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Verfahren zur katalytischen Raffination von Rohbenzol durch selektive
Hydrierung Nach dem Stand der Technik sind Verfahren zur katalytischen Raffination
von Rohbenzol durch selektive Hydrierung in Gegenwart von Wasserstoff bzw. wasserstoffhaltigen
Gasen unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur mit geeigneten Katalysatoren,
gegebenenfalls nach Vorpolymerisation des vorgewärmten flüssigen Rohbenzols und
anschließender Verdampfung der zu raffinierenden Anteile bekannt.
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Die in dem Reaktor frei werdende Wärme wird dabei bekanntermaßen dadurch
aufgenommen, daß Raffinat in entsprechender Menge in den Reaktor eingespritzt wird.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß hierfür ein Teil des Raffinats im Kreislauf
geführt werden muß.
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Bei den bekannten Verfahren treten beim Aufheizen und Verdampfen
des Einsatzmaterials erhebliche Schwierigkeiten durch Inkrustierung der Apparatur
infolge der bekannten Polymerisationserscheinungen auf.
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Auch sind Verfahren bekanntgeworden, nach denen die Aufheizung und
Verdampfung des Einsatzmaterials dadurch beschleunigt durchgeführt wird, daß große,
entsprechend vorerhitzte Mengen des zur Hydrierung benutzten wasserstoffhaltigen
Gases unter Kreislaufführung bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten direkt in das
Einsatzprodukt eingeblasen werden.
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Mit dieser Arbeitsweise ist jedoch der Nachteil verbunden, daß eine
sehr große Gasmenge umgewälzt und dadurch eine sehr beachtliche Kompressionsarbeit
geleistet werden muß.
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Durch Versuche hat sich nun als Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ergeben, daß, jeweils ganz oder teilweise, der in einer besonderen Kolonne aus dem
einzusetzenden Rohbenzol gewonnene Vorlauf, im wesentlichen Zyklopentadien und Schwefelkohlenstoff
enthaltend, und/oder das Redestillat aus dem in dieser Kolonne anfallenden und durch
Säurebehandlung von Kumaronharz befreiten Bodenprodukt und/oder das Redestillat
aus der die Vorpolymerisationsprodukte enthaltenden Bodenfraktion der Dämpferektifizierkolonne
in flüssiger und/oder Dampfform unmittelbar in den mit dem Katalysator gefüllten
Reaktor, eingespritzt wird, während die übrigen Anteile des eingesetzten Rohbenzols
- soweit erforderlich, unter Abtrennung ihrer verfahrensgemäß gesondert zu führenden
Anteile - in bekannter Weise vorbehandelt und in den Reaktor eingeführt werden bzw.
in bekannter Weise aus dem Verfahren entfernt werden.
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Auf diese Weise werden diejenigen Fraktionen des Einsatzproduktes,
die infolge ihrer leichten Poly-
merisierbarkeit zu Inkrustierungsschwierigkeiten
führen, an der Aufheiz- und Verdampfungsapparatur vorbeigeführt und in den Reaktor
eingespritzt, wo sie unter hydrierenden Bedingungen plötzlich verdampft werden.
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Das Wesen der Erfindung besteht also darin, daß Produkte der Vorlaufkolonne
oder das Kopfdestillat der Polymerisationsrückstands-Redestillation in den Reaktor
eingespritzt werden, um dabei unter Hydrierbedingungen plötzlich erhitzt zu werden,
so daß die Hydriergeschwindigkeit die Geschwindigkeit der Polymerisation überwiegt
und dadurch eine Polymerisation der sonst schwierig aufzuheizenden Produkte vermieden
wird.
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So gelingt es, nicht nur die bisher auftretenden Verkrustungsschwierigkeiten
in eleganter Weise zu vermeiden, sondern gleichzeitig auch die Durchsatzleistung
der Anlage ganz erheblich zu steigern und dadurch den spezifischen Wärmeverbrauch
entsprechend zu verringern. Bei dieser Arbeitsweise wird auch keinerlei zusätzliche
Gaskreislauf-Kompressionsarbeit benötigt.
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Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren an Hand von Fig.
1 bis 4 beispielsweise erläutert werden.
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Gemäß Fig. 1 gelangt das vom Benzolabtreiber kommende Rohbenzol durch
die Leitung 1 in die Vorlaufkolonne 2, deren Kopfdestillat im Kondensator 3 niedergeschlagen
und im gegebenenfalls gekühlten Behälter 4 gesammelt wird. Ein Teil des Destillats
wird durch die Pumpe 5 als Rückfluß auf
den Kopf der Kolonne 2 zurückgegeben.
Das Sumpfprodukt der Kolonne 2 gelangt über die Druckpumpe 6 in die eigentliche
Anlage zur katalytischen Raffination des Rohbenzols. Hier wird im Wärmeaustauscher
7 das Rohbenzol auf eine Temperatur von etwa 2000 C vorgewärmt und gelangt in den
Vorpolymerisator8, von dem es nach einer kurzen Verweilzeit in die Verdampferkolonne
9 gelangt. Den aus dem Kopf der Verdampferkolonne 9 austretenden Dämpfen wird Wasserstoff
bzw. wasserstoffhaltiges Gas aus der Leitung 10 mittels des Kompressors 11 zugeführt.
Das Gas-Dämpfe-Gemisch gelangt dann durch den Wärmeaustauscher 12 - im Gegenstrom
zu den heißen aus dem Reaktor 13 austretenden Gasen - in den Eintrittsteil des Reaktors
13. Die aus dem Reaktor 13 austretenden heißen Gase gelangen über die Wärmeaustauscher
12 und 7 sowie einen Kühler 14 in den Raffinatsammelbehälter 15. Die überschüssigen
Wasserstoff- bzw. wasserstoffhaltigen Gase gelangen durch den Kompressor 16 in die
Leitung 10 a, die wiederum zum Wärmeaustauscher 12 führt. Die die Polymerisate enthaltende
Bodenfraktion der Verdampferkolonne 9 wird durch Leitung 17 abgezogen und einer
beliebigen Weiterverarbeitung zugeführt. Zur Aufnahme der Reaktionswärme in dem
Reaktor 13 wird nun aus dem Vorlaufsammelbehälter 4 mittels Pumpe 18 Vorlauf vorzugsweise
in den Eintrittsteil des Reaktors bei 19 eingespritzt.
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Es ist aber auch möglich, das Verfahren gemäß Fig. 2 durchzuführen.
Danach gelangt das Rohbenzol bei 1 in die Kolonne 20, in der die unterhalb 150 bis
1600 C siedenden Anteile als Kopfdestillat gewonnen, im Kondensator 21 kondensiert
und im gegebenenfalls gekühlten Sammelbehälter 22 gespeichert werden. Aus diesem
Behälter 22 fördert die Pumpe 23 einen Teil dieses Produktes als Rückfluß auf den
Kopf der Kolonne 20 zurück. Die Pumpe 24 dagegen drückt das zur Raffination kommende
Rohbenzol in die eigentliche Raffinationsanlage, die in ihrem Aufbau der Fig. 1
entspricht. Das als Bodenprodukt in der Kolonne 20 anfallende Schwerbenzol gelangt
durch die Leitung 25 in die Cumaronharzgewinnungsanlage 26. Das Cumaronharz fällt
bei 27 an, während das von dem Rückstand abdestillierte Schwerbenzol durch die Pumpe
28 in den Reaktor bei 29 eingespritzt wird.
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Ferner kann auoh gemäß Fig. 3 gearbeitet werden.
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Das bei 1 ankommende Rohbenzol gelangt hier durch die Pumpe 6 direkt
in die eigentliche Raffinationsanlage. Die als Bodenprodukt derVerdampferkolonne
9 gewonnene Fraktion gelangt durch die Leitung 17 zu einer Redestillationsanlage
30, aus der bei 31 das Polymerisat als Bodenprodukt abgetrennt wird. Das Redestillat
gelangt dann mittels der Pumpe 32 in den Reaktor 13, in den es bei 33 eingespritzt
wird.
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Die Fig. 4 zeigt schließlich eine Gesamtkombination der in den Fig.
1 bis 3 dargestellten Verfahren.
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Durch die Leitung 1 gelangt das aus dem Benzolabtreiber kommende Rohbenzol
in die Vorlaufkolonne 2. Das hier gewonnene Kopfdestillat wird in dem Kondensator
3 niedergeschlagen und in dem gegebenenfalls gekühlten Sammelbehälter 4 gesammelt.
Ein Teil des Vorlaufs wird durch die Pumpe 5 als Rückfluß auf den Kopf der Kolonne
zurückgegeben. Das Sumpfprodukt der Kolonne 2 gelangt über die Leitung 1 a in die
Kolonne 20. Das hier unterhalb 150 bis 1600 C siedende Kopfprodukt wird im Kondensator
21 niedergeschlagen und gelangt in
den gegebenenfalls gekühlten Behälter 22, in dem
es gesammelt wird. Pumpe 23 fördert einen Teil dieses Produkts als Rückfluß auf
den Kopf der Kolonne 20 zurück. Durch die Pumpe 24 gelangt diese Hauptfraktion des
Rohbenzols in die eigentliche Raffinationsanlage, die sich wie oben beschrieben
aus Wärmeaustauscher 7, Vorpolymerisator 8, Verdampferkolonne 9, Wärmeaustauscher
12, Reaktor 13, Kühler 14, Raffinatsbehälter 15 und Kompressoren 11 und 16 für Wasserstoff
bzw. wasserstoffhaltiges Gas zusammensetzt. Der Vorlauf aus dem Behälter 4 wird
durch die Pumpe 18 in den Reaktor 13 bei 19 eingespritzt. Das als Bodenprodukt der
Kolonne 20 gewonnene Schwerbenzol gelangt durch die Leitung 25 in die Cumaronharzgewinnungsanlage
26, aus der bei 27 das Cumaronharz anfällt. Das aus dieser Fraktion abdestillierte
Schwerbenzol wird durch die Pumpe 28 in den Reaktor 13 bei 29 eingespritzt. Das
aus der Verdampferkolonne 9 gewonnene Bodenprodukt, das die Polymerisate enthält,
gelangt durch die Leitung 17 in die Redestillationsanlage 30, in der die wiederum
als Bodenprodukt abgetrennten Polymerisate bei 31 anfallen und aus der das Redestillat
durch die Pumpe 32 in den Reaktor 13 bei 33 eingespritzt wird.
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Ebenso wie die Gesamtkombination gemäß Fig. 4 ist natürlich eine
Teilkombination des Verfahrens möglich gemäß Fig. 1 und 2 oder Fig. 2 und 3 oder
auch Fig. 1 und 3. Danach würde entweder Vorlauf durch die Pumpe 18 bei 19 in den
Reaktor eingespritzt werden und außerdem Schwerbenzol durch die Pumpe 28 bei 29.
Ferner ist es möglich, Schwerbenzol durch die Pumpe 28 bei 29 einzuspritzen und
außerdem Redestillat durch die Pumpe 32 bei 33.
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Schließlich ergibt sich noch die Möglichkeit, durch die Pumpe 18 Vorlauf
bei 19 in den Reaktor 13 einzuspritzen und außerdem gleichzeitig Redestillat durch
die Pumpe 32 bei 33. Die bei Anwendung dieser Teilkombinationsverfahren nicht benötigten
Apparate gemäß Fig. 4 können selbstverständlich entfallen.
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Überraschenderweise treten dabei die sonst üblichen Verschmutzungen
und Verkrustungen der vor dem Reaktor angeordneten Apparaturen und des Reaktors
selbst nicht oder nur noch in sehr geringem Maße auf. Dies ist wohl darauf zurückzuführen,
daß die sonst bei der Erhitzung in den betreffenden Apparaten ausfallenden Verbindungen
wenigstens teilweise im Zuge des Verfahrens durch fraktionierte Destillation vor
der Druckverdampfung der Hauptfraktion bereits ausgeschieden werden und dann in
Gegenwart des Wasserstoffs bzw. wasserstoffhaltigen Gases unter erhöhtem Druck und
erhöhter Temperatur im Reaktor 13 so rasch hydriert werden, daß ihre Polymerisation
und damit ihr Ausfallen verhindert wird.
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Auf diese Weise ergibt sich auch der Vorteil, daß ein nicht unbeträchtlicher
Teil des Rohbenzols nicht durch die im Zuge des Verfahrens vor dem Reaktor 13 liegenden
Apparaturen geleitet werden muß bzw. daß das Redestillat, das aus der in der Verdampferkolonne
9 abgeschiedenen Bodenfraktion gewonnen wird, ebenfalls die Vorwärm- und Verdampfungsapparatur
vor dem Reaktor 13 nicht mehr belastet, da es direkt in den Reaktor eingespritzt
werden kann.
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So werden sehr ins Gewicht fallende Kosten für Erstellung und Betrieb
der Raffinationsanlage eingespart.