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DE1809104B2 - COLUMN FOR FRACTIONAL CRYSTALLIZATION IN TEMPERATURE GRADIENT AND PROCEDURE FOR OPERATING IT - Google Patents
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DE1809104B2 - COLUMN FOR FRACTIONAL CRYSTALLIZATION IN TEMPERATURE GRADIENT AND PROCEDURE FOR OPERATING IT - Google Patents

COLUMN FOR FRACTIONAL CRYSTALLIZATION IN TEMPERATURE GRADIENT AND PROCEDURE FOR OPERATING IT

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DE1809104B2
DE1809104B2 DE19681809104 DE1809104A DE1809104B2 DE 1809104 B2 DE1809104 B2 DE 1809104B2 DE 19681809104 DE19681809104 DE 19681809104 DE 1809104 A DE1809104 A DE 1809104A DE 1809104 B2 DE1809104 B2 DE 1809104B2
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longitudinal
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Die Anmelder Sind
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D9/00Crystallisation
    • B01D9/004Fractional crystallisation; Fractionating or rectifying columns

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)

Description

Kristall-Schmelze-System).Crystal melt system).

Die bevorzugten Diniensionsverhältnisse der Kri-25 stallisationskolonne sind folgende:The preferred dimension ratios of the Kri-25 Stallization columns are as follows:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolonne Das Verhältnis des Innendurchmessers der KolonneThe present invention relates to a column The ratio of the inside diameter of the column

lur fraktionierten Kristallisation im Temperatur- zu deren Länge beträgt ungefähr 1 :4 bis 1:50, ins- For fractional crystallization at temperature, the length of which is approximately 1: 4 to 1:50, in particular

|radienten se,ie ein Verfahren zum Betreiben dieser besondere 1:15 bis 1: 30.| radients se, ie a method of operating this particular 1:15 to 1:30.

Kolonne. Das Verhältnis des Außendurchmessers des StabesColumn. The ratio of the outside diameter of the rod

Der Transport von Kristallen und Schmelze in 30 zum Innendurchmesser der Kolonne liegt in derThe transport of crystals and melt in 30 to the inside diameter of the column is in the

einer Kristallisationskolor.ne ir 1 Gegenstrom und im Größenordnung von etwa 1: 2, kann aber je nacheiner Kristallisationskolor.ne ir 1 countercurrent and of the order of about 1: 2, but can vary depending on

Tcmpcraturgradienten mittels einer Wendel (Schrau- Größe der Apparatur und den zu trennendenTcmpcraturgradienten by means of a helix (screw size of the apparatus and the one to be separated

benfcdcr), welche in dem durch die Innenwand der Stoiisystemcn und Temperaturgegebenheiten starkbenfcdcr), which is strong in that due to the inner wall of the stoiisystemcn and temperature conditions

Kolonne und einen in der Kolonnenachse angebracht variieren.Column and one attached in the column axis vary.

(estsitzenden Stab begrenzten Ringspalt derart rotiert, 35 Die Steigung einer Windung ist vorteilhaft gleich(Fixed rod limited annular gap rotates in such a way that 35 The pitch of a turn is advantageously the same

daß die Windungen nach unten (d. h. gegen den der Differenz von Innenruuius der Kolonne undthat the turns are downward (i.e. against that of the difference between the inner ruuius of the column and

heißeren Teil der Kolonne) laufen und welche dabei Außenradius des Stabes, kann aber auch das Dop-hotter part of the column) and which have the outer radius of the rod, but can also be the double

«len gesamten Ringspalt ausfüllt, ist bekannt pelle oder die Hälfte dieses Wertes betragen. Die“Len entire annular gap is known to be pelle or half of this value. the

(FI. S ch i 1 d k η c ch t und H.Vetter, »Ange- Steigung der Gegenwindupg ist im allgemeinen ebenso(FI. S ch i 1 d k η c ch t and H. Vetter, “The slope of the headwind is generally the same

wandte Chemie«, 73, S. 612 bis 615 [1961]). Nach 4° groß wie diejenige der Windungen.wandte Chemie ”, 73, pp. 612 to 615 [1961]). At 4 ° as large as that of the turns.

iJiescm Verfahren lassen sich pro Zeiteinheit große Die Rotationsgeschwindigkeit der Wendel wirdiJiescm method can be large per unit of time. The speed of rotation of the helix is

Stoflmcngen durchsetzen, und es ist die kontinuier- den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt und ist vorSubstances prevail, and it is continuously adapted to the respective circumstances and is before

liehe Darstellung sehr reiner Substanzen möglich, allem von der Zähigkeit des Krisiall-Scinnelze-lent representation of very pure substances possible, especially from the tenacity of the Krisiall-Scinnelze-

'und zwar auch dann, wenn Mischkristallsystemc vor- Systems sowie von den Dimensionen der Wendel'even if mixed crystal system before system as well as from the dimensions of the helix

biegen. 45 (Durchmesser, Steigung) abhängig. In den meistento bend. 45 (diameter, pitch) dependent. In most

Es wurde nunmehr eine Kolonne zur fraktionierten Fällen beträgt die Drehgeschwindigkeit etwa 10 bisThere was now a column for fractionated cases, the speed of rotation is about 10 to

Kristallisation im Temperaturgradienten gefunden, 150 Umdrehungen pro Minute. Sofern sich auch derCrystallization found in the temperature gradient, 150 revolutions per minute. If the

welche wesentlich leistungsfähiger ist als die vor- in der Kolonnenachse liegende Stab dreht, ist dessenwhich is much more efficient than the rod in front of the column axis rotates, is its

stehend beschriebene Vorrichtung. Die erfindungs- Drehgeschwindigkeit meist 2- bis 5mal höher alsdevice described standing. The speed of rotation of the invention is usually 2 to 5 times higher than

gemäße Kolonne zur fraktionierten Kristallisation im 50 diejenige der Wendel.proper column for fractional crystallization in the 50 is that of the coil.

Tcmpcraturgradienten, in welcher in einem durch Die Einführstclle für das zu trennende RohmaterialTcmpcraturgradien, in which in one through the Einführstclle for the raw material to be separated

die Innenwand der Kolonne und durch einen in der liegt vorteilhaft etwa in der Mitte der Kolonne, diethe inner wall of the column and through one in the advantageously lies approximately in the middle of the column, the

Kolonnenachse liegenden Stab begrenzten Ringspalt Entnahmcstclle des tieferschmelzcnden Stoffes (oderColumn axis lying rod limited annular gap removal points of the lower-melting substance (or

eine den ganzen Ringspalt ausfüllende, getrennt von Stoffsystems) am oberen (d. h. kältesten) Kolonncn-one that fills the entire annular gap and is separated from the material system) on the upper (i.e. coldest) column

dem Stab drehbare Wendel angeordnet ist, ist da- 55 ende.The rod is arranged on a rotatable helix, is at the end.

durch gekennzeichnet, daß der Stab um seine Längs- Infolge der neuartigen Gegenwindung(en) am achse drehbar ist und die Wendel an ihrem unteren unteren Ende der Wendel wird der Kristallbrei auf Ende eine oder mehrere Windung(en) entgegengesetz- der Höhe des Windungswechsels im Ringspalt erhebten Sinnes aufweist. lieh verdichtet, indem die den Kristallen anhaftendecharacterized in that the rod to its longitudinal owing to the new counterwinding (s) on axis is rotatable and the coil at its lower lower end of the coil is the crystal pulp The end of one or more turn (s) opposite to the height of the turn change in the annular gap has a raised sense. lent condensed by adhering to the crystals

Das Verfahren zum Betreiben der vorstehend be- 60 Rcstschmelze von den Kristallen abgepreßt wird. EsThe method of operating the above-mentioned residual melt is pressed from the crystals. It

schriebenen Kolonne ist dadurch gekennzeichnet, daß bildet sich also am Windungswechsel ein Kristall-written column is characterized by the fact that a crystal

der Stab um seine Längsachse schneller als die pfropfen, bestehend aus den Kristallen des höhcr-the rod about its longitudinal axis faster than the plug, consisting of the crystals of the higher-

Wendel gedreht wird. schmelzenden Produktes. Um dieses Produkt abzu-Helix is rotated. melting product. To sell this product Gemäß einer bevorzugten Ausfülirungsform wird ziehen, wird der Pfropfen durch Wärmezufuhr teil-According to a preferred Ausfülirungsform will pull, the plug is partially due to the supply of heat.

der Stab im Gegensinn zur Drehrichtung der Wendel 65 weise geschmolzen, wobei ein Teil dieses Schmelzethe rod melted in the opposite direction to the direction of rotation of the helix 65, with part of this melt

gedreht. abgezogen wird, während der Rest wiederum in denturned. is withdrawn while the rest is back in the

Die neue Kristallisationskolonne, die Wendel und Gegenstrom übergeht. Es versteht sich daher vonThe new crystallization column that passes over helix and countercurrent. It therefore goes without saying

der Stab in der Kolonnenachse können, je nach Tem- selbst, daß die Entnahmestelle an der Kolonnethe rod in the column axis can, depending on the temperature itself, that the tapping point on the column

i 04i 04

3 43 4

tnipfehlenswerierweise auf der Höhe des Windungs- Gegenwindung nach oben laufen und dastnipfehlenswerierweise run up at the level of the turn counter-turn and that

Wechsels angebracht ist. '"' 'Change is appropriate. '"' '

Die heißeste Stelle an der Kolonne liegt somit aufThe hottest point on the column is therefore on

s angebracht ist. caprolactam in diese Windungsiichtungen geförderts is appropriate. caprolactam promoted in these winding directions

wird. Der dadurch am Windungswechsel 6 sich bilwill. The result on the turn change 6 bil

der Höhe des Windungswechsels. Von dort aus nimmt dende Kristallpfropfen wird mittels Heizvorrichtung 7the height of the turn change. From there, the crystal plug is taken by means of a heating device 7

(lie Temperatur, insbesondere gegen den obersten 5 teilweise aufgeschmolzen und ein Teil dieser Schmelze(Lie temperature, especially towards the top 5, partially melted and part of this melt

•jvj! der Kolonne stetig ab. Diesen Temperatur- durch die Enlnahmestelle für die höherschmelzende• jvj! the column steadily from. This temperature through the withdrawal point for the higher melting point

jjradientcn erzeugt man auf übliche Weise durch Fraktion 8 abgezogen, während der Rest von nejemjjradientcn is generated in the usual way by subtracting fraction 8, while the rest of nejem

j-.wcckmäßige Heizung, Kühlung und Wärme- in den Gegenstrom übergeht. Die Bezugszahl 10 be-j-. Regular heating, cooling and warmth- passes into the countercurrent. The reference number 10 denotes

isolierung. deutet die Isolation.insulation. indicates the isolation.

Hs ist auch möglich, mehrere derartige Kolonnen io Es werden an der Entnahmestelle für die höher-It is also possible to have several columns of this type.

i'ii Kaskadenbetrieb hintereinander zu schalten. schmelzende und an derjenigen für die tiefeischmel-i'ii to switch cascade operation one after the other. melting and those for deep melting

Die folgenden Beispiele sowie die Zeichnung ver- zende Fraktion 9 ebensoviel Materia! entnommen,The following examples as well as fraction 9, which dispenses with the drawing, have as much material! taken,

anschaulichen die Erfindung. wie an der Einführsteiie 1 Rohprodukt eingeführtillustrate the invention. as introduced at the introductory part 1 crude product

Beispiel 1 (s. Zeichnung) i5 %;£ Kolonne arbeitel automatisch, ohne daß Kon-Example 1 (see drawing) i5 %; £ Column work automatically without any con-

1500 g geschmolzenes Rohcaprolactam werden pro trollen oder Wartungen nötig wären. Die Ausbeute1500 g of melted raw caprolactam will roll or service would be required. The yield

Stunde durch das Einfüllrohr 1 in den Ringspalt 2 an völlig farblosem Reincaprolactam beträgt 801Vo,Hour through the filler pipe 1 into the annular gap 2 of completely colorless pure caprolactam is 80 1 Vo,

eingepreßt. Die Kolonne hat eine Nutzlänge" (Ring- bezogen auf das Rohprodukt.pressed in. The column has a useful length "(ring - based on the crude product.

späh) von etwa 90 cm und einen Innendurchmesser _ . ■,-,,· ^ · ι „„\späh) of about 90 cm and an inside diameter _. ■, - ,, · ^ · ι "" \

von 8,2 cm. In der Kolonnenachse is» ein festsitzender *o B e! s ρ ι e 1 2 (s. Zeichnung)8.2 cm. In the column axis there is “a fixed * o B e! s ρ ι e 1 2 (see drawing)

hohler Stab 3 von 3,6 cm Außendurchmesser auge- Die Wendel 4 rotiert mit 20 Umdrehungen prohollow rod 3 of 3.6 cm outer diameter eye- The helix 4 rotates at 20 revolutions per

bracht. Im Ringspalt ist eine Wendel 4 mit 28 Win- Minute. Der Stab 3 rotiert im entgegengesetzten Sinnbrings. In the annular gap is a helix 4 with 28 minutes. The rod 3 rotates in the opposite direction

{lungen (von denen nur fünf eingezeichnet sind) und zur Wendel mit 50 Umdrehungen pro Minute, und{lungs (only five of which are shown) and to the helix with 50 revolutions per minute, and

einer Gegenwindung 5 und einer Steigung von 3,0 cm der Durchsatz an Rohcaprolactam beträgt 5000 g/h.a counter turn 5 and a slope of 3.0 cm, the throughput of crude caprolactam is 5000 g / h.

nngebracht. Diese Wendel wird mit einer Geschwin- 25 Die übrigen Bedingungen sind dieselben wie imbrought. This helix is driven at a speed. The other conditions are the same as in

tligkeit von 30 Umdrehungen pro Minute derart ge- Beispiel 1. Dasselbe gilt für die Ausbeute am Rein-speed of 30 revolutions per minute. Example 1. The same applies to the yield of pure

clreht, daß die 28 Windungen nach unten und die caprolactam.cl rotates that the 28 turns down and the caprolactam.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

1 2 peraturverhällnissen und der Art der zu trennenden Patentansprüche: Kristall-Schmelze-Systeme, aus üblichen Werkstoffen bestehen. Im Vordergrund stehen hierbei hitzefeste1 2 temperature ratios and the nature of the claims to be separated: crystal-melt systems, made of conventional materials. The focus here is on heat-resistant 1. Kolonne zur fraktionierten Kristallisation VVerkätolTe, wie Edelstahl, z. B. V2A (Werkstoliim Temperaiurgradienten, in welcher in einem 5 Nr. 4541) oder V4A (WerkstoiT-Nr. 4571).1. Column for fractional crystallization VVerkätolTe, such as stainless steel, z. B. V2A (Werkstoliim Temperature gradients in which in a 5 No. 4541) or V4A (WerkstoiT No. 4571). durch die Innenwand der Kolonne und durch Die Oberflächen des Ringspaltes (also der Ko-through the inner wall of the column and through the surfaces of the annular gap (i.e. the co- einen in der Kolonnenachse liegenden Stab be- lonneninnenwand und des definitionsgemaßen, hohlena bar lying in the column axis and the inner wall of the column, by definition, hollow grenzten Ringspalt eine den ganzen Ringspalt oder ausgefüllten, Stabes) können glatt oder gerauhtring gap bordered by the entire ring gap or filled, rod) can be smooth or roughened ausfüllende, gelrennt von dem Stab drehbare sowie mit Längs- oder Spiralnuten versehen sein. Imbe filled in, be provided with longitudinal or spiral grooves that can be rotated by the rod. in the Wendel angeordnet ist, dadurch gekenn- io allgemeinen sind sie glatt.Spiral is arranged, thereby kenn- io generally they are smooth. zeichnet, daß der Stab (3) um seine Längs- Vorzugsweise dreht sich der in der Kolonnenachsedraws that the rod (3) around its longitudinal preferably rotates in the column axis achse drehbar ist und die Wendel (4) an ihrem liegende Stab wahrend des ganzen Transponvor-axis is rotatable and the helix (4) on its lying rod during the entire transpon- unleien Ende eine oder mehrere Windung(en) ganges um seine Längsachse, und zwar vorteilhaft inuneven end of one or more turns around its longitudinal axis, advantageously in (5) entgegengesetzten Sinnes aufweist. Gegenrichtung zur Wendeldrehung. Der Stab kann(5) has the opposite sense. Opposite direction to the turn of the helix. The staff can 2. Verfahren zum Betreiben der Kolonne nach 15 auch alternierend hin und her gedreht werden. Durch Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der diese Drehung des Stabes erhält man die Möglichkeit, Stab (3) um seine Längsachse schneller als die »härter zu fahren«, d. h. einen dichteren Kristallbrei Wendel i-)) aedreht wird, zu verwenden als es in einer ansonsten gleichen2. The method for operating the column according to FIG. 15 can also be rotated back and forth alternately. By Claim 1, characterized in that this rotation of the rod gives you the possibility of Rod (3) about its longitudinal axis faster than the "harder to drive", i. H. a denser crystal pulp Helix i-)) is rotated to use as it is in an otherwise same 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- Apparatur aber mit einem festsitzenden Stab möglich kennzeichnet, daß der Stab im Gegensinn zur 20 wäre, was wiederum einen etwa 3- bis 6mal größeren Drehiiehtung der Wendel gedieht wird. Durchsatz pro Zeiteinheil gestattet (»dichterer.'3. The method as claimed in claim 2, characterized in that the apparatus is possible with a fixed rod indicates that the stick would be in the opposite direction to 20, which in turn would be about 3 to 6 times larger Rotation of the helix is made. Throughput allowed per unit of time ("denser." Kristallbrei heißt höherer Anteil an Kristallen imCrystal pulp means a higher proportion of crystals in the
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