DE1116205B

DE1116205B - Kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von p-Xylol durch mehrstufiges Auskristallisieren

Info

Publication number: DE1116205B
Application number: DEST9134A
Authority: DE
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1953-12-07
Filing date: 1954-12-02
Publication date: 1961-11-02
Also published as: US2810772A; FR1113884A; GB760092A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von p-Xylol aus einem flüssigen Kohlenwasserstoffgemisch, das etwa bis 25 Volumprozent p-Xylol und außerdem wenigstens noch ein anderes isomeres Xylol enthält, durch mehrstufiges Auskristallisieren; es ist gekennzeichnet durch die Kombination aller folgenden, von 1. bis 6. bereits als Kombination bekannten Verfahrensmerkmale :

1. Man stellt eine erste Aufschlämmung her, die aus p-Xylolkristallen und Mutterlauge besteht, und hält diese auf ungefähr —62° C.

2. Man stellt eine zweite Aufschlämmung aus p-Xylol und Mutterlauge her, die man dauernd auf -67 bis -76°C hält.

3. Man führt laufend einen Strom der Ausgangsmischung zu der ersten Aufschlämmung.

4. Man führt laufend einen Zwischenstrom aus der ersten Aufschlämmung nach der zweiten. _ao

5. Man zieht laufend einen Endstrom aus der zweiten Aufschlämmung ab und trennt daraus einen Kristallkuchen aus p-Xylolkristallen ab.

6. Der Zwischen- und Endstrom wird jeweils aus den entsprechenden Aufschlämmungen mit der gleichen Geschwindigkeit abgezogen, mit der der ersten Aufschlämmung die Ausgangsmischung zufließt.

7. Der Zwischenstrom und der Endstrom werden

zur Gewinnung von p-Xylol

durch mehrstufiges Auskristallisieren

Anmelder:

Esso Research and Engineering Company,
Elizabeth, N. J. (V. St. A.)

Vertreten

Dr. W. Beil und A. Hoeppener, Rechtsanwälte,
Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Dezember 1953

(Nr. 396 394, 396 528 und 396 674)

abtrennt. Hierbei kann die Destillationsanlage so betrieben werden, daß die als Kopf produkt gewonnene, dem Ausgangsgemisch zuzusetzende Fraktion etwa dieselbe Menge an p-Xylol in Volumprozent enthält

von den entsprechenden Aufschlämmungen mit 30 wie die Filtratfraktion aus der ersten Trennzone, solcher Geschwindigkeit abgezogen, daß die Man kann auch das Ausgangsgemisch in einer ersten

Abkühlzone auf eine solche Temperatur unterhalb —45°C abkühlen, daß 5 bis 20% davon kristallisieren, und anschließend diese ganze Beschickung in die erste Aufschlämmung einführen, wie oben zu Punkt 1 beschrieben.

Es ist zwar bereits in der deutschen Patentschrift 831 545 ein Verfahren zur Trennung von XyI olfraktionen aus deren Gemischen vorgeschlagen worden. Hierbei soll man aus dem Gemisch eine Xylolkristallaufschlämmung dadurch erhalten, daß man das Gemisch durch eine Reihe von Kühlzonen leitet, bis es auf -76⁰C heruntergekühlt ist, und dann eine im wesentlichen äthylbenzolfreie p-Xylolfraktion

eine höhersiedende Fraktion aus o- und p-Xylol und 45 durch Zentrifugieren abtrennt. Die Mutterlauge wird ein niedrigsiedendes Kopf produkt aus p-Xylol mit dann weiter bis auf —100 ⁰C gekühlt und nochmals einer geringeren Menge o-Xylol enthält und dieses zentrifugiert, um eine zusätzliche Menge von XyIoI-Kopfprodukt als Ausgangsgemisch für das oben kristallen abzuscheiden. Es wird aber in dieser beschriebene Trennverfahren einsetzt, und daß man Patentschrift nirgends etwas darüber gesagt, daß man nach Punkt 5 des obigen Verfahrens den erhaltenen 50 zwischendurch die Kristallaufschlämmung für längere Kristallkuchen schmilzt, die Schmelze kristallieren Zeit, nämlich 0,5 bis 3 Stunden lang, auf bestimmten läßt und eine zweite p-XyloI-Kristallkuchenfraktion Temperaturen halten soll. Die Patentschrift befaßt

109 737/402

durchschnittliche Verweilzeit der Aufschlämmung in den entsprechenden Behandlungszonen 0,5 bis 3 Stunden beträgt.

Bei diesem Verfahren hält man die zweite Aufschlämmung zweckmäßig auf —67°C. Es empfiehlt sich ferner, so zu arbeiten, daß die erste und/oder zweite Aufschlämmung etwa 25 bis 60 Volumprozent an p-Xylolkristallen enthält.

Das Ausgangsgemisch für diese Arbeitsweise kann in bekannter Weise durch Destillation eines Kohlenwasserstoffgemisches gewonnen sein, das o-, m- und p-Xylol enthält, wobei man in der Destillationszone

sich also nur mit den Temperaturen, auf die man den Schlamm vor dem Zentrifugieren abkühlen soll, läßt jedoch die Haltezeiten dabei gänzlich außer acht. Da bei diesen bekannten Verfahren also ein Weiterleiten von Mutterlauge und Kristallen aus einer ersten Suspension in eine zweite fehlt, liegen nicht so günstige Keimbilduhgs- und Kristallwachstumsbedingungen wie bei dem vorliegenden Verfahren vor. Wie sich aus dem nachstehenden Versuchsbericht ergibt, wird durch die besondere Art der Weiterleitung der Kristallsuspension aber gerade eine übermäßige Keimbildung verhütet und das Kristallwachstum gesteuert und beschleunigt, wobei es von Vorteil ist, daß man die Kristalle in einer ersten Kristallzone wachsen läßt, deren Temperatur höher als die praktisch niedrigste Kristallisationstemperatur liegt.

Versuchsbericht

Es wurden folgende Versuche durchgeführt:

1. 5000 g einer p-xylolhaltigen Ausgangsmischung von folgender Zusammensetzung:

Toluol 1,3 Gewichtsprozent

Äthylbenzol 17,4 Gewichtsprozent

p-Xylol 18,9 Gewichtsprozent ^2S

m-Xylol 40,2 Gewichtsprozent

o-Xylol 22,2 Gewichtsprozent

100,0 Gewichtsprozent

3o

wurden innerhalb von 45 Minuten bis auf -65⁰C abgekühlt, wobei eine Kristallaufschlämmung in einer Mutterlauge entstand. Diese Aufschlämmung hielt man noch 2 Stunden bei —65 ⁰C, kühlte sie dann weiter innerhalb von 30 Minuten bis auf —71⁰C und zentrifugierte sie.

2. 5000 g derselben Ausgangsmischung wie bei Versuch 1 wurden wieder innerhalb von 45 Minuten bis auf —65 ⁰C abgekühlt, wobei wieder eine Aufschlämmung entstand. Nachdem diese 2 Stunden lang auf —65 ⁰C gehalten worden war, kühlte man sie innerhalb von 30 Minuten auf —71° C ab und hielt sie dann noch 2 Stunden auf dieser Temperatur.

3. 5000 g derselben Ausgangsmischung wie bei den Versuchen 1 und 2 wurden innerhalb von 60 Minuten sofort auf -71⁰C abgekühlt und auf dieser Temperatur etwa 4 Stunden lang gehalten.

Die nach Zentrifugierung der Aufschlämmungen jeweils erhaltenen Werte sind aus der Tabelle ersichtlich.

Einfluß der Haltezeiten bei —65 und —71°C auf die Kristallisation von p-Xylol, Ausbeute und Reinheit

55

60

	C,	Versuch Nr 1 I 2	45	3
Abkühlzeit auf -65° Minuten	C,	45	120 30 120
Haltezeit bei —65° Minuten	C,	120 30 0	1
Abkühlzeit auf -71° Minuten	C,	1	60 4
Haltezeit bei —71° Minuten		1
Zentrifugenlaufzeit, Minuten

Produktausbeute

Konzentrat, g

Gewichtsprozent

p-Xylol

Filtrat, g

Gewichtsprozent

p-Xylol

Ausbeute

Konzentrat, °/o der
Ausgangsmischung

100%iges p-Xylol,
7o der
Ausgangsmischung

1	Versuch N 2
400	455
84,5 4600	86,6 4555
12,3	11,4
8,00	9,08
6,76	7,86

425

84,0 4590

Der Versuchsbericht zeigt, daß das Einhalten der bestimmten Verweilzeiten in der Kühlzone wesentlich ist, wenn man hohe Ausbeuten an reinem p-Xylol erhalten will. Es lag auf Grund der deutschen Patentschrift nicht nahe, daß sich durch diese besonderen Maßnahmen die Ausbeute und Reinheit bedeutend verbessern lassen. Insbesondere zeigt ein Vergleich der obigen Versuche 1 bis 3, daß bei Versuch 1 zwar in zwei Stufen abgekühlt, jedoch nach der zweiten Abkühlungsstufe sofort zentrifugiert wird. Diese Arbeitsweise ist weniger günstig als diejenige nach Versuch 2, bei der sowohl nach der ersten wie auch nach der zweiten Stufe verfahrensgemäß eine Haltezeit von 2 Stunden eingeschaltet wird. Bei Versuch 3 fehlt die Haltezeit nach der ersten Abkühlung, d. h., man kühlt praktisch in einem einzigen Gang herunter bis auf die Endtemperatur, was natürlich etwas länger dauert, und sieht dann hinterher eine entsprechend längere Haltedauer vor. Diese Arbeitsweise ist ebenfalls weniger günstig als die nach der Erfindung (Versuch 2).

Zur Veranschaulichung des vorliegenden Verfahrens dienen die in den folgenden Tabellen wiedergegebenen Beispiele für typische p-xylolhaltige Kohlenwasserstoffgemische.

Tabelle I

Toluol

Äthylbenzol

p-Xylol

m-Xylol

o-Xylol

Aromatische Kohlenwasserstoffe mit 9 C-Atomen

Nicht aromatische Kohlenwasserstoffe

Gewichtsprozent

Beschickung

2,3 17,6 15,5 40,0 20,3

3,0 1,3

Beschickung B

2,7 21,0 18,1 46,4 11,0

0,8

Die Beschickungen A und B der Tabelle I wurden jeweil? nach dem in Fig. 1 gezeigten Verfahren verarbeitet. Dabei wurde der zweite Kristallisierbehälter G bei einer Temperatur von —70,5° C (A bzw. B) oder —75° C (A) betrieben. Die Zusammensetzung des aus der in der ersten Stufe befindlichen Zentrifuge /

und durch Leitung 32 entfernten Filtrats und die durch die Ablaßrinne 64 entfernten Filterkuchens Zusammensetzung des aus der Zentrifuge K und ist wie folgt:

Tabelle II

Gewichtsprozent im

Filtrat Filterkuchen

Behältertemperatur, Beschickung..

Toluol

Äthylbenzol

p-Xylol

m-Xylol

o-Xylol

Aromatische Kohlenwasserstoffe
mit 9 C-Atomen ,

Nicht aromatische Kohlenwasserstoffe

-70,5⁰C, A

2,5
19,1

8,2
43,5
22,0

3,3
1.4 I

-75°C, A

2,5 19,4

7,1 44,0 22,3

3,3 1,4 -75 ⁰C, A
0,1
1,0
95,0
2,4
1,2

-70,5 ⁰C, A
0,1
1,0
95,0
2,4
1,2

0,2
0,1

-70,5⁰C₃B

3,0 23,6

52,0 12,3

0,9

-70,5⁰C, B 0,2

1,3

95,0

2,8

0,6

0,1

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird die Erfindung wie folgt weiter beschrieben:

Fig. 1 stellt in Form eines Fließschemas eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar;

Fig. 2, 3, 4, 5 und 6 stellen in Form eines Teilfließschemas jeweils Verfahrensstufen dar, die an Stelle entsprechender Stufen des in Fig. 1 dargestellten Verfahrens angewendet werden können.

Gemäß Fig. 1 der Zeichnung wird eine hauptsächlich aus einem Gemisch aromatischer Kohlenwasserstoffe bestehende Beschickung in einer Destinations? stufe, schematisch dargestellt durch die Türme A und B, fraktioniert, um das darin enthaltene Paraxylol zu konzentrieren. Die Beschickung wird durch Leitung 9 in den Destillationsturm A eingeführt, wo eine leichte Fraktion als Kopfdestillat durch die Leitung 10 ejjtfernt wird. Die schwere Fraktion wird in den Destillationsturm B eingeführt, wo sie in eine schwere und leichte Fraktion getrennt wird. Die schwere Fraktion, fließt als Bodenprodukt durch Leitung 12 aus der Anlage. Die leichtere Fraktion wird als Kopfprodukt durch Leitung 13 entfernt. Der Destillationsturm B wird so betrieben, daß der letzte als Kopfprodukt in die Leitung 13 noch aufgenommene Anteil denselben Paraxylolgehalt besitzt wie das aus der ersten Zentrifuge / durch Leitung 37 abfließende Filtrat.

Zum Beispiel kann die Kopffraktion in Leitung 13 so entnommen werden, daß sie ein Gemisch aus Äthylbenzol, p-Xylol, m-Xylol und o-Xylol enthält. Diese Fraktion kann in die Abkühlungs- und Kristallisierstufe der Anlage geleitet werden. Die Hauptteile der Kristallisier- und Trennanlage bestehen aus dem ersten Kühler C, dem zweiten Kühler D und dem dritten Kühler E, dem ersten Kristallisiergefäß F, dem zweiten Kristallisiergefäß G und dem dritten Kristallisiergefäß H, dem ersten Trennaggregat J und dem zweiten Trennaggregat K, die aus Korbzentrifugen bestehen können.

Beim Kristallisations- und Trennverfahren nach der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird eine im wesentlichen einheitliche Aufschlämmung von p-Xylolkristallen und Mutterlauge bei einer durchschnittlichen Temperatur von etwa —62° C durchschnittlich etwa 30 Minuten bis 3 Stunden im ersten Kristallisierbehälter F belassen. Eine zweite im wesentlichen einheitliche Aufschlämmung von p-Xylolkristallen und Mutterlauge wird durchschnittlich etwa 30 Minuten bis 3 Stunden bei einer von der Beschickung abhängigen Temperatur von —67,8 bis —76,1 "C im Behälter G belassen. Eine dritte, durch Umschmelzen des nach G mittels Zentrifuge / abgetrennten Filterkuchens erhaltene im wesentlichen einheitliche Aufschlämmung von p-Xylolkristallen und Mutterlauge wird bei etwa —23,3 bis —6,7° C durchschnittlich etwa 30 Minuten im Kristallisierbehälter H belassen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind die Behälter F, G und H jeweils mit Rührvorrichtungen versehen, die in jedem Gefäß langsam, mit etwa 10 bis 30 Umdrehungen je Minute betrieben werden, so daß die Aufschlämmung einheitlich bleibt und das Kristallwachstum unterstützt wird.

Kühler C, Kristallisiergefäß F, Kühler D und Kristallisiergefäß G bilden zusammen mit der Zentrifuge / die erste Stufe, während Kühler E, Kristallisierbehälter H und Zentrifuge K die zweite Stufe bilden. Die in Leitung 13 befindliche Fraktion wird mit Filtrat aus der zweiten Stufe aus Leitung 14 vermischt und das Gemisch durch den Trockner 15 geleitet. Das getrocknete Material fließt durch Leitung 16 in den Wärmeaustauscher 17, wo es durch indirekten Wärmeaustausch mit dem in Leitung 37 befindlichen Filtrat gekühlt wird und anschließend durch Leitung 18 in den Vorkühler 19 geleitet, wo es bis auf wenige Grade auf die Kristallisationstemperatur der Mischung gekühlt wird. Die vorgekühlte Mischung aus dem Vorkühler 19 wird durch Leitung 20 und das offene Ventil 82 geleitet und dann je Volumeinheit Frischbeschickung mit 2 bis 20 Volumeinheiten der durch Leitung 24 zurückgeführten p-Xylolaufschlämmung vermischt. Die in der zurückgeführten Aufschlämmung befindlichen p-Xylolkristalle dienen als Impfkristalle für die frische Beschickung. Die entstehende Mischung wird dann über die mit einem Schaber versehene Kühlfläche C und die Leitung 21 in das erste Kristallisiergefäß F geleitet.

Eine Aufschlämmung aus p-Xylolkristallen und Mutterlauge wird kontinuierlich vom Boden des ersten Kristallisiergefäßes F durch Leitung 22 und Pumpe 23 abgezogen und der Strom geteilt, wobei ein Teil durch Leitung 24 fließt und, wie zuvor beschrieben, mit der einströmenden Mischung vermischt wird und der Rest durch Leitung 25 und das geöffnete Ventil 85 in den zweiten Kristallisierbehälter G geleitet wird. Eine Aufschlämmung von p-Xylolkristallen und Mutterlauge wird kontinuierlich durch Leitung 26 und Pumpe 27 aus dem zweiten Kristallisierbehälter G abgezogen. Von der Pumpe 27 ab wird der Strom geteilt, wobei

7 8

ein Teil durch Leitung 28 zu der mit einem Schaber p-Xylol enthält. Zum Beispiel können 2 Volumteile versehenen Kühlfläche D und dann durch Leitung 29 des Filtrats aus der Zentrifuge K der zweiten Stufe, fließt, wo er mit der in Leitung 25 befindlichen Auf- die 50 % p-Xylol enthalten, mit 1 Volumteil des aus schlämmung vermischt und anschließend in den der Zentrifuge J der ersten Stufe erhaltenen Konzenzweiten Kristallisierbehälter G zurückgeleitet wird. 5 trats gemischt werden, das etwa 75 % p-Xylol enthält. Der andere Teil der aus p-Xylolkristallen und Mutter- Jedoch kann die in Kühler E gebildete Aufschlämlauge bestehenden Aufschlämmung fließt aus der mung, falls gewünscht, mehr als 20% Feststoffe ent-Ablaßleitung 28 in die Leitung 30, wo er mit dem aus halten, wobei die Höchstgrenze bei 30 bis 35 °/₀ liegt. Leitung 31 eingeführten Filtrat zur Erhöhung des Die Paraxylolaufschlämmung aus dem dritten

Fließvermögens verdünnt werden kann. Die verdünnte io Kristallisierbehälter H wird aus dessen Boden über Aufschlämmung wird anschließend in die erste Korb- Leitung 54 mittels Pumpe 55 zur Ablaßleitung 56 gezentrifuge J geleitet. pumpt. Der Strom kann so geteilt werden, daß ein

Leitung 31 enthält ein Ventil 31', damit die Menge Teil der Trennstufe K der zweiten Stufe und ein des Verdünnungsmittels, die der in Leitung 30 befind- anderer Teil wahlweise über die Zweigleitung 53 der liehen Aufschlämmung zugesetzt wird, gesteuert 15 in Leitung 47 befindlichen Aufschlämmung zufließt, werden kann. Die in der Ablaßleitung 56 befindliche Aufschläm-

In der ersten, in der Korbzentrifuge J durch- mung, die zur Zentrifuge geleitet wird, wird vorzugsgeführten Stufe der Kristalltrennung wird ein Filtrat weise zur Erhöhung ihrer Fließbarkeit mit Filtrat verabgetrennt, das durch Leitung 32 in den Ausgleichs- dünnt, das durch die Zweigleitung 57 eingeführt wird, behälter 33 geleitet wird. Aus dem Ausgleichsbehälter 20 In der zweiten, in der Korbzentrifuge K durchgeführten 33 fließt das Filtrat durch Leitung 34 und Pumpe 35 Kristalltrennstufe wird ein Filtrat abgetrennt, durch zur Auslaßleitung 36, wo der Strom geteilt wird. Wie Leitung 58 in den Zwischenbehälter 59 geleitet und zuvor erwähnt, fließt ein Teil durch Leitung 31 zur weiter über Ablaßleitung 60 mittels Pumpe 61 in Verdünnung der Beschickung in die Zentrifuge J, Leitung 62 gepumpt; dort wird der Strom so geteilt, während der Rest durch Leitung 37, wie zuvor er- 25 daß ein Teil durch die Zweigleitung 14 geleitet und wähnt, zum indirekten Wärmeaustausch mit der ein- mit der frischen Beschickung in Leitung 13 gemischt strömenden Beschickung in den Wärmeaustauscher 17 wird, während der andere Teil über Zweigleitung 63 geleitet wird, bevor er aus der Kristallisations- und zum Filtrat im Verteilerrohr L fließt, wie beschrieben, Trennanlage entfernt wird. während ein weiterer Teil durch die Zweigleitung 57

Aus der Zentrifuge J wird ein Filterkuchen durch 30 geleitet wird.

die Ablaßrinne 38 in die Schmelztrommel 39 abge- Der aus der Zentrifuge K entfernte Filterkuchen ist

zogen, dort geschmolzen und durch Leitung 40 mittels das gewünschte Verfahrensprodukt, das durch die der Pumpe 41 in die Abflußleitung 42 gefördert und Ablaßrinne 64 in den Schmelztank 65 geleitet wird, dort in zwei getrennte Ströme geteilt. Ein Teil fließt Die Schmelze wird aus dem Schmelztank 65 über die durch Leitung 43, die die Heizvorrichtung 44 enthält, 35 Abflußleitung 66 mittels Pumpe 67 durch die Ablaß- und wird zum Schmelzen des Filterkuchens, der als leitung 68 gepumpt. Durch Zweigrohr 69 wird ein Produkt aus der Zentrifuge J entfernt wurde, in die Teil als gewünschtes Produkt abgezogen, während Ablaßrinne 38 geleitet. Der andere Teil wird durch der Rest durch Leitung 70, die die Heizvorrichtung 71 Leitung 45 in den Kristallisierbehälter H geleitet. enthält, zum oberen Teil der Ablaßrinne 64 geleitet

Die p-Xylolmischung aus Leitung 45 wird in einem 4° wird, um den aus der Zentrifuge K entfernten Kuchen Vorkühler 46 auf eine unmittelbar oberhalb des Kri- zum Schmelzen zu bringen und die im Schmelztank 65 stallisationspunktes gelegene Temperatur gekühlt. befindliche Mischung zu verflüssigen. Anschließend wird sie durch Leitung 47 zu einem mit Nach einer anderen Arbeitsweise für den Betrieb

einem Schaber versehenen Oberflächen-Wärmeaus- der Kühlanlage verbindet eine durch Ventil 84 getauscher E und dann durch Leitung 48 in den dritten 45 steuerte Zweigleitung 83 die Leitung 25 mit Leitung 28. Kristallisierbehälter H geleitet. Zur Regelung des Bei diesem Verfahren ist Ventil 84 geöffnet und Ventil Feststoffgehalts in der Aufschlämmung, die in das 85 in Leitung 25 geschlossen, so daß die gesamte vom dritte Kristallisiergefäß H eingeführt wird, ist es ersten Kristallisierbehälter F in den zweiten Kristallierwünscht, diese mit Filtrat aus der zweiten Trenn- sierbehälter G geleitete Aufschlämmung den mit stufe K zu verdünnen. Zur Einführung dieses Filtrats 50 einem Schaber versehenen Oberflächenkühler D pasist ein Verteiler L mit den Abzweigungen 49, 50, 51 sieren muß, bevor sie in den zweiten Kristallisier- und 52 vorgesehen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich behälter G gelangt.

ist, mündet die Zweigleitung 49 vor dem Vorkühler 46 Zum Beispiel kann, wenn man gemäß dem in Fig. 1

in Leitung 45. Zweigleitung 50 mündet zwischen dem gezeigten Verfahren arbeitet, die frische Beschickung Vorkühler 46 und dem Oberflächenkühler E in Lei- 55 15 bis 18 Volumprozent p-Xylol enthalten. Das durch tung57; Zweigleitung 51 mündet in den Oberflächen- Leitung 14 der frischen Beschickung zugefügte rückkühler E, während die Zweigleitung 52 in Leitung 48, geführte Produkt beträgt etwa 7,8 Volumprozent der die Ablaßleitung des Kühlers E, einmündet. Die aus frischen Beschickung. Die Mischung aus rückgedem Behälter H zurückgeführte Aufschlämmung kann führtem Produkt und frischer Beschickung wird vorüber Leitung 53 unmittelbar in Leitung 47 eingeführt 60 gekühlt, mit p-Xylolkristallen aus Leitung 24 im Verwerden, um durch erhöhte Fließgeschwindigkeit im hältnis von etwa 10 Volumeinheiten Aufschlämmung Kühler E die Wärmeübertragung zu verbessern. Das zu 1 Volumeinheit vorgekühlter Beschickung veraus der Zentrifuge / durch den Kühler E zum dritten mischt und die Mischung darauf in den mit einem Kristallisiergefäß H geleitete verflüssigte p-Xylolkon- Schaber versehenen Oberflächenkühler C geleitet, wo zentrat wird vorzugsweise mit Filtrat aus der Zentri- 65 sie auf eine Temperatur von etwa —62° C gekühlt fuge K der zweiten Stufe verdünnt, so daß die im wird. Anschließend wird sie in den Behälter F ge-Kühler£ gebildete Aufschlämmung etwa 20% Fest- leitet, wo sie etwa IV₂ Stunden auf -62⁰C gehalten stoffe oder eine Gesamtkonzentration von etwa 54% wird. Die nicht zum Kühler C rückgeführte Auf-

9 10

schlämmung aus dem Behälter F wird zum Behälter G in diesen Raum einführt oder indem man Beschik-

geleitet, wo sie durchschnittlich I¹I₃. Stunden bei einer kungsmaterial in das Gefäß einleitet, Kristalle bilden

Temperatur von etwa —68 bis —76°C verbleibt. läßt und eine weniger konzentrierte Aufschlämmung

Die Aufschlämmung aus dem Behälter G wird zur aus dem Auslaß 102 oberhalb der Trennwand 101

Zentrifuge J der ersten Stufe geleitet, wo sie in eine 5 abzieht, wobei die Aufschlämmung durch Pumpe 103

Filtratfraktion, die aus der Anlage entfernt wird, und und die Ablaßleitung 104 abgezogen und wahlweise

in eine p-Xylolfraktion getrennt wird, die ein Kon- durch Leitung 106, die durch Ventil 107 gesteuert

zentrat für die Kristallisationsstufe der zweiten Stufe wird, aus der Anlage entfernt wird, bis der p-Xylol-

darstellt. gehalt im Gefäß F' unterhalb der Trennwand 101 die

Das verflüssigte p-Xylolkonzentrat, das aus der io gewünschte Höhe erreicht hat.

Zentrifuge /durch den Kühler Ezum dritten Kristalli- Bei der Ausführungsform der Fig, 3 unterscheidet siergefäß H geleitet wird, wird vorzugsweise mit Filtrat sich der Kristallisierbehälter F" von dem Kristallisieraus der Zentrifuge K der zweiten Stufe verdünnt, so behälter F der Fig. 1 dadurch, daß er mit einer offenen daß die im Kühler E gebildete Aufschlämmung nicht seitlichen Abzugsleitung 111, die durch Ventil 112 mehr als etwa 20% Feststoffe enthält oder eine Ge- 15 gesteuert wird, und mit der durch Ventil 114 gesamtkonzentration von etwa 54% p-Xylol besitzt. steuerten Leitung 113, die das filtrierte, abgezogene Zum Beispiel können 2 Volumeinheiten Filtrat aus Produkt befördert, versehen ist. Beide Leitungen der Zentrifuge K der ersten Stufe, die 50% p-Xylol führen zur Pumpe 115. Pumpe 115 mündet in die enthalten, mit 1 Volumeinheit des Konzentrats der durch Ventil 117 gesteuerte Leitung 116. Die durch Zentrifuge/ der ersten Stufe, die etwa 75% p-Xylol 20 Ventil 119 gesteuerte Abzugsleitung 118 ist mit Leitung enthält, vermischt werden. Im Aufbewahrungsbehäl- 116 verbunden. Der Zugang zur Abzugsleitung 113 ter H wird die Aufschlämmung 30 Minuten auf etwa wird durch einen kleinen, rotierenden Filter 120 ge-— 18 bis — 12°C gehalten und anschließend in Zentri- schützt, der kontinuierlich durch die Antriebs vorrichfuge K zentrifugiert. tung 121 in Rotation gehalten wird, die ein Motor Die Arbeitsweise zur Entfernung des Wassers aus 25 mit Zahnradgetriebe sein kann, um den Filter etwa der einströmenden Beschickung wurde beschrieben. einmal in der Minute zu drehen. Anhaftende Kristalle Es ist wichtig, aus dem übrigen Teil der Anlage werden durch das Messer 122 kontinuierlich von dem Feuchtigkeit fernzuhalten, damit ein Vereisen ver- Filter abgeschabt. Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung hindert wird. Dies kann zweckmäßig durch Verwen- ermöglicht die Aufrechterhaltung einer hochkonzendung eines inerten Gases, z. B. von Stickstoff oder 30 trierten p-Xylolaufschlämmung in Behälter F'. CO₂, in den Aufbewahrungsbehältern F, G, H, in den Die Konstruktion des Behälters F" dient besonders Zentrifugen J und K und den Trommeln, z. B. 33, 39, zur Erleichterung der Inbetriebnahme der Anlage. Bei 59 und 65, geschehen. der Inbetriebnahme ist das Ventil 112 geschlossen, In der Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet Ventil 114 ist geöffnet, und der Motor 121 läuft. Die sich der Kristallisierbehälter F' vom Kristallisier- 35 Aufschlämmung wird durch die Einlaßleitung 21 einbehälter F der Fig. 1 dadurch, daß er im oberen Teil geführt, und sobald der Flüssigkeitsspiegel die Abflußeine Trennwand 101 enthält, ferner eine Ablaßleitung leitung erreicht, wird durch die mit dem Filter ver- 102, die oberhalb der Trennwand 101 mit dem Be- sehene Abzugsleitung 113 klare Flüssigkeit abgezogen, hälter F in Verbindung steht, wobei diese Leitung mit Diese Flüssigkeit kann über die Leitung 118 aus der der Pumpe 103 verbunden ist, und über Leitung 104, 4° Anlage entfernt werden. Mit dem Fortschreiten des die durch Ventil 105 gesteuert wird, zur Beschickung Arbeitsvorganges wächst im Behälter F" die Kristalldes zweiten Kristallisierbehälters G in Leitung 25 dichte. Durch Drehen des Rührwerks S mit entmündet, sprechender Geschwindigkeit wird im unteren Teil Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung ermöglicht eine des Behälters eine Aufschlämmung von ziemlich ein-Phasentrennung im Behälter F', so daß im Behälter F' 45 heitlicher Beschaffenheit und im oberen Teil eine verunterhalb der Trennwand 101 eine p-Xylolaufschläm- hältnismäßig dünne Aufschlämmung erhalten. Sobald mung hoher Konzentration und oberhalb der Trenn- die gewünschte Kristalldichte erhalten ist, kann das wand eine weniger konzentrierte p-Xylolaufschläm- Ventil 119 der Abzugsleitung 118 geschlossen, Ventil mung unterhalten werden kann. Auf diese Weise 112 geöffnet und Ventil 114 geschlossen werden, um kann im Behälter F' die p-Xylolaufschlämmung unter- 50 Aufschlämmung über Leitung 111 zum zweiten Krihalb der Trennwand 101 einen p-Xylolkristallgehalt stallisierbehälter G zu leiten. Selbstverständlich können von etwa 24 bis 60 % haben, während der p-Xylol- die Ventile 112 und 114 und die Pumpen 115 und 23 kristallgehalt der Aufschlämmung oberhalb der Trenn- so eingestellt werden, daß in den Leitungen 25 und 21 wand 101 wesentlich niedriger ist. Der Gesamt- gleiche p-Xylolkonzentrationen herrschen. Zum Beiparaxylolgehalt der Aufschlämmung oberhalb der 55 spiel kann klare Flüssigkeit durch Leitung 113 abge-Trennwand 101 ist dem Gesamtparaxylolgehalt des zogen und mit Aufschlämmung aus Leitung 22 verin den Kristallisierbehälter F' eingeführten Materials einigt werden, oder die durch Leitung 111 abgezogene im wesentlichen gleich, so daß sich der Behälter in Aufschlämmung kann durch Zugabe klarer Flüssigbezug auf das eingeführte und abgezogene Paraxylol keit aus Leitung 113 verdünnt oder durch Zugabe im Gleichgewicht befindet. Unterhalb der Trennwand 60 dicker Aufschlämmung aus Leitung 22 verdickt wer- 101 weist die Aufschlämmung jedoch einen höheren den.

Paraxylolgehalt auf als zugeführte Beschickung oder Der in Fig. 4 dargestellte Kristallisierbehälter ist

das abgezogene Material, wodurch die Bildung großer, identisch mit dem Behälter F der Fig. 1 und enthält

leicht nitrierbarer Kristalle unterstützt wird. die gleichen Verbindungsleitungen. Der zweite Kri-

Bei der Inbetriebnahme der in Fig. 2 dargestellten 65 stallisierbehälter ist jedoch mit G' bezeichnet und

Ausführungsform kann der hohe p-Xylolgehalt im enthält in seinem oberen Teil eine Trennwand 131. Eine

Behälter F' unterhalb der Trennwand 101 dadurch Ablaßleitung 132 ist oberhalb der Trennwand 131 mit

erhalten werden, daß man Paraxylolkristalle als solche dem Kristallisierbehälter G', ferner mit der Abfluß-

Claims

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leitung 32 der Zentrifuge / verbunden. In der Aus- Aufschlämmung aus dem zweiten Kristallisierbehälter führungsform der Fig. 4 wird eine Flüssigkeit mit durch Leitung 26, Pumpe 27, Leitung 28 und Leiniedriger p-Xylolkristallkonzentration oberhalb der tung 30 abgezogen und zur Zentrifuge J' der ersten Trennwand 131 über die Abflußleitung 132 aus dem Stufe geleitet, aus der durch Leitung 32 Filtrat und Behälter G' abgezogen und in den Filtratzwischen- 5 durch die Ablaßrinne 38' der Filterkuchen entfernt behälter 33 geleitet. Infolgedessen wird die Zentri- wird. Der Kuchen in der Ablaßrinne 38'wird durch fuge J mit einer stärker konzentrierten p-Xylolauf- die Einführung von geschmolzenem Konzentrat schlämmung aus G' beschickt und dadurch entlastet. durch Leitung 43' teilweise geschmolzen. Der teil-

Der Kristallisierbehälter F in Fig. 5 stimmt mit dem weise geschmolzene Kuchen wird in den Kristall-Behälter F der Fig. 1 überein. Er ist mit den gleichen io schmelzbehälter 39' geleitet, der als Aufbewahrungs-Verbindungsleitungen versehen wie der Behälter F der behälter für eine gerührte Aufschlämmung dient. Fig. 1. Der zweite Kristallisierbehälter ist jedoch mit Die Aufschlämmung aus dem Behälter 39' wird durch G" bezeichnet. Er ist mit einer offenen seitlichen Leitung 40'und Pumpe 41'zur Leitung 42'abgezogen, Abzugsleitung 141, die durch Ventil 142 gesteuert wo der Strom geteilt wird. Ein Teil wird durch wird, einer durch Ventil 144 gesteuerten, mit einem 15 Leitung 43' und die Heizvorrichtung 44' zurück-Filter 151 versehenen Abszugsleitung 143 und einer geführt. Es dient als Heizmedium, um einen Teil des durch Ventil 145 gesteuerten, am Boden des Behälters aus der Zentrifuge /' der ersten Stufe entfernten befindlichen Abzugsleitung 26 versehen, die in die Kuchens zu schmelzen, während der Rest durch Zentrifugalpumpe 27 mündet. Die Abzugsleitungen 143 Leitung 160 zur Zentrifuge K' der zweiten Stufe und 141 münden in Leitung 146, von der aus die 20 geleitet wird. In der Zentrifuge K' wird eine Filtrat-Zweigleitung 147, die durch Ventil 148 gesteuert wird, fraktion abgetrennt und durch Leitung 58' zum Aufzum Ausgleichsbehälter 33 führt, während die Zweig- bewahrungsbehälter 59' und von da durch Leitung 60' leitung 149, die durch Ventil 150 gesteuert wird, in und Pumpe 61' zur Leitung 161 abgezogen, die Filtrat den Zugang zur Zentrifugalpumpe 27 mündet. Die aus der zweiten Stufe in den Kuchen aus der ersten Öffnung zur Abzugsleitung 143 wird durch einen 25 Stufe leitet, der in die Ablaßrinne 38' geführt wird, kleinen rotierenden Filter 151 geschützt, der kontinu- Dem Kuchen in der Ablaßleitung 38' wird aus Leiierlich durch die Antriebsvorrichtung 152 in Rotation tung 161 so viel Filtrat zugesetzt, daß der Kuchen gehalten wird. Diese Vorrichtung kann ein Motor als pumpbare Aufschlämmung erhalten wird und bei mit Zahnradübersetzung sein, um den Filter etwa —17,8° C etwa 20°/₀ Kristalle enthält. Durch die einmal in der Minute zu drehen. Anhaftende Kristalle 30 Verwendung von Filtrat aus der Zentrifuge K der werden durch das Messer 153 kontinuierlich vom zweiten Stufe kann die Menge des geschmolzenen, Filter abgeschabt. Der Behälter G" ist insbesondere zur Abzugsrinne 38' zurückgeführten Filterkuchens vorgesehen, um die Inbetriebnahme der Apparatur in verringert werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß ähnlicher Weise wie beim Arbeiten gemäß Fig. 3 zu man das Ventil 162 in der Umleitung 163 um den erleichtern. Beim Anlaufen des Verfahrens sind die 35 Erhitzer 44' öffnet und das Ventil 164 schließt. Durch Ventile 142 und 145 geschlossen, Ventil 144 ist ge- Leitung 161 kann so viel Filtrat zugesetzt werden, öffnet, und der Motor 152 läuft. Die Aufschlämmung daß der Erhitzer 44' vollkommen umgangen werden wird durch Leitung 25 eingeführt. Sobald der Flüssig- kann. Da Zentrifuge K' nur während eines Teils der keitsspiegel die Abzugsleitung 143 erreicht, wird durch Zeit beschickt ist, dient die Umleitung 163, die durch das Filter 151 klare Flüssigkeit abgezogen. Diese 40 das Ventil 162 gesteuert wird, zur Rückführung der Flüssigkeit kann durch Leitung 146, das geöffnete Aufschlämmung zum Behälter 39, wenn die Zentri-Ventil 148, die Leitung 147, den Ausgleichsbehälter 33, fuge K' nicht beschickt ist. Der Filterkuchen aus der Leitung 34, Pumpe 35 und die Leitungen 36 und 37 Zentrifuge K' der zweiten Stufe fließt in Rinne 64 aus der Anlage entfernt werden, wobei die Leitung 26 und den Schmelzbehälter 65, der in gleicher Weise durch Ventil 145 und Leitung 149 durch Ventil 150 45 wie der entsprechende Schmelzbehälter der Fig. 1 mit geschlossen wird. Beim Fortschreiten des Ver- geschmolzenem Produkt betrieben werden kann, das fahrens wächst die Kristallkonzentration im Be- als Produkt durch Leitung 66, Pumpe 67, Leitung 68 halter G". Durch Drehen des Rührwerks mit ge- und Zweigleitung 69 aus der Anlage abgezogen wird, eigneter Geschwindigkeit wird im unteren Teil des wobei geschmolzener Kuchen durch die Leitung 70 Behälters G" eine Aufschlämmung von ziemlich ein- 50 und Heizvorrichtung 71 zurückgeführt wird, um die heitlicher Beschaffenheit und im oberen Teil eine Paraxylolaufschlämmung in der Ablaßrinne 64 aufverhältnismäßig dünne Aufschlämmung erhalten. So- zuwirbeln.

bald die gewünschte Kristallkonzentration erreicht ist, PATENTANSPRÜCHE ·
können die Ventile 142, 145 und 150 geöffnet und die

Ventile 144 und 148 geschlossen werden, um die 55 1. Kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung Aufschlämmung zur Zentrifuge zu leiten. Die Ventile von p-Xylol aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff- 142, 144 und 145 können so eingestellt werden, daß gemisch, das etwa 15 bis 25 Volumprozent p-Xylol in Leitung 149 die gleiche Paraxylolkonzentration und außerdem wenigstens noch ein anderes herrscht wie in Leitung 25. Zum Beispiel kann klare isomeres Xylol enthält, durch mehrstufiges AusFlüssigkeit durch Leitung 146 abgezogen und mit der 60 kristallisieren, gekennzeichnet durch die Kombi-Auf schlämmung aus Leitung 26 vereinigt werden, nation aller folgenden, von 1. bis 6. bereits als oder die aus Leitung 141 abgezogene Aufschlämmung Kombination bekannten Verfahrensmerkmale:
kann durch Zufügen klarer Flüssigkeit aus Leitung 143 1. Man stellt eine erste Aufschlämmung her, die verdünnt oder durch Zufügen dicker Aufschlämmung aus p-Xylolkristallen und Mutterlauge besteht, aus Leitung 26 verdickt werden. 65 und hält diese auf ungefähr —62° C.

In Fig. 6 werden die Teile, die mit den entspre- 2. Man stellt eine zweite Aufschlämmung aus

chenden Teilen in Fig. I übereinstimmen, mit gleichen p-Xylolkristallen und Mutterlauge her, die man

Bezugsnummern bezeichnet. Wie in Fig. 6 wird eine dauernd auf —67 bis —76°C hält.

4. Man führt laufend einen Zwischenstrom aus der ersten Aufschlämmung nach der zweiten.

7. Der Zwischenstrom und der Endstrom werden von den entsprechenden Aufschlämmungen mit solcher Geschwindigkeit abgezogen, daß die durchschnittliche Verweilzeit der Aufschlämmung in den entsprechenden Behandlungszonen jeweils 0,5 bis 3 Stunden beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die zweite Aufschlämmung auf -67 ⁰C hält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und/oder zweite Aufschlämmung etwa 25 bis 60 Volumprozent an p-Xylolkristallen enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgemisch in bekannter

Weise durch Destillation eines Kohlenwasserstoffgemisches gewonnen wird, das o-, m- und p-Xylole enthält, wobei man in der Destillationszone eine höhersiedende Fraktion aus o- und p-Xylol und ein niedrigersiedendes Kopfprodukt aus p-Xylol mit einer geringen Menge o-Xylol erhält und dieses Kopfprodukt als Ausgangsgemisch für das Verfahren nach Anspruch 1 einsetzt, und daß man den nach Anspruch 1, Punkt 5, erhaltenen Kristallkuchen schmilzt, die Schmelze kristallisieren läßt und in eine zweite p-Xylol-Kristallkuchenfraktion und eine zweite Filtratfraktion trennt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Destillationsanlage so betrieben wird, daß der letzte als Kopfprodukt in die Leitung für das Ausgangsgemisch noch aufgenommene Anteil etwa dieselbe Menge an p-Xylol in Volumprozent enthält wie die Filtratfraktion aus der ersten Kristallabtrennung (Anspruch 1, Punkt 5).

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangsgemisch in einer ersten Abkühlanlage auf eine solche Temperatur unterhalt) —45 ⁰C abkühlt, daß 5 bis 20% davon kristallisieren, bevor dieses gesamte Gemisch in die erste Aufschlämmung eingeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 831 045.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen