-
Verfahren zur Abtrennung von sehr reinem m-Xylol aus einem Kohlenwasserstoffgemisch,
das m-Xylol-und wenigstens ein anderes Xylolisomeres enthält.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abtrennung von sehr reinem
m-Xylol aus einem Kohlenwasserstoffgemisch, das m-Xylol und wenigstens ein anderes
Xylolisomeres enthält, durch selektive Sulfonierung von m-Xylol mit Schwefelsäure
und anschließende Hydrolyse, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Beschickung
in einer ersten Mischzone kräftig mit Xylolsulfonsäuren und freier Säure mischt,
die mit einer Temperatur von nicht mehr als 77°C aus einer späteren Verfahrensstufe
zurückgeführt werden, das erhaltene Gemisch mit einer Temperatur von nicht mehr
als 61#C in eine zweite Mischzone einführt, in der unter kräftiger Durchmischung
rauchende Schwefelsäure zugesetzt wird, das nunmehr erhaltene Gemisch aus der zweiten
Mischzone in eine Phasentrennzone leitet und dort in eine erste, aus nicht sulfoniertem
Íl bestehende Phase und eine zweite, aus Xylolsulfonsõuren bestehende Phase, die
im wesentlichen frei von nicht sulfoniertem 1 ist, trennt, einen Teil der zweiten
Phase in die erste Mischzone zurickführt und den anderen Teil
der
zweiten Phase zur Verminderung der Schwefelsäurekonzentration mit Wasser verdünnt
und dann zur Entfernung des gel~sten, nicht sulfonierten Öls einer Wasserdampfdestillation
untervirft, das erhaltene entölte Produkt erneut mit Wasser verdünnt und unter Hydrolyse
eines wesentlichen Teiles der Sulfonsäuren und Bildung einer Säureschicht und einer
m-Xylolreichen Kohlenwasserstoffschicht einer ersten Hydrolyse unterwirft, aus der
Kohlenwasserstoffschicht durch Destillation das sehr reine m-Xylol gewinnt, und
die Sulfonsäuren der Saureschicht in einer zweiten Hydrolysestufe unter Bildung
einer endgultigen Säureschicht und einer m-Xylol-armen Kohlenwasserstoffschicht
hydrolysiert.
-
Die selektive Sulfonierung wurde bereits in verschiedenen Verfahren
zur Herstellung von m-Xylol aus Gemischen, die andere Xylolisomere enthalten, angewandt.
Diese Verfahren berahen auf der Tatsache, daß m-Xylol leichter sulfoniert wird als
die anderen Xylole und darauf, daß die bei der Sulfonierung entstandenen Xylolsulfonsäuren
selektiv zu den entsprechenden Xylolen hydrolysiert werden können.
-
Es ist also bekannt, daß die teilweise Sulfonierung einer rohen Xylolfraktion
beispielsweise mit einer maßig starken Schwefelsaure unter Bedingungen, die die
vollständige Sulfonierung verhindern, so durchgefUhrt werden könnte, da# ein wesentlicher
Teil des m-Xylol-Gehalts des rohen Xylols gelöst oder sulfoniert wird, ohne da3
etwa ein wesentlicher Teil der anderen Xylole gleichzeitig sulfoniert wird. Es ist
ebenfalls bekannt, dalS die bei dieser Sulfonierung entstandene Sulfonsäure von
dem nicht sulfonierten Íl abgetrennt werden könnte, daß das abgetrennte, nicht sulfonierte
Ol zu einer weiteren Sulfonsõurefraktion sulfoniert werden könnte und daß # die
in den beiden auf diese Weise hergestellten, verschiedenen Sulfonsäurefraktionen
enthaltenen Xylole durch selektive Hydrolyse, fraktionierte Kristallisation oder
eine Kombination dieser beiden Verfahren getrennt werden könnten.
-
Es ist offensichtlich, daB die Selektivität der Sulfonierung in Bezug
auf das im ursprünglichen Gemisch vorhandene m-Xylol ein wichtiger Faktor für dieBestimmung
der
Reinheit des gewonnenen m-Xylols ist. Erhöht sich der Prozentsatz
der in den (bei der Sulfonierung entstandenen) Xylolsulfonsäuren enthaltenen m-Xylolsulfonsäure,
so erhohen sich die Mengen an m-Xylol, die von den Xylolsulfonsäuren abgetrennt
werden können und die Mengen an nicht erwünschten Xylolisomeren, die bei der Abtrennung
mit dem m-Xylol zusammen isoliert werden, verringern sich. Der Grad der m-Xylol-Sulfonierungsselektivität
in diesen Sulfonierungsverfahren ließ bisher viel zu w³nschen ³brig, und die eingetretene
unzulässige Sulfonierung der unerw³nschten Xylolisomeren erforderte den wirkungslosen
und kostspieligen Verbrauch von Säure und andere schlechte Wirkungen des Verfahrens.
Angesichts der gro#en und wachsenden Nachfrage im Handel nach sehr reinem m-Xylol,
d. h. m-Xylol von wenigstens 95 %-iger Reinheit, ist seine einwandfreie Herstellung
von gro#en Bedeutung. Dies ist insbesondere der Fall bei Verfahren, die in großem
Maßstab durchgefuhrt werden und sehr reines m-Xylol f³r die Herstellung von Zwischengliedern
Eur Produkte erfordern, die mit ähnlichen Produkten preislich konkurrieren müssen,.
B. Verfahren, bei denen sehr reines m-Xylol zur Herstellung von Isophthalsäure für
die nachfolgende Umwandlung zu Kunststoffen verwendet wird. Ziel der vorliegenden
Erfindung ist daher ein verbessertes Verfahren, das eine selektive Sulfonierung
einschließt, in der die m-Xylol-Sulfonierungsselektivität in der Sulfonierungsstufe
und die wirksame Ausnutzung der Sõure hoch sind und wobei m-Xylol von wenigstens
95 %-iger Reinheit hergestellt werden kann.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch die Zeichnang näher erläutert.
Die Zeichnung ist eine graphische Darstellung, die die Fließrichtungen einer Ausfuhrungsform
der vorliegenden Erfindung enthält.
-
Im erfindungsgemäßen Verfahren kann die Beschickung aus etwa 20 bis
80 Vol. % m-Xylol bestehen. Das Verfahren eignet sich besonders gut zur Herstellung
eines sehr reinen m-Xylols aus Beschickungen mit einem m-Xylolgehalt von etwa 35
bis 70 Vol.% Die f³r das Verfahren verwendeten Beschickungen
können
z. B. von hydroformierten, nicht-aromatischen Erdölfraktionen stammen. Der Gehalt
an unerwEnschten Xylolisomeren in diesen Beschickungen kann vor der Anwendung des
vorliegenden Verfahrens durch ³bliche Verfahren, die unerwunschte Isomere entfernen,
verringert werden. Z. B. kann der o-Xylolgehalt durch Destillation verringert werden
; m-Xylol und p-Xylol können jedoch durch zur Zeit bekannte Destillationsverfahren
nicht in wirtschaftlicher Weise getrennt werden. Die Zusammensetzung typischer Beschickangen,
die sich erfindungsgemõ# verwenden lassen, wird in den folgenden Beispielen aufgef³hrt
: Beispiel 1~ Beispiel 2 Nicht-Aromaten 15,0 Vol. % 10, 2 Vol. % Xthylbenzol 15,0
It 13, 8 p-Xylol 18,0 " 8,5 " m-Xylol 45, 0 " 51,5 " o-Xylol 7,0"16, 0" 100, 0 100,
0 Nach der Zeichnung wird die m-Xylol und wenigstens ein weiteres Xylolisomeres
enthaltende Kohlenwasserstoff-Beschickung durch Leitung 1 in die erste Kontakt-
oder Mischzone 2 geleitet, wo es mit einem durch Leitung 3 vom Reaktor-Absetzbehõlter
9 zurückgeführten Strom in Berührung gebracht wird. Dieser R³ckf³hrungsstrom enthõlt
Xylolsulfonsõuren, freie $ure und einen kleineren Gehalt an gelöstem, nicht sulfoniertem
61, ist jedoch im wesentlichen frei von nicht sulfoniertem 61, das als getrennte
Phase vorliegt. In der ersten Mischzone 2 werdeh der Beschickungsstrom und der zurückge-BUhrte
Strom kräftig miteinander vermischt, um den Übergang von m-Xylol in die zur³ckgef³hrte
Sõurephase zu erleichtern, wobei die zurückgeführte SCurephase mit m-Xylol angereichert
wird. Die Arbeitsbedingungen des Verfahrens werden so eingestellt, daS die Skurekonzentration
und die Temperatur des R³ckf³hrungsstromes auf beispielsweise 81 % H2SO4 bzw. 66#C
gehalten werden ; dadurch verliert die Sõure im wesentlichen ihre Wirksamkeit als
Sulfonierungsmit. tel, es wird aber ermöglicht, da# sich die Sõurephase vor der
Sulfonierung, die mit
frischer Konzentrierter Sõure in einer nachfolgenden
Stufe durchgeführt wird, mit gelöstem m-Xylol anreichert.
-
Der aus der ersten Mischzone 2 abfließende Strom wird durch Leitung
4 und Wõrmeaustauscher 5 einer zweiten Kontakt-oder Mischzone 6 zugefuhrt. Durch
den Wärmeaustauscher 5 wird der in Leitung 4 entlang fließende Strom durch Wärmeentnahme
gekuhlt, um die Temperatur im Reaktor-Absetzbehõlter 9 und damit im durch Leitung
3 fließenden Ruckfuhrungsstrom zu regulieren. In der zweiten Mischzone 6 wird der
aus der ersten Mischzone 2 abgeflossene Strom mit frischer konzentrierter Schwefelsäure,
vorzugsweise Oleum, gemischt, deren Stdrke und Menge ausreichend ist, um den gewunschten
Sulfonierungsgrad sicherzustellen. Es ergab sich, daß sich bei kräftigem Bahren
in der zweiten Mischzone 6 ein wesentlicher Teil der insgesamt erwunschten Sulfonierung
an der Stelle oder nahe der Stelle, wo gerührt wird, vollzieht ; die Reaktion geht
sehr schnell vor sich ; durch Versuche wurde erwiesen, daB bis zu 50 % der Gesamtumsetzung
innerhalb der ersten Sekunde bei jeder Zugabe von frischer Säure zur Mischzone 6
erfolgt. Daraus ist ersichtlich, da# es in dem vorliegenden Verfahren möglich ist,
einen wesentlichen Teil der Sulfonierung durchzuführen, ohne daß die Ber³hrung mit
dem nicht sulfonierten 61 im Reaktor-Absetzbehälter 9 erfolgt, und dabei die m-Xylol-Sulfonierungsselktivitõt
und die wirksame Ausnutzung der Säure beträchtlich zu erhohen.
-
Der aus der zweiten Mischzone 6 abfließende Strom wird durch Leitung
8 in den Reaktor-Absetzbehälter 9 und mit verhõltnismaBig geringer Geschwindigkeit,
z.B. 0, 6 - 2,4 m/Min. und vorzugsweise etwa 1,5 m/Min. durch diesen hindurch geleitet.
-
Das nicht sulfonierte Ol koalesziert und flieBt wegen seiner geringeren
Dichte mit einer großeren Geschwindigkeit im Reaktor-Absetzbehõlter 9 aufwärts als
die Säureschlammphase. Der Reaktor-Absetzbehälter 9 dient drei verschiedenen Zwecken
: (1) bietet er eine Verweilzeit für die Fortsetzung der Sulfonierungaumsetzung
; (2) bietet er dem nutzbaren nicht sulfonierten 01, das sich von der Säurephase
abscheidet, eine
Absetzzeit und (3) bietet er der entstandenen nutzbaren
Säureschlammphase einen Absetzraum. Die Verweilzeit im Reaktor-Absetzbehälter 9
f³r den aus der zweiten Mischzone 6 abfließenden Strom kann zwischen etwa 1-3 Std.,
vorzugsweise etwa 2 Std. betragen. Eine geringfügige Sulfonierung von Xylolen findet
noch im Reaktor-Absetzbehälter 9 statt ; der Hauptteil der ge*nschten Sulfonierung
wurde jedoch in der Zeit erzielt, in der der aus der zweiten Haschzone 6 ausfließende
Strom den Reaktor-Absetzbehälter 9 erreicht. Die nicht sulfonierte Olphase steigt
wegen der Koaleszens und ihrer geringen Dichte nach oben und bildet im Reaktor-Absetzbehõlter
9 oberhalb der darin befindlichen Saurephase 17 die Schicht 16.
-
Aus dem Reaktor-Absetzbehälter 9 wird der bereits beschriebene saure
R³ckf³hrungsstrom durch Leitung 3 aus s einem in der Saurephase 17 durch Sperrglied
15 gebildeten Auffangraum abgezogen, wobei das Sperrglied eine unnötige Aufwirbelung
verhindern soll. Ein vom Säureschlamm freier Strom aus nicht sulfoniertem Íl wird
aus dem Reaktor-Absetzbebälter 9 durch Leitung 18 abgezogen und einem Destillationssystem
zugefuhrt, in dem durch Leitung 57 geringe Mengen Polymerer und Farbstoffe entfernt
werden. Das auf diese Weise'gewonnene nicht sulfonierte Ol wird durch Leitung 56
abgezogen.
-
Ein Teil der Saurephase 17 wird als Strom über einen durch Sperrglied
10 abgeteilten Nebenraum aus dem Reaktorbehälter 9 abgezogen und durch Leitung 19
mit einem durch Leitung 20 fließenden Wasserstrom zusammengebracht. Dieser abgezogene
Strom kann etwa 50 % des m-Xylols, das mit der Besehickung durch Leitung 1 in das
System gelangte, als m-Xylolsulfonsõure enthalten. Weiterhin kann die in dem Strom
enthaltene m-Xylolsulfonsõure etwa 85 % der inegesamt im Strom enthaltenen Sulfonsõuren
ausmachen. Dieser Strom enthõlt auch eine Renge gelöstes, nicht sulfoniertes-61,
das entfernt werden mut, damit es die Reinheit des s-Xylols, das anschließend von
der m-Xylolsulfonsõure abgetremt wird, nicht nachteilig beeinflußt. Dieses nicht
sulfonierte Q1 wird durch eine übliche Wasserdampfdestillation 25
von
dem Strom abgezogen, nachdem durch Leitung 20 so viel Wasser zugef³gt wurde, daß
die Konzentration der Schwefelsaure in der Leitung 19 auf etwa 70 % abfiel. Der
auf diese Weise serdUnnte Strom, der durch Leitung 19 in die Wasserdampfdestillations-Anlage
25 gelangt, wird in dieser nach unten geleitet und trifft mit dem entgegenströmenden
Dampe zusammen, der durch Leitung 26 in die Destillationsanlage eingeführt wurde.
Die Destillationsanlage 25, die eine auf übliche Weise gefüllte Gegenstromdampfdestillation
sein kann, kann mittels eines Evakuierungssystems 35, das den Druck auf dem K³hler
28 und folglich in der Destillationsanlage 25 über Leitungen 30 und 36 verringert,
auf einem bestimmten Druck gehalten werden. Die Geschwindigkeit, mit der der Dampf
durch Leitung 26 in die Destillationsanlage 25 eingeführt wird, kann auf einen Wert
eingestellt werden, der notwendig ist, um die Destillationsboden auf einer gewunschten
Temperatur zu halten. Die destillierten Kohlenwasserstoffe und der Dampf werden
durch Leitung 27 aus der Destillationsanlage 25 abgezogen und in dem Kühler 28 kondensiert.
Die kondensierten Kohlenwasserstoffe werden dann vom K³hler 28 durch Leitung 29
in Leitung-18 geleitet, wo sie-wie bereits beschriebenweiter behandelt werden. Der
in der Destillationsanlage 25 zurückgebliebene Schlammstrom wird durch Leitung 37
der ersten Hydrolysiervorrichtung 39 zugeleitet, nachdem er in dem Armeaustauscher
40 erhitzt und durch das durch Leitung 38 eingeleitete Wasser so weit verdünnt wurde,
daß in der ersten Hydrolysiervorrichtung 39 innerhalb einer gewünschten Zeit eine
bestimmte Menge hydrolysiert wird. Der Strom in der Leitung 37 kann beispielsweise
durch den Wärmeaustauscher 40 auf etwa 154#C erhitzt werden, und es kann so viel
Wasser durch Leitung 38 eingeleitet werden, daß sich die Schwefelsäurekonzentration
in dem Strom der Leitung 37 auf etwa 28 % verringert. Unter diesen Bedingungen wird
mit einer Verweilzeit von etwa 1,5 Std. in der ersten Hydrolysiervorrichtung 39
eine Hydrolyse erzielt, die Ausreichend f³r die Herstellung von 95 %-ig reinem m-Xylol
ist. Die Säureschicht aus der ersten Hydrolysiervorrichtung 39 wird durch Leitung
47 und rme -austauscher 43 der zweiten Hydrolysiervorrichtung 48 zugef³hrt.
-
Im Wårmeaustauscher 43 wird diese Säureschicht auf z. B. 191°C erhitzt,
um die Hydrolyse in der zweiten Hydrolysiervorrichtung 48 zu erleichtern. Eine Verweilzeit
von etwa zwei Stunden in der zweiten Hydrolysiervorrichtung 48 reicht aus, um die
restlichen Sulfonsäuren in dieser Saureschicht su hydrolysieren. Ein nur geringe
Mengen m-Xylol enthaltender Kohlenwasserstoffstrom wird von der zweiten Hydrolysiervorrichtung
48 durch Leitung 50 der Leitung 18 zugef³hrt, wo er-wie bereits beschrieben-weiter
bearbeitet wird. Aus der zweiten Hydrolysiervorrichtung 48 wird durch Leitung 49
Schwefelsäure mit z. B. 55 %-iger Konzentration gewonnen.
-
Aus der ersten Hydrolysiervorrichtung 39 wird ein Hydrolyseprodukt
durch Leitung 41 einer Ublichen Destillationsanlage 42 zugeleitet. In der Destillationsanlage
42 werden Polymere und Farbkorper in kleiner Menge abgetrennt und durch Leitung
45 abgezogen, durch Leitung 46 wird ein nutzbarer Produktstrom aus m-Xylol wenigstens
95 %-iger Reinheit abgezogen.
-
.
-
Die bisherige, ins einzelne gehende Beschreibung des Arbeitsganges
der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird durch-das folgende
Beispiel, das die Verfahrensbedingungen wõhrend eines typischen Arbeitsverlaufs
der gezeigten Ausf³hrungsform darstellt, besser ver-Stõndlich.
-
Beispiel 3 : Beschickung in Leitung 1 Die im Beispiel l angegebene
Beschickung.
-
Zur³ckgef³hrter Sõureschlamm in Leitung 3.....
-
File#geschwindigkeit etwa 19 Vol. zur³ckgef³hrter Schlamm/ Vol. BeschickunginLeitung'
1 ; 66#C, 81 % H2SO4-Konzentration.
-
Temperatur in Leitung 4 stromabwarts vom Wärmeaustauscher 5 ......
61#C.
-
Sõure in Leitung 7 .... 20 % rauchende H2SO4; (Fließgeschwindigkeit
entsprechend dem gewünschten Sulfonierungsgrad ausgewahlt).
-
Reaktor-Absetzbehõlter 9 ... Durchschnittstemperatur des Inhalts 66#C;
Verweilzeit je Inhalt 2 Std.
-
Durch Leitung 19 aus Reaktor-Absetzbehälter 9 abgezogener nutzbarer
Saureproduktschlamm ...
-
(Pließgeschwindigkeit etwa 0, 4 Vol Schlamm je Vol. Beschickung in
Leitung 1; enthõlt als m-Xylolsulfonsäure 49 % des m-Xylols, das durch Leitung l
in die Anlage ihrt wurde, wobei die m-Xylolsulfonsäure 86 % der insgesamt in L eitung
19 enthaltenen Sulfonsõuren ausmacht).
-
Leitung 19, stromabwõrts von dem Punkt an, wo durch Leitung 20 Wasser
zugefügt wird ........
-
70 % H2SO4-Konzentration; enthõlt etwa 6, 5 gel~stes Íl.
-
Leitung 37, stromaufwarts vom rmeaustauscher 40 ..
-
107#C; ;enthältwenigeralsl% gelöstes 01.
-
Wasserdampfdestillation 25 ... Gef³llte Gegenstromdestillationssalage.
-
Leitung 37, stromabwõrts von des Punkt an, wo durch Leitung 38 Wasser
zugef³hrt wird ..........
-
154#C, 28 % H2SO4-Konzentration.
-
Erste Hydrolysiervorrichtung 39 .....
-
1,5 Std. Verweilzeit für den Inhal ; 75 %-ige Hydrolyse der im Volumen
enthaltenen Sulfonaõuren.
-
Leitung 47, stromabwõrts soo Wärmeaustauscher 43..... 191 C.
-
Zweite Hydrolysier-Vorrichtung 48........
-
2,0 btd. Verweilseit ir den Inhalt ; im wesentlichen vollstandige
Hydrolyse der in Volumen enthaltenen Sulfonsäuren.
-
Leitung 49 ...... 55 % H2SO4, gewonnen zur nachfolgenden Verstõrkung;
Flie#ge -schwindigkeit etwa 0,38 Vol./Vol.
-
Beschickung in Leitung 1.
-
Leitung 46 ...... 95 %-iges reines m-Xylol; Flie#geschwindigkeietwa
0, 19 Vol./Vol. Beschickung in Leitung 1.
-
Leitung 56 ..... Kolhenwasserstoffe, die 34 Vol.% m-Xylol, 22 Vol.
% p-Xylol, 9 Vol. % o-Xylol, 19 Vol. % ~thylbenzol und 16 Vol. % Nicht-Aromaten
enthalten ; FlieBgeschwindigkeit etwa 0, 77 Vol./ Vol. Beschickung in Leitung 1.
-
Aus dem Vorhergehenden wird ersichtlich, daß im Gegensatz zu den
bisherigen Verfahren der gr~#te Teil der Sulfonierung im erfindungsgemõ#en Verfahren
in Abwesenheitvon verhõltnismõ#ig gro#en, in der Schicht 16 angesammelten Mengen
nicht sulfonierten Öles, das einen verhõltnismõ#ig geringen
m-Xylolgehalt
aufweist, vor sich geht. Dieses Arbeitsverfahren trait in großem Umfang zur Krhihung
der Selektivität der m-Xylolsulfonierung erung bei gleichem Solfonierungsgrad und
zu einer erhöhten wirksamen Ausnutzung der Säure bei, da die Saure nicht zur Sulfonierung
verhõltnismõ#ig gro#er Mengen unerw³nschter Isomerer des in der Schicht 16 vorhandenen
s-Xylols verwendet zu werden braucht. Diese verbesserten Ergebnisse werden weiterhin
durch die folgenden Beispiele 4 und 5 veranschaulicht, in denen jeweils die Versuche
in Labor-Anlagen kontinuierlich durchgeführt wurden ; die Anlage bestand aus einem
Reaktor-Absetzbehõlter 9, einer ersten Mischzone 2 und einer zweiten Mischzone 6,
die entsprechend der Zeichnung angeordnet und verbunden waren. Im Beispiel 4 wurde
der Inhalt des Reaktor-Absetzbehälters 9 ger³hrt, so daß der in Leitung 3 zur³ckgef³hrte
Strom ein Gemisch aus Sulfonsõuren und angesammeltem, nicht sulfoniertem Öl des
Reaktor-Absetzbehälters 9 enthalten und die Sulfonierung in der zweiten Mischzone
6 sich in Gegenwart von angesammeltem, nicht sulfoniertem Íl vollziehen mu#te ;
auf diese Weise wurde die bisherige Praxis nachgeahmt. Im Beispiel 5 wurde der Reaktor-Absetzbehõlter
9 nicht gerührt, so daß der in Leitung 3 zur³ckgeführte Strom erfindungsgemäß im
wesentlichen frei von nicht sulfoniertem Íl sein mußte. In allen Versuchen der beiden
Beispiele 4 und 5 bestand die Beschickung der Leitung 1 aus s folgender Zusammensetzung
: 45,7 Vol. % m-Xylol, 37, 1 Vol. % andere Cg-Isomere und 17,2 Vol. % Paraffine
; die vervendete Säure war 20 %-ige rauchende H2SO4 (in den Beispielen 4 und 5 auagedriickt
in õquivalenten Angaben f³r 100 %-ige H2SO4).
-
Verhõltnis der Molverhõltnis R³ckf³hrungs- Sulfonierungs-Versuch R9ckf³hrungs-
der Sõure von temp. der Lei- grad, in Bezug Nr. geschwindigkeit Leitung 7 zu tung
3 auf die insges. von Leitung 3 m-Xylol der in Leitung 1 zur Beschickungs-Leitung
1 sulfonierten geschw. von C8-Aromaten Leitung 1 Beispiel 4: 8 200 : 1 1,23 49#
29,3 Gew.% 10 200 : 1 1,37 68# 36,7 " 13 200 : 1 0,77 46# 20,3 " Biespiel 5: 11
200 : 1 1,45 77# 44,4 Gew.% 12 200 : 1 1,45 66# 41,5 " 15 200 : 1 0,90 68# 32,7
"
Wird der Sulfonierungsgrad für die Beispiele 4 und 5 gegen die
Selektivitõ aufgetragen, so erhElt man aus den entstandenen Kurven für gleiche Intervalle
des Sulfonierungsgrades die folgenden Belektivitäten : Beispiel 14 Beispiel 5 Sulfonierungsgrad
Selektivitõt, Gew.% 30 Gew. % 86,0 89, 0 35 " 84, 9 87, 7 40 " 83,7 86,3 45 " 82,
5 85,0 Aus diesen Daten f³r die Beispiele 4 und 5 geht hervor, daß die Selektivität
abfEllt, wenn der Sulfonierungsgrad ansteigt ; es ist ebenfalls ersichtlich, da#
das Verfahren der vorliegenden Erfindung (Beispiel 5) bei allen Daten bei einem
gegebenen Sulfonierungsgrad eine h~here Selektivität ergibt als das Verfahren (Beispiel
4), in dem die Sulfonierung in Gegenwart von angesammelten, nicht sulfoniertem Íl
durchgefi'dort wurde, um die Praxis der bisherigen Verfahren nachzuahmen.
-
Für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung ist es
vorteilhaft, wenn der zur³ckflie#ende Sõureschlaomatrom der Leitung 3 mit einer
Geschwindigkeit von wenigstens 10 Volumen SEureschlamm je Volumen Beschickang in
Leitung 1, vorzugsweise zwischen 15 und 20 Volumen zuriickge-. führer Strom je Volumen
Beschickung, fließt, da dann im wesentlichen die optimale m-Xylol-Sulfonierungsselektivitõt
erhalten werden kann. Dies wird durch das folgende Beispiel 6 veranschaulicht, in
dem Zahlen gezeigt werden, die von einer Reihe kontinuierlicher Versuche stammen,
die mit gleicher Beschickung und gleicher Versuchsanordnung wie die Beispiele 4
und 5 durchgefhrt wurden ; die erhaltenen Selektivitõten wurden einem gemeinsamen
Sulfonierungsgrad angepaßt und ergaben dann die aufgef³hrten Selektivitäten.
-
Beispiel 6: Verhältnis der Fließge-Belektivität der m-Xylolsulfoschwindigkeit
des zurück-nierung, ausgedrückt durch den geführten Stroms in Leitg. 3 Gehalt an
m-Xylolsulfonsõure zur Fließgeschwindigkeit d. in den insgesamt in Leitung 19 Beschickung
in Leitung 1 vorhandenen Sulfonsäuren.
-
3, 5 76, 4 Gew. % 4,5 77,6" 10,0 84,3 " 12, 0 84,9" 2Q, 0 85,1 200,
0 85,8" Aus dem Beispiel 6 geht hervor, da# nur ein kleiner Gewinn erzielt werden
kann, wenn das Verhõltnis der Fließgeschwindigkeit in Leitung 3 zur FlieBgeschwindigkeit
in Leitung 1 auf mehr als etwa 20 : 1 erhöht wird, angesichts der Kosten fEr das
Zurückpumpen ist 20 : 1 daher praktisch die obere Grenze, trotz der Tatsache, daß
die Zahlen einen Anstieg der m-Xylolsulfonierungsselektivität wenigstens bis zu
einem R³ckf³hrungsverhõltnis von 200 : 1 aufzeigen.
-
Mit den Ausdrücken"erste Nischzone 2"und"zweite Mischzone 6" sind
beliebige Vorrichtungen gemeint, die eine hochgradige Aufwirbelung erzengen kennen,
z. B. eine Serie von Prallblechen, Staurõnder und Venturi-Anschnitte. F³r den Fachmann
istesoffensichtlich,daßzu derartigen Vorrichtungen Pumpen, Prallblech-Abschnitte
in Wärmeaustauschern und dergl. geh~ren, die, wenn sie nur die erwünschte Vermischung
durch hochgradige Aufwirbelung hervorrufen können, nicht den Anforderungen gen³gen
m³ssen, die man an direkt zum Mischen bestimmte Verfahrensanlagen stellt. Die Rohrdurchmesser
der Leitangen zwischen den Mischzonen 2 und 6 und zwischen der Mischzone 6 und dem
Reaktor-Absetzbehälter 9 sollten vorzugsweise
so ausgewählt sein,
daß sie Fließgeschwindigkeiten erzeugen, die durch eine Reynolds-Zahl innerhalb
des turbulenten Bereiches gekennzeichnet sind. Ein kräftiges Vermischen ist insbesondere
in der zweiten Mischzone 6 erwunscht. Dieses Mischen, verbunden mit der Zugabe der
zuruckgeführten Sulfonsäuren und freien Säure in die vorherige Mischzone 2, vermindert
in der Mischzone 6 jene örtlichen und vorübergehenden hohen Säurekonzentrationen,
die sonst die m-Xylol-Sulfonierungsselektivität nachteilig beeinflussen wurden.
-
Aus der Beschreibung geht hervor, da# mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
m-Xylol hoher Reinheit aus Kohlenwasserstoffgemischen, die m-Xylol und wenigstens
ein anderes Xylolisomeres enthalten, mit hoher m-Xylol-Sulfonierungsselektivität
und einer wirksamen Ausnutzung der Säure hergestellt werden kann.