EP0944418A1 - Suspension crystallization method - Google Patents
Suspension crystallization methodInfo
- Publication number
- EP0944418A1 EP0944418A1 EP97952811A EP97952811A EP0944418A1 EP 0944418 A1 EP0944418 A1 EP 0944418A1 EP 97952811 A EP97952811 A EP 97952811A EP 97952811 A EP97952811 A EP 97952811A EP 0944418 A1 EP0944418 A1 EP 0944418A1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- stage
- mother liquor
- mixture
- crystallization
- exchange
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims abstract description 51
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 13
- RUELTTOHQODFPA-UHFFFAOYSA-N toluene 2,6-diisocyanate Chemical compound CC1=C(N=C=O)C=CC=C1N=C=O RUELTTOHQODFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims 2
- 235000021395 porridge Nutrition 0.000 claims 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 53
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 18
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFSYUSUFCBOHGU-UHFFFAOYSA-N 1-isocyanato-2-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzene Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=CC=C1N=C=O LFSYUSUFCBOHGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000012661 Dyskinesia Diseases 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 1
- SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N n-[4-(1,3-benzoxazol-2-yl)phenyl]-4-nitrobenzenesulfonamide Chemical class C1=CC([N+](=O)[O-])=CC=C1S(=O)(=O)NC1=CC=C(C=2OC3=CC=CC=C3N=2)C=C1 SYSQUGFVNFXIIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006163 transport media Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C263/00—Preparation of derivatives of isocyanic acid
- C07C263/18—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives
- C07C263/20—Separation; Purification
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/0004—Crystallisation cooling by heat exchange
- B01D9/0013—Crystallisation cooling by heat exchange by indirect heat exchange
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/004—Fractional crystallisation; Fractionating or rectifying columns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/004—Fractional crystallisation; Fractionating or rectifying columns
- B01D9/0045—Washing of crystals, e.g. in wash columns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D9/00—Crystallisation
- B01D9/0059—General arrangements of crystallisation plant, e.g. flow sheets
Definitions
- the present invention relates to a method for separating crystallizable organic compounds from a liquid compound mixture by suspension crystallization
- organic compounds are generally obtained in the form of a compound mixture which, in addition to the desired organic compounds, has significant or predominant proportions of other compounds such as solvents, starting compounds, by-products and / or isomers of the organic
- the desired organic compound can be separated from the mixture by crystallization.
- a characteristic of many crystallizable organic compounds is the low solubility of foreign substances, so that crystallization is often the means of choice for the separation.
- suspension crystallization processes are in particular for water-based systems, such as the removal of water from food liquids from US Pat. Nos. 4,004,886, 4,316,368, 4,430,104 and 4,459 144
- Known suspension systems for cleaning chemicals in several stages have also been proposed according to US Pat. No. 4,787,985
- the washing column has the task of completely separating the resulting pure crystal phase from the mother liquor.
- the crystal slurry is introduced into the column from below, compacted by a tamper designed as a sieve plate, the mother liquor flowing through the sieve plate below and a compacted one above the sieve plate Crystal block forms Above the block, crystals freed from the mother liquor are scraped off, melted and discharged from the block by means of a scraper. A liquid pressure of the melted crystals is maintained above the block that a small amount of the liquid is washed out by the crystal block adhering mother liquor is printed.
- the purity of the separated crystal phase depends to a large extent on the temperature difference between the melting temperature of the crystals and the temperature of the pulp fed to the washing column
- Such washing columns can advantageously only be operated up to temperature differences of 5 to max. 10 ° C. between the Kstastaususpension supplied and the melted pure phase
- Organic compounds generally have very low solubility in one another, so that single-stage suspension crystallization processes are suitable for the separation.
- the object of the present invention is to provide a method in which the required number of crystallization stages in the suspension crystallization can be reduced.
- the present invention relates to a process for the separation of organic compounds by single-stage or multi-stage suspension crystallization, each stage consisting of a crystallizer, optionally a recrystallization container and a filter for separating liquid phase from the crystal slurry, the liquid phase separated off in the filter in the respective crystallization Stage is recycled, the crystal slurry is transferred to the subsequent stage or from the last stage to the washing column for complete separation of the mother liquor, and the liquid phase depleted in the compound to be crystallized is discharged from the first stage, the starting compound mixture being behind the last crystallization stage is supplied, which is characterized in that the mother liquor of the crystal slurry from the last crystallization stage is at least partially gradually replaced by the starting compound mixture.
- the exchange can take place in stages in at least two stages.
- the exchange is preferably carried out gradually continuously, ie continuously in infinitesimal steps. This can be done in a flow channel with sieves on both sides. Designed walls take place, with the starting compound mixture flowing in through one sieve and, on the other side, mother liquor being drawn off through the other sieve.
- the flow channel has an annular flow channel which is formed by concentric sieve tubes.
- a preferred exchange element consists of three concentric tubes, the two inner tubes being designed as sieves. The crystal slurry emerging from the last crystallization stage flows through the middle one Tube, the starting compound mixture is introduced into the outer tube and from the innermost tube
- the feed of the starting compound mixture and the drain of mother liquor can be exchanged via changeover valves. In this way, the direction of flow through the sieve bores can be reversed and any blockages can be effectively prevented
- the exchange is preferably carried out in such a way that the mother liquor demanding the crystal slurry is undersaturated with the crystallized compound, ie part of the crystal phase in the mother liquor disappears.
- the undersaturation is preferably chosen so that 2 to 5% of the crystal phase is dissolved again. This prevents it that caking of crystals occurs in the exchange organ
- the mother liquor drawn off by the exchange is fed back to the crystallizer in single-stage crystallization processes.
- the exchange mother liquor is preferably returned to the previous crystallization stage. It is particularly preferably used for the corresponding exchange of mother liquor in the previous stage
- the process according to the invention is preferably carried out with only one crystallization stage
- the process according to the invention is particularly preferably used for the isomer separation of isocyanates, in particular for the isomerically pure recovery of 2,4-tolylene diisocyanate or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate from the isomer mixtures with 2,6-tolylene diisocyanate or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate
- Toluene diisocyanate is obtained as an isomer mixture containing 80% 2,4-TDI and 20% 2,6-TDI.
- the liquidus temperature of the mixture is 13.5 ° C.
- the melting point of the pure 2,4-TDI is 22 ° C. Due to the different reaction behavior when using TDI in the polyaddition reaction for the production of polyurethanes, isomerically pure 2,4-TDI becomes on the one hand and on the other
- FIG. 1 schematically shows a crystallizer 1, in which heat is removed from the crystal suspension therein via the cooling jacket 2.
- the cooling jacket 2 is cooled via the cow unit 3.
- the crystal suspension is fed via line 4 to an exchange container 5, which functions as the first exchange stage for the mother liquor.
- Via line 6a part of the starting compound mixture, preferably about 40-60%, is fed to the exchange container 5.
- Filter 7 is used to exchange exchange mother liquor via line 8 returned to the crystallizer 1.
- a crystal suspension is withdrawn via line 9 from the exchange container 5, the mother liquor of which has a higher concentration ah of the compound to be crystallized than that Crystal suspension emerging from crystallization vessel 1 via line 4
- the mass flow through line 8 is controlled in such a way that a crystal suspension with good pumpability is present in line 9, ie that the crystal suspension in line 9 has a solids content of 25-35%
- Starting substance mixture is supplied at a temperature such that after mixing with the crystal suspension supplied via line 4, the mixture is slightly undersaturated.
- the remaining part of the starting compound mixture is introduced via line 6b into the mixing container 10, into which the crystal suspension from the Exchange container 5 is introduced.
- the mixing container 10 serves as a second stage for the gradual mother liquor exchange.
- a filter can be provided at the outlet of the mixing container 10, through which excess mother liquor is separated and returned to the crystallizer 1.
- the function of the filter is taken over by the washing column 20.
- the crystal suspension is transferred via line 11 and the hollow axis of the reciprocating piston pump 12 Introduced into the washing column 20 above the sieve plate 13.
- the reciprocating pump 12 periodically moves the sieve plate 13 upwards, the mother liquor flowing down through the sieve plate 13.
- Above the sieve plate 13, a compact crystal block is formed due to the movement of the sieve plate the scraper 14 scraped off pure crystals from the crystal block, at least partially melted in the heat exchanger 15 and discharged via the valve 16 in the direction of arrow 17 as a pure crystallizable compound.
- a part of the melted pure crystallizable compound is returned to the head of the washing column 20 via the pump 18 as a transport medium for the scraped-off crystals.
- Appropriate adjustment of the valve 16 maintains a pressure in the head of the washing column such that a part of the pure crystallizable compound is used as Washing liquid is printed against the compacted crystal block
- the mother liquor separated in the washing column is returned to the crystallizer 1 via line 19.
- Mother liquor depleted in the crystallizable compound is discharged from the crystallizer via filter 22 and line 21.
- the device according to FIG. 1 is designed to separate 2,4-TDI from an 80% 2,4-TDI. holding starting isomer mixture to obtain a depleted isomer mixture still containing 69% 2,4-TDI, as described above.
- the exchange container 5 is replaced by the exchange column 5 for continuously gradual mother liquor exchange compared to FIG. 1.
- the exchange column 5 is described in more detail below.
- 2 is suitable for the recovery of 2,4-TDI from a starting isomer mixture containing 80% 2,4-TDI with simultaneous recovery of a depleted isomer mixture with 65% 2,4-TDI (discharge via line 21).
- the entire starting isomer mixture is preferably introduced into the exchange column via line 6a
- the exchanged mother liquor flowing out of the exchange column 5 is returned to the first stage (I) via line 8 and mixed in the mixing container 40 with the crystal suspensions emerging from the crystallizer 31 in the first stage.
- Container 40 exiting mother liquor through line 41 becomes excess 47 in the filter
- the method according to FIG. 3 is particularly suitable for the separation of isomers of diphenylmethane diisocyanate (MDI). Due to the manufacturing process, MDI is obtained as a starting isomer mixture with 90% 4,4'-MDI and 10% 2,4'-MDI, although minor amounts of 2,2'-MDI may still be present. The liquidus temperature of the starting isomer mixture is approx. 36 ° C . The pure 4,4'-MDI has one
- the isomer mixture to be discharged which is depleted in 4,4'-MDI, still has 55% by weight 4,4'-MDI with a liquidus temperature of 18 ° C. Accordingly, the crystal suspension leaving crystallizer 31 has a temperature of 18 ° C
- the second crystallization stage 1 is operated at a temperature of 27 ° C. This corresponds to a mother liquor which contains 72% 4,4'-MDI.
- the mother liquor is introduced into the exchange column 5 via line 4.
- the starting isomer mixture is added via line 6 90% 4,4'-MDI with one Temperature of 40 ° C initiated in the exchange column 5.
- An exchanged mother liquor with 76% 4,4'-MDI flows out via line 8.
- the crystal suspension emerging from exchange column 5 via line 9 has a mother liquor with 80% 4,4'-MDI corresponding to a liquidus temperature of 32 ° C. For every 100 parts of starting isomer mixture fed via line 6, 77.8 parts of pure 4,4'-MDI corresponding to a liquidus temperature of 32 ° C.
- FIG. 5 shows a mother liquor exchange tube 5 which can be used according to the invention and which consists of three concentric tubes 61, 62 and 63, the inner tubes 61 and 62 being designed as sieve tubes.
- the crystal suspension coming from the crystallizer flows through the ring channel 64 between the two sieve tubes 61 and 62
- the starting isomer mixture is introduced into the outer ring channel 65, which enters the ring channel 64 through the sieve tube 62.
- mother liquor is displaced into the inner sieve tube 61, and is discharged via line 8, which can be switched via the simultaneously switchable valves 66 and 67
- Direction of flow through the sieve tubes 61 and 62 are reversed, so that a blockage of the sieve openings by periodic switching or by a change in pressure detected in the lines 6 or 8 " triggered switching of a blockage of the Screen openings are counteracted.
- the mother liquor concentration change in the ring channel 64 caused by the changeover is made more uniform in the mixing container 10 which is connected downstream.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
The invention concerns a method of separating organic compounds by single- or multi-stage suspension crystallization, each stage consisting of a crystallizer, optionally a crystallizer vessel, and a filter (7) for separating the liquid phase from the crystal mass. The liquid phase (8) separated in the filter (7) is returned to the respective crystallization stage and the crystal mass (9, 11) is fed to the subsequent stage or out of the final stage into the washing column (20) for the complete separation of the mother liquor, the liquid depleted of isomer to be crystallized (21) being channelled out of the respective stage and the initial compound mixture (6a, 6b) being passed behind the final crystallization stage. The method is characterized in that at least some of the mother liquor of the crystal mass extracted from the final crystallization stage is gradually replaced by the initial compound mixture.
Description
Verfahren zur SuspensionskristallisationSuspension crystallization process
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von kristallisierbaren organischen Verbindungen aus einem flussigen Verbindungsgemisch durch Suspen- sionskristallisationThe present invention relates to a method for separating crystallizable organic compounds from a liquid compound mixture by suspension crystallization
Organische Verbindungen fallen aufgrund ihres Syntheseprozesses im allgemeinen in Form eines Verbindungsgemisches an, das neben den gewünschten organischen Verbindungen erhebliche bzw überwiegende Anteile anderer Verbindungen wie Losungs- mittel, Ausgangsverbindungen, Nebenprodukte und/oder Isomere der organischenBecause of their synthesis process, organic compounds are generally obtained in the form of a compound mixture which, in addition to the desired organic compounds, has significant or predominant proportions of other compounds such as solvents, starting compounds, by-products and / or isomers of the organic
Verbindung besitzt. In vielen Fällen ist die gewünschte organische Verbindung durch Kristallisation aus dem Gemisch abtrennbar. Ein Charakteristikum vieler kristallisierbarer organischer Verbindungen ist die geringe Festphasenloslichkeit von Fremdsubstanzen, so daß die Kristallisation häufig das Mittel der Wahl für die Trennung ist.Owns connection. In many cases, the desired organic compound can be separated from the mixture by crystallization. A characteristic of many crystallizable organic compounds is the low solubility of foreign substances, so that crystallization is often the means of choice for the separation.
Übliche Verfahren des Standes der Technik sind u.a. die Kristallisation aus Losung oder die statische Kristallisation aus dem Verbindungsgemisch selbst, bei dem die zu isolierende Verbindung an feststehenden gekühlten Flachen abgeschieden, anschließend von der Mutterlauge getrennt und wieder aufgeschmolzen wirdCommon prior art methods include crystallization from solution or static crystallization from the compound mixture itself, in which the compound to be isolated is deposited on fixed, cooled surfaces, then separated from the mother liquor and melted again
Beide Kristallisationsverfahren erfordern einen hohen Energieeinsatz, da die für die Kristallisation zu kühlende bzw wieder aufzuheizende Masse die Masse der eigentlich zu trennenden Partner erheblich übersteigtBoth crystallization processes require a large amount of energy, since the mass to be cooled or reheated for the crystallization considerably exceeds the mass of the partners actually to be separated
Energetisch gunstiger und mit besserem Trenneffekt als statische Kristallisationsverfahren lassen sich im allgemeinen Kristallisationsverfahren in Suspension durchfuhren, wenn für die Abtrennung und als aufschmelzende Kristallphase sogenannte Waschsaulen gemäß US-A 3 777 892 und US-A 3 872 009 eingesetzt werdenEnergy-efficient and with a better separation effect than static crystallization processes can generally be carried out in suspension crystallization processes if so-called washing columns according to US Pat. Nos. 3,777,892 and 3,872,009 are used for the separation and as the melting crystal phase
Grundsatzlich sind solche Suspensionskristallisationsverfahren insbesondere für wass- πge Systeme, wie z B dem Entzug von Wasser aus Lebensmittel-Flüssigkeiten aus den US-A 4 004 886, US-A 4 316 368, US-A 4 430 104 und US-A 4 459 144
bekannt Ferner wurden gemäß US-A 4 787 985 bereits Suspensionskπstal sations- verfahren zur Reinigung von Chemikalien in mehreren Stufen vorgeschlagenIn principle, such suspension crystallization processes are in particular for water-based systems, such as the removal of water from food liquids from US Pat. Nos. 4,004,886, 4,316,368, 4,430,104 and 4,459 144 Known suspension systems for cleaning chemicals in several stages have also been proposed according to US Pat. No. 4,787,985
Allen diesen Verfahren gemeinsam ist, daß sie (bei mehrstufiger Kristallisation je Stufe) einen Kristallisationsbehalter, in dem durch Wärmeentzug Kristalle ausgefroren werden, einen Rekristallisationsbehalter, in dem größere Kristalle zu Lasten der kleineren wachsen, und einen Filter, in dem die Kristalle von der Mutterlauge getrennt werden, aufweisen Zumindest der Filter der letzten Stufe ist als Waschsaule ausgebildetCommon to all of these processes is that they (in the case of multi-stage crystallization per stage) have a crystallization container in which crystals are frozen out by means of heat removal, a recrystallization container in which larger crystals grow at the expense of the smaller ones, and a filter in which the crystals are removed from the mother liquor be separated, have at least the filter of the last stage is designed as a washing column
Die Waschsaule hat die Aufgabe, die anfallende reine Kristallphase vollständig von der Mutterlauge zu trennen Dabei wird der Kristallbrei von unten in die Säule eingeführt, durch einen als Siebplatte ausgebildeten Stampfer kompaktiert, wobei die Mutterlauge durch die Siebplatte unten abfließt und sich oberhalb der Siebplatte ein kompaktierter Kristallblock ausbildet Oberhalb des Kπstallblocks werden mittels eines Schabers von der Mutterlauge befreite Kristalle von dem Kπstallblock abgeschabt, aufgeschmolzen und ausgeschleust Dabei wird oberhalb des Kπstallblocks ein solcher Flussigkeits- druck der aufgeschmolzenen Kristalle aufrecht erhalten, daß eine geringe Menge der Flüssigkeit durch den Kristallblock zur Auswaschung von anhaftender Mutterlauge gedruckt wird Die Reinheit der abgetrennten Kristallphase hangt in starkem Maße von der Temperaturdifferenz zwischen der Schmelztemperatur der Kristalle und der Temperatur des der Waschsaule zugeführten Kπstallbreis ab Daher können solche Waschsaulen lediglich bis zu Temperaturdifferenzen von 5 bis max 10°C zwischen zugeführter Kπstaüsuspension und aufgeschmolzener reiner Phase vorteilhaft be- trieben werdenThe washing column has the task of completely separating the resulting pure crystal phase from the mother liquor.The crystal slurry is introduced into the column from below, compacted by a tamper designed as a sieve plate, the mother liquor flowing through the sieve plate below and a compacted one above the sieve plate Crystal block forms Above the block, crystals freed from the mother liquor are scraped off, melted and discharged from the block by means of a scraper. A liquid pressure of the melted crystals is maintained above the block that a small amount of the liquid is washed out by the crystal block adhering mother liquor is printed. The purity of the separated crystal phase depends to a large extent on the temperature difference between the melting temperature of the crystals and the temperature of the pulp fed to the washing column Such washing columns can advantageously only be operated up to temperature differences of 5 to max. 10 ° C. between the Kstastaususpension supplied and the melted pure phase
Gemische organischer Verbindungen fallen dagegen in Mischungsverhaltnissen an, die, soweit sie überhaupt der Trennung durch Kristallisation zuganglich sind, aufgrund der Liquidus-Kurve erheblich größere Temperaturdifferenzen zwischen Kπstall- Suspension und Schmelztemperatur der reinen abzutrennenden Verbindung bedingen
Zwar gelingt es, durch mehrstufige Kristallisationsverfahren die Konzentration in der Flüssigphase der Kristallsuspension in der letzten Stufe vor der Waschsäule soweit anzuheben, daß eine Liquidustemperatur der Mutterlauge erreicht wird, die annähernd der Liquidustemperatur der Ausgangsmischung entspricht, jedoch bedingt dies einen erheblichen anlagentechnischen Aufwand, durch den die Vorteile der Suspensionskristallisation gegenüber statischen Verfahren kompensiert werden.Mixtures of organic compounds, on the other hand, occur in mixture ratios which, insofar as they are accessible at all to the separation by crystallization, cause considerably larger temperature differences between the Kπstall suspension and the melting temperature of the pure compound to be separated off due to the liquidus curve Although it is possible to increase the concentration in the liquid phase of the crystal suspension in the last stage before the wash column by multi-stage crystallization processes to such an extent that a liquidus temperature of the mother liquor is reached which approximately corresponds to the liquidus temperature of the starting mixture, but this requires a considerable outlay in terms of plant technology due to the the advantages of suspension crystallization compared to static processes can be compensated.
Organische Verbindungen zeigen im allgemeinen eine sehr geringe Festphasen- löslichkeit ineinander, so daß für die Trennung an sich einstufige Suspensionskristalli- sationverfahren geeignet sind.Organic compounds generally have very low solubility in one another, so that single-stage suspension crystallization processes are suitable for the separation.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, bei dem die erforderliche Anzahl von Kristallisationsstufen bei der Suspensionskristallisation reduziert werden kann.The object of the present invention is to provide a method in which the required number of crystallization stages in the suspension crystallization can be reduced.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Trennung organischer Verbindungen durch ein- oder mehrstufige Suspensionskristallisation, wobei jede Stufe aus einem Kristallisator, gegebenenfalls einem Rekristallisationsbehalter und einem Filter zur Abtrennung von Flüssigphase aus dem Kristallbrei besteht, wobei die im Filter abgetrennte Flüssigphase in die jeweilige Kristallisations-Stufe zurückgeführt wird, der Kristallbrei in die nachfolgende Stufe bzw. aus der letzten Stufe in die Waschsäule zur vollständigen Abtrennung der Mutterlauge überführt wird, und aus der ersten Stufe an der zu kristallisierenden Verbindung abgereicherte Flüssigphase ausgeschleust wird, wobei die Ausgangsverbindungsmischung hinter der letzten Kristallisationsstufe zugeführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Mutterlauge des Kristallbreis aus der letzten Kristallisationsstufe zumindest teilweise graduell gegen die Ausgangsverbindungsmischung ausgetauscht wird.The present invention relates to a process for the separation of organic compounds by single-stage or multi-stage suspension crystallization, each stage consisting of a crystallizer, optionally a recrystallization container and a filter for separating liquid phase from the crystal slurry, the liquid phase separated off in the filter in the respective crystallization Stage is recycled, the crystal slurry is transferred to the subsequent stage or from the last stage to the washing column for complete separation of the mother liquor, and the liquid phase depleted in the compound to be crystallized is discharged from the first stage, the starting compound mixture being behind the last crystallization stage is supplied, which is characterized in that the mother liquor of the crystal slurry from the last crystallization stage is at least partially gradually replaced by the starting compound mixture.
Der Austausch kann stufenweise in mindestens zwei Stufen erfolgen.The exchange can take place in stages in at least two stages.
Vorzugsweise erfolgt der Austausch allmählich kontinuierlich, d.h. stetig in infinitesi- nalen Schritten. Dies kann in einem Strömungskanal mit beidseitig als Siebe ausge-
stalteten Wanden erfolgen, wobei von der einen Seite Ausgangsverbindungsmischung durch das eine Sieb zuströmt und an der anderen Seite durch das andere Sieb Mutterlauge abgezogen wird.The exchange is preferably carried out gradually continuously, ie continuously in infinitesimal steps. This can be done in a flow channel with sieves on both sides. Designed walls take place, with the starting compound mixture flowing in through one sieve and, on the other side, mother liquor being drawn off through the other sieve.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Stromungskanal einen ringförmigen Stromungskanal auf, der durch konzentrische Siebrohre gebildet wird Ein bevorzugtes Austauschorgan besteht aus drei konzentrischen Rohren, wobei die beiden inneren Rohre als Siebe ausgebildet sind Der aus der letzten Kristal sations- stufe austretende Kristallbrei durchströmt das mittlere Rohr, wobei in das äußere Rohr die Ausgangsverbindungsmischung eingeleitet wird und aus dem innersten RohrAccording to a particularly preferred embodiment, the flow channel has an annular flow channel which is formed by concentric sieve tubes. A preferred exchange element consists of three concentric tubes, the two inner tubes being designed as sieves. The crystal slurry emerging from the last crystallization stage flows through the middle one Tube, the starting compound mixture is introduced into the outer tube and from the innermost tube
Mutterlauge abgezogen wird.Mother liquor is removed.
In besonders bevorzugter Weise ist vorgesehen, daß die Zuleitung von Ausgangsverbindungsmischung und die Ableitung von Mutterlauge über Umschaltventile ver- tauschbar sind Auf diese Weise kann die Stromungsrichtung durch die Siebbohrungen umgekehrt werden und evtl Verstopfungen wirksam vorgebeugt werdenIn a particularly preferred manner, it is provided that the feed of the starting compound mixture and the drain of mother liquor can be exchanged via changeover valves. In this way, the direction of flow through the sieve bores can be reversed and any blockages can be effectively prevented
Vorzugsweise erfolgt der Austausch derart, daß die den Kristallbrei fordernde Mutterlauge an der kristallisierten Verbindung untersattigt ist, d h daß ein Teil der Kristallphase in der Mutterlauge zurückgehst wird Die Untersattigung wird vorzugsweise so gewählt, daß 2 bis 5 % der Kristallphase wieder aufgelost werden Hierdurch wird verhindert, daß es im Austauschorgan zu Anbackungen von Kristallen kommtThe exchange is preferably carried out in such a way that the mother liquor demanding the crystal slurry is undersaturated with the crystallized compound, ie part of the crystal phase in the mother liquor disappears. The undersaturation is preferably chosen so that 2 to 5% of the crystal phase is dissolved again. This prevents it that caking of crystals occurs in the exchange organ
Die durch den Austausch abgezogene Mutterlauge wird bei einstufigen Kristallisa- tionsverfahren dem Kristallisator wieder zugeführt Bei mehrstufigen Kristalhsations- verfahren wird die Austausch-Mutterlauge vorzugsweise in die vorherige Kristallisationsstufe zurückgeführt Insbesondere bevorzugt wird sie zum entsprechenden Austausch von Mutterlauge in der vorhergehenden Stufe eingesetztThe mother liquor drawn off by the exchange is fed back to the crystallizer in single-stage crystallization processes. In the case of multi-stage crystallization processes, the exchange mother liquor is preferably returned to the previous crystallization stage. It is particularly preferably used for the corresponding exchange of mother liquor in the previous stage
Das erfindungsgemaße Verfahren wird vorzugsweise mit nur einer Kristallisationsstufe durchgeführt
Insbesondere bevorzugt wird das erfindungsgemaße Verfahren zur Isomerentrennung von Isocyanaten eingesetzt, insbesondere zur isomerenreinen Gewinnung von 2,4- Toluylendiisocyanat bzw 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat aus den Isomerenmischungen mit 2,6-Toluylendiisocyanat bzw. 2,4'-DiphenylmethandiisocyanatThe process according to the invention is preferably carried out with only one crystallization stage The process according to the invention is particularly preferably used for the isomer separation of isocyanates, in particular for the isomerically pure recovery of 2,4-tolylene diisocyanate or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate from the isomer mixtures with 2,6-tolylene diisocyanate or 2,4'-diphenylmethane diisocyanate
Toluylendiisocyanat wird als Isomerenmischung, enthaltend 80 % 2,4-TDI und 20 % 2,6-TDI gewonnen Die Liquidus-Temperatur der Mischung betragt 13,5°C. Der Schmelzpunkt des reinen 2,4-TDI betragt 22°C Aufgrund unterschiedlicher Reaktionsverhalten beim Einsatz von TDI bei der Polyadditionsreaktion zur Herstellung von Polyurethanen wird einerseits isomerenreines 2,4-TDI und andererseits eineToluene diisocyanate is obtained as an isomer mixture containing 80% 2,4-TDI and 20% 2,6-TDI. The liquidus temperature of the mixture is 13.5 ° C. The melting point of the pure 2,4-TDI is 22 ° C. Due to the different reaction behavior when using TDI in the polyaddition reaction for the production of polyurethanes, isomerically pure 2,4-TDI becomes on the one hand and on the other
Isomerenmischung aus 65 bis 69 % 2,4-TDI und 35 bis 31 % 2,6-TDI unterschiedlich eingesetzt Die Liquidus-Temperatur der Isomerenmischung mit 65 % 2,6-TDI liegt bei etwa 6,3 °C Der Kristallbrei des einstufigen Suspensionskristallisationsverfahrens weist demgemäß eine Temperatur von 6,3°C auf. Für eine effektive Abtrennung der reinen Kristallphase in einer Waschsaule mußte der Waschsaule unter Berücksichtigung der Schmelztemperatur der reinen 2,4-TDI-Phase eine Kristallsuspension mit mindestens 12°C zugeführt werden Gemäß Liquidus-Kurve entspricht dies einem Gehalt von 77 % 2,4-TDI in der Mutterlauge. Unter Berücksichtigung des zusatzlichen Erfordernisses einer pumpfahigen Mischung, die vorzugsweise einen Kristall- gehalt von nicht mehr als 30 % aufweist, gelingt die Einstellung einer solchen Konzentration durch Zugabe der Ausgangsisomerenmischung zum Kristallbrei nur unter Inkaufnahme unwirtschaftlich hoher Rucklosung von mindestens 50 % der Kristallphase, oder durch mehrstufige KristallisationIsomer mixture of 65 to 69% 2,4-TDI and 35 to 31% 2,6-TDI used differently. The liquidus temperature of the isomer mixture with 65% 2,6-TDI is around 6.3 ° C. The crystal slurry of the single-stage suspension crystallization process accordingly has a temperature of 6.3 ° C. For effective separation of the pure crystal phase in a wash column, a crystal suspension with at least 12 ° C had to be added to the wash column, taking into account the melting temperature of the pure 2,4-TDI phase. According to the liquidus curve, this corresponds to a content of 77% 2,4- TDI in the mother liquor. Taking into account the additional requirement of a pumpable mixture, which preferably has a crystal content of not more than 30%, such a concentration can only be achieved by adding the starting isomer mixture to the crystal slurry only at the expense of uneconomically high jerkiness of at least 50% of the crystal phase, or by multi-stage crystallization
Durch erfindungsgemaßen kontinuierlich-graduellen Austausch von Mutterlauge durch die Ausgangsisomerenmischung gelingt es dagegen ohne weiteres, nur unter Inkaufnahme einer prozesstechnisch gunstigen Ruckloserate von 2,5 bis 5 % die erforderliche Eingangsmutterlaugenkonzentration und Temperatur für die Waschsaule zur Verfügung zu stellen Im Falle, daß eine an 2,4-TDI abgereicherte Phase mit 67 % 2,4-TDI als Produkt gewünscht wird, ist es ausreichend, lediglich einen Teil derBy continuous-gradual exchange of mother liquor according to the invention by the starting isomer mixture, on the other hand, it is readily possible to provide the required mother liquor concentration and temperature for the washing column only at the expense of a technically advantageous jerkless rate of 2.5 to 5% , 4-TDI depleted phase with 67% 2,4-TDI as the product, it is sufficient to use only a part of the
Ausgangsisomerenmischung mit der Mutterlauge auszutauschen und dem Rest der Ausgangsisomerenmischung mit dem Kristallbrei zu vermischen Wird ein Produkt mit
69 % 2,4-TDI gewünscht, ist es ausreichend, den Austausch von Ausgangsisomerenmischung und Mutterlauge in zwei Stufen durchzuführen, wobei ein Teil der Ausgangsisomerenmischung und der Kristallbrei kontinuierlich vermischt werden und anschließend mit einem Filter Mutterlauge ausgeschleust wird, bevor in einem weiteren Behalter die restliche Ausgangsisomerenmischung mit dem Kristallbrei vermischt wird Die Ausschleusung überschüssiger Mutterlauge aus der letzten Austauschstufe kann über einen getrennten Filter oder direkt in der Waschsaule erfolgenExchanging the starting isomer mixture with the mother liquor and mixing the rest of the starting isomer mixture with the crystal slurry 69% 2,4-TDI is desired, it is sufficient to carry out the exchange of the starting isomer mixture and mother liquor in two stages, part of the starting isomer mixture and the crystal slurry being continuously mixed and then discharged with a filter mother liquor before the in another container the remaining starting isomer mixture is mixed with the crystal slurry The excess mother liquor from the last exchange stage can be discharged via a separate filter or directly in the wash column
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren naher erläutertThe invention is explained in more detail below with reference to the attached figures
Fig 1 zeigt ein erfindungsgemaßes einstufiges Kristallisationsverfahren mit zweistufigem Austausch1 shows a single-stage crystallization process according to the invention with a two-stage exchange
Fig. 2 zeigt ein einstufiges Kristallisationsverfahren mit allmählich-graduellem Aus- tausch2 shows a single-stage crystallization process with gradual and gradual exchange
Fig 3 zeigt ein erfindungsgemaßes zweistufiges Kristallisationsverfahren3 shows a two-stage crystallization process according to the invention
Fig 4 zeigt eine zweistufige Kristallisation mit Mutterlaugenaustausch in beiden Stufen4 shows a two-stage crystallization with mother liquor exchange in both stages
Fig 5 zeigt ein erfindungsgemäß bevorzugtes Austauschorgan5 shows an exchange organ preferred according to the invention
Fig 1 zeigt schematisch einen Kristallisator 1 , in dem über den Kuhlmantel 2 der darin befindlichen Kristallsuspension Wärme entzogen wird Der Kuhlmantel 2 wird über das Kuhlaggregat 3 gekühlt. Die Kristallsuspension wird über Leitung 4 einem Aus- tauschbehalter 5 zugeführt, der als erste Austauschstufe für die Mutterlauge fungiert Über Leitung 6a wird dem Austauschbehalter 5 ein Teil der Ausgangsverbindungsmischung, vorzugsweise etwa 40-60 %, zugeführt Mittels Filter 7 wird Austausch- mutterlauge über Leitung 8 in den Kristallisator 1 zurückgeführt Über Leitung 9 wird aus dem Austauschbehalter 5 eine Kristallsuspension abgezogen, deren Mutterlauge eine höhere Konzentration ah der zu kristallisierenden Verbindung aufweist, als die
aus dem Kristallisationsbehalter 1 über Leitung 4 austretende Kristallsuspension Der Mengenstrom durch Leitung 8 wird so gesteuert, daß in Leitung 9 eine gut pump- fahige Kristallsuspension vorliegt, d h daß die Kristallsuspension in Leitung 9 einen Feststoffgehalt von 25-35 % aufweist Die über Leitung 6a zugeführte Ausgangs- Substanzmischung wird mit einer solchen Temperatur zugeführt, daß nach Vermischung mit der über Leitung 4 zugeführten Kristallsuspension die Mischung leicht untersattigt ist Der verbleibende Teil der Ausgangsverbindungsmischung wird über Leitung 6b in den Mischbehalter 10 eingeleitet, in den auch über Leitung 9 die Kristallsuspension aus dem Austauschbehalter 5 eingeleitet wird Der Mischbe- halter 10 dient als zweite Stufe für den graduellen Mutterlaugenaustausch. Am Auslauf des Mischbehalters 10 kann ein Filter vorgesehen sein, durch den überschüssige Mutterlauge abgetrennt und in den Kristallisator 1 zurückgeführt wird In der dargestellten Ausführungsform wird die Funktion des Filters von der Waschsaule 20 mit übernommen Die Kristallsuspension wird über Leitung 11 und die Hohlachse der Hubkolbenpumpe 12 oberhalb der Siebplatte 13 der Waschsaule 20 in diese eingeleitet Die Hubkolbenpumpe 12 bewegt die Siebplatte 13 periodisch nach oben, wobei die Mutterlauge nach unten durch die Siebplatte 13 abfließt Oberhalb der Siebplatte 13 wird aufgrund der Bewegung der Siebplatte ein kompaktierter Kristallblock ausgebildet Oberhalb des Kristallblocks werden mittels des Schabers 14 reine Kristalle von dem Kristallblock abgeschabt, im Wärmeaustauscher 15 zumindest teilweise aufgeschmolzen und über das Ventil 16 in Richtung Pfeil 17 als reine kristallisierbare Verbindung ausgeschleust. Ein Teil der aufgeschmolzenen reinen kristallisierbaren Verbindung wird über die Pumpe 18 als Transportmedium für die abgeschabten Kristalle in den Kopf der Waschsaule 20 zurückgeführt Durch entsprechende Einstellung des Ventils 16 wird im Kopf der Waschsaule ein solcher Druck aufrecht erhalten, daß ein Teil der reinen kristallisierbaren Verbindung als Waschflussigkeit gegen den kompaktierten Kristallblock gedruckt wird1 schematically shows a crystallizer 1, in which heat is removed from the crystal suspension therein via the cooling jacket 2. The cooling jacket 2 is cooled via the cow unit 3. The crystal suspension is fed via line 4 to an exchange container 5, which functions as the first exchange stage for the mother liquor. Via line 6a, part of the starting compound mixture, preferably about 40-60%, is fed to the exchange container 5. Filter 7 is used to exchange exchange mother liquor via line 8 returned to the crystallizer 1. A crystal suspension is withdrawn via line 9 from the exchange container 5, the mother liquor of which has a higher concentration ah of the compound to be crystallized than that Crystal suspension emerging from crystallization vessel 1 via line 4 The mass flow through line 8 is controlled in such a way that a crystal suspension with good pumpability is present in line 9, ie that the crystal suspension in line 9 has a solids content of 25-35% Starting substance mixture is supplied at a temperature such that after mixing with the crystal suspension supplied via line 4, the mixture is slightly undersaturated. The remaining part of the starting compound mixture is introduced via line 6b into the mixing container 10, into which the crystal suspension from the Exchange container 5 is introduced. The mixing container 10 serves as a second stage for the gradual mother liquor exchange. A filter can be provided at the outlet of the mixing container 10, through which excess mother liquor is separated and returned to the crystallizer 1. In the embodiment shown, the function of the filter is taken over by the washing column 20. The crystal suspension is transferred via line 11 and the hollow axis of the reciprocating piston pump 12 Introduced into the washing column 20 above the sieve plate 13. The reciprocating pump 12 periodically moves the sieve plate 13 upwards, the mother liquor flowing down through the sieve plate 13. Above the sieve plate 13, a compact crystal block is formed due to the movement of the sieve plate the scraper 14 scraped off pure crystals from the crystal block, at least partially melted in the heat exchanger 15 and discharged via the valve 16 in the direction of arrow 17 as a pure crystallizable compound. A part of the melted pure crystallizable compound is returned to the head of the washing column 20 via the pump 18 as a transport medium for the scraped-off crystals. Appropriate adjustment of the valve 16 maintains a pressure in the head of the washing column such that a part of the pure crystallizable compound is used as Washing liquid is printed against the compacted crystal block
Die in der Waschsaule abgetrennte Mutterlauge wird über Leitung 19 in den Kristalli- sator 1 zurückgeführt An der kristallisierbaren Verbindung abgereicherte Mutterlauge wird über Filter 22 und Leitung 21 aus dem Kristallisator ausgeschleust. Die Vorrichtung gemäß Fig 1 ist zur Abtrennung von 2,4-TDI aus einer 80 % 2,4-TDI-ent-
haltenden Ausgangsisomerenmischung unter Gewinnung einer noch 69 % 2,4-TDI enthaltenden abgereicherten Isomerenmischung wie vorher beschrieben geeignet In Fig. 2 ist gegenüber Fig 1 der Austauschbehalter 5 durch die Austauschsaule 5 für kontinuierlich graduellen Mutterlaugenaustausch ersetzt Die Austauschsaule 5 wird unten naher beschrieben. Die dargestellte Vorrichtung gemäß Fig 2 ist für die Gewinnung von 2,4-TDI aus einer 80 % 2,4-TDI enthaltenden Ausgangsisomerenmischung unter gleichzeitiger Gewinnung einer abgereicherten Isomerenmischung mit 65 % 2,4- TDI geeignet (Ausschleusung über Leitung 21). Dabei wird vorzugsweise die gesamte Ausgangsisomerenmischung über Leitung 6a in die Austauschsaule eingeleitetThe mother liquor separated in the washing column is returned to the crystallizer 1 via line 19. Mother liquor depleted in the crystallizable compound is discharged from the crystallizer via filter 22 and line 21. The device according to FIG. 1 is designed to separate 2,4-TDI from an 80% 2,4-TDI. holding starting isomer mixture to obtain a depleted isomer mixture still containing 69% 2,4-TDI, as described above. In FIG. 2, the exchange container 5 is replaced by the exchange column 5 for continuously gradual mother liquor exchange compared to FIG. 1. The exchange column 5 is described in more detail below. The device shown in FIG. 2 is suitable for the recovery of 2,4-TDI from a starting isomer mixture containing 80% 2,4-TDI with simultaneous recovery of a depleted isomer mixture with 65% 2,4-TDI (discharge via line 21). The entire starting isomer mixture is preferably introduced into the exchange column via line 6a
Bei dem zweistufigen Kristallisationsverfahren gemäß Fig 3 wird die aus der Austauschsaule 5 abfließende ausgetauschte Mutterlauge über Leitung 8 in die erste Stufe (I) zurückgeführt und in dem Mischbehalter 40 mit der aus dem Kristallisator 31 der ersten Stufe austretenden Kristallsuspensionen vermischt Aus der aus dem Misch- behalter 40 über Leitung 41 austretenden Mutterlauge wird im Filter 47 überschüssigeIn the two-stage crystallization process according to FIG. 3, the exchanged mother liquor flowing out of the exchange column 5 is returned to the first stage (I) via line 8 and mixed in the mixing container 40 with the crystal suspensions emerging from the crystallizer 31 in the first stage. Container 40 exiting mother liquor through line 41 becomes excess 47 in the filter
(in Bezug auf die Pumpfahigkeit) Mutterlauge abgetrennt und in den Kristallisator 31 zurückgeführt Die Kristallsuspension wird dem Kristallisator 1 der ersten Stufe zugeführt Das an der kristallisierbaren Verbindung abgereicherte Verbindungsgemisch wird über Leitung 51 aus dem Kristallisator 31 der zweiten Stufe ausgeschleust(in terms of pumpability) mother liquor separated and returned to the crystallizer 31. The crystal suspension is fed to the crystallizer 1 of the first stage. The compound mixture depleted of the crystallizable compound is discharged from the crystallizer 31 of the second stage via line 51
Das Verfahren gemäß Fig 3 ist insbesondere zur Isomerentrennung von Diphenyl- methandiisocyanat (MDI) geeignet. MDI fallt aufgrund des Herstellungsprozesses als Ausgangsisomerenmischung mit 90 % 4,4'-MDI und 10 % 2,4'-MDI an, wobei noch untergeordnete Mengen an 2,2'-MDI vorhanden sein können Die Liquidustemperatur der Ausgangsisomerenmischung betragt ca 36°C. Das reine 4,4'-MDI weist einenThe method according to FIG. 3 is particularly suitable for the separation of isomers of diphenylmethane diisocyanate (MDI). Due to the manufacturing process, MDI is obtained as a starting isomer mixture with 90% 4,4'-MDI and 10% 2,4'-MDI, although minor amounts of 2,2'-MDI may still be present. The liquidus temperature of the starting isomer mixture is approx. 36 ° C . The pure 4,4'-MDI has one
Schmelzpunkt von 40°C auf Die auszuschleusende, an 4,4'-MDI abgereicherte Isomerenmischung weist noch 55 Gew -% 4,4'-MDI mit einer Liquidustemperatur von 18°C auf Entsprechend hat die den Kristallisator 31 verlassende Kristallsuspension eine Temperatur von 18°C Die zweite Kristallisationsstufe 1 wird bei einer Tem- peratur von 27°C betrieben Dem entspricht eine Mutterlauge, die 72 % 4,4'-MDI enthalt Die Mutterlauge wird über Leitung 4 in die Austauschsaule 5 eingeleitet Über Leitung 6 wird die Ausgangsisomerenmischung mit 90 % 4,4'-MDI m,it einer
Temperatur von 40°C in die Austauschsaule 5 eingeleitet. Über Leitung 8 fließt eine ausgetauschte Mutterlauge mit 76 % 4,4'-MDI ab Die aus der Austauschsaule 5 über Leitung 9 austretende Kristallsuspension hat eine Mutterlauge mit 80 % 4,4'-MDI entsprechend einer Liquidustemperatur von 32°C. Je 100 Teile über Leitung 6 zu- geführter Ausgangsisomerenmischung werden über Leitung 17 77,8 Teile reines 4,4'-Melting point from 40 ° C. The isomer mixture to be discharged, which is depleted in 4,4'-MDI, still has 55% by weight 4,4'-MDI with a liquidus temperature of 18 ° C. Accordingly, the crystal suspension leaving crystallizer 31 has a temperature of 18 ° C The second crystallization stage 1 is operated at a temperature of 27 ° C. This corresponds to a mother liquor which contains 72% 4,4'-MDI. The mother liquor is introduced into the exchange column 5 via line 4. The starting isomer mixture is added via line 6 90% 4,4'-MDI with one Temperature of 40 ° C initiated in the exchange column 5. An exchanged mother liquor with 76% 4,4'-MDI flows out via line 8. The crystal suspension emerging from exchange column 5 via line 9 has a mother liquor with 80% 4,4'-MDI corresponding to a liquidus temperature of 32 ° C. For every 100 parts of starting isomer mixture fed via line 6, 77.8 parts of pure 4,4'-
MDI und über Leitung 51 22,2 Teile einer Isomerenmischung, die noch 55 % 4,4'- MDI enthalt, ausgeschleust Durch Steuerung der Mengenstrome in Leitung 8 und Leitung 49 wird in den Leitungen 4, 9 und 11 ein Feststoffgehalt von 30 % eingestellt Der Feststoffgehalt der aus dem Kristallisator 31 der ersten Stufe austretenden Kristallsuspension liegt bei lediglich 23 % In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig 4 sind in beiden Stufen I und II jeweils eine Austauschsaule 5 bzw 35 vorgesehen Hierdurch kann die Mutterlaugenkonzentration im Mischbehalter 40 und Leitung 41 erhöht werden, so daß auch der Feststoffgehalt in Leitungen 34 und 41 erhöht wird, d h die Massenstrome bei der Isomerentrennung von MDI reduziert werden. Ferner können mit einer Vorrichtung gemäß Fig 4 Verbindungsgemische zweistufig getrennt werden, bei denen eine noch stärkere Abreicherung der über Leitung 51 auszuschleusenden Mischung stattfindet, als bei der Isomerentrennung von MDI beschrieben Die stricheliert gezeichneten Leitungen 6b, 8b und 49 bezeichnen lediglich untergeordnete Mengenstrome, die der Steuerung bzw Anpassung der Verfahrensführung an konkrete zu losende Aufgaben diesenMDI and 22.2 parts of an isomer mixture, which still contains 55% of 4,4'-MDI, are discharged via line 51. By controlling the flow rates in line 8 and line 49, a solids content of 30% is set in lines 4, 9 and 11 The solids content of the crystal suspension emerging from the crystallizer 31 of the first stage is only 23%. In the embodiment of the invention according to FIG. 4, an exchange column 5 or 35 is provided in both stages I and II. As a result, the mother liquor concentration in the mixing container 40 and line 41 can be increased are, so that the solids content in lines 34 and 41 is increased, ie the mass flows in the isomer separation of MDI are reduced. Furthermore, with a device according to FIG. 4, compound mixtures can be separated in two stages, in which there is an even greater depletion of the mixture to be discharged via line 51 than described for the isomer separation of MDI. The lines 6b, 8b and 49 shown in dashed lines denote only subordinate flow rates that the Control or adaptation of the procedure to specific tasks to be solved
Fig 5 zeigt ein erfmdungsgemaß einsetzbares Mutterlaugen- Austauschrohr 5, das aus drei konzentrischen Rohren 61, 62 und 63 besteht, wobei die inneren Rohre 61 und 62 als Siebrohre ausgebildet sind Die vom Kristallisator kommende Kristallsuspension durchströmt den Ringkanal 64 zwischen den beiden Siebrohren 61 und 62 In Richtung des Pfeiles 6 wird die Ausgangsisomerenmischung in den äußeren Ringkanal 65 eingeleitet, die durch das Siebrohr 62 in den Ringkanal 64 eintritt Gleichzeitig wird Mutterlauge in das innere Siebrohr 61 verdrangt, und über Leitung 8 ausgeschleust Über die Simultan schaltbaren Ventile 66 und 67 kann die Strommungsrichtung durch die Siebrohre 61 und 62 umgekehrt werden, so daß einer Verstopf ng der Sieb- offnungen durch periodische Umschaltung oder durch eine in den Leitungen 6 bzw 8 detektierte Druckanderung " ausgeloste Umschaltungen einer Verstopfung der
Sieböffnungen entgegen gewirkt werden. Die durch die Umschaltung jeweils bewirkte Mutterlaugenkonzentrationsänderung in dem Ringkanal 64 wird in dem jeweils nachgeschalteten Mischbehälter 10 vergleichmäßigt.
5 shows a mother liquor exchange tube 5 which can be used according to the invention and which consists of three concentric tubes 61, 62 and 63, the inner tubes 61 and 62 being designed as sieve tubes. The crystal suspension coming from the crystallizer flows through the ring channel 64 between the two sieve tubes 61 and 62 In the direction of arrow 6, the starting isomer mixture is introduced into the outer ring channel 65, which enters the ring channel 64 through the sieve tube 62.At the same time, mother liquor is displaced into the inner sieve tube 61, and is discharged via line 8, which can be switched via the simultaneously switchable valves 66 and 67 Direction of flow through the sieve tubes 61 and 62 are reversed, so that a blockage of the sieve openings by periodic switching or by a change in pressure detected in the lines 6 or 8 " triggered switching of a blockage of the Screen openings are counteracted. The mother liquor concentration change in the ring channel 64 caused by the changeover is made more uniform in the mixing container 10 which is connected downstream.
Claims
Patentansprücheclaims
1 Verfahren zur Trennung organischer Verbindungen durch ein- oder mehrstufige Suspensionskπstallisation, wobei jede Stufe aus einem Kristallisator, gegebenenfalls einem Rekristallisationsbehalter und einem Filter zur Abtrennung von Flussigphase aus dem Kπstallbrei besteht, wobei die im Filter abgetrennte Flussigphase in die jeweilige Kπstallisationstufe zurückgeführt wird, der Kπstallbrei in die nachfolgende Stufe bzw aus der letzten Stufe in die Waschsaule zur vollständigen Abtrennung der Mutterlauge überführt wird, und aus der Stufe an dem zu kristallisierenden Isomeren abgereicherte1 Process for the separation of organic compounds by one- or multi-stage suspension installation, each stage consisting of a crystallizer, optionally a recrystallization container and a filter for separating the liquid phase from the installation porridge, the liquid phase separated in the filter being returned to the respective installation stage, the installation porridge is transferred into the subsequent stage or from the last stage into the washing column for complete separation of the mother liquor, and from the stage depleted of the isomer to be crystallized
Flüssigkeit ausgeschleust wird, wobei die Ausgangsverbindungmischung hinter der letzten Kπstalhsationsstufe zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterlauge des Kπstallbreis aus der letzten Kπstallisationsstufe zumindest teilweise graduell gegen die Ausgangsverbindungsmischung ausgetauscht wirdLiquid is discharged, the starting compound mixture being fed downstream of the last catalyst stage, characterized in that the mother liquor of the stall paste from the last stage of the catalyst exchange is at least partially gradually replaced by the starting compound mixture
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austausch in einem Stromungskanal mit beidseitig als Siebe ausgestalteten Wanden erfolgt, wobei von der Seite Ausgangsverbindungsmischung durch das Sieb zuströmt und an der anderen Seite durch das Sieb Mutterlauge abgezogen wird2 The method according to claim 1, characterized in that the exchange takes place in a flow channel with walls configured as screens on both sides, with the starting compound mixture flowing through the screen from the side and mother liquor being drawn off through the screen on the other side
3 Verfahren nach Anspruch 2, daß der Stromungskanal ringförmigen Querschnitt aufweist, der durch konzentrische Siebrohre gebildet wird3 The method of claim 2, that the flow channel has an annular cross-section which is formed by concentric sieve tubes
4 Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung der Verstopfung der Siebe Umschaltventile zum Vertauschen der Seiten der Zufuhr von Ausgangsverbindungsmischung und des Abzugs von Mutterlauge vorgesehen sind4 The method according to claim 2 or 3, characterized in that, in order to avoid the blockage of the sieves, changeover valves are provided for exchanging the sides of the supply of starting compound mixture and the removal of mother liquor
5 Verfahren nach Anspruch 1, daß als Ausgangsverbindungsmischung eine5 The method of claim 1, that as a starting compound mixture
Isomerenmischung organischer Verbindungen eingesetzt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsisomerenmischung eine Mischung aus 80 % 2,4-Toluylendiisocyanat und 20 % 2,6-Toluylendiisocyanat eingesetzt wird und zur Gewinnung von reinem 2,4-Toluylendiisocyanat nur eine Kristallisationsstufe eingesetzt wirdIsomer mixture of organic compounds is used Process according to one of claims 1 to 5, characterized in that a mixture of 80% 2,4-tolylene diisocyanate and 20% 2,6-tolylene diisocyanate is used as the starting isomer mixture and only one crystallization stage is used to obtain pure 2,4-tolylene diisocyanate
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsisomerenmischung eine Mischung aus 90 % 4,4'-Diphenylmethan- diisocyanat und 10 % 2,4'-Diphenylmethandiisocynat eingesetzt wird, und reines 4,4'-MDI sowie eine Mischung, die 55 % 4,4'-MDI enthalt, ausge- schleust wird, wobei zwei Kristallisationsstufen eingesetzt werden
Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a mixture of 90% 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and 10% 2,4'-diphenylmethane diisocynate is used as the starting isomer mixture, and pure 4,4'-MDI and a Mixture containing 55% 4,4'-MDI is discharged using two crystallization stages
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19651215A DE19651215C1 (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Process for the separation of crystallizable isomer mixtures of organic compounds |
DE19651215 | 1996-12-10 | ||
PCT/EP1997/006611 WO1998025680A1 (en) | 1996-12-10 | 1997-11-27 | Suspension crystallization method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0944418A1 true EP0944418A1 (en) | 1999-09-29 |
Family
ID=7814190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP97952811A Withdrawn EP0944418A1 (en) | 1996-12-10 | 1997-11-27 | Suspension crystallization method |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0944418A1 (en) |
JP (1) | JP2001506539A (en) |
AU (1) | AU5655798A (en) |
BR (1) | BR9714138A (en) |
DE (1) | DE19651215C1 (en) |
TW (1) | TW386987B (en) |
WO (1) | WO1998025680A1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BRPI0919795B1 (en) * | 2008-10-06 | 2018-03-06 | Huntsman International Llc | PROCESS FOR SIMILAR AND CONTINUOUS PRODUCTION OF TWO DIFFERENT MIXTURES |
WO2010095927A1 (en) * | 2009-02-23 | 2010-08-26 | Gea Niro Pt B.V. | Process for crystallizing and separating different diisocyanate isomers |
CN109970604B (en) * | 2019-04-25 | 2021-03-19 | 青岛科技大学 | Process for purifying 2, 4-toluene diisocyanate |
CN112321560A (en) * | 2020-09-18 | 2021-02-05 | 江苏科富恺机械设备有限公司 | Method and system for continuously purifying L-lactide by suspension crystallization |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3777892A (en) * | 1971-01-27 | 1973-12-11 | H Thijssen | Apparatus for the separation and treatment of solid particles from a liquid suspension |
US3872009A (en) * | 1971-06-25 | 1975-03-18 | Henricus Alexis Corne Thijssen | Apparatus for the separation and treatment of solid particles from a liquid suspension |
US4314368A (en) * | 1978-10-12 | 1982-02-02 | Decoursey Calvin H | Receiver for pulse code multiplexed signals |
US4781899A (en) * | 1984-07-27 | 1988-11-01 | Intermountain Research & Development Corporation | Purification of crystallized solids made via continuous crystallization |
DE3703646C2 (en) * | 1987-02-06 | 1995-02-09 | Krupp Koppers Gmbh | Process for the production of p-xylene with a purity of at least 99.5% |
US4787985A (en) * | 1987-08-25 | 1988-11-29 | Grenco Process Technology B.V. | Multi-stage purification unit process |
EP0730893B1 (en) * | 1995-03-07 | 1999-12-08 | Waterworks International, Inc. | Freeze crystallization concentration methods and apparatus |
-
1996
- 1996-12-10 DE DE19651215A patent/DE19651215C1/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-11-27 EP EP97952811A patent/EP0944418A1/en not_active Withdrawn
- 1997-11-27 BR BR9714138-0A patent/BR9714138A/en not_active Application Discontinuation
- 1997-11-27 WO PCT/EP1997/006611 patent/WO1998025680A1/en not_active Application Discontinuation
- 1997-11-27 JP JP52614798A patent/JP2001506539A/en active Pending
- 1997-11-27 AU AU56557/98A patent/AU5655798A/en not_active Abandoned
- 1997-11-28 TW TW086117880A patent/TW386987B/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See references of WO9825680A1 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1998025680A1 (en) | 1998-06-18 |
BR9714138A (en) | 2000-02-29 |
JP2001506539A (en) | 2001-05-22 |
TW386987B (en) | 2000-04-11 |
AU5655798A (en) | 1998-07-03 |
DE19651215C1 (en) | 1998-07-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69523946T2 (en) | METHOD FOR SEPARATING PARA-XYLOL AT LEAST TWO STEPS FOR CRYSTALIZATION AT HIGH TEMPERATURE | |
EP0229356B1 (en) | Multi-stage counter-current washing arrangement, its application and ancillary operating procedures | |
DE69416233T2 (en) | Crystallization process and device | |
EP1536871B1 (en) | Washing device, method for purifying a washing product, and use of said washing device | |
EP0322647A1 (en) | Process for the continuous production of mono- or polyisocyanates | |
DE1468705A1 (en) | Process for the recovery of para-xylene | |
WO2009095361A1 (en) | Method for producing a coarse-grained ammonium sulfate product by crystallization and facility for performing the method | |
EP3122718A1 (en) | Process for preparing isocyanates | |
EP1150759A1 (en) | Method and device for purifying substances by means of crystallisation | |
EP1284962B1 (en) | Method for obtaining pure n-vinyl pyrrolidone | |
EP0085791B1 (en) | Process and device for the separation of a liquid mixture by fractionated crystallisation | |
EP0944418A1 (en) | Suspension crystallization method | |
EP0766984B1 (en) | Process for separating substances of a liquid mixture by crystallisation | |
DE19651216C1 (en) | Suspension crystallization process | |
DE60205255T2 (en) | Method and apparatus for obtaining a pure substance from an impure solution by crystallization | |
DE102008023833B4 (en) | Arrangement and method for producing high-purity crystals | |
DE3827455C2 (en) | ||
DE3744358A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING GUANIDINE NITRATE FROM UREA AND AMMONIUM NITRATE | |
DE69016403T2 (en) | CRYSTAL REFINING DEVICE. | |
DE69836962T2 (en) | Process for producing coarse-grained aluminum hydroxide | |
DE1958461A1 (en) | Process for the continuous separation of o- / p-nitrochlorobenzene from an isomer mixture of o- / p- / m-nitrochlorobenzene | |
DE2340696C2 (en) | Process for the selective separation of meta-xylene from a mixture of aromatic C? 8? Isomers under kinetically controlled conditions | |
EP0937033B1 (en) | Process for the isomeric separation of isocyanates | |
DE69513645T2 (en) | Obtaining 2.6- TOLUYLENE DIISOCYANATE FROM A MIXTURE OF 2.6- TOLUYLENE DIISOCYANATE AND 2.4- TOLUYLENE DIISOCYANATE | |
DE3011001A1 (en) | METHOD FOR OBTAINING SOLIDS FROM SOLUTIONS BY CRYSTALIZATION AND SYSTEM FOR CARRYING OUT IT |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 19990712 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BE DE ES FR GB IT NL |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 19991208 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN |
|
18W | Application withdrawn |
Withdrawal date: 20000731 |