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DE1208291B - Continuous process for the distillative purification of evaporable organic substances from difficult or non-evaporable substances - Google Patents

Continuous process for the distillative purification of evaporable organic substances from difficult or non-evaporable substances

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Publication number
DE1208291B
DE1208291B DEB47311A DEB0047311A DE1208291B DE 1208291 B DE1208291 B DE 1208291B DE B47311 A DEB47311 A DE B47311A DE B0047311 A DEB0047311 A DE B0047311A DE 1208291 B DE1208291 B DE 1208291B
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DE
Germany
Prior art keywords
evaporable
substances
distillation column
difficult
sump
Prior art date
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Pending
Application number
DEB47311A
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German (de)
Inventor
Dipl-Ing Hellmut Giehne
Dr Otto Goehre
Dr Guenter Poehler
Dr Anton Wegerich
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • B01D3/148Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step in combination with at least one evaporator
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

Kontiunuierliches Verfahren zur destillativen Reinigung verdampfbarer organischer Stoffe von schwer oder nicht verdampfbaren Begleitstoffen Gemische aus verdampfbaren organischen Stoffen und schwer oder nicht verdampfbaren Begleitstoffen hat man bisher in einem Verdampfer oder in einer Destillationskolonne zerlegt, die dabei erhaltenen Rückstände gesammelt und periodisch hieraus weitere verdampfbare Anteile bei höheren Temperaturen ausgetrieben. Bei dieser Arbeitsweise wird ein verhältnismäßig großer Anteil der zu zerlegenden Stoffe zersetzt, Die Rückstände empfindlicher Stoffe hat man deshalb in Dünnschichtverdampfern aufgearbeitet, um so die Reste der verdampfbaren anteile abzutrennen. Da die in Verdampfern oder in Destillationskolonnen erhaltenen Rückstände oftmals eine große Menge verdampfbarer Anteile enthalten und daher einen hohen Anteil am Gesamtvolumen der Ausgangsstoffe ausmachen, ist es notwendig, mehrere Dünnschichtverdampfer zu verwenden, da die Verdampfungskapazität von Dünnschichtverdampfern bekanntermaßen klein ist.Continuous process for the purification of vaporizers by distillation of organic substances made up of mixtures that are difficult to evaporate or that cannot be evaporated Organic substances that can be evaporated and accompanying substances that are difficult or impossible to evaporate has so far been disassembled in an evaporator or in a distillation column, the residues obtained in the process are collected and periodically further vaporizable therefrom Shares expelled at higher temperatures. In this way of working, a Relatively large proportion of the substances to be broken down decomposed, the residues Sensitive substances have therefore been processed in thin-film evaporators in order to in this way to separate off the remnants of the vaporizable components. Since those in vaporizers or in Residues obtained in distillation columns often have a large amount of vaporizable material Contain proportions and therefore a high proportion of the total volume of the starting materials make up, it is necessary to use several thin film evaporators because the Evaporation capacity of thin film evaporators is known to be small.

Es ist vorteilhaft, nach Art der bekannten Zwei stufenfraktionierung solche Gemische kontinuierlich destillativ von den Begleitstoffen zu reinigen indem man die Gemische, gegebenenfalls nadi Vorerhitzung, in eine Destillationskolonne einführt, in welcher ein erheblicller Teil der verdampfbaren Bestandteile verdampft wird. Der verdampfte Anteil wird am Kopf der Kolonne als gereinigt abgezogen. Der flüssige Anteil (Sumpf) wird dabei m Umlaul erhitzt. Wenigstens die dadurch gebildeten Dämpfe werden oberhalb des Sumpfes in die Destillationskolonne zurückgeführt. Gleichzeitig wird stetig aus einem kleinen Teil der Sumpffraktion In einer zw ten Trennstufe der Rest der verdampfbaren Bestandtile abgetrieben. It is advantageous to use the known two-stage fractionation to continuously purify such mixtures from the accompanying substances by distillation the mixtures, optionally after preheating, in a distillation column introduces, in which a significant part of the vaporizable constituents evaporates will. The vaporized portion is withdrawn as purified at the top of the column. Of the The liquid part (sump) is heated in the umlaul. At least those formed by it Vapors are returned to the distillation column above the bottom. Simultaneously becomes steadily from a small part of the bottom fraction in a second separation stage the rest of the vaporizable components are driven off.

Dieser Rest wird, vorzugsweise nach Kondensation, der Destillationskolonne wieder zugeführt.This remainder becomes the distillation column, preferably after condensation fed back.

Bei bekannten Verfahren dieser Art hat man sich bemüht, von Stufe zu Stufe die Abtrennttrg der verdampfbaren Stoffe möglichst weit zu treiben. Hierbei sind Zersetzungen bzw. Flogereaktionen unve-meidsich, so daß der erfindungsgemäß angestrebte Zweck, den verdampfbaren Hauptbestandteil in möglichst reiner Form in möglichst hoher Ausbeute zu erhalten, nicht erreicht wird. In known processes of this type, efforts have been made from stage to stage the separation of the vaporizable substances as far as possible. Here decomposition or float reactions are unavoidable, so that according to the invention intended purpose, the vaporizable main constituent in as pure a form as possible in To obtain the highest possible yield is not achieved.

Erfindungsgemäß lassen sich dies Nachteile meiden, indem man die Hauptverdampfung in der Destillationskolonne nur so weit treibt, daß in der Sumpffraktion ein Gehalt an schwer oder nicht veerdampfbaren Bestandteilen von 30 bis 75 %, insbesondere von 40 bis 60 %, aufrechterhalten wird und dann die Trennung in der zweiten Stufe nicht wie nach dem bekannten Stand der Technik in einer Fraktionierkolonne, in der Regel mit Umlaufverdampfer, son- dem durch Dünnschichtverdampfung vorgenommen wird. According to the invention, these disadvantages can be avoided by the Main evaporation in the distillation column only drives so far that in the bottom fraction a content of constituents which are difficult to evaporate or which cannot be evaporated from 30 to 75%, in particular from 40 to 60%, is maintained and then the separation in the second stage not as in the known prior art in a fractionation column in which Usually with a circulation evaporator, but which is carried out by thin film evaporation.

Auf diese Weise wird durch Aufrechterhaltung eines gewissen Mindestgehaltes an verdampfbaren Anteilen im Sumpf die thermische Zersetzung weitgehend zurückgedrängt. Die Dünnschichtverdampfung ermöglicht auf schonende Weise die Austreibung des Restes der verdampfbaren Stoffe. Der apparative Aufwand für diese Verfahreusstufe ist dabei durch die Vornahme der Hauptverdampfung iii der Destillationskolonne auf ein erträgliches Maß zurückgeführt, und die Dünnschichtverdampfung stellt so keinen. Engpaß für das Gesamtreiningungsverfahren dar. This is done by maintaining a certain minimum salary the thermal decomposition largely suppressed in the evaporable parts in the sump. The thin-film evaporation enables the remainder to be expelled in a gentle manner of vaporizable substances. The outlay on equipment for this process stage is included by undertaking the main evaporation iii of the distillation column to a tolerable level Measure back, and thin-film evaporation does not provide any. Bottleneck for that Overall cleaning process.

Es ist vorteilhaft, bei einer Reinigung von organischen Syntheseprodukten exothermer Reaktionen die frei werdende Wärmemenge oder die Wärme der Reaktionsprodukte solcher Reaktionen durch Wänneaustausch zur Aufheizung des zu reinigenden Gemischer, vor dessen Einführen in die Destillafionskolonne zu verwenden. Der Kreislauf zwischen Destillationskolonne und nebengeschaltetem Röhrenerhitzer kann mit Hilfe einer Pumpe betrieben werden. It is advantageous when purifying organic synthesis products exothermic reactions the amount of heat released or the heat of the reaction products such reactions through heat exchange to heat the mixture to be cleaned, to be used before introducing it into the distillation column. The cycle between The distillation column and the adjacent tube heater can be operated with the help of a pump operate.

Man kann zusätzlich in die Destillationskolonne Wasserdampf einführen. Steam can also be introduced into the distillation column.

Die im Erhitzer angereicherten Begleitstoffe gelangen über den Sumpf der Kolonne oder unmittelbar in kleinen ANteilen, z. B. 0,5 bis 15%, insbesondere 0,5 bis 5 %, bezogen auf das Ausgangsgemisch, in den Dünnschichtverdampfer, der gegebenenfalls bei einem tieferen Druck als die Kolonne betrieben wird. The accompanying substances enriched in the heater reach the sump the column or directly in small parts, e.g. B. 0.5 to 15%, in particular 0.5 to 5%, based on the starting mixture, in the thin-film evaporator, the is optionally operated at a lower pressure than the column.

Zweckmäßig läßt man den dem Sumpf entnommenen Teil etwa 10- bis 100mal in der Stunde über den Erhitzer umlaufen. The part removed from the sump is expediently left about 10 to 100 times circulate over the heater per hour.

Als Dünnschichtverdampfer bewährt sich ein Fallstromverdampfer gut, bei dem die zu verdampfende Flüssigkeit von oben nach unten an den beheizten Rohren herunterfließt und die entstandenen Dämpfe nach oben entweichen. As a thin film evaporator, a falling film evaporator has proven itself well, in which the liquid to be evaporated from top to bottom on the heated pipes flows down and the resulting vapors escape upwards.

Das Verfahren eignet sich für die Zerlegung von Rohprodukten aus organischen Synthesen, z. B. The process is suitable for the decomposition of raw products organic syntheses, e.g. B.

Chlorierungsprodukten, stickstoffhaltigen organischen Verbindungen, wie Nitrilen, und Oxydationsprodukten.Chlorination products, nitrogenous organic compounds, such as nitriles, and oxidation products.

Auch in der Ölindustrie kann das Verfahren Verwendung finden.The process can also be used in the oil industry.

Beispiel 3200kg Cyclohexanol, das durch Umsetzung von Anilin mit Wasser und Wasserstoff hergestellt und aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt wurde und etwa 1 °/o höhersiedende stickstoffhaltige Verbindungen enthält, werden stündlich über die Leitungl dem Wärmeaustauscher 2, in dem sie auf 160"C aufgeheizt werden, zugeführt, wobei 700/o verdampfen. Das dampfförmig-flüssige Gemisch wird der Destillationskolonne 3, die im mittleren Teil Füllkörper enthält, zugeführt. Aus dem oberen Teil der Kolonne entweichen die Dämpfe über einen Dephlegmator 6 durch die Leitung 10. Am Boden der Kolonne sammelt sich der flüssige Teil des Ausgangsgutes als Sumpf. Example 3200kg cyclohexanol, which by reacting aniline with Water and hydrogen were produced and separated from the reaction mixture and contains about 1% higher-boiling nitrogen-containing compounds every hour Via the line to the heat exchanger 2, in which they are heated to 160 "C, supplied, with 700 / o evaporating. The vapor-liquid mixture becomes the distillation column 3, which contains packing in the middle part, is supplied. From the top of the Column, the vapors escape via a dephlegmator 6 through line 10. Am At the bottom of the column, the liquid part of the starting material collects as a sump.

Etwa 1100 kg dieser Flüssigkeit werden stündlich durch Leitung 7 in den dampfbeheizten Röhrenerhitzer 8 mit 15 m2 Heizfläche geleitet, in dem die Flüssigkeit auf 160"C erhitzt wird und teilweise verdampft. Die Dämpfe und der unverdampfte Teil gelangen durch Leitung 9 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in die Kolonne. Im kontinuierlichen Betrieb hat der Sumpf 4 ein konstantes Volumen. Er besteht zu 350/, aus den hochsiedenden stickstoffhaltigen Begleitstoffen und zu 6501o aus Cyclohexanol. Der Stand des Sumpfes wird durch einen automatischen Regler 16 mit Regulierventil 15 konstant gehalten.About 1100 kg of this liquid are passed hourly through line 7 in the steam-heated tube heater 8 with 15 m2 heating surface, in which the liquid is heated to 160 "C and partially evaporated. The vapors and the unevaporated Part pass through line 9 above the liquid level in the column. In continuous operation, the sump 4 has a constant volume. He insists 350 /, from the high-boiling nitrogen-containing accompanying substances and 6501o from cyclohexanol. The level of the sump is controlled by an automatic regulator 16 with a regulating valve 15 held constant.

Von der Sumpffraktion werden stündlich 100 kg über die Leitungen 7 und 11 in einen Dünnschichtverdampfer 12 geführt, in dem die schwer verdampfbaren Begleitstoffe vom dampfförmigen Cyclohexanol getrennt werden. Die Dämpfe werden durch Leitung 14 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in die Destillationskolonne eingeführt, während durch Leitung 13 stündlich 32 kg nicht verdampfbarer Rückstand abgezogen werden.100 kg of the sump fraction are transferred every hour via lines 7 and 11 fed into a thin film evaporator 12, in which the difficult to evaporate Accompanying substances are separated from the vaporous cyclohexanol. The fumes will introduced into the distillation column through line 14 above the liquid level, while 32 kg per hour of non-evaporable residue is drawn off through line 13 will.

Das aus der Kolonne entweichende dampfförmige Cyclohexanol wird in einem Wärmeaustauscher auf 250"C erhitzt und einem beheizten Röhrenofen, dessen Rohre mit geformtem, aus Kupfer und Bimsstein bestehendem Katalysator gefüllt sind, zugeführt. Bei einmaligem Durchgang erhält man 750/o Cyclo- hexanon. Der Katalysator besitzt 4 Monate seine volle Aktivität und wird dann regeneriert. The vaporous cyclohexanol escaping from the column is in a heat exchanger heated to 250 "C and a heated tube furnace, its Tubes are filled with shaped catalyst made of copper and pumice stone, fed. With a single pass you get 750 / o Cyclo- hexanone. The catalyst is fully active for 4 months and is then regenerated.

Läßt man den Dünnschichtverdampfer weg, so ergibt sich, daß bei sonst gleicher Arbeitsweise aus dem Sumpf stündlich 106 kg (mehr als dreimal soviel wie erfindungsgemäß) abgezogen werden müssen, um ebenfalls zu einer Lebensdauer des Dehydrierkatalysators in der Cyclohexanonstufe von 4 Monaten zu kommen. Reduziert man die Mengen des endgültig abgenommenen Rückstandes auf 52 kg stündlich, so weist der Dehydrierungskatalysator in der Cyclohexanonstufe nur noch eine Lebensdauer von einer Woche auf. If the thin-film evaporator is omitted, the result is that otherwise same working method from the sump 106 kg per hour (more than three times as much as according to the invention) must be deducted in order also to a service life of the Dehydrogenation catalyst in the cyclohexanone stage of 4 months. Reduced if the quantities of the residue finally removed are 52 kg per hour, it is shown the dehydrogenation catalyst in the cyclohexanone stage only has one lifetime from a week up.

Führt man die Sumpffraktion der ersten Kolonne in eine zweite Kolonne gleicher Bauart und führt man die in der zweiten Kolonne erhaltenen Dämpfe in die erste Kolonne zurück, so kann man im Röhrenerhitzer der zweiten Kolonne die Konzentration der schwer und der nicht verdampfbaren Begleitstoffe so weit steigern, daß nur 60 kg als endgültiger Rückstand abgezogen werden müssen, ohne daß Stauungen infolge Dickflüssigkeit im Röhrenerhitzer eintreten. Allerdings beträgt die Lebensdauer des Dehydrierkatalysators dann ebenfalls nur 1 Woche. If the bottom fraction of the first column is fed into a second column of the same design and the vapors obtained in the second column are fed into the first column back, you can see the concentration in the tube heater of the second column the difficult and non-evaporable accompanying substances so much that only 60 kg must be deducted as the final residue, without jams as a result Thick liquid enter the tube heater. However, the service life is of the dehydrogenation catalyst then also only 1 week.

Claims (1)

Patentanspruch: Kontinuierliches Verfahren zur destillativen Reinigung verdampfbarer organischer Stoffe von schwer oder nicht verdampfbaren Begleitstoffen durch Hauptverdampfung der verdampfbaren Bestandteile des gegebenenfalls vorerhitzten Gemisches in einer Destillationskolonne, aus welcher der verdampfte Anteil am Kopf abgezogen wird, während der flüssige Anteil (Sumpf) im Umlauf erhitzt wird, wobei wenigstens die dadurch gebildeten Dämpfe oberhalb des Sumpfes in die Destillationskolonne zurückgeführt werden und gleichzeitig stetig aus einem Teil der Sumpffraktion in einer zweiten Trennstufe der Rest der verdampfbaren Bestandteile abgetrieben und, vorzugsweise nach Kondensation, der Destillationskolonne wieder zugeführt wird, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß in der Sumpffraktion ein Gehalt an schwer oder nicht verdampfbaren Bestandteilen von 30 bis O/o, insbesondere 40 bis 600/ob aufrechterhalten und die Trennung in der zweiten Stufe durch Dünnschichtverdampfung vorgenommen wird. Claim: Continuous process for purification by distillation Organic substances that can be evaporated from accompanying substances that are difficult or impossible to evaporate by main evaporation of the evaporable constituents of the possibly preheated Mixture in a distillation column, from which the vaporized portion at the top is withdrawn while the liquid portion (sump) is heated in circulation, wherein at least the vapors thus formed into the distillation column above the bottom be returned and at the same time steadily from part of the sump fraction in the remainder of the vaporizable constituents are driven off in a second separation stage and, preferably after condensation, is fed back to the distillation column, d a d u r c h g e - indicates that there is a heavy or heavy content in the bottom fraction non-evaporable constituents of 30 to 0 / o, in particular 40 to 600 / ob maintained and the separation in the second stage is carried out by thin film evaporation. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 902 005; 851 635; deutsche Auslegeschrift Nr. 1 006 394; französische Patentschrift Nr. 523 445; britische Patentschrift Nr. 787 688; USA.-Patentschrift Nr. 2 795 536. Considered publications: German Patent Specifications No. 902 005; 851 635; German interpretative document No. 1 006 394; French patent specification No. 523 445; British Patent No. 787,688; U.S. Patent No. 2,795,536.
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