DE2528611A1

DE2528611A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von kristallen

Info

Publication number: DE2528611A1
Application number: DE19752528611
Authority: DE
Inventors: Clemens Dr Casper; Axel Dr Lippert; Johannes-Otto Sajben
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1975-06-26
Filing date: 1975-06-26
Publication date: 1976-12-30
Also published as: DE2528611B2; JPS525677A; DE2528611C3; FR2316989A1; GB1536767A

Description

509 Leverkusen. Bayerwerk

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Kristallen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Kristallen aus einer Kristallisationslösung durch das Abführen der Wärme mit Hilfe von Gasen in einer Sprudelschicht.

Verfahren und Vorrichtung haben den Zweck Kristalle in vorgebener Korngrößenverteilung wirtschaftlich aus einer Kristalllisationslösung herzustellen.

Es ist allgemein bekannt, daß mit Hilfe von Flüssiggasen kristallisiert werden kann (GB-PS 932 215, DT-PS 1 028 088).

Die bekannten Verfahren sind aber dadurch gekennzeichnet, daß Flüssiggas direkt in die Mutterlauge eingesprüht wird. Dabei kann es bei vielen Produkten wegen der mit der spontanen Verdampfung des Flüssiggases in der Umgebung der Düse verbundenen starken Unterkühlung der Lösung zu Düsenverstopfungen und Anbackungen oder zu sehr großen Keimbildungsgeschwindigkeiten kommen, die außerordentlich kleine Kristalle zur Folge haben.

Diese Effekte sind in eigenen Untersuchungen mit einem Bisphenol-Phenol-System nachgewiesen worden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kontinuierlich Kristalle vorgegebener Korngrößenverteilung aus einer Kristalisationslösung durch eine steuerbare Gaskühlung in unmittelbarem Wärmeaustausch zwischen Flüssigkeit und Gas störungsfrei und wirtschaftlich herzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein vorher gemischtes Gas aus Treibgas und Flüssiggas durch Aufheizen und Verdampfen beim Durchsprudeln der Kristallisationslösung Wärme entzieht, die mengenmäßig über ein einstellbares Verhältnis der Gase gesteuert wird, und daß die gebrauchten Gase nach Ausscheidung einer mitgerissene Restkristallisationslösung kondensiert dem Kreislauf erneut zugeführt werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit der in jedem Verhältnis aus Treibgas und Flüssiggas einstellbaren Gasmischung und damit Vorgabe des Auftriebes sowie Verdampfungswärme inhalte s der Wärmeentzug beim Durchsprudeln der Kristallisationslösung gesteuert werden kann. Ist der Flüssiggasanteil groß, so wird eine hohe Leistung mit feineren Kristallkorn erzielt. Ist dagegen der Flüssiggasanteil klein, so entstehen bei kleiner Leistung größere Kristalle.

Durch das Nachverdampfen des Flüssiggases ist über einen langen Zeitraum ein hohes Temperaturgefälle zur Kristallisationslösung vorhanden,das durch den unmittelbaren Wärmeaustausch eine hohe Wärmeabfuhr ermöglicht. Bei einem konventionellen Kristaller mit mittelbaren Wärmeaustausch würde dagegen ein solcher Wärmeentzug zur Verkrustung der Wand führen, was wiederum eine erhebliche Herabsetzung der Leistung mit sich brächte.

Das Gas als Wärmeträger wird im Kreislauf gefahren, dadurch erhöht sich die Wirtschaftlichkeit.

Nach einer speziellen Ausgestaltung wird als Treibgas der Eigendampf des Elüssiggases eingesetzt, was die Wiedergewinnung beim Fahren im Kreislauf vereinfacht.

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Nach einer anderen Ausgestaltung ist die Sprudelschichthöhe einstellbar, um bestimmte Verweilzeiten des Gases in der Kristallisationslösung zu erzielen.

Nach einer Ausführungsform mündet eine mit Flüssiggas und Treibgasanschluß versehene Zweistoffdüse (12) in eine Mischkammer (13), die durch einen gasdurchlässigen Verteilerboden abgedeckt ist, über dem sich eine Blasensäule 1 erstreckt.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch Vorschaltung einer aerodynamisch gestalteten Mischkammer eine gleichartige Gasmischung über einen auswechselbaren Verteilerboden fein verteilt in die Sprudelschicht eintritt, so daß ein Verstopfen oder Ausfrieren der Kristallösung durch spontane Verdampfung des Flüssiggases an der Eintrittstelle vermieden wird.

Nach einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Blasensäule mit einer Wandheizung versehen, um eine Verkrustung der Wand zu vermeiden.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Anlage in einer Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Der Blasensäule 1 wird über einen Reaktionsapparat 2 durch eine Leitung 3 über eine Pumpe 4 durch den Kristallisationslösungszulauf 5 eine Kristallisationslösung zugeleitet. Das Flüssiggas aus dem Vorratsbehälter 6 wird teilweise durch eine Pumpe 7 direkt in Leitung 8 und teilweise durch eine Pumpe 9 über einem Verdampfer 10 als Treibgas in Leitung 11 einer Zweistoffdüse 12 zugeführt und dort in den Mischraum 13 gesprüht. Dabei entsteht ein mit Flüssiggastropfen angereicherter Gasstrom, der über einen aus einem auswechselbaren Sieb bestehenden Verteilerboden 14 gleichmäßig verteilt in die Kristallisationslösung gelangt und diese in Form von Blasen durchströmt, so daß eine Sprudelschicht entsteht.

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Die mit Flüssiggas angereicherten Gasblasen sorgen für die notwendige Bewegung in der Lösung und entziehen ihr durch Aufheizen des Gases und durch allmähliches Verdampfen der Flüssiggastropfen die Wärme, die wegen der Kristallisation abgeführt werden muß.

Die entstandenen Kristalle einschließlich einer Restlösung gelangen über einen Kristallbreiablauf 15 in Leitung 16 zu einem Trennapparat 17, wo die Kristalle von der Lösung getrennt werden.

Das Gas wird an der Spitze 18 der Blasensäule 1 abgezogen und in einer Leitung 19 über einen Trockenabscheider 20 zwecks Ausscheidung der mitgerissenen Kristallisationslösung, einer Waschanlage 21 mit Gastrockner 22 zwecks Entfernung der Verunreinigungen zugeführt, von wo es nach Kondensation im Kühler 23 in den Vorratsbehälter 6 zurückfließt.

Anwendungsbeispiel

In einer Versuchsanlage wurde das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Bisphenol-Phenol-Lösung auf seine Funktionstüchtigkeit untersucht und einige Leistungsuntersuchungen vorgenommen.

Die Ergebnisse von zwei Versuchs punkte η sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt. Daraus ist zu erkennen, daß die Übersättigung der Lösung in ungefähr 30 Minuten abgebaut werden konnte. In einem Betriebskristaller konventioneller Bauart betrug die Verweilzeit der Lösung zum Abbau der Übersättigung dagegen 7 Stunden.

Mikroaufnahmen ergaben, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nadeiförmige Kristalle von mehreren Millimetern Länge hergestellt werden konnten, während beim Betriebskristaller nur kleinere Kristalle, offensichtlich durch das mechanische Zerschlagen der Kristalle mit der Umwälzpumpe, anfielen.

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Versuche mit Bisphenol-Phenol-Lösung

Versuch I

Versuch II

Produkteintritts-Konzentration

Eintrittstemperatur

Lösungsdurchsatz

Temperatur in Blasensäule

Verweilzeit der Lösung

Produktkonzentration in Blasensäule

Übersättigung der Mutterlauge in Blasensäule

Flüssiggasdurchsatz

Trägergasdurchsatz

Gew. %

C°

kg/h

mm.

Gew. #

Gew. % kg/h

kg/h

70 15 15 38

88

0 3,6

0,91

70 20 50 28

10,2

0 4,9

0,55

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Claims

25286Ί 1 Patentansprüche;

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Kristallen aus einer Kristallisationslösung durch das Abführen der Wärme mit Hilfe von Gasen in einer Sprudelschicht dadurch gekennzeichnet, daß ein vorher gemischtes Gas aus Treibgas und Flüssiggas durch Aufheizen und Verdampfen beim Durchsprudeln der Kristallösung Wärme entzieht, die mengenmäßig über ein einstellbares Verhältnis der Gase gesteuert wird, und daß die gebrauchten Gase nach Ausscheidung einer mitgerissenen Restkristallisationslösung kondensiert dem Kreislauf erneut zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibgas der Eigendampf des Flüssiggases benutzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Sprudelschichthöhe die Wärmeaustauschzeit geändert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Flüssiggas und Treibgasanschluß versehene Zweistoffdüse (12) in eine Mischkammer (13) mündet, die durch einen gasdurchlässigen Verteilerboden (14) abgedeckt ist, über dem sich eine Blasensäule (1)mit einem Kristallisationslösungzulauf (5) und einem in der Höhe entgegengesetzt angeordneten Kristallbreiablauf (15) erstreckt, und einem Gas- und Dampfabzug (18) an der Spitze der Blasensäule (1), der mit einer Wiedergewinnungsanlage verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (13) trichter-, zylinder- oder Kalottenförmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilerboden (14 )aus wechselbaren Sieben besteht.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 4-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasensäule(1)mit einer Wandheizung (24) versehen ist.

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