Спосіб одержання твердої речовини з розчину шляхом кристалізації та пристрій для його здійснення

1 . Способ получения твердого вещества из раствора путем кристал*» лизации, включающий смешение исходного и маточного р а с т в о р о в , охлаждение полученной смеси до температуры метастабильного состояния f поддержание указанной температуры в процессе кристаллизации и выделение кристаллов из суспензии и маточного раствора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, ч т о , с целью упрощения и у д е шевления процесса ( получения к р и с таллов высокой чистоты ч сокращения производственных площадей,выделение кристаллов проводят непрерывной Фильтрацией, а маючный р а с т ^ вор, не содержащий кристаллов, о т водят из процесса. 17 51 1061692 2* Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что количество маточного раствора, подаваемого на смешение с исходным раствором, в 2-15 раз больше количества отводимого раствора. 3, Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что выделенные фильтрацией кристаллы, промывают жидкостью, содержащей растворитель. 4, Устройство для получения твердого вещества из раствора путем кристаллизации, включающее резервуар для смешения исходного и маточного растворов, кристаллизатор и устройство для отделения кристаллов от маточного раствора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что кристаллизатор выполнен в виде двух секций, первая из которых снабжена барабаном, установленным с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси и выполненным в виде полого тела с сужающимся поперечным сечением, боковые и торцовые поверхности которого выполнены из металлического листа, при этом меньшая торцевая поверхность барабана снабжена питающей трубой, а большая выполнена с отверстием, расположенным эксцентрично по отношению к горизонтальной оси, вторая секция выполнена в виде соединенных друг с другом барабанов, продольные оси которых образуют зигзагообразную линию, а боковые поверхности выполнены из металлического листа. 5, Устройство по п. 4, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что устройство для отделения кристаллов от маточ4юг© раствора выполнено в виде приспособления цяя фильтрования. 6, Устройство по п. 4, о т л и• ч а ю щ е е с я тем, что приспособление для фильтрования снабжено теплообменником для предварительного охлаждения раствора. ^ _ 7.Устройство по пп.4 и 5,о т л ич а ю щ е е с я тем,что приспособление для фильтрования выполнено в виде двух соединенных между собой секций, одна из которых установлена с возможностью вращения относительно горизонтальной оси,и выполнена в виде полого тела с сужающимся сечением, "боковые стенки частично перфорированы, меньшая торцовая поверхность снабжена питающей трубой, а большая выполнена с отверстием, расположенным эксцентрично по отношению к горизонтальной оси, а вторая секция установлена с возможностью вращения относительно горизонтальной оси и выполнена в виде соединенных между собой элементов призматической формы, боковые поверхности Которых частично перфорированы, при этом продольные оси элементов образуют зигзагообразную линию, 8. Устройство по л и ч а ю щ е е с я бан выполнен в виде нуса. 9, Устройство по л и ч а ю щ е е с я ба^н выполнен в виде миды. пп. 4 и 7, о ттем, что бараусеченного копп. 4 и 7, о т тем, что бараусеченной пира Изобретение относится к химичес• для отделения кристаллов от маточкой и фармацевтической промышленное-t ного раствора [1] . ти, а также к отраслям, в которых Недостатками известного способа важной задачей является получение и устройства являются сложность кристаллических твердых веществ, техпроведения процесса, большие занологичных в процессе дальнейшей обтраты на его реализацию, недостаработки. ' точно высокая чистота получаемых Известен способ получения твердокристаллов, а также отведение больго вещества из раствора путем крисших произ водственных площадей. таллизации, включающий смешение ис10 ходного и маточного растворов, охЦель изобретения — упрощение и лаждение полученной смеси до темпеудешевление процесса, получение крис ратуры метастабильного состояния, таллов высокой чистоты и сокращение поддержание указанной температуры производственных площадей. в процессе кристаллизации и выделеПоставленная цель достигается ние кристаллов из суспензии и маточ- •5 тем, что согласно способу, включаюног§> раствора, щему смешение исходного и маточного Указанный способ реализуется в растворов, охлаждение полученной устройстве, включающем резервуар для смеси до температуры метастабильносмешения исходного и маточного растго состояния, поддержание указанной воров, кристаллизатор и устройство 20 температуры в процессе кристаллиэа 1061692 ции и выделение кристаллов из суспензии и маточного раствора, поспеднее проводят непрерывной фильтрацией, а маточный раствор, не содержащий кристаллов, отводят из процесса. Целесообразно количество маточного раствора, подаваемого на смешение с исходным раствором, брать в 2-15 раз больше количества отводимого раствора, а выделенные фильтрацией кристаллы промывать жидкостью, содержащей растворитель.. Предлагаемый способ реализуется в устройстве, включающем резервуар для смешения исходного и маточного раствора, кристаллизатор и 15 устройство для отделения кристаллов от маточного раствора, кристаллизатор выполнен в виде двух секций, первая из которых снабжена барабаном' установленным с возможностью враще- 20 ния вокруг горизонтальной оси и выполненным в виде полого тела с сужающимся поперечным сечением, боковые и торцовые поверхности которого выполнены из металлического листа, 25 при этом меньшая торцовая поверхность барабана снабжена питающей трубой, а большая выполнена с отверстием, расположенным эксцентрично по отношению к горизонтальной оси, вто30 рая секция выполнена в виде соединенных друг с другом барабанов,продольные оси которых образуют зигзагообразную линию, а боковые поверхности выполнены из металличес35 кого листа. Целесообразно устройство для отделения кристаллов от маточного раствора выполнить в виде приспособления для фильтрования и снабдить теплообменником для предваритель40 ного охлаждения раствора» Приспособление для фильтрования • целесообразно выполнить в виде двух соединенных между собой секций,одна из которых установлена с возможностью вращения относительно горизонтальной оси, и выполнена в виде полого тела с сужающимся сечением, боковые стенки частично перфорированы, меньшая торцовая поверхность снабжена питающей трубой, а большая — выполнена с отверстием, расположенным эксцентрично по отношению к горизонтальной оси, а вторая секция установлена с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси, и выполнена в виде соединен ных между собой элементов призматической формы, боковые поверхности которых частично перфорированы, при этом продольные оси элементов образуют зигзагообразную линию. Целесообразно также барабан выполнить в Биде усеченного конуса или усеченной пирамиды. 45 50 55 60 65 На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство. Устройство для получения твердого вещества из раствора путем кристаллизации включает резервуар 1, в который сверху введен служащий для j подачи свежего раствора трубопровод 2, а также трубопровод 3 для подачи маточного раствора, нижняя часть которого в виде конуса в своей самой низкой точке соединена с насосом 4, к которому присоединен трубопровод 5, служащий для дальнейшего отвода маточной фазы. В трубопровод 5 включен теплообменник 6, имеющий снизу входной патрубок и сверху выходной. В вертикально расположенном цилиндрическом резервуаре 7 теплообменника 6 концентрически проходит труба 8. Трубопровод 5 соединен с загрузочной воронков 9, к которой снизу подсоединен шнековый питатель 10. Цилиндрический корпус 11 шнекового питателя 10 служит механической осью вращения приспособления 12 для получения суспензии кристаллов и маточного раствора , ось вращения которого совпадает с горизонтальной геометрической продольной осью X. Приспособление 12 для получения суспензии кристаллов и маточного раствора содержит две секции. Первая секция состоит из барабана 13, имеющего форму усеченного конуса, а вторая состоит из входящих 'друг в друга жестко соединенных между собой и с барабаном 13 элементов 14 — 17, имеющих форму многоугольной призмы. Барабан 13 и элементы 14 - 17 вместе образуют полый корпус 18, который вращается вокруг геометрической продольной оси X посредством привода 19. Эксцентрично к оси Х°расположено отверстие 20 на .большей торцовой стороне 21 барабана 13 и к этому' отверстию 20 присоединен призматический элемент 14 таким образом, что его геометрическая продольная ось (не показана) пересекает гео- • метрическую продольную ось X общего полого корпуса 18 за пределами барабана 13. Геометрические продольные оси элементов 14 — 17 образуют друг с другом зигзагообраз-_ ную линию и ось каждого из этих элементов пересекается с геометрической продольной осью X вне барабана 13, Элементы 14 - 17 вместе образуют форму з у бь е в пилы, По следний призматический элемент 17 оканчивается в кольце, вращающемся в неподвижном подшипнике 22. Подшипник 22 закреплен в стенке установленного по высоте кожуха 23. В другой боковой стороне кожуха размещена ось 24 общего полого корпуса 18, Эта ось 1061692 соединена с приводом 19, Шнековый питатель 10 через меньшую торцовую крышку барабана 13 выступает внутрь барабана 13. В последнем помещена снабженная лопастями 25 мешалка 26, при этом лопасти проходят вдоль внутренней поверхности конусной рубашки на незначитегьном расстоянии параллельно образующей конуса. Мешалка имеет направление движения противоположное вращению барабана. Вращение мешалки 26 осуществляется, например, от оси шнекового питателя 10 приводом 27 этого питателя. ' _ Стенки как барабана 13, так и призматических элементов 14 — 17 выполнены из плотного материала (т.е. неперфорированы) и каждая стенка двойная, так что к стенкам по трубопроводу 2 8 можно подводить, например хладагент, а нагревшееся охлаждающее средство можно отвести по трубопроводу 29. Двойные пространства 30 соединены между собой трубками 31. Барабан 13 имеет меньшую торцовую крьпгку 32. Из нижней части кожуха 23 выходит вниз труба 33, соединенная со шнековым конвейером 34. Шнековый конвейер имеет цилиндрический корпус 35, 5 10 15 20 25 6 н ы или сита 51 (например иэ перфорированной жести, сетчатого материала). Последний призматический элемент 50 входит в кожух 52 и имеет кольцо 53 на конце. Элемент 50 установлен с возможностью вращения в подшипнике {не показан), закрепленном в боковой стенке установленного по выесте кожуха 52. Кожух 52 открыт снизу и имеет вверху выступающую трубку 54. в трех последних элементах 48,49 и 50 размещено промывочное при способление 55, на трубопроводе 56 которого расположены головки 57 для разбрызгивания. Трубопровод 56 выведен иэ полого корпуса 37 через кожух 52 наружу и соединен с источником жидкости (не показан). Приспособление для промывки 55 вращается вместе с полым корпусом 37. Привод полого корпуса 37 на чертеже не нанесен. Из лотка 40 отходит трубопровод 3 который соединен с резервуаром 1. От лотка 39 ответвляется трубопровод 58, который также соединен с резервуаром 59. В трубопровод 2, подводящий свежий раствор в резервуар 1 ниже уровня жидкости, вмонтировано находящееся вне резервуара 1 регулирующее приспособление 60. На высоте уровня жидкости иэ резервуара 1 выходит трубопровод 61, в который встроен регулировочный орган 62. Из резервуара 1 сверху отходит трубопровод 63 для удаления газов. От трубопровода 5 перед теплообменником 6 отходит трубопровод 64, который соединен снова с трубопроводом 5 за теплообменником и перед приспособлением 12 для получения ' суспензии кристаллов и маточного раствора^ 30 Приспособление для фильтрования 36 вклкыает полый корпус 37 и имеет замкнутый кожух 38, снабженный лотками 39 и 40. Из крышки кожуха 23 выведена трубка 41, которая соединена с теплообменником 42. Полый кор- 35 пус 37 размещен в замкнутом кожухе 38 в продольном направлении и сое-тоит из двух секций. Первая секция состоит иэ барабана 43 в форме усеченной пирамиды, через меньшую тор- 40 цовую сторону 44 которого внутрь барабана 43 проходит шнековый конВ резервуаре 7 теплообменника 6 вейер 34, а на большей торцовой с т о можно иметь в зависимости от требуроне 45 выполнено многоульное отверемого отвода тепла более одной трубстие _4б. Отверстие 46 расположено ки 8, а вместо описанного потока одэксцентрично к геометрической оси ного направления можно применять таквращения у общего полого корпуса 37. же и противоток жидкости ,цля охлажВторая секция состоит иэ четырех дения. жестко соединенных друг с другом Устройство работает следующим входящих друг в друга элементов 47 образом. 50 в форме полигональных призм, ге- 50 Свежий раствор, содержащий растометрически продольные оси которых воренное в теплом органическом растобразуют друг с другом зигзагообразворителе твердое вещество,по трубоную линию, так что элементы 47 — 50 проводу 2 ниже уровня жидкости пода вместе имеют форму зубьев пилы. Перется в резервуар 1 в количестве,ревый элемент 47 жестко соединен с ~>-> гулируемом приспособдением 60, а ря^эксцентрическим отверстием 46 барадом по трубопроводу 3 поступает оббана 4 3, так что его геометрическая разующийся вследствие непрерывного продольная ось. пересекает продольпроцесса кристаллизации в приспособную ось общего полого корпуса 37 лении для фильтрования 36, содержаза пределами барабана 43, также как 60 ідий кристаллы и возможно также неи продольные геометрические оси осзначительное количество зародышей тальных элементов 48,4 9 й 50. Стенкристаллизации маточный раствор. Из ки барабача 43 и элементов 47 — 50 маточного раствора осаждаются на выполнены иэ фильтрованной пластидно резервуара 1 зерна кристаллов выполнены из фильтровальной пласти- 65 более высокого удельного веса, а с 1061692 8 в метастабильной зоне и можно т а к же не с ч и т а т ь с я с образованием к р и с таллов на поверхности охлаждения. Поскольку эти движения материала в большой степени щадящие, то и с к лючается не т о л ь к о слипание к р и с т а л лов, но и измельчение последних. Из п о с л е д н е г о п ри з м а ти чес кого элемента 17 приспособления для получения суспензии кристаллов и маточного р а с т в о р а 12 с у с п е н з и я , с о держащая зерна кристаллов р а з л и ч н о го р а з м е р а , о х л а з д е н н а я в кожухе 2 3 , п о с т у п а е т о т т у д а в швековый к о н в е й ер 3 4. Выходящие из маточной фзэы пары из верхней ч а с т и кожуха 23 по трубопроводу 41 о т в о д я т с я в т е п л о обменник 42 ( к о н д е н с а т о р , о х л а д и тель) , там они конденсируются, в о з можно охлаждаются и собираются в жидком виде ( как р а с т в о р и т е л ь ) . С помощью сортировочно "о шнека 34 с у с п енз и я кристаллов и м а т о ч н о г о р а с т в о р а п о д а е т с я в фильтроваль ное приспособление 36, а именно,во вращающийся полый корпус 37, р а с п о л о женный в замкнутом кожухе 3 8. Сначал а м а т е р и а л п о с т у п а е т в барабан 43 первой секции приспособления для фильтрования, г д е отфильтровываются з е р н а кристаллов больших р а з м е ров. Отфильтрованная м а с с а , с о с т о я щая еще из влажных з е р е н к р и с т а л л о в , иэ барабана 43 п о с т у п а е т в первый призматический элемент 47 второй секции и э т о т материал проводится ч е р е з вращающиеся,^ образующие в м е с т е форму з у б ь е в пилы призматические элементы 4 7 — 5 0 второй секции т а ким о б р а з о м , что они принуждается к в о з в р а т н о - п о с т у п а т е л ь н о м у движению В элементах 14 — 17 второй с е к ц и и , образующих форму з у б ь е в пилы, в с л е д - 40 и к повторному соскальзыванию, благодаря чему фильтрующие п о в е р х н о с ствие вращения элементов охлаждения ти или поверхности сита 51 постоянно пересыщенный р а с т в о р - с у с п е н з и я к р и с обновляются. Тем самим повышается таллов и маточного р а с т в о р а — во время пребывания материала г а в м е с время с в о е г о продвижения при непрерывном р а з д е л е н и и принуждается к в о з дг т е с тем и существенно у в е л и ч и в а е т ся у д е л ь н а я поверхность Фильтра. вратно-постунательному движению,сосДвижение при этом в з н а ч и т е л ь н о й м е кальзывает на гладких внутренних п о ре щадящее, кристаллы не измельчают-верхностяк (которые ц е л е с о о б р а з н о с я , они не могут также с л и п а т ь с я и выполнять из гладкого н е а д г е з и в н о г о ос а жда ть с я на п о в е р х н о с т я х фильтра^ м а т е р и а л а , например полі^тетрафтор„ „ более низким удельным весом , не содержащий более зерен крметаллов о т в о д и т с я из р е з е р в у а р а 1 ч е р е з трубопровод 61 в к о л и ч е с т в е , р е г у лируемом регулирующим п р и с п о с о б л е нием 6 2 . Собранная на дне р е з е р в у а 5 ра маточная фаза с помощью в и н т о в о го н а с о с а 4 подается в трубопровод 5 проводится через теплообменник б и там о х л а ж д а е т с я . Хладагент поступает в теплообменник снизу ч е р е з ниж10 ний входной штуцер и после н а г р е в а вверху выходит ч е р е з верхний штуцер S т о время как протекающая в в е р х * по трубе 8 маточная фаза охлаждается до температуры, требуемой у с т а 15 новленным технологическим п р о ц е с с о м , после ч е г о маточная фаза п о с т у п а е т в загрузочную воронку 9 (В с л у ч а е , если не т р е б у е т с я п р е д в а р и т е л ь н о г о • ' охлаждения, маточная фаза по т р у б о 20 проводу 6 4 может поступать прямо в загрузочную воронку, минуя т е п л о обменник) . Маточная фаза посредством шнекового питателя 10 препровождается во 25 вращающееся приспособление 12 для получения суспензии к р и с т а л л о в к м а "точного р а с т в о р а , внутреннее п р о с т р а н с т в о которого ч е р е з двойные с т е н ки охлаждается, например, холодной ™ жидкостью. В барабане 1 3 , т . е . в пер вой с е к ц и и , маточная фаза при о д н о временном охлаждении перемешивается с помощью мешалки 26, и барабан п е р е д а е т частично уже кристаллизирующийся материал в первый призматичес— кий элемент 14 второй секции порцион но. Ї этилена), вследствие чего увеличивается время пребывания суспензии Во второй секции нет п р и с п о с о б л е кристаллов и маточного раствора в ния для промывки, т а к ч т о маточный приспособлении для их получения 12, р а с т в о р ( к р и с т а л л и ч е с к а я суспензия)_ т.е. увеличивается смачиваемая жиду д а л я е т с я , с о б и р а е т с я в л о ^ к е 40 и костью удельная внутренняя поверх^5 о т т у д а по трубопроводу 3 непрерывность призматических элементов 14 — но в о з в р а щ а е т с я в р е з е р в у а р I , На 17. Как-следствие постоянного разу ч а с т к е в т о р о й секции,^ где размещеделяющего скольжения и, соответны п р и з м а т и ч е с к и е элементы 4 8 , 4 9 к сгвенно, действия мешалки 26, внут5 0 , н а х о д и т с я приспособление для ренние поверхности полого корпуса 18 60 промывки 5 5 f п о с р е д с т в о м к о т о р о г о непрерывно обновляются, твердая фапромывочная ж и д к о с т ь , например орза суспензии не может прилипнуть ганический р а с т в о р и т е л ь , р а с п ы л я к поверхности, не наступает пересые т с я на находящийся в скользящем щения маточной фазы у поверхности движении к р и с т а л и и ч е е к и й м а т е р и а л . охлаждения, маточная фаза остается $5 Прошедшую ч е р е з сита загрязненную 1061692 промывочную жидкость собирают в лотке 39 и оттуда по трубопроводу 5 8 отводят в резервуар 59, Из замкнутого кожуха 33 выходящие из суспензии кристаллов пары отводятся по трубопроводу 54. отделенные кристаллы больших размеров и одинаковой крупности по трубе 52 непрерывно отводятся и могут, например, подвергаться сушке. П р и м е р . Кристаллизация фенилбутазона. Концентрация раствора: 58 г фенилбутазана на 1 л растворителя при 50°С, Состав растворителя: 80% этилового спирта, 20% вод