WO2016016375A1 - Verfahren zur herstellung von rieselfähigen und lagerstabilen dicarbonsäure-kristallen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von rieselfähigen und lagerstabilen dicarbonsäure-kristallen Download PDF

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WO2016016375A1
WO2016016375A1 PCT/EP2015/067519 EP2015067519W WO2016016375A1 WO 2016016375 A1 WO2016016375 A1 WO 2016016375A1 EP 2015067519 W EP2015067519 W EP 2015067519W WO 2016016375 A1 WO2016016375 A1 WO 2016016375A1
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WO
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dicarboxylic acid
acid crystals
crystals
process step
sdk
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/067519
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English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Menke
Franky Ruslim
Günter STEIDEL
Original Assignee
Basf Se
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
    • C07C51/43—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of the physical state, e.g. crystallisation

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK).
  • DK free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals
  • Dicarboxylic acids are important intermediates for the preparation of polymers, especially polyamides and polyurethanes.
  • dicarboxylic acids find use as food additives. Diesters of dicarboxylic acids are also used as plasticizers.
  • Dicarboxylic acids can be prepared, for example, by the oxidation of cyclic alcohols, cyclic ketones or mixtures of cyclic alcohols and cyclic ketones with oxidizing agents such as concentrated nitric acid or air. Methods for this purpose are described for example in DE 1 238 000.
  • adipic acid The most important dicarboxylic acid in terms of annual production is adipic acid. This is obtained industrially in two reaction steps starting from cyclohexane. In a first step, cyclohexane is oxidized with air to a cyclohexanol / cyclohexanone mixture (anolone mixture). After removal of unreacted cyclohexane, the anolone mixture is oxidized in a second step with concentrated nitric acid. It is also possible to oxidize the anolone mixture with air.
  • adipic acid can be obtained by hydrogenation of muconic acid (2,4-hexadienedicarboxylic acid) or by deoxygenation of glucaric acid.
  • the purification of the dicarboxylic acids is generally carried out by crystallization of the dicarboxylic acids from solution in a crystallizer.
  • the dicarboxylic acid crystals are subsequently transported by the crystallizer for drying in a drying device. From the drying device, the dicarboxylic acid crystals must be subsequently transported to a storage device.
  • dicarboxylic acid crystals described in the prior art often have the property to cake on prolonged storage in the heap to larger agglomerates.
  • the loosening of such caked dicarboxylic acid crystals is only below considerable mechanical effort possible.
  • hydrophilic carboxylic acid groups on the surfaces of the dicarboxylic acid crystals are responsible for the caking due to the formation of hydrogen bonds to the carboxylic acid groups of other dicarboxylic acid crystals.
  • Another problem is the transport of the dicarboxylic acid crystals from the crystallizer to the drying device and from the drying device to the storage device.
  • the resulting mechanical stress on the dicarboxylic acid crystals results in a comminution of the dicarboxylic acid crystals obtained in the crystallizer, i. Dicarboxylic acid crystals with a smaller particle size are formed.
  • This phenomenon is also called fines formation.
  • the associated widening of the crystal size distribution leads to problems during further processing due to the formation of dust. This can lead to product losses.
  • complex measures to ensure safety at work may be necessary.
  • the formation of fines is often associated empirically with a deterioration of the trickle (flowability) of the dicarboxylic acid crystals.
  • the formation of the fines is responsible for the caking of the dicarboxylic acid crystals during storage or favors this.
  • DE 1 618 796 describes several methods to hydrophobicize the surface of adipic acid crystals by the application of monocarboxylic acids and thereby prevent the formation of hydrogen bonds.
  • a disadvantage of this method is that the adipic acid must be added between 20 and 100 ppm of monocarboxylic acids which remain in the adipic acid crystals and thus make them unsuitable for applications with high purity requirements.
  • an additional process step in the Making the adipic acid crystals necessary, which makes these procedures time consuming and therefore expensive. The formation of fines is not prevented by this method.
  • 5,296,639 describes a process for the purification of adipic acid by crystallization, in which the crystal morphology is modified in such a way that the uptake of impurities during crystallization is reduced.
  • additives such as caproic acid or selected surfactants such as sodium dodecylsulfate, sodium dodecylsulfonate or sodium dodecylbenzenesulfonate are added.
  • a disadvantage of this method is that the additives typically have to be added in concentrations of more than 100 ppm up to 3% in order to achieve the desired effect.
  • the adipic acid crystals are usually inadmissibly contaminated.
  • surfactants also has the disadvantage that in the case of an accumulation by internal recycling of the solvent (usually water) they lead to foaming in systems, so that an application in concrete technical processes is usually difficult or even not at all is possible. Even with the method described in US Pat. No. 5,296,639, the formation of fines during the transport of the crystals can not be prevented.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a method which does not have the disadvantages of the prior art described above, or to a lesser extent. It should also be as simple and inexpensive to carry out.
  • the dicarboxylic acid crystals prepared according to the invention should not cake even after prolonged storage and retain their flowability.
  • DK free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals
  • a process for the preparation of free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals comprising the steps of a) crystallizing a dicarboxylic acid from a solution (L) containing a solvent (LM) and dissolved dicarboxylic acid in a crystallizer ( I) to obtain a suspension (S) containing suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) and a mother liquor (M) containing the solvent (LM) and dissolved
  • Process step c) by dense phase conveying system in a storage device (IV) under the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK). It has surprisingly been found that the average crystal size of the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) prepared by the process according to the invention is only slightly different from the mean crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) obtained in the suspension obtained in process step a) ( S) are different.
  • the average crystal size of the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) by at most 40%, preferably in order at most 25%, and more preferably at most 15% smaller than the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK).
  • fine fraction (F) is understood as meaning dicarboxylic acid crystals having a crystal size of ⁇ 100 ⁇ m.
  • the mechanical stress acting on the dicarboxylic acid crystals can surprisingly be significantly reduced by the process according to the invention compared to processes such as In the process according to the invention, the impingement which acts on the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) is surprisingly significantly reduced so that the abrasion Moreover, the dense phase conveying system used according to the invention surprisingly reduces the shear and frictional forces which act on the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) during the transport, so much that the Bil tion of fines (F) is also significantly reduced.
  • the shape of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) obtained in process step a) is substantially retained in the process according to the invention. Since the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) produced according to the invention contain significantly less fines (F), the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) have a good flowability and do not tend to cake. In addition, the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) prepared according to the invention have good storage stability.
  • “storage stability” is understood to mean that the positive properties of the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK), in particular their Flowability, even with prolonged storage, for example, over a period in the range of 1 day to 4 weeks to be preserved.
  • the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) thus do not cake or, to a lesser extent, even on prolonged storage than dicarboxylic acid crystals which are prepared by processes described in the prior art.
  • a mechanical loosening of the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) after prolonged storage is therefore not necessary, which makes the process according to the invention less time-consuming and therefore more cost-effective than the processes described in the prior art.
  • a dicarboxylic acid from a solution (L) containing a solvent (LM) and dissolved dicarboxylic acid is crystallized in a crystallizer (I) to obtain a suspension (S) containing suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) and a Mother liquor (M) containing the solvent (LM) and dissolved dicarboxylic acid.
  • a dicarboxylic acid is understood to mean both exactly one dicarboxylic acid and mixtures of two or more dicarboxylic acids, with exactly one dicarboxylic acid being preferred.
  • a solvent (LM) according to the invention is meant both exactly one solvent (LM) and mixtures of two or more solvents (LM).
  • the solution (L) can be provided by all methods known to those skilled in the art.
  • the dicarboxylic acid is first prepared by a method known to those skilled in the art.
  • the dicarboxylic acid is subjected to crude crystallization following its preparation. Processes for the crude crystallization of dicarboxylic acids are known to the person skilled in the art.
  • the dicarboxylic acid is first subjected to pure crystallization after crude crystallization and then process step a) is carried out.
  • Processes for pure crystallization are known to the person skilled in the art.
  • Process step a) is therefore also referred to as pure crystallization.
  • process step a) is the last crystallization of the dicarboxylic acid before the dicarboxylic acid is transferred to the storage device (IV).
  • the dicarboxylic acid crystals obtained after the crude crystallization or optionally after the recrystallization are completely dissolved in the solvent (LM) to prepare the solution (L).
  • the solution (L) then contains no suspended dicarboxylic acid crystals (sDK).
  • the dicarboxylic acid crystals obtained after the crude crystallization or optionally after the pure crystallization are dissolved incompletely in the solvent (LM) to prepare the solution (L).
  • the solution (L) then contains dicarboxylic acid crystals.
  • the dicarboxylic acid crystals may, for example, be the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK), fines (F) or seed crystals.
  • solution (L) may also contain suspended dicarboxylic acid crystals (sDK).
  • crystals encompasses all crystalline forms. “Crystals” therefore comprise not only single crystals but also, for example, crystal agglomerates, crystallites and crystal powders.
  • the solution (L) may contain suspended dicarboxylic acid crystals (SDK).
  • SDK suspended dicarboxylic acid crystals
  • the solution (L) in process step a) contains in the range from 20 to 60% by weight of dissolved dicarboxylic acid, preferably in the range from 30 to 50% by weight of dissolved dicarboxylic acid and particularly preferably in the range from 35 to 45% by weight .% dissolved dicarboxylic acid, based on the total weight of the solution (L).
  • the dissolved dicarboxylic acid contained in the solution (L) may contain all dicarboxylic acids known to those skilled in the art. It preferably contains a dicarboxylic acid of the general formula (I)
  • a d-Ci 2 alkanediyl is a hydrocarbon having two free valences and from 1 to 12 carbon atoms.
  • a Ci-Ci 2 -alkanediyl is a Bi radical having 1 to 12 carbon atoms.
  • the term "C 1 -C 2 -alkanediyl” encompasses both linear and cyclic as well as saturated and unsaturated alkanediyls having 1 to 12 carbon atoms and corresponding statements apply to a C 4 -C 8 -alkanediyl.
  • C 6 -C 4 -Arylene refers to an aromatic hydrocarbon having two free valences and from 6 to 14 carbon atoms. In other words, designated "C 6 - C 4 arylene". Bi an aromatic radical having 6 to 14 carbon atoms Corresponding statements apply to the C 6 -C 2 -arylene.
  • the dicarboxylic acid selected from the group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, sebacic acid, decanedicarboxylic acid and dodecanedicarboxylic acid.
  • the dicarboxylic acid selected from the group consisting of terephthalic acid, adipic acid and succinic acid, and particularly preferred as the dicarboxylic acid is adipic acid.
  • Suitable solvents are in principle all solvents (LM) known to the person skilled in the art.
  • the solvent (LM) contains at least one solvent selected from the group consisting of methanol, ethanol and water.
  • the present invention thus also provides a process in which the solvent (LM) in process step a) contains at least one solvent selected from the group consisting of methanol, ethanol and water.
  • the solvent (LM) contains at least 60% by weight of water, preferably at least 80% by weight of water, and most preferably at least 95 wt .-% water, each based on the total weight of the solvent (LM). Most preferably, the solvent (LM) is water.
  • crystallization of the dicarboxylic acid from the solution (L) is carried out according to the invention in a crystallizer (I).
  • a crystallizer In principle, all crystallizers known to the person skilled in the art are suitable as crystallizer (I).
  • a stirred vessel is preferably used as the crystallizer (I), comprising a vertical, cylindrical tank with side walls and a bottom, means for supplying the solution (L) and discharging the suspension (S), a coaxially arranged in the cylindrical tank guide tube and a coaxial having on the tank bottom arranged blade stirrer with rotating coaxial shaft and stirring blades, which promotes the solution (L) in the radial direction, so that a flow of the solution (L) in the manner of a loop reactor, wherein the peripheral speed of Blattrrockers 0.5 to 6 m / s and the power input into the solution (L) by the blade stirrer is 0.01 to 5 kW / m 3 .
  • the present invention thus also provides a process in which the crystallizer (I) used in process step a) is a stirred vessel which has a vertical, cylindrical tank with side walls and a bottom, means for feeding the solution (L) and discharging the solution Suspension (S), a coaxially arranged in the cylindrical tank guide tube and a coaxial arranged on the tank bottom blade stirrer with rotating coaxial shaft and stirring blades, which promotes the solution (L) in the radial direction, so that a flow of the solution (L) in Type of loop reactor sets, wherein the peripheral speed of Blattragiters 0.5 to 6 m / s, and the power input to the solution (L) by the blade stirrer is 0.01 to 5 kW / m 3 .
  • the cylindrical tank usually includes a lid.
  • the cylindrical tank has an inner diameter (D) and an inner height (H).
  • the internal height (H) is measured from the lowest point at the bottom of the cylindrical tank to the highest point on the lid of the cylindrical tank.
  • the ratio of the inner height (H) to the inner diameter (D) of the cylindrical tank, H / D, is preferably in the range of 1 to 6, particularly preferably in the range of 2 to 4.
  • the guide tube is arranged in the cylindrical tank so that a free space is maintained both between the lid of the cylindrical tank and the guide tube and between the bottom of the cylindrical tank and the guide tube. Between the side walls of the cylindrical tank and the outer wall of the coaxially arranged in the cylindrical tank guide tube, an annular space is formed.
  • the solution (L) can flow in the crystallizer (I) both through this annular space and through the guide tube. According to the invention, it flows in the manner of a loop reactor in the crystallizer (I). This means that the solution (L) flows axially both through the guide tube and through the annular space. Between the bottom of the cylindrical tank and the guide tube, and between the lid of the cylindrical tank and the guide tube, the solution (L) flows radially.
  • the guide tube has a diameter (D L ).
  • the ratio of the diameter (D L ) of the guide tube to the inner diameter (D) of the cylindrical tank, D L / D, is preferably in the range of 0.2 to 0.8, particularly preferably in the range of 0.3 to 0.7.
  • the guide tube may also include baffles.
  • Strombrecher as such are known in the art. According to the invention, it is possible to use all of the baffles known to the person skilled in the art.
  • the blade stirrer arranged on the tank bottom can be arranged between the bottom of the cylindrical tank and the guide tube. It is also possible that it is arranged inside the guide tube at the bottom of the cylindrical tank. Preferably, the blade stirrer is arranged between the bottom of the cylindrical tank and the guide tube.
  • Suitable blade stirrers are, in principle, all blade stirrers known to those skilled in the art, with rotating coaxial shaft and stirrer blades. Suitable blade stirrers are For example, in EP 1 208 905, and WO 2004/058377 described.
  • the Blattrüher is selected from radial stirrers, Schrägblattrschreibern, turbine stirrers, propeller stirrers, anchor stirrers, helical stirrers and helical stirrers.
  • the power input of the blade stirrer into the solution (L) is in the range from 0.01 to 5 kW / m 3 , preferably in the range from 0.05 to 2 kW / m 3 and particularly preferably in the range from 0.1 to 0, 5 kW / m 3 .
  • the power input is defined as the ratio between the power (P) of the blade stirrer and the filling volume (V) of the vessel.
  • filling volume (V) is meant the volume of the solution (L) and the suspension (S) in the container.
  • the peripheral speed of the blade stirrer is understood to be the speed of the outer edge of the blade stirrer. According to the invention, the peripheral speed is in the range of 0.5 to 6 m / s, preferably in the range of 1 to 5 m / s, more preferably in the range of 1.2 to 4 m / s and most preferably in the range of 1.5 to 3.5 m / s.
  • the crystallization of the dicarboxylic acid from the solution (L) in the crystallizer (I) is usually carried out from a supersaturated solution (L).
  • a supersaturated solution (L) is understood to mean the solution (L) in which the concentration of the dissolved dicarboxylic acid contained in the solution (L) is greater than the solubility of the dicarboxylic acid in the solvent (LM) contained in the solution (L).
  • the solubility of the dicarboxylic acid in the solvent (LM) contained in the solution (L) depends on the temperature of the solution (L). It decreases with decreasing temperature. Therefore, the solution (L) in the crystallizer (I) can be supersaturated by cooling the solution (L).
  • the solution (L) in the crystallizer (I) is supersaturated by evaporative cooling.
  • Evaporative cooling is known to those skilled in the art, it can be considered as a combination of the two embodiments described above for supersaturating the solution (L).
  • the solvent (LM) contained in the solution (L) evaporates, and at the same time the solution (L) cools down and becomes supersaturated.
  • the solution (L) is cooled in the crystallizer (I).
  • the solution (L) is fed to the crystallizer (I) at a temperature in the range from 50 to ⁇ 100 ° C., preferably in the range from 60 to 90 ° C. and in particular in the range from 75 to 85 ° C.
  • the solution (L) is then cooled. This crystallizes the dicarboxylic acid from the solution (L) to obtain the suspension (S).
  • the temperature of the suspension (S) is in the discharge from the crystallizer (I) below the temperature at which the solution (L) was fed into the crystallizer (I).
  • the temperature of the suspension (S) during removal from the crystallizer (I) is preferably in the range from 30 to 70.degree. C., more preferably in the range from 45 to 65.degree. C. and particularly preferably in the range from 55 to 60.degree.
  • the crystallization of the dicarboxylic acid in the crystallizer (I) may be continuous or discontinuous. Preferably, it is continuous. In the case of continuous crystallization, the solution (L) is fed continuously to the crystallizer (I), while at the same time the suspension (S) obtained in the crystallization is continuously removed from the crystallizer (I).
  • the solution (L) transforms in the crystallizer (I) into the suspension (S).
  • the embodiments and preferences with regard to the solution (L) according to the invention relate to the solution (L) before crystallization, that is, upon entry of the solution (L) in the crystallizer (I).
  • the statements and preferences with regard to the suspension (S) relate according to the invention to the suspension (S) on exiting the crystallizer (I).
  • the amount of solution (L) supplied to the crystallizer (I) and the amount of suspension (S) discharged from the crystallizer (I) are preferably adjusted so that the residence time of the dicarboxylic acid in the crystallizer (I. ) is in the range of 0.1 to 8 hours, more preferably in the range of 0.1 to 4 hours, and most preferably in the range of 0.1 to 3 hours.
  • the residence time of the dicarboxylic acid is the time between the entry of the solution (L) containing the dissolved dicarboxylic acid into the crystallizer (I) and the outlet of the suspension (S) containing the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK). contains, from the crystallizer (I).
  • the residence time thus describes the time that the dicarboxylic acid remains in the crystallizer (I), regardless of the form of the dicarboxylic acid, ie, regardless of whether it is dissolved, for example, or present as dicarboxylic acid crystals in the crystallizer (I).
  • the suspension (S) is obtained in the crystallization of the dicarboxylic acid from the solution (L) in the crystallizer (I).
  • the suspension (S) contains the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) and the mother liquor (M) which contains the solvent (LM) and dissolved dicarboxylic acid.
  • the mother liquor (M) contains the same solvent (LM) and the same dissolved dicarboxylic acid as the solution (L).
  • the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) also contain the same dicarboxylic acid as the dissolved dicarboxylic acid contained in the solution (L). With respect to the dicarboxylic acid contained in the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK), therefore, the previously described embodiments and preferences apply correspondingly.
  • the present invention thus also provides a process in which the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in process step a) comprise a dicarboxylic acid of the general formula (I)
  • the present invention thus also provides a process in which the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in process step a) a dicarboxylic acid selected from the group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, sebacic acid , Decanedicarboxylic acid and dodecanedicarboxylic acid.
  • a dicarboxylic acid selected from the group consisting of terephthalic acid, isophthalic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, sebacic acid , Decanedicarboxylic acid and dodecanedicarboxylic acid.
  • the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in the suspension (S) is preferably in the range from 100 to 1500 ⁇ m, more preferably in the range from 200 to 1200 ⁇ m, and particularly preferably in the range from 300 to 1150 ⁇ m by laser diffraction.
  • the suspension (S) thus also contains fines (F) in addition to the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK).
  • the suspension contains (S) fines (F) in amounts ranging from 0.1 to 15% by weight, preferably in the range of 1 to 10% by weight, and more preferably in the range of 2 to 8% by weight. %, based on the total weight of suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) and fines (F), determined by laser diffraction.
  • Laser diffraction to determine the amount of fines and to determine the mean crystal size is known in the art as such.
  • the laser diffraction can be carried out, for example, on a suspension, the suspension medium used being, for example, the mother liquor (M). It is likewise possible to carry out laser diffraction from substance, that is to say without suspending medium.
  • the suspension (S) contains in an embodiment according to the invention in the range of 15 to 45 wt .-% of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK), preferably in the range of 20 to 40 wt .-% of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) and in particular preferably in the range from 25 to 35% by weight of the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK), based on the total weight of the suspension (S).
  • the suspension (S) contains a larger proportion of suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) than the solution (L).
  • the suspension contains (S) in the range of 55 to 85 wt .-% of the mother liquor (M), preferably in the range of 60 to 80 wt .-% of the mother liquor (M) and particularly preferably in the range of 65 to 75 wt .-% of the mother liquor (M), based on the total weight of the suspension (S).
  • the sum of the weight percent of the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) and the mother liquor (M) contained in the suspension (S) gives 100%.
  • the mother liquor (M) usually contains a lower concentration of dissolved dicarboxylic acid than the solution (L).
  • the mother liquor contains (M) in the range of 2 to 20 wt .-% of dissolved dicarboxylic acid, preferably in the range of 5 to 15 wt .-% and particularly preferably in the range of 8 to 12 wt .-%, each based on the Total weight of the mother liquor (M).
  • process step b) the suspension (S) from process step a) is transferred by a centrifugal pump into the drying device (II; III).
  • centrifugal pump means exactly one centrifugal pump as well as two or more centrifugal pumps.
  • the centrifugal pumps can be connected both serially and in parallel.Previously, the centrifugal pumps are connected in parallel.Centrifugal pumps are known to the skilled person as centrifugal pumps. Side channel pumps, peripheral wheel pumps, channel wheel pumps, free-flow pumps and axial pumps.
  • centrifugal pumps are free-flow pumps.
  • the subject matter of the present invention is thus also a method in which the centrifugal pump in method step b) is a free-flow pump.
  • a free-flow pump includes an inlet opening, an outlet opening, an impeller chamber in which an impeller is disposed, and a vortex chamber extending in front of the impeller chamber.
  • the impeller comprises an impeller bottom, a hub body, a disc surface and blades.
  • the vortex chamber extending in front of the impeller chamber is not penetrated by the blades.
  • the inlet opening is arranged axially on the end face of the impeller.
  • the outlet opening can also be arranged axially on the end face of the impeller.
  • the output opening is arranged radially on the impeller.
  • Suitable free-flow pumps are described, for example, in EP 2 497 956, to which reference is hereby made.
  • the proportion of the suspension (S) which comes into contact with the impeller of the centrifugal pump is reduced compared to pumps used in the prior art.
  • the proportion of the suspension (S) which comes into contact with the impeller of the centrifugal pump is preferably in the range of 5 to 50%, more preferably in the range of 8 to 30% and particularly preferably in the range of 10 to 20%, based on the Total amount of suspension (S).
  • the proportion of the suspension (S), which does not come into contact with the impeller is set in rotation and thus guided to the outlet opening. Such rotation means that the suspension (S) is subject to shear and friction stress is suspended.
  • the shear and friction stress acting on the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in the centrifugal pump according to the invention is significantly lower than the mechanical stress, in particular the impact stress on the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK ) is effective when pumps of the type used in the prior art are used. Therefore, by using the centrifugal pumps according to the invention surprisingly less fines (F) are formed than with methods described in the prior art.
  • the centrifugal pump used according to the invention in process step b) generally transfers the suspension (S) to the drying apparatus (II, III) at a flow rate in the range from 1 to 150 cubic meters of suspension (S) per hour, preferably in the range from 5 to 100 cubic meters of suspension (S) per hour and more preferably in the range of 10 to 35 cubic meters of suspension (S) per hour.
  • the present invention thus also provides a process in which the suspension (S) in process step b) is transferred by the centrifugal pump into the drying apparatus (II, III) at a flow rate in the range from 1 to 150 cubic meters of suspension (S) per hour ,
  • the centrifugal pumps used according to the invention are usually operated at a speed in the range from 600 to 4000 min -1 , preferably in the range from 1000 to 3500 min -1 and particularly preferably in the range from 1500 to 3100 min -1 .
  • the delivery height of the centrifugal pump is in the range of 10 to 120 m, preferably in the range of 20 to 100 m and particularly preferably in the range of 30 to 80 m.
  • the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) when entering the drying apparatus (II, III) is preferably in the range from 100 to 1500 ⁇ m, more preferably in the range from 160 to 1190 ⁇ m, and particularly preferably in the range from 240 to 1 140 ⁇ , determined by laser diffraction.
  • the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) on entry into the drying apparatus (II, III) is less than or equal to the mean crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) directly after the crystallization according to process step a). in the crystallizer (I).
  • the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) entering the drying apparatus (II, III) is 0.1 to 20% smaller than the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) immediately after the Crystallization in the crystallizer (I), more preferably by 0.5 to 10% and most preferably by 1 to 5% smaller than the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) directly after crystallization in the crystallizer (I).
  • the mean crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) from process step a) is in the range from 200 to 1200 ⁇ and the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) on entering the drying apparatus (II, III) by 1 to 5% is smaller than the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) from process step a), then the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in the entry of the drying device (II, III) in the range of 190 to 1 188 ⁇ .
  • the fine fraction (F) contained in the suspension (S) on entering the drying apparatus (II, III) is generally in the range from 1 to 18% by weight, preferably in the range from 3 to 13% by weight, and particularly preferably in the range of 4 to 10 wt .-%, based on the total weight of suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) and fines (F) on entering the drying apparatus (II, III), determined by laser diffraction.
  • process step c the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) contained in the suspension (S) in the drying apparatus (II, III) into which the suspension (S) has been converted in process step b) are removed from the mother liquor (M). separated.
  • the drying device (II, III) used according to the invention can be operated both batchwise and continuously. Preferably, the drying device (II, III) is operated continuously.
  • Suitable drying devices (II, III) are known to those skilled in the art.
  • the drying device (II, III) comprises a mechanical drying device (II) and a thermal drying device (III).
  • the drying device (II, III) comprises a mechanical drying device (II) and a thermal drying device (III)
  • the separation of the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) from the mother liquor (M) in the drying device (II, III) comprises in process step c)
  • the present invention thus also provides a process in which the drying apparatus (II, III) comprises a mechanical drying apparatus (II) and a thermal drying apparatus (III), wherein c1) in the mechanical drying apparatus (II) the suspended dicarboxylic acid crystals ( sDK) are mechanically separated from the mother liquor (M), to obtain predried dicarboxylic acid crystals (vDK), the residues of the solvent (LM), and c2) in the thermal drying apparatus (III) at least a portion of the residues of the solvent (LM ) is thermally separated from the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) from process step c1) to give the dried dicarboxylic acid crystals (tDK).
  • a mechanical drying device in principle, all known to the expert mechanical drying devices can be used. These include, for example, sedimentation reactors, filters and centrifuges. As a mechanical drying device (II) are preferred centrifuges.
  • centrifuges are known to those skilled in the art. Preference is given to thrust-conveying centrifuges, solid-bowl centrifuges and / or screw-discharge centrifuges (decanters). Push-conveying centrifuges are particularly preferred. If a centrifuge is used as a mechanical drying apparatus (II) in the process according to the invention, it is preferably operated at a speed in the range of 400 to 1200 revolutions per minute, more preferably in the range of 600 to 1000 revolutions per minute and in particular in the range of 700 up to 800 revolutions per minute.
  • a centrifuge is used as a mechanical drying apparatus (II) in the process according to the invention, it is preferably operated at a speed in the range of 400 to 1200 revolutions per minute, more preferably in the range of 600 to 1000 revolutions per minute and in particular in the range of 700 up to 800 revolutions per minute.
  • the shearing frequency of the thrust-conveying centrifuge used in one embodiment of the present invention generally ranges from 1 to 80 min “1 , preferably in the range of 10 to 60 min “ 1 and particularly preferably in the range of 20 to 40 min "1 .
  • the optionally used centrifuge contains at least a portion of the suspension (S) during startup.
  • the mechanical stress acting on the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) can be reduced.
  • the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) are mechanically at least partially separated from the mother liquor (M) likewise contained in the suspension (S) to obtain predried dicarboxylic acid crystals (vDK).
  • the mechanical separation is carried out at a temperature in the range of 40 to 70 ° C, preferably in the range of 50 to 60 ° C and particularly preferably in the range of 55 to 58 ° C.
  • the average crystal size of the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) is generally in the range of 100 to 1500 ⁇ , preferably in the range of 150 to 1 170 ⁇ and particularly preferably in the range of 225 to 1 120 ⁇ , determined by laser diffraction.
  • the average crystal size of the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) obtained in process step c1) is less than or equal to the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in process step a).
  • the average crystal size of the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) is preferably smaller by 0.5 to 25% than the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in process step a), more preferably by at most 1 to 15% smaller and particularly preferred by 3 to 10% smaller than the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in process step a).
  • the fines (F) contained in the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) are usually in the range of from 1.5 to 19% by weight, preferably in the range of from 3.5 to 14% by weight, and more preferably in the range from 4.5 to 1 1 wt .-%, based on the total weight of dried dicarboxylic acid crystals (tDK) and fines (F), determined by laser diffraction.
  • the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) contain residues of the solvent (LM).
  • “residues of the solvent (LM)” means at most 50% by weight of the solvent (LM), preferably at most 30% by weight of the solvent (LM) and particularly preferably at most 22% by weight of the solvent (LM) , in each case based on the total weight of the predried dicarboxylic acid crystals (vDK).
  • the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) contain from 2 to 50% by weight of the solvent (LM), preferably from 3 to 30% by weight of the solvent (LM) and more preferably from 4 to 22 wt .-% of the solvent (LM), based on the total weight of the predried dicarboxylic acid crystals (vDK).
  • the predried dicarboxylic acid crystals (vDK), which are obtained in process step c1), can be transferred from the mechanical drying device (II) into the thermal drying device (III) by all methods known to the person skilled in the art.
  • the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) can be transferred by means of a screw conveyor and / or gravimetrically into the thermal drying device (III).
  • the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) are gravimetrically transferred to the thermal drying apparatus (III), "gravimetric” means in this case that the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) are dropped into the thermal drying apparatus (III) by utilizing gravity.
  • the gravimetric transfer of the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) into the thermal drying apparatus (III) reduces the mechanical stress on the predried dicarboxylic acid crystals (vDK).
  • the fine fraction (F) formed in the process of the present invention is also reduced compared to the processes described in the prior art.
  • process step c2) at least some of the residues of the solvent (LM) are thermally separated from the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) in the thermal drying apparatus (III).
  • At least a part of the residues of the solvent (LM) is understood herein to mean that at least 90% by weight of the residues of the solvent (LM) are separated, preferably at least 95 wt .-% and particularly preferably at least 99 wt .-%, based on the total weight of the residues of the solvent (LM).
  • at most 99.91 wt .-% of the residues of the solvent (LM) are separated, preferably at most 99.95 wt .-% and in particular at most 99.99 wt .-%, each based on the total weight of Residues of the solvent (LM).
  • thermal separation is meant herein that the solvent (LM) is separated by evaporation or evaporation from the predried dicarboxylic acid crystals (vDK), for example by increasing the temperature and / or by applying a negative pressure in the thermal drying apparatus (III).
  • the temperature during the thermal separation of at least part of the residues of the solvent (LM) in process step c2) is generally in the range of 80 to 150 ° C, preferably in the range of 100 to 150 ° C and particularly preferably in a range of 120 to 150 ° C.
  • Process step c2) is preferably carried out at a temperature which is below the melting point of the dicarboxylic acid.
  • the pressure during the thermal separation of at least part of the residues of the solvent (LM) in process step c2) is preferably in the range from 10 to 80 mbar and more preferably in the range from 20 to 50 mbar and most preferably in the range from 25 to 35 mbar ,
  • the residence time of the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) in the thermal drying apparatus (III) is generally 1 to 24 hours, preferably 3 to 20 hours and particularly preferably 5 to 15 hours.
  • Suitable thermal drying devices are known to those skilled in the art.
  • Suitable thermal drying apparatuses (III) are, for example, convection dryers, tray dryers, chamber dryers, channel dryers, flat web dryers, disk dryers, rotary drum dryers, trickle dryers, belt dryers, current dryers, spray dryers, fluidized bed dryers, fluidized bed dryers, paddle dryers, ballbed dryers, contact dryers, hot plate dryers, thin film dryers, drum dryers, belt dryers, drum dryers, Screw dryer, tumble dryer, contact disc dryer and freeze dryer.
  • thermal drying devices (III) are fluidized-bed dryers.
  • a gas is introduced into the thermal drying device (III) and thus at least parts of the residues of the solvent (LM) are separated from the predried dicarboxylic acid crystals (vDK).
  • Suitable as a gas is for example nitrogen or air.
  • Preferred as gas is air.
  • the gas may be recycled to the thermal dryer (III) to increase the economics of the present process.
  • the thermal drying apparatus (III) Before the gas is returned to the thermal drying apparatus (III), it is generally freed from optionally entrained dicarboxylic acid crystals and the solvent residue (LM). This can be done by methods known to those skilled in the art.
  • entrained dicarboxylic acid crystals can be removed by cyclone separators, the solvent (LM) can be condensed out, for example, by wet dedusters such as Rotoklon scrubber or Venturi scrubber.
  • the thermal drying device (III) also comprises cyclone separators, Rotoklon scrubbers and / or venturi scrubbers.
  • the gas can be brought by heat exchangers, for example, to the temperature suitable for thermal separation.
  • the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) obtained in process step c) usually also contain traces of the solvent (LM).
  • traces of the solvent (LM) is at most 0.3 wt .-% of the solvent (LM) understood, preferably at most 0.25 wt .-% and particularly preferably at most 0.2 wt .-%, each based on the Total weight of dried dicarboxylic acid crystals (tDK).
  • the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) contain from 0.01 to 0.3% by weight of the solvent (LM), preferably from 0.05 to 0.25% by weight of the solvent (LM), and most preferably from 0.1 to 0.2 wt .-% of the solvent (LM), in each case based on the total weight of the dried dicarboxylic acid crystals (tDK). It goes without saying that the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) obtained in process step c2) contain less solvent (LM) than the pre-dried dicarboxylic acid crystals (vDK), which are optionally obtained in process step c1).
  • the average crystal size of the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) is preferably in the range from 100 to 1500 ⁇ m, more preferably in the range from 140 to 1160 ⁇ m, and particularly preferably in the range from 210 to 110 ⁇ m, determined by laser diffraction.
  • the average crystal size of the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) is less than or equal to the average crystal size of the predried dicarboxylic acid crystals (vDK) and that the average crystal size of the dry dicarboxylic acid crystals (tDK) is less than or equal to average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystal (sDK) in process step a).
  • the average crystal size of the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) is smaller by 1 to 30% than the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in process step a), preferably by at most 2 to 20% and more preferably by 4 to 12 % smaller than the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) in process step a).
  • the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) are separated from the mother liquor (M).
  • the fine fraction (F) is separated from the mother liquor (M) together with the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK).
  • the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) obtained in process step c) contain the fine fraction (F).
  • the fines (F) contained in the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) are usually in the range of 2 to 21% by weight, preferably in the range of 4 to 16% by weight, and more preferably in the range of 5 to 12 Wt .-%, based on the total weight of dried dicarboxylic acid crystals (tDK) and fines (F), determined by laser diffraction.
  • the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) obtained in process step c) are already free-flowing and storage-stable. After process step c), however, they are present in the drying device (II, III) and still have to be transferred to a storage device (IV).
  • the mother liquor (M) is also obtained.
  • the separation of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) from the mother liquor (M) can be completed.
  • the mother liquor (M) contains no suspended dicarboxylic acid crystals (sDK).
  • the separation of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) from the mother liquor (M) does not necessarily have to be complete.
  • the separation of the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK) from the mother liquor (M) is incomplete.
  • the mother liquor (M) contains residues of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK).
  • the mother liquor (M) may contain residues of the fines (F).
  • the mother liquor (M) obtained in process step c) contains, for example, up to 5% by weight of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK), preferably up to 2% by weight of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) and particularly preferably up to 0.5% by weight .-% of the suspended dicarboxylic acid crystals (SDK), based on the total weight of the mother liquor (M).
  • sDK suspended dicarboxylic acid crystals
  • SDK suspended dicarboxylic acid crystals
  • Residues of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) are 0.1 to 5 wt .-%, preferably 0.5 to 3 wt .-% and particularly preferably 1 to 2 wt .-% of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK ), based on the total weight of the mother liquor (M).
  • the mother liquor (M) can be recycled, for example, to the crystallizer (I).
  • the dried dicarboxylic acid crystals (TDK) are transferred through a dense phase conveying system into a storage device (IV) to obtain the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK).
  • Suitable dense phase conveying systems are known to those skilled in the art.
  • the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) are moved by means of a gas through a delivery tube.
  • the dried dicarboxylic acid crystals (TDK) are fluidized and passed as a dense flow through the delivery pipe.
  • dense flow is understood to mean that the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) in the delivery tube do not behave like free-flying particles, but rather like a fluid.
  • gases for conveying the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) in the dense phase conveying system in principle all gases known to those skilled in the art are suitable, which are inert to the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) under the conditions in process step d). Suitable gases are for example nitrogen or air. Preferred as gas is air.
  • the velocity of the gas is generally in the range of 400 to 1600 cubic meters per hour, preferably in the range of 700 to 1500 cubic meters per hour, and more preferably in the range of 900 to 1300 cubic meters per hour.
  • the rate at which the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) are transferred to the storage device (IV) by the dense phase conveying system is generally in the range of 1 to 30 meters per second (m / s), preferably in the range of 3 to 15 Meters per second, and more preferably in the range of 3.5 to 9 meters per second.
  • the present invention thus also provides a process in which the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) in process step d) are transferred through the dense phase conveying system into the storage device (IV) at a speed in the range from 1 to 30 m / s.
  • the pressure in the delivery tube is preferably in the range from 1.7 to 2.1 bar, more preferably from 1.8 to 2.0 bar.
  • the load in the production tube is usually in the range of 5 to 15 kg of dried dicarboxylic acid crystals (tDK) per kg of gas, preferably in the range of 7 to 12 kg of dried dicarboxylic acid crystals (tDK) per kg of gas, and more preferably in the range of 9 to 10 kg of dried dicarboxylic acid crystals (tDK) per kg of gas.
  • gas is additionally fed into the conveying pipe of the dense phase conveying system through a secondary pipe.
  • the dense phase conveying system then comprises a production pipe and a secondary pipe.
  • the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) are passed together with the gas, through the secondary pipe, only the gas is passed.
  • the dense phase conveying system in method step d) comprises a delivery pipe and a secondary pipe.
  • the secondary pipe has connections to the delivery pipe via nozzles and can thus feed gas into the delivery pipe.
  • the nozzles are usually arranged at a distance in the range of 0.5 to 2 m, preferably in the range of 0.7 to 1.5 m and more preferably in the range of 0.9 to 1.1 m.
  • the ratio of the diameter of the secondary pipe to the diameter of the conveyor pipe is in a preferred embodiment in the range of 1: 3 to 1: 8, preferably in the range of 1: 4 to 1: 6 and particularly preferably in the range of 1: 4.5 to 1 : 5.5.
  • the bypass pipe may be disposed outside the production pipe, and it is also possible that the bypass pipe is disposed inside the production pipe.
  • the secondary pipe is preferably arranged inside the conveyor pipe. Particularly preferably, the secondary pipe is arranged within the conveying pipe in the upper region of the conveying pipe.
  • the subject of the present invention is thus also methods in which the secondary pipe is arranged inside the conveyor pipe.
  • storage device (IV) into which the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) are converted in process step d) in principle all storage devices known to those skilled in the art are suitable. These include, for example, silos, bunkers, tanks and big bags.
  • the storage device (IV) is a silo.
  • gas is continuously passed through the silo.
  • all gases known to those skilled in the art which are inert under the storage conditions in the storage device (IV) with respect to the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) are suitable for passage through the silo.
  • the gas is a dry gas, particularly preferred as the gas is dry air.
  • the subject of the present invention is therefore also a method in which a silo is used as storage device (IV) in process step d) and in which gas is continuously passed through the silo.
  • the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) obtained in process step d) usually have an average crystal size in the range from 100 to 1500 ⁇ , more preferably in the range of 120 to 1 150 ⁇ and particularly preferably in the range of 180 to 1 10 ⁇ , determined by laser diffraction.
  • the average crystal size of the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) is less than or equal to the average crystal size of the dried dicarboxylic acid crystals (tDK) and that the average crystal size of the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) is less than or equal to the mean crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK).
  • the average crystal size of the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) from process step d) is preferably from 2 to 40%, preferably from 4 to 25% and particularly preferably from 6 to 15% smaller than the average crystal size of the suspended dicarboxylic acid crystals ( SDK) from process step a), each determined by laser diffraction.
  • the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) usually contain a low residual moisture content. Residual moisture is understood as meaning the content of solvent (LM) in the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK).
  • the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) preferably contain not more than 0.2% by weight of the solvent (LM), more preferably not more than 0.12% by weight of the solvent (LM), based on the total weight of the free-flowing and storage stable dicarboxylic acid crystals (DK).
  • the proportion of solvent (LM) in the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) obtained in process step d) is usually lower than the proportion of solvent (LM) in the dried dicarboxylic acid crystals (tDK), which in Process step c) are obtained.
  • the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) obtained in process step d) usually contain a fines content (F) in the range from 3 to 25% by weight, preferably in the range from 4 to 20% by weight and more preferably in the range from 6 to 15 wt .-%, each based on the total weight of the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) and the fines content (F), determined by laser diffraction
  • the present invention thus also provides free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK) obtainable by the process according to the invention.
  • FIG. 1 An exemplary preferred embodiment of the present invention is shown schematically in FIG. 1:
  • the dicarboxylic acid is crystallized from the solution (L; 1) in the crystallizer (I) to obtain the suspension (S; 3).
  • the suspension (S; 3) is introduced into the drying device by a centrifugal pump in process step b).
  • II, III the drying device (II, III) consists of a mechanical drying device (II) and a thermal drying device (III).
  • the suspended dicarboxylic acid crystals (sDK) are mechanically separated from the mother liquor (M; 5) in the mechanical drying apparatus (II) to give the predried dicarboxylic acid crystals (vDK; 4), the residues of the solvent (LM ) contain.
  • the predried dicarboxylic acid crystals (vDK; 4) are transferred to the thermal drying apparatus (III).
  • at least parts of the residues of the solvent (LM; 6) are separated from the predried dicarboxylic acid crystals (vDK; 4) by, for example, a gas (8) to give the dried dicarboxylic acid crystals (tDK; 7).
  • the dried dicarboxylic acid crystals (tDK; 7) are transferred to the storage device (IV) by a dense phase conveying system to obtain the free-flowing and storage-stable dicarboxylic acid crystals (DK).

Abstract

Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristallen (DK), umfassend die Schritte a) Kristallisation einer Dicarbonsäure aus einer Lösung (L), die ein Lösungsmittel (LM) und gelöste Dicarbonsäure enthält, in einem Kristallisator (I) unter Erhalt einer Suspension (S), enthaltend suspendierte Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) und eine Mutterlauge (M), die das Lösungsmittel (LM) und gelöste Dicarbonsäure enthält, b) Überführen der Suspension (S) aus Verfahrensschritt a) durch eine Kreiselpumpe in eine Trocknungsvorrichtung (II; III), c) Abtrennen der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) in der Trocknungsvorrichtung (II; III) unter Erhalt getrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) d) Überführen der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) aus Verfahrensschritt c) durch ein Dichtstromfördersystem in eine Lagervorrichtung (IV) unter Erhalt der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK).

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON RIESELFÄHIGEN UND LAGERSTABILEN
DICARBONSÄURE-KRISTALLEN
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristallen (DK).
Dicarbonsauren sind wichtige Zwischenprodukte für die Herstellung von Polymeren, insbesondere von Polyamiden und Polyurethanen. Darüber hinaus finden Dicarbonsauren Einsatz als Lebensmittelzusatzstoffe. Diester von Dicarbonsauren werden außerdem als Weichmacher verwendet.
Dicarbonsauren können beispielsweise durch die Oxidation von zyklischen Alkoholen, zyklischen Ketonen oder Gemischen aus zyklischen Alkoholen und zyklischen Ketonen mit Oxidationsmitteln wie konzentrierter Salpetersäure oder Luft hergestellt werden. Verfahren hierzu sind beispielweise in der DE 1 238 000 beschrieben.
Die, gemessen an der Jahresproduktion, bedeutsamste Dicarbonsäure ist Adipinsäure. Diese wird großtechnisch in zwei Reaktionsschritten ausgehend von Cyclohexan gewonnen. In einem ersten Schritt wird Cyclohexan mit Luft zu einem Cyclohexanol/Cyclohexanon-Gemisch (Anolon-Gemisch) oxidiert. Nach Abtrennung von nicht umgesetztem Cyclohexan wird das Anolon-Gemisch in einem zweiten Schritt mit konzentrierter Salpetersäure oxidiert. Ebenso ist es möglich, das Anolon-Gemisch mit Luft zu oxidieren.
In neuerer Zeit hat die Herstellung von Adipinsäure aus Adipinsäure-Vorstufen Bedeutung erlangt, die ausgehend von nachwachsenden Rohstoffen wie Zucker gewonnen werden können. So kann Adipinsäure beispielsweise durch Hydrierung von Muconsäure (2,4-Hexadiendicarbonsäure) gewonnen werden oder durch Desoxygenierung von Glucarsäure.
Die Reinigung der Dicarbonsäuren erfolgt im Allgemeinen durch Kristallisation der Dicarbonsäuren aus Lösung in einem Kristallisator. Die Dicarbonsäure-Kristalle werden nachfolgend von dem Kristallisator zur Trocknung in eine Trocknungsvorrichtung transportiert. Von der Trocknungsvorrichtung müssen die Dicarbonsäure-Kristalle nachfolgend in eine Lagervorrichtung transportiert werden.
Die im Stand der Technik beschriebenen Dicarbonsäure-Kristalle weisen jedoch oft die Eigenschaft auf, bei längerer Lagerung im Haufwerk zu größeren Agglomeraten zu verbacken. Die Auflockerung derart verbackener Dicarbonsäure-Kristalle ist nur unter erheblichem mechanischem Aufwand möglich. Größere Transport- und Lagergebinde, wie beispielsweise Big Bags oder Silos, lassen sich daher häufig nur unter erheblichem mechanischen Aufwand entleeren. Dies führt zu einem unerwünschten zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand bei der Weiterverarbeitung von Dicarbonsäure-Kristallen.
Es wird vermutet, dass die hydrophilen Carbonsäuregruppen auf den Oberflächen der Dicarbonsäure-Kristalle durch die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen zu den Carbonsäuregruppen anderer Dicarbonsäure-Kristalle für das Verbacken verantwortlich sind.
Ein weiteres Problem stellt der Transport der Dicarbonsäure-Kristalle vom Kristallisator zur Trocknungsvorrichtung und von der Trocknungsvorrichtung zur Lagervorrichtung dar. Durch die hierbei auftretende mechanische Belastung der Dicarbonsäure-Kristalle kommt es zu einer Zerkleinerung der im Kristallisator erhaltenen Dicarbonsäure- Kristalle, d.h. es bilden sich Dicarbonsäure-Kristalle mit einer kleineren Teilchengröße.
Dieses Phänomen wird auch als Bildung von Feinanteil bezeichnet. Die damit einhergehende Verbreiterung der Kristallgrößenverteilung führt durch Staubbildung zu Problemen bei der weiteren Verarbeitung. Es kann hierdurch zu Produktverlusten kommen. Außerdem sind unter Umständen aufwändige Maßnahmen zur Gewährleistung der Arbeitssicherheit notwendig. Darüber hinaus wird die Bildung von Feinanteil häufig empirisch mit einer Verschlechterung des Rieselverhaltens (der Rieselfähigkeit) der Dicarbonsäure-Kristalle in Verbindung gebracht. Darüber hinaus wird vermutet, dass die Bildung des Feinanteils für das Verbacken der Dicarbonsäure- Kristalle bei der Lagerung mitverantwortlich ist bzw. dieses begünstigt.
Um eine Verschlechterung der Rieselfähigkeit und ein Verbacken der Dicarbonsäure- Kristalle bei dem Transport und der nachfolgenden Lagerung zu unterbinden oder zumindest zu reduzieren, sind im Stand der Technik verschiedene Verfahren beschrieben.
Eine Methode, um das Verbacken der Dicarbonsäure-Kristallen zu unterbinden, ist die Belegung der Kristalle mit hydrophobierenden Mitteln. So beschreibt beispielsweise die DE 1 618 796 mehrere Verfahren, um die Oberfläche von Adipinsäure-Kristallen durch das Aufbringen von Monocarbonsäuren zu hydrophobieren und die Ausbildung von Wasserstoffbrückenbindungen dadurch zu verhindern. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass der Adipinsäure zwischen 20 und 100 ppm an Monocarbonsäuren zugesetzt werden müssen, die in den Adipinsäure- Kristallen verbleiben und diese damit für Anwendungen mit hohen Reinheitsanforderungen ungeeignet machen. Außerdem ist bei den in der DE 1 618 796 beschriebenen Verfahren ein zusätzlicher Verfahrensschritt bei der Herstellung der Adipinsäure-Kristalle notwendig, was diese Verfahren zeitaufwändig und daher kostenintensiv macht. Die Bildung von Feinanteil wird durch dieses Verfahren nicht verhindert. Die US 5 296 639 beschreibt ein Verfahren zur Reinigung von Adipinsäure durch Kristallisation, bei dem die Kristallmorphologie derart modifiziert wird, dass sich die Aufnahme von Verunreinigungen während der Kristallisation verringert. Zu diesem Zweck werden Additive, wie beispielsweise Capronsäure oder ausgewählte Tenside, wie beispielsweise Natriumdodecylsulfat, Natriumdodecylsulfonat oder Natriumdodecylbenzolsulfonat, zugegeben. Nachteilig wirkt sich bei diesem Verfahren aus, dass die Additive typischerweise in Konzentrationen von mehr als 100 ppm bis zu 3% zugesetzt werden müssen, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Hierdurch werden die Adipinsäure-Kristalle in der Regel unzulässig kontaminiert. Zusätzlich entsteht beim Einsatz von Tensiden noch der Nachteil, dass sie im Falle einer Aufpegelung durch interne Rückführung des Lösungsmittels (in der Regel Wasser) in Anlagen zur Schaumbildung führen, so dass eine Anwendung in konkreten technischen Prozessen in der Regel erschwert wird oder sogar überhaupt nicht möglich ist. Auch mit dem in der US 5 296 639 beschriebenen Verfahren lässt sich die Bildung von Feinanteil während des Transports der Kristalle nicht verhindern.
Aus der EP 0 968 167 ist bekannt, Lösungen von Dicarbonsäuren unter Zugabe von mindestens einem anionischen Polyelektrolyten mit einer Molmasse von wenigstens 2000 g/mol als Kristallisationshilfsmittel einer Kristallisation zu unterziehen. Die dabei erhaltenen Dicarbonsäure-Kristalle sind bei größeren mittleren Durchmessern deutlich kompakter.
Auch bei dem in der EP 0 968 167 beschriebenen Verfahren ist der Zusatz von Additiven in Form eines anionischen Polyelektrolyten als nachteilig anzusehen, da die Additive an den Grenzflächen der Dicarbonsäure-Kristalle adsorbiert werden und damit unabwendbar in den Dicarbonsäure-Kristallen als Verunreinigung auftreten. Auch mit dem in der EP 0 968 167 beschriebenen Verfahren lässt sich die Bildung von Feinanteil während des Transports der Kristalle nicht verhindern.
Keine der drei Schriften DE 1 618 796, US 5 296 639 und EP 0 968 167 beschreibt Verfahren, um die Bildung des unerwünschten Feinanteils zu verhindern oder zumindest zu verringern. Daher bildet sich auch bei den gemäß diesen Verfahren hergestellten Dicarbonsäure-Kristallen häufig Feinanteil beim Transport in die Lagervorrichtung, was, wie oben beschrieben, einerseits zu einem Verlust der Rieselfähigkeit und andererseits zur Staubbildung und damit einhergehend Produktverlust führen kann. Darüber hinaus wird vermutet, dass die Bildung des Feinanteils für das Verbacken der Dicarbonsäure-Kristalle bei der Lagerung mitverantwortlich ist bzw. dieses begünstigt. Die EP 2 551 256 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Bernsteinsäurekristallen. Durch den Einsatz eines speziellen Kristallisators werden dabei enge Partikelgrößenverteilungen erzielt. Die erhaltenen Bernsteinsäurekristalle weisen allerdings trotzdem einen relativ hohen Feinanteil auf.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik nicht oder in vermindertem Maße aufweist. Es soll zudem möglichst einfach und kostengünstig durchführbar sein. Die erfindungsgemäß hergestellten Dicarbonsäure- Kristalle sollen auch nach längerer Lagerung nicht verbacken und ihre Rieselfähigkeit behalten.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristallen (DK), umfassend die Schritte a) Kristallisation einer Dicarbonsäure aus einer Lösung (L), die ein Lösungsmittel (LM) und gelöste Dicarbonsäure enthält, in einem Kristallisator (I) unter Erhalt einer Suspension (S), enthaltend suspendierte Dicarbonsäure- Kristalle (sDK) und eine Mutterlauge (M), die das Lösungsmittel (LM) und gelöste
Dicarbonsäure enthält, b) Überführen der Suspension (S) aus Verfahrensschritt a) durch eine Kreiselpumpe in eine Trocknungsvorrichtung (II; III), c) Abtrennen der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) in der Trocknungsvorrichtung (II; III) unter Erhalt getrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (tDK), d) Überführen der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) aus
Verfahrensschritt c) durch Dichtstromfördersystem in eine Lagervorrichtung (IV) unter der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK). Es wurde überraschend festgestellt, dass sich die mittlere Kristallgröße der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) nur geringfügig von der mittleren Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK), die in der in Verfahrensschritt a) erhaltenen Suspension (S) enthalten sind, unterscheidet. Unter „geringfügig" wird vorliegend verstanden, dass die mittlere Kristallgröße der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) um höchstens 40 %, bevorzugt um höchstens 25 % und insbesondere bevorzugt um höchstens 15 % kleiner ist als die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK).
Dass sich die mittlere Kristallgröße der erfindungsgemäß hergestellten rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) nur geringfügig von der mittleren Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) unterscheidet, zeigt dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die mechanische Belastung und damit einhergehend der Abrieb geringer ist als mit im Stand der Technik beschriebenen Verfahren. Somit bildet sich in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch weniger Feinanteil (F) als in den Verfahren wie sie im Stand der Technik beschrieben sind.
Unter„Feinanteil (F)" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Dicarbonsäure- Kristalle mit einer Kristallgröße von < 100 μηη verstanden. Die mechanische Belastung, die auf die Dicarbonsäure-Kristalle wirkt, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren überraschenderweise deutlich reduziert werden gegenüber den Verfahren wie sie im Stand der Technik beschrieben sind, wodurch im erfindungsgemäßen Verfahren deutlich weniger Feinanteil (F) erhalten wird. Mit der erfindungsgemäß eingesetzten Kreiselpumpe wird die Prallbeanspruchung, die auf die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) wirkt, überraschenderweise so deutlich reduziert, dass der Abrieb und damit auch die Bildung von Feinanteil (F) deutlich verringert wird. Durch das erfindungsgemäß verwendete Dichtstromfördersystem reduzieren sich überraschenderweise außerdem die Scher- und Reibungskräfte, die auf die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) während der Förderung wirken, so stark, dass die Bildung von Feinanteil (F) ebenfalls deutlich reduziert wird. Da sich im erfindungsgemäßen Verfahren weniger Feinanteil (F) bildet, bleibt außerdem die Form der in Verfahrensschritt a) erhaltenen suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) im erfindungsgemäßen Verfahren im Wesentlichen erhalten. Da die erfindungsgemäß hergestellten rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure- Kristalle (DK) deutlich weniger Feinanteil (F) enthalten, besitzen die rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) eine gute Rieselfähigkeit und neigen nicht zum Verbacken. Zudem besitzen die erfindungsgemäß hergestellten rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) eine gute Lagerstabilität. Unter „Lagerstabilität" wird vorliegend verstanden, dass die positiven Eigenschaften der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK), insbesondere deren Rieselfähigkeit, auch bei längerer Lagerung, beispielsweise über einen Zeitraum im Bereich von 1 Tag bis 4 Wochen, erhalten bleiben.
Die rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) verbacken also auch bei längerer Lagerung nicht oder in einem geringeren Ausmaß als Dicarbonsäure- Kristalle, die mit im Stand der Technik beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Eine mechanische Auflockerung der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure- Kristalle (DK) nach längerer Lagerung ist also nicht nötig, was das erfindungsgemäße Verfahren weniger zeitintensiv und daher kostengünstiger macht als die im Stand der Technik beschriebenen Verfahren.
Nachfolgend werden die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Verfahren schritt a)
In Verfahrensschritt a) wird eine Dicarbonsäure aus einer Lösung (L), die ein Lösungsmittel (LM) und gelöste Dicarbonsäure enthält, in einem Kristallisator (I) kristallisiert unter Erhalt einer Suspension (S), enthaltend suspendierte Dicarbonsäure- Kristalle (sDK) und eine Mutterlauge (M), die das Lösungsmittel (LM) und gelöste Dicarbonsäure enthält.
Unter„eine Dicarbonsäure" wird erfindungsgemäß sowohl genau eine Dicarbonsäure als auch Mischungen aus zwei oder mehr Dicarbonsäuren verstanden. Bevorzugt ist genau eine Dicarbonsäure.
Unter „ein Lösungsmittel (LM)" wird erfindungsgemäß sowohl genau ein Lösungsmittel (LM) als auch Mischungen aus zwei oder mehreren Lösungsmitteln (LM) verstanden.
Die Lösung (L) kann nach allen dem Fachmann bekannten Methoden bereitgestellt werden. Üblicherweise wird zunächst die Dicarbonsäure nach einem dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt. Im Allgemeinen wird die Dicarbonsäure im Anschluss an ihre Herstellung einer Rohkristallisation unterzogen. Verfahren zur Rohkristallisation von Dicarbonsäuren sind dem Fachmann als solche bekannt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Dicarbonsäure im Anschluss an die Rohkristallisation zunächst einer Reinkristallisation unterzogen und dann Verfahrensschritt a) durchgeführt. Verfahren zur Reinkristallisation sind dem Fachmann bekannt. Verfahrensschritt a) wird daher auch als Reinstkristallisation bezeichnet. Üblicherweise ist Verfahrensschritt a) die letzte Kristallisation der Dicarbonsäure, bevor die Dicarbonsäure in die Lagervorrichtung (IV) überführt wird. In einer Ausführungsform werden die nach der Rohkristallisation oder gegebenenfalls nach der Reinkristallisation erhaltenen Dicarbonsäure-Kristalle zur Herstellung der Lösung (L) in dem Lösungsmittel (LM) vollständig gelöst. Die Lösung (L) enthält dann keine suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK). In einer weiteren Ausführungsform werden die nach der Rohkristallisation oder gegebenenfalls nach der Reinkristallisation erhaltenen Dicarbonsäure-Kristalle zur Herstellung der Lösung (L) unvollständig in dem Lösungsmittel (LM) gelöst. Die Lösung (L) enthält dann Dicarbonsäure-Kristalle. Bei den Dicarbonsäure-Kristallen kann es sich beispielsweise um die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK), Feinanteil (F) oder um Impfkristalle handeln.
Darüber hinaus ist es möglich, zumindest Teile der Lösung (L) bereit zu stellen, indem ein Teil der in Verfahrensschritt a) erhaltenen Suspension (S) direkt oder indirekt in den Kristallisator (I) rückgeführt wird. Es ist außerdem möglich, dass die Lösung (L) bereitgestellt wird indem die Mutterlauge (M), die in den nach Verfahrensschritt a) folgenden Verfahrensschritten erhalten wird, direkt oder indirekt in Verfahrensschritt a) rückgeführt wird. In diesen Ausführungsformen kann die Lösung (L) ebenfalls suspendierte Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) enthalten.
Die Bezeichnung„Kristalle" umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung sämtliche kristallinen Formen. „Kristalle" umfasst also nicht nur Einkristalle, sondern auch beispielsweise Kristallagglomerate, Kristallite und Kristallpulver.
Die Lösung (L) kann suspendierte Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) enthalten. Die Lösung (L) enthält dann einen geringeren Anteil an suspendierten Dicarbonsäure- Kristallen (sDK) als die Suspension (S).
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält die Lösung (L) in Verfahrensschritt a) im Bereich von 20 bis 60 Gew.-% gelöster Dicarbonsäure, bevorzugt im Bereich von 30 bis 50 Gew.-% gelöster Dicarbonsäure und insbesondere bevorzugt im Bereich von 35 bis 45 Gew. % gelöster Dicarbonsäure, bezogen auf das Gesamtgewicht der Lösung (L).
Die in der Lösung (L) enthaltene gelöste Dicarbonsäure kann alle dem Fachmann bekannten Dicarbonsäuren enthalten. Bevorzugt enthält sie eine Dicarbonsäure der allgemeinen Formel (I)
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worin ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Bindung, einem unsubstituierten oder zumindest monosubstituierten d-Ci2-Alkandiyl und einem
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unsubstituierten oder zumindest monosubstituierten C6-Ci4-Arylen, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Bindung, einem unsubstituierten oder zumindest monosubstituierten C4-C8-Alkandiyl und einem unsubstituierten oder zumindest monosubstituierten C6-Ci2-Arylen, wobei die Substituenten beispielsweise ausgewählt sind aus F, Cl, Br, OH, (=0) und d-Cs-Alkyl.
Ein d-Ci2-Alkandiyl ist ein Kohlenwasserstoff mit zwei freien Valenzen und von 1 bis 12 Kohlenstoffatomen. Anders ausgedrückt ist ein Ci-Ci2-Alkandiyl ein Bi-Radikal mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen. Die Bezeichnung„CrCi2-Alkandiyl" umfasst sowohl lineare als auch zyklische sowie gesättigte und ungesättigte Alkandiyle mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen. Entsprechende Ausführungen gelten für ein C4-C8-Alkandiyl.
C6-Ci4-Arylen bezeichnet einen aromatischen Kohlenwasserstoff mit zwei freien Valenzen und von 6 bis 14 Kohlenstoffatomen. Anders ausgedrückt bezeichnet„C6- Ci4-Arylen" ein aromatisches Bi-Radikal mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen. Entsprechende Ausführungen gelten für das C6-Ci2-Arylen.
Besonders bevorzugt ist die Dicarbonsäure, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Terephthalsäure, Isophthalsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Decandicarbonsäure und Dodecandicarbonsäure. Besonders bevorzugt ist die Dicarbonsäure, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Terephthalsäure, Adipinsäure und Bernsteinsäure und insbesondere bevorzugt als Dicarbonsäure ist Adipinsäure.
Als Lösungsmittel (LM) eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Lösungsmittel (LM). Bevorzugt enthält das Lösungsmittel (LM) mindestens ein Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol und Wasser.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem das Lösungsmittel (LM) in Verfahrensschritt a) mindestens ein Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol und Wasser enthält.
Vorzugsweise enthält das Lösungsmittel (LM) mindestens 60 Gew.-% Wasser, bevorzugt mindestens 80 Gew.-% Wasser und insbesondere bevorzugt mindestens 95 Gew.-% Wasser, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Lösungsmittels (LM). Am meisten bevorzugt besteht das Lösungsmittel (LM) aus Wasser.
Die Kristallisation der Dicarbonsäure aus der Lösung (L) wird erfindungsgemäß in einem Kristallisator (I) durchgeführt. Als Kristallisator (I) eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Kristallisatoren.
Bevorzugt wird als Kristallisator (I) ein gerührter Behälter eingesetzt, der einen vertikalen, zylindrischen Tank mit Seitenwänden und einem Boden, Mittel zum Zuführen der Lösung (L) und Abführen der Suspension (S), ein im zylindrischen Tank coaxial angeordnetes Leitrohr und einen coaxial am Tankboden angeordneten Blattrührer mit sich drehender coaxialer Welle und Rührblättern aufweist, der die Lösung (L) in radialer Richtung fördert, sodass sich eine Strömung der Lösung (L) in Art eines Schlaufenreaktors einstellt, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Blattrührers 0,5 bis 6 m/s beträgt und der Leistungseintrag in die Lösung (L) durch den Blattrührer 0,01 bis 5 kW/m3 beträgt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem als Kristallisator (I) in Verfahrensschritt a) ein gerührter Behälter eingesetzt wird, der einen vertikalen, zylindrischen Tank mit Seitenwänden und einem Boden, Mittel zum Zuführen der Lösung (L) und Abführen der Suspension (S), ein im zylindrischen Tank coaxial angeordnetes Leitrohr und einen coaxial am Tankboden angeordneten Blattrührer mit sich drehender coaxialer Welle und Rührblättern aufweist, der die Lösung (L) in radialer Richtung fördert, so dass sich eine Strömung der Lösung (L) in Art eines Schlaufenreaktors einstellt, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Blattrührers 0,5 bis 6 m/s beträgt, und der Leistungseintrag in die Lösung (L) durch den Blattrührer 0,01 bis 5 kW/m3 beträgt.
Der zylindrische Tank umfasst üblicherweise einen Deckel. Der zylindrische Tank weist einen Innendurchmesser (D) und eine Innenhöhe (H) auf. Die Innenhöhe (H) wird von der tiefsten Stelle am Boden des zylindrischen Tanks bis zu der höchsten Stelle am Deckel des zylindrischen Tanks gemessen.
Das Verhältnis der Innenhöhe (H) zum Innendurchmesser (D) des zylindrischen Tanks, H/D, liegt bevorzugt im Bereich von 1 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 4.
Das Leitrohr wird im zylindrischen Tank so angeordnet, dass sowohl zwischen dem Deckel des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr als auch zwischen dem Boden des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr ein freier Raum erhalten bleibt. Zwischen den Seitenwänden des zylindrischen Tanks und der Außenwand des im zylindrischen Tank coaxial angeordneten Leitrohrs bildet sich ein Ringraum. Die Lösung (L) kann im Kristallisator (I) sowohl durch diesen Ringraum als auch durch das Leitrohr strömen. Erfindungsgemäß strömt sie in Art eines Schlaufenreaktors in dem Kristallisator (I). Dies bedeutet, dass die Lösung (L) sowohl durch das Leitrohr als auch durch den Ringraum axial strömt. Zwischen dem Boden des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr, sowie zwischen dem Deckel des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr strömt die Lösung (L) radial. Üblicherweise befindet sich zwischen der radial oberhalb des Leitrohrs strömenden Lösung (L) und dem Deckel des zylindrischen Tanks ein freies Gasvolumen. Dann strömt die Lösung (L) zwischen dem Leitrohr und dem freien Gasvolumen. Im Folgenden umfasst die Bezeichnung „zwischen dem Deckel des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr" daher auch die Ausführungsform, in der sich oberhalb der strömenden Lösung noch ein freies Gasvolumen befindet. Die Strömungsrichtungen durch das Leitrohr und den Ringraum sind einander entgegengesetzt, ebenso sind die Strömungsrichtungen zwischen dem Boden des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr, sowie zwischen dem Deckel des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr einander entgegengesetzt. Axial bedeutet vorliegend eine Strömung entlang des Leitrohrs, radial bedeutet eine Strömung senkrecht zum Leitrohr. Bezogen auf die Querschnittsansicht des zylindrischen Tanks in Form eines vertikalen Schnitts durch den Tank, ergibt sich so eine schlaufenförmige Strömung der Lösung (L). Die Lösung (L) strömt somit in Art eines Schlaufenreaktors.
Das Leitrohr weist einen Durchmesser (DL) auf. Das Verhältnis des Durchmessers (DL) des Leitrohrs zum Innendurchmesser (D) des zylindrischen Tanks, DL/D, liegt bevorzugt im Bereich von 0,2 bis 0,8, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 0,7.
Das Leitrohr kann außerdem Strombrecher umfassen. Strombrecher als solche sind dem Fachmann bekannt. Erfindungsgemäß können alle dem Fachmann bekannten Strombrecher eingesetzt werden.
Der am Tankboden angeordnete Blattrührer kann zwischen dem Boden des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, dass er innerhalb des Leitrohrs am Boden des zylindrischen Tanks angeordnet ist. Bevorzugt ist der Blattrührer zwischen dem Boden des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr angeordnet.
Durch die Anordnung des Blattrührers am Tankboden ergibt sich die oben beschriebene radiale Strömung der Lösung (L) zwischen dem Boden des zylindrischen Tanks und dem Leitrohr.
Als Blattrührer eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Blattrührer, mit sich drehender coaxialer Welle und Rührerblättern. Geeignete Blattrührer sind beispielsweise in der EP 1 208 905, sowie der WO 2004/058377 beschrieben. Bevorzugt ist der Blattrüher ausgewählt aus Radialrührern, Schrägblattrührern, Turbinenrührern, Propellerrührern, Ankerrührern, Wendelrührern und schneckenförmigen Rührern.
Der Leistungseintrag des Blattrührers in die Lösung (L) liegt erfindungsgemäß im Bereich von 0,01 bis 5 kW/m3, bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 2 kW/m3 und insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 0,5 kW/m3. Der Leistungseintrag ist definiert als das Verhältnis zwischen der Leistung (P) des Blattrührers und dem Füllvolumen (V) des Behälters. Unter „Füllvolumen (V)" wird das Volumen der Lösung (L) und der Suspension (S) im Behälter verstanden.
Unter der Umfangsgeschwindigkeit des Blattrührers wird die Geschwindigkeit des äußeren Randes des Blattrührers verstanden. Die Umfangsgeschwindigkeit liegt erfindungsgemäß im Bereich von 0,5 bis 6 m/s, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 m/s insbesondere bevorzugt im Bereich von 1 ,2 bis 4 m/s und am meisten bevorzugt im Bereich von 1 ,5 bis 3,5 m/s.
Die Kristallisation der Dicarbonsäure aus der Lösung (L) im Kristallisator (I) erfolgt üblicherweise aus einer übersättigten Lösung (L). Unter einer übersättigten Lösung (L) wird die Lösung (L) verstanden, bei der die Konzentration der in der Lösung (L) enthaltenen gelösten Dicarbonsäure größer ist als die Löslichkeit der Dicarbonsäure in dem in der Lösung (L) enthaltenen Lösungsmittel (LM). Die Löslichkeit der Dicarbonsäure in dem in der Lösung (L) enthaltenen Lösungsmittel (LM) ist abhängig von der Temperatur der Lösung (L). Sie sinkt mit sinkender Temperatur. Daher kann die Lösung (L) im Kristallisator (I) übersättigt werden, indem die Lösung (L) abgekühlt wird. Darüber hinaus ist es möglich, einen Teil des Lösungsmittels (LM) aus der Lösung (L) zu verdampfen oder zu verdunsten, beispielsweise durch eine Erhöhung der Temperatur und/oder durch das Anlegen eines Unterdrucks. Dadurch erhöht sich die Konzentration der Dicarbonsäure in der Lösung (L) und kann so die Löslichkeit der Dicarbonsäure in dem in der Lösung (L) enthaltenen Lösungsmittel (LM) überschreiten, wodurch die Lösung (L) übersättigt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Lösung (L) im Kristallisator (I) durch Verdampfungskühlung übersättigt. Die Verdampfungskühlung ist dem Fachmann als solche bekannt, sie kann als Kombination aus den beiden zuvor beschriebenen Ausführugsformen zum Übersättigen der Lösung (L) angesehen werden. Durch das Anlegen eines Unterdrucks verdampft das in der Lösung (L) enthaltene Lösungsmittel (LM), gleichzeitig kühlt die Lösung (L) ab und übersättigt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Lösung (L) im Kristallisator (I) abgekühlt. Dazu wird die Lösung (L) dem Kristallisator (I) mit einer Temperatur im Bereich von 50 bis < 100 °C, bevorzugt im Bereich von 60 bis 90 °C und insbesondere im Bereich von 75 bis 85 °C zugeführt.
Im Kristallisator (I) wird die Lösung (L) dann abgekühlt. Dadurch kristallisiert die Dicarbonsaure aus der Lösung (L) unter Erhalt der Suspension (S). Die Temperatur der Suspension (S) liegt beim Abführen aus dem Kristallisator (I) unterhalb der Temperatur, mit der die Lösung (L) in den Kristallisator (I) zugeführt wurde. Bevorzugt liegt die Temperatur der Suspension (S) beim Abführen aus dem Kristallisator (I) im Bereich von 30 bis 70 °C, besonders bevorzugt im Bereich von 45 bis 65 °C und insbesondere bevorzugt im Bereich von 55 bis 60 °C. Die Kristallisation der Dicarbonsaure in dem Kristallisator (I) kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Bevorzugt erfolgt sie kontinuierlich. Im Falle einer kontinuierlichen Kristallisation wird die Lösung (L) dem Kristallisator (I) kontinuierlich zugeführt, während gleichzeitig die bei der Kristallisation erhaltene Suspension (S) kontinuierlich aus dem Kristallisator (I) abgeführt wird.
Die Lösung (L) wandelt sich im Kristallisator (I) in die Suspension (S) um. Die Ausführungen und Bevorzugungen im Hinblick auf die Lösung (L) beziehen sich erfindungsgemäß auf die Lösung (L) vor der Kristallisation, das heißt beim Eintritt der Lösung (L) in den Kristallisator (I). Die Ausführungen und Bevorzugungen im Hinblick auf die Suspension (S) beziehen sich erfindungsgemäß auf die Suspension (S) beim Austritt aus dem Kristallisator (I).
Die Menge an Lösung (L), die dem Kristallisator (I) zugeführt wird, und die Menge an Suspension (S), die aus dem Kristallisator (I) abgeführt wird, wird bevorzugt so eingestellt, dass die Verweilzeit der Dicarbonsäure im Kristallisator (I) im Bereich von 0,1 bis 8 Stunden liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 4 Stunden und insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 3 Stunden.
Unter der Verweilzeit der Dicarbonsäure, wird die Zeit verstanden, zwischen dem Eintritt der Lösung (L), die die gelöste Dicarbonsäure enthält, in den Kristallisator (I) und dem Austritt der Suspension (S), die die suspendierten Dicarbonsäure- Kristalle (sDK) enthält, aus dem Kristallisator (I). Die Verweilzeit beschreibt also die Zeit, die die Dicarbonsäure im Kristallisator (I) verbleibt, unabhängig von der Form der Dicarbonsäure, also unabhängig davon, ob sie beispielsweise gelöst oder als Dicarbonsäure-Kristalle im Kristallisator (I) vorliegt. Bei der Kristallisation der Dicarbonsaure aus der Lösung (L) in dem Kristallisator (I) wird die Suspension (S) erhalten. Die Suspension (S) enthält erfindungsgemäß die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) und die Mutterlauge (M), die das Lösungsmittel (LM) und gelöste Dicarbonsäure enthält.
Es versteht sich von selbst, dass die Mutterlauge (M) dasselbe Lösungsmittel (LM) und dieselbe gelöste Dicarbonsäure enthält wie die Lösung (L). Die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) enthalten außerdem dieselbe Dicarbonsäure wie die in der Lösung (L) enthaltene gelöste Dicarbonsäure. Bezüglich der in den suspendierten Dicarbonsäure-Kristallen (sDK) enthaltenen Dicarbonsäure gelten daher die zuvor beschriebenen Ausführungen und Bevorzugungen entsprechend.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren bei dem die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in Verfahrensschritt a) eine Dicarbonsäure der allgemeinen Formel (I) enthalten
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ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Bindung, einem unsubstituierten oder zumindest monosubstituierten d-Ci2-Alkandiyl und einem unsubstituierten oder zumindest monosubstituierten C6-Ci4-Arylen, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus F, Cl, Br, OH, (=0) und CrC5-Alkyl.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit außerdem ein Verfahren bei dem die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in Verfahrensschritt a) eine Dicarbonsäure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Terephthalsäure, Isophthalsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Decandicarbonsäure und Dodecandicarbonsäure enthalten.
Die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in der Suspension (S) liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 1500 μηη, besonders bevorzugt im Bereich von 200 bis 1200 μηη, und insbesondere bevorzugt im Bereich von 300 bis 1 150 μηη, bestimmt mittels Laserbeugung. Bei der Kristallisation in Verfahrensschritt a) können geringe Mengen Feinanteil (F) entstehen. In einer Ausführungsform enthält die Suspension (S) neben den suspendierten Dicarbonsäure-Kristallen (sDK) somit auch Feinanteil (F). In dieser Ausführungsform enthält die Suspension (S) Feinanteil (F) in Mengen im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-% bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht an suspendierten Dicarbonsäure-Kristallen (sDK) und Feinanteil (F), bestimmt durch Laserbeugung.
Laserbeugung zur Bestimmung der Menge an Feinanteil und zur Bestimmung der mittleren Kristallgröße ist dem Fachmann als solche bekannt. Die Laserbeugung kann beispielsweise an einer Suspension durchgeführt werden, wobei als Suspensionsmedium beispielsweise die Mutterlauge (M) dient. Ebenso ist es möglich, die Laserbeugung aus Substanz, also ohne Suspensionsmedium durchzuführen.
Die Suspension (S) enthält in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform im Bereich von 15 bis 45 Gew.-% der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK), bevorzugt im Bereich von 20 bis 40 Gew.-% der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) und insbesondere bevorzugt im Bereich von 25 bis 35 Gew.-% der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK), bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension (S). Die Suspension (S) enthält einen größeren Anteil an suspendierten Dicarbonsäure- Kristallen (sDK) als die Lösung (L). In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform enthält die Suspension (S) im Bereich von 55 bis 85 Gew.-% der Mutterlauge (M), bevorzugt im Bereich von 60 bis 80 Gew.-% der Mutterlauge (M) und insbesondere bevorzugt im Bereich von 65 bis 75 Gew.-% der Mutterlauge (M), bezogen auf das Gesamtgewicht der Suspension (S). Die Summe der Gew.-% der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) und der Mutterlauge (M), die in der Suspension (S) enthalten sind, ergeben 100 %.
Die Mutterlauge (M) enthält üblicherweise eine niedrigere Konzentration an gelöster Dicarbonsäure als die Lösung (L).
Im Allgemeinen enthält die Mutterlauge (M) im Bereich von 2 bis 20 Gew.-% gelöste Dicarbonsäure, bevorzugt im Bereich von 5 bis 15 Gew.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 8 bis 12 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Mutterlauge (M). Verfahrensschritt b)
In Verfahrensschritt b) wird die Suspension (S) aus Verfahrensschritt a) durch eine Kreiselpumpe in die Trocknungsvorrichtung (ll;lll) überführt.
„Eine Kreiselpumpe" bedeutet erfindungsgemäß sowohl genau eine Kreiselpumpe als auch zwei oder mehr Kreiselpumpen. Die Kreiselpumpen können sowohl seriell als auch parallel geschaltet sein. Bevorzugt sind die Kreiselpumpen parallel geschaltet. Kreiselpumpen sind dem Fachmann als solche bekannt. Kreiselpumpen umfassen beispielsweise Radialpumpen, Diagonalpumpen, Seitenkanalpumpen, Peripheralradpumpen, Kanalradpumpen, Freistrompumpen und Axialpumpen.
Erfindungsgemäß bevorzugt als Kreiselpumpen sind Freistrompumpen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die Kreiselpumpe in Verfahrensschritt b) eine Freistrompumpe ist.
Eine Freistrompumpe umfasst eine Eingangsöffnung, eine Ausgangsöffnung, eine Laufradkammer, in welcher ein Laufrad angeordnet ist, und eine sich vor der Laufradkammer erstreckende Wirbelkammer. Das Laufrad umfasst einen Laufradboden, einen Nabenkörper, eine Tellerfläche und Schaufeln. Die sich vor der Laufradkammer erstreckende Wirbelkammer wird durch die Schaufeln nicht durchstrichen. Üblicherweise ist die Eingangsöffnung axial an der Stirnseite des Laufrades angeordnet. Die Ausgangsöffnung kann ebenfalls axial an der Stirnseite des Laufrades angeordnet sein. Darüber hinaus ist es möglich, dass die Ausgangsöffnung radial am Laufrad angeordnet ist.
Geeignete Freistrompumpen sind beispielsweise in der EP 2 497 956 beschrieben, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Durch die erfindungsgemäß eingesetzte Kreiselpumpe wird der Anteil der Suspension (S), der mit dem Laufrad der Kreiselpumpe in Kontakt kommt, reduziert, gegenüber im Stand der Technik eingesetzten Pumpen. Der Anteil der Suspension (S) der mit dem Laufrad der Kreiselpumpe in Kontakt kommt, liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 50 %, besonders bevorzugt im Bereich von 8 bis 30 % und insbesondere bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 %, bezogen auf die Gesamtmenge der Suspension (S). Der Anteil der Suspension (S), der nicht mit dem Laufrad in Kontakt kommt, wird in Rotation versetzt und so zur Ausgangsöffnung geführt. Eine derartige Rotation bedeutet, dass die Suspension (S) einer Scher- und Reibungsbeanspruchung ausgesetzt wird. Es wurde allerdings überraschend gefunden, dass die Scher- und Reibungsbeanspruchung die auf die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe wirkt, deutlich geringer ist, als die mechanische Belastung, insbesondere die Prallbeanspruchung, die auf die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) wirkt, wenn Pumpen wie sie im Stand der Technik eingesetzt werden, verwendet werden. Daher wird durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Kreiselpumpen überraschenderweise weniger Feinanteil (F) gebildet als mit im Stand der Technik beschriebenen Verfahren. Die erfindungsgemäß in Verfahrensschritt b) eingesetzte Kreiselpumpe überführt die Suspension (S) im Allgemeinen mit einem Förderstrom im Bereich von 1 bis 150 Kubikmeter Suspension (S) pro Stunde in die Trocknungsvorrichtung (II; III), bevorzugt im Bereich von 5 bis 100 Kubikmeter Suspension (S) pro Stunde und insbesondere bevorzugt im Bereich von 10 bis 35 Kubikmeter Suspension (S) pro Stunde.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die Suspension (S) in Verfahrensschritt b) mit einem Förderstrom im Bereich von 1 bis 150 Kubikmeter Suspension (S) pro Stunde durch die Kreiselpumpe in die Trocknungsvorrichtung (II; III) überführt wird.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Kreiselpumpen werden üblicherweise mit einer Drehzahl im Bereich von 600 bis 4000 min"1 betrieben, bevorzugt im Bereich von 1000 bis 3500 min"1 und insbesondere bevorzugt im Bereich von 1500 bis 3100 min"1.
Üblicherweise liegt die Förderhöhe der Kreiselpumpe im Bereich von 10 bis 120 m, bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 m und insbesondere bevorzugt im Bereich von 30 bis 80 m. Die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) bei Eintritt in die Trocknungsvorrichtung (II; III) liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 1500 μηη, besonders bevorzugt im Bereich von 160 bis 1 190 μηη und insbesondere bevorzugt im Bereich von 240 bis 1 140 μηη, bestimmt durch Laserbeugung. Es versteht sich von selbst, dass die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) bei Eintritt in die Trocknungsvorrichtung (II; III) kleiner oder gleich der mittleren Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) direkt nach der Kristallisation gemäß Verfahrensschritt a) im Kristallisator (I) ist. Bevorzugt ist die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) bei Eintritt in die Trocknungsvorrichtung (II; III) um 0,1 bis 20 % kleiner als die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) direkt nach der Kristallisation im Kristallisator (I), besonders bevorzugt um 0,5 bis 10 % und insbesondere bevorzugt um 1 bis 5 % kleiner als die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) direkt nach der Kristallisation im Kristallisator (I).
Wenn also beispielsweise die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure- Kristalle (sDK) aus Verfahrensschritt a) im Bereich von 200 bis 1200 μηι liegt und die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) bei Eintritt in die Trocknungsvorrichtung (II; III) um 1 bis 5 % kleiner ist als die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) aus Verfahrensschritt a), dann liegt die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) bei Eintritt in die Trocknungsvorrichtung (II; III) im Bereich von 190 bis 1 188 μηι.
Der in der Suspension (S) bei Eintritt in die Trocknungsvorrichtung (II; III) enthaltene Feinanteil (F) liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 18 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 3 bis 13 Gew.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 4 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht an suspendierten Dicarbonsäure- Kristallen (sDK) und Feinanteil (F) bei Eintritt in die Trocknungsvorrichtung (II; III), bestimmt durch Laserbeugung.
Verfahrensschritt c)
In Verfahrensschritt c) werden die in der Suspension (S) enthaltenen suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in der Trocknungsvorrichtung (II; III), in die die Suspension (S) in Verfahrensschritt b) überführt worden ist, von der Mutterlauge (M) abgetrennt.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Trocknungsvorrichtung (II; III) kann sowohl diskontinuierlich als auch kontinuierlich betrieben werden. Bevorzugt wird die Trocknungsvorrichtung (II; III) kontinuierlich betrieben.
Geeignete Trocknungsvorrichtungen (II; III) sind dem Fachmann als solche bekannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Trocknungsvorrichtung (II; III) eine mechanische Trocknungsvorrichtung (II) und eine thermische Trocknungsvorrichtung (III).
Umfasst die Trocknungsvorrichtung (II; III) eine mechanische Trocknungsvorrichtung (II) und eine thermische Trocknungsvorrichtung (III), so umfasst das Abtrennen der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) in der Trocknungsvorrichtung (II; III) in Verfahrensschritt c) beispielsweise die folgenden Schritte: c1 ) mechanisches Abtrennen der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) in der mechanischen Trocknungsvorrichtung (II), unter Erhalt vorgetrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (vDK), die Reste des Lösungsmittels (LM) enthalten, und c2) thermisches Abtrennen zumindest eines Teils der Reste des Lösungsmittels (LM) von den vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristallen (vDK) in der thermischen Trocknungsvorrichtung (III) unter Erhalt der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die Trocknungsvorrichtung (II; III) eine mechanische Trocknungsvorrichtung (II) und eine thermische Trocknungsvorrichtung (III) umfasst, wobei c1 ) in der mechanischen Trocknungsvorrichtung (II) die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) mechanisch abgetrennt werden, unter Erhalt vorgetrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (vDK), die Reste des Lösungsmittels (LM) enthalten, und c2) in der thermischen Trocknungsvorrichtung (III) zumindest ein Teil der Reste des Lösungsmittels (LM) von den vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristallen (vDK) aus Verfahrensschritt c1 ) thermisch abgetrennt wird unter Erhalt der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK).
Als mechanische Trocknungsvorrichtung (II) können prinzipiell alle dem Fachmann bekannten mechanischen Trocknungsvorrichtungen eingesetzt werden. Dazu zählen beispielsweise Sedimentationsreaktoren, Filter und Zentrifugen. Als mechanische Trocknungsvorrichtung (II) bevorzugt sind Zentrifugen.
Geeignete Zentrifugen sind dem Fachmann als solche bekannt. Bevorzugt sind schubfördernde Zentrifugen, Vollmantelzentrifugen und/oder Schneckenaustrags- zentrifugen (Dekanter). Schubfördernde Zentrifugen sind insbesondere bevorzugt. Wenn eine Zentrifuge als mechanische Trocknungsvorrichtung (II) im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, so wird diese bevorzugt mit einer Drehzahl im Bereich von 400 bis 1200 Umdrehungen pro Minute betrieben, besonders bevorzugt im Bereich von 600 bis 1000 Umdrehungen pro Minute und insbesondere im Bereich von 700 bis 800 Umdrehungen pro Minute.
Die Schubfrequenz der in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzten schubfördernden Zentrifuge liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 80 min"1, bevorzugt im Bereich von 10 bis 60 min"1 und besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 40 min"1.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die gegebenenfalls eingesetzte Zentrifuge beim Anfahren zumindest einen Teil der Suspension (S). Dadurch kann die mechanische Belastung, die auf die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) wirkt, reduziert werden.
In Verfahrensschritt c1 ) werden in der mechanischen Trocknungsvorrichtung (II) die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) mechanisch zumindest teilweise von der ebenfalls in der Suspension (S) enthaltenen Mutterlauge (M) abgetrennt, unter Erhalt vorgetrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (vDK).
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die mechanische Abtrennung bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 70 °C durchgeführt, bevorzugt im Bereich von 50 bis 60 °C und insbesondere bevorzugt im Bereich von 55 bis 58 °C.
Die mittlere Kristallgröße der vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) liegt im Allgemeinen im Bereich von 100 bis 1500 μηι, bevorzugt im Bereich von 150 bis 1 170 μηι und insbesondere bevorzugt im Bereich von 225 bis 1 120 μηι, bestimmt durch Laserbeugung.
Es versteht sich von selbst, dass die mittlere Kristallgröße der vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK), die in Verfahrensschritt c1 ) erhalten werden, kleiner oder gleich der mittleren Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in Verfahrensschritt a) ist.
Die mittlere Kristallgröße der vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) ist bevorzugt um 0,5 bis 25 % kleiner als die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in Verfahrensschritt a), besonders bevorzugt um höchstens 1 bis 15 % kleiner und insbesondere bevorzugt um 3 bis 10 % kleiner als die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in Verfahrensschritt a). Der Feinanteil (F), den die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) enthalten, liegt üblicherweise im Bereich von 1 ,5 bis 19 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 3,5 bis 14 Gew.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 4,5 bis 1 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht an getrockneten Dicarbonsäure-Kristallen (tDK) und Feinanteil (F), bestimmt durch Lasebeugung.
Die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) enthalten Reste des Lösungsmittels (LM). Unter „Reste des Lösungsmittels (LM)" werden erfindungsgemäß höchstens 50 Gew.-% des Lösungsmittels (LM), bevorzugt höchstens 30 Gew.-% des Lösungsmittels (LM) und insbesondere bevorzugt höchstens 22 Gew.-% der Lösungsmittels (LM) verstanden, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK).
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) von 2 bis 50 Gew.-% des Lösungsmittels (LM), bevorzugt von 3 bis 30 Gew.-% des Lösungsmittels (LM) und insbesondere bevorzugt von 4 bis 22 Gew.-% des Lösungsmittels (LM), bezogen auf das Gesamtgewicht der vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK).
Es versteht sich von selbst, dass die Reste des Lösungsmittel (LM), die in den vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristallen (vDK) enthalten sind, dasselbe Lösungsmittel (LM) enthalten wie die Mutterlauge (M), die in der Suspension (S) enthalten war.
Die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK), die in Verfahrensschritt c1 ) erhalten werden, können von der mechanischen Trocknungsvorrichtung (II) in die thermische Trocknungsvorrichtung (III) mit allen dem Fachmann bekannten Methoden überführt werden. Beispielsweise können die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) mit einer Förderschnecke und/oder gravimetrisch in die thermische Trocknungsvorrichtung (III) überführt werden.
Bevorzugt werden die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) gravimetrisch in die thermische Trocknungsvorrichtung (III) überführt, „gravimetrisch" bedeutet vorliegend, dass die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) in die thermische Trocknungsvorrichtung (III) unter Ausnutzung der Schwerkraft abgeworfen werden.
Durch die gravimetrische Überführung der vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) in die thermische Trocknungsvorrichtung (III) wird die mechanische Belastung für die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) reduziert. Dadurch wird der im Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildete Feinanteil (F) ebenfalls reduziert gegenüber den Verfahren wie sie im Stand der Technik beschrieben sind.
In Verfahrensschritt c2) wird zumindest ein Teil der Reste des Lösungsmittels (LM) von den vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) in der thermischen Trocknungsvorrichtung (III) thermisch abgetrennt.
Unter „zumindest ein Teil der Reste des Lösungsmittels (LM)" wird vorliegend verstanden, dass mindestens 90 Gew.-% der Reste des Lösungsmittels (LM) abgetrennt werden, bevorzugt mindestens 95 Gew.-% und insbesondere bevorzugt mindestens 99 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reste des Lösungsmittels (LM). Üblicherweise können in Verfahrensschritt c2) höchstens 99,91 Gew.-% der Reste des Lösungsmittels (LM) abgetrennt werden, bevorzugt höchstens 99,95 Gew.-% und insbesondere höchstens 99,99 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Reste des Lösungsmittels (LM). Unter „thermischer Abtrennung" wird vorliegend verstanden, dass das Lösungsmittel (LM) durch Verdunstung oder Verdampfen von den vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristallen (vDK) abgetrennt wird. Dies kann beispielsweise durch Erhöhung der Temperatur und/oder durch das Anlegen eines Unterdrucks in der thermischen Trocknungsvorrichtung (III) erfolgen.
Die Temperatur während der thermischen Abtrennung zumindest eines Teils der Reste des Lösungsmittels (LM) in Verfahrensschritt c2) liegt im Allgemeinen im Bereich von 80 bis 150 °C, bevorzugt im Bereich von 100 bis 150 °C und insbesondere bevorzugt in einem Bereich von 120 bis 150 °C. Verfahrensschritt c2) wird bevorzugt bei einer Temperatur durchgeführt, die unterhalb des Schmelzpunktes der Dicarbonsäure liegt.
Der Druck während der thermischen Abtrennung zumindest eines Teils der Reste des Lösungsmittels (LM) in Verfahrensschritt c2) liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 80 mbar und insbesondere bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 mbar und am meisten bevorzugt im Bereich von 25 bis 35 mbar.
Die Verweilzeit der vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) in der thermischen Trocknungsvorrichtung (III) beträgt im Allgemeinen 1 bis 24 Stunden, bevorzugt 3 bis 20 Stunden und insbesondere bevorzugt 5 bis 15 Stunden.
Geeignete thermische Trocknungsvorrichtungen (III) sind dem Fachmann als solche bekannt. Geeignete thermische Trocknungsvorrichtungen (III) sind beispielsweise Konvektionstrockner, Hordentrockner, Kammertrockner, Kanaltrockner, Flachbahntrockner, Tellertrockner, Drehtrommeltrockner, Rieselschichttrockner, Siebbandtrockner, Stromtrockner, Zerstäubungstrockner, Wirbelschichttrockner, Fließbetttrockner, Schaufeltrockner, Kugelbetttrockner, Kontakttrockner, Heiztellertrockner, Dünnschichttrockner, Walzentrockner, Bandtrockner, Siebtrommeltrockner, Schneckentrockner, Taumeltrockner, Kontakt-Scheibentrockner und Gefriertrockner.
Erfindungsgemäß bevorzugt als thermische Trocknungsvorrichtungen (III) sind Wirbelschichttrockner. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Gas in die thermische Trocknungsvorrichtung (III) eingeleitet und so zumindest Teile der Reste des Lösungsmittels (LM) von den vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristallen (vDK) abgetrennt. Als Gas eignet sich prinzipiell jedes dem Fachmann bekannte Gas, das sich bei den Bedingungen der thermischen Trocknung inert gegenüber den vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristallen (vDK) verhält. Geeignet als Gas ist beispielsweise Stickstoff oder Luft. Bevorzugt als Gas ist Luft. Das Gas kann gegebenenfalls in die thermische Trocknungsvorrichtung (III) rückgeführt werden, um die Wirtschaftlichkeit des vorliegenden Verfahrens zu steigern. Bevor das Gas in die thermische Trocknungsvorrichtung (III) rückgeführt wird, wird es im Allgemeinen von gegebenenfalls mitgerissenen Dicarbonsäure-Kristallen sowie den Teilen der Reste des Lösungsmittels (LM) befreit. Dies kann nach dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen. Beispielsweise können mitgerissene Dicarbonsäure- Kristalle durch Zyklonabscheider entfernt werden, das Lösungsmittel (LM) kann beispielsweise durch Nassentstauber wie etwa Rotoklon-Wäscher oder Venturi- Wäscher auskondensiert werden. In einer Ausführungsform umfasst die thermische Trocknungsvorrichtung (III) daher auch Zyklonabscheider, Rotoklon-Wäscher und/oder Venturi-Wäscher.
Das Gas kann beispielsweise durch Wärmetauscher auf die zur thermischen Abtrennung geeignete Temperatur gebracht werden.
Die in Verfahrensschritt c) erhaltenen getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) enthalten üblicherweise noch Spuren des Lösungsmittels (LM).
Unter „Spuren des Lösungsmittels (LM)" werden höchstens 0,3 Gew.-% des Lösungsmittels (LM) verstanden, bevorzugt höchstens 0,25 Gew.-% und insbesondere bevorzugt höchstens 0,2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK).
Im Allgemeinen enthalten die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) von 0,01 bis 0,3 Gew.-% des Lösungsmittels (LM), bevorzugt von 0,05 bis 0,25 Gew.-% des Lösungsmittels (LM) und insbesondere bevorzugt von 0,1 bis 0,2 Gew.-% des Lösungsmittels (LM), jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK). Es versteht sich von selbst, dass die in Verfahrensschritt c2) erhaltenen getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) weniger Lösungsmittel (LM) enthalten, als die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK), die gegebenenfalls in Verfahrensschritt c1 ) erhalten werden.
Die mittlere Kristallgröße der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) liegt bevorzugt im Bereich von 100 bis 1500 μηη, besonders bevorzugt im Bereich von 140 bis 1 160 μηη und insbesondere bevorzugt im Bereich von 210 bis 1 1 10 μηη, bestimmt durch Laserbeugung.
Es versteht sich von selbst, dass die mittlere Kristallgröße der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) kleiner oder gleich der mittleren Kristallgröße der vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK) ist und dass die mittlere Kristallgröße der trockenen Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) kleiner oder gleich der mittleren Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristall (sDK) in Verfahrensschritt a) ist. Bevorzugt ist die mittlere Kristallgröße der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) um 1 bis 30 % kleiner als die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure- Kristalle (sDK) in Verfahrensschritt a), bevorzugt um höchstens 2 bis 20 % und insbesondere bevorzugt um 4 bis 12 % kleiner als die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in Verfahrensschritt a).
In Verfahrensschritt c) werden die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) abgetrennt. In einer Ausführungsform wird zusammen mit den suspendierten Dicarbonsäure-Kristallen (sDK) auch der Feinanteil (F) von der Mutterlauge (M) abgetrennt. Dann enthalten die in Verfahrensschritt c) erhaltenen getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) den Feinanteil (F).
Der Feinanteil (F), den die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) enthalten, liegt üblicherweise im Bereich von 2 bis 21 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 4 bis 16 Gew.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 5 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht an getrockneten Dicarbonsäure-Kristallen (tDK) und Feinanteil (F), bestimmt durch Laserbeugung.
Die in Verfahrensschritt c) erhaltenen getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) sind bereits rieselfähig und lagerstabil. Nach Verfahrensschritt c) liegen sie allerdings in der Trocknungsvorrichtung (II; III) vor und müssen noch in eine Lagervorrichtung (IV) überführt werden.
Bei der Abtrennung der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) in Verfahrensschritt c) wird außerdem die Mutterlauge (M) erhalten. Die Abtrennung der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) kann vollständig erfolgen. Dann enthält die Mutterlauge (M) keine suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK). Die Abtrennung der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) muss nicht zwingend vollständig erfolgen. In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Abtrennung der suspendierten Dicarbonsäure- Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) unvollständig. In dieser Ausführungsform enthält die Mutterlauge (M) Reste der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK). Ebenso kann die Mutterlauge (M) Reste des Feinanteils (F) enthalten.
Die in Verfahrensschritt c) erhaltene Mutterlauge (M) enthält beispielsweise bis 5 Gew.-% der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK), bevorzugt bis 2 Gew.-% der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) und insbesondere bevorzugt bis 0,5 Gew.-% der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK), bezogen auf das Gesamtgewicht der Mutterlauge (M).
Unter „Reste der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK)" werden 0,1 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 3 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 1 bis 2 Gew.-% der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) verstanden, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mutterlauge (M).
Die Mutterlauge (M) kann beispielsweise in den Kristallisator (I) rückgeführt werden. Verfahrensschritt d)
In Verfahrensschritt d) werden die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) durch ein Dichtstromfördersystem in eine Lagervorrichtung (IV) unter Erhalt der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) überführt.
Geeignete Dichtstromfördersysteme sind dem Fachmann als solche bekannt.
In einem Dichtstromfördersystem werden die getrockneten Dicarbonsäure- Kristalle (tDK) mit Hilfe eines Gases durch ein Förderrohr bewegt. Dabei werden die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) fluidisiert und als Dichtstrom durch das Förderrohr geleitet.
Unter „Dichtstrom" wird vorliegend verstanden, dass sich die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) im Förderrohr nicht wie frei fliegende Partikel verhalten, sondern wie ein Fluid. Als Gase zur Förderung der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) in dem Dichtstromfördersystem sind prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Gase geeignet, die sich bei den Bedingungen in Verfahrensschritt d) inert gegenüber den getrockneten Dicarbonsäure-Kristallen (tDK) verhalten. Geeignete Gase sind beispielsweise Stickstoff oder Luft. Bevorzugt als Gas ist Luft.
Die Geschwindigkeit des Gases liegt im Allgemeinen im Bereich von 400 bis 1600 Kubikmetern pro Stunde, bevorzugt im Bereich von 700 bis 1500 Kubikmetern pro Stunde und insbesondere bevorzugt im Bereich von 900 bis 1300 Kubikmetern pro Stunde.
Die Geschwindigkeit, mit der die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) durch das Dichtstromfördersystem in die Lagervorrichtung (IV) überführt werden, liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 30 Meter pro Sekunde (m/s), bevorzugt im Bereich von 3 bis 15 Meter pro Sekunde und insbesondere bevorzugt im Bereich von 3,5 bis 9 Meter pro Sekunde.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) in Verfahrensschritt d) mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 1 bis 30 m/s durch das Dichtstromfördersystem in die Lagervorrichtung (IV) überführt werden.
Der Druck in dem Förderrohr liegt bevorzugt im Bereich von 1 ,7 bis 2,1 bar, besonders bevorzugt bei 1 ,8 bis 2,0 bar.
Die Beladung im Förderrohr liegt üblicherweise im Bereich von 5 bis 15 kg getrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) pro kg Gas, bevorzugt im Bereich von 7 bis 12 kg getrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) pro kg Gas und insbesondere bevorzugt im Bereich von 9 bis 10 kg getrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) pro kg Gas.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in das Förderrohr des Dichtstrom- fördersystems zusätzlich Gas durch ein Nebenleitungsrohr eingespeist. Das Dichtstromfördersystem umfasst dann ein Förderrohr und ein Nebenleitungsrohr. Durch das Förderrohr werden die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) zusammen mit dem Gas geleitet, durch das Nebenleitungsrohr wird ausschließlich das Gas geleitet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem das Dichtstromfördersystem in Verfahrensschritt d) ein Förderrohr und ein Nebenleitungsrohr umfasst. Das Nebenleitungsrohr besitzt über Düsen Verbindungen zu dem Förderrohr und kann so Gas in das Förderrohr einspeisen. Die Düsen sind üblicherweise in einem Abstand im Bereich 0,5 bis 2 m angeordnet, bevorzugt im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 m und insbesondere bevorzugt im Bereich von 0,9 bis 1 ,1 m.
Für die Geschwindigkeit des Gases, die Beladung und den Druck im Förderrohr sowie die Geschwindigkeit der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) gelten die zuvor beschriebenen Ausführungen. Das Verhältnis des Durchmessers des Nebenleitungsrohrs zum Durchmesser des Förderrohrs liegt in einer bevorzugten Ausführungsform im Bereich von 1 : 3 bis 1 : 8, bevorzugt im Bereich von 1 : 4 bis 1 : 6 und insbesondere bevorzugt im Bereich von 1 : 4,5 bis 1 : 5,5. Das Nebenleitungsrohr kann außerhalb des Förderrohrs angeordnet sein, ebenso ist es möglich, dass das Nebenleitungsrohr innerhalb des Förderrohrs angeordnet ist. Erfindungsgemäß bevorzugt ist das Nebenleitungsrohr innerhalb des Förderrohrs angeordnet. Insbesondere bevorzugt ist das Nebenleitungsrohr innerhalb des Förderrohrs im oberen Bereich des Förderrohrs angeordnet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch Verfahren, bei dem das Nebenleitungsrohr innerhalb des Förderrohrs angeordnet ist.
Als Lagervorrichtung (IV), in die die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) in Verfahrensschritt d) überführt werden, eignen sich prinzipiell alle den Fachmann bekannten Lagervorrichtungen. Dazu zählen beispielsweise Silos, Bunker, Tanks und Big Bags.
In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform ist die Lagervorrichtung (IV) ein Silo. In einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch das Silo kontinuierlich Gas geleitet. Zur Durchleitung durch das Silo eignen sich prinzipiell alle dem Fachmann bekannten Gase, die bei den Lagerbedingungen in der Lagervorrichtung (IV) gegenüber den rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristallen (DK) inert sind. Bevorzugt ist das Gas ein trockenes Gas, insbesondere bevorzugt als Gas ist trockene Luft.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch ein Verfahren, bei dem als Lagervorrichtung (IV) in Verfahrensschritt d) ein Silo verwendet wird und bei dem durch das Silo kontinuierlich Gas durchgeleitet wird.
Die in Verfahrensschritt d) erhaltenen rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure- Kristalle (DK) weisen üblicherweise eine mittlere Kristallgröße im Bereich von 100 bis 1500 μηι, besonders bevorzugt im Bereich von 120 bis 1 150 μηη und insbesondere bevorzugt im Bereich von 180 bis 1 10 μηη auf, bestimmt durch Laserbeugung.
Es versteht sich von selbst, dass die mittlere Kristallgröße der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) kleiner oder gleich der mittleren Kristallgröße der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) ist und dass die mittlere Kristallgröße der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) kleiner oder gleich der mittleren Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) ist.
Die mittlere Kristallgröße der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure- Kristalle (DK) aus Verfahrensschritt d) ist bevorzugt um 2 bis 40 %, bevorzugt um 4 bis 25 % und insbesondere bevorzugt um 6 bis 15 % kleiner als die mittlere Kristallgröße der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) aus Verfahrensschritt a), jeweils bestimmt durch Laserbeugung.
Die rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) enthalten üblicherweise eine geringe Restfeuchte. Unter Restfeuchte wird der Gehalt an Lösungsmittel (LM) in den rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure- Kristallen (DK) verstanden. Die rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure- Kristalle (DK) enthalten bevorzugt bis höchstens 0,2 Gew.-% des Lösungsmittels (LM), besonders bevorzugt bis höchstens 0,12 Gew.-% des Lösungsmittels (LM), bezogen auf das Gesamtgewicht der rieselfähigen und lagestabilen Dicarbonsäure- Kristalle (DK).
Der Anteil an Lösungsmittel (LM) in den rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure- Kristallen (DK), die in Verfahrensschritt d) erhalten werden, ist üblicherweise geringer als der Anteil an Lösungsmittel (LM) in den getrockneten Dicarbonsäure- Kristallen (tDK), die in Verfahrensschritt c) erhalten werden.
Die in Verfahrensschritt d) erhaltenen rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure- Kristalle (DK) enthalten üblicherweise einen Feinanteil (F) im Bereich von 3 bis 25 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 4 bis 20 Gew.-% und insbesondere bevorzugt im Bereich von 6 bis 15 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK) und des Feinanteils (F), bestimmt durch Laserbeugung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind somit auch rieselfähige und lagerstabile Dicarbonsäure-Kristalle (DK) erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Eine beispielhafte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist schematisch in Figur 1 gezeigt: In Verfahrensschritt a) wird die Dicarbonsäure aus der Lösung (L; 1 ) in dem Kristallisator (I) kristallisiert unter Erhalt der Suspension (S; 3) Die Suspension (S; 3) wird in Verfahrensschritt b) durch eine Kreiselpumpe in die Trocknungsvorrichtung (II; III) überführt. In Figur 1 besteht die Trocknungsvorrichtung (II; III) aus einer mechanischen Trocknungsvorrichtung (II) und einer thermischen Trocknungsvorrichtung (III). In Verfahrensschritt c1 ) werden die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in der mechanischen Trocknungsvorrichtung (II) mechanisch von der Mutterlauge (M; 5) abgetrennt, unter Erhalt der vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK; 4), die Reste des Lösungsmittels (LM) enthalten. Die vorgetrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (vDK; 4) werden in die thermische Trocknungsvorrichtung (III) überführt. Dort werden in Verfahrensschritt c2) zumindest Teile der Reste des Lösungsmittels (LM; 6) von den vorgetrockneten Dicarbonsäure- Kristallen (vDK; 4) beispielsweise durch ein Gas (8) abgetrennt, unter Erhalt der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK; 7).
In Verfahrensschritt d) werden die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK; 7) in die Lagervorrichtung (IV) durch ein Dichtstromfördersystem überführt, unter Erhalt der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK). Bezugszeichenliste
I Kristallisator
II mechanische Trocknungsvorrichtung
III thermische Trocknungsvorrichtung
IV Lagervorrichtung
1 Lösung (L)
2 Teile des Lösungsmittels (LM)
3 Suspension (S)
4 vorgetrocknete Dicarbonsäure-Kristalle (vDK)
5 Mutterlauge (M)
6 Reste des Lösungsmittels (LM)
7 getrocknete Dicarbonsäure-Kristalle (tDK)
8 Gas

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung von rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure- Kristallen (DK), umfassend die Schritte a) Kristallisation einer Dicarbonsäure aus einer Lösung (L), die ein Lösungsmittel (LM) und gelöste Dicarbonsäure enthält, in einem Kristallisator (I) unter Erhalt einer Suspension (S), enthaltend suspendierte Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) und eine Mutterlauge (M), die das Lösungsmittel (LM) und gelöste Dicarbonsäure enthält, b) Überführen der Suspension (S) aus Verfahrensschritt a) durch eine Kreiselpumpe in eine Trocknungsvorrichtung (II; III), c) Abtrennen der suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) in der Trocknungsvorrichtung (II; III) unter Erhalt getrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) d) Überführen der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) aus Verfahrensschritt c) durch ein Dichtstromfördersystem in eine Lagervorrichtung (IV) unter Erhalt der rieselfähigen und lagerstabilen Dicarbonsäure-Kristalle (DK).
Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe in Verfahrensschritt b) eine Freistrompumpe ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtstromfördersystem in Verfahrensschritt d) ein Förderrohr und ein Nebenleitungsrohr umfasst.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenleitungsrohr innerhalb des Förderrohrs angeordnet ist. 5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK) in Verfahrensschritt d) mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 1 bis 30 m/s durch das Dichtstromfördersystem in die Lagervorrichtung (IV) überführt werden. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Suspension (S) in Verfahrensschritt b) mit einem Förderstrom im Bereich von 1 bis 150 Kubikmeter Suspension (S) pro Stunde durch die Kreiselpumpe in die Trocknungsvorrichtung (II; III) überführt wird
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Kristallisator (I) in Verfahrensschritt a) ein gerührter Behälter eingesetzt wird, der einen vertikalen, zylindrischen Tank mit Seitenwänden und einem Boden, Mittel zum Zuführen der Lösung (L) und Abführen der Suspension (S), ein im zylindrischen Tank coaxial angeordnetes Leitrohr und einen coaxial am Tankboden angeordneten Blattrührer mit sich drehender coaxialer Welle und Rührblättern aufweist, der die Lösung (L) in radialer Richtung fördert, so dass sich eine Strömung der Lösung (L) in Art eines Schlaufenreaktors einstellt, wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Blattrührers 0,5 bis 6 m/s beträgt, und der Leistungseintrag in die Lösung (L) durch den Blattrührer 0,01 bis 5 kW/m3 beträgt.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungsvorrichtung (II; III) eine mechanische Trocknungsvorrichtung (II) und eine thermische Trocknungsvorrichtung (III) umfasst, wobei c1 ) in der mechanischen Trocknungsvorrichtung (II) die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) von der Mutterlauge (M) mechanisch abgetrennt werden, unter Erhalt vorgetrockneter Dicarbonsäure-Kristalle (vDK), die Reste des Lösungsmittels (LM) enthalten, und c2) in der thermischen Trocknungsvorrichtung (III) zumindest ein Teil der Reste des Lösungsmittels (LM) von den vorgetrockneten Dicarbonsäure- Kristallen (vDK) aus Verfahrensschritt c1 ) thermisch abgetrennt wird unter Erhalt der getrockneten Dicarbonsäure-Kristalle (tDK).
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in Verfahrensschritt a) eine Dicarbonsäure der allgemeinen Formel (I) enthalten
Figure imgf000031_0001
worin R1 ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Bindung, einem unsubstituierten oder zumindest monosubstituierten Ci-Ci2-Alkandiyl und einem unsubstituierten oder zumindest monosubstituierten C6-C-|4- Arylen, wobei die Substituenten ausgewählt sind aus F, Cl, Br, OH, (=0) und C1-C5- Alkyl.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die suspendierten Dicarbonsäure-Kristalle (sDK) in Verfahrensschritt a) eine Dicarbonsäure ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Terephthalsäure, Isophthalsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Sebacinsäure, Decandicarbonsäure und Dodecandicarbonsäure enthalten.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsmittel (LM) in Verfahrensschritt a) mindestens ein Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Methanol, Ethanol und Wasser enthält.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Lagervorrichtung (IV) in Verfahrensschritt d) ein Silo verwendet wird und dass durch das Silo kontinuierlich Gas durchgeleitet wird.
Rieselfähige und lagerstabile Dicarbonsäure-Kristalle (DK) erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
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