierlichen oder in Form einer di3pergierten

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Phase zugeführt v/erden können. Der Zcrf (der o"bere Teil) der Vorrichtung kann eine Ausbauchung aufweisen. Das nicht mischbare flüssige Kühlmittel, das schwerer ist als das flüssige Gemisch, wird am oberen Ende der Vorrichtung iugeführt, während das flüssige Gemisch an einem Punkt in der Mitte zwischen den beiden Enden der Kolonne zugeführt wird. Die Koiarxe (deren Schnitt in horizontaler Ebene im allgemeinen eine krummlinige Figur ist, z.B. ein Kreis oder eine Ellipse) oder zumindest ein Teil der Kolonne ist durch eine Vielzahl von fest angeordneten, mit den Wandungen der Kolonne formschlüssigen Platten in eine Reihe aufeinanderfolgender Etagen unterteilt. Die beiden flüssigen Phasen fließen im Gegenstrom durch diese Folge von Etagen, und die Eristalle, die sich bilden, werden mit der einen oder der anderen dieser beiden Flüssigkeiten mitgeführt. Die Vorrichtung ist durch eine sich wiederholende Anordnung der Etagen gekennzeichnet. Figuren 1 und 2 stellen eine bevorzugte Ansicht der Anordnung dieser Etagen dar, wobei Figur 1 einen vertikalen Schnitt und Figur 2 eine räumliche Darstellung zeigt. Auf diesen beiden Figuren 1 und sind vier mit.der Wändung (1) der Kolonne formschlüssige Platten (2) dargestellt. Die Kolonne weist eine vertikale rotierende Achse (3) auf.

Ist die Kolonne zylindrisch, so hat jede Platte die Form

- eines Kreisausschnitts (eines durch zwei Strahlen begrenzten Teils eines Kreises)

- oder eines Kreisabschnitts (einer durch einen Kreisbogen und eine die beiden Bogenenden verbindende Sehne begrenzten Fläche)

- oder irgendeiner Figur, die den beiden vorstehend genannten entspricht, d.h. einer Scheibe, bei der mindestens eine Hälfte mit der Wandung formschlüssig ist, während die andere Hälfte mindestens eine vom Mittelpunkt der Scheibe ausgehende Einbuchtung aufweist, durch die die (nachstehend definierten), mit der rotierenden Achse formschlüssigen Arme beim Auseinandernehmen der Vorrichtung hindurchgleit err.

Ist die Kolonne nicht zylindrisch, so haben die Platten die Form jeder Figur, die den vorstehend besc'irieber.en entspricht.

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Nachstehend wird in der Beschreibung und den Ansprüchen der Einfachheit halber von den Platten (2) als von praktisch horizontalen "Scheibenteilen¹¹ gesprochen. Die Fläche jeder dieser Platten ist größer als die Hälfte des horizontalen Schnitts der Kolonne, und außerdem sind diese Platten in der Mitte so eingeschnitten, d.h. eingekerbt, daß die vertikale rotierende Achse bei Betrieb der Vorrichtung sich in dieser Einbuchtung bewegen kann und daß die vertikale rotierende Achse und die Arme ( :) beim Auseinandernehmen der Vorrichtung herausgenommen werden können.

Sie sind so angeordnet, daß die Öffnungen oder Einbuchtungen von zwei aufeinanderfolgenden Platten (2) diametral entgegengesetzt oder in einem konstanten Winkel versetzt angeordnet sind, ohne daß sie sich jedoch überdecken können. In den Figuren 1 und 2 sind die Einbuchtungen diametral entgegengesetzt angeordnet, was im allgemeinen die bevorzugte Anordnung ist. In jeder der auf diese V/eise durch die Platten (2) begrenzten Etagen befindet sich mindestens ein mit der Wandung (1) der Kolonne formschlüssiger Arm (4). Die Achse jedes Arms (4) verläuft parallel zu den Ebenen der Platten (2) und ist praktisch gegen die Achse (3) der Kolonne gerichtet. Die Arme (4) bestehen im allgemeinen aus länglichen rechteckigen Metallplättchen, wie in Figur 2 dargestellt. Vorzugsweise befindet sich in jeder Etage ein einziger Arm (4), der so angeordnet ist, daß sein Abstand zu der unmittelbar darunterliegenden Platte praktisch der gleiche ist wie der zu der unmittelbar darüberliegenden, und in diesem Falle sind die Arme (4) alle in dem gleichen Winkel gegeneinander versetzt, in dem die Platten (2) gegeneinander versetzt sind. In den Figuren 1 und 2, in denen ein Arm (4) pro Etage dargestellt ist, sind die Arme (4) um 180° gegeneinander versetzt. In Figur 2 ist jeder Arm (4) unterhalb der Einbuchtung der unmittelbar darüberliegenden Platte angeordnet; diese Anordnung ist jedoch nicht zwingend erforderlich. An der vertikalen Achse (3), deren Rotationsgeschwindigkeit von dem Durchmesser der Kolonne abhängt und im allgemeinen bei einer Kolonne mit einem Durchmesser von 500 mm zwischen 1 und 6 Umdrehungen pro Minute liegt, wobei diese Geschwindigkeit bei größeren Durchmessern noch verringert werden kann, sind Arme (5) angeordnet, die im allgemeinen aus länglichen

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rechteckigen Metallplättchen bestehen und deren Achse parallel zu den Ebenen der Platten (2) verläuft. In jeder Etage befinden sich mindestens zwei Arme ~;'(5). Vorzugsweise weist jede Etage zwei Ar me auf, von denen der eine unterhalb der oberen Platte der Etage und oberhalb eines Arms (4), der andere oberhalb der unteren Plat te der Etage und unterhalb eines Arms (4) angeordnet ist.

(Mit anderen Worten: Es befinden sich im Innern der Kolonne in jeder Etage, von unten nach oben, aufeinanderfolgend eine Plat te (2), ein Arm (5), ein Arm (4), ein weiterer Arm (5) und eine weitere Platte (2) ).

Die Achse jedes Arms (5) z.B. hat den gleichen Abstand zu der Achse der am nächsten liegenden Platte wie zu der Achse des am nächsten liegenden Arms (4). Der Zwischenraum zwischen einem Arm

(4) und einem Arm (5) oder der Zwischenraum zwischen einem Arm

(5) und einer Platte kann möglichst gering sein, ohne daß es je doch in irgendeiner Form zu einer Reibung kommen kann. Die Bewe gung in allen Zonen jeder Etage der Kolonne ist also schwach.

Die Abmessungen der Etagen entsprechen vorzugsweise einem Verhält nis H/D zwischen 0,2 und 0,4, wobei H die Höhe einer Etage und D den Durchmesser der Kolonne bezeichnet.

Eine derar±ige Anordnung der Etagen hat sich für die Durchführung der Kristallisierung durch direkten Kontakt als besonders wirksam erwiesen. Die Mischerscheinungen gemäß der Richtung der Strömun gen werden nämlich durch das Vorhandensein der versetzt angeordneten Platten verringert, und die Agglomeration von Kristallen wird durch die Wirkung der Arme verhindert.

Gegebenenfalls kann man im unteren Teil der Kristallisationskolonne in Höhe der Zuführungsleitung der Charge eine Reihe von Etagen anordnen, die durch die Platten (2) voneinander getrennt sind, in denen sich jedoch weder Arme (4) noch Arme (5) befinden. Diese Etagen dienen als V/ärmeaustauschzonen zwischen der Charge, die in die Kolonne eingeführt werden soll, und dem flüssigen

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Kühlmittel· In diesem Wärmeaustauscher erfolgt eine gute Dispersion der Charge und eine gute Übertragung der Charge. Die Kristalle beginnen nun, sich in den anderen oberen Etagen zu bilden, deren Anordnung in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Gegebenenfalls kann man auch im oberen Teil der Kristallisationskolonne eine Zone vorsehen, in der man die Arme (4) und (5) beibehält, jedoch die Platten (2) wegläßt.

Es erscheint überflüssig, die anderen Teile der Vorrichtung, wie die Elemente für das Zuführen, Einspritzen oder Abziehen der Γ1 ^'.afluiden Anteile oder der Kristalle zu beschreiben, da diese Vorrichtungen bekannt sind. Es sei z.B. auf die französische Patentschrift 1 528 593 und die französische Patentschrift 1 556 957 hingewiesen.

Wenn man ein nicht mischbares flüssiges Kühlmittel verwendet, das schwerer als das flüssige Gemisch und auch schwerer als die Kristalle iet, die sich bilden, steigt das flüssige Gemisch im Gegenstrom des nicht mischbaren flüssigen Kühlmittels, das nach unten strömt. Zwei Fälle sind möglich: Entweder sind die Kristalle schwerer als die Charge (Fall A) oder sie sind leichter als die Charge (Fall B).

A. Wenn die Kristalle schwerer sind als die Charge, kann man auf zweierlei mögliche Arten OL und ß vorgehen:

α) Figur 3 erläutert diese erste Möglichkeit:

Man verwendet einen gegebenenfalls an seinem oberen Ende ausgebauchten Kristallisierapparat, der mit durch Platten (2) voneinander getrennten Etagen der vorstehend beschriebenen Art versehen ist, der ferner mit der Wandung (1) des Kristallisierapparates ffcmschlüssige Arme (4) aufweist und mit einer Arme (5) aufweisenden Achse (3) versehen ist. Das flüssige Gemisch wird durch Leitung (6) zugeführt und bildet in dem Kristallisierapparat eine kontinuierliche Phase. Das nicht mischbare flüssige Kühlmittel wird in Form von Tröpfchen durch Leitung (7) zugeführt und befindet sich in Form einer dispcrgierten Phase in dem Kristalli-

ier dispcrgierten
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^- -ι η „

sierapparat. Das innige Vermischen der beiden !Flüssigkeiten erfolgt in den Zonen zwischen den beiden Platten (2). In jeder Etage setzen sich die sich bildenden Kristalle, die leichter als das flüssige Kühlmittel, jedoch schwerer als das flüssige Gemisch sind, ab und sinken infolge der Schwerkraft mit den Tröpfchen des flüssigen Kühlmittels, das ebenfalls schwerer ist als das flüssige Gemisch, in die nächste untere Etage ab. Auf dem Boden des Kristallisierapparates kommt es zu einer Anhäfung der Tröpfchen des flüssigen Kühlmittels, die eine kontinuierliche Phase bilden, welche durch eine Grenzschicht (8) von dem flüssigen Gemisch getrennt ist. Das nicht mischbare flüssige Kühlmittel wird durch eine leitung (10) aus dem Kristallisierapparat abgezogen. Die Kristalle, die leichter als das flüssige Kühlmittel sind, haufen sich an der Grenzschicht (8), die sie nicht durchdringen können, an und bilden einen Kristallschlamm. In Höhe dieses Bettes ist eine Leitung (9) zum Abziehen der Kristalle angeordnet, welche vor allem mittels einer Flüssigkeit mitgeführt werden können, die durch die in Höhe des Bettes der Kristalle angeordnete Leitung (11.) unten in den Kristallisierapparat geleitet wird. Die durch Leitung (11) zugeführte Flüssigkeit besteht im allgemeinen aus der Flüssigkeit, die nach dem Filtrieren der durch Leitung (9) abgezogenen Kristalle wiedergewonnen wird. Das langsam hochsteigende und durch alle Etagen des Kristallisierapparates fließende flüssige Gemisch ist praktisch an einem der Bestandteile verbraucht, wenn es in dem Kristallisierapparat oben ankommt, und wird durch Leitung (12) abgezogen. Man sieht, daß in dieser Möglichkeit Oi die Kristalle im Gegenstrom des flüssigen Gemisches fließen, aus dem sie hervorgehen,

Ea kann jedoch geschehen, besonders bei zu starkem Zuführungsdurchsatz an flüssigem Gemisch, daß die Kristalle, obgleich sie schwerer als das flüssige Gemisch sind, mit dem flüssigen Gemisch in den oberen Teil des Kristallisierapparates mitgefürt werden. Auf die Dauer wird das Arbeiten der AnInge dadnro^v: gestört. In diesem Falle kann es von Vorteil sein, alle Kristalle oben aus dem Kristallisierapparat abzulassen. Das ist die vorstehend erwähnte Möglichkeit ß.

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ß) Figur 4 erläutert diese zweite Möglichkeit ßi

Man verwendet den gleichen Apparat wie in Figur 3, läßt jedoch die Leitung (9) zum Abziehen der Kristalle und die Leitung (11) v/eg. Man arbeitet wie folgt: Man füllt die Kolonne durch Leitung (7) mit flüssigem Kühlmittel, das in der Kolonne eine kontinuier-r liehe und nicht, wie in der ersten Möglichkeit OL , eine dispergierte Phase bildet. Das flüssige Kühlmittel befindet sich in der Kolonne im allgemeinen oberhalb der Leitung (7) in. Höhe der Grenzschicht (8). Das flüssige Gemisch wird durch Leitung (6) in die Kolonne geleitet, und zwar in Form von dispergierten Tröpfchen (dispergierte Phase, keine kontinuierliche Phase wie in der Möglichkeit OL ). Man stellt fest, daß dabei die Kristalle, die sich bilden, mit dem flüssigen Gemisch in den oberen Teil des Apparates mitgeführt werden, obgleich sie schwerer als das flüssige Gemisch sind, aus dem sie hervorgehen. Die Kristalle werden mindestens bis zu der Grenzfläche (8) mitgeführt; daher ist es wichtig, die Grenzfläche so hoch wie möglich anzuordnen, vorzugsweise oberhalb der Leitung (7). Die Kristalle bilden in Höhe der Grenzfläche einen Brei von Kristallen und werden dann leicht mit dem verbrauchten flüssigen Gemisch durch Leitung (12) abgezogen (das verbrauchte flüssige Gemisch bildet auf jeden Fall eine praktisch kontinuierliche Phase oberhalb der Grenzfläche (8).)

In dieser zweiten Möglichkeit ß strömen das flüssige Gemisch und die gebildeten Kristalle im Gegenstrom.

Ein Anwendungsbeispiel einer der Möglichkeiten OL oder ß ist die Kristallisation des para-Xylol aus einer aromatischen Cg-Fraktion, die die drei Isomeren des Xylol (ortho-, meta-, para-Xylol) und Äthylbenzol enthalt. Es ist bekannt, daß man in diesem Fall als Kühlflüssigkeit eine Salzlösung, die gegebenenfalls geeignete Zusätze enthält, oder, wie in der französischen Patentschrift 1 568 747 vom 21. April 1969 beschrieben, ein Gemisch aus mindestens Wasser, einem Alkohol und einem Glykol verwenden kann.

Wenn die Kristalle leichter sind als die Charge, kann man auch v/ie folgt arbeiten: Man verwendet die Apparatur von Figur 4 und

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führt die Kristalle mit dem flüssigen Gemisch in den oberen Teil der Kolonne, wobei dieses in der Kolonne die dispergierte Phase, f das flüssige Kühlmittel dagegen die kontinuierliche Phase bildet (die Grenzfläche (8) befindet sich also in dem oberen Teil der Vorrichtung).

Die nachstehenden, nicht beschränkenden Beispiele dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Beisp_iel_1_

Man verwendet die Vorrichtung von Figur 3, um para-Xylol aus einem flüssigen Gemisch zu kristallisieren, das 20 Gew.fo para-XyloH, 4,5 Gew.$> ortho-Xylol, 58 Gew.^ meta-Xylol und 17,5 Gew.^ Äthylbenzol enthält. Dieses Gemisch wird durch Leitung (6) mit einer Temperatur von -3O⁰C zugeführt, d.h. mit einer Temperatur, die erheblich höher ist als der Punkt der beginnenden Kristallisation, der in diesem Pall -42⁰C beträgt. Der Durchsatz an Charge beträgt 1500 kg pro Stunde. Zehn Meter trennen Leitung (6) von Leitung (12), durch die das verbrauchte Gemisch abgezogen v/ird. Die (zylndrische) Kolonne hat einen Durchmesser von 50 cm und weist 28 Etagen mit Platten (2), Armen (4) und Armen (5) auf. Außerdem befinden sich unterhalb dieser 28 Etagen 7 Etagen mit Platten (2), jedoch ohne Arme. Die sieben Etagen haben, gemessen vom Fuß der Vorrichtung, eine Gesamthöhe von 1 m. Die Rotationsgeschwindigkeit der Achse (3) ist auf 4 Umdrehungen pro Minute eingestellt. Die Grenzfläche (8) befindet sich etwa 1,50 m niedriger als der Punkt, an dem die Charge zugeführt wird. Die Salzlösung wird in dispergierter Form durch Leitung (7) zugeführt (diese befindet sich etwa 1 m unterhalb der Leitung (12) ), mit einem Anfangsdurchsatz von 1600 1 pro Stunde und einer Temperatur von -74⁰C. Die Salzlösung ist eine wässrige Lithiumchloridlösung (25 Gew.^ wasserfreies Lithiumchlorid). Die Stammlösung (verbrauchtes Gemisch) geht mit -66°C und einem Durchsatz ύουι 1 320 kg pro Stunde durch Leitung (12) ab; die Zusammensetzung (in Gewicht) ist die folgende: para-Xylol 9$, ortho-Xylol 5$, meta-Xylol 66$, Äthylbenzol 2öfo. Der para-Xylol-Kristallbrei geht durch Leitung (9) ab. Er enthält 180 kg Feststoff und 720 kg Flüssigkeit, das sind 900 kg

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pro Stunde. Seine Ge samt zusammensetzung (in Gewicht) ist die folgende :

- para-Xylol 40$, ortho-Xylol 3,5$, meta-Xylol 43,5$ und Äthylbenzol 13$. Nach dem Filtrieren wird das Filtrat durch Leitung (11) in die Kolonne zurückgeführt (720 kg pro Stunde). Die Zusammensetzung des Filtrats ist die folgende:

- para-Xylol 25,5%, ortho-Xylol 4,2$, meta-Xylol 54$ und Äthylbenzol 16,3$.

Beisj>iel_2

Man verwendet die Apparatur von Figur 4 und wiederholt Beispiel 1 mit dem gleichen flüssigen Gemisch und der gleichen Salzlösung, wobei diese Flüssigkeiten mit den gleichen Temperaturen und den gleichen Durchsätzen wie in Beispiel 1 in die Kolonne geleitet werden.

Jedoch ist es diesmal das flüssige Gemisch, das in der Kolonne die dispergierte Phase bildet. Die gebildeten para-Xylol-Kristalle werden mit dem verbrauchten flüssigen Gemisch durch Leitung (12) oben aus der Vorrichtung abgezogen. Die Grenzfläche (8) befindet sich 0,5 m unterhalb der Leitung (12).

Die Gesamtzusammensetzung des Abströmenden ist die gleiche wie die der Charge. Das Abströmende besteht jedoch aus zwei Teilen:

- Dem festen Teil, der aus para-Xylol-Kristallen besteht (180 kg pro Stunde), und

- dem flüssigen Teil (1 320 kg pro Stunde) der folgenden Zusammensetzung (in Gev/icht):

para-Xylol :
ortho-Xylol:
meta-Xylol : 66$ Äthylbenzol: 20$

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Claims

-H-

1) Vorrichtung, die aus einer mit Elementen für das Zuführen und Elementen für das Abziehen von Flüssigkeiten versehenen praktisch vertikalen länglichen Kammer besteht, die zumindest zum Teil durch eine "Vielzahl von fest angeordneten, mit der Wandung der Kammer formschlüssigen Platten in eine Folge von Etagen aufgeteilt ist und eine vertikale rotierende Achse aufweist , dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Platten praktisch wie horizontale Scheibenteiler beschaffen sind bzw. aussehen, daß sie alle unter einem konstanten Winkel gegeneinander versetzt sind, daß in ,leder Etage mindestens ein mit der Wandung der genannten Kammer formsehlüssiger Arm angeordnet ist, dessen Achse parallel zu den Ebenen der Platten verläuft und gegen die Achse der Kammer gerichtet ist, wobei die genannten Arme alle unter dem gleichen Winkel gegeneinander versetzt sind,unter dem die Platten gegeneinander versetzt sind, daß an der vertikalen rotierenden Achse mindestens zwei Arme angeordnet sind, deren Achsen alle parallel zu den Ebenen der Platten verlaufen und die so angeordnet sind, daß sich in jeder Etage mindestens einer zwischen der oberen Platte der Etage und einem mit der Wandung der genannten Kammer formschlüssig angeordneten Arm befindet und daß sich mindestens ein anderer zwischen der unteren Platte der Etage und einem mit der Wandung der genannten Kammer formschlüssig angeordneten Arm befindet und daß die genannten Platten in ihrer Mitte und seitlich eine Einbuchtung aufweisen, so daß die vertikale rotierende Achse und die mit der Achse formschlüssigen Arme beim Auseinandernehmen der Vorrichtung hindurchgleiten können, wobei die Fläche jeder Platte größer ist als die Hälfte des horizontalen Schnitts der genannten Kammer.

2) ,Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich

in jeder Etage ein mit der Wandung der genannten Kammer formschlüssig angeordneter Arm befindet, dessen Achse parallel zu den Ebenen der Platten verläuft und gegen die Achse der Kammer gerichtet int und der sich in praktisch gleichem Abstand

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zu der unmittelbar darüberliegenden Platte wie zu der unmittelbar darunterliegenden Platte befindet, und daß an der vertikalen rotierenden Achse zwei Arme angeordnet sind, deren Achsen parallel zu den Ebenen der Platten verlaufen und die so angeordnet sind, daß sich in jeder Etage ein Arm zwischen der oberen Platte der Etage und dem mit der Wandung der Kammer formschlüssig angeordneten Arm befindet, wobei der Abstand zu der genannten oberen Platte der gleiche ist wie der zu dem genannten Arm, und daß sich ein anderer Arm zwischen der unteren Platte der Etage und dem mit der Wandung der Kammer formschlüssig angeordneten Arm befindet, wobei der Abstand zu der genannten Platte der gleiche ist wie der zu dem genannten Arm.

3) Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Winkel, unter dem jede derPlatten gegen die unmittelbar darüber und die unmittelbar darunter angeordnete Platte versetzt ist, etwa 180 beträgt.

4) Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Verhältnis der Höhe jeder Etage zu dem Durchmesser der Kammer zwischen 0,2 und 0,4 liegt.

5) Vorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem in dem unteren Teil der Kammer mindestens eine Etage aufweist, welche mit Platten versehen ist, bei der jedoch der mit der Wandung der Kammer formschlüssig angeordnete Arm und der mit der vertikalen Achse formschlüssig angeordnete Arm fehlen.

6) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 5, die außerdem in dem unteren Teil der Kammer eine Zone aufweist, die mit mindestens einem mit den Wandungen der Kammer formschlüssig angeordneten Arm und mindestens einem mit der Achse formschlüssig angeordneten Arm versehen ist, die jedoch keine Platten aufweist.

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