DE422320C

DE422320C - Method and device for the extraction of small, non-sticking crystals from solutions

Info

Publication number: DE422320C
Application number: DEG60114D
Authority: DE
Original assignee: Gas Light and Coke Co
Current assignee: Gas Light and Coke Co
Priority date: 1922-11-18
Filing date: 1923-11-04
Publication date: 1925-11-28
Also published as: GB211556A

Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM
28. NOVEMBER 1925ISSUED ON
NOVEMBER 28, 1925

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- JVe 422320 KLASSE 12c GRUPPE- JVe 422320 CLASS 12c GROUP

(G 60114 IV\i2c)(G 60114 IV \ i2c)

The Gas Light & Coke Company in London.The Gas Light & Coke Company in London.

Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von kleinen, nicht aneinander haftendenMethod and device for the extraction of small, non-adherent

Kristallen aus Lösungen.Crystals from solutions.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 4. November 1923 ab.Patented in the German Empire on November 4, 1923.

Für diese Anmeldung ist gemäß dem Unionsvertrage vom 2. Juni 1911 die Priorität auf Grund der Anmeldung in Großbritannien vom 18. November 1922 beansprucht.According to the Union Treaty of June 2, 1911, priority is due to this application of the application in Great Britain dated November 18, 1922.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Gewinnung von kleinen, nicht aneinander haftenden Kristallen aus Lösungen durch Zerstäuben mittels Düsen innerhalb eines mit Gas angefüllten Raumes. Das neue Verfahren besteht darin, daß die Lösungen zunächst in Druckschlangen oder anderen Druckgefäßen unter einem hohen Druck von ungefähr 30 Atmosphären oder darüber auf hohe Temperatur erhitzt und dann in an sich bekannter Weise einer plötzlichen Druckerniedrigung und raschen Abkühlung ausgesetzt werden.The invention relates to a method for obtaining small, non-sticky adhering crystals from solutions by atomization by means of nozzles within a space filled with gas. The new Method consists in that the solutions first in pressure coils or other Pressure vessels under high pressure of about 30 atmospheres or more heated high temperature and then in a manner known per se a sudden decrease in pressure and be exposed to rapid cooling.

Das Wesentliche des Verfahrens bestehtThe essence of the procedure consists

darin, daß die Zerstäubung unter gleichzeitiger plötzlicher und energischer Druckverminderung und Temperaturverminderung erfolgt, wobei die Temperaturverminderung durch die starke Druckverminderung noch unterstützt wird. Gegenüber anderen Verfahren, bei denen nur einzelne dieser Merkmale benutzt werden oder die Druck- und Temperaturunterschiede geringer sind und ίο weniger plötzlich und energisch eintreten, bietet das neue Verfahren den Vorteil, daß eine außerordentlich feine Verteilung der erhaltenen Kristalle eintritt und letztere nicht aneinander haften.in that the atomization with simultaneous sudden and energetic reduction of pressure and temperature reduction takes place, the temperature reduction still due to the strong pressure reduction is supported. Compared to other procedures in which only some of these features be used or the pressure and temperature differences are smaller and ίο occur less suddenly and energetically, the new procedure offers the advantage that an extremely fine distribution of the crystals obtained occurs and the latter does not stick together.

Das Verfahren ist besonders zur Gewinnung von kristallisiertem p-Nitranilin aus seinen durch Einwirkung von p-Nitrochlorbenzol auf Ammoniak erhaltenen Lösungen geeignet.The process is particularly useful for the recovery of crystallized p-nitroaniline its solutions obtained by the action of p-nitrochlorobenzene on ammonia suitable.

In der Zeichnung ist eine zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung beispielsweise dargestellt.In the drawing, a device used to carry out the method is for example shown.

Die Vorrichtung enthält eine Ausdehnungskammer A, die aus einem zylindrischen Gefäß besteht, das an seinem oberen Ende mit dem Inneren eines Waschturms B in offener Verbindung steht. Am unteren Ende hat die Kammer A ein Austrittsrohr C, dessen Durchmesser so groß ist, daß es auch festen Stoffen einen freien Durchgang gestattet. An der einen Seite der Ausdehnungskammer A ist eine Düse D angeordnet, die eine sehr feine Zerstäubung herbeiführen kann und zur Einführung der zu kristallisierenden heißen Lösung in die Ausdehnungskammer dient. Das Rohr C mündet in einen Sammelbehälter E, der mit einem überlauf F zur Abführung der Flüssigkeit versehen ist. In dem Sammelgefäß ist eine Kühlschlange G vorgesehen. Der Waschturm B ist innen mit den üb- ^; liehen, in der Zeichnung nicht dargestellten Verteilungsvorrichtungen für die oben eingeführte Flüssigkeit versehen. Eine z. B. aus einer Platte bestehende Verteilungsvorrichtung H ist auch im oberen Teil der Ausdehnungskammer etwas unterhalb der Verbindungsöffnung zum Waschturm angeordnet. Diese Verteilungsplatte dient dazu, Waschflüssigkeit aus dem Waschturm unter Vergrößerung ihrer Oberfläche über die Ausdehnungskammer hin zu verteilen.The device contains an expansion chamber A, which consists of a cylindrical vessel which is in open communication with the interior of a washing tower B at its upper end. At the lower end of the chamber A has an outlet pipe C, the diameter of which is so large that it allows solid materials to pass freely through it. On one side of the expansion chamber A , a nozzle D is arranged, which can bring about a very fine atomization and serves to introduce the hot solution to be crystallized into the expansion chamber. The pipe C opens into a collecting tank E, which is provided with an overflow F for discharging the liquid. A cooling coil G is provided in the collecting vessel. The washing tower B is inside with the usual ^; borrowed, not shown in the drawing provided distribution devices for the liquid introduced above. A z. B. consisting of a plate distribution device H is also arranged in the upper part of the expansion chamber slightly below the connection opening to the washing tower. This distribution plate is used to distribute washing liquid from the washing tower, increasing its surface area over the expansion chamber.

Oberhalb des Waschturms kann ein Vorratsgefäß K für die Waschflüssigkeit angeordnet sein, das mit einer Regelungsvorrichtung L für den Zutritt der Waschflüssigkeit zum Waschturm versehen ist. Vorzugsweise ist der Waschturm auch durch ein Rohr M mit einer Kondensations- oder Absorptionsvorrichtung verbunden, um Rückstände von unkondensierten Gasen und Dämpfen wiederzugewinnen. I A storage vessel K for the washing liquid, which is provided with a regulating device L for the access of the washing liquid to the washing tower, can be arranged above the washing tower. Preferably, the washing tower is also connected by a pipe M to a condensation or absorption device in order to recover residues from uncondensed gases and vapors. I.

Der Überlauf F des Sammelbehälters B mündet oberhalb eines Filters JV beliebiger Bauart. Dieses dient zur Trennung der in der Vorrichtung gebildeten Kristalle von der Flüssigkeit. Beispielsweise kann das Filter die Form einer Zentrifuge haben. Wenn das Filtrat als Waschflüssigkeit verwendbar ist, wie bei der Herstellung von p-Nitranilin, so steht das Sammelgefäß für das Filtrat in Verbindung mit einer Pumpe O, die das Filtrat durch das Rohr P zu dem Vorratsgefäß K zurückführt. The overflow F of the collecting container B opens out above a filter JV of any type. This serves to separate the crystals formed in the device from the liquid. For example, the filter can be in the form of a centrifuge. If the filtrate can be used as a washing liquid, as in the production of p-nitroaniline, the collecting vessel for the filtrate is connected to a pump O which returns the filtrate through the pipe P to the storage vessel K.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird die Düse D aus einer Schlange R mit Lösung gespeist. Die Schlange R hat einen flachen, wagerechten unteren und einen schraubenförmig ansteigenden oberen Teil. Sie ist in ein Ölbad 6" getaucht, das mittels eines Gasbrenners T er-, hitzt wird. Die Schlange wird aus einer ■ Pumpe U mit einer Reaktionsflüssigkeit unter Druck gefüllt und hat außerhalb des Ölbades ein Zweigrohr W, das mit einem Hahn versehen ist und zur Einführung anderer reagierender Stoffe vor der Anwendung von Druck dient.In the embodiment shown in the drawing, the nozzle D is fed from a coil R with solution. The snake R has a flat, horizontal lower part and a helically rising upper part. It is immersed in an oil bath 6 ″, which is heated by means of a gas burner T. The coil is filled with a reaction liquid under pressure from a pump U and has a branch pipe W provided with a tap and outside the oil bath serves to introduce other reactive substances prior to the application of pressure.

Die Erfindung kann am besten durch die Art ihrer Anwendung auf die Kristallisation ^r von p-Nitranilin aus der Reaktionsflüssigkeit erläutert werden, die man beim Erhitzen von p-Nitrochlorbenzol mit konzentriertem, wäßrigem Ammoniak unter Druck erhält.The invention can best be illustrated by the manner in which it is applied to the crystallization ^r of p-nitroaniline from the reaction liquid obtained by heating p-nitrochlorobenzene with concentrated aqueous ammonia under pressure.

Eine gewisse Menge p-Nitrochlorbenzol wird geschmolzen und durch das Zweigrohr W in die Schlange R laufen gelassen," so daß sie eine Schicht längs des wagerechten, flachen Teils der Schlange bildet. Alsdann wird Ammoniak vom spez. Gewicht 0,880 eingeführt, die Ventile werden geschlossen, und die Temperatur wird auf i8o° gebracht, wobei der infolge der Ausdehnung des Schlangeninhaltes entstehende Druck je nach Bedarf abgelassen wird. Darauf wird mittels Pumpe U Ammoniaklösung vom spez. Gewicht 0,880 in die Schlange gepumpt, bis ein Druck von mindestens 3,5 kg auf ι qcm über der Dampfspannung des Inhaltes erreicht wird. Bei der angegebenen Temperatur sind dies etwa 49,2 kg auf ι qcm. Der Hahn zur Düse D wird nun etwas geöffnet, während der Druck in der Schlange mittels der Pumpe für die Ammoniaklösung aufrechterhalten wird, wobei die heiße Reaktionsflüssigkeit durch die Düse D in die Ausdehnungskammer A eintritt. Gleichzeitig wird ein Wasserstrom durch den Waschturm B abwärts geführt und durch die Kammer, die sich unter gewöhnlicher Temperatur und gewöhnlichem Druck befindet, laufen gelassen. Beim Eintritt der unter Druck erhitzten Flüssigkeit in die Kammer findet eine feine Verteilung in FormA certain amount of p-nitrochlorobenzene is melted and allowed to run through the branch pipe W into the coil R "so that it forms a layer along the horizontal, flat part of the coil. Then ammonia with a specific gravity of 0.880 is introduced, the valves are closed , and the temperature is brought to 180 °, the pressure resulting from the expansion of the contents of the coil being released as required. Pump U then pumps ammonia solution with a specific weight of 0.880 into the coil until a pressure of at least 3.5 kg to ι square cm above the vapor tension of the contents. At the specified temperature this is about 49.2 kg to ι square cm. The tap to nozzle D is now opened a little while the pressure in the coil is maintained by means of the pump for the ammonia solution wherein the hot reaction liquid entering through the nozzle into the expansion chamber D a. Simultaneously, a water stream is passed through the washing tower and downstream B passed through the chamber which is under ordinary temperature and pressure. When the liquid heated under pressure enters the chamber, it is finely dispersed in the form

eines Sprühregens statt. Gleichzeitig wird hierbei die Temperatur der Lösung erniedrigt. Im Laufe der Zeit wird die aus der Düse austretende Lösung, die zunächst nur schwach ist, konzentrierter an p-Nitranilin. Dieses fällt aus der Lösung in äußerst fein kristallinischer Form aus und wird durch die aus dem Waschturm über die Verteilungsplatte H strömende Flüssigkeit abgeführt.a drizzle instead. At the same time, the temperature of the solution is lowered. Over time, the solution emerging from the nozzle, which is initially only weak, becomes more concentrated in p-nitroaniline. This precipitates out of the solution in an extremely fine crystalline form and is removed by the liquid flowing from the washing tower via the distribution plate H.

ίο Das Entweichen von Ammoniak aus der Lösung beim Austritt aus der Düse unterstützt in hohem Maße die Zerstäubung und die Abkühlung. In der Flüssigkeit vorhandenes Ammoniumchlorid bleibt in Lösung. Das λ-erhältnismäßig unlösliche p-Nitranilin geht durch den Überlauf F auf das Filter N. Das Filtrat wird in das Vorratsgefäß K gepumpt und läuft von da im Waschturm an Stelle des zuerst benutzten Wassers abwärts. Diese Anwendung des Filtrats, das als eine gesättigte Lösung von p-Nitranilin angesehen werden kann, dient dazu, den Verlust an dieser Verbindung auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Die Menge des so benutzten Filtrats muß natürlich geregelt werden, um eine schädliche Anhäufung gelöster Verunreinigungen zu verhindern.ίο The escape of ammonia from the solution as it emerges from the nozzle supports the atomization and cooling to a great extent. Ammonium chloride present in the liquid remains in solution. The p-nitroaniline, which is insoluble in terms of λ, passes through the overflow F onto the filter N. The filtrate is pumped into the storage vessel K and from there runs downwards in the washing tower instead of the water used first. This use of the filtrate, which can be viewed as a saturated solution of p-nitroaniline, serves to minimize the loss of this compound. The amount of filtrate so used must, of course, be controlled in order to prevent harmful accumulation of dissolved impurities.

Anstatt die Flüssigkeit aus einer unter Druck stehenden Schlange R austreten zu lassen, kann man sie auch aus einem Autoklaven austreten lassen. Die organische Verbindung wird aus dem Autoklaven oder der Druckschlange unmittelbar in einem äußerst fein verteilten Zustande erhalten. Dies ist von großem Vorteil, um den Stoff entweder nachher wieder schnell in Lösung zu bringen oder für die etwa erforderliche Reinigung durch Waschen bzw. für das Weiterpumpen in Schlammform zu anderen Behandlungen.Instead of letting the liquid flow out of a pressurized coil R , it can also be let out of an autoclave. The organic compound is immediately obtained from the autoclave or pressure coil in an extremely finely divided state. This is of great advantage in order to either quickly bring the substance back into solution afterwards or for any necessary cleaning by washing or for further pumping in sludge form for other treatments.

Beispielsweise ist so erhaltenes p-Nitranilin infolge seiner feinen Verteilung und des Grades an technischer Reinheit unmittelbar zur Verwendung bei der Herstellung von Farbstoffen geeignet. Es kann leicht und schnell in Salzsäure gelöst werden, um es zu diazotieren und zu kuppeln, während bei den üblichen Kristallisierverfahren für p-Nitranilin die Kristalle schwer sind und abfiltriert, getrocknet und fein gemahlen werden müssen, ehe sie zur Herstellung der Diazolösung geeignet sind.For example, p-nitroaniline thus obtained is due to its fine distribution and the Degree of technical purity directly for use in the manufacture of Suitable for dyes. It can be easily and quickly dissolved in hydrochloric acid to make it too diazotize and couple, while in the usual crystallization process for p-nitroaniline the crystals are heavy and must be filtered off, dried and finely ground, before they are suitable for the preparation of the diazo solution.

Gase, wie das Ammoniak im Falle der Gewinnung des p-Nitranilins, können getrennt ! wiedergewonnen werden, indem man die j Menge der Kondensationsflüssigkeit vermindert oder indem man die Temperatur in der Ausdehnungskammer innerhalb der zulässigen !Gases, such as ammonia in the case of p-nitroaniline, can be separated! can be recovered by reducing the amount of condensation liquid or by keeping the temperature in the expansion chamber within the allowable!

Grenzen steigen läßt. Es ist in diesem Falle auch möglich, Dampf durch die Ausdehnungskammer hindurchzuleiten, um die letzten Spuren von Ammoniak und sogar etwa unverändertes Nitrochlorbenzol zu entfernen, ohne den fein verteilten Zustand des p-Nitranilins zu beeinträchtigen.Increases limits. It is also possible in this case to blow steam through the expansion chamber pass through it to remove the last traces of ammonia and even some unchanged Remove nitrochlorobenzene without the finely divided state of p-nitroaniline to affect.

Es ist ersichtlich, daß der Druck innerhalb der Ausdehnungskammer je nach der Temperatur und der Beschaffenheit der zu kristallisierenden Lösung geregelt werden muß. Ebenso müssen das Lösungsmittel und seine zur Herstellung der Lösung benutzten Mengen so gewählt werden, daß die Kristallisation nicht unterbrochen wird und keine Ausscheidung des gelösten Stoffes in Form von Tröpfchen o. dgl. stattfindet. Man kann zu dem Hilfsmittel greifen, die entspannte Flüssigkeit unterhalb einer Flüssigkeit austreten zu lassen oder während der Kristallisation künstliche Kühlung anzuwenden, um einen befriedigenden Verlauf der Kristallisation zu bewirken.It can be seen that the pressure inside the expansion chamber depends on the temperature and the nature of the solution to be crystallized must be regulated. Likewise, the solvent and its amounts used to prepare the solution are chosen so that the crystallization is not interrupted and no excretion of the solute in the form of droplets or the like. Takes place. You can use the aid, the relaxed one Letting liquid escape below a liquid or during crystallization Apply artificial cooling to ensure a satisfactory course of crystallization to effect.

Claims

Patent Claims:

1. A method for obtaining small, non-sticking crystals from solutions by atomization by means of nozzles within a gas-filled space, characterized in that the solutions are first in pressure coils or other pressure vessels under a high pressure of about 30 atmospheres or above to high The temperature is heated and then subjected to a sudden drop in pressure and rapid cooling in a manner known per se.

2. Application of the method according to claim 1 for the production of crystallized p-nitroaniline from its by the action of p-nitrochlorobenzene on ammonia solutions obtained.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1 and 2, consisting of an atomization chamber provided with a nozzle, characterized in that a distribution device (H) for the liquid used to wash out the crystals is attached in the upper part of the atomization chamber, while below the atomization chamber a collecting container (E) for the solution and the crystals separated from it and a filter (N) connected to the washing tower (B ) are arranged.

1 sheet of drawings.