DE1545225B1

DE1545225B1 - Verfahren zur Gewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen durch selektive Extraktion von Kohlenwasserstoffgemischen

Info

Publication number: DE1545225B1
Application number: DE19651545225
Authority: DE
Inventors: Haarer Dr Erich; Fuerst Dr Ernst; Weitz Dr Hans-Martin
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1965-01-30
Filing date: 1965-01-30
Publication date: 1970-07-23
Also published as: GB1127971A; BE675749A

Description

Es ist bekannt, aus Kohlenwasserstoffgemischen von Paraffinen und Aromaten mit Hilfe von Lösungsmitteln aromatenreiche Extrakte zu gewinnen. Als geeignete Lösungsmittel sind z. B. y-Butyrolacton, N - Alkylpyrrolidone sowie N - Hydroxyalkylpyrrolidone, a,w-Bis-l-(pyrrolidonyl)-alkane, Oxazolidone, Tetramethylensulfon, Alkandinitrile, Propylencarbonat, Dimethylhydantoin und Tri- oder Tetraäthylenglykole bekannt. Bei der Auswahl eines geeigneten Lösungsmittels kommt es vor allem darauf an, die aromatischen Anteile im Extrakt zu erhöhen. Daneben sind noch andere Eigenschaften des selektiven Lösungsmittels zu berücksichtigen, wie eine möglichst einfache Herstellung oder Zugänglichkeit der Verbindung und ihre Beständigkeit unter den Verfahrensbedingungen gegen hydrolytische Einflüsse. Dies gilt besonders dann, wenn man beispielsweise zur Erhöhung der Selektivität dem Lösungsmittel Wasser zusetzt.

Weiterhin ist bei der Auswahl geeigneter selektiver Lösungsmittel die Herkunft der zu verarbeitenden Kohlenwasserstoffgemische zu beachten. Da die heute gewöhnlich der Technik zur Verfügung stehenden Kohlenwasserstoffgemische nach petrochemischen Verfahren hergestellt werden, enthalten sie neben Aromaten und Paraffinen meist mehr oder weniger große Mengen an Olefinen und/oder Naphthenen. Um aus diesen Ausgangskohlenwasserstoffgemischen durch selektive Extraktion reine Aromaten zu gewinnen, ist es Voraussetzung, daß das Lösungsmittel neben einem ausreichenden Aufnahmevermögen für die Aromaten auch eine genügende Selektivität für die Trennung von Aromaten und Olefinen bzw. Naphthenen besitzt. Eine große Zahl der bekannten und gebräuchlichen Lösungsmittel besitzt jedoch keine ausreichende Selektivität für die gleichzeitige Abtrennung der olefinischen und bzw. oder naphthenischen Anteile von den aromatischen Anteilen. Es ist deshalb häufig erforderlich, vor der Abtrennung der aromatischen Bestandteile zur Entfernung der Olefine eine selektive Hydrierung vorzunehmen.

Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise und ohne Vorschaltung einer selektiven Hydrierung aromatische Verbindungen in hoher Reinheit und guten Ausbeuten aus Kohlenwasserstoffgemischen erhält, die gegebenenfalls neben aromatischen und paraffinischen Anteilen auch Olefine und Naphthene enthalten, wenn man als selektive Lösungsmittel Ester eines N-Hydroxyalkylsuccinünids bzw. eines N-Hydroxyalkylglutarsäureimids mit Monocarbonsäuren mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, N-Alkoxyalkylsuccinimide bzw. N-Alkoxyalkylglutarsäureimide mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe bzw. Mischungen dieser Lösungsmittel verwendet.

Für die Gewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen nach dem Verfahren der Erfindung kommen alle an sich bekannten Arbeitsweisen für die Trennung von Kohlenwasserstoffen mit selektiven Lösungsmitteln in Frage. So können außer einer FIüssig-Flüssig-Extraktion oder Gegenstromverteilung auch die Verfahren der extraktiven Destillation oder der Gegenstromwäsche angewendet werden. Es kann auch zweckmäßig sein, diese Arbeitsweisen miteinander zu kombinieren.

Um reine Aromaten zu erhalten, ist es zweckmäßig, im Falle der FIüssig-Flüssig-Extraktion mit einem Rückstrom, z. B. aus Aromaten, zu arbeiten. Für den Fall, daß die Aromaten und das Extraktionsmittel miteinander unbegrenzt mischbar sind, wird dem Extraktionsmittel vorteilhaft so viel Wasser zugesetzt, daß eine Mischungslücke auftritt. Es kann auch zweckmäßig sein, mit einem Rückstrom einer anderen Verbindung, z, B. eines Kohlenwasserstoffs vom geeigneten Siedepunkt, zu arbeiten. Man kann aber auch Wasser oder ein anderes Lösungsmittel der Trennapparatur zugeben und den Rückstrom innerhalb der Kolonne selbst erzeugen. Als sogenannte ίο Hilfslösungsmittel verwendet man vorteilhaft aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Propan, Butan, Pentan oder Hexan. Es kann auch zweckmäßig sein, zwei oder mehrere der Verfahren zur Erzeugung dieses Rückstromes in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren. Daneben können den erfindungsgemäßen Lösungsmitteln auch andere, für die selektive Extraktion geeignete Stoffe, z. B. N-substituierte Pyrrolidone, Piperazine oder mehrwertige Alkohole und Harnstoff bzw. Harnstoffderivate oder Stoffe, die für sich allein nicht für die selektive Extraktion geeignet sind, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe, zugesetzt werden. M

Als Lösungsmittel verwendet man die Ester des ™ N-Hydroxyalkylsuccinimids bzw. des N-Hydroxyalkylglutarsäureirnids mit Monocarbonsäuren mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, die N-Alkoxyalkylsuccinimide, in denen die Alkylgruppe 1 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, und die entsprechenden Glutarsäureimidverbindungen, z. B-. N-Hydroxyäthylsuccinimidessigester, N-Hydroxyäthylsuccinimidpropionsäureester, N-Methoxyäthylsuccinimid, N-Methoxypropylsuccinimid, N-Äthoxyäthylsuccinimid, N-Äthoxypropylsuccinimid, N-Hydroxyäthylglutarsäureimidessigester, N - Hydroxyäthylglutarsäureimidpropionsäureester, N-Methoxyäthylglutarsäureimid, N-Methoxypropylglutarsäureimid, N -Äthoxyäthylglutarsäureimid und N-Athoxypropylglutarsäureimid.

Die beim Verfahren der Erfindung als selektive Lösungsmittel verwendeten Verbindungen sind technisch in einfacher Weise aus den Dicarbonsäureanhydriden durch Umsetzung mit Alkanolaminen und nachfolgende Verätherung bzw. Veresterung herzustellen. ^

Die Lösungsmittel können sowohl in reiner Form % als auch als Gemische angewendet werden. Zur Erhöhung der Selektivität kann man bis zu 30, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsprozent Wasser dem Lösungsmittel zugeben. Man kann aber auch die oben angeführten Hilfslösungsmittel mitverwenden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man zur Gewinnung von Aromaten, z. B. zur Gewinnung von Benzol, Toluol, Xylol, Äthylbenzol, Styrol, Naphthalin und anderen Derivaten des Benzols und Naphthalins, die verschiedensten Mineralölfraktionen, wie Straight-run-Benzine, Spaltbenzine, Pyrolysebenzine, Schwelbenzine, reformierte Benzine, Dieselöle, Gasöle, Schmieröle oder Schweröle aufarbeiten.

Der besondere Vorteil der Verwendung der erfindungsgemäßen selektiven Lösungsmittel für die Gewinnung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus den genannten Mineralölfraktionen liegt besonders in der Isolierung neuer Stoffe aus den obengenannten Ausgangsstoffen, die neben aromatischen und paraffmischen Anteilen Olefine und Naphthene enthalten, die sonst zu einem großen Teil gemeinsam mit den Aromaten extrahiert werden. Nach dem Verfahren der Erfindung werden die extrahierten aromatischen

Kohlenwasserstoffe in Reinheitsgraden bis zu 99,9% erhalten.

Das Verfahren ist sowohl bei Normaldruck als auch bei erhöhtem Druck, z. B. bei 1 bis 5 at, durchführbar. Man kann aber auch bei vermindertem Druck arbeiten. Die Temperatur wird dem jeweils verwendeten Lösungsmittel angepaßt und liegt im allgemeinen zwischen 0⁰C und dem Siedepunkt des Lösungsmittels.

Die in dem nachfolgenden Beispiel angegebenen Teile sind, soweit nichts anderes vermerkt ist, Gewichtsteile.

Beispiel

In die Mitte einer 3 m langen Siebbodenkolonne wird eine Mischung, bestehend aus 50 Teilen n-Hexan, 60 Teilen Cyclohexan, 10 Teilen Cyclohexen und 30 Teilen Benzol, in einer Menge von 200 Teilen pro Stunde eingeleitet. Am Kopf der Kolonne werden 2000 Teile N-Hydroxyäthylsuccinimidessigester pro Stunde und am unteren Ende der Kolonne 400 Teile Isooctan pro Stunde zugegeben. Zur Verbesserung der Extraktionswirkung wird die Flüssigkeitssäule in pulsierende Bewegung versetzt. Die Extraktionstemperatur beträgt 50⁰C. Am oberen Ende der Kolonne wird das Raffinat abgezogen, das nach Abtrennung von Isooctan weniger als 1 Gewichtsprozent Benzol enthält. Der aus dem unteren Teil der Kolonne abgezogene Extrakt zeigt nach Entfernung des Isooctans folgende Zusammensetzung:

Gewichtsprozent

Benzol ,. 99,6

Cyclohexen 0,2

Cyclohexan 0,1

Hexan 0,1

4
Tabelle 1

N-Hydroxyäthylsuccinimid	' Monomethylformamid
(10% H₂O) (I)	(10% H₂O) (II)
p-Xylol 50	22
Benzol 74	100
Cyclohexen 1,7	10
Hexen-1 1,3	8
Cyclohexan < 0,5	4,7
η-Hexan < 0,3	4

Aus diesen Daten errechnen sich die in Tabelle 2 aufgeführten Quotienten der Löslichkeiten für Benzol und Cyclohexen, Benzol und Hexen-1 sowie für p-Xylol und Cyclohexen bzw. Hexen-1. '

Tabelle 2

Benzol/Cyclohexen 43
Benzol/Hexen-1 57
p-Xylol/Cyclohexen 29,5
p-Xylol/Hexen-1 38

II

10

12,5
2,2
2,7

30

35

Zum Nachweis der Überlegenheit der erfindungsgemäßen Lösungsmittel wurde die Löslichkeit von p-Xylol, Benzol, Cyclohexen, Hexen-1, Cyclohexan und η-Hexan in N-Hydroxyäthylsuccinimid (I) und in dem bekannten Monomethylformamid (II) bei 50° C gemessen und verglichen. In Tabelle 1 sind die Milliliter des gelösten Kohlenwasserstoffs in 100 ml des 10% Wasser enthaltenden Lösungsmittels angegeben.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von aromatischen Kohlenwasserstoffen durch selektive Extraktion von Kohlenwasserstoffgemischen, die neben aromatischen und paraffinischen Kohlenwasserstoffen gegebenenfalls auch Olefine und Naphthene enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man als selektives Lösungsmittel Ester eines N-Hydroxyalkylsuccinimids bzw. eines N-Hydroxyalkylglutarsäureimids mit Monocarbonsäuren mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, N-Alkoxyalkylsuccinimide bzw. N-Alkoxyalkylglutarsäureimide mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe bzw. Mischungen dieser Lösungsmittel verwendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Lösungsmittel bzw. den Lösungsmittelgemischen bis zu 30, vorzugsweise 5' bis 10 Gewichtsprozent Wasser zusetzt.