DE2407809B2 - Verfahren zur Kolonnendestillation sublimierender und/oder stockender Produkte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Destillation ίο sublimierender und/oder stockender Stoffe in einer Kolonne, aus der das Destillat unterhalb der Kondensations/one seitlich abgezogen wird, unter Zusatz einer unter Destillationsbedingungen chemisch indifferenten, nicht stockenden Hilfssubstanz, die tiefer siedet als die zu destillierenden Stoffe oder mi; diesen ein tiefersiedendes Azeotrop bildet.

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 Temperaturen 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 werden, die im Wechselrhythmus gekühlt und wieder freigeschmolzen werden müssen. Darüber hinaus ist eine Beheizung der Vakuumleitung bis /u den Kühlfallen erforderlich, um auch in diesem Bereich ein Zukristallisieren zu verhindern.

Ganz besonders groß werden die vorgenannten Schwierigkeiten, wenn Produkte fraktioniert werden sollen, bei denen unter Destillationsbedingungcn Schmelztemperatur und Siedetemperatur dicht beieinander liegen, wie dies z. B. bei der Vakuumdestillation von Brenzcatechin, Naphthalin oder Terephthalsäure- so dimethylester der Fall ist.

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

Ein aus der GB-PS 9 03 0J5 bekanntes Verfahren der eingangs genannten Art ist ebenfalls nicht geeignet, alle Schwierigkeiten zu beseitigen, die mit der Kondensation sublimierender Stoffe verbunden sind, da die Kondensation in direktem Wärmeaustausch in einem De- ^o phlegmator erfolgt.

Die Erfindung ist auf ein Verfahren der eingangs genannten Art gerichtet, bei dem die obengenannten Schwierigkeiten nicht auftreten und das ohne zusätzliche Einrichtungen, wie beheizbare Kondensatoren, ⁶S Wcchselkuhlfallen und beheizte Vakuumleitungen, durchgeführt werden kann, und zwar insbesondere auch in herkömmlichen Destillationsanlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dämpfe der sublimierenden und/oder stokkenden Stoffe im direkten Wärmeaustausch mit der Hilfssubstanz bzw. dem Azeotrop kondensiert werden.

Da die Bereiche des Kondensators und der Vakuumführung von der kritischen Substanz freigehalten sind. werden die sonst durch diese Substanz verursachu-n Schwierigkeiten 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 Arbeitsin'ialt 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 niedrigem 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 geachtet werden, daß die Siedepunkulilie renz so groß ist, daß der Anteil der kritischen Substanz im Kondensator sehr klein ist.

Die Art der Fremdsubstanz ist von der Rohware ab hängig, kann jedoch normalerwsise 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 funktionellen Gruppen, wie z. B. Glykole und Derivate, sind häufig geeignet.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Beginn der Destillatabnahmc durch Temperaturmessung festzulegen. Empfehlenswert ist es aber auch, den Beginn der Dcstillatabnahme durch Konzentrationsmessung festzulegen.

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

Beispiel 1

Es besieht die Aufgabe, Brenzkatechin von tert.-Butylbrenzkatechin durch Destillation bei einem Druck von 15 Torr zu trennen. Zur Verfügung steht eine konventionelle Destillationskolonne mit 30 Siebböden und einem Abnahmestutzen am 21. Boden.

Aus der Literatur können folgende Daten entnommen werden: Schmelzpunkt des Bren/.kaicchins: 105"C. Siedepunkt des Brenzkatechins bei 15 Torr: 128"C.

Als Fremdsubstanz wurde in diesem Fa.l Glykol ausgewählt: Schmelzpunkt des Glykols: — 15.6⁰C, 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 m¹. Die Destillation soll diskonti-

nuierlieh durchgeführt werden, und das fertige Brenzkulcchin darf maximal 0,05% Glykol enthalten.

40 m¹ und 0,78 m¹ 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 von 146'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 Rücklaufveihahnis R = 1 :4 so lange Glykol am Kopf abgenommen, bis die Temperatur am Kopf auf 100'¹C 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.-Butylbrenzkalechins vom 21. Boden begonnen werden, wobei Bedingungen (Rücklauf, Belastung) eingehalten werden müssen, die zur Lösung der Destillationsaufgabc mit einer 21bödigen Kolonne erforderlich sind.

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

Beispiel 2

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

Aus der Laboratoriumskolonnc kann aus dem 70. Boden Destillat entnommen werden. Der Arbeitsinhalt von 10 Böden beträgt 120 ml.

Zunächst werden 120 ml Cumol als Fremdsubstanz in

den Umlaufverdampfer eingefüllt und dann die zum Anfahren notwendige Menge von 2,5 1 vom Vorlauf befreiten Rohnaphthalins. Die Anlage wird auf 20 Torr evakuiert, dann wird der Umlaufverdampfer aufgeheizt.

Die Destillation beginnt bei einer Sumpftemperauir

von 144 C, einer Temperatur am 70. Boden von 112' C und einer Kopftemperatur von 51^UC. Nun wird mit

ίο R = 1 :4 so lange Kopfprodukt abgenommen, bis die Temperatur am Kopf 55°C erreicht. Die Temperatur auf dem 70. Boden beträgt dann 118°C, und der Gehalt an Cumol liegt bei 0,03%. Darauf kann mit der Einspeisung (KOO ml/h) auf den 20. Boden, der Abnahme des Reinnaphthalins (EP 79,9°C) vom 70. Boden und des Rückstandes aus dem Sumpf begonnen werden.

Während der gesamten Versuchszeit kann der Kondensator mit kaltem Wasser betrieben werden. An den. vor allem im Labormaßstab, gegen Verstopfung äußerst empfindlichen Vakuumleitungen war nicht eine Spur von sublimierendem Naphthalin feststellbar.

Beispiel 3 (zum Vergleich)

Der Versuch wurde unter den Bedingungen von Beispiel 2 wiederholt, jedoch ohne Zugabe 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.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Destillation sublimierender und/oder stockender Stoffe in einer Kolonne, aus der das Destillat unterhalb der Kondensationszone seitlich abgezogen wird, unter Zusatz einer unter Destillationsbedingungen chemisch indifferenten, nicht stockenden Hilfssubstanz, die tiefer siedet als die zu destillierenden Stoffe oder mit diesen ein tiefersiedendes Azeotrop bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfe der sublimierenden und/oder stockenden Stoffe im direkten Wärmeaustausch mit der Hilfssubstanz bzw. dem Azeotrop kondensiert werden. '5