DE2824248C2

DE2824248C2 - Verfahren zum Reinigen eines chemischen Rohproduktes durch kontinuierliche Vakuumsublimation

Info

Publication number: DE2824248C2
Application number: DE2824248A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr. 5653 Leichlingen Losacker; Werner Dipl.-Ing. 5090 Leverkusen Motika; Joachim Dr. 5068 Odenthal Priemer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1978-06-02
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2824248A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines chemischen Rohproduktes durch kontinuierliche Vakuumsublimation, bei dem das Rohprodukt über ein in einen Sublimator mündendes Eintragungsorgan eingespeist, unter ständigem Rühren durch äußere Wärmezufuhr sublimiert und der Rückstand gesondert ausgetragen wird.

Bekannt als Sublimationsverfahren im Vakuum ist die diskontinuierliche Kammer- oder Hordensublimation.

Die Nachteile dieses Verfahrens sind die hohen Energiekosten durch das Aufheizen und Abkühlen der Gesamtanlage, die geringe auf die Heizfläche bezogene Leistung durch den schlechten Wärmeübergang in einer ruhenden Produktschicht und die hohen Personalkosten bei der Befüllung und Entleerung der Kammern bzw. der Horden.

Weiter gibt es ein Gefriertrocknungsverfahren, bei dem das unerwünschte Wasser durch kontinuierliche Vakuumsublimation unter Produktumschaufelung entfernt wird. Der rieselfähige Rückstand ist das Zielprodukt.

Bei diesem Verfahren ist jedoch die Eindosierung des Rohproduktes schwierig. Es sind aufwendige Vakuumschleusen mit Absperrschiebern, Zwischenbehältern und Dosiereinrichtungen erforderlich. Das einzudosierende Rohprodukt muß rieselfähig sein. Fällt es aus der vorhergehenden Verfahrensstufe als Schmelze an, so ist es vor dem Eindosieren zu kristallisieren bzw. einzufrieren und gegebenenfalls zusätzlich zu zerkleinern. Die Temperatur des Rohproduktes darf nur in ganz bestimmten Grenzen schwanken, um einerseits unerwünschte und funktionsbeeinträchtigende Desublimationen am Produkt und am Eintragssystem zu vermeiden und andererseits ein Aufschmelzen im Zwischenbehälter zu verhindern. Mit dem rieselfähigen Rohprodukt gelangen zusätzlich erhebliche Mengen nicht kondensierbarer Gase in den Sublimator, die die Vakuumanlage belasten.

Ferner ist es von einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Vakuumsublimation her bekannt, das Rohprodukt im festen Zustand über eine in einen Sublimator mündende Zuführung einzudosieren und unter ständigem Rühren durch äußere Wärmezufuhr zu sublimieren; der Rückstand wird gesondert ausgetragen (DE-AS 11 30 783).

Auch hier ist die Eindosierung des Rohproduktes schwierig. Der Vorratsbehälter, in dem sich das Rohprodukt befindet, muß dazu in Vibration versetzt werden. Außerdem ist die Lei£?ung eines derartigen Subliniators durch die Wärmezufuhr von außen begrenzt und verhältnismäßig niedrig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das

Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Sublimation betriebssicher und mit

ίο hoher spezifischer Leistung durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rohprodukt in eine geschmolzene oder teigige Form überführt und am Ende eines selbstreinigenden, drucksperrenden Eintragungsorgans unter Entspannen, wobei eine feste und gasförmige Phase gebildet wird, in den Sublimator eingespeist wird.

Für den Fachmann war es überraschend, daß aus der flüssigen Phase durch Unterschreiten des Tripelpunktes mit Hilfe einer Entspannung sofort ein Stoff sublimiert werden kann, ohne daß eine Verstopfung bei kontinuierlicher Zuführung im Übergangsbereich eintritt. Vorteilhaft ist dabei insbesondere die Verwendung der zurückgewonnenen Schmelzwärme zur Sublimation, die viel intensiver als die von außen durch Wärmetauscher eingebrachte Wärme einwirkt, so daß schon mit auf die Heizfläche bezogen kleinen Apparaten hohe Leistungen zu erzielen sind.

Zu einer besonderen Durchführung des Verfahrens werden dem Rohprodukt feste Zuschlagstoffe zugesetzt.

Liegt der Schmelzpunkt des Rückstandes oder eines Teils des Rückstandes unterhalb der Sublimationstemperatur, so kann er durch zusätzlich eindosierte feste Zuschlagstoffe in eine rieselfähige Form überführt und über Vakuumsperren ausgetragen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Das Produkt, liegt es als Feststoff vor, wird in einem Rührwerkskessel bzw. beheizten Kneter (nicht dargestellt) in flüssige oder pastöse Form gebracht und dann über ein drucksperrendes Eintragungsorgan 1 in einen Sublimator 2 entspannt. Bevorzugt wird als Eintragungsorgan 1 eine selbstreinigende, plastifizierende Doppelschnecke. In dem Sublimator 2 wird ein Unterdruck aufrechterhalten, der unter dem Tripelpunkt des zu reinigenden Stoffes liegt. Ein großer Teil des reinen chemischen Stoffes sublimiert spontan, wobei das restliche Rohprodukt sofort abkühlt und erstarrt, um dann unter Rühren mit dem Rührwerk 3 die restlichen Anteile des zu gewinnenden chemischen Stoffes durch Wärmeaustausch mit der Wand 4 als Sublimationsdampf abzugeben. Der verbleibende Rückstand wird über Schleuse 5 entfernt. Der Sublimationsdampf wird über Filter 6 abgezogen.

Liegt der Schmelzpunkt oder der Erweichungspunkt des Rückstandes unter der Heizmitteltemperatur, so kann entweder der Sublimator 2 selbstreinigend durch Austrag des Rückstands mittels Schrauben-, Zahnrad- oder Schneckenpumpen ausgebildet werden, oder es werden zusätzlich feste, rieselfähige Zuschlagstoffe in den Sublimator eindosiert. Dadurch wird der Rückstand in eine rieselfähige Form überführt, was wiederum eine störungsfreie Umschaufelung im Sublimator und eine problemlose Ausschleusung ermöglicht. Die Eindosierung dieses Zuschlagstoffes kann mit dem Rohprodukt oder über eine gesonderte Vakuumschleuse (nicht dargestellt) erfolgen.

Beispiel 1

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird z. B. 1,5 Diamino-Naphtalin kontinuierlich durch Sublimation gereinigt. Der Schmelzpunkt des reiner Alphamin-1,5 liegt bei ca. 190°C. Der Dampfdruck beträgt bei dieser Temperatur ca. 3 mbar. Das Roh-Alphamin-1,5 ist mit 6% Hochsiedern verunreinigt, die ab ca. 130°C weich ru werden beginnen.

Zusammen mit ca. 20% nicht schmelzendem, chemisch inertem und pulverförmigem Zuschlagstoff wird das Roh-Alphamiri-1,5 in einem gerührten Behälter über 19O⁰C erhitzt und dabei aufgeschmolzen. Die Dosierung für das flüssige Rohprodukt mit dem Zuschlag erfolgt durch eine gleichsinnig drehende Zweiwellenschnecke 1, deren erster Teil als Förderorgan ausgebildet ist und deren zweiter Teil durch ein Gegengewinde abgedichtet ist. Der Sublimator 2 bestand aus einem mit Wärmeträgeröl beheizten, liegenden zylindrischen Behälter und einem ebenfalls beheizten Rührorgan 3 mit horizontaler Welle. Die gesamte Heizfläche beträgt 1 m². Die Temperatur des Heizmittels liegt zwischen 150 und 250⁰C. Die Drehzahl des Rührers wird zwischen 12 und 50 min-' verändert. Im Sublimator 2 wird ein Vakuum von ca. 1 mbar aufrechterhalten. Das rieselfähige Gemisch aus Zuschlagstoffen und Rückstand wird über einen Zwischenbehälter ausgeschleust. Als Filtertuch wird ein Mineralfaserfilz mit Teflonbinder verwendet.

Es wird eine spezifische Leistung von 20—30 kg

Rein-1,5-Diamino-Naphthalin pro m² Heizfläche und Stunde erreicht.

Die Reinheit des Produktes liegt bei 99%. Im Rückstand verbleibt ein Restgehalt an 1,5-Diamino-Naphthalin von < 2%, so daß eine Ausbeute von 99,3% erreicht wird.

Beispiel 2

Ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurde z. B. Anthrachinon kontinuierlich durch Sublimation gereinigt. Der Schmelzpunkt des reinen Anthrachinon liegt bei 286°C. Der Dampfdruck beträgt bei dieser Temperatur ca. 130 mbar. Das Roh-Anthrachinon ist mit ca. 30% Hochsiedern verunreinigt, die bei Temperaturen von 320° noch in der festen Phase vorliegen.

Das als Pulver der Anlage zugeführte Roh-Anthrachinon wird in einer beheizbaren Zweiwellenschnecke auf ca. 300⁰C aufgeheizt und geschmolzen. Mit der im Beispiel 1 erwähnten Dosiereinrichtung 1 wird es in flüssiger bis pastöser Form in den ebenfalls im Bereich 1 beschriebenen Sublimator 2 gefördert. Die Temperatur des Heizmittel: liegt hier zwischen 280 und 320°C. Im Sublimator wird ein Druck von 15—40 mbar aufrechterhalten. Der rieselfähige Rückstand wird ebenfalls über Zwischenbehälter ausgeschleust.

Es wird eine spezifische Leistung von 8 —25 kg Rein-Anthrachinon pro m² Heizfläche und Stunde erreicht. Die Reinheit des Produktes liegt über 99,2%. Im Rückstand verbleiDt ein Restgehalt an Anthrachinon von 6—12%, so daß eine Ausbeute von 94,8 bis 97,4% erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reinigen eines chemischen Rohproduktes durch kontinuierliche Vakuumsublimation, bei dem das Rohprodukt über ein in einen Sublimator mündendes Eintragungsorgan eingespeist, unter ständigem Rühren durch äußere Wärmezufuhr sublimiert und der Rückstand gesondert ausgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohprodukt in eine geschmolzene oder teigige Form überführt und am Ende eines selbstreinigenden, drucksperrenden Eintragungsorgans (1) unter Entspannen, wobei eine feste und gasförmige Phase gebildet wird, in den Sublimator (2) eingespeist wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß dem Rohprodukt feste Zuschlagstoffe zugesetzt werden.