DE2407809A1

DE2407809A1 - Verfahren zur kolonnendestillation sublimierender und/oder stockender produkte

Info

Publication number: DE2407809A1
Application number: DE19742407809
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Dr Nitsche; Juergen Dipl Chem Dr Schlegel
Original assignee: HALTERMANN FA JOHANN
Current assignee: HALTERMANN FA JOHANN
Priority date: 1974-02-19
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1975-08-21
Also published as: BE825349A; FR2272706A1; DE2407809B2; JPS50118967A

Description

Firma Johann Haltermann,

2000 Hamburg 1, Ferdinandstraße 55-57

Verfahren zur Kolonnendestillation sublimierender und/oder stockender Produkte

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Destillation sublimierender und/oder stockender Produkte.

Es ist bekannt, daß die Fraktionierung stockender und/oder sublimierender Produkte stets mit technischen Schwierigkeiten verbunden ist. So müssen beispielsweise die Kondensatoren solcher Destillationsanlagen so ausgelegt sein, daß sie auf Tempe-

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raturen oberhalb des Schmelzpunktes des Destillates erwärmt werden können, damit-vor allem beim Anfahren der Anlage - ein Zukristallisieren vermieden wird.

Sollen stockende und/oder sublimierende Produkte im Vakuum fraktioniert werden, so.müssen neben beheizbaren Kondensatoren auch noch Kühlfallen vor dem Vakuumaggregat installiert v/erden, die in vjechselrhythmus gekühlt und wieder freigeschmolzen werden müssen. Darüber hinaus ist eine Beheizung der Vakuumleitung bis zu den Kühlfallen erforderlich, um auch in diesem Bereich ein Zukristallisieren zu verhindern.

Ganz besonders groß werden die vorgenannten Schwieriakeiten, wenn Produkte fraktioniert werden sollen, bei denen unter Destillationsbedingungen Schmelztemperatur und ··= Siedetemperatur dicht bei einander liegen, wie dies z. B. bei der Vakuumdestillation von Brenzkatechin, Naphthalin oder Terephthalsäuredimethylester der Fall ist.

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In jedem Fall sind hohe personelle lind materielle Aufwendungen erforderlich, um Produkte mit dem zuvor geschilderten Verhalten betriebssicher destillieren zu können.

Der Erfinduna liegt die Aufgabe zugrunde, die obigen llachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Destillation stockender und/oder sublimierender Produkte zu erstellen, das ohne zusätzliche Einrichtungen, wie beheizbare Kondensatoren, Wechselkühlfallen und beheizte Vakuumleitung, durchgeführt werden kann, insbesondere auch in herkömmlichen Destillationsanlagen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Kondensation im direkten Wärmeaustausch mit einer tiefer-' siedenden oder mit dem Destillationseinsatz ein tiefersiedendes Azeotrop bildenden, geaen den Destillationseinsatz unter Destillationsbedincmngen chemisch indifferenten, nichtstockenden Fremdsubstanz erfolgt und daß das Produkt unterhalb der Kondensationszone abgezogen wird.

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Da die Bereiche des Kondensators und der Vakuunvführuna von der kritischen Substanz freigehalten sind, v/erden die sonst durch diese Substanz verursachten Schwieriakeiten vermieden.

Das Verfahren der Erfindung kann sowohl bei kontinuierlichen als auch bei diskontinuierlichen Destillationen angewendet werden. Die notwendige Menge an Fremdsubstanz richtet sich nach dem Arbeitsinhalt und der Produktverteilung des über der Seitenabnahme befindlichen Kolonnenteiles. Diese Menge wird im Falle von diskontinuierlichen Destillationen vor Beginn einfach der Rohware in der Blase zugeführt. Bei kontinuierlichem Arbeiten wird sie als erstes vor der Rohware in die Anlage eingespeist. Da die Fremdsubstanz während des Arbeitens nicht aus dem System entfernt wird, braucht sie in der Praxis nicht nachgespeist zu werden.

Vorzugsweise wird eine Fremdsubstanz verwendet, welche mit der kritischen Substanz mischbar ist. Mindestens soll die kritische Substanz unter den im Kondensator herrschenden Konzentrations- und Temperaturbedingungen in der Fremdsubstanz löslich sein. Man kann dann Fremdsubstanzen mit extrem niedrigen Siedepunkt verwenden, der sogar unterhalb des Schmelzpunktes der kritischen Substanz liegen kann.

Wenn eine Fremdsubstanz verwendet wird, in der die kritische Substanz im Kondensator nicht löslich ist, muß darauf ge-

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achtet werden, daß die Siedepunktdifferenz so groß ist, daß der Anteil der kritischen Substanz im Kondensator sehr klein ist.

Die Art der Fremdsubstanz ist von der Rohware abhängig, kann jedoch normalerweise aus einer Vielzahl in Frage kommender Produkte ausgewählt werden. So sind in nahezu allen Fällen Paraffine, vorzugsweise i-Paraffine, entsprechender Siedelage - deutlich tiefer als die kritische Substanz- einsetzbar. In weitem Bereich können auch entsprechende Aromaten oder halogenierte Aromaten eingesetzt werden. Aber auch Verbindungen mit funktioneilen Gruppen, wie z. R. Glykole und Derivate , sind häufig geeignet.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Beginn der Destillatabnahme durch Temperaturmessung festzulegen. Empfehlenswert ist es aber auch, den Beqinn der Destillatabnahme durch Konzentrationsmessunq festzulegen.

Die nachfolgenden Beispiele beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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Beispiel 1;

Es besteht die Aufgabe, Brenzkatechin von tert.-Butyl-brenzkatechin durch Destillation bei einem Druck von 15 Torr zu trennen. Zur Verfügung steht eine konventionelle Destillationskolonne mit 30 Siebboden und einem Abnahmestutzen am 2I.Boden.

Aus der Literatur können folgende Daten entnommen werden:

Schmelzpunkt des Brenzkatechins: 1O5°C Siedepunkt des Brenzkatechins bei 15 Torr: 128°C

Als Fremdsubstanz wurde in diesem Fall Glykol ausgewählt.

Schmelzpunkt des Glykols: - 15,6°C Siedepunkt des Glykols bei 15 Torr: 98,4°C

Das Arbeitsvolumen des über dem 21. Boden liegenden Teiles der zur Verfügung stehenden Destillationskolonne beträgt 0,76 m3. Die Destillation soll diskontinuierlich durchgeführt werden, und das fertige Brenzkatechin darf maximal 0,05 % Glykol enthalten.

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40 m3 Rohware und 0,78 m3 Glykol werden in die Blase eingefüllt. Darauf wird die Anlage auf 15 Torr Kopfdruck evakuiert und die Blase aufgeheizt. Die Destillation beginnt bei einer Blasentemperatur von14 6°C, einer Kopftemperatur von 98°C und einer Temperatur auf dem 21. Boden von 112°C. Der Druck auf dem 21. Boden beträgt 29,5 Torr. Nun wird mit einem Rücklaufverhältnis R= 1:4 solange Glykol am Kopf abgenommen, bis die Temperatur am Kopf auf 100 C gestiegen ist (wenig über Siedepunkt des reinen Glykols). Zu diesem Zeitpunkt beträgt die Temperatur am 21. Boden 142 C und die Konzentration von Glykol weniger als 0,01 %.

Nun kann in üblicher Weise mit der Abnahme zuerst des Brenzkatechins und später des tert.-Butyl-brenzkatechins vom 21. Boden begonnen werden, wobei Bedingungen (Rücklauf, Belastung) eingehalten werden müssen, die zur Lösung der Destillationsaufgabe mit einer 21-bödigen Kolonne erforderlich sind.

Während der gesamten Destillation wird der Kondensator mit kalter Luft gekühlt. Bealeitheizung und Kühlfallen in der Vakuumleitung sind nicht erforderlich.

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Beispiel 2:

In einer Laboratoriumskolonne mit 80 Glockenboden soll ein Rohnaphthalin durch Destillation in ein Reinnaphthalin (min. 98,5%) überführt v/erden.

Aus der Laboratoriuinskolonne kann aus dem 70. Hoden Destillat entnommen werden. Der Arbeitshinhalt von 1O Böden beträgt 12O ml.

Zunächst werden 120 ml Cumol als Fremdsubstanz in den Umlaufverdampfer eingefüllt und dann die zum Anfahren notwendige Menae von 2,5 1 vom Vorlauf befreiten Rohnaphthalins. Die Anlage v/ird auf 20 Torr evakuiert, dann wird der Umlaufverdampfer aufgeheizt.

Die Destillation beginnt bei einer Sumpftemperatur von 144 C, einer Temperatur am 7O. Boden von 112 C und einer Kopf temperatur von 51 C. "Inn wird mit R = 1:4 solanae Kopfprodukt abgenomnen, bis die Temperatur am Kopf 55°C erreicht. Die Temperatur auf dem 70. Boden beträgt dann 118°C, und der

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Gehalt an Cumol liegt bei 0,03 %. Darauf kann mit der Einspeisung (800 ml/h) auf den 20.Boden, der Abnahme des Reinnaphthalins (EP 79,9°C) vorn 70. Boden und des Rückstandes aus den Sumpf becronnen v/erden.

Während der qesamten Versuchszeit kann der Kondensator mit kaltem tiasser betrieben werden. An den, vor allem im Labormaßstab, qenen Verstopfunq äußerst enpfindlichen Vakuumleitunqen war nicht eine Spur von sublimierendem Naphthalin feststellbar.

Beispiel 3; (zum Verqleich)

Der- Versuch wurde unter den Eedinqunqen von Beispiel 2 wiederholt, jedoch ohne Zuqabe von Cumol und mit Beheizung des Kondensators auf 80 C.

Nach einer Laufzeit von 2 h 20' war die Vakuumleitung so zusublimiert, daß der Versuch unterbrochen werden mußte.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich selbstverständlich mit gleichem Vorteil auch unter Verwendung von Füllkörpersäulen durchführen.

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Claims

- in - Patentansprüche

1.) Verfahren zur Destillation sublimierender utrl/ oder stockender Produkte, dadurch q e k e η η zeichnet , daß die Kondensation im direkten Wärneaustausch mit einer tiefersiedenden oder mit diesen Produkten ein tiefersiedendes Azeotrop bildenden, cieaen den Destillationseinsatz unter Destillationsbedinrrunqen chemisch indifferenten, nichtstockenden Fremdsubstanz erfolqt und daß das Produkt unterhalb der Kondensationszone abqezoqen wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch q e k e η η zeichnet , daß nan eine Fremdsubstanz verwendet, welche mit der kritischen Substanz mischbar ist.

3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch σ e k e η η zeichnet , daß man als Fremdsubstanz Aromaten oder halogenierte Aromaten , Verbindungen mit funktioneilen Gruppen, wie Glykole, oder Paraffine, vorzugsweise iso-Paraffine,verwendet.

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4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Beginn der Abnahme des Destillates der kritischen Substanz durch Temperaturmessung festgelegt wird.

5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Beginn der Abnahme des Destillats der kritischen Substanz durch Konzentrationsmessung festgelegt wird.

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