DE1418682C

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Publication number: DE1418682C
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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 77⁰C 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 Trennzone leitet und dort in eine erste, aus nicht sulfoniertem öl bestehende Schicht und eine zweite, aus Xylolsulfonsäuren bestehende Schicht, die im wesentlichen frei von nicht sulfoniertem Öl ist, trennt, einen Teil der zweiten Schicht in die erste Mischzone zurückführt und den anderen Teil der zweiten Schicht zur Verminderung der Schwefelsäurekonzentration mit Wasser verdünnt und dann zur Entfernung des gelösten, nicht sulfonierten Öls einer Wasserdampfdestillation unterwirft, das erhaltene entölte Produkt erneut mit Wasser verdünnt und unter Hydrolyse eines wesentlichen Teils der Sulfonsäuren und Bildung einer Säureschicht und einer m-Xylol-reichen Kohlenwasserstoffschicht einer ersten Hydrolyse unterwirft, aus der Kohlenwasserstoffschicht durch Destillation m-Xylol einer Reinheit von wenigstens 95% gewinnt, und die Sulfonsäuren der Säureschicht in einer zweiten Hydrolysestufe unter Bildung einer weiteren Säureschicht und einer m-Xylol-armen Kohlenwasserstoffschicht hydrolysiert.

Die selektive Sulfonierung wurde bereits in verschiedenen Verfahren zur Abtrennung von m-Xylol aus Gemischen mit anderen Xylolisomeren angewandt. Diese Verfahren beruhen 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 mäßig starken Schwefelsäure unter Bedingungen, die die vollständige Sulfonierung verhindern, so durchgeführt werden kann, daß ein wesentlicher Teil des m-Xylol-Gehalts des rohen Xylols gelöst oder sulfoniert wird, ohne daß etwa ein wesentlicher Teil der anderen Xylole gleichzeitig sulfoniert wird. Es ist ebenfalls bekannt, daß die bei dieser Sulfonierung entstandene Sulfonsäure von dem nicht sulfonierten öl abgetrennt werden kann, daß das abgetrennte, nicht sulfonierte öl zu einer weiteren Sulfonsäurefraktion sulfoniert werden kann und daß die in den beiden auf diese Weise hergestellten, verschiedenen Sulfonsäurefraktionen enthaltenen Xylole durch selektive Hydrolyse, fraktionierte Kristallisation oder einer Kombination dieser beiden Verfahren getrennt werden könnten.

Es ist offensichtlich, daß die Selektivität der Sulfonierung in bezug auf das im ursprünglichen Gemisch vorhandene m-Xylol ein wichtiger Faktor für die Bestimmung der Reinheit des gewonnenen m-Xylols ist. Erhöht sich der Prozentsatz der in den (bei der Sulfonierung entstandenen) Xylolsulfonsäuren enthaltenen m-XyloIsulfonsäure, so erhöhen 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 wünschen übrig, und die eingetretene Sulfonierung der unerwünschten Xylolisomeren bedingte einen wirkungslosen und kostspieligen Verbrauch an Säure

ίο und ergab einen schlechten Wirkungsgrad des Verfahrens. Angesichts der großen und wachsenden Nachfrage nach sehr reinem m-Xylol, d. h. m-Xylol von wenigstens 95°/oiger Reinheit, ist seine Herstellung durch ein einwandfrei arbeitendes Verfahren von großer Bedeutung. Dies gilt besonders für Verfahren, die im großen Maßstab durchgeführt werden und sehr reines m-Xylol für die Herstellung von beispielsweise Isophthalsäure liefern, die dann weiter zu Kunststoffen verarbeitet wird. Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein verbessertes Verfahren, bei dem die m-Xylol-Sulfonierungsselektivität in der Sulfonierungsstufe und die wirksame Ausnutzung der Säure hoch sind und nach dem m-Xylol von wenigstens 95 °/o'S^er Reinheit hergestellt werden kann.

Bei dem Verfahren der Erfindung kann die Be-• Schickung etwa 20 bis 80 Volumprozent m-Xylol enthalten. Das Verfahren eignet sich besonders gut zur Herstellung eines sehr reinen m-Xylols aus Beschickungen mit einem m-Xylol-Gehalt von etwa 35 bis 70 Volumprozent. Die für das Verfahren verwendeten Beschickungen können z. B. von hydroformierten, nichtaromatischen . Erdölfraktionen stammen. Der Gehalt an unerwünschten Xylolisomeren in diesen Beschickungen kann vor der Anwendung des vorliegenden Verfahrens durch übliche Verfahren verringert werden. Zum Beispiel kann der o-Xylol-Gehalt · durch Destillation verringert werden; m-Xylol und p-Xylol können jedoch durch die zur Zeit bekannten Destillationsverfahren nicht in wirtschaftlicher Weise getrennt werden. Die Zusammensetzung typischer Beschickungen, wie sie im Verfahren der Erfindung verwendet werden, sind folgende Beschickungen:

Nichtaromaten
Äthylbenzol ..

p-Xylol

m-Xylol

o-Xylol

Beschickung 1 Beschickung 2 Volumprozent

15,0
15,0
18,0
45,0
7,0

100,0

10,2
13,8
8,5
51,5
16,0

100,0

Das Verfahren der Erfindung wird durch die Zeichnung näher erläutert.

Entsprechend der Zeichnung wird die m-Xylol und wenigstens ein weiteres Xylolisomeres enthaltende Kohlenwasserstoffbeschickung durch die Leitung 1 in die erste Kontakt- oder Mischzone 2 geleitet, wo sie mit einem durch Leitung 3 vom Absetzbehälter 9 zurückgeführten Strom in Berührung gebracht wird, der Xylolsulfonsäuren, freie Säure und einen kleineren Gehalt an gelöstem, nicht sulfoniertem öl enthält. In der ersten Mischzone 2 werden der Beschickungsstrom und der zurückgeführte Strom kräftig miteinander vermischt, wobei der zurückgeführte Säurestrom mit m-Xylol angereichert wird. Die Arbeitsbedingungen

3 4

des Verfahrens werden so eingestellt, daß die Säure- schlamm befreiter Strom aus nicht sulfonierten öl konzentration und die Temperatur des Rückf ührungs- wird oben aus dem Absetzbehälter 9 durch die Leitung Stromes auf beispielsweise 81% H₂SO₄ bzw. 66'C ge- 18 abgezogen und einem Destillationssystein 55 zuhalten werden; dadurch verliert die Säure im wesent- geführt, in dem durch die Leitung 57 geringe Mengen liehen ihre Wirksamkeit als Sulfonierungsmittel, es 5 Polymerer und Farbstoffe entfernt werden. Das auf wird aber erreicht, daß sich die Säure vor der Sulfo- diese Weise gewonnene nicht sulfonierte öl wird durch nierung mit frischer konzentrierter Säure in einer die Leitung 56 abgezogen. '■■ nachfolgenden Stufe mit gelöstem m-Xylol anreichert. Ein Teil der Säureschicht 17 wird über einen durch Der aus der ersten Mischzone 2 abfließende Strom das Sperrglied 10 abgeteilten Nebenraum aus dem wird durch die Leitung 4 und den Wärmeaustauscher 5 io Absetzbehälter 9 abgezogen und in der Leitung 19 mit einer zweiten Kontakt- oder Mischzone 6 zugeführt. einem Wasserstrom aus der Leitung 20 zusammen-Durch den Wärmeaustauscher 5 wird der in Leitung 4 gebracht. Der abgezogene Strom enthält etwa 50% fließende Strom durch Wärmeentnahme gekühlt, um des m-Xylols der Beschickung als m-Xylolsulfonsäure. die Temperatur im Absetzbehälter 9 und damit in dem Die in dem Strom enthaltene m-Xylolsulfonsäure durch die Leitung3 fließenden Rückführungsstrom 15 macht etwa 85% der insgesamt im Strom enthaltenen zu regulieren. In der zweiten Mischzone 6 wird der Sulfonsäuren aus. Außerdem enthält der Strom auch aus der ersten Mischzone 2 abfließende Strom mit eine Menge gelöstes, nicht sulfoniertes Öl, das entfernt frischer konzentrierter Schwefelsäure, vorzugsweise werden muß, damit die Reinheit des m-Xylols, das Oleum, vermischt, deren Stärke und Menge ausrei- anschließend von der m-Xylolsulfonsäure abgetrennt chend ist, um den gewünschten Sulfonierungsgrad 20 wird, nicht nachteilig beeinflußt wird. Dieses nicht sicherzustellen. Es ergab sich, daß sich bei kräftigem sulfonierte Öl wird durch eine übliche Wasserdampf-Rühren in der zweiten Mischzone 6 ein wesentlicher destillationsanlage 25 von dem Strom abgezogen, Teil der insgesamt erwünschten Sulfonierung an der nachdem durch die Leitung 20 so viel Wasser zuge-Stelle oder nahe der Stelle, wo gerührt wird, vollzieht, führt wurde, daß die Konzentration der Schwefelsäure da die Reaktion sehr schnell vor sich geht. Es wurde 25 in der Leitung 19 auf etwa 70% abfiel. Der auf diese erwiesen, daß bis zu 50% der Gesamtumsetzung inner- Weise verdünnte Strom, der durch die Leitung 19 in halb der ersten Sekunde bei jeder Zugabe von frischer die Wasserdampfdestillationsanlage 25 gelangt, wird Säure zur Mischzone 6 erfolgt. Daraus ist ersichtlich, in dieser nach unten geleitet und trifft in der Destilladaß es in dem vorliegenden Verfahren möglich ist, tionsanlage 25 mit dem entgegenströmenden Wassereinen wesentlichen Teil der Sulfonierung durchzu- 30 dampf aus der Leitung 26 zusammen. Die Destillaführen, ohne daß die Berührung mit.dem nicht sulfo- tionsanlage 25, die eine übliche Gegenstrorhdampfnierten Öl im Absetzbehälter 9 erfolgt, wodurch die destillationsanlage sein kann, kann mittels eines m-Xylol-Sulfonierungsselektivität und die wirksame Evakuierungssystems 35, das den Druck im Kühler 28 Ausnutzung der Säure beträchtlich erhöht wird. Der und in der Destillationsanlage 25 über die Leitungen aus der zweiten Mischzone 6 abfließende Strom wird 35 30 und 36 verringert, auf einem bestimmten Druck ge-. durch die Leitung 8 in den Absetzbehälter 9 und mit halten werden. Die Geschwindigkeit, mit der der verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit, z. B. 0,6 bis Dampf durch die Leitung 26 in die Destillationsanlage 2,4 m/Min., besonders etwa 1,5 m/Min., durch diesen 25 eingeführt wird, kann auf einen Wert eingestellt geleitet. Das nicht sulfonierte öl fließt wegen seiner werden, der notwendig ist, um die Destillationsböden geringeren Dichte mit einer größeren Geschwindigkeit 40 auf der gewünschten Temperatur zu halten. Die im Absetzbehälter 9 aufwärts als die Säureschlamm- Kohlenwasserstoffe und der Dampf werden durch die phase. Der Absetzbehälter 9 dient drei verschiedenen Leitung 27 aus der Destillationsanlage 25 abgezogen Zwecken: . und in dem Kühler 28 kondensiert. Die kondensierten

Kohlenwasserstoffe werden dann vom Kühler 28

1. er dient zur Fortsetzung der Sulfonierungs- 45 durch die Leitung 29 in die Leitung 18 geleitet, wo sie umsetzung; — wie bereits beschrieben — weiterbehandelt werden.

2. er bietet dem nicht sulfonierten Öl eine genügende Der in der Destillationsanlage 25 zurückgebliebene Absetzzeit, um sich von der Säurephase abzu- Schlamm wird durch die Leitung 37 der ersten Hydroscheiden, und lysiervorrichtung 39 zugeleitet, nachdem er in dem

3. dient er dem entstandenen nutzbaren Säure- 5° Wärmeaustauscher 40 erhitzt und durch das durch schlamm als Absetzraum. . ^die Leitung 38 zugeführte Wasser so weit verdünnt

wurde, daß in der ersten Hydrolysiervorrichtung 39

Die Verweilzeit im Absetzbehälter 9 für den aus der innerhalb einer gewünschten Zeit eine bestimmte zweiten Mischzone 6 abfließenden Strom beträgt etwa Menge hydrolysiert wird. Der Strom in der Leitung 37 1 bis 3 Stunden, vorzugsweise etwa 2 Stunden. Im 55 wird beispielsweise durch den Wärmeaustauscher 40 Absetzbehälter 9 findet nur noch eine geringfügige auf etwa 154' C erhitzt und so viel Wasser durch die Sulfonierung der Xylole statt; der Hauptteil der ge- Leitung38 eingeleitet, daß sich die Schwefelsäurewünschten Sulfonierung wurde in der Zeit erzielt, in konzentration in der Leitung 37 auf etwa 28 % verder der aus der zweiten Mischzone 6 ausfließende ringert. Unter diesen Bedingungen wird mit einer Strom den Absetzbehälter 9 erreicht. Das nicht sulfo- 60 Verweilzeit von etwa 1,5 Stunden in der ersten Hydronierte öl steigt wegen seiner geringen Dichte nach lysiervorrichtung 39 eine, für die Herstellung von oben und bildet im Absetzbehälter 9 oberhalb der 95%ig reinem m-Xylol, ausreichende Hydrolyse erdarin befindlichen Säureschicht 17 die Schicht 16. zielt. Die Säureschicht aus der ersten Hydrolysier-Aus dem Absetzbehälter 9 wird der saure Rück- vorrichtung 39 wird durch die Leitung 47 und dem führungsstrom durch die Leitung 3 aus einem in der 65 Wärmeaustauscher 43 der zweiten Hydrolysiervor-Säureschicht 17 durch das Sperrglied 15 gebildeten richtung 48 zugeführt. Im Wärmeaustauscher 43 wird Auffangraum abgezogen, wobei das Sperrglied eine diese Säureschicht auf beispielsweise 191⁰C erhitzt, unnötige Aufwirbelung verhindert. Ein vom Säure- um die Hydrolyse in der zweiten Hydrolysiervorrich-

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tung 48 zu erleichtern. Eine Verweilzeit von etwa Erste Hydrolysiervorrichtung 39
2 Stunden in der zweiten Hydrolysiervorrichtung48 1,5 Stunden Verweilzeit für den Inhalt; 75%ige

reicht aus, um die restlichen Sulfonsäuren in dieser Hydrolyse der enthaltenen Sulfonsäuren

Säureschicht zu hydrolysieren. Ein nur geringe Mengen

m-Xylol enthaltender Kohlenwasserstoffstrom wird s Leitung 47, stromabwärts vom Wärmeaustauscher 43 von der zweiten Hydrolysiervorrichtung 48 durch die 191⁰C

Leitung 50 der Leitung 18 zugeführt, wo er — wie bereits beschrieben — weiter verarbeitet wird. Aus der Zweite Hydrolysiervorrichtung 48
zweiten Hydrolysiervorrichtung 48 wird durch die 2,0 Stunden Verweilzeit für den Inhalt; im wesent-

Leitung 49 Schwefelsäure mit beispielsweise einer io liehen vollständige Hydrolyse der enthaltenen Konzentration von 55% abgezogen. Sulfonsäuren

Aus der ersten Hydrolysiervorrichtung 39 wird ein .

Hydrolyseprodukt durch die Leitung 41 einer üblichen Leitung 49

Destillationsanlage42 zugeleitet. In der Destillations- 55%, H₂SO₄, gewonnen zur nachfolgenden Veranlage 42 werden kleine Mengen Polymere und Färb- 15 Stärkung; Fließgeschwindigkeit etwa 0,38 Volumen körper abgetrennt und durch die Leitung 45 abge- je Volumen Beschickung in Leitung 1

zogen; durch die Leitung 46 wird m-Xylol mit wenig- Leitung 46
stens 95%iger Reinheit erhalten. „,„, . . _v , , _.. . ...·,·

Die Beschreibung des Arbeitsganges der dargestell- ⁹⁵ °^f * «ines m-Xylol; Fließgeschwindigkeit

ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ₂₀ [^twa 0,19 Volumen je Volumen Besch.ckung in wird durch das folgende Beispiel weiter erläutert. ^un&

Leitung 56

B e i s ρ i e 1 1 Kohlenwasserstoffe, die 34 Volumprozent m-Xylol,

22 Volumprozent p-Xylol, 9 Volumprozent

Beschickung in Leitung 1 25. o-Xylol, 19 Volumprozent Äthylbenzol und

Die Beschickung 1 . 16 Volumprozent Nichtaromaten enthalten; Fließ

geschwindigkeit etwa 0,77 Volumen je Volumen

Zurückgeführter Säureschlamm in Leitung 3 Beschickung in Leitung 1

Fließgeschwindigkeit etwa 19 Volumen zurückgeführter Schlamm je Volumen Beschickung in 3° Aus dem Beispiel wird ersichtlich, daß im Gegensatz in Leitung 1; 66" C, 81 °/o H_tS0₄-Konzentration zu den bisherigen Verfahren der größte Teil der Sulfonierung im Verfahren der Erfindung in Abwesenheit

Temperatur in Leitung 4 stromabwärts vom Wärme- _Von verhältnismäßig großen, in der Schicht 16 ange-

austauscher 5 sammelten Mengen nicht sulfonierten Öles, das einen

61⁰C 35 verhältnismäßig geringen m-Xylolgehalt hat, vor sich

geht. Diese Arbeitsweise trägt in großem Umfang zur

Säure in Leitung 7 Erhöhung der Selektivität der m-Xylolsulfonierung

20% rauchende H₁SO₄; Fließgeschwindigkeit bei gleichem Sulfonierungsgrad und zu einer erhöhten entsprechend dem gewünschten Sulfonierungs- wirksamen Ausnutzung der Säure bei. da die Säure grad ausgewählt 4° nicht zur Sulfonierung verhältnismäßig großer Mengen

unerwünschter Isomerer in der Schicht 16 verwendet

Absetzbehälter 9 wird. Diese verbesserten Ergebnisse werden weiterbin

Durchschnittstemperatur des Inhalts 66" C; Ver- durch die folgenden Beispiele 2 und 3 veranschaulicht, weilzeit je Inhalt 2 Stunden in denen jeweils die Versuche in Laboranlagen konti-

45 nuierlich durchgeführt wurden; die Anlage bestand

Durch Leitung 19 aus Absetzbehälter 9 abgezogener _{aus e}j_ncm Absetzbehälter 9, einer ersten Mischzone 2 nutzbarer Säurcproduktschlamm und einer zweiten Mischzone 6. die entsprechend der

Fließgeschwindigkeit etwa 0,4 Volumen Schlamm Zeichnung angeordnet und verbunden waren,
je Volumen Beschickung in Leitung 1; enthält

■ als m-Xylolsulfonsäure 49 ° ₀ des m-Xylols. das 5< > B e i s ρ i c 1 2

durch Leitung 1 in die Anlage eingeführt wurde,

wobei die m-Xylolsulfonsäure 86% der insgesamt Der Inhalt des Absetzbehälters 9 wurde gerührt, so

in Leitung 19 enthaltenen Sulfonsäuren ausmacht daß der in Leitung 3 zurückgeführte Strom ein Gemisch aus Sulfonsäuren und angesammeltem, nicht

Leitung 19, stromabwärts von dem Punkt, wo durch _5S sulfonierten! öl des Absetzbehälters 9 enthält und die

Leitung 20 Wasser zugefügt wird . Sulfonierung in der zweiten Mischzone 6 sich in

70% H,SO₄-Konzentration, enthält etwa 6,5% Gegenwart von angesammeltem, nicht sulfoniertem öl

gelöstes öl vollziehen mußte; auf diese Weise wurde die bisherige

Praxis nachgeahmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind

Leitung 37, stromaufwärts vom Wärmeaustauscher 40 60 aus der Tabelle zu ersehen.
107-C; enthält weniger als 1 % gelöstes öl

Wasserdampfdestillation 25 B e 1 s ρ 1 e 1 3

Gefüllte Gegenstromdestillationsanlage Der Absetzbehälter 9 wurde nicht gerührt, so daß

65 der in Leitung 3 zurückgeführte Strom eifindungs-

Leitung 37. stromabwärts von dem Punkt, wo durch gemäß im wesentlichen frei von nicht sulfoniertem öl Leitung 38 Wasser zugeführt wird ^i_n mußte. Die erhaltenen Ergebnisse sind aus der

154-C, 28% HjSOi-Konzentration Tabelle zu ersehen.

In allen Versuchen der Beispiele 2 und 3 hatte die Beschickung der Leitung 1 folgende Zusammensetzung: 45,7 Volumprozent m-Xylol, 37,1 Volumprozent andere C₈-Isomere und 17,2 Volumprozent Paraffine; die verwendete Säure war 20 %>S^e rauchende H₂SO₄ (in den Beispielen 2 und 3 ausgedrückt in äquivalenten

Angaben für 100°/₀ige H₂SO₄)

Verhältnis der RückfUhrungsgeschwindigkeit
von Leitung 3 zur
Beschickungsgeschwindigkeit
von Leitung 1

Molverhältnis
der Säure

von Leitung 7
zu m-Xylol

der Leitung 1

Rückführungstemperatur der Leitung Sulfonierungsgrad,

in bezug auf die

insgesamt in Leitung 1

sulfonierten C,-Aromaten

Selektivität,

bezogen auf den

m-Xylolsulfonsäuregehalt

der insgesamt

in Leitung 19

vorhandenen Cj-Aromaten

	1,23	Beispiel 2	29,3 Gewichtsprozent
200 : 1	1,37	49⁰C	36,7 Gewichtsprozent
200: 1	0,77	68⁰C	20,3 Gewichtsprozent
200: 1		46⁰C
	1,45	Beispiel 3	44,4 Gewichtsprozent
200: 1	1,45	77° C	41,5 Gewichtsprozent
200: 1	0,90	66⁰C	32,7 Gewichtsprozent
200: 1	68°C

85,9 Gewichtsprozent 84,5 Gewichtsprozent 88,3 Gewichtsprozent

84,7 Gewichtsprozent 86,4 Gewichtsprozent 88,3 Gewichtsprozent

Wird der Sulfonierungsgrad bei den Beispielen 2 und 3 gegen die Selektivität aufgetragen, so erhält man aus den entstandenen Kurven für gleiche Intervalle des Sulfonierungsgrades die folgenden Selektivitäten:

Sulfonierungsgrad	Beispiel 2 Seiek	Beispiel 3 tivität	89,0
Gewichtsprozent	Gewichtsprozent	87,7
30	86,0	86,3
35	84,9	85,0
40	83,7
45	82,5

Aus diesen Daten der Beispiele 2 und 3 geht hervor, daß die Selektivität abfällt, wenn der Sulfonierungsgrad ansteigt, Es ist ebenfalls ersichtlich, daß beim Verfahren der Erfindung (Beispiel 3) bei allen Sulfonierungsgraden sich eine höhere Selektivität ergibt als bei den bekannten Verfahren (Beispiel 2), in dem die Sulfonierung in Gegenwart von angesammeltem, nicht sulfoniertem öl durchgeführt wurde.

B e i s ρ i e 1 4

Für die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der zurückfließende Säureschlammstrom der Leitung 3 mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 10 Volumen Säureschlamm je Volumen Beschickung in Leitung 1, vorzugsweise zwischen 15 und 20 Volumen zurückgeführter Strom je Volumen Beschickung, fließt, da dann die optimale m-Xylol - SuIf onierungsselekti vität aufrechterhalten werden kann.

Die kontinuierlichen Versuche wurden nrt der gleichen Beschickung und in der gleichen Versuchsanordnung wie in den Beispielen 2 und 3 durchgeführt; die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Werte wurden aus den Ergebnissen der kontinuierlichen Versuche, bezogen auf einen gemeinsamen Umwandlungsgrad, erhalten.

Verhältnis der Fließgeschwindigkeit des zurückgeführten Stroms 30 in Leitung 3 zur Fließgeschwindigkeit der Beschickung in Leitung 1	Selektivität der m-Xylolsulfonierung, ausgedrückt durch den Gehalt an m-Xylolsulfon- säure in den insgesamt in Leitung 19 vorhandenen Sulfonsäuren
V/V	Gewichtsprozent
35 3,5	76,4
4,5	77,6
10,0	84,3
12,0	84,9
40 20,0	85,1
200,0	85,8

Das Beispiel 4 zeigt, daß nur ein kleiner Vorteil erzielt werden kann, wenn das Verhältnis der Fließgeschwindigkeit in Leitung 3 zur Fließgeschwindigkeit in Leitung 1 auf mehr als etwa 20:1 erhöht wird. Daher ist 20:1 ein brauchbares Rückflußverhältnis, wenn man andererseits die Kosten für das Zurückpumpen berücksichtigt.

Als »erste Mischzone« 2 und »zweite Mischzone« 6 können beliebige Vorrichtungen verwendet werden, die eine hochgradige Durchmischung des Reaktionsgemisches gestatten, z. B. eine Serie von Prallblechen, Stauränder und Venturiabschnitte. Die Rohrdurchmesser der Leitungen zwischen den Mischzonen 2 und 6 und zwischen der Mischzone 6 und dem Absetzbehälter 9 sind so auszuwählen, daß sie Fließgeschwindigkeiten erzeugen, die durch eine Reynolds-Zahl innerhalb des turbulenten Bereiches gekennzeichnet sind. Ein kräftiges Vermischen ist besonders in der zweiten Mischzone 6 erwünscht. Dieses Mischen, verbunden mit der Zugabe der zurückgeführten Sulfonsäuren und freien Säure in die vorherige Mischzone 2, vermindert in der Mischzone 6 jene örtliche und vorübergehenden hohen Säurekonzentrationen, die sonst die m-Xylol-Sulfonierungsselektivität nachteilig beeinflußt.

009 635/29

Claims

Patentanspruch:

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, dadurch gekennzeichnet, daß man die Beschickung in einer ersten Mischzone kräftig mit Xylolsulfonsäuren und freier Säure mischt, die mit einer Temperatur von nicht mehr als 77⁰C 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 Trennzone leitet und dort in eine erste, aus nicht sulfoniertem öl bestehende Schicht

und eine zweite, aus Xylolsulfonsäuren bestehende Schicht, die im wesentlichen frei von nicht sulfoniertem öl ist, trennt, einen Teil der zweiten Schicht in die erste Mischzone zurückführt und den anderen Teil der zweiten Schicht zur Verminderung der Schwefelsäurekonzentration mit Wasser verdünnt und dann zur Entfernung des gelösten, nicht sulfonierten Öls einer Wasserdampfdestillation unterwirft, das erhaltene entölte Produkt erneut mit Wasser verdünnt und unter Hydrolyse eines wesentlichen Teils der Sulfonsäuren und Bildung einer Säureschicht und einer m-Xylol-reichen Kohlenwasserstoffschicht einer ersten Hydrolyse unterwirft, aus der Kohlenwasserstoffschicht durch Destillation m-Xylol einer Reinheit von wenigstens 95% gewinnt, und die Sulfonsäuren der Säureschicht in einer zweiten Hydrolysestufe unter Bildung einer weiteren Säureschicht und einer m-Xylolarmen Kohlenwasserstoff schicht hydrolysiert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen