DE10258200B4

DE10258200B4 - Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von Para-Xylol und Orthao-Xylol, das zwei Trennungsschritte umfasst

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Publication number: DE10258200B4
Application number: DE10258200A
Authority: DE
Inventors: Philibert Leflaive; Luc Wolff; Alain Methivier; Gerard Hotier
Original assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Current assignee: IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date: 2001-12-19
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2011-07-21
Anticipated expiration: 2022-12-13
Also published as: FR2833592B1; ES2216693B1; US20030130556A1; CN1248998C; ES2216693A1; FR2833592A1; DE10258200A1; CN1426987A; US6828470B2

Abstract

Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von p-Xylol und o-Xylol aus einer sie enthaltenden Kohlenwasserstoffbeschickung, wobei das Verfahren – einen ersten Schritt zur Trennung der Beschickung im simulierten Bewegtbett in mindestens einer ersten Chromatographiesäule (6) umfasst, die mehrere Betten mit mindestens einem Adsorptionsmittel enthält, die untereinander zu einer Schleife verbunden sind, – wobei die Säule – eine Injektion der Beschickung (1), – eine Entnahme eines ersten Raffinats (4), – eine Entnahme eines zweiten Raffinats (5), das ein Desorptionsmittel umfasst, und eine Mischung (12), die o-Xylol und m-Xylol enthält, das im Wesentlichen frei von Ethylbenzol und p-Xylol ist, – eine Injektion des Desorptionsmittel (2) und – eine Entnahme eines Extrakts (3), der eine mit p-Xylol angereicherte Fraktion erbringt, umfasst, – wobei das Verfahren die gleichzeitige periodische Verschiebung der Injektionspositionen der Beschickung und des Desorptionsmittels und der Entnahmeposition des Extrakts eines Betts in Abflussrichtung eines Hauptstroms,...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von p-Xylol und o-Xylol aus einer Kohlenwasserstoffbeschickung, die sie enthält, wobei das Verfahren zwei Trennungsschritte umfasst.
Die Herstellung von hochreinem p-Xylol durch Trennung mittels Adsorption ist aus dem Stand der Technik gut bekannt. Dieser Markt hat sich stark entwickelt, da es hauptsächlich bei der Herstellung von Terephthalsäure oder ihres Esters Dimethylterephthalat, eingesetzt wird, der zur Herstellung von PET (Polyethylenterephthalat) und Polyesterfasern dient.
Der Markt für o-Xylol ist beschränkter, da es zur Herstellung von Phthalsäureanhydrid eingesetzt wird. Die Herstellung von o-Xylol erfolgt im Allgemeinen durch Destillation stromaufwärts des Schritts zur Trennung des p-Xylols. Aus dem Stand der Technik sind jedoch Verfahren zur Herstellung von hochreinem o-Xylol durch Adsorption bekannt, zum Beispiel die US-Patentschriften US 4,376,226 , 4,529,828 und 4,482,776 .
Die Herstellung von o-Xylol durch Adsorption kann sich als attraktiv erweisen, insbesondere wenn die gesuchte Menge an o-Xylol groß ist und wenn eine hohe Reinheit erforderlich ist. Dann wird es interessant, p-Xylol und o-Xylol in zwei Adsorptionseinheiten, die hintereinander angeordnet sind, gemeinsam herzustellen und die Synergien zu nutzen, die sich daraus entwickeln lassen. Das p-Xylol muss jedoch eine sehr hohe Reinheit aufweisen, typischerweise mindestens 99,7% und das m-Xylol muss eine angemessene Reinheit aufweisen, typischerweise mindestens 98,5%.
Aus dem Stand der Technik werden auch Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von p- und o-Xylol beschrieben, zum Beispiel verwendet EP 0 369 078 B1 die katalytische Isomerisation eines aromatischen Kohlenwasserstoffs, bei der das gegebenenfalls vorhandene Ethylbenzol desalkyliert wird, gefolgt von einer Trennung des Reaktionsabflusses in eine leichte Fraktion, die aus einer Benzol-Toluol-Mischung und einem Bodenprodukt besteht, das reicher an den Isomeren p-Xylol und o-Xylol ist. Dieses Bodenprodukt wird anschließend behandelt, um daraus das p-Xylol und das m-Xylol als einzelne Produkte abzutrennen. Die Autoren schlagen vor, dass das o-Xylol durch Destillation abgetrennt werden kann und dass das p-Xylol durch Kristallisation oder durch Adsorption abgetrennt werden kann. Dieses Dokument beschreibt jedoch nicht und schlägt nicht vor, wie es möglich ist, die Behandlung des Bodenprodukts in der Praxis umzusetzen und stellt keinerlei Information über die Ausbeute und die Reinheit der gesuchten Produkte bereit. Dieses Verfahren weist außerdem den Nachteil auf, die Desalkylierung des Ethylbenzols zu erfordern, was auch die Xylolausbeute verringert.
Die Patentschrift FR 2 782 714 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von p-Xylol und m-Xylol aus einer Beschickung, die einen Ethylbenzolgehalt von weniger als 5 Gew.-% aufweist, die in eine Chromatographiesäule mit mindestens fünfundzwanzig Betten eingeführt wird, die im simulierten Bewegtbett arbeitet.
Die US-Patentschrift US 3,636,121 beschreibt ein Verfahren zur Trennung und Gewinnung von o-Xylol, p-Xylol und Ethylbenzol aus einem C8-Aromatenstrom, indem zunächst das p-Xylol und das Ethylbenzol durch ihre selektive Retention auf einem kristallinen Alumosilicat-Adsorptionsmittel in einer ersten Trennungszone abgetrennt werden, dann indem mindestens teilweise Raffinat, das das o-Xylol und das m-Xylol enthält, isomerisiert wird, indem das o-Xylol des Abflusses der Isomerisationszone gewonnen wird, und indem ein Teil des Abflusses der Isomerisationszone in die erste Trennungszone zurückgeführt wird. Die Trennung des p-Xylols von dem Ethylbenzol wird in einer zweiten Zone zur Trennung durch Adsorption durchgeführt. Die vorgeschlagene Lösung, um einen relativ reinen o-Xylolstrom zu erhalten, ist die Destillation.
Die US-Patentschrift US 3,707,550 beschreibt ein Verfahren zur Trennung und Gewinnung von o-Xylol, p-Xylol und Ethylbenzol aus einem C8-Aromatenstrom, bei dem die gleichen Hauptschritte wie in der US-Patentschrift US 3,636,121 eingesetzt werden, jedoch in einer anderen Reihenfolge. Die Zufuhr frischer Beschickung wird stromaufwärts der o-Xylol-Trennungszone (Destillation) und nicht mehr stromaufwärts der ersten Trennungszone der US-Patentschrift US 3,636,121 durchgeführt.
Die US-Patentschrift US 3,700,744 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von p-Xylol (PX), o-Xylol (OX) und m-Xylol (MX) aus einem C8-Aromatenstrom, indem zunächst eine fraktionierte Destillation durchgeführt wird, um eine Kopffraktion, die Ethylbenzol (EB), PX und MX enthält und die frei von OX ist, eine Zwischenfraktion, die eine Mischung aus PX und MX enthält, und eine Bodenfraktion, die im Wesentlichen reines o-Xylol enthält, herzustellen. Die Kopffraktion wird anschließend isomerisiert, dann zur Fraktionierungszone zurückgeführt. Die Zwischenfraktion, die das PX und das MX enthält, wird in eine Adsorptionstrennzone geschickt, um im Wesentlichen reines p-Xylol und m-Xylol herzustellen. Eine Variante dieses Verfahrens besteht darin, p-Xylol (PX), o-Xylol (OX) und m-Xylol (MX) aus einem C8-Aromatenstrom herzustellen, indem zunächst eine Destillation durchgeführt wird, um eine Kopffraktion, enthaltend Ethylbenzol (EB), PX und MX und OX, und eine Bodenfraktion, enthaltend eine Mischung der drei Xylole ohne EB, herzustellen. Die Kopffraktion wird anschließend isomerisiert, dann in die Fraktionierungszone zurückgeführt. Die Bodenfraktion, die das PX und das MX enthält, wird in eine Adsorptionstrennzone geschickt, um im Wesentlichen reines p-Xylol oder m-Xylol als Extrakt und ein Raffinat zu erzeugen, das eine Mischung aus o-Xylol und der am wenigsten zurückgehaltenen Verbindung aus p-Xylol oder m-Xylol enthält. Das Raffinat wird anschließend destilliert, um im Wesentlichen reines m-Xylol und o-Xylol herzustellen.
Das Dokument US 5,510,562 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Trennung von C8-Aromaten, bei dem die Mischung aus o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol und Ethylbenzol zuerst in zwei Ströme geteilt wird, die einerseits p-Xylol und Ethylbenzol bzw. andererseits m-Xylol und o-Xylol enthalten. Das p-Xylol wird anschließend von dem Ethylbenzol durch eine Destillation, gefolgt von einer Kristallisation, getrennt, und das m-Xylol wird von dem o-Xylol durch Destillation getrennt.
In allen Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von p-Xylol und o-Xylol, die in den Patentschriften EP 0 369 078 B1 , US 3,636,121 , US 3,707,550 , US 3,700,744 , US 5,510,562 beschrieben werden, wird das o-Xylol von den anderen C8-Aromaten durch Destillation abgetrennt. Nun liegen aber die Siedepunkte dieser Verbindungen sehr nahe beieinander (d. h. 136,1°C für EB, 138,3°C für PX, 139,1°C für MX bzw. 144,5 für OX), was die Trennung durch Destillation sehr schwierig macht und eine große Kolonne mit mindestens etwa 150 bis 200 Böden erfordert.
Aufgabe der Erfindung ist die gemeinsame Herstellung von vermarktbarem p-Xylol und o-Xylol aus einer Kohlenwasserstoffbeschickung. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, p-Xylol mit einer Reinheit von mindestens 99,7 (bei einer Mindestausbeute von 98%) und o-Xylol mit einer Reinheit von mindestens 98,5% zu erhalten. Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, p-Xylol und o-Xylol mit zwei Trennungseinheiten herzustellen, in denen die Größe der zweiten Einheit reduziert ist, wobei der Strom, der in diese zweite Einheit eintritt, im Wesentlichen frei von p-Xylol und Ethylbenzol ist.
Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von p-Xylol und o-Xylol aus einer sie enthaltenden Kohlenwasserstoffbeschickung, wobei das Verfahren einen ersten Schritt der Beschickungsauftrennung in einem simulierten Bewegtbett in mindestens einer ersten Chromatographiesäule (6) umfasst, die mehrere Betten mit mindestens einem Adsorptionsmittel enthält, die untereinander zu einer Schleife verbunden sind, wobei die Säule eine Injektion der Beschickung (1), eine Entnahme eines ersten Raffinats 4, eine Entnahme eines zweiten Raffinats (5), das ein Desorptionsmittel und eine Mischung, die o-Xylol und m-Xylol enthält, umfasst, das im Wesentlichen frei von Ethylbenzol und p-Xylol ist, eine Injektion des Desorptionsmittels (2) und eine Entnahme eines Extrakts umfasst, die eine mit p-Xylol angereicherte Fraktion liefert, wobei das Verfahren die gleichzeitige periodische Verschiebung der Injektionspositionen der Beschickung und des Desorptionsmittels und der Entnahmeposition des Extrakts eines Betts in Abflussrichtung eines Hauptstroms, der in der ersten Säule (6) zirkuliert, umfasst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das zweite Raffinat destilliert wird, um das Desorptionsmittel zu entfernen, die Mischung (12), die o-Xylol und m-Xylol enthält, gewonnen wird, ein zweiter Schritt der Trennung mindestens eines Teils der Mischung aus o-Xylol und m-Xylol in mindestens einer zweiten Chromatographiesäule (17) ausgeführt wird, die mindestens ein Adsorptionsmittel enthält und mindestens eine Injektion für die Mischung (12), eine Injektion für ein Desorptionsmittel (16), eine Entnahme für einen Extrakt (18), der Desorptionsmittel enthält und mit der Verbindung angereichert ist, die von dem Adsorptionsmittel am meisten adsorbiert wird, und mit einer Entnahme eines Raffinats (19), das Desorptionsmittel enthält und mit einer Verbindung angereichert ist, die von dem Adsorptionsmittel am wenigsten adsorbiert wird, umfasst, wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Extrakt, der das o-Xylol enthält oder das Raffinat, das das o-Xylol enthält, destilliert wird, um das Desorptionsmittel zu entfernen und um o-Xylol mit einer Reinheit von mehr als 98,5% und insbesondere mit einer Reinheit von mehr als 99% zu gewinnen.
Unter Mischung, die im Wesentlichen frei von p-Xylol und Ethylbenzol ist, wird eine Mischung verstanden, die weniger als 1 Gew.-%, bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-% und insbesondere weniger als 0,05 Gew.-% jedes dieser Bestandteile enthält.
Der zweite Trennungsschritt kann mit jedem Verfahren zur zyklischen Adsorption ausgeführt werden. Er kann auch gemäß der Technik eines simulierten Bewegtbetts, bevorzugt mit einem simulierten Bewegtbett im Gegenstrom, kontinuierlich ausgeführt werden. Hierzu werden periodisch und gleichzeitig die Injektionspositionen der Mischung und des Desorptionsmittels und die Entnahmepositionen des Extrakts und des Raffinats im Verhältnis zur zweiten Chromatographiesäule eines Betts in Ablaufrichtung eines Hauptstroms, der in dieser zweiten Säule zirkuliert, verschoben.
Das Verfahren gemäß der Erfindung weist folgende Vorteile auf:

– Das o-Xylol wird von den anderen Aromaten nicht mittels Destillation, die schwierig und teuer ist, getrennt.
– Für eine gegebene Herstellung und eine gleiche Reinheit des o-Xylols, sind die Abmessungen der Säulen des zweiten Adsorptionsschritts reduziert, im Vergleich mit einem Verfahren mit zwei Adsorptionschritten, bei dem der erste Schritt nur ein einziges Raffinat liefert und bei dem der zweite Schritt die Behandlung dieses einzigen Raffinats umfasst, wobei der Strom, der in diesen zweiten Adsorptionsschritt eintritt, im Wesentlichen frei von p-Xylol und Ethylbenzol ist.

Während des ersten Trennungsschritts im simulierten Bewegtbett können das erste und das zweite Raffinat gemäß der Patentschrift FR 2 808 270 kontinuierlich und diskontinuierlich entnommen werden. Indem das zweite Raffinat bevorzugt kontinuierlich entnommen wird, kann es im Destillationsschritt ohne Pufferzwischentank kontinuierlich injiziert werden.
Gemäß einem Merkmal des Verfahrens kann das Adsorptionsmittel, das im ersten Trennungsschritt verwendet wird, einen bariumausgetauschten Zeolithen X, einen kaliumausgetauschten Zeolithen Y oder einen barium- und kaliumausgetauschten Zeolithen Y umfassen.
Das bevorzugte Desorptionsmittel ist Paradiethylbenzol, es können sich jedoch auch andere Desorptionsmittel, wie etwa Toluol, Paradifluorbenzol oder Diethylbenzole in Mischung eignen. Es wird bevorzugt Paradiethylbenzol empfohlen, weil es mittels Destillation leicht gewonnen werden kann und weil es eine starke Affinität zum Adsorptionsmittel aufweist.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung können sowohl die Flussmengen der Zonen 3A und 3B als auch die Flussmenge der Zone 2 der ersten Chromatographiesäule verändert werden, um einen Abfluß als Beschickung des zweiten Trennungsschritts zu erhalten, der im Wesentlichen frei von Ethylbenzol bzw. p-Xylol ist. Diese Flussmengen sind insbesondere von der Anzahl der Betten und dem Verhältnis von Desorptionsmittel zu Beschickung abhängig.
Gemäß einem anderen Merkmal des Verfahrens kann im zweiten Schritt zur Trennung der o- und m-Xylolverbindungen des zweiten Raffinats ein Adsorptionsmittel verwendet werden, das orthoselektiv ist. In diesem Fall enthält der entnommene Extrakt Desorptionsmittel und im Wesentlichen reines o-Xylol, die am stärksten adsorbierte Verbindung. Andererseits kann auch ein Adsorptionsmittel verwendet werden, bei dem das Raffinat das im Wesentlichen reine m-Xylol liefert und bei dem der Extrakt das in dem Desorptionsmittel gelöste o-Xylol mit den verbleibenden Verunreinigungen enthält.
Das bevorzugte Desorptionsmittel im zweiten Trennungsschritt ist Toluol, es können sich jedoch auch andere Desorptionsmittel, wie etwa Indan, 1,2,4-Trimethylbenzol, Paramethylethylbenzol, Paradiethylbenzol oder Cumol, rein oder als Mischung, eignen.
Das Adsorptionsmittel des zweiten Trennungsschritts kann mindestens einen Zeolithen umfassen, ausgewählt aus der Gruppe, die im Wesentlichen aus einem calciumausgetauschten Zeolithen Y, einem silberausgetauschten Zeolithen X, einem Zeolithen CSZ-1 und einem AlPO₄-5 besteht.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann das Volumenverhältnis von Desorptionsmittel zu Beschickung im ersten Trennungsschritt im Bereich zwischen 0,5 und 2,5, bevorzugt zwischen 1 und 2 liegen.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung kann jeder der Schritte des Verfahrens bei einer Temperatur, die im Allgemeinen im Bereich zwischen 20°C und 250°C, bevorzugt zwischen 90°C und 210°C und besonders bevorzugt zwischen 120°C und 180°C liegt, und unter einem Druck betrieben werden, der im Bereich zwischen dem Atmosphärendruck und 20 Bar (1 Bar = 0,1 MPa) liegt.
Die Erfindung wird mithilfe der Figur besser verständlich, die die gemeinsame Herstellung von p-Xylol und o-Xylol in einem simulierten Bewegtbett im Gegenstrom illustriert.
Eine Xylol-Beschickung, die o-Xylol, m-Xylol, Ethylbenzol und p-Xylol umfasst, wird kontinuierlich über eine Leitung (1) in mindestens eine Chromatographiesäule (6) eingeführt, wobei die Chromatographiesäule mindestens fünf Zonen mit mehreren Betten aufweist, die ein Adsorptionsmittel enthaltend einen Zeolithen aufweisen, zum Beispiel einen bariumausgetauschten Zeolithen X, und wobei die Chromatographiesäule in einer Flüssigphase im simulierten Bewegtbett und im Gegenstrom gemäß der US-Patentschrift US 4,313,015 und der bereits zitierten Patentschrift der Anmelderin arbeitet. Ein erstes Raffinat R1 wird kontinuierlich über eine Leitung (4) an einem Punkt entnommen, der stromabwärts des Einführungspunkts der Beschickung liegt, während ein zweites Raffinat R2, das o-Xylol und m-Xylol enthält, kontinuierlich über eine Leitung (5) stromabwärts des ersten Raffinats, entnommen wird, betrachtet in Abflussrichtung der Fluide in der Säule (spezifisch von unten nach oben). Zum Beispiel kann ein Ethylbenzolgehalt in dem zweiten Raffinat von weniger als 0,5 Gew.-% erhalten werden, wenn eine Einheit mit einer Gesamtzahl von 24 Betten verwendet wird, bei der 4 Betten zwischen der Injektion des Desorptionsmittels und der Entnahme des zweiten Raffinats, 9 Betten zwischen der Entnahme des Extrakts und der Injektion der Beschickung, 6 Betten zwischen der Injektion der Beschickung und der Entnahme des ersten Raffinats, 3 Betten zwischen der Entnahme des ersten Raffinats und der Entnahme des zweiten Raffinats und 2 Betten zwischen der Entnahme des zweiten Raffinats und der Injektion des Desorptionsmittels angeordnet sind, bei einem Volumenverhältnis von Desorptionsmittel zu Beschickung von 1,7 und einem Volumenverhältnis von zweitem Raffinat zu erstem Raffinat ohne Desorptionsmittel kleiner als 0,5. Paradiethylbenzol als Desorptionsmittel wird kontinuierlich über eine Leitung (2) an einem Punkt der Säule injiziert, der stromaufwärts des Injektionspunkts der Beschickung liegt, während ein Extrakt, der Desorptionsmittels und im Wesentlichen reines p-Xylol enthält, kontinuierlich über eine Leitung (3) an einem Punkt entnommen wird, der stromabwärts des Injektionspunkts des Desorptionsmittels liegt. Dieser Extrakt wird in einer Destillationskolonne (7) destilliert, aus der am Kopf das im Wesentlichen reine (mehr als 99,7%) p-Xylol über eine Leitung (10) entnommen wird und im Sumpf das Desorptionsmittel über eine Leitung (13) entnommen wird, das zurückgeführt werden kann.
Das erste Raffinat wird in eine Destillationskolonne (8) eingeführt, aus der am Boden über eine Leitung (14) das Desorptionsmittel entnommen wird, das zurückgeführt werden kann und am Kopf eine Xylole und Ethylbenzol enthaltende Mischung über eine Leitung (11) entnommen wird. Diese Mischung kann zu einer Isomerisationseinheit geschickt werden.
Das zweite Raffinat wird in eine Destillationssäule (9) eingeführt, aus der das Desorptionsmittel am Boden über eine Leitung (15) entnommen wird, welches zurückgeführt werden kann und aus der am Kopf über eine Leitung (12) eine Mischung entnommen wird, die vor allem o-Xylol und m-Xylol enthält und die im Wesentlichen frei von p-Xylol und Ethylbenzol ist. Diese Leitung (12) ist mit dem Einlass mindestens einer zweiten Chromatographiesäule (17) verbunden, die mehrere Betten eines zeolithischen Adsorptionsmittels umfasst, zum Beispiel eines CaY-Zeolithen, und die in Flüssigphase im simulierten Bewegtbett im Gegenstrom mit 4 Zonen betrieben wird, zum Beispiel gemäß der US-Patentschrift US 4,326,092 mit einem Zeolithen Y, der Calcium enthält.
Ein Desorptionsmittel, zum Beispiel Toluol, wird kontinuierlich über eine Leitung (16) in die Chromatographiesäule (17) an einem Punkt eingeführt, der stromaufwärts des Einführungspunkts der Beschickung liegt, während ein Extrakt, der im Wesentlichen reines o-Xylol und Desorptionsmittel enthält, kontinuierlich über eine Leitung (18), stromabwärts des Einführungspunktes des Desorptionsmittel und stromaufwärts des Einführungspunktes der Beschickung entnommen wird. Die Extraktionsleitung (18) ist mit dem Einlass einer Destillationskolonne (20) verbunden, aus der auf herkömmliche Weise das Desorptionsmittel über eine Leitung (22) am Kopf entnommen wird, während am Boden der Kolonne das o-Xylol mit einer Reinheit von zum Beispiel mehr als 98,5%, über eine Leitung (24) gewonnen wird.
Stromabwärts des Injektionspunkts der Beschickung in Abflussrichtung des Hauptstroms, der in der Kolonne zirkuliert, wird kontinuierlich über eine Leitung (19) ein Raffinat entnommen, das m-Xylol, Verunreinigungen und das Desorptionsmittel enthält, das in einer Destillationskolonne (21) destilliert wird. Das Verunreinigungen enthaltende m-Xylol wird am Boden der Kolonne (21) über eine Leitung (25) gesammelt, damit es gegebenenfalls mit dem der Leitung (11) isomerisiert werden kann, während das Desorptionsmittel am Kopf der Kolonne (21) über eine Leitung (23) gewonnen wird.
Die Einführungspunkte der Beschickung und des Desorptionsmittels und die Entnahmepunkte des Extraktes und des Raffinats werden periodisch und gleichzeitig in Abflussrichtung des Fluids verschoben, das in den Säulen zirkuliert.
Gemäß einer anderen Variante, gemäß der die Chromatographiesäule p-Xylol nicht mehr mit mindestens 99% Reinheit bei einer geringen Produktivität, sondern mit mindestens 50% Reinheit bei einer hohen Produktivität herstellt, kann die so hergestellte Fraktion, die frei von Desorptionsmittel ist, in mindestens eine Kristallisationszone geschickt werden, um p-Xylol-Kristalle und eine Mutterlauge zu erhalten, wobei die Kristalle von der Mutterlauge getrennt, gegebenenfalls resuspendiert, gewaschen und gewonnen werden und die Mutterlauge mindestens teilweise zur ersten Chromatographiesäule zurückgeführt werden kann.
Die Kristallisation und die verschiedenen Schritte zur Trennung der Mutterlauge und zur Reinigung des p-Xylols sind zum Beispiel in den US-Patentschriften US 6,147,272 und US 6,111,161 der Anmelderin beschrieben.
Die gebildeten Kristalle können mit geeigneten Lösemitteln gewaschen werden, das Produkt mit sehr hoher Reinheit wird gewonnen und die daraus resultierende Waschlauge, die die Verunreinigungen umfasst, kann in die Resuspensionszone zurückgeführt werden.
Daher wird die Produktivität der Adsorptionseinheit maximiert, indem die Reinheitsanforderungen für das p-Xylol, das aus der Adsorptionseinheit stammt, gelockert werden und indem die Endreinheit dieses Produkts durch mindestens einen Kristallisationsschritt gewährleistet wird. Diese Reinheit kann mindestens 99,6% und bevorzugt mindestens 99,7% erreichen, wobei die Reinheit des o-Xylols indessen unverändert bleibt.
Im Übrigen werden die Betriebskosten der Adsorptionseinheit minimiert, da mit einer reduzierten Bettenanzahl und einem reduzierten Lösemittelanteil gearbeitet werden kann. Es kann nämlich bevorzugt mit höchstens 24 Betten und noch stärker bevorzugt mit 20 Betten gearbeitet werden. Es ist auch möglich, die Menge an Desorptionsmittel zu minimieren, indem es in die Zone 1 injiziert wird und indem die Beschickung in die Zone 3A der Säule in einem Volumenverhältnis von Desorptionsmittel zu Beschickung von höchstens 1,7:1, zum Beispiel in einem Verhältnis im Bereich zwischen 0,7 und 1,5 und sehr vorteilhafterweise im Bereich zwischen 1,2 und 1,5 injiziert wird.

Claims

Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von p-Xylol und o-Xylol aus einer sie enthaltenden Kohlenwasserstoffbeschickung, wobei das Verfahren – einen ersten Schritt zur Trennung der Beschickung im simulierten Bewegtbett in mindestens einer ersten Chromatographiesäule (6) umfasst, die mehrere Betten mit mindestens einem Adsorptionsmittel enthält, die untereinander zu einer Schleife verbunden sind, – wobei die Säule – eine Injektion der Beschickung (1), – eine Entnahme eines ersten Raffinats (4), – eine Entnahme eines zweiten Raffinats (5), das ein Desorptionsmittel umfasst, und eine Mischung (12), die o-Xylol und m-Xylol enthält, das im Wesentlichen frei von Ethylbenzol und p-Xylol ist, – eine Injektion des Desorptionsmittel (2) und – eine Entnahme eines Extrakts (3), der eine mit p-Xylol angereicherte Fraktion erbringt, umfasst, – wobei das Verfahren die gleichzeitige periodische Verschiebung der Injektionspositionen der Beschickung und des Desorptionsmittels und der Entnahmeposition des Extrakts eines Betts in Abflussrichtung eines Hauptstroms, der in der ersten Säule (6) zirkuliert, umfasst, – wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass – das zweite Raffinat destilliert wird, um das Desorptionsmittel daraus zu entfernen und die o-Xylol und m-Xylol enthaltende Mischung (12) gewonnen wird, – ein zweiter Schritt zur Trennung mindestens eines Teils der Mischung aus o-Xylol und m-Xylol in mindestens einer zweiten Chromatographiesäule (17) ausgeführt wird, die mindestens ein Adsorptionsmittel enthält und – mindestens eine Injektion der Mischung (12), – eine Injektion des Desorptionsmittels (16), – eine Entnahme eines Extrakts (18), der Desorptionsmittel enthält und mit einer Verbindung angereichert ist, die von dem Adsorptionsmittel am meisten adsorbiert wird, und – eine Entnahme eines Raffinats (19), das Desorptionsmittel enthält und mit einer Verbindung angereichert ist, die von dem Adsorptionsmittel am wenigsten adsorbiert wird, umfasst, – wobei das Verfahren ferner dadurch gekennzeichnet ist, dass der Extrakt, der das o-Xylol oder das Raffinat, das das o-Xylol enthält, destilliert wird, um daraus das Desorptionsmittel zu entfernen, und o-Xylol mit einer Reinheit von mehr als 98,5% zu gewinnen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Trennungsschritt in einem simulierten Bewegtbett, vorzugsweise mit simuliertem Gegenstrom, ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Adsorptionsmittel des zweiten Trennungsschritts orthoselektiv ist, und wobei der Extrakt das im Wesentlichen reine o-Xylol enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste und das zweite Raffinat während des ersten Trennungsschritts kontinuierlich entnommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Desorptionsmittel aus dem ersten Trennungsschritt Paradiethylbenzol ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Adsorptionsmittel des ersten Trennungsschritts einen bariumausgetauschten Zeolithen X, einen kaliumausgetauschten Zeolithen Y oder einen barium- und kaliumausgetauschten Zeolithen Y umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Desorptionsmittel aus dem zweiten Trennungsschritt Toluol ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Adsorptionsmittel des zweiten Trennungsschritts einen Zeolithen Y, der Calcium enthält, einen Zeolithen CSZ-1 oder ein Alumophosphat AlPO₄-5 umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verhältnis von Desorptionsmittel zu Beschickung in dem ersten und dem zweiten Trennungsschritt im Bereich zwischen 0,5 und 2,5, bevorzugt zwischen 1 und 2 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Temperatur der Adsorptionsschritte im Bereich zwischen 20 und 250°C liegt und der Druck 1 Bar bis 20 Bar beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verhältnis der Flussmengen ohne Desorptionsmittel des zweiten Raffinats zum ersten Raffinat kleiner als 0,5 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Extrakt der ersten Fraktion eine Fraktion erbringt, die mit p-Xylol mit mindestens 50% Reinheit angereichert ist und die angereicherte Fraktion nach der Destillation in mindestens eine Kristallisationszone geschickt wird, um p-Xylol-Kristalle und eine Mutterlauge zu ergeben, wobei die Kristalle von der Mutterlauge getrennt, gegebenenfalls resuspendiert, gewaschen und gewonnen werden und die Mutterlauge zur ersten Chromatographiesäule zurückgeführt wird.