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Zierfahren zur Gewinnung reinen Naphthalins Die Erfindung bezieht
sich auf die Reinigung von Naphthalin. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit
Verbesserungen von Verfahren und Einrichtungen für die Destillation von Naphthalin
enthaltendem Rohmaterial, welches aus den bei der Verkokung der Kohle entstehenden
Gasen gewonnen wird.
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Bei der üblichen Isolierung von Naphthalin aus einem entsprechenden
Ausgangsprodukt hat man bisher ein einfaches Destillationsverfahren angewendet,
welches auf die übliche Weise in, direkt beheizten, diskontinuierlich arbeitenden
Destillationsblasen durchgeführt wurde und bei .dem man weder dem Rücklauf noch
der Dephlegmatisierung der Destillationsdämpfe besondere Beachtung schenkte. Das
dabei entstehende Naphthalinprodukt machte gewöhnlich noch eine weitere Behandlung,
wie Umkristallisieren, Zentrifugieren und Heißpressen, notwendig, um auch nur ein
Naphthalinprodukt mit etwa 78° Schmelzpunkt zu erhalten, so daß man es erst durch
eine zusätzliche Waschung mit Säure und erneute Destillation auf einen hohen Reinheitsgrad
bringen konnte. Man hat zwar, um die Gewinnung von hTaphthalin zu vereinfachen,
mancherlei Verbesserungen eingeführt, wie indirekte Beheizung der Destillationsblase
mit Dampf, Destillation unter stark vermindertem Druck und Rückführung eines Teils
des Destillationsproduktes in
die Fraktionierungszone, um darin
ein bestimmtes Rücklaufverhältnis aufrechtzuerhalten. Alle diese Verbesserungen
haben, zwar die Ausbeute an Naphthalin erhöht, haben aber gleichzeitig neue unangenehme
Probleme aufgeworfen, die den glatten Ablauf des, Destillationsprozesses sehr stören.
So kann es z. B. vorkommen, daß trotz aller Vorsichtsmaßnahnien die das Vakuum erzeugenden
Einrichtungen durch auskristallisiertes Naphthalin verstopft werden. Ferner werden
die Leitungen und die. darinliegenden Pumpen, die das geschmolzene Naphthalin- als
Rücklauf in die Fraktioniersäule zurückführen, durch kristallisiertes Naphthalin
undicht oder zugesetzt, und außerdem besteht bei solchen Verfahren eine gewisse
Feuersgefahr zusamrnent mit verschiedenen anderen Komplikationen und Schwierigkeiten.
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Die Erfindung hat zum Ziel, diese Schwierigkeiten zu überwinden und
ein einwandfreies Naphthalin, dessen Schmelzpunkt wenigstens 74° beträgt, mittels,
einer einstufigen fraktionierten Destillation zu gewinnen.
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Gemäß der Erfindung wird aus einem Naphthalinausgangsprodukt, !beispielsweise
demRohnaphthalin aus dem Schlußkühler einer Kokereianlage, mittels einer fraktionierten
Destillation reines Naphthalin mit einem Schmelzpunkt nicht unter 74° da-durch gewonnen,
daß auf den Kopf der Fraktioniersäule eine niedriger als Naphthalin siedende und
mit Naphthalin praktisch nicht mischbare Flüssigkeit in einer solchen Menge gegeben
wird, daß die aufsteigenden Naphthalindämpfe wenigstens teilweise kondensiert werden
und die. eingeführte; Flüssigkeit verdampft wird und das innerhalb der Fraktioniersäule
kondensierte Naphthalin als Rücklaufflüssigkeit dient, während das aus der Fraktioniersäule
entweichende Dämpfegemi@sch einer Kondensations-und Abscheideeinriehtung zugeführt
wird.
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Bisher wurde so verfahren, daß man das für die fraktionierte Destillation
von Naphthalinprodukten benötigte Rücklaufverhältnis zwischen Kondensat und Dampf
dadurch in regelbarer Weise einstellte, daß man erbdestilliertes Naphthalin außerhalb
der Fraktioniersäule kondensierte und dann wieder in diese Säule zurückführte. Gemäß
der Erfindung wird jedoch im Gegensatz dazu das Rücklaufverhältnis in regelbarer
Weise dadurch eingestellt, daß man innerhalb der Fraktioniersäule einen gewissen
Betrag der entstandenen Dämpfe kondensiert, indem man eine Flüssigkeit, die mit
Naphthalin nicht mischbar ist und vorzugsweise einen niedrigeren Erstarrungspunkt
als Naphthalin hat, von außen unmittelbar in die Fraktioniersäule einführt. Dabei
wird die Verdampfungswärme der Naphthalindämpfe an die eingeführte Flüssigkeit abgegeben,
wodurch diese verdampft und gleichzeitig das Naphthalin kondensiert wird.
Danach fließt das Naphthalin durch die Fraktioniersäule als Rücklaufflüssigkeit
abwärts, während die Dämpfe der zusätzlich eingeführten Flüssigkeit aus der Fraktionversäule
zusammen mit gereinigtem Naphthalin erbdestilliert werden. Durch anschließende Kondensation
dieses Gemisches außerhalb der Fraktioniersäule -kann infolge der Nichtmischbarkeitder
Flüssigkeit mit Naphthalin diese mit den bekannten physikalischen Mitteln, wie Trennung
infolge unterschiedlicher spezifischer Gewichte, Zentrifugieren, Filtrieren u. dgl.,
yon. der Naphthalinfraktion isoliert werden. Es bleibt dann ein gereinigtes Naphthalin
übrig, und die zurückgewonnene zusätzliche Flüssigkeit (Hilfsflüssigkeit) kann wieder
in den; Kreislauf zurückgeführt werden.
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Die Erfindung umfaßt ferner eine neue Art der Kondensation des: Gemisches
aus Naphthalindämpfen und Hilfsflüssigkeit, welches aus der Fraktioniereinrichtung
entweicht. Das Naphthalin kann mit Hilfe der vorliegenden Erfindung auf eine einfache
Weise entweder in flüssiger oder fester Form von der Hilfsflüssigkeit isoliert werden,
wobei die dabei. benutzten Einrichtungen, wie Kondensator und Vakuumgeräte, frei
von Ablagerungen festen Naphthalins u. dgl. bleiben.
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In den Abbildungen ist eine bevorzugte Ausführungsform des neuen Verfahrens
'und eine Einrichtung zu seiner Durchführung dargestellt.
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Abb. i zeigt ein Schema einer Einrichtung zur Destillation von Naphthalin
unter entweder normalem oder herabgesetztem Druck; A#bb.2 zeigt ein Absperrorgan,
mit dem der Strom der Rücklaufflüssigkeit genügend fein geregelt werden kann.
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Es sei noch bemerkt, daß die für die Gewinnung reinen Naphthalins
benutzten naphthalinlialtiggen Rohmaterialien unter Umständen Fraktionen enthalten
können, die bei Temperaturen unterhalb und bzw. oder oberhalb des Siedepunktes des
Naphthalins sieden.
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Das Rohrnaphthalin wird. aus der Leitung 7 durch die Pumpe 8 und die
Leitung g in die diskontinuierlich arbeitende Destillationsblase io geleitet, die
mit einem Rohr 12 für direkte Zufuhr von Dampf und einer Heizschlange 13 für indirekte
Beheizung mit-Dampf versehen ist. Außerdem hat die Destillationsblase eine Abzugleitung
14 für die Destillationsrückstände.
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Die abdestillierten Dämpfe strömen durch die Dämpfeleitung 15 in die
Fraktioniersäule 16, in der sich. eine Anzahl von Glockenböden 17 befindet. Die
sich in der Säule kondensierenden, höhersiedenden Fraktionen werden aus der Fraktioniersäule
in die Destillations blase durch die Rücklaufleitung 18 zurückgeführt. Die niedriger
siedenden Fraktionen steigen .durch die Glockenböden in der Fraktioniersäule nach
oben und kommen; dabei in Kontakt mit Kondensat, welches sich auf den Glockenböden
angesammelt hat. Die fraktiondertenDämpfe verlassen die Säule 1b durch die Leitung
ig und gelangen durch den Regler 2o in den Kondensator g@i, in dem sie auf eine
bestimmte Temperatur abgekühlt werden. Die Kühlung des Kondensators geschieht indirekt
durch Wasser, welches! durch Zuführung von Dampf aus der Injekborleitung 22 beliebig
erwärmt und im Kreislauf durch :den Mantel des Kondensators gehalten, werden kann.
Das Wasser läuft durch die Leitung 2,3 wieder in, den. Kühler zurück und
vollführt so einen Umlauf im Gegenzeigers,
inn, wie es die Pf--ile
in der Zeichnung andeuten. Die Wasserumlaufeinrichtung ist außerdem noch mit einer
Wasserzu- und -überlaufleitung 24 bzw. 25 versehen. Durch Einstellung des Verhältnisses
zwischen Dampf und Wasser kann das Kondensat im Kühler 21 auf jede beliebige Temperatur
gebracht werden, z. B. .so, daß sowohl Naphthalin als auch Wasser in flüssiger Phase
aus dem Kondensatoraustreten, ,oder so, @daß das Naphthalin bis zur Kristallisation
abgekühlt wird, wobei das Wasser in diesem Fall dazu dient, die Naphthalinkristalle
aus dem Kondensator herauszuwaschen und diesen frei von Kristallansätzen zu halten.
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Das im Kondensator 2,1 anfallende Kondensat fließt durch die wärmeisolierte
Leitung 26 ab. Wenn es aus Vorlaufprodukten besteht, die normalerweise flüssig sind
und die unterhalb. von gereinigtem Naphthalin sieden, wird es durch die mit Ventil
versehene Leitung 2.7 in den Vorproduktabscheider 28 geleitet. Der Abscheider 28
äst mit einer Dekantiereinrichtung versehen, in der sich ,das Wasser von dem darauf
schwimmenden. Vorlaufprodukt abtrennen kann, wonach es durch die Syphonleitung 29
in einen; hier nicht dargestellten Sumpf abfließt. Der obenauf schwimmende Naphthalinvorlauf
wird durch,die Leitung 30, in der sich ein Beobachtungsfenster Sod befindet, um
zu kontrollieren, daß sich in dem abgezogenen Vorlauf kein Wasser mehr befindet,
dekantiert. Der Vorlauf wird mittels eines Proportionsreglers (Meßregler) 3.i entweder
durch die Leitung 3.2 dem Behälter 33 zugeführt, von dem er durch die Leitung 34
abgezogen werden kann, oder durch die Leitung 3.5 in den Pumpenbehälter 36, w o
er für die Rückführung in die Destillationssäule 16 wieder zur Verfügung steht,
falls dieses vorteilhaft sein sollte. Die Rückführung in die Destillationssäule
16 geschieht mit Hilfe der Pumpe 37 und der Rücklauflsitung, 38. Dadurch kann das
Rücklaufverhältnis im ersten Teil der fraktionierten Destillation, d. h. -,nenn
normalerweise flüssige Stoffe, deren Siedepunkte unter dem von Naphthalin liegen,
abdestilliert werden, entsprechend eingeregelt werden.
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Dieser Rücklauf kann jedoch nur so lange aufrechterhalten werden,
solange das abdestillierte Produkt aus Solvent-Naphtha besteht, welches bei gewöhnlichen
Temperaturen nicht kristallin ist und keine wärmeisolierten Einrichtungen oder Pumpen
benötigt, die bei hohen Temperaturen arbeiten. Sobald jedoch ,die Destillationsstufe
erreicht ist, in der reines Naphthalin anfällt, muß diese Art Rücklauf abgeschaltet
werden, weil diese Rücklaufflüssigkeit das Reinnaphthalinprodukt verunreinigen wiirde,
so daß das ganze Ergebnis der Destillation zunichte gemacht würde.
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Um die Destillation, die Kondensation und das Auffangen der abdestillierten
Fraktionen je nach Wunsch auch bei verschiedenen Unterdruckwerten durchführen zu
können, ist in der Einrichtung eine Dampfstrahlvakuumpumpe39.vorgesehen. Zwischen
der Vakuumpumpe 39 und den mit ihr verbundenen Leitungen liegt eindirekter Kühler
40, in welchem alle Gase und Dämpfe aus der Anlage einer plötzlichen Abkühlung mit
kaltem Wasser, das durch die Leitung 41 zugeführt und durch die Düse 42 zerstäubt
wird, unterworfen werden, ehe sie in die Pumpe gelangen. Infolge dieser plötzlichen
Abkühlung gelangen praktisch nur permanente Gase und die Dämpfe von niedrig siedenden
Flüssigkeiten in @die Vakuumpumpe 39, so daß diese nicht durch Kondensate beeinträchtigt
wird, was vor allen Dingen im Fall von Naphthalinkondensaten außerordentlich hinderlich
wäre.
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Wie aus ider Zeichnung zu ersehen ist, können der Kühler 4o und damit
auch die Vakuumpumpe 39 mittels der mit Ventilenversehenen Leitungen 43, 44 45,
46 und 48, jede für sich oder auch alle gemeinsam mit den Vorlaufabscheidern 28
und 33, mit dem Behälter 55 für das gereinigte Produkt und auch mit,dem Abscheidebehälter
52 verbunden werden. Die Leitungen 46 und 4,8 dienen dazu, die im Kühler 4o kondensierten
Flüssigkeiten wahlweise je nach Stellung der Ventile 47 und 49 entweder in den Produktenbehälter
55 oder den Abscheidebehälter 52 zu leiten. Der Abscheidebehälter 52 ist für die
Zwischendestillate vorgesehen, die einen Siedebereich zwischen dem von Solvent-Naphtha
und Reinnaphthalin haben. Die Zwischendestillate können sehr schlammig sein und
eine große Viskosität haben. Indem Abscheidebehälter 52 befindet sich ein Überlaufblech
56, über das das einfließende Kondensat fließen muß, wobei es durch aus (der Leitung
57 eingespritztes Wasser schnell abgekühlt wird. Dadurch wird das Naphthalinzwischenprodukt
verdickt und seine Abtrennung von begleitendem Wasser erleichtert. Der Abscheidebehälter
52 ist ferner noch mit einer Entlüftung 524 und Querblechen 5& und 59 versehen,
die an -der Decke bzw. am Bodendes Behälters befestigt sind und dazu dienen, die
sich im Behälter voneinander trennenden Stoffe zurückzuhalten, die entweder auf
den Boden ,des Behälters sinken oder auf dem Wasser obenauf schwimmen. Das Wasser
fließt durch die einstellbare Trennwand 6o, die praktisch alle sonstigen Destillate
zurückhält, so daß aus dem Abscheidebehälter nur klares Wasser durch die Leitungen
6,1 abfließt, das dann durch die Leitung 62 einem Abflußkanal zugeführt wird.
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Die im Ab@scheider 52 übrigbleibenden dickflüssigen oder festen Anteile
der Zwischendestillate werden entweder schon während: des Destillierprozesses oder
auch nachher durch indirekte Heizung mit Wasserdampf in der Heizschlange 63 wieder
geschmolzen und dann in die Destillierblase io durch die Leitung 64 mittels der
Pumpe 8 zurückgeführt. Dort werden sie erneut destilliert, um ihren N aphthalingehalt
zu gewinnen. Die Querbleche 58 und 59 und das Filterblech 6o sind entbehrlich, wenn
die öligen Fraktionen des Zwischenproduktes so beschaffen sind, daß sie in flüssiger
Phase von dem Wasseranteil schon durch das Vielfachrohr 6.i abgezogen werden können,
durch welches die Zwischenproduktfrakbionen über ein entsprechendes, Verbindungsrohr
in die Leitung 64 abdekantiert und in die Destillationsblase zurückgeführt werden
können.
Der bereits erwähnte Dekantierbehälber 55 für reines Produkt,
der mit einer Entlüftungsleitung 55a versehen ist, ist ebenfalls gegen Wärmeverlust
isoliert und hat außerdem am unteren Teil einen, mit Dampf beheizten Mantel, mittels
dessen das sich unten ansammelnde reine Produkt in flüssigem Zustand gehalten werden
kann. Das flüssige Reinprodukt wird aus ,dem Dekdntierbehälter 55 durch die isolierte
Heberleitung 65 abgezogen und mittels Pumpe 66 in den Sammelbehälter 67 geleitet,
in dem sich eine Heizschlange 68 befindet, um das Produkt zum Zweck der Verladung
in flüssigem Zustand zu halten.
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Das Wasser, welches noch eine geringe Menge des Produktes enthält,
scheidet sich infolge seines unterschiedlichen spezifischen Gewichtes ab, schwimmt
obenauf und kann durch die Leitung 69 einem Behälter 7o zugeführt werden, .der mit
einer Wasserdüse 71 versehen ist, durch die das einströmende Wasser abgekühlt und
das mitgeführte Naphthalin verfestigt wird. Dadurch wird die Zurückhaltung des Naphthalins
durch den Filterschirm 72, der zum Zweck der Reinigung herausnehmbar ist, erleichtert.
Das auf diese Weise abgefilterte, praktisch naphthalinfreie Wasser kann ohne weiteres
durch (die Leitung 73 in den Abflußkanal geleitet werden.
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Um gemäß der Erfindung das Rücklaufverhältnis in der Fraktioniersäule
16 einstellen zu können, ist am Kopf der Fraktioniersäule ein Rohrsystem vorgesehen,
das eine bestimmte, einstellbare Menge Rücklaufflüssigkeit in die Kolonne zurückzuführen
gestattet. Zu diesem Zweck ist eine mit Ventil versehene Leitung 74 mit einer Quelle
für Rücklaufflüssigkeit, z. B. Wasser, verbunden, welche mit einer bestimmten Geschwindigkeit,
die durch eine genaue Einstellung des, Ventils 75 gegeben ist, in ,die Fraktioniersäule
hineinfließt. Das Ventil 75, das in der Abb. 2, in vergrößertem Maßstab dargestellt
ist, weist einen Zeiger 76, der mit der Drehachse des, Ventils gekoppelt ist, und
ferner eine Skala 77 auf, wodurch die genaue Einstellung des Ventils vereinfacht
wind. In -dem Zuleitungsrohr befindet sich ferner ein Strömungsmesser 78, der die
in dem Rohr herrschende Geschwindigkeit abzulesen gestattet und die genaue Einstellung
der erforderlichen Strömungsgeschwindigkeit unterstützt. Das Wasser gelangt durch
die Leitung 79 in die Fraktioniersäule und wird dort, wenn es nveckmäßig sein sollte;
durch Verteilerdüsen 8o fein verteilt, um einen wirkungsvollen Kontakt mit den aufsteigenden
Dämpfen zu erhalten.
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Das eigentliche Rohmaterial, beispielsweise naphth-alinhaltiges,schweres
Solvent-Naphtha oder Rohnaphthalin, wie es im Endkühler einer Kokerei anfällt, wird
in der Destillierblase ro. -durch direkte und indirekte Erwärmung verdampft. Die
Dämpfe gelangen in .die Destilliersäule 16, und werden dort in Fraktionen zerlegt,
wobei die schwereren Dämpfe zuerst selektiv kondensiert werden und in die Destillierblase
ro zurücklaufen, während die Dämpfe der niedrigsiedenden Bestandteile, z. B. leichtes
Solvent-Naphtha, aufwärts steigen und eventuell über Kopf aus der Säule 16 herausgehen,
durch die Dämpfeleitung z9 bei geöffnetem Ventil 2o in den Kühler 21 gelangen und
dort verflüssigt werden. Um nun den Dampfaufwand herabzusetzen, ist es zweclcmäßig,
die Destillation der Bestandteile, die beträchtlich unterhalb von Naphthalin sieden,
in der Destillationsblase 16 unter Vakuum, z. B. bei etwa z4o mm Hg, absolut vorzunehmen.
Das Vakuum wird mittels der Dampfstrahlpumpe 39 erzeugt, die über das geöffnete
Ventil 44a und die Leitung 44 mit dem Ausgang des Kondensators 2 1 verbunden ist.
Während der Destillation der niedriger als Naphthalin siedenden Bestandteile des
Naphthalinrohmaterials wird ein Teil des Kon:den--sats aus den Behältern 28 und
33 zweckmäßigerweise in die Fraktioniersäule zurückgeführt. Das Rücklaufverhältnis
wird mittels der Meßpumpe 3z eingestellt, die eine gewisse Menge Kondensat in den
Pumpenbehälter 36 fördert, das anschließend durch die Leitung 38 auf den Kopf der
Säule 16 zurückgeführt wird. Erst wenn. praktisch die ganze leichte Solventfraktion
aus der Beschickung entfernt ist und,das Naphthalin in den Destillationsdämpfen
erscheint, wird die Rückführung der Solvent-Naphtha-Fraktion in dieFraktionierkolonne
unterbrochen. Die die Vakuumpumpe mit dem Abscheider 28 verbindende Leitung 43 und
die die Leitung 26 mit dem Abscheider 28 verbindende Leitung 27 werden geschlossen,
der Zufluß kalten Wassers zum Kühler 21 verringert und Wasserdampf durch die Injelctordüse22:
in das Kühlwasser eingeblasen, wodurch eine Temperaturerhöhung auf einen Wert, der
gerade. oberhalb des Schmelzpunktes des Naphthalins liegt, stattfindet.
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Das Naphthalin kann jetzt aus dem Rest der Beschickung ab-destilliert
werden, gegebenenfalls unter Anwendung von Vakuum, jedoch müssen, um ein Naphthalinprodukt
hohen Reinheitsgrades zu erhalten, die sogenannten Naphthalinzwischenprodukte aus
dem Destillabionsrest entfernt werden. Diese Naphthalinzwischenprodukte sind Mischungen
von Naphthalin und arideren Bestandteilen, deren Destillationsbereich näher an dem
.des keinnaphthalins als an dem der Solvent-Naphtha liegt.
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Die Einleitung -der den Rücklauf erzeugenden, mit Naphthalin nicht
mischbaren Flüssigkeit in die Fraktioniersäule geschieht am besten auf einem der
Glockenböden. Wenn es zweckmäßiger ist, kann man diese Flüssigkeit auch unter Druck
in die heißen Dämpfe hineinspritzen. Es ist auch möglich, diese Flüssigkeit an irgendeinem
anderen bevorzugten Punkt in die Fraktioniersäule einzubringen. Auf jeden Fall aber
muß die Zuführung im oberen, Teil der Fraktioniersäule erfolgen.
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Die auf diese Weise eingeführte, mit Naphthalin nicht mischbare Flüssigkeit
wird bei Berührung mit den heißen Destillationsdämpfen, die in der Fraktioniersäule
aufsteigen, fast augenblicklich verdampft. Dadurch wird ein entsprechender Teil
der aufsteigenden Dämpfe kondensiert, und dieses Kondensat wirkt dann sozusagen
als Rüclclaüfflüssigkeit für weitere Mengen von Destillationsdämpfen. Die nicht
mischbare Flüssigkeit wird vorzugsweise,
jedoch nicht notwendig,
in solchen Mengen in die Fraktioniersäule eingeführt, daß praktisch alle Flüssigkeit
momentan verdampft werden kann. Auf diese Weise wird ein unkontrollierbares Schwanken
des Gleichgewichtes an den Stellen unterhalb dess Eintrittes der unmischbaren Flüssigkeit
vermieden. Die Kondensation der Destillationsdämpfe durch die direkte Verdampfung
einer mit ihnen nicht mischbaren Flüssigkeit ist ein einfaches und genaues Mittel,
die Menge der erzeugten Rücklaufflüssigkeit zu regeln. Insbesondere ist im Fall
der Naphth-alindestillation dieses Verfahren geeignet, die außerhalb der eigentlichen
Destillationszone notwendigen teuren Kondensations- und Pumpeinrichtungen für die
Rückführung der heißen Naphthalinflüssigkeit in die Fraktioniersäule überflüssig
zu machen. Ferner wird durch diese Art des Rücklaufes der Verbrauch an Wasser, der
bei indirektem Kontakt für eine gewisse Menge Rücklaufflüssigkeit notwendig wäre,
auf wenigstens ein Sechstel herabgesetzt, ganz abgesehen davon:, daß beträchtliche
Kosten für die Pumpanlagen erspart werden, die Feuersgefahr herabgesetzt wird und
kein Abscheiden festen Naphthalins in den Umlaufeinrichtungen stattfindet.
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Während des Teils der Destillationsperiode, während dessen das Naphtltal-inzwischenprodukt
aus der Destillierblase abdestilliert wird, besteht das Destillat aus einem Gemisch
von Naphthalin und hochsiedenden Ölen u. dgl. Es hat einen vergleichsweise niedrigen
Schmelzpunkt und ist mit Dämpfen der den Rücklauf erzeugenden, nicht mischbaren
Flüssigkeit, in diesem Fall Wasser. vermischt. Dieses Dämpfegemisch fließt nach
Kondensation durch @die isolierte Leitung 5o (die Ventile 50a und 5 i sind geöffnet,
und das Ventil 53 ist geschlossen) in :den Zwischenproduktabscheider 52. Die plötzliche
Abkühlung durch Besprühen mit Wasser bewirkt Kristallisation einer gewissen Menge
Naphthalin aus -dem Destillationsgemisch. Es tritt eine Aufspaltung des Destillationsgemisches
in verschiedene Fraktionen auf, .die entweder nach oben steigen oder in den wäßrigen.
Begleiter absinken. Je gleichmäßiger die Kristallgröße .des ausgeschiedenen Naphthalins
ist, je leichter ist es möglich, das begleitende Wasser durch geeignete Betätigung
der Ventile der Mehrfachrohre 6i abzuziehen. Nach Abtrennung des Wassers werden
die Zwischenprodukte im Abscheider 52 geschmolzen und dann in die Destillierblase
io zurückgeführt, um weiteres Reinnaphthalin daraus zu gewinnen.
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Sobald sich bei der Destillation zeigt, daß der nicht wäßrige Anteil
der Destillationsdämpfe aus einem Naphthalinprodukt besteht, dessen Schmelzpunkt
nicht unter 7d.° liegt, werden die Ventile .49 und 5 1 geschlossen und die
Ventile 47 und 53 geöffnet, wodurch das gereinigte Naphthalindestillat in den mit
einer Heizschlange versehenen Behälter 55 für gereinigtes Produkt geleitet wird,
wo es sich in. geschmolzenem Zustand ansammelt.
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Ein wichtiges Kennzeichen der neuen, verbesserten Methode der Raffination
von naphthalinhalti-,#en Rohstoffen durch fraktionierte Destillation ist die Anwendung
der bisher unbekannten Feststellung, daß ein Naphthalindestillat mit einem Schmelzpunkt
von wenigstens 7q.° (das bedeutet, daß nur ein kleiner Anteil Verunreinigungen niedrigeren
spezifischen Gewichtes-darin, enthalten ist) im geschmolzenen Zustand ein spezifisches
Gewicht hat, das ausreichend größer als das von Wasser bei d`rsell)°n Temperatur
ist, so daß das Naphthalin darin untersinkt und ein praktisch wasserfreies Naphthalin
aus dem Flüssigkeitsgemisch in einfacher Weise dadurch isoliert werden kann, daß
man die sich absetzende Naphthalinflüssigkeit unterhalb der darauf befindlichen
Wasserschicht abzieht. Dies trägt sehr zum reibungslosen Ablauf des Verfahrens bei
und macht eine besondere Arbeitsstufe überflüssig, in der bisher mit Hilfe von Kristallisierpfannen
oder anderen Mitteln !die Wasser-Naphthalin-Mischung nachträglich in ihre Bestandteile
zerlegt werden mußte. Die Tatsache, daß man bei dem erfindungsgemäßen. Verfahren
das Rein-Z> unmittelbar in flüssiger Form gewinnt, ist von besonderer Bedeutung
für den Fall, daß man für die katalytische Umwandlung des Naphthalins in andere
Produkte große Mengen von Naphthalin in geschmolzenem Zustand in wärmeisolierten
Kesselwagen verschicken möchte. Durch erfindungsgemäße Auswertung der Feststellung,
daß ein destilliertes Naphthalinprod:ukt, welches einen Schmelzpunkt hat, der nicht
wesentlich unter 7.4° liegt (das: bedeutet einen Reinheitsgrad, der für die meisten
katalytischen Prozesse ausreichend ist), aus einer Mischung mit Wasser in einfacher
Weise durch Absetzen in wasserfreier Form gewonnen werden kann, ist es möglich,
das so gewonnene flüssige Reinnaphthalin direkt vom Kondensator in die Kesselwagen
zu leiten. Auf diese Weise werden zusätzliche Kosten für besondere Abscheider, Kristallisatoren
oder Schmelzbehälter vermieden, die notwendig wären, um das. Naphthalinprodukt für
die handelsübliche Verwendung zuzubereiten. Es kommt noch hinzu, daß die untere
Lage des heißen, geschmolzenen Naphthalins stets unter einer Schutzschicht von darauf
schwimmendem Wasser gehalten wird, wodurch Verluste an die Atmosphäre und Störungen
durch Sublimierung des Produktes auf den benachbarten Wänden verhindert werden.
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Die Kondensation der abdestillierten Fraktionen mit relativ hohem
Naphthalingehalt unter Vakuum und bei erhöhter Temperatur, z. B. oberhalb des Schmelzpunktes
von Naphthalin, verursacht in den Dämpfen und permanenten Gasen, die aus dein Kondensator
2i durch die Leitungen 44 und .15 zur Vakuumpumpe 39 fließen, eine hohe Konzentration
an Naphthalindämpfen, die, wenn sie in die Vakuumpumpe gelangen würden, entweder
in die freie Atmosphäre entweichen könnten und infolgedessen verloren wären oder
sich in der Pumpe ansetzen und diese für die Erzeugung des Vakuums unbrauchbar machen
könnten. Deshalb ist gemäß der Erfindung vor der Vakuumpumpe ein besonderer Kondensator
d.o vorgesehen, in welchem das Gemisch aus Dämpfen und permanenten Gaseis sn
-direkten
Kontakt mit einem feinverteilten Wasserstrahl gebracht wird, der durch die Leitung
4i in die Verteilerbrause 42 gelangt. Dadurch wird ein möglicherweise störender
Naphthalinanteil niedergeschlagen und aus dem Kondensator 40 durch die Leitung 46
abgezogen und entweder dem Zwischenpro'dukbscheider 52 oder dem Behälter 55 für
gereinigtes Produkt zugeführt. Auf diese Weise werden also die aus dem Kondensator
21 entweichenden Naphthalindämpfe in benutzbarer Form wiedergewonnen, und ferner
wird ein störungsfreier Betrieb der Vakuumpumpe- auch bei lang anhaltender Betriebsdauer
gewährleistet.
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Die Höhe des Vakuums, bei dem d ie fraktionierte Destillation in der
Säule 16 stattfindet, wird durch die Kondensationstemperatur des Naphthalin-Wasserdampf-Gemisches
bestimmt. Wenn die Kondensationstemperatur im Kondensator 21 auf die Gewinnung flüssigen
Naphthalins eingestellt wird, beträgt wegen des vergleichsweise hohen Dampfdruckes
des Wasseranteils der Destillationsdämpfe bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes
von Naphthalin das höchstmögliche Vakuum in der Fraktioniersäule etwa 480 mm Hg
absolut. Bei allmählicher Erhöhung des Vakuums in der Fraktioniersäule über den
umgegebenen Wert hinaus und gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer für die Verflüssigung
des Naphthalins ausreichenden Temperatur im Kondensatotr ai steigt,der in den direkten
Kühler 40 übergeführte Naphthalinanteil an und kristallisiertdort. Wenn,das Vakuum
in der Fraktioniersäuleden, Wert von etwa 360 mm Hg absolut erreicht hat,
entsteht im Kühler 2i kein. flüssiges Naphthalin mehr, vielmehr wird alles Naphthalin
im Kühler 4o in fester Form abgeschieden.. Durch Einstellung des Vakuums läßt sich
also das. Verhältnis von flüssigem zu kristallisiertem Naphthalin beliebig einstellen.
Will man, jedoch bevorzugt nur kristallisiertes Produkt erzeugen, so kann man natürlich
den Kondensator 21 durch Schließen der Ventile 2o und 44a umgehen. Die Destillationsdämpfe
werden dann durch das geöffnete Ventil 45" und die Leitung 45 unmittelbar in den
Kühler 4o geleitet.
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Um die Destillationsblase io mit neuen Mengen zu behandelnden Rohmaterials
zu füllen, kann man dieses zuerst in den Abscheider 52 leiten, damit sich dort das
Rohprodukt mit dem Zwischenprodukt mischt, wonach .das Gemisch durch Leitung 64
und Pumpe 8 in die Blase io gefördert wird. Der Vorteil dabei ist der, daß sich
nur eine Naphthalinschicht bildet, wodurch die Isolierung des Naphtalins vom Wasser
erleichtert wird.
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Es hat sich gezeigt, daß,. wenn man das neue Verfahren der Vakuumdestillation
von Naphthalin so führt, @daß, nur flüssiges Naphthalinkondensat entsteht, .d. h.
bei einem Vakuum von etwa 480 mm Hg absolut, die Dampfkostenersparnis etwa. 30%
ausmacht. Wenn man nur kristallisiertes Naphthalin erzeugt, d. h. bei einem Vakuum
von etwa i4o mm Hg absolut, beträgt die Dampfkostenersparnis sogar 75 0/0, und man
benötigt keinen Träger- oder Abtreibedampf mehr. Das neue Kennzeichen des. oben
beschriebenen Verfahrens, nämlich die Erzeugung einer Rücklaufflüssigkeib innerhalb
der Fraktioniersäule, ist an sich sowohl bei normalem als auch herabgesetztem Druck
anwendbar, wobei -das Verfahren an sich ein Kreislaufverfahren darstellt.
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Wenn man gewöhnliches Endkühlernaphthalin, wie es- in Kokereiandagen
erzeugt wird, erfindungsgemäß behandelt, erhält man mit nur einer Destillabionsstufe
eine Ausbeute von etwa 65 % bei einem Schmalzpunkt des Naphthalins von 78'°. Arbeitet
man noch die Naphthalinzwischenprodukte auf, so kann man praktisch ,den gesamten
Naphthalingehalb aus dem Endkühler in gereinigtes Produkt überführen.