DE3011001C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Feststoffen aus Lösungen durch Kristallisation und eine Anlage zu dessen Durchführung.

In der chemischen und pharmazeutischen Industrie sowie in übrigen Industriezweigen ist es eine wichtige Aufgabe, kristalline Feststoffe, die im Laufe der Weiterverarbeitung gut zu handhaben sind, herzustellen. Es sind mehrere Kristallisationsanlagen, die mit Kühlen, Verdampfen, Verdampfungskühlen oder Zerstäuben arbeiten, bekannt.

Eine Kühlkristallisieranlage mit Sortierelement und Schnecke ist im Buch von Dr. Mucskay László, "Kristályositás" ("Kristallisieren"), Müszaki Könyvkiadó, 1971, Seite 151, beschrieben. Diese Vorrichtung hat einen Mutterlaugenbehälter, einen Kühler und ein oberhalb des Mutterlaugenbehälters schräg angeordnetes Sortierelement mit Schnecke. Die warme frische Lösung tritt in den Mutterlaugenbehälter ein und wird in diesem mit der Mutterlauge vermischt, die aus dem Sortierelement mit Schnecke durch einen Überlauf einläuft. Der Kristallbrei tritt nach Durchlaufen eines Kühlers in das Sortierelement mit Schnecke ein, das einen geneigten mulden- beziehungsweise rinnenförmigen Boden aufweist. In dessen unterem Teil setzen sich die Kristalle mit größeren Abmessungen ab. Diese Kristalle werden aus der Mulde durch die Schnecke ausgetragen. Aus dem Sortierelement fließt die überlaufene Muterlauge zusammen mit den Kristallen mit kleineren Abmessungen in den Mutterlaugenbehälter zurück, worauf sie wieder in die Zirkulation des Kühlkreislaufes gelangt. Diese Anlage hat jedoch den Nachteil, daß die Art der Trennung in zwei Fraktionen, nämlich in eine durch die Schnecke ausgetragene erste Fraktion und in eine mit der Mutterlauge zurückgeführte zweite Fraktion, schwierig ist, da die Steuerung beziehungsweise das Sortieren durch Steuern der Geschwindigkeit des strömenden Mediums sichergestellt werden muß, gleichzeitig aber auch der Kristallisationsvorgang selbst von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig ist. Wegen dieser Schwierigkeiten ist diese Anlage nicht verbreitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Behebung der Nachteile des Standes der Technik ein Verfahren zur Gewinnung von Feststoffen aus Lösungen durch Kristallisation, durch welches Kristalle von hoher Reinheit und hoher Qualität und von klassierten beziehungsweise sortierter Korngröße einfach, und kontinuierlich und gleichzeitig betriebssicher erhalten werden können, sowie eine einfach ausgeführte kontinuierlich arbeitende und gleichzeitig betriebssichere Anlage zu dessen Durchführung zu schaffen.

Das Obige wurde überraschenderweise durch die Erfindung erreicht.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß, falls das Klassieren beziehungsweise Sortieren des Kristallbreies durch kontinuierliches Filtrieren durchgeführt wird, einerseits ein nach der Korngröße genau klassierter beziehungsweise sortierter kristalliner Stoff von ausgezeichneter Qualität zu erhalten ist, dessen Reinheit unmittelbar nach dem Filtrieren oder während des Filtrierens in hohem Maße erhöht werden kann, und andererseits das impfen der frischen Lösung mit der eine kleinere Korngrößenfraktion als die abgetrennte enthaltenden Mutterlauge in der Weise durchzuführen ist, daß sich das Impfen der Lösung mit Kristallkernen erübrigt und solche Kristallkerne während der Vorgänge nur eventuell in sehr geringem Maße entstehen. Eine weitere wichtige Feststellung ist, daß, falls während der Kühl- und Filtriervorgänge bei ständiger Bewegung des Stoffes längs der gekühlten Flächen sich diese Flächen kontinuierlich regenerieren, der Kristallbrei im metastabilen Bereich, und zwar hinsichtlich der Kristallisation im vorteilhaftesten Zustand, nämlich an der Grenze des Überganges zum instabilen Bereich gehalten werden kann, so daß keine Übersättigung der Mutterphase in der Umgebung der Kühlfläche eintritt, mit einer Kristallbildung an der Kühlfläche nicht zu rechnen ist und die Intensität der Kristallvergrößerung maximal ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Gewinnung von Feststoffen aus Lösungen durch Kristallisation durch Herstellen einer im metastabilen Bereich befindlichen Mutterphase, in welcher die Kristallbildung beginnt, durch Vermischen einer frischen Lösung und einer Mutterlauge niedrigerer Temperatur als die der frischen Lösung, Weiterkühlen der Mutterphase in solchem Maße, daß sie im metastabilen Bereich bleibt, wodurch ein vergrößertes Kristallwachstum erhalten wird, Abtrennen von Kristallen aus dem Kristallbrei, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kristallbrei zur Abtrennung der Kristalle kontinuierlich filtriert und in eine Fraktion mit Kristallkörnern der gewünschten Größe sowie in Kristalle kleinerer Korngröße als die der ersteren enthaltende Mutterlauge getrennt wird, das Vermischen der so erhaltenen Mutterlauge mit der frischen Lösung kontinuierlich durchgeführt wird, wobei sich die frische Lösung zusammen mit den Kristallkörnern in der Mutterlauge der Schwerkraft folgend absetzen gelassen wird (Mutterphase), wobei die abgetrennte keine Feststoffe enthaltende flüssige Mutterlauge von niedrigerem spezifischem Gewicht als das der frischen Lösung abgeführt wird, und durch Kühlen und gleichzeitiges Bewegen der aus von der Mutterlauge abgetrennten Kristallen und aus der frischen Lösung bestehenden Mutterphase die Kristallbreibildung intensiviert wird, worauf diese Vorgänge beginnend mit dem kontinuierlichen Filtrieren des Kristallbreies kontinuierlich wiederholt werden.

Vorzugsweise wird die Mutterlauge in einer Menge, die 2- bis 15mal höher als die Menge der abgeführten keinen Feststoff enthaltenden Mutterlauge ist, zur frischen Lösung zurückgeführt.

Es ist auch bevorzugt, daß die durch das kontinuierliche Filtrieren abgetrennten Kristalle mit einer, zweckmäßig ein Lösungsmittel, insbesondere ein organisches Lösungsmittel, enthaltenden oder aus einem solchen bestehenden, Flüssigkeit gewaschen wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie einen Behälter zum Vermischen der frischen Lösung mit der Mutterlauge, eine mit diesem verbundene Pumpe und eine an die letztere angeschlossene Leitung zum Fördern der Mutterphase sowie eine mit der letzteren verbundene Behandlungsvorrichtung zur Herstellung des Kristallbreies aus der Mutterphase durch deren Kühlen und ferner eine mit der letzteren verbundene Filtriervorrichtung zum Filtrieren des Kristallbreies und weiterhin eine mit der letzteren und dem Behälter verbundene Zuführungsleitung zum Einführen der durch Filtrieren abgetrennten, Kristalle enthaltenden Mutterlauge in den Behälter aufweist, wobei der Behälter, die Behandlungsvorrichtung und die Filtriervorrichtung miteinander zu einem geschlossenen System verbunden sind.

Vorteilhaft ist in die Leitung zum Fördern der Mutterphase in die Behandlungsvorrichtung ein zur Vorkühlung geeigneter Wärmeaustauscher eingebaut.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage hat die Behandlungsvorrichtung einen drehbaren hohlen Behandlungskörper, Organe zum Einführen des zu behandelnden Materials in das Innere des Behandlungskörpers, Organe zum Abführen des behandelten Stoffes aus dem Behandlungskörper sowie Elemente zum Führen eines Heiz- oder Kühlmediums im äußeren Oberflächenbereich des Behandlungskörpers, wobei der Behandlungskörper zwei Abschnitte aufweist, von denen der erste Abschnitt eine um eine waagerechte oder nahezu waagerechte geometrische Längsmittelachse drehbare liegend angeordnete kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmige Behandlungstrommel aufweist, deren Seitenflächen und Stirnplatten aus einem massiven Werkstoff, zweckmäßig Metallblech, ausgeführt sind, durch deren kleinere Stirnplatte in ihren Innenraum ein Speiserohr mündet und deren größere Stirnplatte eine in bezug auf die geometrische Längsmittelachse exzentrisch angeordnete Öffnung aufweist, an welch letztere starr und mit der Behandlungstrommel, das heißt dem ersten Abschnitt des Behandlungskörpers, drehbar der zweite Abschnitt des Behandlungskörpers mit mindestens drei länglichen, zweckmäßig prismenförmigen, eineinandermündenden hohlen Behandlungsgliedern, deren Seitenflächen aus einem massiven Werkstoff, zweckmäßig aus Metallblech, gefertigt sind und deren geometrische Längsmittelachsen eine Zickzacklinie bilden und die geometrische Lösungsmittelachse der Behandlungstrommel, welche die gemeinsame Drehachse der den ersten Abschnitt des Behandlungskörpers bildenden Behandlungstrommel und der den zweiten Abschnitt des Behandlungskörpers bildenden Behandlungsglieder außerhalb der Behandlungstrommel schneiden, angeschlossen ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage hat die Filtriervorrichtung einen drehbaren Hohlkörper, von dessen Wandaufbau zumindest ein Teil durchgehende Öffnungen aufweist, Organe zum Einführen des zu filtrierenden, zu sortierenden beziehungsweise zu reinigenden Materials und Elemente zum Abführen der getrennten Kristalle, denen sich zum Waschen der Kristalle ein oder mehr Waschmechanismen anschließen können, wobei der Hohlkörper zwei Abschnitte hat, von denen der erste Abschnitt eine liegend angeordnete kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmige, um eine, zweckmäßig waagerechte oder nahezu waagerechte geometrische Längsmittelachse drehbare Trommel aufweist, deren Seitenflächen zumindest ein Teil von einem Sieb gebildet werden, durch deren kleinere Stirnplatte ein Speiserohr in sie mündet oder in ihren Innenraum geführt ist und deren größere Stirnplatte eine in bezug auf die geometrische Längsmittelachse exzentrisch angeordnete Öffnung aufweist, an welch letztere starr und so mit der Trommel, das heißt mit dem ersten Abschnitt des Hohlkörpers zusammen drehbar der zweite Abschnitt des Hohlkörpers mit mindestens drei, zweckmäßig länglichen, ineinandermündenden prismenförmigen Gliedern mit vieleckigem Grundriß, deren Seitenflächen zumindest zum Teil von einem Filter oder Sieb gebildet werden und deren geometrische Längsmittelachsen zusammen eine Zickzacklinie bilden und die Längsmittelachse der Trommel, welche die gemeinsame Drehachse der den ersten Abschnitt des Hohlkörpers bildenden Trommel und der den zweiten Abschnitt des Hohlkörpers bildenden prismenförmigen Glieder, das heißt der zwei Abschnitte des Hohlkörpers, ist, außerhalb der Trommel schneiden, angeschlossen ist.

Die Erfindung bringt folgende Vorteile mit sich.

Die Erfindung ermöglicht die Herstellung eines klassierten beziehungsweise sortierten Produktes von ausgezeichneter Qualität, die Verteilung der Kristallkörner ist gleichmäßig, ihre Abmessungen sind groß, und sie sind von einer vorteilhaften gedrungenen beziehungsweise untersetzten Gestalt. Die Verunreinigung ist von den Kristallen einfach in der Filtriervorrichtung selbst abzuwaschen. Die Anlage hat einen geringen Platzbedarf und eine wirtschaftliche Betriebsweise, und der erforderliche Investitionsaufwand ist gering. Trotz der Tatsache, daß der Materialtransport während des Verfahrens schonungsvoll erfolgt, ergibt sich infolge der ständigen Schiebebewegung des Materials an den Wandungen kein Absetzen durch Auskristallisieren. Die geregelte Kühlung hat nämlich zur Folge, daß keine hohe Zahl von Kristallkernen und Kleinkristallen entsteht; in der Behandlungsvorrichtung ist die Vergrößerung der Kristalle ständig, es gibt keinen großen Temperaturunterschied zwischen der Kühlfläche und dem Kristallbrei, so daß sich auf den Flächen keine Kleinkristallkerne beziehungsweise keine eventuell entstehenden Kristallkerne absetzen. Durch die schonungsvolle Bewegung wird die Verkleinerung der größeren Kristalle und das Aneinanderhaften der kleineren Kristalle verhindert. Die Lösung muß nicht mit Kristallkernen geimpft werden, da im Mutterlaugenbehälter in Suspension gehaltenen Kristallbrei stets Kristalle von kleiner Korngröße in genügender Menge vorhanden sind, um die Kristallbildung in Gang zu setzen, und die frische Lösung diesem Kristallbrei kontinuierlich zugeführt wird, so daß das Verfahren "selbstimpfend" ist. Innerhalb der Behandlungsvorrichtung ist die Wärmeübergangszahl beziehungsweise der Wärmeübertragungskoeffizient als Folge des Rührens äußert günstig. Innerhalb der den gestellten Forderungen entsprechenden Qualität der Körner, wie hinsichtlich der Größe und Gestalt, hängen deren spezielle Werte unter anderem vom Verhältnis der Mutterphase zur Mutterlauge, von der Drehzahl des Behandlungskörpers sowie ferner vom Winkelabstand der Behandlungsvorrichtung und/oder der Filtriervorrichtung von der Waagerechten ab, wobei sie auch durch Änderung dieser Kennzeichen gesteuert werden kann. Das aus der Anlage entweichende Lösungsmittel kann durch Kondensation der Dämpfe rückgewonnen werden. Die Abmessungen der Kristalle können auch dadurch beeinflußt werden, daß das Verhältnis der aus der Filtrier- und Klassiervorrichtung eingeführten Mutterlauge/Kristall-Suspension zur aus der Schwerkraftabsetzvorrichtung abgeführten keinen Feststoff enthaltenden Lösung, das heißt das Rückzirkulationsverhältnis hoch gewählt wird. In diesem Fall können zum Beispiel die Kristallkörner groß sein, sie werden aber durch das Verfahren nur in einem verhältnismäßig niedrigen Anteil erzeugt.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden beispielhaften Darlegungen in Verbindung mit der Zeichnung, die eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage im senkrechten Schnitt zeigt, näher erläutert.

Die in der Figur dargestellte Anlage hat einen Behälter 1, in den von oben eine Zuführungsleitung 2 zum Einführen der frischen Lösung sowie eine andere Zuführungsleitung 3 zum Einführen der Mutterlauge hineinragen und dessen unterer kegelförmiger Teil an seiner untersten Stelle in eine Spiralpumpe 4 mündet, an welche eine Leitung 5 zum Fördern beziehungsweise Weiterführen der Mutterphase angeschlossen ist. An die Leitung 5 zum Fördern beziehungsweise Weiterführen der Mutterphase ist ein Wärmeaustauscher 6, der unten einen Eintrittsstutzen 6 a und oben einen Austrittsstutzen 6 b aufweist, angebracht. Der Aufbau ist in der Weise ausgeführt, daß durch den zylinderförmigen Behälter 7 des Wärmeaustauschers 6 ein konzentrisch angeordneter Rohrteil 8 der Leitung 5 zum Fördern beziehungsweise Weiterführen der Mutterphase hindurchgeführt ist. Die Leitung 5 zum Fördern beziehungsweise Weiterführen der Mutterphase mündet in einen Fülltrichter 9, an den unten eine Speiseschnecke 10 in einem zylinderförmigen Gehäuse beziehungsweise Speiserohr 11 angeschlossen ist. Das zylinderförmige Gehäuse 11 der Speiseschnecke 10 dient als mechanische Drehachse der Behandlungsvorrichtung, die allgemein mit 12 bezeichnet ist, welche Drehachse mit der horizontalen geometrischen Längsachse X übereinstimmt. Die Behandlungsvorrichtung 12 weist einen ersten Abschnitt I und einen zweiten Abschnitt II auf; der erste Abschnitt I besteht aus einer kegelstumpfförmigen Behandlungstrommel 13, und der zweite Abschnitt II besteht aus ineinandermündenden und aneinander und an die Behandlungstrommel 13 starr angeschlossenen Behandlungsgliedern 14, 15, 16 und 17, welche die Form von vieleckigen beziehungsweise polygonalen Prismen haben. Die Behandlungstrommel 13 und die Behandlungsglieder 14, 15, 16, 17 bilden gemeinsam einen Hohlkörper 18, der als eine Einheit um die geometrische Längsmittelachse X mittels eines Antriebes 19 in der Richtung des Pfeiles ω₁ drehbar ist. In der größeren Stirnplatte 20 der Behandlungstrommel 13 ist exzentrisch zur Längsmittelachse X eine Öffnung 21 ausgeführt, an welche Öffnung 21 das erste prismenförmige Behandlungsglied 14 in der Weise angeschlossen ist, daß seine (nicht dargestellte) geometrische Längsmittelachse die geometrische Längsmittelachse X des gesamten hohlen Behandlungskörpers 18 außerhalb der Behandlungstrommel 13 schneidet. Die geometrischen Längsmittelachsen der Behandlungsglieder 14, 15, 16, 17 bilden zusammen eine Zickzacklinie, und die geometrische Längsmittelachse eines jeden Behandlungsgliedes 14, 15, 16, 17 schneidet die geometrische Längsmittelachse X außerhalb der Behandlungstrommel 13. Die Behandlungsglieder 14, 15, 16, 17 bilden gemeinsam eine Sägezahnform. Das letzte prismenförmige Behandlungsglied 17 endet in einem Ring, welcher in einem ortsfesten Lager 22 drehbar gelagert ist. Dieser letztere ist in einer Seitenwand eines aufrechten Kastens 23 befestigt. In einer anderen Seitenwand des Kastens 23 ist die in die geometrische Längsmittelachse X fallende Achse 24 des gesamten Hohlkörpers 18 gelagert; diese Achse 24 ist mit dem bereits erwähnten Antrieb 19 verbunden. Die Speiseschnecke 10 ragt durch die kleinere Stirnplatte 32 der Behandlungstrommel 13 in ihr Inneres hinein. In der Behandlungstrommel 13 ist ein mit Schaufeln 25 ausgerüsteter Mischer 26 angeordnet, wobei die Schaufeln 25 längs der Innenfläche des kegelförmigen Mantels in einer geringen Entfernung parallel zur Mantellinie geführt sind. Der Mischer 26 hat eine entgegengesetzte Drehrichtung ω₂ als die Drehrichtung ω₁ der Behandlungstrommel 13. Das Drehen des Mischers 26 erfolgt zum Beispiel mit der Achse der Speiseschnecke 10 durch deren Antrieb 27. Die Wände sowohl der Behandlungstrommel 13 als auch der prismenförmigen Behandlungsglieder 14, 15, 16, 17 ist aus massivem Werkstoff (also nicht durchlöchert) ausgeführt, und jede dieser Wände ist mit einer Aufdoppelung ausgeführt, durch welche geschlossene Räume 30 gebildet werden, wobei in diese eine Leitung 28 zum Einführen beispielsweise von Kühlmittel und eine andere Leitung 29 zum Abführen beispielsweise des erwärmten Kühlmittels münden. Die geschlossenen Räume 30 sind miteinander durch Rohre 31 verbunden. Die Behandlungsvorrichtung 12 ist in der der ungarischen Patentanmeldung Nr. RI-702 entsprechenden gleichzeitig eingereichten deutschen Patentanmeldung näher beschrieben.

Aus der Decke des Kastens 23 ist ein Rohr 41 hinausgeführt, welches in einen Wärmeaustauscher 42 mündet. Aus dem unteren Teil des Kastens 23 ragt ein Rohr 33 nach unten, das in eine Förderschnecke 34 mündet. Diese letztere weist ein zylinderförmiges Gehäuse beziehungsweise Speiserohr 35 auf, welches als Drehachse des Hohlkörpers 37 einer allgemein mit 36 bezeichneten Filtriervorrichtung dient. Die Filtriervorrichtung 36 weist ein geschlossenes Gehäuse 38 auf, das unten Mulden beziehungsweise Tröge 39, 40 hat. Der Hohlkörper 37 ist im geschlossenen Gehäuse 38 in der Längsrichtung angeordnet und besteht aus einem ersten Abschnitt Ia und einem zweiten Abschnitt IIa. Der ersten Abschnitt Ia besteht aus einer pyramidenstumpfförmigen Trommel 43, durch deren kleinere Stirnplatte 44 die Förderschnecke 34 in den Innenraum der Trommel 43 geführt ist, und in deren größerer Stirnplatte 45 eine vieleckige beziehungsweise polygonale Öffnung 46 ausgebildet ist. Die Öffnung 46 ist zur geometrischen Drehlängsmittelachse Y des gesamten Hohlkörpers 37 exzentrisch angeordnet. Der zweite Abschnitt IIa des Hohlkörpers 37 besteht aus vier aneinander starr angeschlossenen ineinandermündenden Gliedern 47, 48, 49, 50, welche die Form von vieleckigen beziehungsweise polygonalen Prismen haben und deren geometrische Längsmittelachsen gemeinsam eine Zickzacklinie bilden, so daß die Glieder 47, 48, 49, 50 gemeinsam eine Sägezahnform aufweisen. Das erste Glied 47 ist an die exzentrische Öffnung 46 der Trommel 43 starr angeschlossen, so daß seine geometrische Längsmittelachse die Längsmittelachse X des gesamten Hohlkörpers 37 außerhalb der Trommel 45 schneidet, ebenso wie es bei den geometrischen Längsmittelachsen der übrigen Glieder 48, 49, 50 der Fall ist. Die Wände der Trommel 43 und der Glieder 47, 48, 49, 50 sind als Filterplatte oder Sieb 51, zum Beispiel aus einem durchlöcherten Blech oder einem netzartigen Werkstoff, ausgeführt. Das letzte prismenförmige Glied 50 mit einem Ring 53 an seinem Ende ist in einem in der Seitenwand eines aufrechten Kastens 52 befestigten Lager 53 a drehbar gelagert und mündet in den Kasten 52, welch letzterer unten geöffnet ist und oben ein hinausragendes Rohr 54 aufweist. Durch die letzten drei Glieder 48, 49, 50 ist eine allgemein mit 55 bezeichnete Waschvorrichtung, an deren Rohrleitung 56 Sprühdüsen beziehungsweise Sprühköpfe 57 angeordnet sind, geführt. Die Rohrleitung 56 ist aus dem Hohlkörper 37 durch den Kasten 52 hinausgeführt und an eine (nicht dargestellte) Flüssigkeitsquelle angeschlossen. Die Waschvorrichtung 55 ist zusammen mit dem Hohlkörper 37 drehbar. Der Antrieb des Hohlkörpers 37 ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Der die Waschvorrichtung 55 aufweisende Teil des Hohlkörpers 37 ist mit A und der andere Teil, der aus der Trommel 43 und dem ersten prismenförmigen Glied 47 besteht, ist mit B bezeichnet.

An die unterhalb des Teiles B des Hohlkörpers 37 angeordnete Mulde 40 des Gehäuses 38 ist die Zuführungsleitung 3 zum Einführen der Mutterlauge, die in den bereits erwähnten Behälter 1 mündet, angeschlossen. An die unterhalb des Teiles A des Hohlkörpers 37 angeordnete Mulde 39 ist eine Leitung 58, die in einen Behälter 59 mündet, angeschlossen.

Die Filtriervorrichtung 36 ist in der der ungarischen Patentanmeldung Nr. RI-699 entsprechenden gleichzeitig eingereichten deutschen Patentanmeldung näher beschrieben.

In die Zuführungsleitung 2 zum Einführen der frischen Lösung in den Behälter 1, welche unterhalb des Flüssigkeitsniveaus V endet, ist außerhalb des Behälters eine Regelvorrichtung 60 eingebaut. In der Höhe des Flüssigkeitsniveaus V ist vom Behälter 1 eine Leitung 61, in welche ein Regelorgan 62 eingebaut ist, nach außen geführt. Aus dem Behälter 1 mündet oben eine Gasentfernungsleitung 63 nach außen. Von der Leitung 5 ist vor dem Wärmeaustauscher 6 eine Zweigleitung 64 abgezweigt, die hinter dem Wärmeaustauscher 6 und vor der Behandlungsvorrichtung 12 in die Leitung 5 zurückgeführt ist.

Im Behälter 7 des Wärmeaustauschers 6 kann je nach dem erforderlichen Wärmeentzug mehr als ein einziges Rohr 8 angeordnet sein, und an Stelle des beschriebenen Gleichstromes der Kühlflüssigkeit kann auch ein Gegenstrom angewandt werden.

Die Wirkungsweise der in der Figur dargestellten Anlage ist wie folgt:

Die einen, zum Beispiel in einem warmen organischen Lösungsmittel, gelösten Feststoff enthaltende frische Lösung wird durch die Zuführungsleitung 2 zum Einführen der frischen Lösung unter dem Flüssigkeitsniveau V in einer durch das Regelorgan 60 gesteuerten Menge in den Behälter 1 geleitet, in welchen daneben durch die Zuführungsleitung 3 zum Einführen der Mutterlauge auch die infolge des kontinuierlichen Kristallisationsverfahrens in der Filtriervorrichtung 36 entstandene, Kristalle und eventuell auch eine geringe Menge von Kristallkernen enthaltende Mutterlauge zurückgeführt wird. Aus der Mutterlauge setzen sich die Kristallkörner mit größerem spezifischen Gewicht auf dem Boden des Behälters 1 ab, und die keine Kristallkörner mehr enthaltende Mutterlauge mit niedrigem spezifischem Gewicht wird in einer durch das Regelorgan 62 gesteuerten Menge aus dem Behälter 1 oben durch die vom Behälter 1 in der Höhe des Flüssigkeitsniveaus V nach außen geführte Leitung 61 abgeführt. Die auf dem Boden des Behälters 1 gesammelte Mutterphase wird mit Hilfe der Spiralpumpe 4 in die Leitung 5 zum Fördern beziehungsweise Weiterführen der Mutterphase gedrückt, durch den Wärmeaustauscher 6 im Rohrteil 8 der genannten Leitung 5 hindurchgeleitet und in diesem vorgekühlt. Das Kühlmedium tritt in den Wärmeaustauscher 6 unten durch den Eintrittsstutzen 6 a ein und nach seinem Erwärmen oben durch den Austrittsstutzen 6 b aus, und inzwischen wird die genannte im Rohrteil 8 der genannten Leitung 5 nach oben strömende Mutterphase auf eine vom jeweiligen verfahrenstechnischen beziehungsweise technologischen Arbeitsgang verlangte Temperatur vorgekühlt, wonach die genannte Mutterphase in den Fülltrichter 9 gedrückt wird. (Falls keine Vorkühlung erforderlich ist, kann die Mutterphase durch die Zweigleitung 64, ohne durch den Wärmeaustauscher 6 zu fließen, unmittelbar in den Fülltrichter 9 geleitet werden.)

Die genannte Mutterphase wird mittels der Speiseschnecke 10 in die sich drehende Behandlungsvorrichtung 12, deren Innenraum durch die Doppelwände mit ihren geschlossenen Räumen 30, zum Beispiel mit einer kalten Flüssigkeit, gekühlt wird, eingeführt. In der Behandlungstrommel 13, das heißt im Abschnitt I der Behandlungsvorrichtung 12, wird die genannte Mutterphase unter gleichzeitiger Kühlung mit Hilfe des Mischers 26 gemischt, und die Behandlungstrommel 13 gibt das teilweise bereits kristallisierte Material in das erste prismenförmige Behandlungsglied 14 des zweiten Abschnittes II der Behandlungsvorrichtung 12 chargenweise ab.

In den eine Sägezahnform bildenden prismenförmigen Behandlungsgliedern 14, 15, 16, 17 des zweiten Abschnittes II der Behandlungsvorrichtung 12 wird infolge des Drehens der Behandlungsglieder 14, 15, 16, 17 die abgekühlte übersättigte Lösung, der Kristallbrei, während ihres Fortströmens (ihre Bewegung ist durch die Pfeile a veranschaulicht) unter kontinuierlicher Verteilung zu einer Vorwärts- und Rückbewegung gezwungen, sie gleitet an den glatten Innenflächen, die zweckmäßig aus einem glatten, nicht haftenden Werkstoff, zum Beispiel Polytetrafluoräthylen, gefertigt ist, immer wieder zurück, wodurch die Verweilzeit des Kristallbreies in der Behandlungsvorrichtung 12 verlängert wird oder anders ausgedrückt, die von Flüssigkeit benetzte spezifische Innenfläche der prismenförmigen Behandlungsglieder 14, 15, 16, 17 vergrößert wird. Als Folge der ständigen verteilenden Gleitbewegung beziehungsweise der Wirkung des Mischers 26 werden die Innenflächen des hohlen Behandlungskörpers 18 der Behandlungsvorrichtung 12 ständig erneuert, und der Feststoffgehalt des Kristallbreies kann nicht an den Flächen haften, eine Übersättigung der Mutterphase in der Umgebung der Kühlfläche kann nicht eintreten, und die Mutterphase bleibt in der metastabilen Zone, mit einer Kristallbildung an der Kühlfläche ist also nicht zu rechnen. Darüber hinaus sind diese Materialbewegungen weitgehend schonungsvoll, so daß nicht nur das Aneinanderhaften der Kristalle, sondern auch die Zerkleinerung derselben ausgeschlossen ist.

Aus dem letzten prismenförmigen Behandlungsglied 17 der Behandlungsvorrichtung 12 wird der Kristallkörner verschiedener Korngröße enthaltende abgekühlte Kristallbrei in den Kasten 23 und dann von diesem in die Förderschnecke 34 ausgetragen. Die aus der genannten Mutterphase entweichenden Dämpfe (ihre Bewegung ist durch die Pfeile b veranschaulicht) werden aus dem oberen Teil des Kastens 23 durch das an ihn abgeschlossene Rohr 41 in den zugehörigen Wärmeaustauscher 42 (wie Kondensations- beziehungsweise Nachkühlvorrichtung geführt, in dieser kondensiert, gegebenenfalls abgekühlt und in flüssiger Form (als Lösungsmittel) gesammelt.

Mit Hilfe der Förderschnecke 34 wird der Kristallbrei in den sich drehenden im geschlossenen Gehäuse 38 angeordneten Hohlkörper 37 der Filtriervorrichtung 36 geführt. Das Material wird zuerst in die Trommel 43 im Abschnitt Ia der Filtriervorrichtung 36 gefördert, in welcher die Kristallkörner mit größeren Abmessungen aus dem Kristallbrei herausfiltriert werden. Die herausfiltrierte und aus noch nassen Kristallkörnern bestehende Materialmenge wird von der Trommel 43 in das erste prismenförmige Glied 47 des zweiten Abschnittes IIa der Filtriervorrichtung 36 ausgetragen, und dieses Material durchläuft die sich zusammen mit der Trommel 43 (in der Pfeilrichtung ω₃) drehenden, gemeinsam eine Sägezahnform bildenden prismenförmigen Glieder 47, 48, 49, 50 des zweiten Abschnittes IIa der Filtriervorrichtung 36 auch in diesem Falle in der Weise, daß es dabei zu Vorwärts- und Rückbewegungen und zum wiederholten Zurückgleiten gezwungen wird und dadurch die Filterflächen beziehungsweise Siebflächen 51 kontinuierlich erneuert werden. (Die Bewegung dieses Materials ist auch in der Filtriervorrichtung 36 durch die Pfeile a veranschaulicht, während die Bewegung der Dämpfe wiederum durch die Pfeile b veranschaulicht ist.) Die Verweilzeit des Materials und damit die vom Material berührte spezifische Fläche der Siebflächen wird dadurch wesentlich erhöht. Dabei ist die Bewegung auch weitgehend schonungsvoll, so daß die Kristalle nicht zerkleinert werden und nicht aneinanderhaften können und an den Flächen kein Absetzen erfolgen kann.

Im Bereich B des Abschnittes IIa der Filtriervorrichtung 36 ist keine Waschvorrichtung vorhanden, so daß von dort Mutterlauge (Kristallsuspension) entfernt wird, die in der zugehörigen Mulde 40 gesammelt und aus ihr durch die Zuführungsleitung 3 zum Einführen der Mutterlauge in den Behälter 1 kontinuierlich in den letzteren zurückgeführt wird. Im Bereich A des Abschnittes IIa der Filtriervorrichtung 36, das heißt in den prismenförmigen Gliedern 48, 49, 50, befindet sich die Waschvorrichtung 55, mittels welcher eine Waschflüssigkeit, zum Beispiel ein organisches Lösungsmittel, auf die in Gleitbewegung befindliche kristalline Materialmenge gespritzt werden kann. Die durch die Siebe hindurchgeströmte verunreinigte Waschflüssigkeit wird in der betreffenden Mulde 39 gesammelt und von dieser durch die angeschlossene Leitung 58 in den zugehörigen Behälter 59 geführt. Aus dem geschlossenen Gehäuse 38 der Filtriervorrichtung 36 kann der aus dem Kristallbrei entweichende Dampf durch das vom Kasten 52 oben nach außen ragende Rohr 54 abgeführt werden. Die abgetrennten Kristalle von großer und gleichmäßiger Korngröße werden durch den Kasten 52 abwärts kontinuierlich entfernt und können zum Beispiel getrocknet werden.

Ferner wird die Erfindung an Hand des folgenden Beispieles näher erläutert.

Beispiel

Es war 3,5-Dioxo-1,2-diphenyl-4-n-butylpyrazolidin (Phenylbutazon) zu kristallisieren. Die Daten waren wie folgt:

Konzentration der Lösung:
58 g 3,5-Dioxo-1,2-diphenyl-4-n-butylpyrazolidin/l Lösungsmittel bei 50°C
Zusammensetzung des Lösungsmittels:	80 Vol.-% Äthylalkohol und 20 Vol.-% Wasser
Eintrittstemperatur der frischen Lösung:	50°C
Rezirkulationsverhältnis der Mutterlauge:	Q=10
Keine Vorkühlung

In der Behandlungsvorrichtung (in ihren beiden Abschnitten) wurde eine Temperatur von 17°C aufrechterhalten. Die Temperatur des austretenden Kristallbreies war 22°C, der Austrag betrug 98 Gew.-%, und das Raumgewicht des erzeugten kristallinen Materials war 25 bis 32 g/100 cm³. Die Kristalle waren von gedrungener beziehungsweise untersetzter Gestalt, von großen Abmessungen und während der Tablettierung gut zu handhaben.

Claims (7)

1. Verfahren zur Gewinnung von Feststoffen aus Lösungen durch Kristallisation, durch Herstellen einer im metastabilen Bereich befindlichen Mutterphase, in welcher die Kristallbildung beginnt, durch Vermischen einer frischen Lösung mit einer Mutterlauge niedrigerer Temperatur als die der frischen Lösung, Weiterkühlen der Mutterphase in solchem Maße, daß sie im metastabilen Bereich bleibt, wodurch ein vergrößertes Kristallkorn erhalten wird, Abtrennen von Kristallen aus dem Kristallbrei, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kristallbrei zur Abtrennung der Kristalle kontinuierlich filtriert und in eine Fraktion mit Kristallkörnern der gewünschten Größe sowie in eine Kristalle kleinerer Korngröße als die der ersteren enthaltende Mutterlauge trennt, das Vermischen der so erhaltenen Mutterlauge mit der frischen Lösung kontinuierlich durchführt, wobei sich die frische Lösung zusammen mit den Kristallkörnern in der Mutterlauge der Schwerkraft folgend absetzen, wobei man die abgetrennte keine Feststoffe enthaltende flüssige Mutterlauge von niedrigerem spezifischem Gewicht als das der frischen Lösung abführt und durch Kühlen und gleichzeitiges Bewegen der aus von der Mutterlauge abgetrennten Kristallen und aus der frischen Lösung bestehenden Mutterphase die Kristallbreibildung intensiviert, worauf man diese Vorgänge beginnend mit dem kontinuierlichen Filtrieren des Kristallbreies kontinuierlich wiederholt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mutterlauge in einer Menge, die 2- bis 15mal höher als die Menge der abgeführten keinen Feststoff enthaltenden Mutterlauge ist, zur frischen Lösung zurückführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die durch das kontinuierliche Filtrieren abgetrennten Kristalle mit einer, zweckmäßig ein Lösungsmittel enthaltenden oder aus einem solchen bestehenden Flüssigkeit wäscht.

4. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Behälter (1) zum Vermischen der frischen Lösung mit der Mutterlauge, eine mit diesem verbundene Pumpe (4) und eine an die letztere angeschlossene Leitung (5) zum Fördern der Mutterphase sowie eine mit der letzteren verbundene Behandlungsvorrichtung (12) zur Herstellung des Kristallbreies aus der Mutterphase durch deren Kühlen und ferner eine mit der letzteren verbundene Filtriervorrichtung (36) zum Filtrieren des Kristallbreies und weiterhin eine mit der letzteren und dem Behälter (1) verbundene Zuführungsleitung (3) zum Einführen der durch Filtrieren abgetrennten, Kristalle enthaltenden Mutterlauge in den Behälter (1) aufweist, wobei der Behälter (1), die Behandlungsvorrichtung (12) und die Filtriervorrichtung (36) miteinander zu einem geschlossenen System verbunden sind.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Leitung (5) zum Fördern der Mutterphase in die Behandlungsvorrichtung (12) ein zur Vorkühlung geeigneter Wärmeaustauscher (6) eingebaut ist.

6. Anlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsvorrichtung (12) einen drehbaren hohlen Behandlungskörper (18), Organe (9, 10, 11) zum Einführen des zu behandelnden Materials in das Innere des Behandlungskörpers (18), Organe (23, 33, 34, 35) zum Abführen des behandelten Stoffes aus dem Behandlungskörper (18) sowie Elemente (28, 30, 31, 29) zum Führen eines Heiz- oder Kühlmediums im äußeren Oberflächenbereich des Behandlungskörpers (18) hat, wobei der Behandlungskörper (18) zwei Abschnitte (I, II) aufweist, von denen der erste Abschnitt (I) eine, um eine waagerechte oder nahezu waagerechte geometrische Längsmittelachse (X) drehbare, liegend angeordnete, kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmige Behandlungstrommel (13) aufweist, deren Seitenflächen und Stirnplatten (20, 32) aus einem massiven Werkstoff, zweckmäßig Metallblech, ausgeführt sind, durch deren kleinere Stirnplatte (32) in ihren Innenraum ein Speiserohr (11) mündet und deren größere Stirnplatte (20) eine, in bezug auf die geometrische Längsmittelachse (X), exzentrisch angeordnete Öffnung (21) aufweist, an welch letztere starr und mit der Behandlungstrommel (13) drehbar der zweite Abschnitt (II) des Behandlungskörpers (18) mit mindestens drei länglichen, zweckmäßig prismenförmigen, ineinandermündenden hohlen Behandlungsgliedern (14, 15, 16, 17), deren Seitenflächen aus einem massiven Werkstoff, zweckmäßig aus Metallblech, gefertigt sind und deren geometrische Längsmittelachsen eine Zickzacklinie bilden und die geometrische Längsmittelachse (X) der Behandlungstrommel (13), welche die gemeinsame Drehachse der den ersten Abschnitt (I) des Behandlungskörpers (18) bildenden Behandlungstrommel (13) und der den zweiten Abschnitt (II) des Behandlungskörpers (18) bildenden Behandlungsglieder (14, 15, 16, 17) außerhalb der Behandlungstrommel (13) schneiden, angeschlossen ist.

7. Anlage nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtriervorrichtung (36) einen drehbaren Hohlkörper (37), von dessen Wandaufbau zumindest ein Teil durchgehende Öffnungen (51) aufweist, Organe (33, 34, 35) zum Einführen des zu filtrierenden, zu sortierenden beziehungsweise zu reinigenden Materials und Elemente (52; 40; 39) zum Abführen der abgetrennten Kristalle, denen sich zum Waschen der Kristalle ein oder mehr Waschmechanismen (55) anschließen können, wobei der Hohlkörper (37) zwei Abschnitte (Ia, IIa) hat, von denen der erste Abschnitt (Ia) eine liegend angeordnete, kegelstumpf- oder pyramidenstumpfförmige, um eine, zweckmäßig waagerechte oder nahezu waagerechte geometrische Längsmittelachse (Y) drehbare Trommel (43) aufweist, deren Seitenflächen zumindest zum Teil von einem Sieb (51) gebildet werden, durch deren kleinere Stirnplatte (44) ein Speiserohr (35) in sie mündet oder in ihren Innenraum geführt ist und deren größere Stirnplatte (45) eine, in bezug auf die geometrische Längsmittelachse (Y), exzentrisch angeordnete Öffnung (46) aufweist, an welch letztere starr und mit der Trommel (43) zusammen drehbar der zweite Abschnitt (IIa) des Hohlkörpers (37) mit mindestens drei, zweckmäßig länglichen, ineinandermündenden, prismenförmigen Gliedern (47, 48, 49, 50) mit vieleckigem Grundriß, deren Seitenflächen zumindest zum Teil von einem Filter oder Sieb (51) gebildet werden und deren geometrische Längsmittelachsen zusammen eine Zickzacklinie bilden und die Längsmittelachse (Y) der Trommel (43), welche die gemeinsame Drehachse der den ersten Abschnitt (Ia) des Hohlkörpers (37) bildenden Trommel (43) und der den zweiten Abschnitt (IIa) des Hohlkörpers (37) bildenden prismenförmigen Glieder (47, 48, 49, 50) ist, außerhalb der Trommel (43) schneiden, angeschlossen ist.