DE3029302C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung hoch­ schmelzender, hochsiedender organischer Verbindungen durch Rektifikation.

Es gibt bereits zahlreiche Verfahen zur Reinigung hoch­ schmelzender, hochsiedender organischer Verbindungen durch Sublimation, Extraktion, Kristallisation und dgl. Diese be­ kannten Verfahren sind jedoch mit zahlreichen Problemen, insbesondere hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Durchführ­ barkeit, behaftet. Gründe dafür sind der Wirkungsgrad der Reinigung, die Anwendbarkeit bestimmter Bereiche, die An­ zahl der erforderlichen Behandlungsstufen und dgl. Dies ist der Grund dafür, daß die bekannten Verfahren noch nicht im­ mer für einen großtechnischen Betrieb ausgelegt wurden.

Eine bekannte Reinigungsmaßnahme ist auch eine Rektifikation bzw. Rektifizierung. Es ist ferner bekannt, sich einer Rekti­ fizierung zur Reinigung hochschmelzender, hochsiedender or­ ganischer Verbindungen zu bedienen.

Eine Rektifizierung hochschmelzender, hochsiedender organi­ scher Verbindungen erfolgt in der Regel chargenweise oder kontinuierlich bei Unterdruck, beispielsweise bei einem Druck von 4 bis 400 hPa. Trotz der aus wirtschaftlichen Ge­ sichtspunkten unbestritten vorteilhaften Ergebnisse bei der Durchführung einer kontinuierlichen Rektifizierung krankt diese immer noch an Betriebsschwierigkeiten und technischen Schwierigkeiten. Diese sind insbesondere auf ein kontinuier­ liches Abziehen der Bodenfraktionen mit, bezogen auf die ge­ wünschte Verbindung, größeren Mengen an Verunreinigungen aus dem Rektifizierungssystem ohne Störung des Druckgleichge­ wichts und des Rektifizierungssystems zurückzuführen. Aus der JP-OS 25 547/1978 ( US-PS 41 41 799) ist ein nicht mit diesen Schwierigkeiten behaftetes Verfahren bekannt, bei welchem die Bodenfraktionen aus dem bei Unterdruck arbeitenden Rektifizierungssystem in das auf Atmosphärendruck befindliche System außerhalb des Rektifi­ zierungssystems mittels einer Kristallisierschnecke abgezogen werden. Dieses Verfahren erfordert jedoch zum Abziehen der Boden­ fraktionen eine genaue Temperatursteuerung und eine qualitativ hochwertige Technik.

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, ein leicht durch­ führbares und nicht mit den geschilderten Schwierigkeiten be­ haftetes Verfahren zum Reinigen hochschmelzender, hochsiedender organischer Verbindungen zu schaffen, bei dessen Durchführung die im Rektifizierungssystem anfallenden Bodenfraktionen kon­ tinuierlich und stabil abgezogen werden können, ohne das Druckgleichgewicht des Systems zu stören.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich die ge­ schilderte Aufgabe bei Verwendung eines (barometrischen) Fallrohrs (barometric leg) lösen läßt.

Der Gegenstand der Erfindung ergibt sich aus den Patentan­ sprüchen.

Aus der GB-PS 12 34 446 ist ein Wasserentsalzungsverfahren bekannt, bei welchem Destillatwasser- und Salzwasser-Boden­ fraktionen kontinuierlich über barometrische Fallrohre aus einem Vakuumverdampfungssystem abgezogen werden. Das genannte Verfahren ist jedoch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren inso­ weit nicht vergleichbar, als im ersteren Falle eine Entsalzung, d. h. eine Entfernung anorganischer Salze, in letzterem Fall dagegen eine Reinigung einer organischen Verbindung in einem Rektifikationssystem erfolgt, in dem die zu reinigende Ver­ bindung einer Temperatur ausgesetzt wird, bei der normaler­ weise eine thermische Zersetzung erfolgt. Die in der GB-PS 12 34 446 beschriebenen Verfahrensmerkmale eignen sich folglich nicht für die erfindungsgemäße Reinigung einer organischen Verbindung.

Aus der bereits weiter oben angeführten US-PS 41 41 799 ( JP-OS 25 547/1978) ist ein Verfahren zur kontinuier­ lichen Reinigung von insbesondere Chloranthrachinon in einem Rektifi­ kationssystem bekannt, bei dem das Destillat direkt aus der Kondensationsvorrichtung am oberen Ende der Rekti­ fikationssäule abgezogen wird. Erfindungsgemäß wird dagegen die Teilkondensation in zwei Stufen unterteilt. Auf diese Weise lassen sich die niedrigsiedenden Komponenten wirksam entfernen. Die Bodenfraktionen lassen sich gemäß US-PS 41 41 799 nur mühsam und unter sorgfältiger Steuerung der Temperaturbedingungen abziehen. Erfindungsgemäß erfolgt dagegen statt einer Handhabung der sehr hochschmelzenden Substanz das Abziehen über barometrische Fallrohre, was technisch überlegen und einfach durchzuführen ist.

Hochschmelzende, einen hohen Kochpunkt aufweisende organi­ sche Verbindungen, wie 1-Aminoanthrachinon, 1-Nitroanthra­ chinon und Anthrachinon selbst, sind wärmeempfindlich. Ihre thermische Zersetzungsgeschwindigkeit steigt in aufgeschmol­ zenem Zustand mit steigender Temperatur. Darüber hinaus liegt die Temperatur, bei welcher eine heftige thermische Zersetzung die Durchführung der einschlägigen Maßnahmen wirtschaftlich unmöglich macht, relativ nahe am Schmelz- oder Fließpunkt, so daß im Hinblick auf die verwendeten Vorrichtungen und Betriebsbedingungen neben dem genannten (stabilen) Abziehen der Bodenfraktionen eine spezielle Tech­ nologie eingehalten werden muß. Aufgrund der genannten tech­ nischen Schwierigkeiten sind Beispiele für eine Reinigung solcher organischer Verbindungen durch Rektifizierung rar. Ein Beispiel ist aus der genannten JP-OS 25 547/1978 bekannt. Hierbei werden sämtliche aus der Rektifizierungszone abde­ stillierten Dämpfe in einer Gesamtkondensationszone konden­ siert und verflüssigt. Das erhaltene Kondensat muß in einem in die Rektifizierungszone als Rückfluß rückzuführenden Teil und einen als Produkt auszutragenden Teil geteilt werden. Ferner muß zum Abziehen des Produkts aus dem Rektifizie­ rungssystem eine Kristallisierschnecke verwendet werden. Dies führt dazu, daß das Kondensat unvermeidlich über län­ gere Zeit hinweg auf einer über dem Schmelz- oder Fließ­ punkt liegenden Temperatur gehalten wird, so daß auch hier­ bei die thermische Zersetzung bzw. der thermische Abbau der organischen Verbindung ein ernst zu nehmendes Problem bil­ det.

Im Falle, daß die gewünschte Verbindung sublimierbar ist, kann die sublimierte Verbindung die Kondensationszone als Teil des Abstroms durchlaufen, so daß im Abstrom eine "Fang­ vorrichtung" vorgesehen werden muß. In der "Fangvorrichtung" wird die sublimierte Verbindung verfestigt und lagert sich auf der mittels eines eine geringe Temperatur aufweisenden Kühlmediums gekühlten Kühlfläche der "Fangvorrichtung" ab. Somit müssen mindestens zwei "Fangvorrichtungen" vorgesehen werden, um einen kontinuierlichen Betrieb durch Umschalten von Kühlen und Verfestigen der sublimierten Verbindung auf Heizen und Aufschmelzen der abgelagerten Verbindung zu ge­ währleisten.

Bei dem geschilderten Verfahren werden höher als die hoch­ siedende, einen hohen Kochpunkt aufweisende Verbindung sie­ dende Verunreinigungen als Bodenfraktionen entfernt. Niedri­ ger als die gewünschte Verbindung siedende Verunreinigungen werden zusammen mit der gewünschten Verbindung abdestilliert, wobei die Gesamtmengen an niedriger siedenden Verunreini­ gungen zusammen mit der gewünschten Verbindung kondensiert werden. Somit läßt sich ohne zusätzliche Vorreinigung zur Entfernung der niedriger siedenden Verunreinigungen von der zugeführten Verbindung niemals ein akzeptabler Reinigungs­ grad erreichen.

Es wurde nun auch versucht, diese Probleme einer Reinigung der niedriger siedende Verunreinigungen enthaltenden ab­ destillierten Dämpfe zu lösen. Es hat sich gezeigt, daß sich erfindungsgemäß erfolgreich und in höchst stabiler Weise ohne Auftreten der geschilderten Schwierigkeiten eine Reinigung der abdestillierten Dämpfe erreichen läßt.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine kontinuierliche Reinigung einer hochschmelzen­ den, hochsiedenden organischen Verbindung dadurch, daß man die jeweilige rohe organische Verbindung aufschmilzt, die gebildete Schmelze einer bei einem Druck von 400 bis 40 000 Pa gehaltenen Rektifikationszone zuführt, die am oberen Ende der Rektifikationszone abdestillierenden Dämpfe zur Gewinnung einer gereinigten organischen Verbindung kondensiert, indem man die Dämpfe einer am oberen Ende der Rektifikationszone vorgesehenen Rückflußkondensationszone zuführt und dort einen Teil der Dämpfe zu einem der Rektifikationszone zuge­ führten Kondensat kondensiert, die restlichen, nicht­ kondensierten Dämpfe einer an die Rückflußkondensations­ zone angeschlossenen Teilkondensationszone zuführt und dort einen Teil oder den Hauptteil der Dämpfe zu einem anschließend aus der Teilkondensationszone über eine an den Auslaß der Teilkondensationszone angeschlossene und ein (barometrisches) Fallrohr bildende Leitung aus der Rektifikationszone ausgetragenen Kondensat der gereinigten Verbindung kondensiert und schließlich die restlichen nichtkondensierten Dämpfe mit einen niedrigeren Kochpunkt aufweisenden Verunreinigungen einer Vakuumrotations­ kühlzone oder einer Gesamtkondensationszone zuführt, und höhersiedende Verunreinigungen und/oder nicht flüchtige Verunreinigungen aus einer am unteren Ende der Rektifika­ tionszone vorgesehenen, aus einem mit Rührflügeln ausge­ statteten Dünnfilmverdampfer bestehenden Aufwärmzone über eine an einen Auslaß der Aufwärmzone angeschlossene Lei­ tung abzieht, wobei die Leitung ein (barometrisches) Fall­ rohr bilden soll.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer zum kontinuier­ lichen Abziehen einer Flüssigkeit mittels eines (barometrischen) Fallrohrs geeigneten Vorrichtung und

Fig. 2 ein typisches Fließbild einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung.

Zunächst wird das kontinuierliche Abziehen von Bodenfraktio­ nen und destilliertem Kondensat als Flüssigkeit aus einem un­ ter Unterdruck stehenden Drucksystem in ein unter Atmosphä­ rendruck stehendes Drucksystem (in einigen Fällen in ein un­ ter Unterdruck stehendes Drucksystem, dessen Druck jedoch über dem Druck des Rektifizierungssystems liegt) mittels eines (barometrischen) Fallrohrs, das das wesentlichste Merkmal der Erfindung darstellt, beschrieben.

Die an den Auslaß für Bodenfraktionen bzw. für das Konden­ sat angeschlossene senkrechte Leitung ist im eigentlichen Sinne nicht immer "senkrecht" angeordnet, vorzugsweise ist die Leitung jedoch aus Gründen der für die Ausbildung eines (barometrischen) Fallrohrs kürzestmöglichen Höhenentfernung so senkrecht wie möglich angeordnet.

Die Form der senkrechten Leitung ist nicht besonders kri­ tisch, vorzugsweise ist sie jedoch entsprechend Fig. 1 U-rohrförmig ausgebildet.

Gemäß Fig. 1 werden bezeichnet: der Druck im Rektifizierungs­ system P₁ (hPa), der Druck auf der Seite, auf der Flüssigkeit abgezogen wird P₂ (hPa) und das spezi­ fische Gewicht der aufgeschmolzenen Flüssigkeit ρ[g/cm³]. Unter stationären Bedingungen läßt sich die Höhe einer das (barometrische) Fallrohr auf der Seite des Rektifizierungs­ systems des U-förmigen Rohrs bildenden Flüssigkeitssäule H[m] durch folgende Gleichung wiedergeben:

Bei dieser Höhe herrscht ein Druckgleichgewicht zwischen beiden Seiten des U-förmigen Rohres. Die in der Leitung festgehaltene Flüssigkeit kann lediglich in einer der der Flüssigkeitssäule neu zugeführten Flüssigkeitsmenge entspre­ chenden Menge zum Auslaß der Leitung zum Fließen gebracht werden, ohne daß eine spezielle Vorrichtung zum Abziehen der Flüssigkeit benötigt wird, wenn die Flüssigkeit auf der Seite des Rektifizierungssystems der Leitung als Flüssig­ keitssäule der angegebenen Höhe H[m], die ein (barometri­ sches) Fallrohr liefert, festgehalten wird.

In diesem Falle sollte vorzugsweise der Innendurchmesser der Leitung zum Abziehen der Flüssigkeit mittels des (baro­ metrischen) Fallrohrs so gering wie möglich gemacht werden, um die Aufenthaltsdauer (der Flüssigkeit) in dem (barometri­ schen) Fallrohrabschnitt so kurz wie möglich zu halten und um ferner die Temperatur eines Heizmediums für die Leitung oberhalb des Schmelz- oder Fließpunkts, jedoch so nahe wie möglich am Schmelz- oder Fließpunkt der Flüssigkeit zu hal­ ten, um ein Wiederaufkochen der Flüssigkeit, d. h. der Bo­ denfraktionen oder des Kondensats, am oberen Teil des (baro­ metrischen) Fallrohrs zu verhindern.

Erfindungsgemäß werden die am oberen Ende der Rektifizie­ rungszone abdestillierenden Dämpfe einer Rückflußkondensa­ tionszone zugeführt, um dort teilweise die Dämpfe zu konden­ sieren. Die Gesamtmenge des gebildeten Kondensats wird als Rückfluß in die Rektifizierungszone rückgeführt. Die rest­ lichen, nicht-kondensierten Dämpfe werden dagegen einer Teilkondensationszone zugeführt.

In diesem Falle ist es erforderlich, durch die Rückflußkon­ densationszone ein Kühlmedium, das auf eine über dem Schmelz- oder Fließpunkt der abdestillierten Dämpfe liegen­ de Temperatur erwärmt ist, zu zirkulieren, um eine Verfe­ stigung der Dämpfe in der Rückflußkondensationszone zu ver­ hindern. Die Steuerung der Rückflußgeschwindigkeit hängt in der Regel von der Temperatur des Kühlmediums ab. So läßt sich beispielsweise die Rückflußgeschwindigkeit indirekt über die Temperaturen des Kühlmediums am Einlaß und Auslaß der Rückflußkondensationszone und die Fließgeschwindigkeit des Kühlmediums ermitteln. Das Rückflußverhältnis, bei dem es sich um das Verhältnis der Menge an durch die Rückfluß­ kondensationszone teilweise kondensierter Flüssigkeit als Rückfluß und der Menge an restlichen, nicht-kondensierten Dämpfen aus der Rückflußkondensationszone handelt, ergibt sich aus den Trennbedingungen für die gewünschte Verbindung im Zusammenhang mit der Anzahl an theoretischen Böden der Rektifikationszone.

Die restlichen, nicht-kondensierten Dämpfe aus der Rück­ flußkondensationszone werden dann zur teilweisen oder weitestgehenden Kondensation einer Teilkondensationszone zugeführt. Das hierbei erhaltene Kondensat wird durch eine an den Kondensatauslaß der Teilkondensationszone angeschlos­ sene senkrechte Leitung über ein (barometrisches) Fallrohr abwärtsfließen gelassen und kontinuierlich aus dem Rekti­ fikationssystem abgezogen. Das aus dem Rektifikationssy­ stem abgezogene Kondensat wird mittels eines Flockenbild­ ners in Form eines sich horizontal bewegenden Bandes oder einer Trommel verfestigt und pelletisiert und als Reaktions­ produkt gewonnen. Das Teilkondensationsverhältnis, bei dem es sich um das Verhältnis der Menge an in der Teilkondensations­ zone teilweise kondensierter Flüssigkeit und der Menge an nicht-kondensierten Dämpfen aus der Teilkondensationszone handelt, ergibt sich aus der prozentualen Menge an niedriger als die gewünschte Verbindung siedenden Verunreinigungen im gesamten Destillat und dem tolerierbaren Limit an in dem Produkt der gewünschten hohen Reinheit enthaltenen niedriger siedenden Verunreinigungen. Als Kühlmedium der Teilkonden­ sationszone bedient man sich eines auf eine über dem Schmelz- oder Fließpunkt des Kondensats liegende Temperatur erhitzten Kühlmediums in entsprechender Weise wie in der Rückflußkondensationszone. Die Steuerung des Teilkondensa­ tionsverhältnisses erfolgt in entsprechender Weise wie die Steuerung des Rückflußverhältnisses in der Rückflußkondensa­ tionszone.

Die restlichen, nicht-kondensierten Dämpfe mit einer großen Menge an niedriger siedenden Verunreinigungen aus der Teil­ kondensationszone werden einem in einem Vakuumsystem konti­ nuierlich betriebenen Vakuumrotationskühleinrichtung zuge­ führt, um darin eine direkte Verfestigung und Pelletisierung der Dämpfe zu bewirken. Andererseits können sie zur voll­ ständigen Kondensation auch einer Gesamtkondensationszone zugeführt werden. Das erhaltene Kondensat wird aus der Ge­ samtkondensationszone in entsprechender Weise wie aus der Teilkondensationszone abgezogen. Vorzugsweise bedient man sich jedoch einer Vakuumrotationskühleinrichtung. In die­ sem Falle ist es wichtig, die verfestigte oder pelletisier­ te Masse aus der Vakuumrotationskühleinrichtung in einem der Lagerungstanks zu sammeln und die verfestigte oder pelletisierte Masse aus den Lagerungstanks periodisch durch Umschalten (von einem auf den anderen Tank) auszutragen. Hierbei erhält man dann letztlich eine destillierte Masse. Auf diese Weise braucht man nicht mehrere "Fangvorrichtun­ gen" vorzusehen bzw. die "Fangvorrichtungen" nicht abwech­ selnd zu betreiben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist so­ wohl hinsichtlich der Anzahl der Verfahrensstufen als auch seiner Durchführung wesentlich einfacher als die bekannten Verfahren.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in groß­ technischem Maßstab wird eine hochschmelzende, hochsieden­ de organische Verbindung in vorher aufgeschmolzenem Zustand einem Rektifizierungssystem zugeführt. Vorzugsweise wird kontinuierlich die organische Verbindung in pulverförmiger oder körniger bzw. flockiger Form direkt oder in einigen Fällen nach dem Vorwärmen auf eine Temperatur nahe dem Schmelz- oder Fließpunkt mittels einer Vorwärmvorrichtung mit Schneckenförderer einem mit Rührwerk ausgestatteten Schmelztank zugeführt und darin kontinuierlich aufgeschmol­ zen. Auf diese Weise läßt sich die zu reinigende organische Verbindung innerhalb kurzer Zeit unter weitestgehender Un­ terdrückung eines thermischen Abbaus aufschmelzen.

Die Art der als Rektifizierungszone dienenden Rektifizier­ säule ist nicht besonders kritisch, d. h. man kann zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung alle gän­ gigen Rektifizierungssäulen, bei denen die Anzahl der theo­ retischen Böden je nach Art, Gehalt und dgl. von Verunrei­ nigungen in der dem Rektifizierungssystem zuzuführenden or­ ganischen Verbindung in der erforderlichen Weise eingesetzt werden können, bedienen.

Ebensowenig ist die Art des am unteren Ende der Rektifi­ zierungszone als Aufwärmzone vorgesehenen Aufwärmers besonders kritisch, zweckmäßigerweise bedient man sich eines aus einem Dünnfilmverdampfer bestehenden Aufwärmers. Vorzugsweise wird die ankommende organische Verbindung der Aufwärmzone direkt oder einem Raum oberhalb des Abstreif­ abschnitts der Rektifizierungszone zugeführt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich zum Reini­ gen hochschmelzender organischer Verbindungen mit Schmelz- oder Fließpunkten über 100°C bis 350°C, insbesondere 200°C bis 300°C. Erfindungsgemäß lassen sich als hochschmelzende, hochsiedende organische Verbindungen beispielsweise Anthra­ chinone, Anthrachinon selbst, 1-Aminoanthrachinon, 1-Nitro­ anthrachinon und dgl., reinigen. Durch die erfindungsgemäße Rektifizierung kann insbesondere 1-Aminoanthrachinon in vorteilhafter Weise aus rohem 1-Aminoanthrachinon mit Anthra­ chinon selbst, 2-Aminoanthrachinon, Diaminoanthrachinonen und dgl., abgetrennt werden.

Zur Unterdrückung des thermischen Abbaus der gewünschten hochschmelzenden, hochsiedenden organischen Verbindungen sollten das Fassungsvermögen der im Rahmen des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendeten einzelnen Vorrichtungen so gering wie möglich und die Anordnung der Verbindungsrohre so kurz und einfach wie möglich gemacht werden, um die Aufenthaltsdauer im Rektifizierungssystem bei erhöhter Tem­ peratur so kurz wie möglich zu halten.

Eine typische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ergibt sich aus dem in Fig. 2 dargestellten Fließ­ bild.

Die jeweils zu reinigende hochschmelzende, hochsiedende organische Verbindung wird in pulverförmiger oder körniger bzw. flockiger Form kontinuierlich mit konstanter Geschwin­ digkeit einem Vorwärmschneckenförderer 1 zugeführt, um die betreffende organische Verbindung auf eine Temperatur nahe dem Schmelz- oder Fließpunkt der organischen Ver­ bindung vorzuwärmen. Danach wird die vorgewärmte Verbin­ dung einem kontinuierlich gerührten Schmelztank 2 zuge­ führt. Der Schmelztank 2 ist mit einem Mantel und einer Heizspule im Tankinneren, durch die ein Heizmedium, das die zum Aufschmelzen der organischen Verbindung erforder­ liche Wärme liefert, zirkulieren gelassen wird, ausge­ stattet. Die organische Verbindung wird in dem Tank kon­ tinuierlich gerührt. Lediglich die in den flüssigen Zu­ stand aufgeschmolzene Charge wird nun mittels einer Schneckeneinrichtung, die am unteren Ende des Schmelztanks vorgesehen und an die Rührerachse des Tanks angeschlossen ist, in einen Behälter 3 fließen gelassen. Vorzugsweise sollte das Fassungsvermögen des Behälters 3 aus Betriebs­ gründen so gering wie möglich gehalten werden. Darüber hinaus sollte die Schmelze in dem Behälter 3 gerührt wer­ den.

Danach wird die aufgeschmolzene organische Verbindung kon­ tinuierlich aus dem Behälter 3 mit konstanter Geschwindig­ keit mittels einer Förderpumpe einer Rektifiziersäule 8 zu­ geführt. Die Förderpumpe 4 ist mit einem Mantel zur voll­ ständigen Wärmeisolierung des Pumpenkörpers ausgestattet und besteht aus einem wärmebeständigen Material. Ferner be­ sitzt sie eine wärmebeständige Bauweise. Vorzugsweise be­ steht die Förderpumpe 4 aus einer Getriebe-, Schrauben- oder Kolbenpumpe, da die aufgeschmolzene organische Verbindung der Rektifiziersäule 8 mit konstanter Geschwindigkeit zu­ geführt werden muß.

Als Aufwärmer für die Rektifiziersäule wird ein Dünnfilm- oder -schichtverdampfer 5 verwendet, da in einem solchen die größtmögliche Verringerung der Aufenthalts­ dauer erreichbar ist. Vorzugsweise sollte der Dünnfilm- oder -schichtverdampfer mit Rührflügeln ausgestattet sein, die beim Rotieren die Innenwandfläche des Dünnfilm- oder -schicht­ verdampfers abzukratzen vermögen. Die Rührflügel können die aufgeschmolzene organische Verbindung auf der erwärm­ ten Wandfläche des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers in die Form eines dünnen Films bringen und ferner den Wärme­ übertragungsgrad zwischen Verdampfer und aufgeschmolzener organischer Verbindung verbessern.

Die eine große Menge höhersiedender Verunreinigungen enthal­ tenden Bodenfraktionen, die aus dem Dünnfilm- oder -schicht­ verdampfer abgezogen werden, werden über eine an den Auslaß (für die Bodenfraktionen) des Verdampfers angeschlossene Ablaßleitung (für die Bodenfraktion) 6 mittels eines (baro­ metrischen) Fallrohrs durch die Leitung nach unten strömen gelassen und kontinuierlich nach der Seite des atmosphäri­ schen Drucks hin abgezogen.

Die Höhe der Leitung 6, die H in Fig. 1 entspricht, kann entsprechend dem Grad der Druckerniedrigung im Rektifizie­ rungssystem, dem spezifischen Gewicht der Bodenfraktionen und dgl. sehr verschieden sein, in der Regel beträgt sie üblicherweise mindestens 10 m. In diesem Falle läßt sich die Höhe der Flüssigkeitssäule beispielsweise durch Ernie­ drigen des Drucks eines Behälters für die abgezogenen Boden­ fraktionen am unteren Ende der Leitung (vgl. Fig. 1) ver­ ringern, selbst wenn die Beziehung P₂<P₁ erreicht werden muß.

Die kontinuierlich abgezogenen Bodenfraktionen können gewünschtenfalls beispielsweise durch Auslassen (der abge­ zogenen Bodenfraktionen) in einen gerührten Kühlwassertank 7 zur Herstellung einer Dispersion und zur Verfestigung, durch direktes Einführen (der Bodenfraktionen) in einen kleinen Behälter zur Luftkühlung und Verfestigung oder durch Auf­ bringen (der Bodenfraktionen) auf einen Flockenbildner in Form eines horizontalen Bandes zur Verfestigung und Pelleti­ sierung weiterbehandelt werden.

Die in dem Dünnfilm- oder -schichtverdampfer 5 entstande­ nen Dämpfe werden nach oben durch die Rektifiziersäule 8 geleitet. Da eine Rektivizierung der hochsiedenden orga­ nischen Verbindung erfolgen soll, ist es erforderlich, ei­ ne relativ hohe Druckerniedrigung, in der Regel 4 bis 400 hPa, vorzugsweise 13,3 bis 33,3 hPa, im Inneren des Rektifizierungssystems aufrechtzuerhalten. Der Druck im Inneren des Rektifizierungssystems muß jedoch über dem Sättigungsdampfdruck der zugeführten organischen Verbin­ dung bei ihrem Schmelz- oder Fließpunkt liegen.

Vorzugsweise wird als Rektifizierungssäule 8 eine gepackte Säule, d. h. eine Säule, die mit einer Packung niedrigen Druckgefälles gefüllt ist, verwendet. Da die Rektifizierungs­ säule eine hohe Temperatur aushalten muß, sollte das Pac­ kungsmaterial zweckmäßigerweise aus einem wärmebeständigen Material, vorzugsweise aus einem metallischen Material, ins­ besondere rostfreiem Stahl, bestehen. Die erforderliche Höhe der Rektifizierungssäule 8 hängt von dem gewünschten Reini­ gungsgrad der jeweiligen organischen Verbindung ab. Vorzugs­ weise sollte eine Rektifizierungssäule geringen Druckgefäl­ les im Falle einer großen Anzahl erforderlicher theoreti­ scher Böden verwendet werden. Zur vollständigen Verhinde­ rung eines Wärmeverlusts von der Seitenwand der Rektifizier­ säule 8 im Hinblick auf eine Vermeidung der Kondensation von Dämpfen und einer Ablagerung von Feststoffen auf der Säulen­ wandinnenseite ist es erforderlich, die Außenwand der Säule mit einem thermisch isolierenden Material vollständig zu isolieren. Vorzugsweise sollte die gesamte Außenwandfläche der Säule ummantelt sein, wobei in dem Mantel ein Heizme­ dium umgewälzt wird, das auf einer Temperatur entsprechend der Innentemperatur der Säule gesteuert wird. Auf diese Wei­ se erreicht man eine Zwangswärmeisolierung.

Die das obere Ende der Rektifiziersäule 8 verlassenden Dämpfe werden in einer am oberen Ende der Rektifiziersäule vorge­ sehenen Rückflußkondensationsvorrichtung 9 teilweise konden­ siert. Das gebildete Kondensat wird als Rückfluß in die Rektifiziersäule rückgeführt.

Die Rückflußkondensationsvorrichtung 9 verlassende, nicht­ kondensierte Dämpfe werden einer Teilkondensationsvorrich­ tung 10 zugeführt. In dieser werden die Dämpfe teilwei­ se oder weitestgehend kondensiert. Das hierbei gebildete Kondensat wird kontinuierlich aus dem Rektifikationssystem mittels eines (barometrischen) Fallrohrs nach außen hin ab­ gezogen und danach, wie beschrieben, mittels eines Flocken­ bildners, als gewünschtes Produkt verfestigt und pelleti­ siert.

Eine große Menge niedriger siedende Verunreinigungen ent­ haltender Dämpfe, die die Teilkondensationsvorrichtung 10 verlassen, wird einem Vakuumrotationskühler 13, der unter denselben Unterdruckbedingungen betrieben wird wie das Rek­ tifizierungssystem, zugeführt und auf einer mit niedriger Geschwindigkeit, in der Regel 2 bis 10 UpM, umlaufenden Kühltrommel gekühlt und verfestigt. Die filmförmig auf der kühlenden Trommeloberfläche verfestigte und abgelagerte Masse wird mittels einer Abkratzvorrichtung von der Trom­ melfläche abgekratzt und gleichzeitig flockenförmig pelleti­ siert. Die pelletisierte feste Masse wird in einem unter dem Vakuumrotationskühler 13 vorgesehenen Lagerungstank 14 gesammelt. In der Regel werden mindestens zwei Lagerungs­ tanks parallel geschaltet und durch Umschalten von einem auf den anderen abwechselnd benutzt. Vorzugsweise besitzen die Lagerungstanks 14 einen konischen Boden, damit die pelletisierte feste Masse aus diesen glatt und ohne Schwie­ rigkeiten entleert werden kann. Wenn die gesammelte feste Masse aus dem Lagerungstank entleert wird, entspannt sich der Unterdruck im Tankinneren auf Atmosphärendruck. Die feste Masse wird aus dem Lagerungstank über ein am unteren Ende des Lagerungstanks 14 vorgesehenes Drehventil 15 ent­ leert. Zweckmäßigerweise werden mehrere Vakuumrotations­ kühler 13 mit den nachgeschalteten Anlagen in Reihe ge­ schaltet.

Die Teilkondensation in der Teilkondensationsvorrichtung 10 dient der Abtrennung niedriger siedender Verunreinigungen in der zugeführten organischen Verbindung. Wenn in der zu­ geführten Charge außer der gewünschten Verbindung keine niedriger siedenden Verunreinigungen enthalten sind oder wenn keine strikte Trennung der in der Tat vorhandenen niedriger siedenden Verunreinigungen von der organischen Verbindung erforderlich ist, braucht im Hinblick auf die zulässigen Grenzwerte an Verunreinigungen in dem Produkt die Teilkondensation nicht notwendigerweise durchgeführt zu werden. Dies heißt, daß die Gesamtkondensation in der Kon­ densationsvorrichtung 10 erfolgen kann. Das hierbei ge­ bildete Kondensat kann dann in der geschilderten Weise mittels des (barometrischen) Fallrohrs aus dem Rektifi­ zierungssystem abgezogen werden. Als Alternative können die nicht-kondensierten Dämpfe aus der Rückflußkondensa­ tionsvorrichtung 9 ohne Hindurchleiten der Dämpfe durch die Kondensationsvorrichtung 10 zur Gewinnung eines Pro­ duktes direkt dem Vakuumrotationskühler 13 zugeführt wer­ den. Diese Betriebsvarianten stellen zweckmäßige Ausfüh­ rungsformen des Verfahrens gemäß der Erfindung dar.

In einem erfindungsgemäß benutzten Rektifizierungssystem sollten vorzugsweise sämtliche Vorrichtungen, Leitungen und sonstige Einrichtungen zur Handhabung und Verarbeitung der aufgeschmolzenen Charge mit Ummantelungen versehen sein, damit die betreffenden Vorrichtungen oder Einrichtungen auf einer über dem Schmelz- oder Fließpunkt der jeweils zugeführten organischen Verbindung gehalten werden können. Durch die Ummantelungen wird zur Erwärmung der genannten Vorrichtungen und Einrichtungen ein eine hohe Temperatur (wegen des hohen Schmelz- oder Fließpunkts der zu be- oder verarbeitenden organischen Verbindung) aufweisendes Heiz­ medium umgewälzt. Das zu einer geeigneten Vorwärmung der Rektifiziersäule vor Beginn der eigentlichen Rektifizierung verwendete Heizmedium kann nach dem Vorwärmen vollständig aus der Ummantelung abgelassen werden, wenn eine thermi­ sche Isolierung der Rektifiziersäule gegen die umgebende Atmosphäre lediglich durch ein um die Ummantelung der Rek­ tifiziersäule vorgesehenes thermisches Isoliermaterial er­ reicht werden kann.

Erfindungsgemäß lassen sich hochschmelzende, hochsiedende Verbindungen, deren Reinigung bisher große Schwierigkeiten bereitete, ohne Vorbehandlung zur Entfernung niedriger sie­ dender Verunreinigungen von der zugeführten organischen Verbindung durch Rektifizierung reinigen. Die betreffenden Bestandteile lassen sich kontinuierlich, ohne Schwierig­ keiten und in stabiler Weise aus dem Rektifiziersystem ab­ ziehen, ohne das Druckgleichgewicht des Rektifiziersystems zu stören. Auf diese Weise läßt sich erfindungsgemäß die Reinigung in höchst wirtschaftlicher Weise durchführen. Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher veran­ schaulichen.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus Aminoanthrachinonen der folgenden Zusammen­ setzung:

Anthrachinon
1,4 Gew.-%
1-Aminoanthrachinon	75,2 Gew.-%
2-Aminoanthrachinon	1,0 Gew.-%
1,5-Diaminoanthrachinon	6,0 Gew.-%
1,8-Diaminoanthrachinon	4,8 Gew.-%
Andere Diaminoanthrachinone	8,7 Gew.-%
Unbekannte Bestandteile	2,9 Gew.-%

wird kontinuierlich mit einer Zufuhrgeschwindigkeit von 10 kg/h einem mit einem Rührwerk ausgestatteten Schmelztank 2 zugeführt und darin aufgeschmolzen.

Das aufgeschmolzene Gemisch wird mittels einer Zufuhrpumpe 4 dem untersten Teil einer Rektifiziersäule 8 zugespeist und zusammen mit einem Rücklauf aus der Rektifiziersäule 8 in einem an das untere Ende der Rektifiziersäule angeschlosse­ nen Dünnfilm- oder -schichtverdampfer 5 teilweise verdampft. Vom unteren Ende des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers 5 werden kontinuierlich mittels eines (barometrischen) Fall­ rohrs durch eine an das untere Ende des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers angeschlossene senkrechte Leitung mit einer Geschwindigkeit von 2,9 kg/h Bodenfraktionen der fol­ genden Zusammensetzung:

1-Aminoanthrachinon
14,6 Gew.-%
2-Aminoanthrachinon	1,7 Gew.-%
1,5-Diaminoanthrachinon	20,5 Gew.-%
1,8-Diaminoanthrachinon	16,3 Gew.-%
Andere Diaminoanthrachinone	29,5 Gew.-%
Unbekannte Bestandteile und thermische Abbauprodukte	17,4 Gew.-%

abgezogen, einem mit einem Rührwerk ausgestatteten Kühlwas­ sertank 7, in dem die Wasseroberfläche dauernd gründlich be­ wegt wird, zugeführt und zu in Wasser suspendierten Teilchen verfestigt.

Der Säulenoberdruck beträgt 20 hPa. Die Heiz­ temperatur des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers 5 beträgt 330°C.

Die in dem Dünnfilm- oder -schichtverdampfer 5 erzeugten Dämpfe werden in der Rektifiziersäule 8 rektifiziert. Die Rektifiziersäule ist bis zu einer Höhe von 3,0 m mit einem Packungsmaterial niedrigen Druckgefälles gefüllt und besitzt einen Destillations(wirkungs)grad von etwa 10 theoretischen Böden. Die Außenseite der Säule ist zur thermischen Isolie­ rung ummantelt, wobei durch den Mantel ein Heizmedium strö­ men gelassen wird.

Die Säulenobertemperatur beträgt 275°C. Durch einen Rück­ flußkühler 9 wird ein 255°C heißes Heizmedium laufen gelassen, um die am oberen Ende der Rektifiziersäule ab­ destillierenden Dämpfe teilweise zu kondensieren und um das gebildete Kondensat der Rektifiziersäule als Rückfluß wieder zuzuführen. Das geschätzte Rückflußverhältnis beträgt 1,5/1,0.

Die den Rückflußkühler 9 verlassenden Dämpfe werden in ei­ ner Teilkondensationsvorrichtung 10 durch Hindurchleiten eines 255°C heißen Heizmediums weiter teilweise kondensiert.

Das hierbei erhaltene Teilkondensat folgender Zusammenset­ zung:

Anthrachinon
0,8 Gew.-%
1-Aminoanthrachinon	98,2 Gew.-%
2-Aminoanthrachinon	1,0 Gew.-%
Diaminoanthrachinone	praktisch 0

wird mittels eines (barometrischen) Fallrohrs mit einer Ge­ schwindigkeit von 3,7 kg/h ins Freie abgezogen und durch Verfestigen und Pelletisieren mittels eines Flockenbildners 12 in Form eines horizontalen Bandes gewonnen.

Die nicht-kondensierten Dämpfe aus der Teilkondensations­ vorrichtung 10 werden zu einem Vakuumrotationskühler 13 geleitet. Letztlich erhält man unter Hindurchleiten von 20°C kaltem Wasser durch die Kühltrommeln des Vakuumrota­ tionskühlers mit einer durchschnittlichen (Austrag)geschwin­ digkeit von 3,4 kg/h eine verfestigte pulverförmige Masse der folgenden Zusammensetzung:

Anthrachinon
3,1 Gew.-%
1-Aminoanthrachinon	96,6 Gew.-%
2-Aminoanthrachinon	0,3 Gew.-%
Diaminoanthrachinone	praktisch 0

Im gesamten Rektifizierungssystem werden diejenigen Teile, durch die das aufgeschmolzene Gemisch geleitet wird, ther­ misch isoliert, indem durch die Ummantelungen dieser Tei­ le ein Heizmedium einer Temperatur von 285°C oder darüber strömen gelassen wird.

Beispiel 2

Ein Gemisch aus Anthrachinonen der folgenden Zusammenset­ zung:

Anthrachinon
2,0 Gew.-%
1-Aminoanthrachinon	75,9 Gew.-%
2-Aminoanthrachinon	3,2 Gew.-%
1,5-Diaminoanthrachinon	4,4 Gew.-%
1,8-Diaminoanthrachinon	3,3 Gew.-%
Andere Diaminoanthrachinone	8,1 Gew.-%
Unbekannte Bestandteile	3,1 Gew.-%

wird mit einer (Zufuhr)geschwindigkeit von 12 kg/h konti­ nuierlich einem Vorwärmschneckenförderer 1 zugeführt, da­ rin auf eine Temperatur von 200°C vorgewärmt, danach kon­ tinuierlich einem mit einem Rührwerk ausgestatteten Schmelz­ tank 2 zugeführt und darin aufgeschmolzen.

Das aufgeschmolzene Gemisch wird aus einem Schmelzebehäl­ ter 3 mittels einer Förderpumpe 4 zum unteren Teil einer Rektifiziersäule 8 geleitet und zusammen mit dem Rücklauf aus der Rektifiziersäule 8 in dem Dünnfilm- oder -schicht­ verdampfer 5, der an den Boden der Rektifiziersäule 8 ange­ schlossen ist, teilweise verdampft. Vom unteren Ende des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers 5 werden mittels eines (barometrischen) Fallrohrs in der an das untere Ende des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers angeschlossenen senk­ rechten Leitung mit einer (Ablaß)geschwindigkeit von 3,9 kg/h die Bodenfraktionen des Dünnfilm- oder -schichtver­ dampfers 5 an die Atmosphäre abgezogen, einem Kühlwasser­ tank 7, in dem die Wasseroberfläche dauernd gründlich be­ wegt wird, zugeführt und entsprechend Beispiel 1 zu in Wasser suspendierten Teilchen verfestigt. Diese besitzen folgende Zusammensetzung:

1-Aminoanthrachinon
22,5 Gew.-%
2-Aminoanthrachinon	7,1 Gew.-%
1,5-Diaminoanthrachinon	12,9 Gew.-%
1,8-Diaminoanthrachinon	9,7 Gew.-%
Andere Diaminoanthrachinone	23,7 Gew.-%
Unbekannte Bestandteile und thermische Abbauprodukte	24,1 Gew.-%

Der Säulenoberdruck beträgt 13,3 hPa. Die Heiztemperatur des Dünnfilm- oder -schichtverdampfers 5 beträgt 320°C.

Die in dem Dünnschicht- oder -filmverdampfer 5 entstande­ nen Dämpfe werden in der Rektifiziersäule 8 rektifiziert. Die Rektifiziersäule ist bis zu einer Höhe von 2,0 m in Richtung der Anreicherung und bis zu einer Höhe von 1,0 m in Abstreifrichtung mit einem Packungsmaterial niedrigen Druckgefälles gefüllt. Die geschätzte Zahl theoretischer Böden beträgt in Anreicherungsrichtung 6, in Abstreifrich­ tung 2. Die Säule ist ähnlich Beispiel 1 auf ihrer Außen­ seite ummantelt, um mittels eines in dem Mantel strömen­ den Heizmediums eine thermische Zwangsisolierung zu schaf­ fen.

Die Säulenobertemperatur beträgt 266°C. Die aus der Rekti­ fiziersäule abdestillierenden Dämpfe werden in einem von einem Heizmedium einer Temperatur von 252°C durchströmten Rückflußkühler 9 teilweise kondensiert. Das gebildete Kon­ densat wird in die Rektifiziersäule als Rückfluß rückge­ führt. Das geschätzte Rückflußverhältnis beträgt 1,0/1,0.

Sämtliche den Rückflußkühler 9 verlassenden Dämpfe werden direkt einem Vakuumrotationskühler 13 zugeführt und darin durch Hindurchleiten von 70°C warmem Wasser durch die Kühl­ trommel des Vakuumrotationskühlers gekühlt. Hierbei erhält man mit einer durchschnittlichen (Austrag)geschwindigkeit von 8,1 kg/h eine verfestigte pulverförmige Masse der fol­ genden Zusammensetzung:

Anthrachinon
2,8 Gew.-%
1-Aminoanthrachinon	96,2 Gew.-%
2-Aminoanthrachinon	1,0 Gew.-%
Diaminoanthrachinone	praktisch 0

In dem gesamten Rektifizierungssystem sind diejenigen Tei­ le, die von dem aufgeschmolzenen Gemisch durchströmt wer­ den, thermisch isoliert, indem durch die Ummantelung dieser Teile ein Heizmedium einer Temperatur von 285°C oder darüber strömen gelassen wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Reinigung einer rohen, hochschmelzenden und einen hohen Kochpunkt aufweisenden Verbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man die jewei­ lige rohe organische Verbindung aufschmilzt, die ge­ bildete Schmelze einer bei einem Druck von 400 bis 40 000 Pa gehaltenen Rektifikationszone zuführt, die am oberen Ende der Rektifikationszone ab­ destillierenden Dämpfe zur Gewinnung einer gereinigten organischen Verbindung kondensiert, indem man die Dämpfe einer am oberen Ende der Rektifikationszone vorgesehenen Rückflußkondensationszone zuführt und dort einen Teil der Dämpfe zu einem der Rektifikations­ zone zugeführten Kondensat kondensiert, die restlichen, nichtkondensierten Dämpfe einer an die Rückflußkonden­ sationszone angeschlossenen Teilkondensationszone zu­ führt und dort einen Teil oder den Hauptteil der Dämpfe zu einem anschließend aus der Teilkondensationszone über eine an den Auslaß der Teilkondensationszone ange­ schlossene und ein (barometrisches) Fallrohr bildende Leitung aus der Rektifikationszone ausgetragenen Konden­ sat der gereinigten Verbindung kondensiert und schließ­ lich die restlichen nichtkondensierten Dämpfe mit einen niedrigeren Kochpunkt aufweisenden Verunreinigungen einer Vakuumrotationskühlzone oder einer Gesamtkonden­ sationszone zuführt, und höhersiedende Verunreinigungen und/oder nicht flüchtige Verunreinigungen aus einer am unteren Ende der Rektifikationszone vorgesehenen, aus einem mit Rührflügeln ausgestatteten Dünnfilmver­ dampfer bestehenden Aufwärmzone über eine an einen Auslaß der Aufwärmzone angeschlossene Leitung abzieht, wobei die Leitung ein (barometrisches) Fallrohr bilden soll.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Aufschmelzen durchführt, indem man die ge­ gebenenfalls auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt vorgewärmte rohe organische Verbindung in Pulver- oder Granulatform einer Schmelzzone zuführt und darin auf­ schmilzt und daß man die Zufuhr (der Schmelze zur Rektifikationszone) mittels einer auf einer Temperatur nicht unterhalb des Schmelzpunkts der betreffenden organischen Verbindung gehaltenen Getriebe-, Schrauben- oder Kolbenpumpe durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von einer hochschmelzenden, einen hohen Kochpunkt aufweisenden organischen Verbindung eines Schmelzpunkts von 200 bis 300°C ausgeht.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als hochschmelzende, einen hohen Kochpunkt aufweisende organische Verbindung Anthrachinon oder ein Anthrachinon­ derivat verwendet.