DE1470684C3

DE1470684C3 - Kontinuierliches Verfahren zur gleichzeitigen Abtrennung von aroma tischen und normalaliphatischen Bestand teilen aus einem flussigen Kohlenwasser Stoffgemisch

Info

Publication number: DE1470684C3
Application number: DE1470684A
Authority: DE
Inventors: Donald Michael Bergenfield N.J. Ludlow; Norman Henry Villa Park Ill. Scott
Original assignee: Universal Oil Products Co
Current assignee: Universal Oil Products Co
Priority date: 1962-06-08
Filing date: 1963-06-07
Publication date: 1973-09-13
Also published as: DK115418B; FR1366233A; NL293774A; JPS4942646B1; DE1470684B2; US3205166A; GB1041469A; AT246889B; DE1470684A1

Description

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren /ur gleichzeitigen Abtrennung von aromatischen und normalaliphatischen Bestandteilen aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff gemisch mittels zweier Adsorptionsmittel mit unterschiedlicher Selektivität für die aromatischen und normalaliphatischen Bestandteile.

Aus der USA.-Patentschrift 2 985 589 ist zur Trennung eines Kohlenwasserstoffgemisches ein kontinuierliches Adsorptionsverfahren bekannt, bei dem ein Mischungsbestandteil in einer ersten von mehreren S in Reihe geschalteten Zonen einer ortsfesten Adsorbensmasse selektiv zurückgehalten und aus dieser Zone nichtadsorbierte Bestandteile abgezogen, mittels eines Desorbens in einer anderen Zone selektiv zurückgehaltener Bestandteil verdrängt und der Auslauf aus

ίο der Verdrängungszone teilweise in eine weitere Zone . zur Verdrängung restlicher Ausgangsmischung in die Adsorptionszone eingeleitet, zum anderen Teil aus der Adsorbensmasse als Verfahrensprodukt abgezogen wird, alle in den Verarbeitungszonen fließenden Stoffe in derselben Richtung geführt werden und die Einführungsstelle der Ausgangsmischung, die Abzugsstelle des Auslaufes aus der Adsorptionszone, die Einführungsstelle des Desorbens und die Abzugsstelle des Auslaufes aus der Verdrängungszone periodisch um eine gleiche Teilstrecke in Richtung des fließenden ».. Stromes weitergeschaltet werden. Bei dem Verfahren der genannten USA.-Patentschrift besteht die Besonder- / heit, daß in Fließrichtung hinter der Adsorptionszone *■ und vor der Verdrängungszone eine Rektifizierzone eingeschaltet ist, die in der Adsorptionszone nicht zurückgehaltenen Bestandteil (Raffinat) auffängt, daß sämtliche Verarbeitungszonen in ununterbrochener Reihe ständig im Kreis durchflossen werden, während kontinuierlich ein Anteil des Auslaufes aus der Adsorptionszone und ein Anteil des Auslaufes aus der Verdrängungszone aus der ortsfesten Adsorbensmasse abgezogen werden, und daß die periodische Weiterschaltung der Einführungs- und Abzugsstellen erfolgt, bevor die Aufnahmefähigkeit der Adsorptionszone für den adsorbierbaren Bestandteil erschöpft ist und bevor nichtadsorbierter Bestandteil aus der Rektifizierzone zur Verdrängungszone übertritt.

Während das bekannte Verfahren sich nur mit der Abtrennung einer Kohlenwasserstoffart aus einem Gemisch mit einer zweiten Kohlenwasserstoffart befaßt, betrifft die Erfindung ein kontinuierliches Kreislaufadsorptionsverfahren, bei dem zwei Kohlenwasserstoffarten, nämlich n-aliphatische Kohlenwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe, \ von einer oder mehreren dritten Kohlenwasserstoffarten abgetrennt werden sollen.

Bei der bekannten Trennung von n-aliphatischen und aromatischen Bestandteilen aus derartigen Kohlenwasserstoffgemischen muß in mehreren aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen gearbeitet werden. In der ersten Stufe werden die normalaliphatischen Bestandteile aus dem Ausgangsgemisch in einem Adsorptionsverfahren entfernt, wobei man vorzugsweise 5 A-MoIekularsiebe von der Art eines Metallaluminiumsilikats mit Poren von 4 bis etwa.6 Ä mittleren Durchmessers verwendet. Diese Adsorbentien nehmen die geradkettigen Bestandteile des Gemisches in ihrer Porenstruktur auf, stoßen aber die verzweigten und zyklischen Bestandteile ab, die das Raffinat bilden. Die in der Beschickung vorhandenen aromatischen Bestandteile werden durch Zurückhaltung auf einem gesonderten Adsorbens aus der Ausgangsbeschickung abgetrennt. Daher erforderten die bisher zur Abtrennung von aromatischen und normalaliphatischen Bestandteilen eines Kohlenwasserstoffgemisches verwendeten Verfahren mindestens zwei vollständig getrennte Arbeitsgänge.

Ein Metallaluminiumsilikat (Molekularsieb) mit

Poren, in denen der mittlere Durchmesser weniger als 10, aber mehr als 6 Ä, beträgt, ist zur Gewinnung der aromatischen Bestandteile brauchbar.

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur gleichzeitigen Abtrennung der n-aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe aus einem Kohlenwasserstoffgemisch, das zusätzlich z. B. Kohlenwasserstoffe mit verzweigter Kette und/oder naphthenische Kohlenwasserstoffe enthält, wobei die beiden abgetrennten Bestandteile aber getrennt abgeführt und trotz dieser Vereinfachung des Verfahrensganges sowohl das Raffinat wie die beiden Desorbate in ausgezeichneter Reinheit erhalten werden. ■■'·.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß man das flüssige Kohlenwasserstoffgemisch durch eine langgestreckte, aus mehreren Einzelzonen bestehende Adsorptionsmasse aus den vermischten selektiven Adsorbentien leitet, wobei die Aromaten und n-Aliphaten in einer Adsorptionszone zurückgehalten werden, ein Anteil des anfallenden Raffinates aus" dem Verfahren abgezogen lind das restliche Raffinat durch die stromabwärts folgende Aromatendesorbensverdrängerzone geleitet, der aus dieser austretende Strom mit Desorbens für Aromaten versetzt, am Auslaß der Aromatendesorptionszone ein Anteil des Aromatehdesorbatstromes abgezogen und sein restlicher Teil durch die Alipbatendesorbensverdrängerzone geleitet, an ihrem Ende mit einem Aliphatendesorbens versetzt und die erhaltene Mischung durch d^e stromabwärts folgende n-Aliphatendesorptionszone geleitet, an ihrem Ende ein Anteil des n-Aliphatendesorbats abgezogen und sein Rest durch die stromabwärts folgende Ausgangsgemischverdrängerzone geleitet und der an deren Ende anfallende Strom mit dem Ausgangskohlenwasserstoffgemisch versetzt und durch die Adsorptionszone geleitet wird, und daß die Einführungsstellen für Ausgangskohlenwasserstoffgemisch und Desorbentien und die Abzugsstellen für Raffinat und Desorbat periodisch und gleiche Strecken der gesamten Adsorptionsmittelmasse in Strömungsrichtung weitergeschaltet werden.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist bei der Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit, im ganzen Kreislauf und bei der periodischen Weiterschaltung der Zuführungs- und Abzugsleitungen zu bedenken, daß grundsätzlich die Zwischenraumflüssigkeit in jedem Adsorbensbett während einer Schaltperiode zu 100 °/₀ verdrängt werden soll, bevor die Weiterschaltung in Abstromrichtung erfolgt. Jedoch ist diese Fließgeschwindigkeit nicht innerhalb der gesamten Adsorbersäule mit ihren zahlreichen Betten völlig gleichmäßig zu halten, sondern ,es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß die Fließgeschwindigkeit der aus der Raffinatverdrängerzone zur Aromatendesorptionszone verdrängten, Flüssigkeit auf 60 bis 95% des gesamten Flüssigkeitsvolumens gehalten wird, das während jeder Schaltperiode durch die Raffinatverdrängerzone fließt, die Fließgeschwindigkeit der aus der Verdrängerzone des Aromatendesorbats zur n-Aliphatendesorptionszone verdrängten Flüssigkeit auf 80 bis 95°/₀ des während der Schaltperiode durch die Verdrängerzone des Aromatendesorbats fließenden Gesamtflüssigkeit gehalten und die Fließgeschwindigkeit der aus der Verdrängerzone des n-Aliphatendesorbats zur Adsorptionszone fließenden Flüssigkeit auf 110 bis 300°/₀ des gesamten Flüssigkeitsvolumens gehalten wird, das während der Schaltperiode durch die Verdrängerzone für das n-Aliphatendesorbat fließt.

Die Desorbentien für die Aromaten und für die n-Aliphaten sollen im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung haben oder aus demselben Material bestehen, wie die zu desorbierenden Bestandteile. Aus den Adsorbensporen wird das Adsorbat verdrängt, und die Verdrängungskraft entspricht der Molanzahl in der Zwischenraumflüssigkeit im Verhältnis zu der Molanzahl an Bestandteil innerhalb der Molekularsiebporen. Zur Adsorption der Aromaten kann an

ίο Stelle eines Molekularsiebes auch Aktivkohle oder Kieselsäuregel verwendet werden, besonders wenn das Desorbens der Aromatendesorptionszone bei etwas höherer Temperatur zugeführt wird als die Temperatur der Aromatenadsorption. Ob-also ein gemeinsam für Normalaliphaten- und Aromatendesorption verwendetes Desorbens erhitzt werden muß oder bei derselben Temperatur zu den getrennten Desorptionszonen zugeleitet werden kann, hängt von der Art des zur Trennung der aromatischen Bestandteile verwendeten Adsorbens ab. Da die Desorption sowohl der Normalaliphaten als auch der Aromaten leichter und mit geringeren Fließgeschwindigkeiten von Desorbens vor sich geht, wenn das Desorbens vor seinem Eintritt in die Desorptionszonen erhitzt wird, ist es zweckmäßig ,das Desorbens für jede Zone zu erhitzen, so daß eine gemeinsame Zufuhrquelle verwendet werden kann.

In anderen Fällen kann das für die Desorption der Aromaten verwendete Desorbens ein andererer aro-.

matischer Kohlenwasserstoff, vorzugsweise von niedrigerem Molekulargewicht, sein. Bei der Behandlung einer Leuchtölfraktion zwecks Gewinnung von bizyklischen Aromaten und bzw. oder mit Polyalkyl substituierten oder mit langkettigem Alkyl substituierten, einkernigen, aromatischen Kohlenwasserstoffen oder bei der Gewinnung eines mit Monoalkyl oder Polyalkyl substituierten Aromaten aus einer niedriger siedenden Beschickung, wie einer Schwerbenzinfraktion von Erdöl, kann also das Desorbens für die Aromaten ein aromatischer Kohlenwasserstoff, wie Benzol, sein, der den Vorteil gegenüber anderen aromatischen Desorbentien hat, daß er sich leichter von dem Aromatendesorbat . durch fraktionierte Destillation aus dem Desorbatstrom abtrennen läßt.

Im allgemeinen erweist es sich als zweckmäßig, daß das eine Desorbens aus einem niedrigermolekularen, flüchtigeren Kohlenwasserstoff derselben Art wie der eine Adsorbatbestandteil und das andere Desorbens aus einem niedrigermolekularen, flüchtigeren Kohlenwasserstoff derselben Art wie der andere Adsorbatbestandteil besteht, wobei zweckmäßig das erste und das zweite Desorbens mit Geschwindigkeiten von 1,5 bis 30 Mol, vorzugsweise 5 bis 20 Mol je Mol Adsorbatbestandteil in den beiden Desorptionszonen geführt werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man die zusätzliche Maßnahme, daß eine aus dem n-aliphatischen Adsorbatbestandteil bestehende Flüssigkeit oder ein aliphatischer Kohlenwasserstoff von niedrigerem Molekulargewicht als dieser dem Auslauf aus der Verdrängerzone für das n-Aliphatendesorbat als Spülflüssigkeit zugesetzt wird, bevor der vereinigte Strom in die Adsorptionszone eintritt. Hierdurch wird mit besonderer Sicherheit erreicht, daß alles aus der vorhergehenden Schaltperiode noch in dem letzten Bett vorhandene Ausgangskohlenwasserstoffgemisch in die jetzt wirksame Adsorptionszone überführt wird.

Die Bedingungen, unter denen das Verfahren der Erfindung ausgeführt wird, hängen von der Art der Beschickung, des Adsorbens und von der erforderlichen Reinheit des Produktes ab. Arbeitet man in flüssiger Phase unter Verwendung einer normalerweise flüssigen Beschickung, so wird der Druck in der Adsorbersäule wesentlich geringer gehalten, als wenn man in der Gasphase arbeitet, wesentlich geringer, vor allem gegenüber dem "Druck, der aufgewandt werden muß, wenn man eine normalerweise gasförmige Beschickung in flüssiger Phase verwendet. Beispielsweise wird das Beschickungsmaterial gewöhnlich in dampfförmigem Zustand in die Kolonne eingebracht, wenn ihre Komponenten weniger als 4 Kohlenstoffatome pro Molekül besitzen, besonders beim Arbeiten mit Temperaturen über 50⁰C, jedoch wird man vorzugsweise dann in flüssiger Phase arbeiten, wenn die Beschickung ein höheres Durchschnittsmolekulargewicht besitzt und der Prozeß bei Temperaturen unter den kritischen Temperaturen abläuft. Beim Arbeiten in der .Gasphase kann die Temperatur zwischen 30 und 300⁰C variieren, die Drücke können zwischen Atmosphärendruck und 10 Atmosphären liegen. Typische Bedingungen für Arbeiten in flüssiger Phase sind Temperaturen von 0 bis etwa 150⁰C und Drücke von Atmosphärendruck bis 30 Atmosphären. Arbeitet man in der Gasphase, so hält man die Einströmgeschwindigkeit des Beschickungsmaterials in die Säule geringer als die Geschwindigkeit, mit der die Adsorbensteilchen durchströmt werden, z. B. wenn die Kontaktzonen nicht vollständig mit festem Adsorbens angefüllt sind, und vorzugsweise auf einer Geschwindigkeit nicht über etwa 5 Volumteilen an Beschickungsmaterial pro Volumteil Adsorbens pro Minute. Arbeitet man jedoch in flüssiger Phase, so ist die Beschickungsgeschwindigkeit vorzugsweise nicht wesentlich größer als 1,5 Volumteile an frischem Beschickungsmaterial pro Volumteil Adsorbens pro Bett pro Minute bei relativ größkornigen Teilchen des Adsorbens und zwischen 0,1 bis 1,0 Volumteil an Beschickungsmaterial pro Volumteil Adsorbens pro Bett pro Minute bei kleineren Adsorbensteilchen, wobei jeweils nur ein Bett der Adsorptionszone zugleich mit frischem, regeneriertem Adsorbens beschickt wird. Diese Geschwindigkeiten hängen natürlich auch von der Tiefe und dem Durchmesser der Betten ab sowie von anderen Faktoren, die von der Bauart der Apparatur und den in der Säule eingehaltenen Verfahrensbedingungen abhängig sind.

Beispiel

Es wird eine Mischung von 25 Gewichtsprozent Xylolgemisch, 35 Gewichtsprozent n-Nonan und 40 Gewichtsprozent 2,4-Dimethylheptan hergestellt. Da eine solche Mischung im wesentlichen konstant siedet, ist sie schwierig zu trennen, es sei denn, daß sie in Anwesenheit eines Lösungsmittels oder in einer Destillierkolonne mit vielen Böden und mit hohem Rückflußverhältnis destilliert wird. In gleicher Weise können gemäß der Erfindung auch natürlich vorkommende Kohlenwasserstoffgemische, wie Erdölfraktionen, zerlegt werden.

Zur Durchführung wird eine Adsorptionskolonne mit 24 übereinander angeordneten festen Adsorbensbcltcn verwendet, die die Funktion von sechs Arbeitszonen erfüllen und nacheinander in aufsteigendem Strom durchflossen werden. Als Adsorbens wird eine Mischung aus Aktivkohle und 5A-Molekülsieben verwendet. Die Aktivkohle adsorbiert selektiv Xylole und das Molekularsieb selektiv n-Nonan. Die Aktivkohle hat eine Korngröße im Bereich von 600 bis 300 μ. Das Molekularsieb, das bis zu 60 Gewichtsprozent der Adsorbensmischung ausmacht, hat eine Korngröße von 840 bis 300 μ. Es besteht aus mit Calcium ausgetauschtem Natriumaluminiumsilikat und einem Tonbindemittel. 90°/₀ der kugeligen Teilchen haben eine Größe von 700 bis 600 μ. ' .

ίο In der Zeichnung ist eine entsprechende Adsorptions·; anlage dargestellt, in der allerdings nur 20 Betten eingezeichnet sind, während bei dem praktischen Versuch 24 derartige Betten verwendet wurden.

Statt der dargestellten voneinander getrennten Betten 51 bis 520, die durch Leitungsstutzen im Inneren der Kolonne 1 miteinander verbunden sind, kann die Säule 1 auch eine ununterbrochene Schicht des Adsorbensgemisches enthalten, und die Zonen ergeben sich durch die Einlaßstellen und Auslaßstellen

ao für die verschiedenen Ströme. Der Auslaß des obersten Betts 51 ist mit dem Einlaß des untersten Betts 520 durch die Leitung 11 verbunden, in die die Pumpe 2 eingefügt ist, um den erforderlichen Flüssigkeitsüberdruck zum Durchgang durch die Reihe von Adsorptionsbetten zu erzeugen.

Für den Wechsel der Ein-und Auslaßstellen für die verschiedenen Behandlungs- und Produktströme um gleiche Schritte in Fließrichtung während des Verfahrensablaufes ist eine Programmiereinrichtung erforderlich. Hierfür kann beispielsweise eine Rohrverzwei ganlage dienen, deren Rohre abwechselnd die verschiedenen ein- und abfließenden Ströme führen und mit Ventilen versehen sind. Elektrisch betätigte Schalter steuern die Ventile in Übereinstimmung mit elektrischen Signalen auf Grund eines vorher festgelegten Programms. Die Vielzahl solcher kleinen Ventile läßt sich jedoch vermeiden, wenn ein kreisförmiges Drehventil 3 mit einer ortsfesten Platte y4 und einer sich kontinuierlich oder schrittweise drehenden Platte B vorgesehen wird, die flüssigkeitsdicht gegenüber der Platte A drehbar ist. Ein solches Drehventil ist z.B. in der USA.-Patentschrift 3 040 777 beschrieben -und dargestellt.
Für den vorliegenden Zweck besitzt die Platte B mindestens sechs Durchgangskanäle für mindestens drei getrennte Einlaß- und mindestens drei getrennte Auslaßströme. Die verschiedenen Einlaß- und Auslaßleitungen der Trennsäule sind.an die Platte A angeschlossen; dadurch werden die Verbindungsleitungen zwischen jedem Bettenpaar abwechselnd zum Einlaß- und Auslaßpunkt für die verschiedenen Ströme gemacht. Die drehbare Platte wird stets in derselben Richtung bewegt, so'daß sich das gewünschte Fließprogramm ergibt. Nach vollem Umlauf der Platte B ist ein Zyklus des Verfahrens beendet und ein neuer beginnt.

Das Kohlenwasserstoff gemisch wird durch Leitung 4 mit einer durch Ventil 5 gesteuerten Geschwindigkeit eingebracht und im Wärmeaustauscher 6 auf die gewünschte Temperaturhöhe gebracht. Dann fließt es durch Leitung 7, Pumpe 8, Leitung 9, Drehventil 3 und Leitung 10 in die Kontaktsäule 1, um von unten in das Bett BS einzutreten. Hier vereinigt es sich mit dem aufwärts fließenden Strom aus dem Bett 56, dessen Zusammensetzung später beschrieben wird. Die Betten 51 bis 55 stellen die Adsorplionszonc dar. AdsorptionssUife und DesorptionssUifc werden vorzugsweise isotherm betrieben.

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Bevor das Kohlenwasserstoffgemisch eingeführt Im gleichen Augenblick, wo Ausgangsmischüng wird, wird das Adsorbensgemisch in der gesamten durch Leitung 10 in Bett 55 einfließt, wird Benzol Säule aktiviert, indem man in das unterste Bett auf als Aromatendesorbens kontinuierlich durch Leitung 316° C erhitzten Stickstoff einleitet und 10 Stunden 14a im Einlaßstutzendes Bettes 518 eingeführt. Das durch sämtliche Betten strömen läßt. Dann werden 5 Benzol kommt aus Leitung 17 mit Regelventil 18 über die Säule und die übrigen Teile der Apparatur mit das Drehventil 3 und vereinigt sich niit dem kontinutrockenem η-Butan bei 3,4 atm gefüllt. Darauf wird ierlichen Strom, der vom Bett 518 kommt. Dieser das Kohlenwasserstoffgemisch" bei 3,4 atm und etwa enthält verdrängte Zwischenraumflüssigkeit, die im 25°C durch Leitung 10 zugeführt. Der Trennungsgrad wesentlichen aus Benzol besteht, das in der vorherergibt sich aus der Strömungsgeschwindigkeit der io gehenden Schaltperiode als Desorbens in Beit 519 Beschickung und der Geschwindigkeit der Weiter- eingeleitet worden war.

schaltung des Ventiles3. Die Adsorptionsfähigkeit des Die Arqmatendesorptionszone besteht aus. den

Adsorbens wird abgesehen von Geschwindigkeits- Betten B18 bis 515. Durch das Ventil 18 in Leitung 17

faktoren durch dessen Kapazität bestimmt, die für wird die Einlaufgeschwindigkeit des Benzols in einem

Aktivkohle zwischen 1 und 1,5 Teilen Aktivkohle je 15 Bereich von 5:1 bis 20:1 Mol Desorbens je Mol

Teil Xylol und für das Molekularsieb zwischen 1,6 und Adsorbatfassungsvermögen des Bettes bzw. 10 Volum-

1,8 Teilen Molekularsieb je Gewichtsteil n-Nonan liegt. teile Benzol je Volumteil des in Bett 55 einfließenden

Das aus Bett Bl austretende Raffinat fließt über die XyIoIs bei der gleichen Temperatur wie die Adsorption, Leitung 11 und Pumpe 2 zum unteren Ende der Säule 1. und zwar bei z. B. 30^aC, gehalten, so daß ein isothermer Ein Anteil des Raffinates wird durch Leitung 13, *> Prozeß abläuft. Falls die Desorption jedoch bei höherer Drehventil 3 und Leitung 14 mit Ventil 15 abgezogen. Temperatur vorgenommen werden soll, kann das Das Ventil 15 regelt den Anteil, der in die aus den Aromatendesorbens im Erhitzer 19 entsprechend er-Betten 519 und 520 bestehende Verdrängerzone fließt. wärmt 'werden, von wo es durch Leitung 20 zur Das Raffinat ist frei von normalen und aromatischen Pumpe 21 fließt, die es auf einen so hohen Druck Kohlenwasserstoffen, wenn die Anlage im Gleich- 25 bringt, daß es nach Durchgang durch Leitung 16, gewicht arbeitet. Der Rückfluß zum Bett 20 wird so Ventil 3 und Leitung 14a mit dem gewünschten Druck eingestellt, daß während einer Schaltperiode die im in die Adsorbersäule eintritt. Eine Erhitzung des Bett 20 vorhandene Zwischenraumflüssigkeit durch Aromatendesorbens ist zweckmäßig, wenn es sich Raffinat verdrängt wird. Dadurch wird eine kontinu- um einen Paraffinkohlenwasserstoff, z. B. ein Isoierliche: und gleichförmige Raffinatqualität aufrecht- 3« paraffin, Cycloparaffin bzw. Normalparaffin, handelt, erhalten. Würde das Raffinat in die abstromseitigen das außerhalb des Siedebereidies der Ausgangs-Betten über die Verdrängerzone hinaus -fließen, so mischung siedet. Zur Desorption von Xyloi ist beiwürde es sich mit'normalaliphatischen bzw. aroma- spielsweise ein Gemisch von Normal- und Isohexan tischen Desorbatströmen vermischen. Aus diesen geeignet.

Gründen läßt man vorzugsweise ein etwas kleineres 35 In der Zone BIS bis 515 trifft das Aromaten-

Volumen an Raffinat in das Bett 20 fließen als das desorbens auf einen ansteigenden Gehalt an adsorbier-

Gesamtvolumen der Zwischenraumflüssigkeit des tem Xylol, wenn es aufwärts durch die Desorptions-

Bettes20. Die Menge des in Bett 20 fließenden Raf- zone fließt. Bevor der Zufluß von Aromatendesorbens

finates beträgt 60 bis 95%, vorzugsweise 80 bis 95°/₀ auf den Einlaß zum Bett 17 weitergeschaltet wird, ist der Zwischenraumflüssigkeit. 40 das Bett 518 vollständig desorbiert und die Zwischen-

2,4-Dimethylheptan wird als Raffinat aus Leitung 12 raumflüssigkeit in Bett 518 ist im wesentlichen zu einem Teil durch Leitung 13 über das Drehventil 3 Aromatendesorbens. Am Auslaß des Bettes 515 hat und Leitung 14 mit Ventil 15 abgezogen. Da in der der Strom den höchsten Xylolgehalt in der gesamten Adsorptionszone 51 bis 55 die Xylole der Ausgangs- Kontaktsäule 1; er wird an dieser Stelle ■ in zwei mischung das Benzoldesorbens, das in einem voraus- 45 Ströme geteilt. Ein Teil wird durch Leitung 22 abgehenden Verfahrensabschnitt auf die Aktivkohle gezogen, während der Rest kontinuierlich in einem adsorbiert worden war, und das n-Nonan das η-Pen- Verhältnis von 80 bis 95°/o der Zwischenraumflüssigtandesorbens aus den Poren des Molekularsiebes ver- keit während der Schaltperiode in Bett 514 eingeleitet drängt haben, befinden sich auch Anteile dieser yer- wird. Diese Fließgeschwindigkeit ist bestimmend für drängten Desorbentien in dem Raffinat. Durch Frak- 5<> die Reinheit des gewinnbaren Desorbats. Sie wird tionierung wird aus diesem 2,4-Dimethyiheptan mit geregelt durch das Ventil 23 in der Abzugsleitung 24 einer Reinheit gewonnen, die in der Tabelle angegeben für Aromatendesorbat. _;,
ist. Das bei der Destillation gewonnene Desorbens- Durch den in das Belt 514 eintretenden Teilst rom gemisch wird durch Fraktionierung in n-Pentan und wird die Zwischenraumflüssigkcit in das Bett 513 Benzolzerlegt,diebeidezurLeitungl7füraromatisches 55 verdrängt und die hierin enthaltene Zwischenraum-Desorbens bzw. zur Leitung 26 für aliphatisches flüssigkeit wird in das erste Belt 512 der Aliphaten-Desorbens zurückgeführt werden. ■·,·■·■ desorptionszone verdrängt. Gleichzeitig wird, während

Der erwähnte Raffinatkreislaufanteil wird aus Ausgangsmischling durch Leitung 10 in Bett 55 ein-Leitung 12 in die Verdrängerzone mit den Betten 519 fließt, von Leitung 26 mit Ventil 27 kommendes und 520 von unten eingeführt. Es entsteht eine ver- ^6o Pentangemisch" als Aliphatendesorbens durch Leitung hältnismäßig enge Gemischzone an der Raffinatfront, 31, Drehventil 3 und Leitung 25 zugeführt. Das aus weil die Flüssigkeiten wechelweise ineinander löslich gleichen Teilen Isopentan und Normalpentan besind. Die Tiefe dieser Frontzone erstreckt sich über ein stehende Aliphatendesorbens verdrängt das n-Nonan Drittel bis zur Hälfte eines Bettes. Wenn daher das aus den Poren des Molekularsiebes in der Aliphaten-Fließverhältnis auf etwa 95°/,, des Porenvolumetis 65 desorptionszone 59 bis 512. Die Mischung wird ebeneines Bettes gehalten wird, sind mehr als ein Bett, falls mit 30° C eingeführt, und es .wird eine Strömutnisz. B. 520 und 519, erforderlich, um die Frontzone geschwindigkeit eingestellt, die ein Molverhältnis von aufzunehmen. . n-Pentan zu n-Nonan wie 11:1 herstellt. In der

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Zeichnung umfaßt diese Zone vier Betten, jedoch eintreten. Es bliebe aber eine gewisse Menge Aus-

yerwendet man vorzugsweise sechs Betten in dieser gangsmischung in diesen Betten, zumindest in 56,

!Zone. . zurück, ohne im Prozeß wirklich zurückgewonnen zu

Die aus den Zwischenräumen von 513 in 512 über- werden. Wenn man die Zwischenraumflüssigkeit durch

tretende Flüsssigkeit besteht aus Pentan, das in der 5 Vermehrung des in 58 eintretenden Teilstromes zur

unmittelbar vorhergehenden Schaltperiode in das Adsorptionszone spülen würde, liefe dies darauf

Bett 513 eingeleitet worden war. hinaus, daß ein Teil des Aliphatendesorbatstromes in

Beim Eintritt in 512 besitzt der Strom den höchsten die Adsorptionszone von unten in 55 eintreten würde, Pentananteil und das Adsorbens den niedrigsten Gehalt wo dieses Desorbat und das Desorbens unnötigerweise an n-Nonan. Beim Durchgang durch die Betten 511 io die Beladung der Adsorptionszone mit n-Nonan und 510 zum Bett 59 kehrt sich das Verhältnis um, erhöhen würde. Ferner enthalten die Leitungen und und am Ausgang des Bettes 59 besitzt die Flüssigkeit Verteilungseinrichtungen, welche die Ausgangsmiden höchsten Anteil an n-Nonan in der gesamten schung zu 55 befördern und den Fluß .für das Ali-Säule 1. Ein Teil des Aliphatendesorbats wird durch phatendesorbat führen, einen Rest von Ausgangs-Leitung 32 abgezogen und der andere Teil fließt weiter 15 beschickung, der in dem Leitungssystem verbleibt, in Bett 58, das mit 57 zusammen die Verdrängerzone durch das vor der Umschaltung die Ausgangsbefür das Aliphatendesorbat darstellt. Der Abfluß durch Schickung zugeführt wurde, beispielsweise als die die Leitung 32 über das Drehventil 3 und Leitung 33 Ausgangsbeschickung dem Bett 59 zugeführt wurde, wird durch Einstellung des Ventils 34 geregelt. Die Durch die Ausspülung dieser Leitungsteile kann man dadurch erreichte Verteilung des Aliphatendesorbat- 20 Ausgangsbeschickung zur Adsorptionszone überstromes ist wesentlich für die Reinheit des zu ge- führen. Infolgedessen wird bei einer bevorzugten winnenden n-Nonans. Das durch Leitung 33 ab- Ausführungsform ein Spülstrom der als Aliphatenfließende Aliphatendesorbat wird fraktioniert destilliert, desorbens verwendeten Pentanmischung in den Ein- ■ um das n-Nonan vom Pentan zu trennen. Letzteres laß von B6 eingeführt, um die Innenkanäle des Drehkann unmittelbar durch Leitung 26 als Aliphaten- 25 ventiles 3 und der anschließenden Leitung von Ausdesorbens zurückgeführt werden. gangsbeschickung zu befreien. Die Strömungsge-

Das Strömungsverhältnis des Aliphatendesorbats schwindigkeit ist entsprechend einzustellen, daß nach

wird vorzugsweise auf eine solche Geschwindigkeit jeder Umschaltung eine vollständige Durchspülung

eingestellt, die ein etwas größeres Flüssigkeitsvolumen erfolgt. Die Spülflüssigkeit wird durch Leitung 35 mit

als die Zwischenraumflüssigkeit im Bett 58 während 30 Ventil 36 zugeführt und mittels Pumpe 37, Leitung 38

einer Umschaltperiode liefert. Die Zwischenraum- und Drehventil 3 auf den Einlaß von B6 geschaltet,

flüssigkeit in 58 wird also durch ein mindestens gleich Die dadurch verdrängte Ausgangsmischung vereinigt

großes Volumen an ankommender Aliphatendesorp- sich mit dem Zufluß durch Leitung 10 beim Eintritt

tionslösung wie das Volumen der Zwischenraum- in 55. Das bei der nächsten Weiterschaltung in B6

flüssigkeit im Bett 57 verdrängt und bei entsprechend 35 zurückbleibende Spülmittel läßt sich leicht durch

hoher Geschwindigkeit kann sogar die Flüssigkeit in Destillation von n-Nonan abtrennen, wenn nach den

Bett 56 durch ankommende Aliphatendesorbatlösung beiden nächsten Umschaltungen das Aliphatendesorbat

verdrängt werden. Zweckmäßig wird der Anteil des durch die Leitung zwischen den Betten 56 und 57

in 58 eintretenden Stromes so eingeregelt, daß er etwa abgeführt wird. Um eine vollständige Verdrängung

100 bis 300%, vorzugsweise 120 bis 180 %> der 40 von Ausgangsmaterial aus den Kanälen und Ver-

Zwischenraumflüssigkeit beträgt, 110 bis 130°/₀ hat bindungsleiturigen sicherzustellen und Rückmischung

sich als besonders zweckmäßig erwiesen. auszuschalten, wird das Strömungsverhältnis des-

Die von 58 nach 57 und gegebenenfalls auch B6 Spülstromes gewöhnlich so hoch gehalten, daß es

verdrängte Flüssigkeit befördert die Zwischenraum- zwischen 1,2 und 3,5 Volumteilen Spülmittel je Volum-

flüssigkeit aus dem letzten Bett in das erste Bett 55 45 teil Zwischenraumflüssigkeit in den Innenkanälen des

der Adsorptionszone. Da diese Zwischenraumflüssig- ■ Drehventiles und den Verbindungsleitungen ergibt,

keit weitgehend aus der Ausgangsmischung besteht, Während die vorstehend geschilderten Vorgänge

die in 56 während der vorhergehenden Schaltperiode ablaufen, rotiert die Drehplatte B des Ventils 3

zurückgeblieben ist, wird diese Ausgangsmischung langsam und kontinuierlich oder intermittierend,

kontinuierlich durch Verdrängung in die Adsorptions- 5° Nach einer durchschnittlichen Periode von 1,8 Minuten

zone zurückgewonnen und gleichzeitig durch die durch beginnt die Ausgangsmischung z. B. von 55 in 54

Leitung 10 eintretende Frischbeschickung in 55 einzuströmen. Der Zufluß nach B5 wird allmählich

weiterbefördert. geringer und nach 54 allmählich größer, bis volle

Da die Zwischenraumflüssigkeit in 58 durch Umschaltung erreicht ist. Die Durchgangszeit je Bett

Aliphatendesorbatflüssigkeit völlig verdrängt wird, 55 wird durch die Adsorptionskapazität der Aktivkohle

wird nach der nächsten Umschaltung durch Dreh- für Xylol und des Molekularsiebes für n-Nonan be-

ventil 3 der von 58 abgezogene Teilstrom dieselbe stimmt. In gleicher Weise, wie die Umschaltung des

Zusammensetzung wie der Aliphatendesorbatstrom Ausgangsgemischzulaufes vor sich geht, erfolgt auch

haben. Dadurch wird die Reinheit des Aliphaten- die Umschaltung der Abläufe und Zuläufe von

desorbats auf größter Höhe gehalten. Es strömt 60 Raffinat, Benzol, Pentangemisch, Aromatendesorbat,

durch Leitung 33 in eine Fraktionierkolonne, worin Aliphatendesorbat und Spülmittel. Es ergibt sich also

das Pentangemisch von der n-Nonanfraktion ab- ein kontinuierlicher Kreislauf, wobei die Flüssigkeit

getrennt wird. Ausbeute und Reinheit dieses Produktes scheinbar in Gegenstrom zum festen Adsorbens

finden sich in der Tabelle. Das Pentangemisch wird geführt hat.

unmittelbar zur neuen Desorbensverwendung in 65 Die folgende Tabelle zeigt die Ausbeuten und. Rein-

Leitung 25 zurückgeschickt. heiten der Adsorbatprodukte nach fraktionierter Ab-

Bei der vorstehend geschilderten Arbeitsweise würde trennung des Desorbens von den betreffenden Desor-

zwar kein Aliphatendesorbat in die Adsorptionszone batströmen.

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Produktreinheiten und Ausbeuten in Abhängigkeit von Verfahrensvariablen

Stömungsgeschwindigkeiten in % des durchschnittlichen Stromes in
der Raffinatverdränger-

zone 85 85 85 120 120 120 85 85 120

in der Aromat-

verdrängerzone 85 85 85 85 85 85 120 85 85

in der n-Aliphaten-

verdrängerzone 140 140 140 180 140 120 90 90 90

Xyloldesorbens(Benzol)-

MoIeC₆HJMoIXylol.. 5 10 12 10 10 10 · 10 10 10

n-Nonandesorbens

<n-C₅)-Mole η C₅/Mol

NC₉ 10 11 4 11 11 11 11 11 11

Ausbeuten, Gewichtsprozent der Komponente
im Gemisch 2,4-Dime-

thylheptan .' 97,6 98,0 97,4 94,1 98,5 98,7 96 95 82

Xylol 92 93,5 95,8 95 95 95 80 93 93

n-Nonan 99 98,8 89 91,8 93,2 92,6 98 97 98

Reinheit der Produkte,
Gewichtsprozent
2,4-Dimethylheptan ...

Xylol 93,4 92,8 94,1 87,2 89 85,0 83 85 85

n-Nonan 98,9 99,1 98,0 98 97,9 98,4 86 87 86

1	2	3	V 4	srsuch Nr. 5	6	7	8
85	85	85	120	120	120	85	85
85	85	85	85	85	85	120	85
140	140	140	180	140	120	90	90
5	10	12	10	10	10 ·	10	10
10	11	4	11	11	11	11	11
97,6 92 99	98,0 93,5 98,8	97,4 95,8 89	94,1 95 91,8	98,5 95 93,2	98,7 95 92,6	VO O OO ON 00 ON	95 93 97
99 93,4 98,9	98,9 92,8 99,1	98,5 94,1 98,0	96,4 87,2 98	97 89 97,9	97,1 85,0 98,4	93 83 86	92 85 87

Wenn synthetisch hergestelltes Kieselsäuregel an kularsieben gesteigert werden muß, was sich aus der

Stelle der Aktivkohle als Adsorbens verwendet wird, geringeren Kapazität des Kieselsäuregels erklärt, und

liefert es vergleichbare Ergebnisse mit der Ausnahme, 35 daß die Durchströmungszeit pro Wechsel von Ein-

daß das Verhältnis von Kieselsäuregel zu 5A-MoIe- und Auslassen von 1,8 auf 2,4 Minuten erhöht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kontinuierliches Verfahren zur gleichzeitigen Abtrennung von aromatischen und normalaliphatischen Bestandteilen aus einem flüssigen Kohlenwasserstoffgemisch mittels zweier Adsorptionsmittel mit unterschiedlicher Selektivität für die aromatischen und normalaliphatischen Bestandteile, dadurch gekennzeichnet, daß man das flüssige Kohlenwasserstoffgemisch durch eine langgestreckte, aus mehreren Einzelzonen bestehende Ädsorptionsmasse aus den vermischten selektiven Adsorbentien leitet, wobei die Aromaten und n-Aliphaten in einer Adsorptionszone zurückgehalten werden, ein Anteil des anfallenden Raffinates aus dem Verfahren abgezogen und das restliche Raffinat durch die stromabwärtsfolgende Aromatendesorbensverdrängerzone geleitet, der aus dieser austretende Strom mit Desorbens für Aromaten versetzt, am Auslaß der Aromatendesorptionszone ein Anteil des Aromatendesorbatstrorhes abgezogen und sein restlicher Teil durch die Aliphatendesorbensverdrängerzone geleitet, an ihrem Ende mit einem Aliphatendesorbens versetzt und die erhaltene Mischung durch die stromabwärts folgende n-AIiphatendesorptionszone geleitet, an ihrem Ende ein Anteil des n-Aliphatendesorbats abgezogen und sein Rest durch die stromabwärts folgende Ausgangsgemischverdrängerzone geleitet und der an deren Ende anfallende Strom mit dem Ausgangskohlenwasserstoffgemisch versetzt und durch die Adsorptionszone geleitet wird, und daß die Einführungsstellen für Ausgangskohlenwasserstoffgemisch und Desorbentien und die Abzugsstellen für Raffinat und Desorbat periodisch um gleiche Strecken der gesamten Adsorptionsmittelmasse in Strömungsrichtung weitergeschaltet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorbens für die Aromaten ein entwässertes Metallaluminiumsilikat mit Poren eines mittleren Durchmessers von 6 bis 10 Ä verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorbens für die Aromaten Aktivkohle oder Kieselsäuregel verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Desorbens mit Geschwindigkeiten von 1,5

' bis 30 Mol, vorzugsweise 5 bis 20 MoI, je MoI Adsorbatbestandteil in den beiden Desorptionszonen geführt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüchtigeres Gas oder eine flüchtigere Flüssigkeit als das Ausgangskohlenwasscrstoffgemisch dem Ausfluß aus der Rohgemischverdrängungszone vor dem Eintritt in die Adsorptionszone als Spülmittel zugesetzt wird.